日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

第 46 回
日本バイオレオロジー学会年会
プログラム・抄録集

主催︓（特非）日本バイオレオロジー学会

会

期︓2023 年 6 月 3 日（土），4 日（日）年会長︓吉村 美紀（兵庫県立大学環境人間学部）
会

場︓兵庫県立大学姫路環境人間学キャンパス

-1-

（24）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（25）

日本バイオレオロジー学会年会のあゆみ
会期

回

年会長

所属

会場

1

深田 栄一

理化学研究所

東京慈恵会医大学 高木会館講堂

1978/6/19

2

岡 小天

国立循環器病センター

国立循環器病センター 講堂

1979/6/30～7/1

3

東 健彦

信州大学

信州大学医学部第一講義堂

1980/6/28～29

4

谷口 興一

東京医科歯科大学

東京医科歯科大学 5 号館

1981/6/20～21
1982/6/26～27

5

梶谷 文彦

川崎医科大学

川崎医科大学 現代医学教育博物館

6

稲垣 義明

千葉大学

千葉県文化会館 小ホール

1983/6/18～19

7

神谷 瞭

北海道大学

北海道自治会館 自治ホール

1984/6/16～17
1985/6/15～16

8

浅野 牧茂

国立公衆衛生院

国立公衆衛生院 講堂

9

志賀 健

愛媛大学

愛媛県医師会館 ホール

1986/6/11～13

東京慈恵会医科大学

東京慈恵会医大学 高木会館講堂

1987/6/13～16

11 松田 保金沢大学

金沢大学医学部十全講堂

1988/6/2～4

12 大島 宣雄

筑波大学

筑波大学大学会館国際会議室

1989/7/5～7

13 峰下 雄帝塚山短期大学

奈良県新公会堂

1990/6/21～23

14 品川 嘉也

日本医科大学

日本医科大学 大講堂

1991/6/20～22

15 平川千里

岐阜大学

岐阜市文化センター

1992/6/25～27

16 菅原 基晃

東京女子医科大学

東京女子医大学 弥生記念講堂

1993/6/16～17

17 松信 八十男

清和大学

エーザイホール

1994/6/17～18

18 貝原 学帝京大学

TEPCO 地球館

1995/6/15～16

19 辻 隆之

国立循環器病センター

千里ライフサイエンスセンター

1996/6/6～7

20 増田 善昭

千葉大学

千葉大学けやき会館

1997/6/5～6

21 前田 信治

愛媛大学

エスポワール愛媛文教會舘

1998/6/11～13

22 貝原 真理化学研究所

理化学研究所 鈴木梅太郎記念ホール

1999/6/10～1123 辻岡 克彦

川崎医科大学

倉敷公民館

2000/6/8～924 谷下 一夫

慶應義塾大学慶應義塾大学 創想館マルチメディアルーム

2001/6/7～825 大橋 俊夫

信州大学

信州大学旭会館大会議室

2002/6/6～726 西成 勝好大阪市立大学

大阪市立大学学術情報総合センター

2003/6/5～627 内村 功東京医科歯科大学

東京医科歯科大学 特別講堂

2004/6/10～11

28 佐藤 正明

東北大学

東北大学マルチメディア教育研究棟

2005/7/7～829 丸山 徹

九州大学

九州大学医学部 コラボステーション

2006/6/12～1330 佐々木 直樹

北海道大学

31 安藤 譲二

東京大学

32 土橋 敏明

群馬大学

33 氏家 弘東京労災病院

34 関 眞佐子

関西大学

35 佐藤 恵美子

新潟県立大学36 工藤 奨九州大学

37 大島 まり東京大学

38 吉田 雅幸東京医科歯科大学

39 後藤 信哉

東海大学

40 望月 精一

川崎医療福祉大学

41 松本 健郎

名古屋大学

42 山田 宏九州工業大学43 金田 勇酪農学園大学

COVID-19感染拡大の影響により誌上開催

44 一杉 正仁滋賀医科大学

COVID-19感染拡大の影響により遠隔開催

45 喜多 理王

東海大学

東海大学湘南キャンパス

兵庫県立大学

兵庫県立大学姫路環境人間学キャンパス

10 磯貝 行秀

46 吉村 美紀

北海道大学 学術交流会館

2007/6/14～15

東京大学理学部小柴ホール

2008/6/5～6

桐生市民文化会館

2009/6/4～5

理化学研究所 鈴木梅太郎記念ホール

2010/6/3～4

関西大学100 周年記念会館

2011/6/3～4

朱鷺メッセ

2012/5/31～6/2

九州大学西新プラザ

2013/6/6～8

大宮ソニックシティビル 市民ホール

2014/6/5～6

学術総合センター

2015/6/6～7

東海大学校友会館

2016/6/18～19

川﨑祐宣記念講堂

2017/5/27～28

名古屋大学東山キャンパス

2018/6/16~17

北九州国際会議場-2-

2019/6/1~2
2020/6/17
2021/7/3~42022/6/4~52023/6/3~4

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

実行委員会

年会長

吉村 美紀

委

島田 良子，伊藤 美紀子，加藤 陽二，半澤 史聡，中谷 梢，高嶋 典子，員

湯浅 正洋，永井 紘太, 船見 孝博，中馬 誠，小野寺 允

オーガナイザー
OS1 血管内治療︓ 島野 健仁郎，長谷部 光泉，庄島 正明，深作 和明
OS2 循環系ダイナミクスと疾患︓ 丸山 徹，後藤 信哉，山田 宏，大島 まり
OS3 血液レオロジーと微小循環︓ 中村 匡徳，関 眞佐子，田地川 勉，望月 精一
OS4 細胞・分子のメカノバイオロジー︓ 工藤 奨，大橋 俊朗，青木 友浩，松本 健郎
OS5 ティッシュエンジニアリング・人工臓器︓ 西田 正浩，岩﨑 清隆
OS6 生体物質の構造形成と機能発現・制御︓ 喜多 理王，吉場一真，四方 俊幸，藤井 修治
OS7 食品およびソフトマターのレオロジー︓ 金田 勇，高橋 智子，吉村 美紀，船見 孝博

-3-

（26）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（27）

会場へのご案内兵庫県立大学
姫路環境人間キャンパス
★
姫路駅行
バス停

県立大
環境人間学部

姫路城

南八代

岡
町

市
文 之
学 橋
館
前

姫路城大手門前

聴
好 覚
古 特
園 別
前 支
援
学
校
・

国道２号

大手前通り

山陽電車
姫路駅

神姫バス
姫路城口
（北口）

ＪＲ姫路駅

○はバス停

☆ 姫路駅へのアクセス� 新幹線でお越しの方✈飛行機でお越しの方

新幹線乗換口から 1 階へ，在来線の出口・中央改札を出て右手の姫路城口（北口）へ．

☆ JR 姫路駅と山陽姫路駅から県立大学姫路環境人間キャンパスへのアクセス

姫路駅北側ロータリーの❾・❿発の神姫バスはいずれも「県立大環境人間学部」へ行きます．
「西高前」行<11 系統> ・ 「田寺北口」行<12・13 系統>・「書写山ロープウェイ」行<8 系統> ・「大池台」行<9 系統> に乗車で約 10 分 「県立大環境人間学部」 下車，徒歩 1 分．
【姫路駅北側ロータリー】 （神姫バス HP よリ引用）タクシー利用の場合は 「新在家の県立大学環境人間学部」 と指示してください．
※姫路市内に工学部（書写キャンパス）もございます
ので，ドライバーの方に明確にお伝えください．

-4-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（28）

周辺・構内全体図

運動場

交流会 会場

駐車場

学生会館（生協食堂）（緊急避難場所）

体育館

来賓控室（2 階 A212）※ 講義棟（F 棟）2 階から渡り廊下で繋がっています

講演会場 1（3 階 F301）
講演会場 2（3 階 F302）
B棟
休憩室（2 階 F201, F203）
会議室・休憩室（2 階 F202）
大会本部（1 階 F101）
受付・クローク（1 階 F102）

情報・教育棟
(A棟)

講義棟
(F棟)
音楽堂

講堂

ゆりの木会館

ポスター会場
保安室
西門

正門

🚏

東門

信用金庫

🚏県立大環境人間学部
バス停（姫路駅方面）

🚏

コンビニ

姫路駅方面

・正門から直進していただくと受付がございます．講義棟（F 棟）1 階へお越しください．

-5-

駐輪場

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

F 棟 （2 階部のみ A 棟含む）
1階

身障者用

WC (男)

ＷＣ

身障者

EV

用

WC (女)

大会本部

受付・クローク

Ｆ101

Ｆ102

2階

WC

来賓控室
A212

休憩室

WC
(女)

EV

WC
(男)

Ｆ203

会議室
休憩室
Ｆ201

3階

WC (女)※会議使用時以外は
休憩室
Ｆ202

EV

WC (男)

講演会場1

講演会場2

Ｆ301

Ｆ302

講堂︓ポスター会場
-6-

（29）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（30）

参加の皆様へ受付
・ 受付（F102）は2023年6月3日（土）9:45 からです．必ずお立ち寄りください．
・ 県外からお越しの方で姫路市内に宿泊される方は，宿泊先登録にご協力をお願いいたします．
・ 登録いただきますと，共催の姫路コンベンションビューローより本大会への補助金が宿泊者数に応じて支払われますので，ご協力のほど何卒よろしくお願い申しあげます．

参加費・参加証会 員 5,000 円（不課税）非会員 15,000 円（消費税込）
学 生 3,000 円（学生会員 不課税，非会員 消費税込）
・ 非会員での参加者には，日本バイオレオロジー学会の会員資格が翌年4月末日まで付与されます．
・ 学生は参加受付にて学生証をご提示ください．学生証のご提示がない場合には，会員ないしは非会員の参加費となりますのでご注意ください．後日証明書を提出されても参加費の返金はいたしませんのでご了承ください．
・ 参加費は26日までに下記口座へ事前振り込みいただくか，年会当日，参加受付にて申し受けます．
受付でお支払いされる場合は，なるべくお釣りのないようにお願いいたします．
振込口座：播州信用金庫（ばんしゅうしんようきんこ） 北支店（店番号027）
普通 口座番号1798458 第46回日本バイオレオロジー学会年会 会長 吉村 美紀
・ 参加費と引き換えに参加証（ネームカード）をお渡しします．
当日登録の方は，各自で所属・氏名をご記入ください．
・ 会期中，会場では参加証を必ずご着用ください（ご着用がない場合，講演会場にはご入場いただけません）．

第 46 回日本バイオレオロジー学会年会 プログラム・抄録集
・ 年会参加者の方は会員，非会員を関わらず会期中，年会ホームページの参加者専用ページよりプログラム・抄録集を閲覧いただけます（パスワード︓biorheo46 ）．
年会ホームページ https://biorheology46.wixsite.com/2023
・ キャンパス内は電子タバコも含めすべて禁煙です.
・ 講演会場内での撮影および録音は禁止させていただきます．
・ 講演会場内での携帯電話等のご使用は禁止させていただきます．また，会場内では電源をOFFにするかマ
ナーモードに設定してください．

-7-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

交流会
下記の日時・場所にて，交流会を開催いたします．
皆様のご参加を心よりお待ちしております．
日 時︓ 2023年 6月 3日（土）18:00～20:00
場 所︓ 兵庫県立大学 姫路環境人間学キャンパス 生協食堂
会 費︓ 会員・非会員 3,000 円，学生 1,500 円※ 会費は事前振込いただくか，年会当日，参加受付にて申し受けます．

-8-

（31）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

講演時間

（32）

発表に関する注意事項

・ オーガナイズドセッション，学会奨励賞セッションでの講演時間は15分（発表10分，質疑応答5分）です．

座長の方へ・ ご担当セッション開始10分前までに会場内前方の次座長席にお着きください．
・ 会場進行係はおりますが，セッションの進行は座長にお任せいたします．演者ごとの講演時間を厳守してください．
・ 発表順はプログラム記載の通りですが，進行ならびに追加発言・討論等に関しては座長にご一任いたします．
ただし，セッションの終了時間を厳守してください．

演者の方へ
・ ご発表の2演題前までに会場内（左前方）の次演者席にお着きください．
・ すべてPCでの発表になります．スライド・OHP の使用は出来ません．
・ ご自身のPCをご持参ください．
・ ご発表中のPC の操作は，発表者ご自身ないしは共同演者で行ってください．
・ プロジェクターとの接続は，HDMIコネクタ（タイプAコネクタ）とさせていただきます（写真参照）．
・ ご持参いただくPC に保存されているご発表データの損失に備え，USB フラッシュメモリ等でご発表データのバックアップ
をご持参ください．

-9-日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

ポスター発表の方へ・ ポスターサイズはA0（W 841 mm × H 1,189 mm）です．
・ ポスターはポスターホルダー（吊り下げ，写真参照）での掲示となります．
複数枚の掲示はできませんので，ご注意ください．
・ 発表ポスターの左上にポスター番号を表示してください．
・ ポスターのフォーマット例は大会HPからダウンロードいただけます．
・ ポスター掲示は 6月3日（土） 10:00～11:00 に行ってください．
・ 優秀ポスター賞応募の方は，6月3日（土）11:05からショートプレゼンテーションをしてください．
・ 6月3日（土）11:50～12:20をコアタイムとしますので，ご自身のポスター前で待機ください．
・ ポスターの撤去は6月4日（日）12:10～16:00に行ってください．

優秀ポスター賞応募ショートプレゼンテーションの要領
・ 発表の持ち時間は３分です．
・ 質疑応答はありません．
・ 発表用のファイル形式はMS Power PointまたはPDFとさせていただきます．
・ 11時までに会場のPC（Windows）へファイルをコピーしてください．
・ 発表の1演題前に教卓・教壇の傍で待機してください．

-10-

（33）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

タイムテーブル

2023年 6月 3日（土） 【受付・クローク】 F棟1階 F102
講演会場1
（F301）(34)

9:45～18:00

講演会場2（F302）

ポスターセッション（講堂）
10:00～11:00
ポスター掲示11:00～ 開会式・注意事項

11:05～
優秀ポスター賞応募ショートプレゼンテーション
11:50～12:20
ポスターコアタイム
12:20～ 昼食（事前参加登録時に申し込みいただいた方は、お弁当を受付でお渡しいたします）
13:15～
OS1 血管内治療
OS2 循環器系ダイナミクスと疾患
OS8 レオロジー一般、その他

13:15～
OS7 食品およびソフトマターのレオロジー(1)

14:20～
A 学会奨励賞応募講演
16:00～
第44回バイオレオロジー・リサーチフォーラム＜会議＞・ eB&R 会議 6/3(土) 10:00～10:30
・ JBR 会議
<交流会>

F202

6/3(土) 10:30～11:00

6/3(土) 18:00～20︓00

F202

生協食堂

2023年 6月 4日（日） 【受付・クローク】 F棟1階 F102
講演会場1
（F301）

8:30～15︓30

講演会場2（F302）

9:50～
9:50～
OS3 血液レオロジーと微小循環
OS7 食品およびソフトマターのレオロジー(2)OS5 テイッシュエンジニアリング・人工臓器
OS6 生体物質の構造形成と機能発現・制御

ポスターセッション（講堂）

10:50～ 総会・表彰式
11:20～ 岡小天賞受賞講演
12:10～ 昼食（事前参加登録時に申し込みいただいた方は、お弁当を受付でお渡しいたします） 12:10～16:00
ポスター撤収13:00～
13:00～

OS4 細胞・分子のメカノバイオロジー

OS7 食品およびソフトマターのレオロジー(3)休憩
14:30～
OS7 食品およびソフトマターのレオロジー(4)14:30～
OS7 食品およびソフトマターのレオロジー(5)15:30～ 閉会式＜会議＞・ 理事会・評議員会合同会議
休憩室

6/4(日) 9:00～9:50

F202

F201，F203，会議時以外F202も休憩室として使用可能 ※F201に協賛品，飲み物，お菓子を用意-11-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（35）

第1日目 6月 3日（土）講演会場1︓F棟 301教室
13:15～14:15 OS1 血管内治療，OS2 循環器系ダイナミクスと疾患，OS8 レオロジー一般，その他
座長︓島野健仁郎（東京都市大），服部薫（早稲田大）
OS1-1

血液の非ニュートン性がコイル塞栓後脳動脈瘤の再開通予測に及ぼす影響〇金林春希（東京理大，慈恵医大），藤村宗一郎，増田和範，石橋敏寛，山本誠，村山雄一

OS1-2

脳動脈瘤の破裂を誘起するCCL2濃度分布シミュレーション〇桑本怜（東京都市大），島野健仁郎，白鳥英，永野秀明

OS2-1

4D-MRI を用いたB 型大動脈解離モデルの偽腔内血流に関する評価〇服部薫（早稲田大），高田淳平, 岡本裕成, 峰田紫帆, 尾嶋浩太, 岩﨑清隆

OS8-1

多周波数生体電気インピーダンス法を用いた血液透析患者の過剰体液量の推定〇安藤誠（川崎医療福祉大），望月精一，島田典明，浅野健一郎，菊辻徹

講演会場2︓F棟 302教室
11:00～11:05 開会式
11:05～11:45 優秀ポスター賞応募ショートプレゼンテーション
司会︓吉村美紀（兵庫県立大）SP-1

流動計測支援型レオメトリによる食品開発・製造のDX推進〇大家広平（北海道大），芳田泰基，田坂裕司，村井祐一

SP-2

ココアの乳化構造と物性の温度依存性〇高井実花（酪農学園大），川端庸平，金田勇

SP-3

血小板血栓の初期形成過程におよぼすポリフェノールの効果〇清水瑳羅（新潟医療福祉大），佐藤万理亜, 山下夢朗, 小林栞莉, 平井美由紀, 田村典子

SP-4

PKCα局在時におけるKeratin構造の影響〇森岡 真悠（九州大），佐々木 沙織，世良俊博，工藤奨

SP-5細胞微小変形時のモータータンパク質の挙動〇尾﨑郁美（九州大），佐々木沙織，世良俊博，工藤奨

SP-6

粘弾性を制御したフードインクによる全栄養素対応のフード3Dプリント〇小田陽矢（東京電機大）, 武政誠

SP-7

微小正方形管内流れ中のヒドロゲル粒子の断面内分布〇西山朋宏（関西大），佐井一総，湊遥香，鈴木大介，板野智昭，関眞佐子

SP-8

腸骨動脈の血行動態を模擬する試験装置を用いた塞栓プラグの血栓塞栓性能の評価〇名切将人（早稲田大），玄如卉，今井伸哉，服部薫，岩﨑清隆-12-日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（36）

13:15～14:15 OS7 食品およびソフトマターのレオロジー(1)
座長：船見孝博（三栄源エフ・エフ・アイ）
OS7-1

メレンゲ作成時の熱処理による泡特性変化〇川端庸平（酪農学園大），石川蒼心，柴山万里，金田勇

OS7-2

トライボロジーによるチーズの食感の定量化〇金田勇（酪農学園大），秋山航大, 兼子ささら, 川端庸平, 栃原孝志

OS7-3

低温・高温殺菌牛乳のレンネット凝集に及ぼすHの効果
大塚夏見，〇藤井修治（東洋大）

OS7-4

速度分布計測を基にした食品レオロジー物性の評価〇田坂裕司（北海道大，海洋研究開発機構），大家広平，高野哲秀，芳田泰基

14:20～15:50 A 学会奨励賞応募講演
座長︓大橋俊朗（北海道大）、田地川勉（関西大）
A-1

骨格筋への血流制御機序解明のための毛細血管血流観察〇古沢宙紀（芝浦工業大），渡邉宣夫，木梨宏祐

A-2

キウイ果汁を用いた熟成型チーズの製造とその力学特性〇兼子ささら（酪農学園大），栃原孝志，金田勇

A-3

自己組織に置き換わるウシ由来脱細胞化血管の開発〇今井伸哉（早稲田大）, 中村時男, 宿澤孝太, 永見らら, 大田紗瑛, 福島宗一郎, 大木隆生,
岩﨑清隆

A-4

膜-流体連成解析による赤血球懸濁液の粘弾性評価〇武石直樹（京都工業繊維大，大阪大），Marco Edoardo Rosti，横山直人，Luca Brandt

A-5

機能性僧帽弁閉鎖不全症モデルを用いた新規僧帽弁形成デバイスの開発と機能性評価〇岡本裕成（早稲田大），森村隼人，高田淳平，峰田紫帆，尾嶋浩太，田端実，岩﨑清隆

A-6

正弦曲線的せん断流れ発生装置を用いた赤血球変形能評価システムの構築〇金子侑香里（芝浦工業大），Kriengsak Masnok，渡邉宣夫

16:00～17:50 第44回バイオレオロジー・リサーチフォーラム
テーマ︓「嚥下の科学 -高齢社会における誤嚥予防と嚥下評価-」
司 会︓ 金田 勇 （酪農学園大学農食環境学群教授）
講演１ 咀嚼・嚥下過程のコロイド・レオロジー〇西成勝好（湖北工大特別招聘教授・大阪市立大学名誉教授）
講演２ 人工知能で嚥下を科学する〇八木直美（兵庫県立大学先端医療工学研究所准教授）-13-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（37）

第２日目 6月 4日（日）講演会場1︓F棟 301教室
9:50～10:50 OS3 血液レオロジーと微小循環，OS5 テイッシュエンジニアリング・人工臓器，
OS6 生体物質の構造形成と機能発現・制御
座長︓ 土橋敏明（群馬大），関眞佐子（関西大）
OS3-1

正方形管内流れに浮遊する扁平楕円体の運動〇藤澤勇亮（関西大），山下博士，板野智昭，関眞佐子

OS5-1

ラット腹部大動脈の血管壁力学場の操作による血管壁の菲薄化に関する検討〇松居紗世（早稲田大），八木高伸，川村公一，小山達也，小谷優太，岩﨑清隆

OS6-1

血漿/カルシウム溶液接触系における律速過程のクロスオーバー〇土橋敏明（群馬大），山本隆夫

OS6-2

アガロースゲルの物性におけるスクロース添加の効果〇槇靖幸（九州大），大原志織，安中雅彦

13:00～14:15 OS4 細胞・分子のメカノバイオロジー
座長：槇靖幸（九州大），大橋俊朗（北海道大）
OS4-1

微小重力条件下における血管内皮細胞の形態的応答
矢部達也，〇大橋俊朗（北海道大）

OS4-2

血管内皮細胞による NO産生と衝突噴流環境との関係〇沢崎薫（東京都立大），山﨑瑠海，髙橋幸慈，中村匡徳，木村直行，川人宏次，坂元尚哉

OS4-3

流路を通過する細胞の変形の観察のための平行壁面間微小ギャップの製作〇橋本成広（工学院大），上原章吾

OS4-4

細胞外環境に応答した細胞内温度分布計測〇佐々木沙織（九州大），平井祐士，世良俊博，工藤奨

OS4-5

隣接細胞剥離時の遊走関連タンパク質の数値解析〇佐々木沙織（九州大），江口慶太，牛島克恭，世良俊博，工藤奨

14:30～15:30 OS7 食品およびソフトマターのレオロジー(4)座長：藤井修二（東洋大）
OS7-5

流動下の粘弾性測定による生クリームのせん断硬化の観測〇菜嶋健司（大菜技研）

OS7-6

こんにゃくを用いた低カロリー肉様食品素材の開発〇山田徹郎（群馬産業技術セ，高崎健康福祉大），仁志直史，木元昭信

OS7-7

キャノーラ油が蒸しパンの食べやすさに及ぼす影響〇鈴木璃恩（静岡県立大），吉村美紀，石田真結加，江口智美-14-日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

OS7-8

（38）

液体油と乳化がクッキーの食べやすさに及ぼす影響〇江口智美（静岡県立大），石田真結加，鈴木璃恩，吉村美紀

講演会場2：F棟 302教室
9:50～10:50 OS7 食品およびソフトマターのレオロジー(2)座長：金田勇（酪農大）OS7-9

電気インピーダンス分光法(EIS)を用いたアイスクリームの形態構造発達段階のスペクトロレオロジーモデル
開発〇ヨセフス・アルディーノ・クルニアント・プライトノ（千葉大），横溝周，武居昌宏

OS7-10 電気インピーダンス・スペクトロスコピー法（EIS）を用いたホイップクリームの撹拌時における形態構造変化の検出〇横溝周（千葉大），ヨセフス・アルディーノ・クルニアント・プライトノ，武居昌宏
OS7-11 ホイップクリームの微視的流動特性
藤森安美，〇藤井修治（東洋大）
OS7-12 ゼラチンの綿菓子化に及ぼす砂糖の効果
小久保美穂, 枡智拓, 〇藤井修治（東洋大）
10:50～11:20 総会・表彰式
11:20～12:10 岡小天賞受賞講演
座長︓後藤信哉（東海大）
微細管内を流れる血球の流体力学○関眞佐子（関西大, 大阪大）
13:00～14:15 OS7 食品およびソフトマターのレオロジー(3)座長︓武政誠（東京電機大），高橋智子（元神奈川工科大）OS7-13 介護食品への応用を目指した，複数食材の混合による3D食品の色・硬さ表現の検討〇一森湧（山形大），渡邉洋輔，小川純，MD Nahin Islam Shiblee, 古川英光
OS7-14 3Dプリンタ製一軸偏心ねじポンプ(PCP)による食品の3D造形〇小林竜也（山形大），渡邉洋輔，小川純，MD Nahin Islam Shiblee，古川英光
OS7-15 レーザー式3Dフードプリンタに向けた食品インクの検討〇渡邉洋輔（山形大），藤原広希，一森湧，鳥羽慶，貝沼友紀，小川純，古川英光
OS7-16 介護食への適用を目指した食品3Dプリンタ用造形インクの力学的評価と3D造形〇藤原広希（山形大）, 渡邉洋輔, 小川純, 古川英光
OS7-17 フード３D プリンタによる食感創成と専用フードインクの設計
古屋佳叡，島田勇輝，〇武政誠（東京電機大）-15-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

14:30～15:30 OS7 食品およびソフトマターのレオロジー(5)座長︓高橋智子（元神奈川工科大），市川寿（長崎大）

OS7-18 水産練り製品の咀嚼によるレオロジー変化と咀嚼・嚥下性を表す品質指標の策定
山川萌，〇市川寿（長崎大）
OS7-19 ザンサン水溶液を潤滑液とするハイドロゲルの滑り摩擦〇槇靖幸（九州大），八島慎太郎，姫野凌哉，安中雅彦
OS7-20 気泡混合ゲルの嚥下時筋活動と力学的特性〇高橋智子（元神奈川工科大）OS7-21 高温高圧処理による改質キサンタンガムの曳糸性〇柴田章吾（三栄源エフ・エフ・アイ），池上聡，前田和寛，中馬誠，船見孝博

-16-

（39）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

ポスター会場：講堂
P-1

（40）

会期中 6月 3日（土）～ 4日（日）

温風乾燥及び凍結乾燥鯛粉末の性状，嗜好性〇島田良子（兵庫県立大，先端食科学研究センター），山﨑萌依，山田梢，吉村美紀

P-2

ライスジュレ・豆類粉混合クリームの力学的特性と官能評価〇吉村美紀（兵庫県立大，先端食科学研究センター），松本麻美，島田良子

P-3

新タマネギ葉パウダー添加クッキーの物理化学的特性と嗜好性〇湯浅正洋（神戸大），瀧本彩，島田良子，冨永美穂子

P-4

大豆たんぱく質・大豆多糖類を混合した食パンの物性と若年者と高齢者の咀嚼性〇佐々木琴美（兵庫県立大），島田良子，江口智美，桑野稔子，吉村美紀

P-5

レジスタントスターチ混合麺の物性・嗜好性・咀嚼性〇鷲田さゆり（兵庫県立大），島田良子，吉村美紀

P-6

バイオチューブ人工血管による血管バイパス術時の血管吻合法と血流の関係〇樋口皓太（関西大），中山泰秀，田地川勉

P-7

バイオシートを用いた二葉型人工房室弁の開発（シート形状の工夫による形状最適化の試み）〇木村高宏（関西大），中山泰秀，田地川勉

P-8

流れと物質輸送の１次元数理モデルによる膵・胆管合流異常および高位合流における胆汁・膵
液流れのシミュレーション〇守屋智輝（関西大），福澤宏明，田地川勉

優秀ポスター賞応募
SP-1

流動計測支援型レオメトリによる食品開発・製造のDX推進〇大家広平（北海道大），芳田泰基，田坂裕司，村井祐一

SP-2

ココアの乳化構造と物性の温度依存性〇高井実花（酪農学園大），川端庸平，金田勇

SP-3

血小板血栓の初期形成過程におよぼすポリフェノールの効果〇清水瑳羅（新潟医療福祉大），佐藤万理亜, 山下夢朗, 小林栞莉, 平井美由紀, 田村典子

SP-4

PKCα局在時におけるKeratin構造の影響〇森岡 真悠（九州大），佐々木 沙織，世良俊博，工藤奨

SP-5細胞微小変形時のモータータンパク質の挙動〇尾﨑郁美（九州大），佐々木沙織，世良俊博，工藤奨

SP-6

粘弾性を制御したフードインクによる全栄養素対応のフード3Dプリント〇小田陽矢（東京電機大）, 武政誠

SP-7

微小正方形管内流れ中のヒドロゲル粒子の断面内分布〇西山朋宏（関西大），佐井一総，湊遥香，鈴木大介，板野智昭，関眞佐子

SP-8

腸骨動脈の血行動態を模擬する試験装置を用いた塞栓プラグの血栓塞栓性能の評価〇名切将人（早稲田大），玄如卉，今井伸哉，服部薫，岩﨑清隆-17-日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

要旨

岡小天賞受賞講演

-18-

（41）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（42）

岡小天賞受賞講演
微細管内を流れる血球の流体力学
関 眞佐子*,*** 関西大学システム理工学部物理・応用物理学科 [〒564-8680 大阪府吹田市山手町 3-3-35]**大阪大学大学院基礎工学研究科
１．概要

ることにより，NWE が実現する．NWE はこのよ

血液は，液体である血漿と血球成分(赤血球,白うに赤血球との流体力学的相互作用に起因するこ

血球,血小板)から成る．血球成分の大半をしめるとから，同様の現象が血小板と同サイズの粒子(血赤血球は，静止状態で直径約 8m の中央が凹んだ

小板模擬粒子)でも見られる．当研究室では，人工円盤状をしており，外力が加わると容易に変形す

微小流路に血小板模擬粒子を浮遊させた赤血球サる．高い変形性により赤血球は微小血管内においスペンションを流し，粒子分布を計測することにて血管壁から離れる向きの揚力を受けるため，血より NWE 現象の研究を行ってきた．
本講演では，

管壁付近には赤血球がほとんど存在しない層(血Y 字型の合流管と分岐管における NWE 形成の差漿層)が形成され，その層内に多くの血小板を含む．

異を中心に当研究室の研究を紹介する．

血小板が微小血管の中央部にはあまり存在せず，
３．赤血球の慣性集束現象 5-13)

血管壁付近の血漿層内に多く存在する現象はNear-wall excess (NWE)と呼ばれ，血小板が止血作

慣性集束現象は，最初に円管内流れに浮遊する用を果たすのに都合が良い．本講演の前半は，血粒子が下流断面で円環状に集まる現象として見い

小板あるいはその模擬粒子の NWE の形成についだされた．その後矩形断面をもつ管内流れでは下て流体力学的観点より紹介する．

流断面の数点に浮遊粒子が集束し，その集束位置

剛体球粒子の希薄なサスペンションを円管に流が粒子の大きさ，変形性等によって変化すること

すと，流速が小さい場合，粒子は流れに乗って真が分かったため，血球等の細胞の分離・選別へのっ直ぐ流れていくのに対し，赤血球サスペンショ応用が期待されている．一般に細胞は変形性を有ンの流れでは，赤血球が次第に管中心軸に近づく

し，高分子を含む粘弾性溶液を媒質として用いる現象(軸集中)が見られる．これは赤血球の変形性に場合が多いことから，細胞を浮遊粒子とする場合

より，内向き揚力がはたらくためである．一方，流には，慣性による揚力のほかに，細胞の変形性や速が大きくなると，慣性による揚力が生じるため剛媒質の粘弾性による揚力が加わる．本講演では，

体球粒子は一定の半径をもつ円環状に集束して流赤血球やヒドロゲル微粒子，剛体粒子を浮遊粒子れる(Segre-Silberberg 効果，慣性集束現象)．剛体球とし，ニュートン流体や粘弾性流体，血漿を媒質の代わりに赤血球を流した場合，赤血球の慣性集束として用いた場合の慣性集束現象の実験結果や数現象がどのようになるかは分かっていない．本講演

値シミュレーション結果を報告し，特に赤血球のの後半は，赤血球の慣性集束現象について紹介する．

変形性や血漿の粘弾性の影響を議論する．
文 献1) Noso R et al J Soc Rheol Jpn 43, 99, 2015.
2) Sasaki T et al Biorheol 54, 153, 2018.
3) Sugihara-Seki M et al Biorheol 57, 101, 2021.
4) Sugihara-Seki M and Takinouchi N Micromachines
12, 1175, 2021.
5) Miura K et al J Fluid Mech 749, 320, 2014.
6) Nakagawa N et al J Fluid Mech 779, 776, 2015.
7) Morita Y et al J Fluid Mech 813, 750, 2017.
8) Shichi H et al Phys Rev Fluids 2, 044201, 2017.
9) Nakayama S et al J Fluid Mech 871, 952, 2019.
10) Yamashita H et al Phys Rev Fluids 4, 124307, 2019.
11) Yokoyama N et al Phys Rev Fluids 8, L072301, 2021.
12) Yamashita H et al Micromachines 12, 1242, 2021.
13) Tanaka S and Sugihara-Seki M JPSJ 91, 083401, 2022.

