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システムデザイン学部 机械システム工学科
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流体工学からささえる「细胞移植」
「细胞移植」を知っていますか？
细胞を治疗に使う「细胞移植」という治疗法があります。代表的なものとして、白血病の治疗などに使われる骨髄移植、膵（すい）臓の中の膵岛という组织を移植する膵岛移植などがあります。最近では新生児の医疗として肝臓の细胞を移植する肝细胞移植に期待があります。これらの方法は、细胞を体の中に移植することで、臓器の机能を补い治疗をする方法です。颈笔厂细胞などの干细胞からさまざまな细胞をつくりあげることができるようになるなかで、再生医疗の入り口としても期待されています。
しかしながら、细胞移植において利用する细胞は、すごくデリケートです。ちょっとしたことでダメージを受けて细胞の机能が落ちてしまったり、死んでしまったりする问题があります。こうした课题に、机械工学、流体工学の知恵を活用し、より安全で、确実な医疗につなぐための研究が进められています。
细胞移植にも、流体力学の知见が生かされている！
细胞移植では、细胞の分离や移动の段阶で、细胞にさまざまな负荷がかかります。远心分离器にかけたり、细管やフィルターを通したり、いろいろなところで细胞はダメージを受けてしまいます。液体と固体が混じり合った状态の流れを「混相流」と呼びますが、流体力学の中でもこの混相流の知见を生かし、细胞をやさしく扱うための研究がおこなわれています。
细胞の制御には、流れの力や电场の力も
「いかに细胞の持っている机能を保つか、高めるか」、「いかにたくさんの细胞を手に入れるか」、こうした目的のために、工学的な切り口で最适化と効率化を図ります。
例えば、细胞を移植する场合にはそのかたまりが大きすぎてもダメで、适切な大きさが重要です。また、元気な细胞だけを取り出すなどの制御も求められます。そのために、流れの力を利用したり、电场の力を利用することで解决が可能です。细胞移植が広く医疗として利用される时代に向けて、细胞の机能などを计测する技术、そして细胞を操作?制御する技术が必要とされているのです。
机械工学が臓器移植に贡献する！？
「机械工学」と「医疗」の関係は？
机械工学と医疗というと、一见つながりがないように见えますが、実は、さまざまな场面で、机械工学の成果が役立てられています。例えば、机械工学の重要な一分野で、液体や気体の流れを考える「流体力学」は、私たちの体内で重要な働きをしている血液、食べ物の消化や呼吸など、流れを考えずに体を考えることはできません。体の流れを知り、活用することで、医疗に贡献することができるのです。
臓器は、1つの「工业プラント」である
肾臓や肝臓は、なくては生きていけない重要な臓器ですが、その仕组みには、まだまだわかっていない部分がたくさんあります。肾臓には、1分间にペットボトル1本分の血液が流れ込み巧みな仕组みで1日にペットボトル1本分のおしっこを出し、体をきれいにしています。これらを工学的な视点から明らかにすることはさまざまな医疗に役立ちます。
肝臓には、动脉から酸素いっぱいの血液が、静脉から栄养いっぱい、老廃物いっぱいの血液が流れてきます。さらに、消化に重要な胆汁をつくって、肠に流し込んでいます。たくさんの机能を持った肝臓は、1つの工业プラントのようなものです。その中を流れる血液は、水道や电気など社会インフラのようなものでもあり、血管は素材を运ぶパイプラインだと思ってもいいでしょう。こうした仕组みのなぞを解くカギの1つが、流体力学などの工学的知识なのです。
臓器をやさしくはぐくむゆりかごのような医疗机器
臓器内の流れを解明し、臓器移植の际に、臓器を长持ちさせ、机能を復活させるための研究が进められています。欧米では、移植に使われる肾臓を、臓器灌（かん）流装置を使って保存することが広く利用されています。人体内と似た环境を整えることで、臓器を长持ちさせる仕组みです。臓器の仕组みなどを工学的に解明することで、より的确な処置をできるようになりつつあります。再生医疗が本格化する将来に向けて、工学の知恵がいっぱいつまった未来の医疗机器である臓器のゆりかごを研究开発しています。
高校生?受験生の皆さんへのメッセージ
私は、「臓器工学」をキーワードに、人と机械をつなぐための新しい机械工学の研究をしています。
例えば、今病気で臓器移植や细胞移植を必要としている人のために、臓器や细胞を确実にそしていかにやさしく届けるための、技术开発と研究を続けています。机械工学という分野は、ロボットや飞行机?自动车の研究だけではありません。人の命をつなぐために幅広い视野を大切にした研究と教育を行っています。ぜひあなたも、兴味を持って机械工学の世界に进んできてください。
梦ナビ编集部监修
