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生体機械工学

超音波を利用して関節疾患の早期診断をおこない、損傷した関節軟骨を再生させることを試みるとともに、耐久性の高いセラミック人工関節を実現するための研究をおこなっています。

また、動脈硬化や動脈瘤に対して患部を切開せずに血管の内部から治療する新しい医療技術を研究しています。つまり、病気を早期に発見し、最小の手術で治療するために機械工学を応用しているわけです。
しかし医療に関して機械工学だけでできることに限界があるので、他分野の研究者と共同研究をおこなっています。

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教員

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都賀谷 紀宏 ( Toshihiro TOGAYA )

助教(再生医科学研究所)

研究テーマ

N/A

連絡先

N/A

研究テーマ・開発の紹介

超音波を用いた関節軟骨の力学特性の評価

関節軟骨疾患の治療後のフォローアップは関節鏡視下でおこなわれる。関節鏡視下での測定には、

  1. 組織を傷つけない
  2. 測定は短時間で終了
  3. 測定機器のサイズが小さい 

ことが必要である。また、関節軟骨は体重を支持するという機能を果たさなければならないため、その力学特性を評価するということは重要な意味を持つ。我々の提案した超音波測定法では、関節鏡視下において、組織を傷つけることなく、力学的機能の評価を可能にしている。

また超音波エコーをウェーブレット解析という時間-周波数解析をすることにより、直感的に軟骨の様々な特性を調べることができる。

図-1 関節鏡手術の様子

図-2 超音波のウェーブレットマップ

磁場を利用した低侵襲医療機器のナビゲーションシステムの開発

低侵襲医療の代表的なものに内視鏡やカテーテルがありますが、術者に高度な技術と熟練が不可欠となります。そこで、より正確かつ安全な治療・診断をおこなうため、磁場を利用して体内でのカテーテルの位置検出を行うシステムを開発しています。将来的には位置検出に加えて、機器を患部へ自動的に誘導するシステムの開発を目指しています。 

図-3 磁気センサによるカテーテル先端部の位置・姿勢検出システム

図-4 磁気センサによるカテーテル先端部の位置・姿勢表示モニタ

ステントの力学特性の評価

心筋梗塞や狭心症の原因となる血管狭窄の治療法として、ステントと呼ばれる血管内壁を支持する円筒状の微小な治療器具が利用されている。本研究ではステントの力学的特性を測定し、さらに有限要素解析による最適設計を行うことで、より安全で高性能なステントの開発をおこなうことを目的としている。   

図-5 ステントの拡張

図-6 有限要素解析でのステントモデル