２．血小板(模擬粒子)分布の偏り(NWE)1-4)
管内流れの流速は管断面内で一様ではなく，管中央部で最大となり，管壁で 0 となる．このような速度勾配の存在により，血管内において赤血球
は流体力学相互作用の結果拡散的に振る舞う(shear-induced diffusion)．血小板も同様に周囲の多数の赤血球の作用により拡散的挙動をとる．その結果，最初血管中央部にいた血小板が外側に向け移動し，一旦血漿層に入り込むと血漿層内に留ま-19-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（略 歴）1979 年 京都大学理学部卒業
1981 年 京都大学大学院理学研究科物理学第一専
攻博士前期課程修了
1981 年 国立循環器病センター研究所研究員
1985 年 京都大学理学博士
1995 年 関西大学工学部助教授
2004 年 関西大学工学部教授
2007 年~関西大学システム理工学部教授
2017 年~大阪大学大学院基礎工学研究科特任教授
2021 年 日本流体力学会 注目研究(ながれ 40)
2022 年 日本物理学会 JPSJ Papers of Editors’ Choice

-20-

（43）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（44）

要旨
第 44 回バイオレオロジー・
リサーチフォーラム
「嚥下の科学 -高齢社会における誤嚥予防と嚥下評価-」-21-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（45）

第 44 回バイオレオロジー・リサーチ・ファーラム
咀嚼・嚥下過程のコロイド・レオロジー
西成勝好＊＊ 湖北工大特別招聘教授・大阪市立大学名誉教授

日本の平均寿命は長いが、健康寿命との差がおり、異なる専門研究領域の情報交換・協力が必10 年ほどあり、フレイルから要介護状態になら要である。本報告では、コロイド・レオロジー的ないよう、バランスの良い食事、適度な運動、社取り組みの最新状況を概観し、討論の素材とした会活動が推奨されている。口腔内で形成された食い。

塊が気管の方へ輸送される誤嚥に起因する肺炎に文よる死亡率は高齢者では特に高い。健常者では起K. Nishinari, Chap 3 Rheological and

こらない誤嚥がフレイル以下の弱者に頻発する機Thickening Properties; Chap 4 Gelling構の詳細はまだ完全にはわかっていない。液状のProperties in Y. Fang • H. Zhang •K.

食塊の粘度が高くなると誤嚥の発生確率が下がる

Nishinari Eds., Food Hydrocolloids

ことは多くの研究グループにより報告されている

Functionalities and Applications, Springer

が、過度に粘性が上がると、嗜好性が低下し、水Nature, Singapore Pte Ltd. (2021)

分不足や低栄養状態に陥る症例が報告されてい西成 勝好, 方 亚鹏 食のバイオレオロジー –40

る。さらに、喉頭蓋谷や梨状陥凹に残留した食塊

年の変遷と課題–, 日本バイオレオロジー学会誌

が二次的な誤嚥を起こす危険性も指摘されてい（B & R，電子版）32，2-21 (2018)

る。また、食塊の凝集性が低いとまとまりが悪く

西成勝好, 素描 嚥下レオロジー, 高分子,

バラバラになりやすいために、誤嚥を起こす危険71,562（2022）

献性が高くなると考えられる。食品分野ではテクス
チャー・プロフィール・アナリシス（TPA）の誤（略

用が残念ながら頻繁であり、液状食品の凝集性の学歴
1966 年 東京大学教養学部基礎科学科卒業
1971 年 東京大学理学系研究科相関理化学専攻
博士課程単位取得満期退学
1976 年 12 月 東京大学理学博士
職歴1971 年農林水産省食品総合研究所研究員、食品物性研究室長など、1992 年退職、1992 年大阪市立大学教授、2006 年定年退職、特任教授 2013 年まで。2013 年より、湖北工大特聘教授、現在に至る。国内外大学（Glyndwr 大、上海交通大、
ESPIC、慶応大、大阪大、広島大、奈良女子大、九州大など）で非常勤講師
受賞歴
バイオレオロジー学会岡小天賞、日本レオロジー
学会功績賞、Food Hydrocolloids Medal など理解が進んだのは最近のことである。レオロジー
シミュレーションにより、一定程度の解明がなされているが、降伏応力のある場合については未解明である。食品のテクスチャー・コントロールにひろく用いられてきた増粘・ゲル化コロイドの適切な使用により誤嚥のリスクを低下させる努力がなされてきた。テクスチャー変化により、味や香りの感覚強度も変化するし、これらの化学的な要因が嚥下反射時間に影響することも報告されている。また、嚥下反射時間が体温付近で最大になることも報告されている。これらの嚥下に影響する諸因子の相互関連はわからないことが多く残って

-22-

歴）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（46）

第 44 回バイオレオロジー・リサーチ・ファーラム
人工知能で嚥下を科学する
八木直美＊＊ 兵庫県立大学 先端医療工学研究所 准教授
Advanced Medical Engineering Research Institute, University of Hyogo

人生 100 年時代を迎え，健康寿命の延伸は今や製品ではなく、動画を対象としたものではない。

国策となっている．その中でも、摂食嚥下障害はまた、VF 動画に AI を適応したものは現状ない。そ

目を背けることが出来ない喫緊の課題となっていこで本研究では、VF 動画や嚥下時の喉頭付近の様る。以前の人口動態統計では誤嚥によって発生す子を一般的な可視光カメラで撮影したものを対象

る肺炎（誤嚥性肺炎）は、「肺炎」の項目に包含さに動態解析するシステム開発[3]-[4]の有用性にれていた。しかしながら、近年、誤嚥性肺炎による

ついて、紹介する。

死亡者数の増加が著しいため、肺炎と誤嚥性肺炎は別死因として集計されている。

文

献現在、嚥下機能評価のゴールドスタンダード[1] Roose, Kevin,“The Brilliance and Weirdness

は嚥下造影検査（Video Fluorography: VF）や嚥

of ChatGPT,”New York Times, 2022.12.5.
[2] ウェアラブル嚥下計 / 摂食嚥下モニタリング解析サービス「GOKURI」https://www.gokuri.com/[3] N. Yagi, Y. Sakai, N. Kawamura, H. Maezawa,

下内視鏡検査（Video Endoscopy: VE）であるが、VF の場合はレントゲン室でしか実施できない、X
線被爆等、VE の場合は食品が食道を通過している
様子は観察できない等の問題が挙げられる。また、病院等で嚥下外来を行っている診療科はまだ少ないのが現状であり、誤嚥を予防し、安全的な経口摂取を推進することも重要である。
最 近 で は 、 人 工 知 能 （ Artificial
Intelligence: AI ） の ひ と つ で あ る 対 話 型 のChatGPT（Generative Pre-trained Transformer）

Y. Hata, M. Hirata, H. Kashioka, T. Yanagida,
Singing Experience Influences RSST Scores.
Healthcare 10 (2), 377, 2022.
[4] S. Nakamura, N. Yagi, N. Kawamura, H.
Kashioka, M. Hirata, H. Maezawa, T. Yanagida,
Y. Hata, and Y. Sakai, “Relationship between
Singing Experience and Laryngeal Movement
Obtained by DeepLabCut,” Proceedings ofIEEE Int. Conf. on Cybernetics, 2021.
（略[1]が話題となっているが、これはオープンソース

歴）

1998年姫路工業大学工学部情報工学科卒業後、三化（無償でプログラムを公開）されていない。人工菱電機エンジニアリング株式会社で自動車電装品、知能分野ではオープンソースにより、技術発展がETC車載器等の検査装置の開発に携わる。2009年石

加速していると考えられる。さらに画像処理装置

川病院研究員を経て、2014年兵庫県立大学大学院（Graphics Processing Unit: GPU）が高性能化さ工学研究科博士後期課程を2年早期修了。その後、れる中、AI が膨大なデータを瞬時に処理することができ、動画解析に適用されるようになってきた。

京都大学大学院医学研究科脳神経内科特定研究員、
兵庫医科大学医学部講師、姫路獨協大学医療保健嚥下分野でも AI が応用されており、例えば、嚥下

学部准教授を経て、現在に至る。IEEE Senior

音や呼吸音を定量評価できる製品も開発されていMember。2012年Google Anita Borg Scholarshipる[2]。しかしながら、このシステムでは喉頭周辺Award(女性研究者賞)等を受賞。

にネックバンドを装着する必要があり、非接触型-23-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（47）

要旨
6 月 3 日（土）講演会場 1（F301）

OS1 血管内治療
OS2 循環器系ダイナミクスと疾患
OS8 レオロジー一般、その他-24-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（48）

血液の非ニュートン性がコイル塞栓後脳動脈瘤の再開通予測に及ぼす影響
金林 春希*,**，藤村 宗一郎**,***，増田 和範*,**，石橋 敏寛****，山本 誠***，村山 雄一*****東京理科大学大学院 工学研究科 機械工学専攻 [〒125-8585 東京都葛飾区新宿 6-3-1]**東京慈恵会医科大学 総合医科学研究センター 先端医療情報技術研究部***東京理科大学 工学部 機械工学科 ****東京慈恵会医科大学 脳神経外科
１．緒言

代表症例について，コイル留置後の粘度分布図（断面脳動脈瘤に対するコイル塞栓術後，血液流入によっ図）及び流線図を図 1 に示す．表 1 より，血液の非ニて脳動脈瘤が再発する「再開通」のリスクを，事前にュートン性を考慮したことで，新たに VNeck_Ave RR，

予測することでより安全で効果的な治療が行えると期

VNeck_Max RR 及び VDome_Ave RR が統計学的に有意な差を示し待されている．近年，数値流体力学（Computational Fluid

た．これは，血液の非ニュートン性の考慮により，流Dynamics：CFD）を用いた再開通予測に関する研究が速が小さいコイル留置後の脳動脈瘤奥側において，高行われており，先行研究では主に，血液をニュートン

粘度領域が現れ，脳動脈瘤奥側への血液流入が減少し，流体と仮定している．しかし，実際の血液は非ニュー再開通症例及び安定症例間の血行動態の差が拡大した

トン流体であり，特にコイル塞栓術後の脳動脈瘤内はためと考えられる（図 1(A)，(B)参照）．

せん断速度が低いため，非ニュートン性の影響が大き

また，表 1 より，最も感度が高くなったのは，血液いと考えられる．本研究では，コイル塞栓後の脳動脈を非ニュートン流体とした際の VDome_Ave RR を用いた場

瘤に対して CFD 解析を行い，血液の非ニュートン性が合であった．血液の非ニュートン性の考慮は，脳動脈再開通予測に及ぼす影響を調査することを目的とする．

瘤再開通の予測精度向上に寄与すると考えられる．

２．手法

４．結言

脳底動脈先端部に位置する脳動脈瘤のうち，術後 2

血液の非ニュートン性を考慮することで，VNeck_Ave RR，

年未満に再開通した再開通症例 4 例と，術後 2 年以上

VNeck_Max RR 及び VDome_Ave RR が新たに統計学的に有意な差

再開通せず安定状態であった安定症例 27 例を解析対を示した．このうち VDome_Ave RR を用いたときの再開通

象とした．これらの症例に対し，血液をニュートン流予測の感度は，血液をニュートン流体及び非ニュート体及び非ニュートン流体として CFD 解析を行った．血ン流体とした場合の中で最も高くなった．したがって，液を非ニュートン流体する場合は，脳動脈瘤を持つ患

血液の非ニュートン性は脳動脈瘤の再開通予測に影響者 12 名を対象に行った粘度測定の結果から修正を与え，非ニュートン性を考慮した血液モデルを用い

Casson モデルを用いて作成した血液モデルを使用した．

ることで，再開通の予測精度が向上する可能性がある．

コイルのモデル化にはポーラスモデルを用いた．血行力学的及び形態学的パラメータ全 36 種類を定義し，空Results of Statistical Analysis（P < 0.05）
Newtonian fluid Non-Newtonian fluid
P-value sesp P-value sesp
VNeck_Max BF [-] 0.05 0.75 0.89 0.05 0.75 0.89
WSS_Min BF [Pa] 0.04 0.75 0.67 0.04 0.75 0.63
VNeck_Ave RR [-] 0.12
0.03 0.75 1
VNeck_Max RR [-] 0.41
0.04 0.75 0.81
VDome_Ave RR [-] 0.13
0.04
1 0.78

を付して表記した．また，コイル留置前後，及びその減少率を表すパラメータにはそれぞれ BF，AF，RR を付した．特に注目したパラメータは，母血管と脳動脈瘤の境界であるネック部の無次元流速 VNeck，脳動脈瘤
内部の無次元流速 VDome 及び，脳動脈瘤壁面のせん断応力（wall shear stress：WSS）である．単変量ロジスティ
ック回帰分析より，各パラメータに対し，再開通及び安定症例間で比較を行った．統計学的に有意な差（P＜0.05）
を示したパラメータに対してROC解析を実施し，そのパラメータを用いて再開通予測を行う場合の感度（sensitivity：se）及び特異度（specificity：sp）を求めた．
３．結果及び考察
単変量ロジスティック回帰分析及び ROC 解析の結Velocity [m/s] Viscosity [Pa s]

Table 1

間平均値，最大値，最小値にはそれぞれ Ave，Max，Min

0.012

0
0.01

0

Recanalized

StableRecanalized

Stable(A)Newtonian fluid (B)Non-Newtonian fluid
Fig. 1 CFD Results of Coil Embolized Aneurysm

果を表 1 に示す．また，再開通，安定症例それぞれの-25-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（49）

脳動脈瘤の破裂を誘起する CCL2 濃度分布シミュレーション
桑本怜＊，島野健仁郎＊＊，白鳥英＊＊，永野秀明＊＊，＊ 東京都市大学大学院 総合理工学研究科 機械専攻 [〒158-8547 東京都世田谷区玉堤 1-28-1]＊＊
東京都市大学 機械システム工学科
１．緒言
Aoki らは CCL2(C-C motif chemokine ligand 2)が，脳動脈瘤の形成，成長及び血管壁への炎症細胞浸潤に重要な役割を果たしている可能性があることを報告している¹⁾．また Aoki らは低 WSS 及び高OSIの血管壁では血管内皮細胞による CCL2 産生が増強されることを報告した²⁾．発現した CCL2 は濃度勾配によって単球 (血管壁ではマクロファージ)を誘導する．さらに，誘導されたマクロファージとCCL2 による増殖反応ループ ³⁾を介して両者が増加

なお，ヒト由来情報の使用に関しては提供元病院にて承認を得ている．
３．解析結果例として Model B の結果を Fig.1 に示す．ここで Fig.1(c,d)は，壁面および血液中の CCL2 質量分率を示している．Fig.1(d,e)は，Fig.1(c)の破線を含
み，紙面垂直方向に切ったときの断面図である．

することで，脳動脈瘤破裂に繋がる局所的な炎症反応が引き起こされると考えられている．
しかし，血流による対流輸送がある場合には単球を多く誘導するような局所的で急な濃度勾配を形成するかは不明である．そこで本研究では脳動脈瘤を含めた脳動脈に対して血流解析を行うとともに，その血行動態を基に CCL2 濃度分布シミュ
レーションを行った．
２．解析方法
本研究では，Model A～E の形成部位の異なる脳Fig.1 WSS(a), OSI(b), CCL2 Mass Fraction(c,d),
Velocity Vector(e) distribution of Model B
４．考察
Fig.1(a)~(c)では，低 WSS と高 OSI の壁面で他に比べて CCL2 質量分率が高い箇所が見られている．

動脈瘤 5例を対象に血流の CFD解析を行った．次にCCL2 の濃度計算には ANSYS Fluent の化学種輸送機
能を使用した．流入口から流入する CCL2 濃度は健常者の血中 CCL2 濃度 100pg/mlとし，壁面からのCCL2 浸出量 𝑎[kg/(m2/s)]は文献(2)，(3)の実験結果を基に式(1)のように設定した．
𝑎 = (𝑅𝑂𝑆𝐼 + 𝑅𝑊𝑆𝑆 + 𝑅𝐿𝑜𝑜𝑝 ) × 𝐷 × 8.0 × 10−14 (1)
式(1)より𝑅𝑂𝑆𝐼 , 𝑅𝑊𝑆𝑆 , 𝑅𝐿𝑜𝑜𝑝 は OSI と WSS，増殖ルー
プによる血管壁からの CCL2 浸出量補正値をそれぞれ表している．𝐷は人体の恒常性を反映する値であり，CCL2 が過剰に産生された場合の減衰係数である．それぞれの補正値は式(2)~(5)により計算される．
(2)
𝑅𝑂𝑆𝐼 = 4.4 × 𝑂𝑆𝐼 + 1−0.17 × 𝑊𝑆𝑆 + 1.51 (0 ≤ 𝑊𝑆𝑆 ≤ 8.9)
(3)
𝑅𝑊𝑆𝑆 = {0(𝑊𝑆𝑆 ≥ 8.9)
ここで𝑂𝑆𝐼は OSI の値，𝑊𝑆𝑆[Pa]は WSS の値である．
(4)
𝑅𝐿𝑜𝑜𝑝 = 3.22 (1 + 12.4 × 𝑒 −1.57×𝑓 )−1
式(4)より，f は壁面の CCL2 質量分率を表している．
0( 𝐶𝑑 > 1.15)(5)
𝐷 = { 1.15 − 𝐶𝑑
( 𝐶𝑑 ≤ 1.15)
1.15
また，𝐶𝑑 は CCL2 無次元濃度である．

-26-

また Fig.1(d,e)の黒枠内における壁面内側の低流速な領域で，単球が誘導されるのに十分な濃度勾配が形成されていた．これは，低 WSS と高 OSI の
壁面で CCL2 浸出量が増加したことに加えて，対流輸送の影響が小さいことにより CCL2 が滞留することで，広い範囲で急な濃度勾配を形成したと考 えら れる ． 以 上の結 果は ， 脳 動脈瘤 内の 低
WSS 及び高 OSI の壁面周囲において，内側まで広く低速な流れが見られる場合には，急な濃度勾配が形成され，単球を多く誘導する可能性があることを示唆している．
５．結言
低 WSS 及び高 OSI の壁面周囲における広く低流速な領域では，血流による対流輸送があっても急な濃度勾配が形成され，多くの単球を誘導する可能性が示唆された．
文

献1) Aoki, T. et al.: Stroke, 40, 942-951,2009.
2) Aoki, T. et al.: Acta Neuropathol. Commun. 4, 48,
2016.
3) Sakai, N. et al.: J. Leukoc. Biol. 79, 555-563, 2006.

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（50）

4D-MRI を用いた B 型大動脈解離モデルの偽腔内血流に関する評価
服部 薫＊，高田淳平＊, 岡本裕成＊＊, 峰田紫帆＊, 尾嶋浩太＊＊, 岩﨑清隆＊,＊＊＊ 早稲田大学理工学術院 先進理工学研究科生命理工学専攻 [〒162-8480 東京都新宿区若松町 2-2]＊＊
早稲田大学理工学術院 創造理工学研究科総合機械工学専攻
１．緒言

３．実験結果大動脈解離とは大動脈壁に亀裂（エントリー）

MRI 撮像時の速度エンコード（VENC）を 270cm/s

が入り、中膜が 2 腔（真腔と偽腔）に解離する急（真腔）、90cm/s（偽腔）に設定し、収縮後期に観性大動脈疾患である。Stanford B 型は上行大動脈

察される偽腔内回旋流を本モデルで模擬することに偽腔が存在しない病型で、原則として保存的治が可能であった（図 2a）。エントリー流入量（モ療が選択される。しかし、慢性期に著明な偽腔拡

デル A vs B, 0.33 vs 0.36 L/min）、偽腔内回旋

大・破裂を生じ得る症例（高リスク型）に対して流の循環（0.008 vs 0.009 m2/s）、偏心性（2.0は、偽腔拡大前（亜急性期）にステントグラフトをvs 2.2, 反時計回転優位）は両モデルで同等であ用いた予防的治療を行う必要がある。大動脈破裂

ったが、エントリー直下の偽腔壁に作用する壁せの予防には偽腔拡大リスク予測が重要であり、そん断応力はモデル B が A よりも大きかった（モデのための予測・診断基準の作成が求められている。

ル A vs B, 10.2 vs 13.6 Pa）(図 2b）。

本研究では胸部大動脈の三次元的形態が偽腔内血流に及ぼす影響に着目し、高リスク型の形態的特徴を 4D-MRI を用いて分析した。
２．実験方法大動脈形状が異なる 2 種類（モデル A,B）の B 型
大動脈解離モデルをロストワックス法で作製（図1）。大動脈瘤との関連性が指摘されている「走行の捻れ」を危険因子とし、上行-弓部（α）、弓部-下行大動脈間（β）の中心線交叉角を定量的パラメータとした。モデル A は健常成人、モデル B は大動脈瘤患者の文献値を基にαβを決定した。
図2

収縮後期の大動脈血流（4D-MRI）

４．考察
モデル B ではエントリー直下の偽腔壁に作用す
る壁せん断応力がモデル A よりも大きく、弓部大動脈の高度な走行の捻れによってエントリーへの流入角度がより鋭になったためと推察された。
５．結言
Stanford B 型大動脈解離において、胸部大動脈における走行の「捻れ」は、偽腔壁に作用する壁せん断応力に影響を及ぼす。上行-弓部、弓部-下行
図1

大動脈解離モデル

大動脈間の中心線交叉角は、高リスク型症例を診断する上で有用な指標となる可能性がある。

作製した大動脈解離モデルを MRI 対応型拍動循
環回路へ組み込み、生理的な圧・流量条件（流量文

5L、平均大動脈圧 100mmHg、心拍数 70bpm、収縮期

献1) 森 大祐, 山口隆美：大動脈瘤の発生における大動脈内血流の影響の計算流体力学的解析,
脈管学, 43, 94-97, 2003

比率 35%）における偽腔内血流を 4D-MRI で観察した。評価項目はエントリー流入量、壁せん断応力、
偽腔内回旋流の循環・偏心性とした。

-27-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023（51）

多周波数生体電気インピーダンス法を用いた
血液透析患者の過剰体液量の推定
安藤 誠＊，望月精一＊，島田典明＊＊，浅野健一郎＊＊，菊辻 徹＊＊＊＊

川崎医療福祉大学 医療技術学部 臨床工学科 [〒701-0193 岡山県倉敷市松島 288]＊＊
公益財団法人 大原記念倉敷中央医療機構 倉敷中央病院 腎臓内科＊＊＊
公益財団法人 大原記念倉敷中央医療機構 倉敷中央病院 予防医療プラザ

１．緒言

女性：ExFvf =｛ECWf - (0.384 × TBWf + 0.088)｝/0.616 -多周波数生体電気インピーダンス法（MF-BIA）で測定された健常者の細胞外水分量（ECW）と総(0.006 × Age - 0.361) ・・・（式 2）2）ExFv 推定式の臨床評価

体水分量（TBW）の比率（ECW/TBW）が，血液透DW 群と OH 群の ExFv [L]は，それぞれ男性で析（HD）患者の dry weight（DW）の指標として有0.17 ± 0.31，1.28 ± 0.48 [L]，女性で 0.12 ± 0.29，0.87用である可能性が示唆されているが 1)，DW 評価± 0.30 [L] と ， OH 群 で 有 意 に 高 値 で あ っ たにおける ECW/TBW の基準値は確立されていない．

（p<0.001）．循環動態指標（循環血液量変化率 [%]，

今回，我々は健常者の ECW/TBW の特徴に基づい

収縮期血圧 [mmHg]，心胸郭比 [%]）は，それぞれて 2)，DW の設定に必要な，体液量状態の新しい評

男性で -14.28 ± 3.04 vs. -4.82 ± 2.45 [%], 123.7 ± 14.9価法を考案し，その臨床的有用性を検討した.

vs. 161.1 ± 18.8 [mmHg], 46.1 ± 2.7 vs. 53.2 ± 1.1 [%],

２．方法

女性で-12.43 ± 3.10 vs. -6.22 ± 1.90 [%], 117.0 ± 25.9

過去に，健常成人 957 名（男性 487 名，女性 470 名）

vs. 167.1 ± 21.6 [mmHg], 48.6 ± 3.2 vs. 58.3 ± 4.3 [%]を対象として実施した研究結果を基に 2) ，MF-BIAと，OH 群で有意に高値であった．栄養状態の評価（InBody 730）で測定した ECW，TBW および年齢と指標（nPCR, T-cho, Alb）は，OH 群で低値の傾向の関係から過剰体液量（ExFv）の推定式を考案した．

を認めた．

次に，HD 患者 36 名（男性 18 名，女性 18 名）を，臨

４．考察

床的な DW 群と体液量過剰（OH）群の 2 群に分け，健常者の ECW と TBW の相関関係と，加齢に伴MF-BIA（InBody S20）で測定した ECW と TBW からって ECW/TBW が上昇する関係を基に考案した推推算した ExFv と循環動態および栄養状態の評価指標

定式から求めた ExFv は，臨床的な DW 群と OHを比較した．なお，本研究は川崎医療福祉大学倫理群で有意な差を認め，OH 群で 1 L 程度の過剰体液委員会および倉敷中央病院倫理委員会の承認を得量が貯留しているものと推算された．DW 群と OHて実施した．

群における ExFv の違いは，従来の循環動態および３．結果

栄養状態の評価指標の違いとも一致しており，推1）健常者の ECW，TBW の特徴と ExFv 推定式

算した ExFv が DW を評価する指標として有用で健常者特徴は，ECW/TBW は加齢に伴って上昇あることが示唆された．

すること，ECW と TBW との間には強い正の相関

５．結言関係があること（ECW-TBW 相関式; 男性: ECWm

ExFv は，MF-BIA で測定される ECW と TBW の= 0.365×TBWm + 0.581, 女性: ECWf = 0.384×TBWf

相関関係に加齢に伴う体液量（ECW）の増加を加+ 0.088），ECW-TBW 相関式に対する測定値の残味することで，HD 患者の過剰な体液量を簡便かつ差（ΔECW）には年齢が最も強く関連すること（男

定量的に評価できる指標になり得ると考えられた．

性: ΔECWm = 0.011×Age - 0.609, 女性: ΔECWf =文

0.006 × Age - 0.361）の 3 点であった 2)．
上記の特徴を基に，HD 患者の ECW と TBW を
健常者の ECW-TBW 相関式上の点に一致させるた
めに必要な除水量（ECW の除去量）を ExFv と定義し，年齢による ΔECW のばらつきを補正する形
で，以下の ExFv 推定式を考案した．
男性：ExFvm =｛ECWm - (0.365 × TBWm + 0.581)｝/0.635- (0.011 × Age - 0.609)

・・・（式 1）-28-

献1) Lopot F, et al. Age-related extracellular to total
body water volume ratio (Ecv/TBW) -- can it beused for "dry weight" determination in dialysis
patients?
Applicationofmultifrequency
bioimpedance measurement. Int J Artif Organs.
25(8), 762-9, 2002.
2) Ando M, et al. Characteristics of body water
distribution in healthy adults measured by multifrequency bioelectrical impedance analysis. J
Biorheol. 33(1), 13-20, 2019.

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

要旨
6 月 3 日（土）講演会場 2（F302）
OS7 食品およびソフトマターのレオロジー (1)

-29-

（52）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（53）

メレンゲ作成時の熱処理による泡特性変化〇川端庸平*，石川蒼心*，柴山万里*，金田勇**酪農学園大学 [〒069-8501 北海道江別市文京台緑町 582]
１．緒言

３．結果と考察

メレンゲとは卵白に粉糖を混ぜて泡立てたもの

アルブミン 5 %水溶液の表面張力は，水の表面である．食感改良や加熱時の膨張剤として使用さ張力が 71.5 mN/m であることを考慮すると，アルれ，スポンジやマカロンなどに用いられる．また，ブミンにより表面張力が 30 %程度低下しアルブミ作成方法で泡特性が変化することが知られており，ンが気液界面に吸着して界面活性が存在すること

湯煎下で攪拌するスイスメレンゲや熱いシロップがわかった．また，ショ糖濃度増大とともに表面

とともに攪拌起泡するイタリアンメレンゲでは硬張力は最大 5 %ほど低下していることから，アルい泡が形成されることが知られている．

ブミンの吸着がショ糖によって増大していること

我々はメレンゲ泡形成の主な要因として，卵白ものと考えている．

に含まれるたんぱく質が気液界面に吸着すること

一方，加熱メレンゲの粘弾性測定から，複素弾を予想しており，加熱によってもその吸着構造が性率 G*の周波数依存性を得た．両対数グラフにお変化しているものと考えている ．

いて G*が線形で増大したことから，Weak Gel

1

そこで本研究では，メレンゲ泡の気液界面につmodel による解析でゲル強度 Af と配位数 Z を算出

いて卵白タンパク質とショ糖による表面張力の変した 2．Fig.1 に Af の調製温度依存性を示す．30℃化を調べること，加熱による泡特性（泡の硬さ）変から 70 ℃までは温度上昇と共に Af が増大し泡が化を検証することを目的とした．

硬くなっていることがわかった．配位数 Z は温度によってほぼ変化せず，調製温度による気泡充填

２．実験方法率は変わりないと言える．これらの結果から，メ

試料は凍結卵白を解凍した用いたものと，卵白に含レンゲの作成時の加熱攪拌による泡の硬化は，加まれる主要たんぱく質であるオボアルブミンを用いた熱により気液界面のタンパク質が水に溶けにくく

モデル水溶液の 2 種類を作成した．オボアルブミンはなり，空気界面への吸着が促進され泡が安定化しSigma 社製の純度95 %のものを用い，蒸留水により5 %てゲル強度が増加したのではないかと考察してい水溶液を作成した．ショ糖（日本甜菜糖株式会社・スる．

ズラン印グラニュー糖）は，この水溶液に対して 12.5，
25，50 wt%で添加し，それぞれ十分に溶解させ消泡するまで常温で静置した．メレンゲの作成は 30，40，50，
70 ℃の温度にしたウォーターバスにボウルを浮かべ，糖含有卵白を加えゴムベラで緩やかに攪拌しながら
15 分湯煎した．その後，ハンドミキサーで 5 分間ホイ
ップし，出来上がったメレンゲをレオロジー測定した．
比較のために、フレンチメレンゲ（氷水浴）でも作成した。
レオロジー測定：応力制御型レオメータ MCR501 を用いて，メレンゲの動的粘弾性測定を周波数範囲 0.3～
30 rad/s で測定，ひずみ 1%で測定，温度は 20℃で行

Fig.1
Temperature dependence of Af is aparameter indicating the strength of the gel,obtained by Weak-gel model2.

った．
表面張力は自動表面張力計 CBVP-A3 型（協和界面科学社製）を用いて Will-Helmy 法（白金プレート）により測定した．サンプルステージの温度は恒温循環装

文献置で 20 ℃に保った．卵白モデル水溶液に白金プレートを接触させた後，表面張力の値が定常値となるように

1) 金田勇 河江玲奈，日本食品科学工学会
68 回大会，(2021).
2) I. Kaneda, J Biorheol, 32, 9–14 (2018).

24 時間観察した．

-30-

第

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（54）

トライボロジーによるチーズの食感の定量化〇金田 勇＊，秋山航大＊, 兼子ささら*, 川端庸平*, 栃原孝志**酪農学園大学 食と健康学類[〒069-8501 北海道江別市文京台緑町 582]
１．緒言

３．実験結果および考察

我々はチーズの原料乳にホモジナイズ処理する

人工食塊の定常流粘度は群間で大きな違いは認ことによりチーズの力学物性に変化が生じることめられなかった. 従って層流状態での流動特性でを明らかにしてきた. 具体的には破断強度およびは官能評価で認められた「なめらかさ」を定量化

線形粘弾性特性がホモジナイズ処理強度依存的にすることは困難であることが明らかになった. 一

低下する, すなわち「柔らかく」なることを定量

方で人工食塊のストライベック曲線には群間で大的に評価してきた. 破断強度の低下は「歯ごたえ」

きな違いが観察された.

の低下につながると予想されるが, これは実際にFig.1 は CONT, HL,および HH の人工食塊のストラ

官能試験でその傾向が明らかになっている. 一方

イベック曲線を示す。

で官能試験では「なめらかさ」もホモジナイズ処理により変化していることが分かった. この「なめらかさ」はチーズを摂取する際に口中で食塊になった状態での特性が大きく関与していることが予想される. 本報告では人工食塊を調製してその流動特性およびストライベック曲線を得て「なめらかさ」との相関について考察する.
２．実験方法チーズサンプルは酪農学園フィールド教育センターの乳牛より搾乳した生乳を用いて同乳製品製造学実習室においてゴーダタイプチーズの製造手順に従って製造した.ホモジナイズ処理は生乳を殺菌処理する前に高圧ホモジナイザーにより 2 および 4MPa で処理した.
ホモジナイズ未処理群は CONT, ２MPa および 4MPa ホ
モジナイズ処理を行った群を HL および HH とした。各スライド速度が 1mm/s 付近で CONT は大きく摩擦

種測定は少なくとも 2 か月間の熟成を経たサンプルを係数が低下しているが HL および HH は高い値を保用いた.

持している. 一方で生クリームのストライベック

人工食塊の調製：熟成 2‑4 か月のチーズサンプル

曲線では同領域での摩擦係数が大きく低下した.

15ｇ秤とり, チーズナイフで細切後 15g の生理的

これらの結果よりチーズの人工食塊の摩擦係数に

食塩水を加え,ポロトロンホモジナイザーでは脂肪分が潤滑剤として働くと考えられた. CONT

80000rpm, 2 分間粉砕処理した.

と Hl および HH の摩擦係数の違いは食塊形成時のレオロジー測定：MCR501 を用いて各種測定を行っ脂肪分の存在状態に大きく影響を受けることが予た.

想された. 報告ではチーズマトリックスの構造と

１）定常流粘度：二重円筒型フィクスチャーを用の関連も踏まえて議論する.

いて 0.1‑100s‑1 の範囲で見かけ粘度を測定した.

謝

２）トライボロジー測定：3 本ピン式の tribo‑cellに PDMS ピンを装着し, ガラスボールを用いて法辞

本研究は科研費（20H02926）のサポートをうけて行線応力 1N でスライド速度 0.01‑100mm/s の範囲でわれた。

ストライベック曲線を得た.
これらの測定はすべて 30℃で行った.

-31-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023（55）

低温・高温殺菌牛乳のレンネットゲル形成に及ぼすpHの効果
低温・高温殺菌牛乳のレンネット凝集に及ぼす H の効果
1C11190004

大塚 夏見

(指導教員
東洋大学 食環境科学科 [〒374-0193 群馬県邑楽郡板倉町泉野 1-1-1]

藤井 修治)

大塚 夏見, 藤井 修治＊【背景・目的】1.本研究の目的は、殺菌温度の異なる牛乳におけるゲル構造の違いを明らかにすることである。牛乳のゲル
緒言
牛乳ゲルの場合、pH による大きな構造変化は生じ化の原因であるカゼインミセルの凝集は、乳酸菌による静電遮蔽効果とレンネットの酵素反応による疎水相ないと考えられる．一方、高温殺菌牛乳((b):pH6.2,
本研究の目的は、殺菌温度の異なる牛乳のレン
互作用によって誘起される。この牛乳のゲル化は殺菌温度によらず、乳酸とレンネットの添加により生じる(c):pH6.1)では、 ゲル化により脂肪球の運動が凍ネット凝集過程におけるゲル構造の違いを明らかにも関わらず、チーズ製造には低温殺菌した生乳が使用され高温殺菌生乳は使用されない。高温殺菌牛乳が結された領域(図中の点線枠)と、脂肪球の運動が活にすることである．カゼインミセルの凝集は、乳チーズ製造に使用されない原因はカゼインミセルの凝集構造にあると考えられているが、その科学的理由は発な領域に分かれており、脂肪球の易動度に大き酸菌による静電遮蔽効果とレンネットの酵素反応明らかにされていない。本研究では、pHを調整しつつ脂肪球の運動を基にカゼインミセルの凝集構造を推
な不均一性があることがわかる．特に pH6.0 (d)でによる疎水相互作用によって誘起される．牛乳の測することにより、殺菌条件によるゲル構造の違いを明らかにする。
は、大きなチャンネルの形成が見られ、ゲル化がゲル化は殺菌温度によらず乳酸とレンネットの添【実験手法・結果】
進行しているにもかかわらず大きな不均一構造が加により生じるが、チーズ製造には低温殺菌した
カゼインミセルの大きさは直径150nm程度であり光学限界を超えているため、光学顕微鏡では観察できな
存在することがわかった．以上より、高温殺菌牛
生乳が使用され高温殺菌生乳は使用されない．高い。そこで観察可能な脂肪球(直径1µm程度)の運動を基にカゼインミセルの凝集構造を間接的に評価した。
乳ゲルは、低温殺菌牛乳にはない大きな不均一構
温殺菌牛乳がチーズ製造に使用されない原因はカ発酵乳酸により低温・高温殺菌牛乳のpHを6.2、6.1、6.0に調整し、レンネットによりゲル化させた。図1造を持つことが明らかになった．
ゼインミセルの凝集構造にあると考えられているに、低温・高温殺菌牛乳のゲル化後における脂肪球の易動度(運動の活性度)をヒートマップとして表した。
３．実験結果・考察が、その科学的理由は明らかにされていない．本
易動度の大きさが輝度で表されている。輝度は脂肪球の易動度に対応し、明るい領域では脂肪球が活発に運研究では、pH を調整しつつ脂肪球の運動を基にカ
高温殺菌牛乳のカゼインミセルが不均一凝集構
動しており、暗い領域ほどゲル化により脂肪球が拘束されていることを表す。
ゼインミセルの凝集構造を推測することにより、造を形成する原因の一つとして、殺菌温度による
低温殺菌牛乳ゲル(図1(a))では、暗い画像の中に複数の明るい点がある。このゲルは均一でありながら、殺菌条件によるゲル構造の違いを明らかにする．
疎水性相 互作用や静電反発力などのカゼインミ
複数のボイド(隙間)を持つことがわかる。この特徴はpH値によらず観察されたため、低温殺菌牛乳ゲルの場
2. 実験方法
セルの性質変化が考えられる．別途行なった弾性合、pHによる大きな構造変化は生じないと考えられる。一方、高温殺菌牛乳((b)：pH6.2, (c)：pH6.1)では、率測定の結果、低温殺菌では pH によらずゲルのカゼインミセルの大きさは直径 150nm 程度であゲル化により脂肪球の運動が凍結された領域(図中の点線枠)と、脂肪球の運動が活発な領域に分かれてお弾性率は一定であったが、高温殺菌では pH の低り光学限界を超えているため、光学顕微鏡では観り、脂肪球の易動度に大きな不均一性があることがわかる。特にpH6.0 (d)では、大きなチャンネル(水路)の下とともに弾性率は上昇した．低い pH ではカゼ察できない．そこで観察可能な脂肪球(直径 1μm 程形成が見られ、ゲル化が進行しているにもかかわらず大きな不均一構造が存在することがわかった。以上よ
インミセル間に作用する静電反発力が遮蔽される．
度)の運動を基にカゼインミセルの凝集構造を間り、高温殺菌牛乳ゲルは、低温殺菌牛乳にはない大きな不均一構造を持つことが明らかになった。
高温殺菌牛乳で観察された弾性率の pH 依存性は、接的に評価した．発酵乳酸により低温・高温殺菌【考察】
静電反発遮蔽により凝集状態が変化したことを示
牛乳の pH を 6.2、6.1、6.0 に調整し、レンネット
高温殺菌牛乳のカゼインミセルが不均一凝集構造を形成する原因の一つとして、殺菌温度による疎水性相
唆する．カゼインミセルの表面構造が殺菌温度にを加えてゲル化させた．図 1 に、低温・高温殺菌
互作用や静電反発力などのカゼインミセルの性質変化が考えられる。別途行なった弾性率測定の結果、低温より異なることが、凝集構造の不均一性や弾性率
牛乳のゲル化後における脂肪球の易動度をヒート
殺菌ではpHによらずゲルの弾性率は一定であったが、高温殺菌ではpHの低下とともに弾性率は上昇した。
変化の原因であると考えられる．
マップとして表した．易動度の大きさが輝度で表低いpHではカゼインミセル間に作用する静電反発力が遮蔽される。高温殺菌牛乳で観察された弾性率のpH
４．結言
されている．輝度は脂肪球の易動度に対応し、明依存性は、静電反発遮蔽により凝集状態が変化したことを示唆する。カゼインミセルの表面構造が殺菌温度
るい領域ほど脂肪球は活発に運動し、暗い領域ほ
脂肪球の易動度を可視化し間接的にカゼインミ
により異なることが、凝集構造の不均一性や弾性率変化の原因であると考えられる。
どゲル化により脂肪球が拘束されていることを表
セル凝集構造を評価した低温殺菌牛乳と高温殺菌【まとめ】
す．低温殺菌牛乳ゲル(図 1(a))では、暗い画像の中
牛乳ではカゼインミセル凝集構造の不均一性が大脂肪球の易動度を可視化することにより、間接的にカゼインミセル凝集構造を評価した。その結果、低温に複数の明るい点がある．このゲルは均一でありきく異なる．凝集 構造の不均一性は、チーズ製造
殺菌牛乳と高温殺菌牛乳ではカゼインミセル凝集構造の不均一性が大きく異なることを明らかにした。凝集ながら、複数のボイドを持つことがわかる．このに高温殺菌牛乳が用いられない理由の一つである構造の不均一性は、チーズ製造に高温殺菌牛乳が用いられない理由の一つであると考えられる。
特徴は pH 値によらず観察されたため、低温殺菌と考えられる．

(a) 低温, pH6.0(b) 高温, pH6.2(c) 高温, pH6.1

図１：脂肪球の易動度を可視化したヒートマップ画像．

-32-(d) 高温, pH6.0

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（56）

速度分布計測を基にした食品レオロジー物性の評価
田坂裕司 1,2，大家広平 1，高野哲秀 1，芳田泰基 31

北海道大学大学院工学研究院（工学院） [〒060-8628 札幌市北区北１３条西８丁目]
2
海洋研究開発機構 海域火山地震部門
3
産業技術総合研究所 計量標準総合センター

１．緒言に代入し，解析することで局所瞬時の粘度と対応

不均質な混相流体である場合が多い流動食品にする歪み速度情報を得る．理想的には，秒単位のついて，日本摂食嚥下リハビリテーション学会で

振動周期毎に瞬時の粘度曲線が得られることになは，それらの流動物性を正しく評価する術がない

る．

ことが問題としてあげられている

1)．レオロジー

３．解析例

物性評価の高精度化に貢献してきたトルク式レオLM-Pectin ゲルの計測時の写真と，計測された速メータはその反面，歪み速度の一様性を保証する
ために 1mm 未満の薄い試験流体層が必要となり，
上記の不均質流体に対応できない．当研究グルー度分布から再構成された変形の様子を図１(b)に示す．図１(c)は，10 秒毎の速度データに対し上記解
析の結果得られた瞬時粘度曲線の時間変化である．

プではこの問題に対し，速度分布計測と運動方程シンボルの形状が計測時間を表しており，時間経式を基にした新たなレオメトリ（USR）の開発を過とともに強いずり減粘の性質が表れていること行ってきた 2-5)．この方法論では，非定常せん断にが分かる．なお，ここで示される横軸の歪み速度

対する瞬時の粘度曲線を取得可能であり，レオロ

は，円筒の各半径位置で時間変動する歪み速度のジー物性の経時変化を評価できる．近年では，ず実効値を，速度分布計測から定めた物である．

り減粘を特徴付けるパラメータの時間変化から，食べやすさの議論を行っている 6)．評価本講演で謝は，いくつかの特徴的な計測結果を採り上げ，そ辞

本研究成果の一部は，北海道大学創成特定研究事業，の適用可能性について議論する．

および JST さきがけ（JPMJPR21O6）の支援による．

２．超音波スピニングレオメトリ（USR）
USR の計測構成図を図１(a)に示す．円筒内に試文

験液体を満たし，周波数 f0，振幅 Θ で振動回転さ献1) 日本摂食・嚥下リハビリテーション学会誌, 17,
255–267, 2013.
2) Yoshida, T. et al., J. Rheol., 61, 537-549, 2017.
3) Yoshida, T. et al., Phys. Fluids, 31, 103304, 2019.
4) Yoshida, T. et al., Nihon Reoroji Gakkaishi, 50, 37, 2022.
5) 高野哲秀ら, 日本機械学会論文集, 88, 1-13,
2022.
6) Ohie, K. et al., J. Texture Studies, 53, 445-452,
2022.

せる．誘起された流動速度を超音波トランスデューサ（TDX）から発信される超音波により計測し，周方向速度の半径方向分布を時間毎に取得する．
TDX を円筒中心軸から Δy オフセットさせて設置すること，および一方向軸対称流れの仮定がこれを可能にする．この時空間速度情報を運動方程式

図１(a)USR の構成図，(b)LM-Pectin ゲルの計測例と速度分布計測結果から再構成した変形，(c)同ゲルの瞬時粘度曲線と時間変化 4)-33-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

要旨
6 月 3 日（土）講演会場 2（F302）
A 学会奨励賞応募講演

-34-

（57）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（58）

骨格筋への血流制御機序解明のための毛細血管血流観察
古沢宙紀＊，渡邉宣夫＊，＊＊，木梨宏祐＊＊

芝浦工業大学大学院

理工学研究科 システム理工学専攻 [〒337-8570 埼玉県さいたま市見沼区深作
307 芝浦工業大学大宮キャンパス 6 号館 102 教室]＊＊
芝浦工業大学 システム理工学部 生命科学科

１．緒言
毛細血管が持つ機能の中で特に重要なものは，組織への酸素供給である．この酸素供給に影響する要因としては，毛細血管の血行動態や血液中の赤血球の体積割合であるヘマトクリット値，血液の持つ酸素量を示す動脈血酸素飽和度（SaO ）等がある．中でも，毛細血管の血行動態について，毛細血管血流の不３．実験結果CTH 変動の検証について，各ラットにおいて計算された赤血球流速及び流量の変動係数を平均し，比較した結果を図 1 に示す．安静条件から擬似運動条件への移行により，流速と流量の変動係数に有意な低下が確
認された．

2

均一性（Capillary Transit-time Heterogeneity : CTH）
が注目され，議論の最中である 1)．組織の酸素需要が低い状態では，全体として不均一な血流が生じており，酸素需要の増加に伴い，均一な血流へ移行すると解釈され，運動時に多量の酸素が必要とされる骨格筋での血流制御と CTH の関係が報告された 2)．この関係については，シミュレーション
により，妥当性が示されたが in vivo での解明には至っていない．そこで，我々は骨格筋毛細血管への血流制御機序解明を最終目標とし，運動強度変化に伴う CTH 変動の in vivo 実験的検証を本研究の目的とした．

図 1 赤血球流速，流量の変動係数
４．考察
図 1 より，安静条件と比較して擬似運動条件では，毛細血管血流がより均一な状態であったと読み取れる．したがって，先行研究で議論されてい２．実験方法本研究は芝浦工業大学動物実験委員会の承認をる CTH 変動が in vivo の直接観察により示されたといえる．この事については，心拍数上昇と細動得ている（承認番号：動承 22015 号）．実験では，
Wistar 系ラット（♂，6~7 weeks，257 ± 21 [g]）の Cremaster
筋毛細血管を観察対象とした．これを含む組織を等張緩衝液で満たして生理的状態を保ちながら，実体顕微鏡（OLYMPUS，SZX12）で観察および撮影を行った．
ラットの運動状態を模擬する方法については，薬剤（プ

脈拡張による血流量増大が大きく影響したと考えられる．一方，CTH 変動が起きるメカニズムの詳細については未解明であり，今後検討していく必
要がある．

ロタノール 80[μg/mL]，パパべリン 10 [mol/L]）による心拍数上昇と細動脈拡張作用を用いることとし，薬剤
-4

５．結言

投与前を安静条件，投与後を擬似運動条件と定義した．
撮影された動画から体動によるブレを除去した
後，フレーム間での赤血球の位置変化を測定し，その経過時間で割ることにより赤血球流速を計算した．赤血球流量については，10 [s] 間に通過した赤血球数を計測し，時間で割ることで単位時間あたりの通過数として表した．また，本研究では CTH
変動の検証において，流速及び流量のばらつきを考えることとした．ラット毎で 8 本の毛細血管における変動係数を算出し，各条件間で比較した．

-35-

本研究では，安静条件から擬似運動条件への移行により，流速及び流量の変動係数に有意な低下が確認され，骨格筋への血流量増大による血流の均一化が in vivo の直接観察にて明らかとなった．
文

献1) Leif Østergaard, J. Appl. Physiol., 129(6), 14131421, 2020.
2) Leif Østergaard et al., Am. J. Physiol. Heart Circ.
Physiol., 318(2), H425-H447, 2019.

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

第 46 回日本バイオレオロジー学会年会（59）

プログラム・抄録集

キウイ果汁を用いた熟成型チーズの製造とその力学特性〇兼子ささら，栃原孝志，金田勇
酪農学園大学

酪農学研究科

食品栄養科学専攻 [〒069-8501

北海道江別市文京台緑町 582]

１．緒言
我々はキウイ果汁に高い凝乳活性があることを見出し, モデルチーズの調製に成功している 1).
本報告では実製造レベルでキウイ果汁を用いて熟成型チーズを製造しその力学特性の評価を行ったので報告する.
２．実験方法
原料乳は酪農学園大学フィールド教育センター酪農生
産ステーションで生産された生乳を，キウイ果実は市中で購入した果実を用いた．
キウイ果汁調製：既存の方法で上清液を取り出し，キFig 1

ウイ果汁とした．果汁中のタンパク質量は Bradford 法(day0).

Load-deformation curve for the cheese samples

で 0.37mg/mL 含有されていることが分かった．
３‐２

チーズ製造方法：酪農学園大学乳製品製造実習室の熟

動的弾性率

製造直後のサンプルの動的弾性率の周波数分散をweak-gel-model式（1）で解成型チーズのレシピに従い，乳酸菌スターター（CHN-

析を行い，そこから求められるゲル強度（Af）と配11）を添加し製造を行った．キウイ果汁は凝乳活性の位数（z）の二つのパラメータから比較を行った．

データに基づき原料乳 30L にキウイタンパク質𝐺 ∗ = 𝐴ｆ 𝜔1/ｚ

0.015mg/mL を添加した．レンネットは NATUREN(1)Standard Plus 290（クリスチャンハンセン社）を用い、原料乳に対して 0.003%(v/w)相当量を添加した．

レンネットチーズおよびキウイチーズのAfは9.21

破断強度の測定：ワイヤー型フィクスチャーを装着し04 および3.4104 Pas-1/z であり、キウイチーズは
レンネットチーズの約2/5倍であった．これは破断

た TextureAnalyzer で 10mm 押し込んだ際の破断荷重をエネルギーの結果と矛盾しない．レンネットチー

測定した．

ズおよびキウイチーズのzの値はそれぞれ7.2およ動的弾性率測定：25mm パラレルプレートを装着

び5.5であり, レンネットチーズの方が緻密な構造した MCR501 でチーズの動的弾性率の周波数分散であると考えられた．

を 25℃で測定した．（ = 0.3~30rad/s,  = 0.5%）

キウイチーズはレンネットチーズに比べ製造直３．実験結果後では「柔らかい」ことが明らかになったが, 水分
図1に製造直後のそれぞれ量や脂肪分に大きな差が見られないことからミクのチーズサンプルの荷重‐変形曲線を示す．この

ロ構造が異なっていることが予想される. 発表で曲線下面積を求め破断エネルギー（mJ）として評は2か月程度の熟成でどのような物性変化がみら価した。調製直後のキウイチーズの破断エネルギ

れるかについて議論する．

３‐１

破断特性

ーは9.73mJでレンネットチーズは26.6mJというこ文とからキウイチーズの破断強度はレンネットチー
ズの約1/3倍であることが分かった．しかしキウイ

1) 兼子ささらチーズとレンネットチーズの水分量および脂肪分022に大きな違いは観察されなかった.

-36-

献

他，第70回レオロジー討論会，2

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（60）

自己組織に置き換わるウシ由来脱細胞化血管の開発
今井 伸哉＊, 中村 時男＊, 宿澤 孝太＊＊＊, 永見 らら＊＊, 大田 紗瑛＊＊,
福島 宗一郎＊＊＊, 大木 隆生＊＊＊, 岩﨑 清隆＊，＊＊＊ 早稲田大学大学院先進理工学研究科生命理工学専攻 [〒162-0056 東京都新宿区若松町 2-2]＊＊
早稲田大学大学院創造理工学研究科総合機械工学専攻＊＊＊
東京慈恵会医科大学附属病院 血管外科
１．緒言

試験から，脱細胞化処理の前後でスティフネスパラメ

内径 3-4mm の小口径グラフトの研究開発は，虚血ータβは同等であり，本脱細胞化処理は血管の力学的性心疾患患者の救命，重症下肢虚血患者の救肢の特性に影響を及ぼさないことが示された．

ために切望されているが，合成繊維で作製された

3.2 ブタを用いた生体適合性評価

小口径グラフトでは血栓閉塞が最大の課題であり，術後 1 週にて置換部の血管造影を行ったところ，実現できていない．本研究では，我々が開発した

血流は流れる様子が確認された．組織を摘出して界面活性剤をマイクロ波照射下で拍動循環させる

観察したところ，内腔には血栓は認められなかっ独自の脱細胞化技術を用い，DNA 残留量が脱細胞た．開発した脱細胞化血管は，最大の課題である化組織の安全性の目安である 50 ng/mg1)未満とな

急性期の血栓形成による閉塞を回避できることがる脱細胞化ウシ血管を作製することを目的とした．

示唆された．

さらに，ブタを用いて下腹部動脈を置換し，1 週間
開存するかを探索的に評価することを目的とした．

５．結言
血管組織の形態を損傷させることなく脱細胞化し，

２．実験方法

力学的特性を維持した脱細胞化血管を作製することに

2.1. 脱細胞化血管の安全性評価成功した．ブタ下腹部動脈再建試験により，1 週間は血ウシ血管を界面活性剤溶液中に留置して拍動循環さ

栓形成を回避して開存するというデータを取得するこせ，マイクロ波照射を同時に行い，脱細胞化血管を作とが初めてできた．今後は，開存性に不可欠な内皮細製した．ヘマトキシリン・エオジン染色を行い，脱細胞化がどのくらいの期間で起こるのかを検討していく．

胞化処理前後の組織形態を評価し，安全性評価として
残存 DNA 量を測定(n=6)した．また，脱細胞化処理が血管組織に損傷を起こすかを評価するため，力学的特性の評価としてコンプライアンス試験(n=6)を実施した．
2.2 ブタを用いた探索的な血管開存性評価
脱細胞化血管をブタの下腹部大動脈に置換し，探索的に 1 週間のグラフト開存性を評価した．ブタは術後 1 週後に血管造影により開存の有無を確認後，犠牲死させて血管内腔への血栓形成の有無を確認した．本研究は，早稲田大学動物実験審査委員会の承認を得て行った(承認番号：A22-030)．
Fig. 1 Comparison of stiffness parameters between
untreated and decellularized bovine blood vessels

３．研究成果3.1. 脱細胞化血管の安全性評価
ヘマトキシリン・エオジン染色から，脱細胞化処理

謝 辞によって細胞核は除去され，また，組織形態には顕著

本研究は，科研費基盤研究(B) B1K501073301 による支な差は生じないことが分かった．脱細胞化組織内の援を受けて実施した．

DNA 量は，未処理ウシ血管では 227.2±23.9 ng/mg で

文 献
1) Crapo, P.M., Gilbert, T.W. & Badylak, S.F. 2011,"An overview of tissue and whole organ
decellularization processes", Biomaterials, 32(12) : 3233-3243.

あったのに対し，脱細胞化処理後では 8.0±0.8 ng/mg
であり，独自の脱細胞化処理によって十分に細胞成分を除去することができた．さらに，コンプライアンス-37-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（61）

膜-流体連成解析による赤血球懸濁液の粘弾性評価
武石直樹 1,2，Marco Edoardo Rosti3，横山直人 4，Luca Brandt5
1

京都工芸繊維大学 機械工学系 [〒606-8585 京都市左京区松ヶ崎橋上町] 2 大阪大学 大学院基礎工学研究科 [〒560-0043 大阪府豊中市待兼山町 1-3] 3 沖縄科学技術大学院大学 4 東京電機大学 工学部 5Royal Institute of Technology (KTH) Department of Mechanics
１．緒言

ヒト血液の代表的なレオロジー特性として知られる shear-thinning 効果 1)は，定常せん断流れ場における赤血球(red blood cell; RBC)個々の相互作用の結果といえる 2)．しかしながら，非定常せん断流
れ場における赤血球懸濁液の動的レオロジー特性
は必ずしも自明ではない．この問題は，ミクロ-マクロ間の階層からなる物性の創出過程の解明において重要な基礎知見を与えると期待される．本研
究では，振動せん断流れ場における赤血球間相互作用と赤血球懸濁液としての血液の粘弾性特性の関係を明らかにすることを目的に，赤血球膜と膜内外の流体連成を考慮した大規模数値解析を行う．
懸濁液の粘弾性特性は，粒子応力テンソル 3)を用いた複素粘性係数によって定量する．
２．方法
赤血球は内部流体が薄い膜面に覆われた両凹盤
形状のカプセルとしてモデル化する．膜は超弾性体として仮定し，ひずみに対して高い剛性を示す
Skalak の構成則 4)を適用する．本問題は，膜の平衡
方程式と膜内部及び外部流体の非圧縮性ニュート
ン流体の連成問題として定式化される．数理モデ
ル化と計算手法，及びモデル検証の詳細は先行研
究 2)を参照する．考慮する無次元数は，Reynolds 数(Re = 𝜌𝛾̇! 𝑎!" ⁄𝜇! )，Capillary 数(Ca = 𝜇! 𝛾̇ ! 𝑎! /𝐺# )数，無次元周波数 fin = f/𝛾̇! ，赤血球体積率𝜙とする(𝜌は外部流体の密度，𝛾̇ ! は定常せん断流れ場(fin → 0)におけるせん断ずり速度，a0 は赤血球の長軸半径，µ0 は外部流体粘度，Gs は膜のせん断弾性係数)．懸濁液の粘度 µall (= µ0 + δµ)における粒子の寄与 δµ(&)
は，比粘度 µsp (= δµ/µ0 = 𝛴$" -(𝜇! 𝛾̇! ))として評価(&)
し，粒子応力テンソル𝛴$" (流れ方向を 1，その垂直方向を 2)を用いて記述される 3)．
複素粘性係数 η*(=η’ – iη”)は，粘性成分 η’/µ0(= |µsp|amp cosδ)と弾性成
分 η”/µ0(= –|µsp|amp sinδ)で評価する．ここで，|µsp|amp
は µsp(t)の振幅，δ は µsp(t)と𝛾̇ ! (t)の位相差である．
３．結果と考察
本解析では，慣性は十分小さく(Re = 0.2)，ヒト
細静脈相当の低壁面せん断ずり速度(Ca = 0.05)を想定する．Figure 1(a)に，振動せん断流れ場におけ-38-

る𝜙 = 0.41 での解析結果の一例を示す．振動数 f*
が小さい場合，個々の赤血球はせん断方向に配向できるが，振動数 f*が増加すると，赤血球はせん
断方向と配向角が揃う前に次の変形を強制され，同じ位置で微振動を繰り返す．Figure 1(b)に振動周
波数 fin に対する複素粘性率(η’/µ0 と η”/µ0)を示す．
ある特定の周波数 fin(= 0.5)で弾性成分 η”/µ0 は極値をとり，これは赤血球体積率𝜙が減少(𝜙 = 0.11)しても存在した．無次元周波数 fin= 0.5 は，f ~ 21 Hzに相当し，ヒトの拍動(~ 1 Hz)よりも約 20 倍大きい．今後，本解析結果と実験計測の比較を行い，ミクロスケールからボトムアップ的にヒト血液の動的レオロジー特性を記述する．これらの知見は，非定常流れ場から血液のレオロジー特性を見積もるための基礎知見になると期待される．

Fig.1 (a) Snapshot of a dense suspension of RBCs (𝜙 =0.41) for the lowest shear frequency fin = 0.01. (b)complex viscosity η’/µ0 and η”/µ0 in dilute and dense
suspension of RBCs (𝜙 = 0.11 and 0.41) as a functionof the input frequency fin.
４．結言
本研究では，振動せん断流れ場における赤血球懸濁液の粘弾性特性を評価した．粘性成分 η’/µ0 は周波数の増加に伴い減少するが，弾性成分 η”/µ0 はある特定の周波数帯 fin(= 0.5)で極値をとり，これらの傾向は赤血球体積率に依存しないことがわかった．
謝 辞
本研究は JSPS 科研費 JP20H04504，及び SHINKA
grant(OIST)の助成を受けたものである．
文 献
1) Chien, S., Science, 168, 977-979, 1970.
2) Takeishi et al., J. Fluid Mech. 872, 818-849, 2019.
3) Batchelor, G. K., J. Fluid Mech. 41, 545-570, 1970.
4) Skalak, R. et al., Biophys. J. 42, 413-438, 1973.

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（62）

機能性僧帽弁閉鎖不全症モデルを用いた
新規僧帽弁形成デバイスの開発と機能性評価
岡本裕成＊，森村隼人＊＊，高田淳平＊＊＊，峰田紫帆＊＊＊＊，
尾嶋浩太＊，田端実＊＊＊＊＊，岩﨑清隆＊, ＊＊, ＊＊＊, ＊＊＊＊＊

早稲田大学大学院

創造理工学研究科＊＊

早稲田大学大学院

先進理工学研究科

＊＊＊

早稲田大学

＊＊＊＊

早稲田大学大学院＊＊＊＊＊

総合機械工学専攻[〒162-0056

創造理工学部

共同先端生命医科学専攻
総合機械工学科

先進理工学研究科

順天堂大学医学部附属順天堂医院

１．緒言

東京都新宿区若松町 2-2]

生命理工学専攻
心臓血管外科動時の逆流量は FMR 病変モデルが 0.98±0.16

経カテーテル的僧帽弁形成(TMVr)デバイスによL/min であり，生体膜製人工弁尖を留置させたモり僧帽弁治療は大幅に低侵襲化された.現在日米デルが 0.84±0.25 L/min と 14 %程度の逆流改善で使用可能なデバイスは一製品に留まり、既存のにとどまった．一方，弁閉鎖時の逆流量(Leakage)

デバイスでは困難な病変を治療する新規デバイスに関しては FMR 病変モデルが 0.68±0.08 L/minへのニーズは高い.本研究では TMVr デバイス開発

であり，生体膜製人工弁尖を留置させたモデルはを見据えて新たな逆流制御コンセプトである生体

0.23±0.15 L/min と 66 %改善された．

膜製人工弁尖を開発し,その性能を評価すること

４．考察を目的とした.

新規僧帽弁尖を僧帽弁疾患モデルの弁輪部に留弁形成デバイスの治療効果を評価するためには僧置することにより，弁閉鎖時の Leakage が顕著に

帽弁閉鎖不全症を再現する必要があるが，動物を減少させる効果があることを明らかにした．新規

用いた病変モデル作製は費用対効果,再現性の観デバイスの有用性を研究開発において探索的に評点から効率的とは言えず，現状で非臨床試験系は価する際に，生体組織を用いた疾患モデルを組み確立していない．そこで本研究ではこれまでにな込んだ拍動循環シミュレータは有用であった．

い動物弁由来疾患モデルを用いて機能性僧帽弁閉
鎖

不

全

症

(FMR:

Functional

Mitral５．結言

Regurgitation)の病態を模擬した工学的評価系を本試験で生体膜製人工弁尖の有用性を明らかにした．

構築し,生体膜製人工弁尖の拍動流循環下での性

この人工弁尖を心房・心室内に固定する方法やデリバ能評価を行った．

リーシステムを考案し，カテーテル化を進めていく．

２．実験方法謝

ブタ心臓から僧帽弁複合体を摘出し，コラゲナ

辞

本研究は，AMED の課題番号 JP22mk0101179 の支援を受けました．深く御礼申し上げます．

ーゼ溶液に液浸させて僧帽弁輪組織を構成するコラーゲン線維を分解させながら，拡張用ダイレータを段階的に挿入して弁輪形状を拡大させ，FMR の特徴の 1
つである弁輪拡大を模擬した弁疾患モデルを作製した．
作製した弁疾患モデルを生体内流量・圧力環境を模擬する拍動循環回路(図 1)に組み込み，血行動態を計測した．また、作製した弁疾患モデルに対して図２に示Fig.1 The pulsatile circulation simulator

す生体性膜製人工弁を弁輪部から左心室にかけて留置
し,留置前後の血行動態を比較して逆流の改善効果を評価した．
３．実験結果中-高度の逆流(逆流率:47.9%)を有する弁疾患モデルを作製することができた．この弁疾患モデ
ルに生体膜製人工弁尖を取り付けることにより軽Fig.2 Membrane valve

度の逆流(逆流率:28.7%)まで軽減した．弁閉鎖挙-39-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023（63）

正弦曲線的せん断流れ発生装置を用いた
赤血球変形能評価システムの構築
金子侑香里＊，Kriengsak Masnok＊＊，渡邉宣夫＊＊＊芝浦工業大学大学院

システム理工学専攻 [〒337-8570 埼玉県さいたま市見沼区大字深作 307 番地]＊＊
芝浦工業大学 システム理工学部 生命科学科

１．緒言

𝐷𝐼＝ (𝐿 − 𝑊)⁄(𝐿 + 𝑊)

(1)

変形能は，赤血球が循環中にその形状を様々に変化させる能力であり，全身の組織に酸素を運搬

３．実験結果する際に必要不可欠である．この低下は，糖尿病

設計時よりシムテープの固定場所を変更したとなどの疾患と関係するため，従来マイクロピペッ

ころ，機構の平行度は 0.0015mm/50mm に改善す

ト吸引法やフィルター法などにより評価されてきることができた（従来：0.05mm/50mm）．これに．しかし，バイオマーカーとして医学応用すより，血球が 3～4 周期分変形する様子を観察する

るには更なる測定技術の発達が必要である．これことが可能となった．さらに，せん断応力と変形までに本研究室では，正弦曲線的なせん断流れを

指数の経時的変化を示すと，図 2 のようになった．

発生させる装置を製作し，複雑な流れに曝されたDI
Deformation Index

単一赤血球に着目して変形能観察を行ってきた 2）．
しかし，流れを発生させるガラス板の平行度に課題があった．そこで本研究では，機構を改良して平行度を向上させるとともに，発生するせん断応
力を実測する機能を組み込み，変形能を評価するシステムを構築することを目的とした．

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

0

２．実験方法Shear stress

0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0.2

0.4
0.6
Time [s]0.8Shear stress [Pa]

た

1）

1

流路を定義する機構は，負荷するせん断応力をFig. 2 Change of shear stress and DI at the gap size 0.02mm.

正確に制御できるよう，図 1 のような構造に設計した．これに従い製作した機構を用いて観察実験，改良４．考察を行い，平行度の測定による妥当性評価を行った．さ

図 2 より，DI の立ち上がりに要する時間と形状

らに，実際に発生している流れを実測するため，装置回復に要する時間の相違や，せん断に対して血球にレーザ変位センサを取り付け，装置駆動と同時にせが遅れて変形する様子が見られた．これは変形能

ん断応力を算出するプログラムを作成した．

が，外力だけでなく細胞内液の粘性や膜粘弾性などにも依存するためと考えられる．今後は，粘度や血球密度などさらに詳細の条件を考慮して実験を重ねる必要がある．
５．結言
本研究では，流れをより正確に制御可能な機構を製作し，複雑な流れに対する単一細胞の変形を経時的にFig. 1 (a) Top view and (b) cross section of the mechanism.

評価するシステムを構築することができた．

本研究では，本学の生命工学研究倫理審査委員

文会にて承認の下，試験的に 2 名の成人女性の血液を用いて実験を行った．機構の流路幅は，0.01，0.02，
0.03，0.04，0.05，0.06mm に設定した．取得したビ
デオファイルを画像解析し，血球の長軸 L と短軸
W の比（L/W）と式（1）で算出する変形指数 DI により変形能を評価した．

-40-

献

1) Mokken, F. Ch., Kedaria, M. and Henny, Ch. P.:
Theclinicalimportanceoferythrocyte
deformability, a hemorheological parameter, Ann.
Hematol., 64, 113-122, 1992.
2) Masnok, K., Inoue, M. and Watanabe, N.: Direct
observation of deformation of individual red blood
cells in oscillatory fluid flow produced using agenerator of precise sinusoidal shear flow, AIP
Adv., 12, 1-13, 2022.

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

要旨
6 月４日（日）講演会場 1（F301）

OS3 血液レオロジーと微小循環
OS5 テイッシュエンジニアリング・
人工臓器
OS6 生体物質の構造形成と機能発現・制御

-41-

（64）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023（65）

正方形管内流れに浮遊する扁平楕円体の運動
藤澤勇亮＊，山下博士＊＊，板野智昭＊，関眞佐子＊,＊＊＊＊ 関西大学システム理工学部物理・応用物理学科[〒564-8680 大阪府吹田市山手町 3-3-35]＊＊
広島大学大学院統合生命科学研究科 ＊＊＊大阪大学基礎工学研究科
１．緒言軸とする自転運動，②flipping 運動：楕円体の長軸

ニュートン流体の管内流れに浮遊する粒子が，を回転軸とする自転運動，③swirling 運動：rolling

慣性に起因する揚力を受けることにより流れ方向

運動を伴った，管中心軸まわりの公転運動．

に対して垂直方向にも動き，管の下流断面内で特初期姿勢が(b)の場合楕円体は最初から rolling 運

定 の 位 置 を 集 中 し て 通 過 す る 現 象 は Segre-

動を行うが，(a)と(c)の場合は flipping 運動から始Silberberg 効果として知られている 1)．粒子集中位

め，rolling 運動に移行した．L=4 の場合，Re =置は粒子の大きさや形状，物性によって変化する

100~300 ではいずれの初期条件からスタートしてことから，この現象を血球や各種細胞の選別・分

も，y, z 軸上の平衡点(面心平衡点)まで移動し，そ離に応用するマイクロ流体デバイスの研究が盛んの位置で rolling 運動を行う定常運動となった．しに行われている．正方形管内流れ中の球形粒子でかし，Re=400 では，初期位置や初期姿勢によって，は，粒子径と管幅の比(閉塞率)やレイノルズ(Re)

最終的な運動モードとして，面心平衡点での数によって，管断面の各辺の中央付近や対角線上

rolling 運動だけでなく，対角線上の平衡点(対角平2)などに粒子集中が起こる ．本研究では，浮遊粒子

衡点)での rolling 運動や swirling 運動が見られた．

を扁平楕円体として，非球形粒子が正方形管内を初期条件や Re 数を同じにして L を大きくすると，流れる場合の粒子運動を数値解析により調べた．

swirling 運動の代わりに 楕円体は面心平衡点でrolling 運動を行うようになった．球形粒子でもこ２．解析方法の変化を確認した．swirling 運動は隣り合う粒子が管幅が 4 に対して長軸と短軸の長さが√3/2と点対称の位置にあって互いに反対向きに公転運動2/3 である扁平な回転楕円体を浮遊粒子として，正をすることにより起こることが推察された．
(a)
(b)
(c)

方形管内流れ中の粒子挙動の数値シミュレーショ
ンを行った．同じ体積をもつ球形粒子の直径は 1であり，閉塞率は=1/4 である．楕円体の運動はニュートンの運動法則に従うものとし，流体運動は連続の式とナビエ･ストークスの方程式に従うとして差分法と埋め込み境界法を用いて解析した．

図 1 扁平楕円体の運動モード．(a) rolling 運動, (b)計算領域の主流方向(x 軸)長さを L とし，x=0, L でflipping 運動，(c) swirling 運動

一定の圧力差を与えるとともに，速度に対して管断面中心に対し点対称な周期条件を課した．

４．結言

対称性から，正方形管断面(yz 面)の第 1 象限半

正方形管内流れ中の扁平楕円体の運動を数値シミュ

分(方位角が 0 と/4[rad]の間)の領域内の様々な位

レーションした結果，低レイノルズ数の場合面心平衡

置から 3 通りの初期姿勢(楕円体の対称軸の向きが点での rolling 運動が得られた．レイノルズ数が大きく(a)x 方向，(b)管断面内の方位角方向，(c)動径方向)

なると，隣り合う粒子間の相互作用によって旋回運動

でスタートした楕円体の運動を解析し，重心位置(swirling 運動)が起こることが示された．

の軌道と姿勢の変化を調べた．また，主流方向長謝

さ L を変化させた場合の計算も行った．レイノル
ズ 数 を 平 均 流 速 と 管 幅 を 用 い て 定 義 し ， Re =辞本研究の一部は科研費(20H02072)の助成を受けた．

100~400 の範囲で解析を行った．

文

献1) Segre, G. and A. Silberberg,A.: J. Fluid Mech. 14,
136, 1962.
2) Shichi, H., Yamashita, H., Seki, J., Itano, T. andSugihara-Seki, M.: Phys. Rev. Fluids 2, 044201
2017.

３．解析結果と考察
楕円体の運動モードとして，図 1 に示す 3 種類が得られた．①rolling 運動: 対称軸(短軸)を回転-42-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（66）

ラット腹部大動脈の血管壁力学場の操作による血管壁の菲薄化に関する検討
松居紗世＊，八木高伸＊，川村公一＊，小山達也＊，小谷優太＊，岩﨑清隆＊＊ 早稲田大学 先端生命医科学センター(TWIns) [〒162-8480

東京都新宿区若松町 2－2]

１．緒言
脳動脈瘤の発症・進展は血管壁の菲薄化と関係

血管壁の菲薄化は，14 日間ラット腹部大動脈を 35%

するが 1），その原因は現段階でも解明されていな狭窄することで再現できた．また，菲薄化は血管壁のい．我々は，菲薄化の原因を順に①血管壁力学場の軸伸長による平滑筋細胞の集団死に伴い血管内部構造

微視的変化，②平滑筋細胞(SMC)による弾性板(EL)の侵が崩壊することで生じたと示唆された．

食，③SMC の伸長増幅と集団的細胞死，④細胞死に伴う謝

血管構造の内部崩壊と仮説立てている．そこで本研究

辞本研究は科研費(22H00584, 19H04455))の助成を受では，血管壁力学場の操作を起点とした血管内部構造の崩壊による血管壁の菲薄化が再現可能な技けたものである．関係者諸氏に御礼申し上げる．

術の確立を目的とした．
２．実験方法文

対象血管は生後 12 週オスの SD ラットの腹部大動

献Frosen J., et al.: Flow-induced inflammationmediated arterial wall remodeling the formationand progression of intracranial aneurysms,
2019, 47(1): E21.
2) Florian W., et al.: Mechanical Stretch Induced
Apoptosis in Smooth Muscle Cells Is Mediatedby 𝛽1 - Integrin Signaling Pathways, 2002,
pp106-241.
O-ringBlood vessel
1)

脈とした．Fig.1 のように，O リングで血管を 35％狭
窄することで軸伸長させた．そして，拘束後 14 日における血管の形態，細胞，組織学的変化を光学顕微鏡(光顕)及び電子顕微鏡(電顕)を用いて組織染色により評価した(光顕:n=3,電顕:n=1)．本研究は東京女子医科大学の倫理委員会で承認されている．
３．実験結果Flow

Fig.2 に光顕分析の結果を示す．
拘束直下(b)は，上流(a)及び下流と異なり細胞密度が低く，空隙が

Lower
Upper
Just below
Fig. 1 Method of manipulation

多く見られた．
次に，
Fig.3 に血管上流，拘束直下，下流における中膜厚さのグラフを示す．上流及び下流では中膜厚さが 100 ㎛であるのに対し，拘束(a)

L

電顕分析の結果を示す．拘束直下の菲薄部では ELの乱れや軸伸長した SMC の集団細胞死(赤枠)を確

100um

認した．

(b)

L

４．考察

Medial layer
thickness ㎛

120

直下では 30％減少していた．Fig.4 に拘束直下の

80
40
0

Upper
Lower
上流
下流
Just直下below
100um Fig. 3 Medial layer thickness
Fig.2 Histological analysis(HE staining), L: Lumen
L菲薄化の原因について考察する．生体外実験において力学的負荷が SMC の細胞死を誘発すると知られている事から 2），生体内においても同様の事
象が発生したと考えられる．血管壁が軸方向に伸長し，EL が乱れたことで，SMC の集団細胞死が惹起され，細胞死に伴って空隙が発生することで菲薄化したと考えられた．すなわち，狭窄による血管壁力学場の操作が直接，形態学的変化をもたらしたのではなく，生物学的変化を介して形態学的5㎛

変化をもたらしたのではないかと考えられた．
５．結言

Fig.4

-43-

Transmission electron microscopy imageof smooth muscle cells

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（67）

血漿/カルシウム溶液接触系における律速過程のクロスオーバー
土橋敏明＊，山本隆夫＊＊＊[〒371-0044 前橋市荒牧町 4 丁目 2 番地]
群馬大学 理工学府理工学基盤部門

群馬大学
＊＊

１．緒言

する．その結果，血漿は透析膜との接触面からゲ

血液凝固能の異常を測定するための臨床検査でル化する．系の現象論的な自由エネルギーとしては，クエン酸ナトリウム添加被検血漿（以下，血𝑓(𝜙) = 𝑔𝜙 (𝜙 − 1) + 𝑎𝜙漿）と組織因子などの凝固トリガー物質を in vitroが考えられる．ここで，𝑔は正の定数であり，𝑎 は血で混合し凝固時間を標準値と比較する．また，よ漿が不活性状態にあるとき正の値𝑎 をとり，活性状態

り情報量の多い方法として，混合後の動的粘弾性にあるとき負の値 𝑎 をとる．ランダウ－ギンツブルを測定する Thromboelastometry や血漿に組織因子

グ型のダイナミクスを仮定すると，ゲル厚𝑋(𝑡)はを接触させて接触面からのクロットの成長過程を𝑋(𝑡) = 𝑉𝑡

(1)

(2)

観察する Thrombodynamics も知られている．それであることが導かれる．また，濃度の関数であるゲルらの情報と血液の性状を結びつけるためには理論

成長速度 V は的な考察が必要である．血漿にカルシウム溶液を𝑉 ∝ |𝑎 |接触させた系はカルシウムの流入がトリガーとな(3)と近似できる．

って凝固する単純な系であり，Thrombodynamics で用いられている系のより定量的な理解に役立つ．

３．結果と考察以前の研究により，血漿/カルシウム溶液接触系
では，一定の時間経過後，クロットが時間の 1/2 乗

0.05に比例して成長することがわかっている 1)．成長

0.04

V(mm/min)

過程は界面移動描像から導かれる拡散律速の式で表され，フィッティングから得られるカルシウム
イオンとクエン酸イオンの拡散係数及び単位体積

0.03
0.02
0.01

の血漿あたりのゲル化に必要なカルシウムイオン0の量は妥当な値であることが確かめられた 1)．し

0

10

20
[Ca2+](mM)

かし，拡散律速過程が始まる前の初期過程の解釈はできなかった．一方，最近，Thrombodynamics に

30

40

Fig. 1 Calcium ion concentration dependence of

用いられる血漿/組織因子接触系におけるクロッ

initial gel growth rate V

トの成長は凝固不活性な高分子溶液が活性化する
過程と活性化溶液がゲル化する過程の 2 段階過程

川端らの実験の初期過程から V を求め，浸漬液のカで良く表されることが分かった 2)．この場合，クロルシウムイオン濃度に対してプロットすると，直線的ットの成長過程には，時間に比例する活性化律速に増加することがわかった．ゲルフロントの位置のカ過程から時間の 1/2 乗に比例する拡散過程へのク

ルシウムイオン濃度は時間の経過とともに，単調減少

ロスオーバーが観察される．このような 2 段階過していく．そのため，V は初期速度より減少していき，

程は血漿/カルシウム溶液接触系でも起きているはずである．本研究では，血漿/組織因子接触系に対X(t)はゲル厚と経過時間の間の直線関係(2)から外れ，上に凸の曲線となる．X(t)は拡散律速の時間の 1/2 乗

して適用された考え方を血漿/カルシウム溶液接触系に比例する成長曲線に接続されていき，エネルギー律に応用し，クロスオ―バーの意味について考察した．

速成長と拡散律速成長へのクロスオーバーにおいてトランジェントな領域が広く存在する．

２．系と自由エネルギー
文

透析膜で封入した血漿を十分大きな体積の塩化カルシウム水溶液に浸漬した系を考える．血漿に1)

献

川端，倉沢，青栁，篠田，外山，山本，土橋，小川，第 41 回日本バイオレオロジー学会年会
プログラム抄録集, 2018.
2) Kawabata et al., Gels 2021, 7, 11.

カルシウムイオンが流入しクエン酸イオンが流出-44-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（68）

アガロースゲルの物性におけるスクロース添加の効果
槇靖幸＊，大原志織＊，安中雅彦＊＊ 九州大学 大学院理学研究院 化学部門[〒819-0395 福岡県福岡市西区元岡 744]
１．緒言

アガロースは寒天の主成分であり，高温で水に溶解し，その溶液を冷却するとゲル化する．スク
ロースを添加するとアガロースのゲル化温度が上昇すること，形成されるゲルはより硬く透明になることが知られている．このようなゲルの物性の変化は，スクロースの添加により架橋領域の大きさが減少する一方で数が増加するためであると説明されることがある 1, 2．しかし，スクロース水溶
液は水より屈折率が大きいため，溶媒にスクロースを含むゲルでは高分子と溶媒の屈折率差が小さ
くなり，ゲルの網目構造に変化がなかったとしても，光散乱強度の小さい透明なゲルになるはずである．また，スクロースの添加によるアガロース
ゲルの応力緩和挙動の変化は溶媒のスクロース水
溶液の粘度変化に支配されるという報告 3 もあり，
ゲルの力学特性への溶媒粘度の影響も無視できな
いかもしれない．このように，アガロースゲルの物性に対するスクロースの影響はこれまで十分整理されてこなかったように思われる．本研究では，
スクロースを添加して調製したアガロースゲルを純水で透析した試料を作製し，その物性をスクロ
ース添加/非添加アガロースゲルと比較した．透析試料を用いることにより，ゲルの物性に影響を及
ぼす様々な因子の切り分けを図り，アガロースゲ
ルの物性に対するスクロースの影響をより明確にすることを試みた．

した．このことは，スクロース添加によるゲルの透明度上昇の主な要因は，溶媒と高分子の屈折率差減少であることを示す．一方で，Fig.1(a)の縦軸をスケールして散乱関数を比較すると，調製時のスクロース添加の有無により散乱関数の形状が異なることがわかった（Fig. 1(b)）．このことから，スクロースを添加してゲルを調製することにより，ゲルの網目構造に変化が生じることも事実であることが示された．

２．実験方法

アガロースを 90℃で水に溶解した後に，必要であればスクロースを加え，所定のアガロース・ス
クロース濃度になるようにした．この溶液を 25℃
で 24 時間静置してゲル化させた．また，スクロー
ス添加ゲルを純水中で 3 日以上透析し，溶媒交換したゲルも調製した．ゲルの物性評価は，レオメーターを用いた一軸圧縮試験，可視光透過率測定，
X 線小角散乱および光散乱測定により行った．
３．結果と考察Fig.1(a)に光散乱の測定結果を示す．スクロー
スの添加により散乱強度は減少するが，透析するとスクロース非添加ゲルと同程度の散乱強度を示-45-Fig. 1 The Rayleigh ratio Rθ (a) and the scaled Rθ (b)against the scattering vector length q of the agarose gels
prepared with and without sucrose, and the gel sample
dialyzed in water after the preparation with sucrose.
文献1) Nishinari, K. et al: The effect of sucrose on thethermo-reversible gel-sol transition in agarose andgelatin. Polym. J., 24, 871-877, 1992.
2) Normand, V. et al: Effect of sucrose on agarose gelsmechanical behaviour. Carbohydr. Polym., 54, 8395, 2003.
3) Kaneda, I.: Effect of sweeteners on the solvent
transport behaviour of mechanically-constrained
agarose gels. Gels, 4, 23, 2018.

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

要旨
6 月 4 日（日）講演会場 2（F302）
OS7 食品およびソフトマターのレオロジー (2)

-46-

（69）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（70）

電気インピーダンス分光法(EIS)を用いたアイスクリームの形
態構造発達段階のスペクトロレオロジーモデル開発
ヨセフス・アルディーノ・クルニアント・プライトノ a)，横溝 周 b)，武居a)

千葉大学工学研究院

昌宏 a)

人工システム科学専攻 [〒263-8522 千葉県千葉市稲毛区弥生町 1-33]b)
千葉大学融合理工学府 基幹工学専攻
ここで実験結果に基づき、電気的損失正接 tan δs

１．緒言
アイスクリームをはじめとする乳製品業界では、と OR および粘度 μ の各パラメータに基づく EIS

非侵襲的に形態構造変化をその場で検出できる電測定結果の相関性を表現するスペクトロレオロジ

気インピーダンス分光法（EIS）が注目されている。

ーモデルを開発した。その結果、それぞれの相関

アイスクリームの形態構造発達の段階は、脂肪球関係に対して 2 種類の数式モデルを得た。
1) tan δs-OR: a) OR=-24.05 tan δs + 14.3 (t<360s)の凝集率や気泡の混入に伴うテクスチャや構造的特性に関係がある（Biglarian et al., 2022）。しかしb) OR=-325 tan δs + 158.2 (t>360s)

ながら、EIS を用いた形態構造発達の測定は、電気

2) tan δs- μ : a) μ =-62.5 tan δs + 36.875 (t<480s)b) μ =-190tan δs + 97.5 (t>480s)

的パラメータと粘弾性パラメータとの相関関係の信頼性という問題があった。
そこで本研究では、EIS、オーバーラン（OR）、

４．考察

粘度を計測し，アイスクリームの形態構造発達段

アイスクリームの撹拌における EIS と OR-μ 間

階のスペクトロレオロジーモデルを開発した。

のスペクトロレオロジーモデルが提案され、それぞれの二乗平均平方根誤差（RMSE）はそれぞれ tan
δs-OR で 0.168、tan δs-μ で 8.99×10-15 と非常に良

２．実験方法
スペクトロレオロジーモデルの開発には、山田く，スペクトロレオロジーモデルの形態構造発達

乳業株式会社製のアイスクリームミックス（乳脂に対する高い精度を示している。今後は，より多肪分 15.0%，無脂乳固形分 10.0%）を用いた．市販

くの種類のアイスクリーム素材に対し同様の実験のアイスクリームメーカにより回転数約 45rpm のを実施し、より広範囲のスペクトロレオロジーモ

一定速度で撹拌し、誘電正接 tan δs をインピーダ

デルを作成し検証を行う予定である。

ンスアナライザで、オーバーラン（OR）を電子天
秤で、粘度（μ）を粘度計でそれぞれ測定した。ここで，EIS には撹拌容器内部に設置した SMB 同軸
センサとインピーダンスアナライザ（IM7581，日
置電機）を用い、印加電流 1［mA］、掃引周波数
0.1〜300［MHz］で計測したインピーダンススペク
トル Z から複素誘電率 ε*を得た。誘電正接 tan δs
は、は比誘電率と誘電損失の比と定義される。オーバーランは、攪拌前のアイスクリームの重量と攪拌によるアイスクリーム重量変化の割合から算出した。粘度は回転式粘度計により測定した。
Fig.1 Experimental results and Spectro-Rheology

３．実験結果model over mixing time t.

Fig.1 に EIS（電気的損失正接 tan δs）と OR-μ の撹拌時間 t に対するスペクトロレオロジーモデル

文について示す。形態構造発達の段階は Stage1 から
3 の 3 段階に分割でき、Stage2（t＜300s）において，
OR の急速な増加が観察された。Stage3（t＜480s）においては、脂肪球の凝集が十分に進行し、形態
構造中の気泡の安定化が見られた。

-47-

献

1) Biglarian, N., Rafe, A., Shahidi, S. A., & Lorenzo,
J. M. (2022). Rheological, textural and structuralproperties of dairy cream as affected by somenatural stabilizers. Chemical and BiologicalTechnologies in Agriculture, 9(1), 1–16.

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（71）

電気インピーダンス・スペクトロスコピー法（EIS）を用いた
ホイップクリームの撹拌時における形態構造変化の検出
横溝周 a)，ヨセフス・アルディーノ・クルニアント・プライトノ b)，武居昌宏 b)a)

千葉大学融合理工学府 基幹工学専攻 [〒263-8522 千葉県千葉市稲毛区弥生町 1-33]b)
千葉大学工学研究院 人工システム科学専攻

１．緒言が，𝑡 = 2.5 [min]でピーク値に達した後に減少に高品質な乳製品の高効率かつ低コストな産業的転じる降伏曲線を示すことが読み取れる．これは製造には，例えば撹拌工程における品質管理が不撹拌初期では気泡の混入により体積が上昇し，形可欠である．近年の食品業界において，測定対象

態構造がある程度安定化すると微細化の段階に転のインピーダンススペクトルを解析する電気イン

じ体積が減少するためである．その一方，右縦軸

ピーダンス・スペクトロスコピー法（Electricalに示すtan 𝛿𝑓𝑐 の時間変化はオーバーランと非常にImpedance Spectroscopy；EIS）を用いたインライン

よく似た降伏曲線が得られた．また，標準偏差の計測技術の適応性と実現性が注目されている．こ

大きさについて注目すると，tan 𝛿𝑓𝑐 のうち特に撹

こで， EIS では測定対象の機械的・物理的特性が拌開始直後において測定値のばらつきが大きい傾誘電体としての電気的特性として掃引周波数に対向が見られる．これは EIS 計測時にセンサ内部でして応答し誘電緩和を示し，誘電緩和は撹拌に伴進行した気泡の消滅等に起因するホイップクリー

う気泡の混入や脂肪球の凝集といった形態構造のムの動的な構造変化の影響によるものと推測でき，段階的変化を反映しているため，誘電緩和の変化

撹拌初期における形態構造の不安定性を反映してから形態構造の変化を検出できると考えられる．

いると考えられる．

そこで本研究では，乳製品のうちホイップクリ
ームについて着目し，ホイップクリームの撹拌作

４．結言

業に対して適宜 EIS 計測を実行し，撹拌に伴う電tan 𝛿𝑓𝑐 と OR から計算される相関関数の RMSE

気的特性と物理的特性それぞれの変化について比値は，降伏点以前で 0.05，降伏点以後で 0.06 とい較して考察した．

ずれも非常に良好な数値が得られた．ゆえに EIS
計測はホイップクリームの形態構造変化をよく反２．実験方法映していると言え，乳製品の撹拌工程に対する EIS

EIS 計測には日置電機製のインピーダンスアナ

計測を用いた撹拌状態の定量的評価の実現可能性

ライザ IM7581 を用い，同軸ケーブルにより SMAを示唆している．

センサと接続した．雪印メグミルク製のホイップ
クリーム（植物性脂肪 40%，無脂乳固形分 3.5%）
400mL を，愛工舎製の卓上ミキサ KPL9000S で撹拌し，30 秒ごとにミキサ内部からホイップクリー
ムをサンプリングし，都度インピーダンス測定を実行した．得られたインピーダンススペクトル𝑍から複素誘電率𝜀 ∗ を算出し，その実部と虚部の比か
ら誘電正接tan 𝛿を得た．
加えて，EIS 計測と平行してオーバーラン測定を行った．オーバーランは撹拌前の重量に対する撹拌による重量変化の比率から計算される．

Fig. Comparison of Overrun OR and electrical loss
tangent at critical frequency tan 𝛿𝑓𝑐 over mixing

３．実験結果及び考察

time tFig.に EIS 計測とオーバーラン測定の結果を示す．なお，いずれも複数回の実験の平均値と標準偏差を示している．左縦軸に示すオーバーランの値は，撹拌開始後しばらくも間は増加傾向にある-48-

市販のフレッシュミルクとエスプーマによりホイップクリームを作成した。レオメーターを用いてホイップクリームに1Hzの振動ひずみを与えることにより弾性率測定を行うと同時に、顕微観察により気泡の配置変化やその移動量を解析した。

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023（72）

振動ひずみによる弾性率測定結果を図1に示す。縦軸の弾性率G′は弾性成分を、G′′は粘性成分を表す弾性率である。振動ひずみ量 γ が小さな領域では弾性成分G′が粘性成分G′′を上ホイップクリームの微視的流動特性回っており、泡は弾性が支配的な固体的領域にあることがわかる。振動ひずみ量が増大する

につれ、力学特性は弾性と粘性が一致する中間領域に、さらに増すと粘性が弾性を上回り液

藤森 安美, 藤井 修治
体的領域へと変化する。以上より、ホイップクリームが固体状態から液体状態へと変化する
東洋大学 食環境科学科 [〒374-0193 群馬県邑楽郡板倉町泉野 1-1-1]

過程は3つの領域に分けられることがわかる。
画像解析により各領域における気泡配置を

1. 緒言 調べたところ、気泡は振動方向に配列するよ
うに徐々に配置を変えることがわかった。気本研究の目的はホイップクリームの破壊挙動を
泡の移動は、液体成分が低粘度ほど容易であ
力学計測と画像解析により明らかにすることであると考えられるため、液体成分の力学特性がる．ホイップクリームの硬さは、クリームの撹拌
気泡の配置変化を介して泡の力学特性に寄与
による気泡の導入と、撹拌時に形成される脂肪球すると考えられる。
の凝集構造によって生じる．硬さ(弾性率)は食感【まとめ】に関係する重要な物理量である．したがって、脂ホイップクリームが固体から液体へと変化
肪球凝集構造の破壊と力学挙動との因果関係を知するメカニズムを力学測定と顕微観察によりることはホイップクリームの品質上重要である．
調べた。その結果、1.変化過程が固体的領本研究では、脂肪球の凝集構造破壊と気泡の配置
域、中間領域、液体的領域の３領域に分けら変化に着目し、凝集構造破壊と力学挙動との因果れること、2. 振動ひずみ増大とともに気泡の関係を明らかにする．
移動量も増大すること、そして、3. 液体成分の粘性が気泡の移動移動のしやすさに関与す
2. 実験方法
ることが分かった。
市販の植物性生クリーム(雪印メグミルク
植物性脂肪分 40%)を購入し、温度 20℃のもとハンドミキサーを用いて 50 秒間ホイップした．レオメー
ター(Anton Paar MCR302)を用いてホイップクリ
ームに 1Hz の振動ひずみを与えることにより弾性率測定を行うと同時に、顕微観察により気泡の配置変化を記録し、その移動量を解析した．気泡の観察は対物レンズ 10 倍、4 倍、2 倍を用いて行った．また、脂肪球を蛍光色素で染色し、対物レンズ
20 倍を用いて蛍光観察を行った．
3. 実験結果と考察

振動ひずみによる弾性率測定結果を図 1 に示す．
縦軸の弾性率 G′は弾性成分を、G′′は粘性成分を表す弾性率である．振動ひずみ量 γ が小さな領域では弾性成分 G′が粘性成分 G′′を上回っており、泡は弾性が支配的な固体的領域にあることがわかる．
振動ひずみ量が増大するにつれ、力学特性は弾性と粘性が一致する中間領域に、さらに増すと粘性が弾性を上回り液体的領域へと変化する．以上より、ホイップクリームが固体状態から液体状態へと変化する過程は 3 つの領域に分けられることがわかる．
画像解析により各領域における気泡配置を調べたところ、気泡は振動方向に配列するように徐々に配置を変えることがわかった．

-49-

G′
10

4

③
液体的
領域

G′′

103

①
固体的
領域

②
中間領域

2

10
10-1

100

101

102

図1. ホイップクリームの弾性率(G′, G′′)の振動ひずみ量依存性.

気泡の観察とは独立に脂肪球の凝集構造観察を行った結果、弾性率の歪み依存性に非線形性が発現する歪み付近から脂肪球凝集構造の破壊が進行しはじめ、液体的領域に入ると凝集構造は破壊された．凝集破壊は気泡表面近傍で特に大きく進む様子が観察された．
歪みの増加によりマトリクス中に分散している
脂肪球の凝集構造は破壊されていくため、気泡の空間配置変化は脂肪球の凝集構造破壊を伴いながら進行していくと考えられる．振動ずり変形により気泡が配列するように空間配置を調整するのは、破壊されていく脂肪球の凝集体と気泡との間で力学的バランスを取るためと考えられる．
4. 結言

ホイップクリームが固体から液体へと変化するメカニズムを力学測定と顕微観察により調べた．
その結果、1. 変化過程が固体的領域、中間領域、
液体的領域の 3 領域に分けられること、2. 振動ひずみ増大とともに気泡の移動量も増大すること、
そして、3. 液体成分の粘性が気泡の移動移動のしやすさに関与することが分かった．

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（73）

ゼラチンの綿菓子化に及ぼす砂糖の効果
小久保 美穂, 枡 智拓, 藤井 修治＊
東洋大学 食環境科学科 [〒374-0193 群馬県邑楽郡板倉町泉野 1-1-1]という仮定の下、(1)式は、繊維径 r が溶液の粘性率 η とともに増大することを予測する．(1)式を用いると、ゼラチン水溶液の繊維径 rgel と砂糖添
加系の繊維径 r(C)との比は、(2)式のように溶液の粘性率の比で与えられる．

1. 緒言

sha1_base64="x3AIrT57TlrOgrg+nF3QOVPK0ik=">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</latexit><latexit

綿菓子の特徴的は、柔らかな食感とすばやい口
溶けにある．これらの特徴は咀嚼と嚥下のし易さを両立しているため、綿菓子は機能性食品としての可能性を持つ．綿菓子の機能性を ザラメ以外の食材で実現出来ないかと考え、ゼラチンの綿菓子化に取り組んできた．これまで、ゼラチン水溶液に酸を加えることにより、繊細な綿菓子状の繊維体を得ることに成功したが、フレーバー添加の影
響は検討できていなかった． 本研究では、綿菓子

r(c)/rgel ⇠sha1_base64="4JZrZuA5NORiCTMGCAflmjddDWY=">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</latexit><latexit

r⇠A

⌘ 1
!
⇢

(2)

3. 実験結果状食品製造の基盤技術を確立すべく、ゼラチン濃度を固定したまま代表的なフレーバー成分である砂糖を加え、綿菓子状繊維体を得るための手法を確立することを目的とした．
2. 実験方法
市販の綿菓子機を，回転速度と窯温度を独立に制御できるように改良し，ゼラチン濃度 30wt%水溶液で綿菓子状繊維体を作成した．得られた綿菓
子状繊維体の顕微鏡観察を行い，平均繊維径を求めた．また，ゼラチン濃度一定のまま，溶媒に酢
酸、クエン酸、砂糖を加えることにより溶液の粘性率を調整し，溶液の粘性率と繊維径の因果関係を調べた．溶液の粘性率は落球法により調べた．
ゼラチンと砂糖の組み合わせは、グミなど菓子類の代表的な組み合わせである．ゼラチン濃度を30wt%に固定したまま砂糖を 60wt%近くまで加え、フレーバーを持つ繊維体の形成条件を検討した結
果、砂糖を添加したゼラチン水溶液についてもこれまで同様の手順で綿菓子状繊維体を作成することができた．しかし、砂糖濃度 58.8wt%以上では綿
菓子状繊維体を得ることはできなかった． 綿菓子は溶融した液体が回転する窯から遠心射出されることにより形成される．回転する 綿菓子機により溶融体に作用する遠心力と粘性応力の力学バラン
スと質量保存法則を考慮した綿菓子の力学モデルを考慮し、繊維径 r を表す(1)式を得た．

rq⌘(c)/⌘gel(2)式の予測の妥当性を検証するため，繊維径比と粘性率比を比較した(図 1)．酢酸濃度が増加すると、線形性は成立しないが，繊維径の粘性率に対する依存性は明確である．(1)式は非常に単純なものであるが、綿菓子状繊維体の形態制御において、粘性率が重要であることがわかる．落球法で粘度測定をし、繊維径と粘性率の関係を図 1 にまとめた．粘性率の増加とともに確かに繊維径が太くなることがわかる．
4. 結言
本研究では、ゼラチン水溶液にフレーバーとして砂糖を添加すると、水溶液の粘性率増大とともに繊維径も太くなり、その挙動は(1)式により満足に説明できることがわかった．綿菓子状食品製造の基盤技術開発のための基礎的知見となるといえる．

(1)

ここで、A は綿菓子機の幾何学的寸法に依存す
る装置定数であり、η は粘性率、ρ は溶液の密度、
ω は窯の回転角速度である．溶液密度 ρ は一定

図 1. 繊維径の粘性率依存性.
11

-50-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（74）

要旨
6 月 4 日（日）講演会場 1（F301）
OS4 細胞・分子のメカノバイオロジー-51-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023（75）

微小重力条件下における血管内皮細胞の形態的応答
矢部 達也＊，大橋 俊朗＊＊＊
北海道大学工学部 [〒060-8628 札幌市北区北 13 条西 8 丁目]＊＊
北海道大学大学院工学院
１．緒言（エイ・イー・エス）（図 1）を用いて，6 日間に血管内皮細胞は生体内において常に血流に晒されており，血流方向に伸張・配向していることが知られている．実際に，培養系で 24 時間にわたりせん断応力
2Pa を 24 時間にわたって負荷すると，内皮細胞は流れの方向に伸張・配向する 1)．この力学応答機構の存在により，内皮細胞は血管径の制御，物質透過性の制御，
抗血栓性の制御など血管の生理において重要な様々な機能を調整している．近年，人類の宇宙空間への進出が開拓されつるあるが，無重力環境が人体に与える影響について，実験実施に大きな制約があることもありこれからの研究が期待されている．そこで，本研究では，コラーゲン・ゲル上培養した内皮細胞に微小重力を負荷し，細胞の形態的応答を評価することを目的とした．

わたり微小重力負荷を行った．
続いて，微小重力負荷による細胞骨格への影響を観察するため，共焦点レーザ顕微鏡を用いてア
クチンフィラメントの蛍光観察を行った．
３．実験結果および考察

２．実験方法培養細胞としてウシ大動脈内皮細胞を用いて，コラーゲン・ゲル上培養，微小重力負荷実験およびアクチンフィラメントの蛍光染色観察を行った．

共焦点レーザー共焦点顕微鏡を用いて観察したコントロール群と実験群（微小重力負荷）のアクチンフィラメントの蛍光画像を図 2 にそれぞれ示す．コント
ロール（図 2 左）では細胞のアクチンフィラメント同士が結合する接着結合が頻繁に観察され，アクチンフィラメントも長く伸長している一方で，微小重力負荷を与えた実験群（図 2 右）では細胞のアクチンフィラ
メントが短く，また接着結合も比較的少なかった．このことから，微小重力負荷に対する細胞応答として，接着結合が緩められた他，アクチンフィラメントがア
クチン単量体に解離する傾向が強まったと考えられる．

コラーゲン・ゲルは Cellmatrix Type I-A，5 倍濃縮の培養液および再構成用緩衝液を 7:2:1 の割合で混合した混合溶液を培養ディッシュ内でゲル化させることによって作製し，この上に内皮細胞を播種して培養を行った．その後，二軸回転を利用した小型の微小重力負荷装置であるクリノスタット
図 2 コントロール（左）および実験群（右）のア
クチンフィラメント蛍光像．スケールは 100
µm．
４．結言

本研究では，微小重力負荷に対する内皮細胞の形態的応答について検討した．その結果，微小重力負荷は
アクチンフィラメント同士の接着結合を抑制することが示された．
図 1

文クリノスタットを用いた微小重力負荷実験．
クリノスタットは，サンプルを X 軸と Y 軸の2 軸周りで回転させることによる重力ベクト
ルの分散を原理としている．

献1) Sakamoto N., Saito N., Han X., Ohashi T. and SatoM.: Effect of Spatial Gradient in Fluid Shear Stresson Morphological Changes in Endothelial Cells in
Response to Flow, BBMC 395 (2), 264-269, 2010.

-52-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（76）

血管内皮細胞による NO 産生と衝突噴流環境との関係
沢崎薫＊1，山﨑瑠海＊1，髙橋幸慈＊1，中村匡徳＊2，木村直行＊3，川人宏次＊4，坂元尚哉＊1＊1

東京都立大学 機械システム工学域 [〒192-0397 東京都八王子市南大沢 1-1]
＊2
名古屋工業大学 電気・機械工学科＊3
自治医科大学附属さいたま医療センター 心臓血管外科＊4
自治医科大学 心臓血管外科

１．緒言度が高かった．剥離部周辺で剥離せずに残った細胞では，よどみ点付近の内皮細胞と比較して 2 倍以上の特大動脈弁の形態異常である大動脈二尖弁患者にに高い DAF-FM 蛍光輝度が観察された．

おいて，拍出される血流が噴流となり上行大動脈内壁に衝突するような現象が明らかになった 1)．

我々は過去に，法線方向動圧が生じない平行平二尖弁患者は大動脈瘤および解離の発症リスクが板型フローチャンバを用い，本研究と同程度の 20

高く，このような特異的な血流環境の影響が指摘

Pa の壁せん断応力のみを負荷したところ，NO 産

2)

されているが ，その詳細は不明である．血管内腔生は増加するものの剥離しないことを別途確認しに存在する血管内皮細胞は，血流に伴う力学刺激ている．そこで，DAF-FM 蛍光輝度に対して壁せに応じてその形態や機能を変化させることで血管ん断応力および法線方向動圧を変数として重回帰

壁の恒常性維持に重要な役割を果たしており，内分析を行った結果，いずれも有意な相関がみられ皮細胞の機能不全や損傷・剥離は大動脈疾患発症

た（p < 0.05）．よって，衝突噴流特有の壁せん断の原因となり得る．我々はこれまでに，衝突噴流

応力と法線方向動圧の組み合わせ環境が過剰な環境下で壁せん断応力と法線方向動圧が高まる領NO 産生を引き起こし，それに伴う酸化ストレスが域で内皮細胞の剥離が生じ，細胞間接着分子発現

内皮細胞の剥離に関与している可能性が考えられ3)も低下することを確認している ．

た．今後は，酸化ストレスによるアポトーシスや内皮細胞が産生する一酸化窒素（NO）は，壁せミトコンドリア損傷への影響，および NO 産生阻ん断応力の大きさに応じて産生されることが知ら害剤を用いた NO 過剰産生と細胞剥離の関連の検れており，血管拡張や血小板凝集抑制，抗炎症など血証を行う．

管生理機能に重要な役割を担う．しかし一方で，過剰な NO 産生は細胞死を引き起こすなど血管病理にも深く関わっている

４．結言

4, 5)

．そこで本研究では，衝突噴流環境

本研究では，衝突噴流環境下の培養血管内皮細胞の下の培養内皮細胞の NO 産生を評価した．

NO 産生を評価した．培養内皮細胞に対して衝突噴流を負荷した結果，壁せん断応力と法線方向動圧が高まる領域で内皮細胞の NO 産生が増加した．衝突噴流特２．実験方法
実験にはヒト大動脈内皮細胞（Lonza）を用いた．
細胞培養面上部に直径 4 mm の流入口を設けた逆有の力学環境が内皮細胞の過剰な NO 産生を引き起こ
し，細胞の剥離に関与する可能性が示唆された．

T 字型の流路を持つフローチャンバを用い，培養
文

内皮細胞に対して平均流入流速 0.25 m/s（最大壁せん断応力 20 Pa）の衝突噴流を 2 時間負荷した．衝突噴

献1) Kimura, et al., J Thorac Cardiovasc Surg., Vol. 153,

流負荷後，NO 蛍光指示薬 DAF-FM DA（五稜化薬）
を取り込ませた内皮細胞を共焦点レーザー顕微鏡

No. 4, 52-62, 2017
2) Rooprai, et al., J Am Heart Assoc., Vol. 8, No. 8, e

（Olympus）で観察し，DAF-FM 蛍光輝度により内皮細e010885, 2019

胞の NO 産生を評価した．

3) 沢崎，ほか，第 33 回バイオエンジニアリング
講演会，2021

３．実験結果・考察

4) Chistiakov, et al., Acta Physiol (Oxf)., Vol. 219, No.

先行研究と同様に，壁せん断応力と法線方向動2, 382-408, 2017

圧が高まる領域において内皮細胞が部分的に剥離

5) Murphy, Biochim Biophys Acta., Vol. 1411, No. 2-3,することを確認した．衝突噴流負荷後の内皮細胞

401-414, 1999

は，全体的に静置培養と比較して DAF-FM 蛍光輝-53-日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（77）

流路を通過する細胞の変形の観察のための平行壁面間微小ギ
ャップの製作
橋本成広＊，上原章吾＊＊＊ 工学院大学

機械工学科 [〒163-8677 東京都新宿区西新宿 1-24-2]＊＊
工学院大学 システムデザイン専攻

離（代表長さ 4×10−5 m）を用いるとレイノルズ数

１．緒言
生体内で，赤血球が毛細血管を通過したり，細は 0.05 と算出され，乱流の無い粘性流れに分類さ胞が微小隙間を通過したりする現象は，広く知られる．本実験において用いられた平行壁面間のギれている．生理流体の中で細胞が変形する様子をャップでは，通路長さ 0.1 mm が細胞の直径約 15詳細に観察するために，本研究では，平行壁面間µm よりも長い．このため，通路長さが短いスリッ

微小ギャップ１）を製作した．

トや，微小円管中での変形よりも，細胞が通過しにくいので，大幅な細胞変形を長時間にわたって

２．実験方法追跡できる．流れの中での細胞の変形挙動は，細胞の識別・選別 3）への応用が考えられ，細胞診断

フォトリソグラフィー技術を利用したマイクロ加工 2）により，ポリジメチルシロキサン製平板とホや再生医療分野への貢献が期待される．

ウケイ酸ガラス平板との間に幅 0.4 mm，長さ 0.1mm，高さ 7 µm の平行壁面間ギャップを作成した．

５．結言

このギャップを，幅 0.6 mm，長さ 16 mm，高さ 40 µm

フォトリソグラフィー技術により製作された平行壁の平行壁面間流路の中央に配置した．流路壁面をプラ

面間微小ギャップにより，通過する細胞の変形の詳細

ズマアッシング処理した後，ウシ血清アルブミン溶液（2 次元投影面積・変形度・変形方向）の追跡が可能とを充填した．直前に用意したマウス筋芽細胞 C2C12 懸なった．

濁液を入口・出口水頭差で流し，ギャップ通過の細胞の様子を光学顕微鏡にて観察した．録画された画像か

謝ら得た静止画における細胞の輪郭によって囲まれた 2

辞製作・実験に協力いただいた高橋優輔氏，滝口悠喜

次元投影面積，輪郭の楕円近似による長軸・短軸比（変形度），長軸と主流の方向との間の角度を追跡した．

氏に，厚く御礼申し上げます．

３．実験結果実験に用いられた浮遊筋芽細胞は，ギャップの文

通過において様々な挙動を示した．直径の小さい

献1) Hashimoto, S.: Cell Behavior in Flow Passing
Through Micromachined Gap. ASME Journal ofEngineering and Science in Medical Diagnostics
and Therapy, 5(4), 1-6, 2022.
(DOI 10.1115/1.4054261)
2) Hashimoto, S.: Applications of Polydimethylsiloxane: Microstructure of Functional Surface for
Observation of Biological Cell Behavior, P. N.
Carlsen (Ed.), Chap. 2, Nova Science Publisher,
New York, 2020, pp. 29-94.
3) Hashimoto, S.: Behavior of Cell Flowing Over
Oblique Microrectangular Groove. ASME Journalof Engineering and Science in Medical Diagnostics
and Therapy, 5(4), 1-8, 2022.
(DOI 10.1115/1.4055016)

細胞は，加速しながらギャップを通過した．浮遊時の直径がギャップ高さの 2 倍程度の細胞は，通過時に，周囲の液体よりも速度を落として通過した．その際，円柱状につぶれて投影面積の変化を伴いながら，流れに平行あるいは垂直に伸びる様子が観察された．その変形は，ギャップ侵入前の変形・自転に伴う 2 次元投影面の形状変形とは形式が異なっていた．
４．考察
本実験で用いられた流れの条件では，ギャップ
侵 入 前 の 流 路 に お い て ， 流 体 の 密 度 （ 1 × 103
kg/m3）・細胞の速度（代表速度 2×10−3 m/s）・流体の粘性係数（1.5×10−3 Pa s）・平行壁面間の距-54-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（78）

細胞外環境に応答した細胞内温度分布計測
佐々木沙織＊，平井祐士＊＊，世良俊博＊，工藤奨＊＊ 九州大学大学院工学研究院 機械工学部門 [〒819-0395 福岡県福岡市西区元岡 744]＊＊
九州大学大学院工学府 機械工学専攻
１．緒言

３．実験結果

生体内の温度は生体分子の拡散，酵素活性，ヒgTEMP_nuc と gTEMP_mito を遺伝子導入した細ートショックによる遺伝子発現などに影響を及ぼ胞に対し、30℃から 15℃に外部温度を下げた時のし，生体反応や事象の基本的なパラメータとなっCa2+蛍光輝度は、細胞質（以下 cyto）において平ている．また細胞内においては温度変化によって均値で 4.5％（n=10），nuc で 14.3％（n=10）増加

生化学反応が誘発され，一過性受容器電位チャネ

した．ｐ値は p=0.00096 で有意差が認められた．

ル（TRP チャネル）などのチャネルは温度依存的に

細胞内温度は mito で-1.73℃（n=8），
nuc で-2.49℃

活性化し，電気信号として細胞内部に伝播するこ（n=5）の変化量となった．ｐ値はｐ=0.1426 で有とが知られている．これまで細胞と温度に関する意差は認められなかった．

研究は盛んに行われているが，外部環境に応答し次に対象となる細胞の隣接細胞に創傷を行い，た細胞内部の熱分布変化についてはほとんど調べ

温度変化を調査した．BAEC の平均温度上昇量ΔＴ

られていない．

は，nuc で 0.91℃（n=7），mito で 2.15℃（n=13）を示した．ｐ値は，ｐ=0.00013 で有意差が認めら

本研究では、外部環境を変化させた際に細胞のれた．

自発的な熱発生が起こるという仮説を立て，細胞内の温度分布の外部環境応答を調べることを目的とした。本研究では温度感度の異なる２つの蛍光

４．考察

タンパク質を利用した，1 励起 2 波長のレシオメ

スクラッチアッセイ時、遊走する細胞が温度上トリック蛍光温度計 gTEMP を用いて細胞核とミト昇を起こすことはすでに先行研究で知られている。

コンドリアの温度を可視化し、外部環境変化（外今回の結果では細胞温度上昇だけではなく、隣接部温度変化及び隣接細胞損傷）時における温度分

部位において温度上昇が起こることを見出した。

布変化を、チャネルの活性化に関連する Ca2+と共細胞外環境からの刺激により Ca2+が増加，それをに調べた。

検知してミトコンドリアの機能上昇でエネルギー産生により発熱，そのエネルギーを用いて細胞変形が行われている可能性を示唆している。

２．実験方法ウシ大動脈由来血管内皮細胞（Bovine Aortic
Endothelial Cells:BAECs）を使用した．細胞内の５．結言

温度を測定する代表的なものとして 蛍光温度計

本研究では，温度と機械刺激により細胞外環境を変が挙げられる．
本研究では gTEMP を用い、核内（nuc-

化させ，その時の核とミトコンドリアの温度を測定しgTEMP_pcDNA3）とミトコンドリア（mito-gTEMP_pc-

た．30℃から 15℃の冷却では核とミトコンドリアの有DNA3）の温度を算出した。

意差はなく，平均で 2.05℃の温度低下を確認した．隣外部温度変化試験については、冷却または加温接細胞の創傷では，創傷 5 分後に核で 0.91℃，ミトコ

した HBS 溶液をペリスタポンプ（AC-2100, ATTA お

ンドリアで 2.15℃の温度上昇を生じ，有意差を確認しよび SJ-1220, ATTA）で観察ディッシュに流し込た．細胞外環境の変化により，核とミトコンドリアでむことで外部温度を変化させた。ポンプの流速は熱産生が起こること確認し，主にミトコンドリアが支100μl/s である．シャーレ内液温の変化を確認す配的である可能性を示した。

るために温度センサー（2-9250-01，AXEL）をチャ
ンバーに取り付けて温度の計測を行った．

謝

隣接細胞損傷試験については、先端径が 3μm 以

辞

本研究はオートレースの補助を受けて実施しま

下になるように作製したガラス針とマイクロマニ
ピュレータ（MMO-203, NARISHIGE）を用いた。

した．

-55-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（79）

隣接細胞剥離時の遊走関連タンパク質の数値解析
佐々木沙織＊，江口慶太＊＊，牛島克恭＊＊，世良俊博＊，工藤奨＊＊ 九州大学大学院工学研究院 機械工学部門 [〒819-0395 福岡県福岡市西区元岡 744]＊＊
九州大学大学院工学府 機械工学専攻
本研究では細胞のモデリングとシミュレーショ

１．緒言
細胞は創傷箇所を修復するため創傷部位に移ンのためのオープンソースソフトウェアプラット

動(遊走)する．我々は近年の研究において、隣接ホームである Virtual Cell(VCell)を用いて細胞細胞剥離後の細胞近縁で PKCα(Protein kinase C

形状の 2 次元モデルを作成し，2 次元の生化学反α)が集積することを明らかにした。この結果は

応空間シミュレーションを実行した． VCell で解PKCαが遊走初期段階において遊走方向の決定にかれる基礎方程式は式(1)である．
𝜕𝜕𝐶𝐶𝑖𝑖= −div(−𝐷𝐷𝑖𝑖 ∇𝐶𝐶𝑖𝑖 − 𝐶𝐶𝑖𝑖 𝑉𝑉𝑖𝑖 )𝑖𝑖 + 𝑅𝑅𝑖𝑖 (1)𝜕𝜕𝜕𝜕

関係していることを示唆している。
我々はこのプロセスに関わる細胞内タンパク質として，MARCKS （myristoylated alanine rich

３．実験結果protein kinase C substrate）に着目した．細胞シミュレーション開始後，0～20s にかけて入受容体が活性化することで PKCα，MARCKS 等の各

力領域付近の Active DAG-PKCα-Ca2+濃度が上昇

細胞内タンパク質へシグナル伝達が開始される．

した．膜全体の PKC 濃度が上昇しており，これは

特に PDGF （platelet-derived growth factor；

一次反応と同様の傾向であった。また，シミュレ

血小板由来増殖因子）受容体は PLC （phospho-ーションから算出された濃度比の変化は PKC-farlipase C）を介した経路で PKCα，MARCKS へ外部の輝度比の変化に類似した傾向を示していた．一の刺激を伝達するため，損傷治癒において重要な

方 MARCKS はシミュレーション開始後，0～20s に役割を果たすと考えられている．

かけて入力領域付近の濃度減少が確認された．

本研究では機械的な刺激を受けた直後の細胞内で一時的に PDGF 受容体が活性化すると仮定し，４．考察

PKCα，MARCKS を組み込んだ 3 次元シミュレーシ

本モデルは PKC の一次反応を理論的に再現した

ョンモデルを構築することで実験結果とシミュレものであると考えられ，同モデルで MARCKS のシミーション結果の比較検討を行った．

ュレーションを行うと，MARCKS が膜から核近傍へ移行するという結果が得られた．

２．実験方法
本研究のモデルは Jamie らのモデルを参考に作

５．結言成した．機械刺激を受けると PDGFreceptor が活性

機械的刺激を受けると，PKC は膜全体へ移行（一次化し，PLC が Active Receptor と Ca2+と結合して反応）した後，刺激を受けた側の膜へ集積する（二次Active PLC を生成する（①）．Active PLC が PIP2の加水分解を促進し，DAG と IP3 が生成される（②）．
DAG はリン酸化して PA を生成する（③）．PA は PLCの活性化を促進する．また，PKC は Ca²⁺と結合（④）
した後に DAG と結合して細胞膜に移行することで反応）．MARCKS は膜から核近傍へ移行する．本研究にて機械的刺激を受けた直後の PKC，MARCKS の反応に関するシミュレーションを行ったところ，PKC は一次反応と同様の傾向を示し，
MARCKS は損傷実験と同様の傾向を示す結果となった．以上のことから，PKC

Active DAG-PKC-Ca2+を生成する（⑤）．シグナルの一次反応が MARCKS の反応に影響を及ぼしている

伝達が終了すると Active DAG-PKC-Ca2+は分離す可能性が示唆された．

る（⑥，⑦）． PIP2 は細胞膜内で MARCKS と結合

謝する（⑧，⑪）．Active DAG-PKC-Ca2+が PIP2-MARCKSのリン酸化を促進して細胞質に移行することで辞本研究はオートレースの補助を受けて実施しま

pMARCKS が生成される（⑨）．pMARCKS は脱リン酸した．

化して MARCKS となり，のちに細胞膜へ移行する（⑩）．なお，Ca2+は小胞体から放出・吸収されるものとする（⑫）．

-56-日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

要旨
6 月 4 日（日）講演会場 2（F302）
OS7 食品およびソフトマターのレオロジー (3)

-57-

（80）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（81）

介護食品への応用を目指した，
複数食材の混合による 3D 食品の色・硬さ表現の検討
一森湧＊，渡邉洋輔＊，小川純＊，MD Nahin Islam Shiblee＊, 古川英光＊＊ 山形大学 理工学研究科 機械システム工学専攻[〒992-0038 山形県米沢市城南 4 丁目 3-16 11 号館 401 室]
1．緒言

介護食は，嚥下を考慮してムース食が使用され，色や形が単調なものが多い．食事の見た目は食事の満足度に影響を及ぼすことが報告されており 1)，
栄養を摂取するという食事の目的達成を補助するためにも食事の外観は大切である．我々は,一般食に近い外観で介護食を造形し食事の満足度を向上する調理手段として，食品 3D プリンタに着目した.
本研究では,色や硬さの異なる複数の材料を任意の混合比で吐出可能なポンプを有する，食品 3D
プリンタを開発した．混合比によって見た目や硬さを調整しながら食品の 3D 造形を試みた.

Red9

Red7

Red5

Red3

Red1

:Yellow1:Yellow3:Yellow5:Yellow7:Yellow9

Fig.1 Color of printing at each mixing ratio

2．実験方法

開発した食品 3D プリンタは,スクリュー式の押出ポンプおよび材料を充填するタンクを複数取り付けることが可能で,最終的にそれぞれの食材が合流し，一つの口から吐出される構造である.3 つのスクリューはモーターによって制御されており，モーターの回転の比によって，材料の混合比を調整可能である．
3D 造形には,硬さの異なる2 種類の材料を使用した.
精製水100ml にまとめるこeasy(株式会社クリニコ)を5g 添加したSample1 と精製水100ml にまとめるこeasy
を 10g 添加した Sample2 を作成した.
吐出された食品の硬さは，山電のクリープメー
ター(RE2-33005C)によって測定した．

Fig.2 Hardness measurement results for each mixing ratio

4．結言

多色造形が可能な食品 3D プリンタは存在する
が,各材料が別々の吐出口から吐出されるため，表現したい色の数だけ吐出口が必要だった.本装置
は，吐出口一つで，徐々に混合比を調整し色の勾配を表現可能である．すなわち，より一般食に近い色を有した介護食を造形可能である.
さらに，硬さの異なる材料の混合によって 3D 食品の硬さを調整可能だった.複数の硬さの材料を準備してタンクに充填すれば,咀嚼能力に応じた硬さの食事の提供や，硬さの勾配を有する独特な食感の 3D 食品を提供できる可能性がある.

3．実験結果・考察

作成した材料を「えん下食判定支援ツール」（株式会社山電）を用いて判定した結果,Sample1 はえん下困
難者用食品の規格基準が「許可基準Ⅱ」,Sample2 は「許可基準Ⅲ」であることがわかった.
赤と黄の着色料製剤(McCormick&Company,Inc.)を使用して着色した Sample1,2 を装置に充填し,謝

辞

本 研 究 の 一 部 は ,JSPS

科 研 費

JP21H04936,JP22K17972,管理法人 NEDO の委
託業務（JPNP14004 と JPNP20004）によって支援を受けたものである.

混合比を 9:1〜1:9 の間で 5 段階に変化させて造形試験を行なった(図 1）.
次に,硬さの異なる材料を混ぜることで硬さの調整を行うことを目指した(図 2）.Sample1,2 の混
合比を変えることで硬さの調整できることがわか
った.

文

献

1) 川上 結衣,前田千花,池嵜寛人：見た目を考慮したソフト食が食味に与える影響について,
保健科学研究誌,13,117-125,2022.

-58-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（82）

3D プリンタ製一軸偏心ねじポンプ(PCP)による食品の 3D 造形
小林竜也＊，渡邉洋輔＊，小川純＊，MD Nahin Islam Shiblee＊，古川英光＊＊ 山形大学 理工学研究科 機械システム工学専攻[〒992-0038 山形県米沢市城南 4-3-16 11 号館 401]
１．緒言
近年，食のデジタル化や個別対応の観点から食品 3D プリンタが注目を集めている．食の好みに合わせて食品 3D プリンタの多様化が進んでおり，スクリューやレーザー，シリンジといった様々な造形方式が提案されている(1)．
我々は食品の吐出方式として，高粘度の吐出が可能で吐出量の制御が容易な一軸偏心ねじポンプ(PCP)に着目した．PCP はコストやカスタマイズ性を考慮し，3D プリンタで作製した．本研究では，

Fig 2

粘弾性測定結果

3D プリンタ製 PCP による食品の 3D 造形を試み
る．

んじん（82wt%が水分）は，粘度低下に伴って保形性が失われ，直方体の設計値よりも造形物が拡が

２．実験方法ってしまった．造形物は粘度の影響を大きく受けにんじんファインパウダー(mikasa)と精製水をることがわかった．

1:2，1:3 の比率で混合した 2 種類のインクと，市

図 2 は各インクの貯蔵弾性率 G’と損失弾性率 G”

販のなめらか野菜にんじん(キューピー)を使用しを示している．
あるひずみの値から G’< G”となり，た．アントンパール社製レオメータ MCR302 を用PCP で吐出を行う際，シアシニングであることがいて，すべてのインクの粘度のひずみ速度依存性、

望ましく，結果から各インクは適していることが貯蔵弾性率 G’と損失弾性率 G”のひずみ依存性を

わかった．

観察した．
また，それぞれのインクは，PCP を有する 3D プ

4．結言

リンタを用いて 10mm×10mm×2mm の直方体を本研究では、PCP を 3D プリンタで造形し，その PCP

造形し，造形可否を目視で観察した．

を用いて，にんじんが含まれているインクの 3D 造形を試みた．吐出後の形状やインクの粘弾性から

３．実験結果PCP に適している造形インクの組成がわかった．今後すべてのインクにおける粘度測定の結果と造形は，他の方式と比較したときの PCP の利点について整結果を図 1 に示す．PCP で 3 種類の材料を吐出す理し，PCP を用いた吐出に適している食品の探索を行ることが可能であり，1:2 の溶液では 3 種類の造形

う．

物の中で造形ラインが明確で，直方体の造形物は設計通りの大きさであった．一方で，インクの水謝分含有量が多い 1:3 のインクやなめらか野菜に

辞本研究の一部は，JSPS 科研費 JP21H04936 ，
JP22K17972，管理法人 NEDO の委託業務（JPNP14004と JPNP20004）によって支援を受けたものである．

文献1) 川上勝，古川英光：近年の食品 3D プリンタの発展，日本画像学会誌，58，68，2019．
Fig 1

粘度測定及び造形結果-59-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023（83）

レーザー式 3D フードプリンタに向けた食品インクの検討
渡邉洋輔＊，藤原広希＊，一森湧＊，鳥羽慶＊，貝沼友紀＊，小川純＊，古川英光＊＊ 山形大学大学院 理工学研究科 機械システム工学専攻[〒992-0038 山形県米沢市城南 4-3-16 11 号館 401]
１．緒言
3D フードプリンタは，将来的に味，形状，色，食感，栄養素等を制御して食品が造形可能になると予想されている(1)．一方で，3D フードプリンタの多くは材料押出式（MEX 法）を採用しており，多様な食品への対応については，造形方式の新規開発や複数の方式の統合が必要になる．
我々は，食品インク・粉末にレーザーを照射し，Fig 1

そのエネルギーを用いて食品の加熱，凝固などを(a)レーザー式 3D フードプリンタ，(b)造形物の例，

起こすことで食品を 3D 造形するレーザー式 3D フードプリンタを開発した（図 1(a),(b))．本プリン
タは，MEX 法と異なり食品のチクソ性を考慮せずに，中空構造を造形可能である．本研究では，本プリンタで造形可能な食品インクの特性について調査した．

Fig 2 造形可能な食品インクの組成

２．実験方法
波長 450nm，最大 20W 程度の出力の光源をレーザー式 3D フードプリンタに採用した．3D 造形する際は PWM 制御によって出力を 10W 程度に固定し，その他の造形速度や造形ピッチといった条件は材料によって調整した．
食品インクは，加熱によって糊化する多糖類（三Fig 3和澱粉社製），レーザー光を吸収し熱に変換する
着色粉末（グリーンエース社製），熱を分散する水

食品インクの温度特性いることがわかった．

を混合して調整した．それぞれの混合比において造形を試み，造形の可否を目視で確認した．また，

4．結言

造形可能な食品インクの温度特性を，アントンパ

本研究では，レーザー式 3D フードプリンタを用いール社製レオメータ MCR302 を用いて測定した．

て，造形可能なインクの組成を確認した．また，レオメータを用いて造形可能なインクの糊化反応が始まる

３．実験結果温度特性について確認した．今後は，3D 造形の可否を

図 2 に造形可能であった各材料の組成を示す．

決定づける熱特性以外の物性を調査する．

固形成分が 24wt%（多糖類 4wt%，
着色粉末 20wt%），

謝

水 76wt%という低濃度の領域でも糊化することが
わかった．

辞

本研 究の 一部 は ，JSPS 科研 費 JP21H04936 ，

図 2 で示した造形可能なインクの貯蔵弾性率とJP22K17972，管理法人 NEDO の委託業務（JPNP14004 と損失弾性率の温度特性を図 3 に示す．造形途中のJPNP20004）によって支援を受けたものである．

サーモカメラによる観察により，レーザーの焦点
位置はおよそ 80 度に昇温されている．一方で，40

文度付近ですでに損失弾性率 G”<貯蔵弾性率 G’と献

1) S. Manthial, et al., Int J Gastron Food
Sci., 22, 100260,2020

なっており，40 度付近で澱粉糊化反応が始まって-60-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023（84）

介護食への適用を目指した食品 3D プリンタ用
造形インクの力学的評価と 3D 造形
藤原広希＊, 渡邉洋輔＊, 小川純＊, 古川英光＊＊ 山形大学 理工学研究科 機械システム工学専攻＊ [〒992-0038 山形県米沢市城南 4-3-16 11 号館 401 号室]
１．緒言

Table 1 Experimental conditions for 3D modeling

現在,世界では高齢化が進み,咀嚼・嚥下機能障

Print speed [mm/min]

400

害を持つ人が増えている.障害の程度には個人差

Nozzle diameter [mm]2.00があり,病態に応じた個別化された介護食を提供

Pitch [mm]1.00

するには沢山のコストや時間,労力を要する.また,障害が進んだ高齢者への介護食はペースト状であるため,見た目が悪く食感が均一で食欲をそそらない.そのため見た目や食感の改善をし,個別化された介護食を容易に提供する方法が必要となる.

Fig 1 Pumpkin ink modeling results

２．実験方法
2.1

5000

△〇□

3D プリンタ FP-2500,カボチャパウダー(MIKASA)

0.89

3

3000

は 2:4,2:5,2:6,2:7 の 4 種類とした.作成した試料を FP-2500 に充填させ,造形した（表 1）.

0.88
2000
0.87
1000

Texture Profile Analysis(TPA)の測定方法

測定機器は,CREEP METER RE2-33005（山電製）

0.86

0.85

0

を用いた.ユニバーサルデザインフードの市販品

0▲●■Adhesion [J/m ]精製水を使用した.野菜パウダーと精製水の比率

2.2

0.9

4000

Cohesiveness [-]本研究では世紀株式会社製のスクリュー式食品

0.91△▲ かまなくてよい□■ Pumpkin_2:6〇● Pumpkin_2:4

食材インクの造形能調査

2000

4000

6000

8000

4

1x10

4

1.2x102

Hardness [N/m ]のなめらか野菜かぼちゃ（キューピー）と作製しFig 2 Determination of standard criteria for foods

たカボチャインクを直径 40mm,高さ 15mm の容器にfor persons with difficulty in eating

充填し,直径 20mm,高さ 30mm 樹脂製プランジャーを用いて圧縮速度 10mm/sec,クリアランス 5mm で4．結言

直線運動によって 2 回圧縮測定を行った.えん下

3D 造形における吐出能力や,形状保持力の観点及び困難者用食品の表示許可基準の判定は,「えん下食

えん下困難者用食品の規格基準判定によって,作

判定支援ツール」（山電製）を用いて行った.

製した食材インクが介護食材料として適しているかど
うかを確認した.食品 3D プリンタによる介護食を普及

３．実験結果させるために，①他の野菜パウダーの造形,TPA を行い,作製した食材インクでの造形を行った(図 1).水

②調味料のパウダーを添加し,味評価・官能評価を行う.

分含有量の減少とともに形状保持力が上がり,輪郭
謝が明確になった.ノズルからの吐出能力・造形後の形状保持力の観点から,カボチャパウダー:水の比辞本 研 究 の 一 部 は 、 JSPS 科 研 費 JP21H04936 、率は 2:6 が造形に適していた.

JP22K17972、管理法人 NEDO の委託業務（JPNP14004 とえん下食判定支援ツールによるえん下困難者用

JPNP20004）によって支援を受けたものである。

食品の規格基準判定を 3 回の測定を平均化して行った(図 2).造形能調査で適していた食材インクは文

えん下困難者用食品の許可基準Ⅱ,Ⅲを満たして

献1) ユニバーサルデザインフードの力学特性 大
妻女子大学家政系研究記要 第 55 号（2019.3）

いた.以上のことから, カボチャパウダー:水の比
率は 2:6 が介護食として造形に適していた.

-61-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（85）

フード３D プリンタによる食感創成と専用フードインクの設計
古屋佳叡, 島田勇輝, 武政誠

東京電機大学 大学院生命理工学専攻[〒350-0394 埼玉県比企郡鳩山町石坂]

１．緒言
3D プリンタは材料の立体配置を、ゼロから積み上げて行う AM 方式(Additive manufacturing)
により、試作期間の短縮等モノづくりに革命をもたらしている。IT 技術等、近年発展著しい工学技術を食品業界に導入するフードテックが注目を集めており、フード 3D プリンタにより、特に食感の面でさらなる制御が可能になる、と期待されている。食品では、長らく、天然物をそのまま利用してきたが、材料の空間配置を設計通りに実施可能な 3D プリンタにより、食感を CADで設計し、天然には存在しない食感を創造するポテ
ンシャルを持つ、と期待できる。
食品内部の構造を造りこむことにより、食感を制御可能であることを、我々は示してきたが、各種原理によるフード 3D プリンタ開発、また食感創成に必要な、専用フードインク開発を、特にレオロジーの観点から紹介する。
２．実験方法
ペースト状のフードインクを、注射器等にセットし、ピストンで、もしくはスクリュー移送を利用して、注細径ノズルから食品材料を押し出すことで、平面形状を設計通りにパターニングする装置を開発した（シリンジポンプ、およびスクリューポンプ式 3D プリンタ）。これを積層することで、立体形状を可食素材で行うことにより、食品をプリント可能となった。
パターニングの方法としては、インクジェット方式、またレーザーを利用して局所加熱を利用することでも、実施可能であり、それぞれの特徴を活かして、プリント可能な食品素材、食感領域、空間分解能や速度、の観点から最適化することが可能であった。
３．実験結果および考察
ペースト状食材を 1 種類、もしくは２種類、シリンジ、またはスクリュ
ーポンプにより造形するために必要な各種条件を検討した。多層構造や支柱構造などを造形したところ、食材のレオロジー特性と使用量の比率だけ
でなく、空間配置に起因する「構造食感」による
食感設計及びプリントが可能であると確認された。
この方法では、細径ノズルから吐出可能なレオ
ロジー特性に制約が強く、プリント可能な食感の範囲が限定された。空間分解能を向上させるため、またプリント速度を上げるためには、低粘度イン-62-

クが求められるが、プリント後に設計どおりの形状を維持するためには、短時間では高粘度、長時間では高弾性及び高剛性率が求められ、矛盾した物性を瞬時に制御することが求められる。
この問題を解決するために、ニードルから吐出された後にゲル化させる方法を複数検討した。食品中における高分子間の架橋を模倣し、複数の結合様式、水素結合、疎水性相互作用、S-S 結合、トランスグルタミナーゼによる共有結合、等を組み合わせることで、ステーキ肉並みの「歯ごたえ」を有する食感の食品をもプリント可能にした。
繊維状の、一軸配向した構造の創りこみをサブ
ミリメートルスケールで、レーザー造形を行うことにより、肉様の食感を創りこむことを可能にした。具体的には、配向した構造と平行方向に、くさび形プランジャーにより圧縮した際の最大荷重
は、配向方向と垂直にプランジャーをあてた際の最大荷重を大きく下回り、構造異方性を再現する
ことに成功している。また、最大荷重の絶対値についても、ステーキ肉と同等以上の値を、レーザ
ーフード 3D プリンタによっても達成した。
従来のフード 3D プリントにおいては、細径から高濃度高分子水溶液を、短時間で輸送するという強い制約が存在した。そのため、歯ごたえのな
い、介護食程度のテクスチャーしかプリントできないとい問題があり、広く普及させるためには致命的であった。この制約は、レオロジー特性を、状況に応じて制御可能な範囲が制約されることに起因していた。本研究では、複数の架橋方式を併用することや、立体造形の基盤となる、レオロジ
ー特性制御を局所的に行う複数の方式を併用する
ことにより、日常的に使用される食品の大半のテクスチャーに関して、プリントが可能となることが示唆された。
４．結言
これにより、構造に起因する食感(構造食感)により、食感をゼロから制御できる範囲を拡大させることで、実用化への道を拓いた。
謝 辞本研究の一部はJKA(2020-2021), 旗影会(2022)の助成を受けて実施しました。

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

要旨
6 月 4 日（日）講演会場 1（F301）
OS7 食品およびソフトマターのレオロジー (4)

-63-

（86）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023（87）

流動下の粘弾性測定による生クリームのせん断硬化の観測
菜嶋健司（株）大菜技研 [〒305-0047
１．緒言

つくば市千現 2-1-6]

化する結果となった。流動下の粘弾性では、G’が通常の動的粘弾性測定は、試料の流動は想定さ負になることは許容される現象のようである。

れていない。しかし、食品を始め殆どの物質は流De については、初期はやや低下傾向であるが、動状態を経験する。動的粘弾性がどのように流動

弱せん断では、４時間程度で大きく変化し、中せの影響を受けるのかを調べることで、新たに重要ん断では２時間程度以降より強い低下傾向となり、な物性的、科学的知見が得られると考えられる。

G’とも異なるせん断流動速度依存性を見せている。

今回は、生クリームがホイップによって固まる状

なお、粘度については G”とほぼ同様の変化を示

況を模して、せん断流動を印加して硬化する様子

し、せん断を加えない G’,G” についてはこの測定を流動下の粘弾性測定により追跡した。

時間内の変化は小さいという結果を得ている。

生クリームは濃厚なエマルションであり、流動によって脂肪球が相互に接触し合う状況を想定でTable 1. Comparisons of G’, G” with KT in the initial state.

きる。この状態が経時的に変化し、脂肪球の合一

KTや凝集が起こったとき測定値がどのように変化す
るかを見るのが今回の目的である。測定量は、粘度（）、貯蔵・損失弾性率（G’,G”）のせん断速度依存性に加え、粘度と貯蔵・損失弾性率から算出される複素粘度の比（De）である。

（10℃）

FC47

s. rate

G'

G"

G'

G"

0

0.375

1.395

0.445

0.950

0.4

0.490

1.445

0.552

1.410

6.6

0.159

1.121

0.224

1.506

２．実験方法100による測定（最大のせん断流動を規定する）を行う手順とし、この手順の繰り返しで測定を行った。
試料は、市販の生クリーム（FC47 と表記）を使

G', G" / Pas

あるが、実験時間の制約から、せん断速度及び測定周波数を絞り込み、さらに、数点の定常せん断

2.0

G'(0.4)G'(6.6)
G"(0.4)G"(6.6)

10

1.5

De

硬化によって測定量が変化する過程を追うのでDe(0.4)De(6.6)11.0

用した。温度、最大せん断速度の硬化条件は試行
0.1

錯誤により選択した。市販のコーヒー用クリーム

0

2

4

6

0.5

time / h（KT）を比較対象とした。
３．実験結果Fig.1

今回の報告では、測定周波数は 20 rad/s のみとする。まず、硬化しない KT と FC47 の初期状態の貯蔵・損失弾性率を Table 1 で比較する。両者に大きな違いは見られず、共に弱いせん断（0.4s-1）付

G’, G” and De variation of the FC47 sample
under the set of programmed condition.
(=20 rad/s, strain=0.03, max. shear rate =150 s-1, 5℃; the values in the parenthesis on
the figure are the superposed shear rates.)

４．結言

加で、若干の値の上昇、即ち、流動硬化現象が発生している。明確な違いは、中程度のせん断（6.6s-1）

本報で示した硬化過程は、それぞれの測定条件付加で FC47 は G”が上昇を継続していることである。

によってもたらされる変化ではなく、せん断刺激

次に、FC47 を上記手順で硬化する様子を調べたによる状態変化を各測定条件で観測したものであ

結果を Fig.1 に示す。弱せん断では、G’,G”共、緩ることに注意が必要である。すると、与えるせん

やかな上昇の後、４時間経過付近から急な上昇挙断条件や G’, G”と言った測定量によって、試料の動に変化している。中せん断では、G”が２時間付状態の見え方が違うことが明瞭になる。この中か

近から急な上昇に変化するのに対して、G’ はそのら目的に適った条件を見出すことや、これらの差時点で挙動の変化はなく、４時間経過後に急激に異を解明する方面への発展が期待される。

値が低下し、グラフに表示できない負の値へと変-64-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（88）

こんにゃくを用いた低カロリー肉様食品素材の開発
山田徹郎＊，仁志直史＊＊，木元昭信＊＊＊ 群馬産業技術センター [〒379-2147 群馬県前橋市亀里町 884-1]＊ 高崎健康福祉大学 農学研究科 [〒370-0033 群馬県高崎市中大類町 54]＊＊
株式会社 エヌ・シー・コーポレーション [〒105-0013 東京都港区浜松町 1-12-14 東京営業所]
１．緒言

サンプル E 及び F はいずれも硬さが均一であり，カロリーオフを目的とした肉様素材の開発のた

肉様食感は感じず，こんにゃくそのものの食感でめに，筆者らは，製粉濃度を３％（市販されているあった．図１にサンプル A（左）とサンプル D（右）商品と同等）から８％に増加させ，その物性を測を示す．

定したところ，破断強度を約７倍にすることができた１)．しかし，この強度の増加は，肉らしさにつながらなかった．肉の食感は，初期は変形しやす
く（柔らかい），噛み続けるときは抵抗があり，噛み切る際に一定以上の抵抗（噛みごたえ）が必要である．このような肉の構造モデルを考察し，硬い部分と柔らかい部分からなる不均一な試料を試作した．また，これらの食感，硬さを評価した．

Fig. 1

Photograph of samples.

また，表２に貫入抵抗の結果を示す．ボイル加２．実験方法工により，凝固していない部分が凝固した．この試料は，蒸留水 900mL に精粉を 25ｇと表１に示様に，サンプル D は，凝固した硬い部分と柔らかした通り粒子径ごとに分級された株式会社エヌ・い部分を持つ構造となった．

シー・コーポレーション製の貝殻焼成カルシウム

Table 2

Results of puncture test.

を用いた．レトルト袋に移し替え，密閉熱加工をサンプル名行った．また，一部の試料では，密閉熱加工後にボ

＃０１

＃０２

＃０３

＃０４

＃０５

硬い部分

0.63

0.76

0.71

0.72

0.42

0.54

凝固していない柔らかい部分＊）

0.04

0.04

0.04

0.04

0.03

0.03

硬い部分

0.76

0.67

0.56

0.71

1.12

0.75

凝固していない柔らかい部分＊）

0.03

0.03

0.02

0.03

0.03

0.03

硬い部分

0.90

0.90

0.48

0.86

1.17

1.07

凝固していない柔らかい部分＊）

0.02

0.01

0.02

0.02

0.03

0.02

硬い部分

0.55

0.48

0.47

0.47

0.84

0.48

凝固している柔らかい部分

0.26

0.29

0.44

0.13

0.24

0.21

サンプルE

硬い部分

0.71

0.56

0.77

0.65

1.04

0.53

サンプルF

硬い部分

1.00

1.12

0.96

1.13

0.86

0.92

サンプルB

評価した．
Table 1

平均値

サンプルA

イル加工を行った．試料の外観を観察し，食感をサンプルC

Particle size and processing conditions.

サンプルD

サンプル名

凝固剤の粒子径

サンプルA

４．７メッシュパス、１２メッシュオン

密閉

ボイル

熱加工

加工

あり

なし

サンプルB

１２メッシュパス、１８メッシュオン

あり

なし

サンプルC

１８メッシュパス、３０メッシュオン

あり

なし

サンプルD

４．７メッシュパス、１２メッシュオン

あり

あり

サンプルE

５０メッシュパス

あり

なし

サンプルF

１００メッシュパス

ありなし＊）貫入抵抗なしのため参考値

４．考察
肉様素材の開発では，サンプル D に近いものが望ましい．その条件は，①不均一な構造を持つこと．②凝固していない部分がないと考えられる．

硬さは，貫入抵抗で評価した．株式会社 IMADA 製
デジタルフォースゲージ

貫入抵抗（Ｎ）

測定箇所

ZTA-20N を用いた．

貫入抵抗の測定条件は，プランジャー：直径 2mm，
測定速度:100mm/sec とし，荷重の最大値を測定値

５．結言
肉の構造モデルを検討し,凝固剤で制御することで，不均一な構造を持つ試料を作製したころ，とした．

肉様食感を得た．これは低カロリー肉様素材として開発ができると思われる．

３．実験結果なお，この研究内容で特許出願を行った.

試料の外観を観察した．実際に食し，その食感を評価した．サンプル A，B，C 及び D は，いずれ

文

も硬さが不均一であり，硬い部分と柔らかい部分

献1) 山田 徹郎ら：こんにゃくの食感に関する調査研究，群馬県立産業技術センター研究報告,
2019, pp. 27-31.

があり，肉様食感であった．特にボイル加工したサンプル D は，肉様に極めて近い食感であった．

-65-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（89）

キャノーラ油が蒸しパンの食べやすさに及ぼす影響
鈴木璃恩＊，吉村美紀＊＊，石田真結加＊，江口智美＊＊

静岡県立大学 栄養生命科学科 [〒422-8526 静岡県静岡市駿河区谷田 52-1]
兵庫県立大学 環境人間学部 [〒670-0092 兵庫県姫路市新在家本町 1-1-12]＊＊

比容積はキャノーラ油 10%添加が 0％および 40%

１．緒言
蒸しパンは，水溶性高分子である澱粉質を主と添加よりも有意に高値を示した．蒸しパンのテク

し，スポンジ構造を持つパン状食品のひとつであ

スチャー測定より，キャノーラ油の添加量が増える．パン状食品は，口腔内で咀嚼されて唾液と混るほど，かたさと凝集性が有意に低下した．水分

合されると付着性が増して詰まり，窒息の原因と量は，キャノーラ油の添加量が増えるほど有意になりやすい 1)．現在の日本では，欧米型の食生活減少した．模擬食塊のテクスチャー測定より，キに慣れ親しんだ世代が高齢期を迎えており，咀嚼・ャノーラ油の添加量が増えるほど，かたさと付着嚥下機能が低下した方でも安全に摂取できる食べ性が有意に低下した．官能評価より，キャノーラ

2)

油添加蒸しパンは，0%よりもやわらかく，なめらやすいパン状食品の需要増加が見込まれる ．
油脂は，エネルギー源として，また必須脂肪酸

かで，しっとり感があり，おいしいと評価された．

の供給源として重要な食品である。調理において20%添加ではべたつきが感じられないが，40%まで

は，疎水性を示すため，水や水溶性高分子との付添加すると 0%および 20%添加より有意にべたつき

着性防止効果を示す．日本では，菜種を原料とすを感じると評価された．また，キャノーラ油の添るキャノーラ油が最も多く消費されており，この加量が増えるほど飲み込みやすいと評価された．

キャノーラ油は無味無臭で固まりにくい．

４．考察

そこで本研究では，キャノーラ油を蒸しパンに

比容積の結果より，キャノーラ油 10%添加では添加することで，付着性を抑制し，咀嚼・嚥下しや

0%よりもよく膨化したが，添加量が 20%を超える

すい物性にできるのではないかと考え，キャノーと，油脂がグルテン形成を阻害し膨化しにくくな

ラ油を添加した蒸しパンの食べやすさについて検る可能性が推察された．蒸しパンのテクスチャー

討を行った．

測定の結果から，キャノーラ油を添加することで，

２．実験方法やわらかくまとまりにくいが，弾力性が小さく噛みやすい蒸しパンになることが推察された．また

静岡県立大学研究倫理審査委員会承認後に学長

模擬食塊のテクスチャー測定の結果より，キャノ

許可を得て実施した（受付番号 4-28）．
蒸しパンの材料は，薄力小麦粉（㈱ニップン製），

ーラ油を添加すると，やわらかく付着性の少ない

ベーキングパウダー（㈱アイコク製），キャノーラ

サンプルとなり，添加量が多いほどその特徴が顕油（日清オイリオグループ㈱製），上白糖（フジ日著であることが推察された．また，これらの物性

本精糖㈱製），蒸留水とした。小麦粉重量に対して測定の結果は官能評価の結果と一致した．

0，10，20，30，40%のキャノーラ油を添加し，30 分

５．結言

間蒸し加熱後，室温で 2 時間放冷したものを蒸し

キャノーラ油を添加することで，咀嚼・嚥下しやすパンとした．

くおいしい蒸しパンを調製できる可能性が示され，添蒸しパンの比容積の測定，テクスチャー測定（㈱加量も食べやすさに影響を与えることが示唆された．

山電製，RE2-33005s，20×20×20 mm，φ=30 mm 円

謝

筒型，1.0 mm/s，圧縮歪 0.6，n≧14×3），水分量辞

三栄源エフ・エフ・アイ㈱よりキサンタンガムをごの測定（㈱エー・アンド・デイ製，MX-50，MID モ

提供いただきました．記して謝意を表します．

ード，5.00 g，135℃）および官能評価（n=35，21.8±1.7 歳，五段階評点法）を行った．また，模擬唾

文液（0.05%キサンタンガム水溶液）を添加して水分

献1) 向井美惠：食品による窒息の要因分析―ヒト側の要因と食品のリスク度―，平成 20 年度厚生労働科学特別研究事業研究報告書，1-67，2009.
2) 杉浦文香，伊藤聖子，新井映子：グルテン構成
タンパク質組成がパンの咀嚼・嚥下特性に与える影響，日調科誌，47，305-311，2014.

量 65%に調製した模擬食塊のテクスチャー測定（㈱山電製，RE2-33005s，φ40 mm×h15 mm，φ=20 mm
円筒型，1.0 mm/s，圧縮歪 0.667，n≧8）を行った．
３．実験結果-66-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023（90）

液体油と乳化がクッキーの食べやすさに及ぼす影響
江口智美 ＊，石田真結加 ＊，鈴木璃恩 ＊，吉村美紀 ＊＊＊静岡県立大学 栄養生命科学科 [〒422-8526 静岡県静岡市駿河区谷田 52-1]
兵庫県立大学 環境人間学部 [〒670-0092 兵庫県姫路市新在家本町 1-1-12]＊＊21.7±1.5 歳，五段階評点法），走査型電子顕微鏡

１．緒言
咀嚼・嚥下機能の低い高齢者や乳幼児において，（SEM，㈱日立製作所，TM3030，加速電圧 15 kV，

安全で栄養があり，おいしい食品が求められてい120 倍）による表面構造観察を行った．また，模擬る．クッキーは高齢者や乳幼児においても高い頻唾液（0.05%キサンタンガム水溶液）を添加し水分度で食べられている嗜好品であり，高齢者はクッ

量 45%に調製した模擬食塊のテクスチャー測定（㈱キーに歯付きの少なさと口どけの良さを求めてい山電製，RE2-33005s，φ40 mm×h15 mm，φ=20 mm

1)

る ．クッキーの物性には，油脂のショートニング

円筒型，1.0 mm/s，圧縮歪 0.8，n≧8）を行った．

性が関与する．通常，クッキーには固体脂である

３．実験結果バターが用いられているが，現在，健康面への配

クッキーの厚さおよび直径は，バターで大きく，

慮から液体油を使用したものが多く見られている．

MCT オイルで小さい値を示した．油じみは，バター

これまで，油脂の種類や添加量等を変えたクッキと比較して液体油で多いが，乳化により減少するーについて様々な研究が行われており，液体油を傾向が見られた．破断測定と官能評価より，クッ用いることや，液体油を乳化させることによって，キーの硬さは，バターやオリーブオイルでやわら

やわらかくもろい物性になることが報告されていかく，噛みやすい物性を示した．もろさは，破断測る．したがって，液体油を用いて乳化させること

定では MCT オイルで最ももろい結果となったが，で咀嚼・嚥下機能の低い方でも咀嚼が容易で食べ官能評価では比較的砕けにくい結果となり，物性

やすい物性になると考えたが，実際に食べやすさ

測定との対応が見られなかった．また官能評価よとの関連について検討した研究はほとんどない．

り，液体油では乳化することでわずかに食べやす

そこで本研究では，液体油を用いて乳化させたクさが向上した．SEM では，バターで塊状の油脂が見

ッキーの食べやすさについて検討を行った．

られ，液体油では乳化することで油脂が均一に分２．実験方法散しているように見えた．模擬食塊の物性は，バターと比較して液体油で硬さ，付着性ともに小さ静岡県立大学研究倫理審査委員会承認後に学長

く，乳化することでさらに低値を示した．

許可を得て実施した（受付番号 4-29）．
クッキーの材料は，薄力粉（㈱ニップン），コー

４．考察

ンスターチ（㈱静岡やまき屋），上白糖（フジ日本

油脂の種類については，オリーブオイルにおい精糖㈱），卵黄（市販品，乳化剤として使用），蒸て，バターと同程度にやわらかくもろい物性にな

留水，油脂とした．油脂には，バター（無塩バタり，バターと比較して飲み込みやすい物性となっー，雪印メグミルク㈱）および液体油（MCT オイル

た．さらに，乳化することで食べやすさと飲み込（㈱プレミアムマーケティング），米油（日清オイ

みやすさが向上した．

リオ㈱），オリーブオイル（㈱J-オイルミルズ），

５．結言

太白胡麻油（竹本油脂㈱））の 5 種類を用い，液オリーブオイルを乳化させたクッキーが，最も体油については乳化の有無で分けて比較を行った．

食べやすく好ましい物性であることが示唆された．

水分量を統一したドウ（6 mm 厚×φ32 mm）を焼成

謝後，室温で 30 分間放冷し，真空包装して 18 時間

辞

三栄源エフ・エフ・アイ㈱よりキサンタンガムをご保存したものをクッキーとした．
ドウの質量，クッキーの質量・体積（菜種法）・

提供いただきました．記して謝意を表します．

形状，水分量（㈱エー・アンド・デイ，MX-50，MID
モード，5.0 g，140℃），油じみ，破断特性（㈱山文

電，RE2-33005s，φ=40 mm 円筒型，1.0 mm/s，圧献1) 宅見央子，中村弘康，白石浩荘，米谷俊：高齢者用菓子類の食感に求められる要素，栄養学雑誌，68，131-140，2010.

縮歪 0.7，n≧17×3）を測定し，官能評価（n=21，-67-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

要旨
6 月 4 日（日）講演会場 2（F302）
OS7 食品およびソフトマターのレオロジー (5)

-68-

（91）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（92）

水産練り製品の咀嚼によるレオロジー変化と咀嚼・嚥下性を表す品質指標の策定
山川

萌＊，市川

寿＊＊

＊

長崎大学水産学部水産学科,＊＊

長崎大学大学院水産・環境科学総合研究科

１．緒言
我が国で市販されている一般的なかまぼこ類は多様で，物性は様々である１）.これらと介護食区
分表示のある水産練り製品について，製品と咀嚼
後食塊の TPA 試験分析及び嚥下音の音響解析を行ない，新たな食品品質表示としての“咀嚼・嚥下
性を表す指標”を導入する為の手法を見出す事を目的とした.

[〒852-8521

長崎県長崎市文教町1-14]

Fig.1

２．実験方法
市販のかまぼこ 8 品(板付けかまぼこ 2,揚げかまぼ
こ３，茹でかまぼこ１，伊達巻 1，豆腐かまぼこ 1)，
介護食用練り製品 2 品（UDF 区分２）を試料とし，咀
嚼前後の硬さ及び凝集性の変化を既報 2)の方法により求めた.さらに，21〜89 歳の健常な被験者 7 名が試料 5g(89 歳被験者のみ2 g)を座位で自由に咀嚼嚥下した時の嚥下音パラメータ 3）（嚥下音持続時間，咽頭通過時
間,ボラスフロー；以下 t2）を測定し，幕田ら 3）の嚥
下し易さの指標を求めた. これらの結果と既報 2)の結果から水産練り製品の食塊嚥下域の物性を考察し，嚥下音パラメータとの関係性を整理した.

Swallowing threshold of fish paste products

Fig.2 Human age- dependentchanging of bolus flow onfish paste swallowing

４．結言

３．実験結果と考察咀嚼による今回の試料群の物性変化を Fig.1 に示した.板付けかまぼこ（▲；製品，▲；食塊），
揚げかまぼこ（●，●），蒸しかまぼこ（X，X）,
伊達巻（◆，◆），豆腐かまぼこ（＋，＋），UDF
区分２介護食（■，■）となり，既報２）（茶色；
製品，橙色；食塊）の試料群の結果も挿入した結果，収集品の硬さと凝集性は両群で異なっていた
ものの，咀嚼終了後食塊の物性の様相はほぼ一致
し，硬さが 2×104 N/m2 以下で凝集性 0.6 程度となると嚥下される事が認められた.また，嚥下音解析
から求まった t2/咽頭通過時間の値は，どの被験者においても凝集性より硬さとの相関が高い傾向がある事，及び，Fig.2（シンボルは Fig.1 と同じ．
製品毎に着色）に示したように高齢者においてはUDF 区分表示品でも同値が高まる事が窺われた.

-69-

誤嚥防止等安全性に関わる咀嚼・嚥下性を表す為の製品側の品質指標は，咀嚼と嚥下それぞれについて示す事が重要と思われ，まず，咀嚼性としては市販品の硬さと凝集性の値がそれぞれ 2×104 N/m2，0.6 を基準としてどれだけ離れているかをグレード付けした上で，高齢者向けには喉頭蓋閉鎖中のボラスフ
ロータイムが伸びる変化が生じる事を考慮した嚥
下性ガイド値を併記する事が求められる.
文 献
1) Qian,J. and Ichikawa,H.: Rheological properties of fish paste products sold on themarket in Japan, Bull.Fac.Fish. Nagasaki
Univ., 94, 17-22, 2014.
2) 河野優夏，山川 萌，市川 寿：水産練り製品の咀嚼によるレオロジー変化と嚥下性，B&R（電子版），35(2)，2021．
3) 幕田充志，河野康成，小井土 隆，市川 寿：
魚肉練り製品食塊の性状と嚥下音に見られる特徴，B&R（電子版），30(2)，2016．

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（93）

ザンサン水溶液を潤滑液とするハイドロゲルの滑り摩擦
槇靖幸＊，八島慎太郎＊，姫野凌哉＊，安中雅彦＊＊ 九州大学 大学院理学研究院 化学部門[〒819-0395 福岡県福岡市西区元岡 744]
１．緒言

近年，摂食嚥下過程での食品の口腔内処理において，滑り摩擦の果たす役割が注目されており，
食品多糖類などを潤滑液とする摩擦測定と食感評
価との関連についての研究が行われている 1．これらの研究の多くは，口腔内環境をある程度再現するため，摩擦表面としてシリコーンゴムなどの柔らかい材質を用いることを特徴としている（ソフトトライボロジー1）．ハイドロゲルは，高い含水率や柔軟性，低摩擦性が生体組織に類似するため，生体のモデル物質として研究対象となっている．
高分子水溶液中におけるハイドロゲルの滑り摩擦の研究の報告はいくつかあるが 2,3，食品多糖類の水溶液を潤滑液としたハイドロゲルの滑り摩擦の研究はほとんどない．本研究では，食品多糖類の１つであるザンサン（キサンタンガム）を潤滑液として用い，ポリビニルアルコール（PVA）ゲル/ガラス間の滑り摩擦特性を調べた．

少し，0.2%以上では濃度とともに増加した．その原因については現在検討中である．
謝辞本研究の一部は JSPS 科研費 22K14170 の助成を受けて実施された．

２．実験方法ザンサンは CP Kelco Inc.より提供されたものをそのまま用いた．PVA 溶液（10wt%, 重量比 3:1の DMSO:水混合溶媒）を板ガラスとシリコーンス
ペーサーからなる鋳型に注入し，-40℃で 12 時間
冷却することで PVA ゲルを作製した．25℃の室温でイオン交換水に浸漬することでゲルの溶媒を水に置換した．ゲルのヤング率は 100kPa, 含水率は87%だった．回転型レオメータを用いてザンサン水
溶液のずり粘度，およびザンサン水溶液中におけるゲル/ガラス間の滑り摩擦を測定した．

Fig. 1 Viscosity of xanthan solutions (a) and frictional
stress of the PVA gel in xanthan solutions (b). The
concentration of xanthan is: 0% (■), 0.01% (■),
0.05% (■), 0.1% (■), 0.2% (■), 0.5% (■), 1% (■).

３．結果と考察文

Fig.1(a)はザンサン水溶液の粘度のずり速度依
存性，Fig.1(b)はザンサン水溶液中の PVA ゲルの
摩擦力の滑り速度依存性である．高速領域では摩擦力がほぼ速度の 1 乗に比例する，流体潤滑的な挙動が観察された．この領域では，ザンサン濃度
が 0.05%以上において摩擦力はザンサン濃度にあ

献1) Pradal, C. and Stokes, J. R.: Oral tribology: bridging
the gap between physical measurements andsensory experience. Curr. Opin. Food Sci., 9, 34-41,
2016.
2) Nakano, Y., Kurokawa, T., Du, M., Liu, J.,
Tominaga, T., Osada, Y. and Gong, J. P.: Effect ofhyaluronan solution on dynamic friction of PVA gel
sliding on weakly adhesive glass substrate.
Macromolecules, 44, 8908-8915, 2011.
3) Du, M., Maki, Y., Tominaga, T., Furukawa, H.,
Gong, J. P., Osada Y. and Zheng, Q.: Friction of soft
gel in dilute polymer solution. Macromolecules, 40,
4313-4321, 2007.

まり依存しなかった．また，低速領域では，基板に吸着した，ゲル表面の高分子の弾性力が摩擦力の起源であると考えられる 2,3．この領域では，ザン
サン濃度が 0.2%以下では摩擦力が濃度とともに減-70-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（94）

気泡混合ゲルの嚥下時筋活動と力学的特性
高橋 智子
元神奈川工科大学
１．緒言

いずれの濃度の試料においても、気泡混合ゲ

ゲルに気泡を分散させることで食感が変化する

ル試料の密度は基本ゲル試料に比べ、有意に小さという多くの報告がある。このことより、ゲル状

いことが認められた。基本ゲル、および気泡混合

食品に気泡を分散させることが、嚥下時筋活動にゲルの密度は、いずれもネィティブジェランガム

影響すると考えられる。本研究では、嚥下機能が添加濃度の影響は認められず、気泡混合ゲルの気低下した人が、安全に喫食できる、気泡を混合さ

泡泡含有率は 30～40%を示した。基本ゲル試料とせたゲルの嚥下食への応用を試みた。気泡混合ゲ

気泡混合ゲル試料のひずみ－応力曲線より、いずルの力学的特性、ことに嚥下時筋電位の測定の追れの添加濃度においても、基本ゲルは明確な破断

加実験を行い、新たに得られた結果を発表する。

点を示す脆性的な破断特性を示した。一方、気泡混合ゲルでは、いずれの添加濃度のひずみ-応力２．実験方法曲線にも、明確な破断点は認められず、基本ゲルゲル化剤として、ネイティブ型ジェランガム

に比べ延性的な破断特性を示した。また、測定ひ(伊那食品工業株式会社)を用いた。ジェランガム

ずみ領域において、基本ゲルの応力は、気泡混合

溶解濃度が 0.4、0.5、0.6%(w/w)の基本ゲルを調ゲルの応力に比べ、大きいことが示された。テク

製した。各々の濃度の基本ゲルに、亜酸化窒素ガ

スチャー特性の測定結果より、いずれの添加濃度

ス(食添用)を封入し、気泡混合ゲルを調製した。

においても、破断特性で延性破断を示した気泡混

各濃度の基本ゲル、および気泡混合ゲルの密度、合ゲルの凝集性は、基本ゲルに比べ、大きい傾向

密度の測定結果より気泡含有率、光学顕微鏡によを示した。嚥下時筋電位測定結果より、いずれのる気泡の分散状態、ひずみと応力の関係(圧縮率

ネィテイブジェランガム添加濃度においても、嚥

90.0%、圧縮速度 1mm/sec)、テクスチャー特性の下時筋活動時間は気泡混合ゲルが基本ゲルに比測定を行った。嚥下時筋電位は、基本ジェランガ

べ、短い傾向を示した。筋活動量も筋活動時間とムゲル、および気泡混合ジェランガムゲルの 6 種

同様に、いずれの添加濃度においても、気泡混合類について測定した。被験者は口腔機能の正常なゲルが基本ゲルに比べ、小さくなる傾向を示し

21～22 歳の男女のべ 35 名である。品温 10±2℃た。テクスチャー特性の凝集性と嚥下時筋電位測定

で、直径 30mm、高さ 15mm、容量 10.6ml の円柱の関係を検討したところ、凝集性と嚥下時筋活動時間状の試料を一口量とした。口中で自由に口蓋と舌との間に負の相関関係が認められた。

で食塊形成を行った後、嚥下してもらった。嚥下
時筋電位測定項目は筋活動時間、最大振幅、筋活

４．考察

動量である。

以上の結果より、気泡を混合することでジェランガ

本研究は神奈川工科大学人倫理審査委員会の許ムゲルは延性的破断を示し、そのことで、構造の復元可を得て施行された。

性を示すテクスチャー特性の凝集性は大きくなる。凝集性が大きくなることで、ヒトの嚥下時筋活動時間は

３．実験結果短くなることが示唆された。

-71-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（95）

高温高圧処理による改質キサンタンガムの曳糸性
柴田章吾＊，池上聡＊，前田和寛＊，中馬誠＊，船見孝博＊＊ 三栄源エフ・エフ・アイ株式会社 [〒568-8588
１．緒言
キサンタンガム(XG)は高粘性，高シェアシニン
グ性を持つ水溶性増粘多糖類である．耐熱性を有Tb [s]

し幅広い pH でも増粘可能であることから，食品業界では広く活用されている．一方で，XG は糸曳
きが強いという特徴もあり，タレなどの一部の食品においては好ましくないテクスチャーが付与されてしまう場合がある．そこで，課題解決のため

大阪府豊中市三和町 1-1-11]

0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00

低分子化による曳糸性の低下に着目した．XG は高

0.272

0.020
XG_0.70.015

AC90_1.3 AC120_1.6

温高圧下において低分子化することが報告されており 1) ，本研究における XG の低分子化の方法とFig. 1 The filament breakup time (Tb) of 0.7% XG

して参考とした．

solution (XG_0.7), 1.3% 90 minutes heat treatment XG

本研究では，高温高圧処理により低分子化した

solution (AC90_1.3) and 1.6% 120 minutes heat

XG(改質 XG)の伸長レオロジーを評価し， XG 低

treatment XG (AC120_1.6). Shear viscosities of these

分子化の曳糸性への影響を調べることを目的としsolutions were adjusted to about 100 mPa･s at 50 s-1.

た．

Error bars represent the standard deviation (n=10).

２．実験方法

４．考察

1.5% XG 水溶液をオートクレーブによって 135℃で90 分および120 分間加熱処理を行い，常温まで冷却後，
イソプロパノールで沈殿させることにより改質 XG を得た．
分子量はSEC-MALS (Shodex)を用いて測定した．
50 s-1 の定常ずり粘度が 100 mPa･s または 400 mPa･s になるように水溶液を調製し，曳糸性の評価を行った．
Capillary Breakup 方式の伸長ひずみ型レオメータ(CaBER1，Thermo Scientific)を用い，直径 4 mm の

高温高圧処理によって低分子化していることが確認されたが，Tb は分子量に依存して短くなっていなかった．Tb の低下は低分子化だけではなく他の要因も寄与していることが推察される．熱処理によって低分子化以外の分子構造の変化も生じていると思われる．
５．結言

円盤プランジャーを用いて 1 mm のギャップに試XG を 135℃90 分および 120 分間加熱処理すること料をセットし，最終ギャップ 4 mm まで 80 mm/s のにより低分子化と Tb の低下が確認された。本発表では伸張速度で引き上げた時のフィラメント破断時間

AFM による分子構造観察を行い，高温高圧処理による(Tb)を曳糸性の指標とした．

曳糸性低下について更なる考察を行う予定である．

３．実験結果
未処理 XG，90 分処理 XG，120 分処理 XG の重文

量平均分子量は，それぞれ約 280 万，約 160 万，

献1) Gulrez, S. K. H., Al-Assaf, S., Fang, Y., Phillips, G.
O. and Gunning, A. P.: Revisiting the conformationof xanthan and the effect of industrially relevant
treatments. Carbohydrate Polymers, 90, 1235–1243,
2012

約 120 万であった．50 s-1 のずり粘度を 100 mPa･sに揃えた未処理 XG，90 分処理 XG，120 分処理 XGの濃度はそれぞれ 0.7%，1.3%，1.6%であり，400
mPa･s に揃えた濃度はそれぞれ 2.25%，2.9%，3.7%であった．一例として，100 mPa･s の系における Tb
を図 1 に示す．90 分および 120 分処理 XG は未処理 XG に比べて顕著に Tb が低下した．

-72-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

要旨
P ポスター発表

-73-

（96）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（97）

温風乾燥及び凍結乾燥鯛粉末の性状，嗜好性
島田良子*,**，山﨑萌依*，山田梢***，吉村美紀*,***兵庫県立大学

環境人間学部 [〒670-0092 姫路市新在家本町 1-1-12]，＊＊先端食科学研究センター，***西明石興業有限会社

１．緒言(4) 官能評価

鯛はお祝い事の際だけでなく，日常的にもよく鯛粉末 0.5 g を白飯 20 g にかけて行った．パネ

食される身近な食材である．鯛を刺身にした際にルは兵庫県立大学生 20 名（21.5±0.8 歳），見た目，

骨の間等に鯛の身が残ってしまうが，鯛のほぐし

かたさ，美味しさ等の 9 項目について 5 段階採点法

身にすれば食すことができる．しかし，水分量がで評価した（兵庫県立大学 研究倫理 No. 292）．

多く腐敗しやすいため，冷蔵庫での保存が必要で

３．実験結果および考察あり，日持ちしにくいという欠点がある．

(1)性状

そこで，日持ちが良く，常温保存できる鯛の乾温風乾燥試料の方が凍結乾燥試料よりも L*値は燥粉末品の創製を行うため，脂質の酸化が最も抑低く，a*値と b*値は有意に高かった．SEM 観察で制される水分活性 0.3～0.4 となる乾燥条件の検は，凍結乾燥試料の方が温風乾燥試料よりも表面

討後，温風乾燥と凍結乾燥での乾燥方法の違いにに凹凸が多く，体積は約 1.5 倍であった．摺動測よる性状および嗜好性の比較を行った．

定の微分値の結果は,プラス側は粒子を擦ってあ２．実験方法たる側であり，微分値が高いほど舌でざらつきを(1) 試料感じると推察される．一方，マイナス側は粒子を茹でてほぐした，鯛のほぐし身（冷蔵保存）を使用

擦って通り過ぎる側であり，微分値が低いほどかした．鯛のほぐし身の水分量は，約 66.3%，水分活性はたいことを示すと考えられる．温風乾燥試料の方

0.90 以上であった．

が凍結乾燥試料よりも分布幅が広く，微分値に集(2) 乾燥条件

計値を乗じた値はプラス側で有意に大きく，マイ

温風乾燥試料：鯛のほぐし身を温風乾燥はナス側で有意に小さかった．したがって，温風乾60°C で 6 時間乾燥後，ミルで 5 秒間粉砕した．

燥試料はかたく，ザラザラとした舌触りであるの

水分活性が 0.30～0.40（水分量は約 7％）であるに対し，凍結乾燥試料はやわらかい舌触りであることを確認し，調製後，1 週間以内に実験に供した．

と考えられた．官能評価の識別評価においてかた

2) 凍結乾燥試料：凍結乾燥は 7 時間で乾燥後，さ及び残留感に有意な差があり，凍結乾燥はやわ

温風乾燥試料と同様に行った．

らかく残留感が少なく，加熱乾燥はかたく残留感(3) 性状があるという結果が得られたため，摺動測定は粉

1) 色調測定：測色色差計（日本電色工業株式会社

末試料の硬さ解析にも応用が可能であると推察さ

製：ND-300A）を使用し，色調（L*値，a*値，b*値）

れた．

を測定した．

(2)嗜好性

1)2) 走査型電子顕微鏡（SEM）観察：金を蒸着後，見た目や香り，総合的な好ましさにおいては両走査型電子顕微鏡（日本電子（株）：JCM-5000）で試料とも好まれたものの，好みが分かれ，有意な高真空モード，加速電圧 10 kV，50 倍，1000 倍の差が認められなかった．

倍率で観察した．

４．結言

3) 比容積測定：20 mL メスシリンダーに各試料を鯛の温風乾燥試料は，黄みが濃く香ばしく，かたい

1 g 入れ体積を計測し，比容積とした．

食感となり，凍結乾燥試料は，鯛本来の白さややわら

4) 摺動測定：クリープメータ 2 軸物性試験システ

かさ，風味を生かしたものとなり用途によって適した

ム（株式会社 山電：RE2-33005C(XZ)）の摩擦測定

乾燥試料方法を選択することが可能である．

モードを使用して測定した．プランジャーは XZ3を使用した．測定条件は垂直荷重 0.100 N，摺動距

謝 辞

離 10 mm，摺動速度 0.5 mm/sec，摺動方向は右と本研究は，令和４年度「ひめしん研究開発支援助成

し，試料台に試料を擦切り入れて測定した．その金」により実施した．摺動測定解析にご助言いただい

後，微分値（N/mm）を算出した．

た山電株式会社 渡辺洋一様に感謝申し上げます．

-74-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（98）

ライスジュレ・豆類粉混合クリームの力学的特性と官能評価
吉村美紀＊,＊＊，松本麻美＊，島田良子＊,＊＊＊ 兵庫県立大学環境人間学部，＊＊先端食科学研究センター＊ [〒670-0092 兵庫県姫路市新在家本町 1-1-12]
１．緒言

3．結果および考察

小麦粉代替を目的として，小麦粉の代わりにラ

1)テクスチャー測定：当日試料のかたさ，凝集性はイスジュレ（米ゲル）を用い，タンパク質と食物繊

R：F＝9:1 が最大値を示した．すべての試料で当日より維の補足のためソラマメ粉を混合したカスタード

1 日後試料が高くなった．

クリームを調製した．カスタードクリームの食感

2)動的粘弾性： R の混合比率が高いと弾性的要素が，には，なめらかさが重要視される．

F の混合割合が高いと粘性的要素が強くなった．すべ

本研究では，カスタードクリームの食感についての試料で当日より 1 日試料で G′，G″は上昇した．

て，テクスチャー測定，動的粘弾性，摩擦特性，粘3)摩擦特性：平均摩擦係数は，R：F＝9:1 が最大値を度の力学的特性と官能評価の関連性から検討し，示した． F の混合割合が高いと摺動距離初期に破断す

米ゲルとソラマメ粉の混合割合について評価した．

るような摩擦抵抗を捉え，摺動距離後半にかけ摩擦係

２．実験方法数が減少する挙動が観察された．

1)試料：ライスジュレ(R と示す，ヤンマー(株))，4)粘度測定：試料間に有意な差は認められず，いず

ソラマメタンパク質濃縮（VITESSENCE PULSE3600：F とれの試料も速度上昇に伴い粘度が減少するずり流動化

示す，イングレディオン・ジャパン（株）），R と F の流動を示した．

混合比を変えた 4 種のカスタードクリームを調製した．

5)官能評価： なめらかさは，R:F=10:0，9:1 がなめR の割合を 43 g，39 g，21.5 g，0 g とし， F を 0 g，らかと評価され，R:F＝0:4 はざらつくと評価された．

4.3 g，12 g，19.1 g とした．R の水分量 67.4%を考慮

F の混合割合が高いとざらつき，まとまりにくく，飲みし，クリームの水分量を蒸留水で補った．以降、込みにくく，おいしくないと評価された．カスタード

R:F=10:0，9:1，5:3，0:4 と示す．測定は試料調製日(当クリームとしてはなめらかさの評価の高い，R：F＝日)と 1 日後に行った．

10:0，9:1 が適し，たんぱく質と食物繊維の栄養成分補足のためには R:F=9:1 が最適であると考えた.

2)テクスチャー測定：クリープメータ(レオナーRE2-33005C，山電製)，円柱プランジャー直径 10 mm，6)ピアソン積率相関：官能評価のかたさと力学

測定速度 10 mm/sec，2 回圧縮でかたさ，凝集性，付着的特性値との相関が認められなかった．いずれの性を求めた．

試料も，摩擦特性で摺動距離初期に破断するような

3)動的粘弾性測定：レオログラフゾル (東洋精

摩擦抵抗を捉え，摺動距離後半にかけ摩擦係数が減機製作所(株))，周波数 0.3，1，3，10Hz の 4 段階，

少する挙動が観察されたことより，クリームの構

振幅±50 µm で貯蔵弾性率 G′，損失弾性率 G″，造が破壊されやすかったことが，官能評価のかた

損失正接 tanδ＝G″/G′を算出した．

さに影響したと推察した．なめらかさは損失正接

4) 摩擦特性測定：クリープメータ 2 軸物性試験シスtanδ0.3Hz と負の相関，10Hz と正の相関が認めら

テム(RE2-33005C(XZ)， 山電(株))，摺動距離 30 mm，れ，低周波数側で弾性的，高周波数側で粘性的要

垂直荷重 0.005 N，垂直荷重フルスケール 2 N，ロード

素が高い方がなめらかと評価された.初期摩擦点

セル 20 N，プランジャーL17 XZ4 を使用した。初期摩係数と平均摩擦係数の差が大きい方がざらつくと擦点，平均摩擦係数を算出した．

評価される傾向であった．

5)粘度測定：RE80 型粘度計(東機産業(株))により，

４．結言

10，20，50，100 回転とし，見かけの粘度を求めた．

小麦粉代替を目的としたカスタードクリームは，な

6)官能評価：兵庫県立大学環境人間学部学生 20 名

めらかさの評価の高い，R：F＝ 10:0，9:1 が適し，た(平均年齢 21.45±0.74)からなるパネルで，－2～＋2

んぱく質と食物繊維の補足のためには R:F=9:1 が最適の 5 段階採点法を用いた．兵庫県立大学倫理委員会

であると考えた.官能評価のなめらかさは，損失正接と(No.296)の承認を得て，対象者には口頭及び文章にて相関,初期摩擦点係数と平均摩擦係数の差に関連がみ説明を行い理解と同意を得て実施した．

られた．

-75-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（99）

新タマネギ葉パウダー添加クッキーの物理化学的特性と嗜好性
湯浅正洋＊，瀧本彩＊＊，島田良子＊＊＊，冨永美穂子＊＊＊＊＊

神戸大学

大学院人間発達環境学研究科 [〒657-8501 兵庫県神戸市灘区鶴甲 3 丁目 11]＊＊
広島大学 教育学部＊＊＊
兵庫県立大学 環境人間学部＊＊＊＊
広島大学 大学院人間社会科学研究科

１．緒言の 19～24 歳の男女学生をパネルとし，本研究の趣

新タマネギの葉は通常，出荷前に廃棄されるが，抗酸化物質の良い供給源となることが報告されて旨と意義を説明したうえで，同意を得て実施した．
３．実験結果いる．他方で，先行研究では，植物性食品の廃棄部

1）クッキーの破断特性：FD パウダー20%添加

位などの有効利用例として，クッキーなどの小麦クッキーで，コントロールと比べて破断応力と破粉製品に添加して利用する方法が提案されている．

断エネルギーが高値を示した．破断歪ともろさ応

本研究では，これら先行研究にならい，食品廃棄力には，全てのクッキー間で差はみられなかった．

物である新タマネギ葉の有効利用方法の提案を目

2）クッキーの表色： a*値は，FD パウダー添加

指し，これを添加したクッキーを調製し，その物5%以上で低下した．FD パウダー添加量依存的に，理化学的特性と嗜好性を評価した．なお，新タマ

L*値と b*値は低下し，色差 ΔE は上昇した．

ネギ葉は水分を多く含むため，事前に乾燥させて3）クッキーの抗酸化性：総 ORAC 値，総フェノパウダー状にしてからクッキーに添加した．

ール化合物および総ビタミン C は，FD パウダー

２．実験方法

添加量依存的に上昇した．FD パウダー10%添加クッキーと比べ，LD パウダー10%添加クッキーの総1）試料：乾燥方法の異なる新タマネギ葉（凍結乾燥＝FD，低温乾燥=LD）のパウダーを用いた．

ORAC 値と総ビタミン C が高値を示した．

2）クッキーの調製方法：小麦粉のみのプレーン

4）クッキーの官能特性：FD パウダー添加量依

クッキーをコントロールとし，小麦基重量の 5，10，

存的に，ネギ様の味の強度の上昇，甘味強度の低20%を，新タマネギ葉（FD）パウダーで置換した

下，香り・外観・甘味・後味・味の好みと総合評価

クッキーを調製した．また，小麦粉重量の 10%をの低下が確認された．全てのクッキー間で，食感

LD パウダーで置換したクッキーも同様に調製し（ショートネス性）には差はみられなかった．

た．

４．考察

3）破断解析：クリープメータ（RE2-33005B，［株］

FD パウダー添加は，小麦粉重量の 20%以上でク山電）を用い，くさび型プランジャー（No．49，

ッキーの見かけの硬さを上昇させるが，実際の食W13×30°）で，最大荷重 200 N，測定速度 1.0 mm/sec，感には影響しないことが明らかとなった．FD パウ

歪率 95%の条件で，破断歪，破断応力，破断エネ

ダー添加はクッキーをネギらしい緑色に変化させ，

ルギーおよびもろさ応力を評価した．

添加量が多いと暗い色となった．クッキーの抗酸

4）表色：色彩色差計（CR-200，コニカミノルタ

化性は FD パウダー添加量依存的に上昇したが，［株］）を用い，L*値，b*値および a*値を測定し

LD パウダーを使用すると抗酸化性がより高くな

た．色差 ΔE については，以下の式により求めた．
ΔE = √(𝛥L ∗)2 + (𝛥a ∗)2 + (𝛥b ∗)2った．新タマネギ葉パウダーの添加は，クッキー

5）抗酸化性：活性酸素吸収能力（Oxygen Radical

味や外観を損なう恐れがあることが示唆された．

Absorbance Capacity，ORAC 値）を専用測定キット

クッキーに対する新タマネギ葉パウダーの添加で，総フェノール化合物を Folin-Ciocalteu 法で，総は，20%までであれば実際の食感を変化させず，抗ビタミン C を日本食品標準成分表 2020 年版で採

酸化性の強化が見込めるものの，色，外観，味，香用されている HPLC 法で，それぞれ測定した．

りなどを変化させ，クッキーの嗜好性を低下させの風味をネギらしく変化させ，添加量が多いと呈6）官能評価：2）で示した 5 種のクッキーにおる可能性があることが明らかになった．今後は，いて，香りの好み，色・見た目の好み，食感など 9受容性を勘案した適切な添加量について，検討し項目を，7 段階の評点法で評価した．教育学部所属ていく必要があると考えられる．

-76-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（100）

大豆たんぱく質・大豆多糖類を混合した食パンの物性と若年者と高齢者の咀嚼性
佐々木琴美*，島田良子*,**，江口智美***，桑野稔子***，吉村美紀*,***兵庫県立大・院 [〒670-0092 姫路市新在家本町 1-1-12]，**先端食科学研究センター，***静岡県立大
１．緒言

面がプランジャーに対して垂直になるようにパンを試

高齢化が進む日本において要介護者の増加が深刻な料台に置き，速度 1 mm/s，試料の高さ 70 %までの圧縮

社会問題となっている．要介護になる原因として低栄を 2 回繰り返した．

養が挙げられる．低栄養とは健康的に生きるために必

4) 官能評価：若年者（20 名, 年齢 21.7±1.18 歳）と高

要な量の栄養素が摂れていない状態を示し，その中で齢者（12 名，年齢 73.4±4.6 歳）に 5 段階採点法によるもたんぱく質・エネルギーが十分に摂れていないこと

官能評価を行った．

を PEM（Protein energy malnutrition）と呼ぶ．PEM が進5)咀嚼筋筋電位測定：咬筋と舌骨上筋群について

むとサルコペニアおよびフレイルの発症および進展の測定するため，両こめかみと下あごの肌表面にセリスクとなる．さらに，栄養障害は認知機能などのンサーをつけた．筋電位を 1000 倍に増幅して記QOL 低下のリスクを増大させることから，介護予防と録し，咬筋については左右の平均値を求めた．被して，食事を通しての適切な栄養摂取は重要である．

験者は自由に咀嚼・嚥下し，若年者（10 名，年また，高齢者だけでなく，若年者も栄養摂取に気を付

齢 22.5±1.4 歳）は 4 試料を 2 回ずつ計 8 回測定，け，生活習慣病を予防することが重要である．そこで，高齢者（12 名，年齢 73.4±4.6 歳）はコントロー

低栄養および生活習慣病予防に効果のある食品成分をル（C）と SP2 の 2 試料を 2 回ずつ計 4 回測定した．咀嚼特性値は，咀嚼回数，咀嚼時間，総筋活
動時間，総筋活動量（筋電位の時間積分値）を求めた（兵庫県立大学 研究倫理 No. 260）．

含む大豆成分を混合した食品を創製し，その物性，咀
嚼性，嗜好性を検討した．
２．実験方法(1) 試料

３．実験結果および考察

ロ‐SE」, 不二製油㈱），大豆多糖類（SSPS, ソヤファ

コントロール（C）パンと比較して大豆タンパク質を混合した食パン（SP1 パン）は比容積が小さ

イブ –S-ZR100, 不二製油㈱）を大豆成分として用い，いことから膨化率が低く，かたく，ややまとまり

強力粉の一部を置換し 4 種のパンを調製した（表 1）．

にくいテクスチャーとなった．官能評価では香り

表 1 食パンの配合

や味，食感が低い評価となり，好まれなかった．大大豆たんぱく質（SPI, 「粉末状大豆タンパクフジプ（g）
強力粉
大豆たんぱく質「粉末状大豆タンパクフジプロ‐SE」不二製油（株）

大豆多糖類「ソヤファイブ –S-ZR100」不二製油（株）

コントロール（C）
250

SP1
220

SP2
210

SP3
200

豆タンパク質に加えて大豆多糖類を混合した食パ

30

30

30

ン（SP2 パン）は SP1 パンに比べて，膨化率は上1020昇し，やや軟らかいテクスチャーとなり，官能評(2) 食パン調製方法

価ではコントロール（C）には及ばないものの，SP1

製パンは自動ホームベーカリー（SD-DMT1000,

パンより高い評価を示し，食感の改善がみられた．

Panasonic(株)）を用い，焼成後 1 日間保存後，20 mm 幅

SP2 パンより大豆多糖類の混合量を倍増させた

6 枚にスライスした．

SP3 パンは，SP2 パンに比べて，膨化率は下がり，(3) 実験方法

かたく付着性が高くなった．

1) 比容積測定：1 日間保存した食パンの重量測定後，若年者において咀嚼実験ではいずれの項目も有

菜種置換法で体積測定し，比容積（cm³/g）を算出した．

意差は認められなかったが，物性試験でやわらか

2) 表面色測定：測色色差計（日本電色工業株式会

かったコントロール(C)パンは咀嚼回数や咀嚼時

社製：ND-300A）を使用し，色調（L*値，a*値，b*間が短い傾向を示した．高齢者もコントロール（C）

値）を測定した．

パンと比較し，SP2 パンの方が咀嚼回数，咀嚼時3) テクスチャー測定：(株)山電製クリープメーター

間が長くなり，総筋活動量や総筋活動時間がやや

REⅡ-3305B で内相（クラム, 20 mm の立方体）のテク上昇した．そのため，大豆たんぱく質と大豆多糖

スチャー測定（かたさ，付着性，凝集性）を行った．

類を適量混合したパンは咀嚼力を増やすことがで

直径 30 mm 円柱状プランジャーを使用し，スライス断きるパンである可能性が示された．

-77-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（101）

レジスタントスターチ混合麺の物性・嗜好性・咀嚼性
鷲田さゆり*，島田良子*,**，吉村美紀*,***兵庫県立大学[〒670-0092 姫路市新在家本町 1-1-12]，**先端食科学研究センター
１．緒言5) 官能評価：パネルは咀嚼・嚥下機能に異常のな

レジスタントスターチ(resistant starch , RS)とは，ヒトい学生 10 名(21.3±0.7 歳)とした．8 項目についての小腸で消化吸収されることのないデンプンおよびデ

5 段階採点法で評価した．

ンプンの部分分解物の総称である．血中コレステロー

6) 咀嚼筋筋電位測定：Personal-EMG Plus を用いて舌ル濃度低下作用，血糖上昇抑制作用，腸内環境改善効

骨上筋群と咬筋の筋電位を測定し，咀嚼回数・時

果などの食物繊維に類似した栄養・生理機能を有して間，筋活動時間・量，総筋活動時間・量，振幅を求いる．

めた．パネルは咀嚼・嚥下機能に異常のない学生 10

ハイアミロースコーンスターチ(HACS)とは，アミロ

名(21.7±0.5 歳)とし，4 種類の試料を自由に咀嚼・嚥

ース含量が 60%以上のトウモロコシ由来のデンプンで下してもらった (兵庫県立大学 研究倫理あり，水分の多い状態で加熱しても RS が多く残存す

No.280) ．

る．本研究では，HACS を混合したうどんの物性・嗜３．実験結果および考察

好性・咀嚼性について検討し，ヒトの健康に貢献する，貫入試験では，10%までは軟化し，20%では硬く嗜好性の高い食品を創製することを目的とした．

なる傾向があった．また，初めの噛み応えはある

２．実験方法がこしがない傾向にあった．

(1) 材料

表面色測定では，HACS の混合量が増すほど明

薄力粉・強力粉(㈱日清製粉 welna)，HACS(イン度が上昇する傾向にあった．

グレディオンジャパン㈱)，食塩，蒸留水

RS 量は HACS 混合量が多いほど増加しており，(2) 試料調製

偏光顕微鏡観察でも，RS が残存していることが確

小麦粉 300 g (薄力粉：強力粉＝1:1)に 6.25%の認された．共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡観察で食塩水(38℃) 160 g を加え，ホームベーカリーのうは，グルテンのネットワーク構造が減少していた

どんモードで 15 分間捏ねた．HACS を混合しない

ため，こしがなくなったと推察された．

うどんを HACS 0%とし，HACS 混合うどんは，小官能評価では，0%が有意に硬く，20%はこしが麦粉のうち，5%，10%，20%を HACS に置換した．

なく，粉っぽいという評価だった．嗜好性には有なお，HACS 10%，20%では，まとまりをよくする

意な差は認められなかったが，適度なやわらかさ

ため，蒸留水 1~5 g，3~17 g を追加した．25℃で 1とこしがあり粉っぽくない HACS 5%，10%混合う

時間寝かせたのち，強力粉 10 g の打ち粉をし，製どんが好まれる傾向にあった．

麺機で生地を厚さ 3 mm，長さ 15 cm，幅 6.5 mm に

筋電位測定では，0%に比べ 20%で咀嚼回数が減切断した．麺を沸騰水で 10 分間茹で，イオン交換

少する傾向（p<0.1）が見られ，HACS の混合量が水に 20 秒間浸漬した．

増すほど舌骨上筋群，咬筋共に咀嚼回数・時間，総(3) 測定項目

筋活動時間・量が減少する傾向にあった．

1) 貫入特性：クリープメータを用いて直径 3 mm

４. 結語のプランジャーを使用し，圧縮速度 1 mm/sec，歪うどんに HACS を混合すると色は白く，やわらか

率 95%，アンプ倍率 1 倍，ロードセル 20N で荷重

く，こしがなくなるため，咀嚼時間や回数等が減少すと初期弾性率を測定し，硬さとし，歪 0.9 と 0.1 のることが推察された．よって，HACS 混合麺の物性・荷重の差をこしとした．

嗜好性・咀嚼性は関連し合っていることが示唆された．

2) 表面色測定：測色色差計を用いて L*値，a*値，総合的なおいしさには有意な差はみられなかったため，

b*値を測定し，HACS 0%との色差⊿E を算出した．

食物繊維の摂取量を増加させる上では 20%混合しても3) RS 量測定：茹でた後，凍結乾燥したうどんの RS

日常的な摂取には問題ないと推察された．しかし，粉量をレジスタントスターチ測定キット（メガザイっぽさやこしのなさを感じる人もいるため，5%や 10%ム社）を用いて行った．

が特においしく食べられ，適度に食物繊維の摂取量を4) 構造観察：偏光顕微鏡と共焦点レーザー走査蛍

増加させられると示唆された．

光顕微鏡を用いて観察を行った．

-78-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（102）

バイオチューブ人工血管による血管バイパス術時の血管吻合法と血流の関係
樋口皓太＊，中山泰秀＊＊，田地川勉＊＊＊＊ 関西大学大学院

理工学研究科 [〒564-8680 大阪府吹田市山手町 3-3-35]＊＊
バイオチューブ株式会社＊＊＊
関西大学 システム理工学部

１．緒言
バイオチューブ（以下，BT）は生体内組織形成術で作られる自家/他家のコラーゲンからなる管状組織体
で，新たな再生血管として期待され，重症下肢虚血患者への医師主導治験が開始されている．本研究では，吻合術時の形状を再現した BT・血管吻合モデルを作成

血管閉塞の要因となる内膜肥厚は，低い壁面せん断応力 WSS 領域で起こりやすい 2)ため，時間平均壁面せん断応力 TAWSS を求めた．

し，これに血圧を負荷する事で生じる変形を FEM 解析で予測し，さらに，その結果を基にした CFD 解析によって，術後の血流刺激による血管閉塞リスクを低減

管を計算条件で与えた血流量波形の時間平均流量で流れる Hagen-Poiseuille 流れの壁面せん断応力 WSSHP
で無次元化し，それが 0.5 未満となる血管内腔の表面
積 STAWSS*を吻合部に限定して算出し，比較した．

TAWSS =

1 t +T
WSS dtT t評価指標としては，TAWSS を，同じ直径 d の直円できる理想的な吻合形態を検討した．
２．解析方法
吻合時に血管に血圧が負荷されてないことを考慮し

３．結果および考察
図 3 にモデルの形態パラメータと近位側と遠位側の STAWSS*の関係を示す．結果として，今回設定したて，楕円断面を有する BT と血管をつないだモデルを作成した（図 1）．モデルは形状パラメータとして吻合

形状パラメータの条件下では，近位側は = 60 deg.，h

角を = 30, 45, 60, 75, 90 deg.，並走する 2 血管の管軸間距離を h = 7, 8, 9, 10, 11, 12 mm と変化させた．これらモデルに対して FEM 解析した．計算条件として，実験的に得られたバイオチューブのヤング率と文献から得た高血圧患者の血管のヤング率 1)を与え，各管の端を固定端として経壁圧 ptr = 133 mmHg を負荷した．
得られた血圧負荷後の血管内腔形状を CFD 解析用= 12 mm，遠位側は = 75 deg.，h = 12 mm の形状で最も評価指標が低値であった．これは上記の吻合形状の場合，近・遠位側の吻合部の流れのはく離が最も抑制されたことが要因と考えられる．また，管縫合時に管同士の接触面積が大きくなる = 30 deg.やその逆に接触面積が小さくなる = 90 deg.では，近・遠位側共に，2 血管の距離に関係無く，はく離域が増加することで，モデルとした．なお近位側・遠位側の両吻合部間は，患者の閉塞した動脈を再現するために，つなぎ合わせる直円管の直径をバイパス血管よりも小さくした．計算条件として，下肢動脈の流れのレイノルズ数が数百

評価指標が高値を示す傾向にあった．
４．まとめ
今回設定した形状パラメータの範囲内では，近位側
は = 60 deg.，h = 12 mm，遠位側は = 75 deg.，h = 12mm の形状で低 WSS となる血管表面積が小さかった．

程度であるため，流れは層流とし，流体をニュートン
流体と仮定した．流入条件として，図 2 に示す超音波
ドップラにより得た，バイパス術直後の患者の下肢動

文献
1)
2)

脈血流量波形（拍動周期：T = 0.92 s）を与え，3 心拍分

D. Bia, et al., Cell Tissue Banking, 8, pp. 43-57, (2007).
E. Sho, et al., J Vasc. Surg., 39(3), pp. 601-612, (2004).

Fig. 1

Bypass vessel model for FEM( = 60 deg., h = 8 mm).

Fig. 2

Inlet flow rate
waveform.

80

80

60

60

STAWSS* [mm2]

STAWSS* [mm2]の解析を行い，そのうち 3 周期目を評価対象とした．

40
20
0

30 45 60 75 90
 [deg.]40
20
030 45 60 75 90
 [deg.]Proximal
DistalFig. 3 Comparison of high occlusion risk areas.

-79-日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（103）

バイオシートを用いた二葉型人工房室弁の開発（シート形状の工夫による形状最適化の試み）
木村高宏＊，中山泰秀＊＊，田地川勉＊＊＊＊ 関西大学大学院

理工学研究科 [〒564-8680 大阪府吹田市山手町 3-3-35]＊＊
バイオチューブ株式会社＊＊＊
関西大学 システム理工学部

１．緒言
我々は，生体内組織形成術で得たコラーゲン組
織シート（バイオシート:以下 BS）で作製した人工心臓弁を開発してきた．これまでに，房室弁を模した人工弁も開発したが，構造が複雑なため移植難易度が高く実用化には至っていない．そこで

３．実験方法
実験装置および実験条件は，先行研究 1）と同様である．実験では，左心房圧，左心室圧，僧帽弁位
流量を測定し，人工弁の国際規格である ISO5840の定義 2）に従い，有効開口面積 EOA と逆流率 Rf
を 求 め た ．な お 本 研究 で の クラ イ テ リアは ，

本研究では，BS を使った簡易型人工房室弁の開発を目標とし，2 つのピラーを有する金属製ステン
トに，管状の BS を弁尖として縫い付けることでISO58402)に基づき EOA ≧ 0.8 cm2，Rf ≦ 13 %，また既に臨床応用されているステント付き生体弁の性能 3)を外挿することで算出した基準値として，二葉型人工弁を作製した．本報告では，弁尖の形状が弁機能におよぼす影響を調べた．
２．実験モデルEOA ≧ 1.1 cm2，Rf ≦ 2 %の 2 つを設けた．実験
では，全ての実験モデルに対して，ステントからの弁尖はみ出し量 e = 3mm 一定とし,サンプル数 n

BS の作製には，約 1～2 か月要することから，
形状パラメータを振って実験をすることは効率が= 5 で実験を行った．
4．実験結果および考察

悪い．そこで BS と力学特性を合わせたポリウレ
タンシートを用いて弁尖モデルを作製し，形状パ
ラメータを変化させることで形状最適化を試みた．
図 1 に示すように厚さ h = 80 m の異なる弁尖モ
デルをステントのピラーに縫い付け二葉型の実験
モデルを作製した．無負荷時に弁口が開いた直管状の Open straight モデルとテーパー状の Open taper

各弁尖モデルの弁開口性能と閉鎖性能の関係を
図 2 に示す．試作した弁のうち，全ての Open モデ
ルで EOA の臨床基準を満足した． DFE/DR が小さくなることで EOA が低下したが，これは弁尖に設けたテーパーの影響で，特に問題はない．一方 Rf
は，Taper モデルで ISO の要求値は満たしたが，いずれも臨床基準を満たすことができなかった．

モデル，無負荷時に弁口が閉じた Closed taper モデ
ルを作製した．Taper モデルでは，弁口直径 DFE と弁輪径 DR の比で定義した弁尖直径比を，Open モ
デルで DFE/DR = 0.7，0.8，Closed モデルで DFE/DR =文 献1) 関戸他, 生体医工学, 59(6), pp.146-153, (2021).
2) ISO5840-1: Cardiovascular implants -Cardiac
valve prostheses-, 1st Ed., (2015).
3) A. P. Yoganathan et al., Annu. Rev. Biomed. Eng.,6, pp.311-362, (2004).

0.8 とした．なお，Open straight モデルは，DFE/DR= 1.0 である．
35
30

DFE/DR
0.7
0.8
1.0

Rf %

25

Open Closed

ISO requirement
Clinical criteria

20
15
10
5
0

0.5

1.0

1.5

2.0

2
EOA cmlocation(a) Straight model (b) Taper model (c) Closed model (d) Parameter
Fig. 1 Fabricated bi-leaflet atrioventricular valve model.
Fig.2 Effects of different valve
leaflet geometries on valvefunction.

-80-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（104）

流れと物質輸送の１次元数理モデルによる膵・胆管合流異常および高位合流における胆汁・膵液流れのシミュレーション
守屋智輝＊，福澤宏明＊＊，田地川勉＊＊＊＊

関西大学大学院

理工学研究科 [〒564-8680 大阪府吹田市山手町 3-3-35]
日本赤十字社 姫路赤十字病院 小児外科＊＊＊
関西大学 システム理工学部 機械工学科＊＊

１．緒言
膵・胆管合流異常（以下，PBM）では，膵液の胆道内への逆流が見られる場合があるが，明確なPBM が認められない場合でも膵液が逆流する場
合があり，その発生機序は不明である．そこで本
研究では，胆道内の胆汁・膵液の流れと物質輸送
を 1 次元数理モデル化し，胆管への膵液逆流のメ
カニズムの解明を試みた．
２．1 次元数理モデルおよび計算方法
流は起きにくいため，モデル化の対象を食事直後

Fig. 1 Mechanically equivalent fluid circuit for
anatomically normal pancreaticobiliary ducts.
また，胆道内では胆汁と膵液の混合により，その最小胆嚢容積時から次の食事開始までとした．

れらの粘度が変化するため，それらに含まれる主

受動的と考えられる胆嚢拡張時のその体積と圧力成分の濃度と相関するとして，その濃度の1次元移変化の関係をコンプライアンス（C’ GB=dVGB/dpGB）

流方程式を1次精度風上差分法で同時に解き，それを定数とする比例関係と仮定し，膵・胆管の直径を元に膵液・胆汁の混合による粘度変化を流れのが胆嚢直径と比べ極めて小さいため圧力変化に伴計算に反映させた．

胆嚢からの胆汁排出期は胆嚢圧が高く，膵液逆う変形は無視した．胆道内流れの Schmidt 数は高文献から得た解剖学的パラメータや境界条件1）値なため物質輸送は移流支配で，Reynolds 数は 10などを使い，支配方程式を修正オイラー法で陽的以下のため膵・胆道で発生する圧力損失は Hagen-に解き，胆嚢への胆汁再充填過程を計算した．
40

Poiseuille 流れによる摩擦損失が支配的で，急な断面積変化や分岐・合流による損失は無視した．

30
VGB mL

図 1 のように膵・胆管を等価な流体回路要素に置換し，(1) 連続の式（総肝管(CHD)・総胆管(CBD)・
胆嚢管(CD)の合流部，総胆管・主膵管(PD)・共通管(CC)の合流部，胆嚢管からの流入と胆嚢(GB)の容20

10N.CanoSimulation

積変化と水分吸収），(2) 胆嚢容積とその内圧変化の関係，(3) 損失を考慮したベルヌーイの定理（十0

二指腸にある胆道出口部と胆嚢間），でそれぞれ

10

15

20

25

30

Th

Fig.2

変抵抗とし，その直径が 10 秒周期で変化する挙動

Simulated time temporal gallbladder volume
variation.
３．結果および考察
図 2 に結果の一例として，朝食から翌朝 8 時まを矩形波的に与えた．胆道出口の十二指腸内圧がでの胆嚢体積の経時変化を表す．夕食直後の胆嚢

腹腔圧（≒大気圧 p0）と仮定し，全ての支配方程

体積の時間変化は実測値 2)とおよそ一致していた．

式を整理すると，以下の 2 式が得られる．

今後，膵・胆道の形態パラメータが膵液逆流にお定式化した．なお胆道出口付近の Oddi 括約筋の作用がおよぶ範囲は，周期的に管直径が変化する可{R (Q + QCHD ) + QCHD ( RCBD + RCBD )} − pGB−QCD = CC PD
RCC + RCBD + RCBD + RCD
dpGB =

よぼす影響を調べる予定である．
文 献
1) Fukuzawa H, et. al., J Hepatobiliary Pancreat Sci.

−(QCD + QWA )
dt

CGB

2020;27:265-72.
2) Cano et. al., Gastroenterology. 1986;91:313-7.

-81-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

要旨
優秀ポスター賞応募

-82-

（105）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（106）

流動計測支援型レオメトリによる食品開発・製造の DX 推進
大家広平＊，芳田泰基＊＊，田坂裕司＊，村井祐一＊＊

北海道大学 工学部 流れ制御研究室 [〒060-8628 北海道札幌市北区北 13 条西 8 丁目]
産業技術総合研究所 計量標準総合センター [〒305-8563 茨城県つくば市梅園 1-1-1]

＊＊

１．緒言

３．実験結果AI とビッグデータの活用により，社会課題の解実験装置の概略を図 1(a)に示す．評価対象とし決や新たな価値創造を目指す超スマート社会では，て，市販のおかゆを選んだ．ポンプにより閉ルー

良質なデータの蓄積がイノベーションの源泉とな

プ内に脈動流（f = 1.0 Hz）を発生させ，UVP を用る．実世界のデータを高精細に取得できるセンシ

いて管内の時空間流速分布を計測した．その間，ング技術の重要性が高まっている．食品分野にお貯蔵タンクに蒸留水，主成分が澱粉の増粘剤，α ア

いては，粘性や粘弾性に代表されるレオロジー物

ミラーゼを順に混ぜ合わせ，過渡的な生産工程を性の計測がその代表例である．製品の機能性や内模擬した．得られた一連の流速情報を解析するこ部組成に関連する流動物性は，新材料開発やプラとで瞬時の粘度曲線を獲得し，そこから抽出したント制御における重要な指標となる．

擬塑性パラメータの時間変化を図 1(b)に示す．歪

一方で，食品の多くは不均質で非平衡な系であみ速度 1 s−1 での粘度を示す K に着目すると，蒸留

り，物性評価の対象としての難しさがある 1)．本研

水の添加により粘度が低下し，続いて澱粉による究グループでは，このような複雑流体の物性評価

増粘効果，加水分解による粘度低下が確認できる．

を目指して，流動計測支援型レオメトリの開発を４．結言行ってきた 2)．ここでは，その原理と模擬的な生産

本稿では，流速情報を用いたレオメトリの原理と過工程におけるリアルタイム計測の例を紹介する．

渡的な生産工程への適用例を紹介した．発表では，同２．計測原理原理に基づく超音波スピニングレオメトリを用いたと超音波流速分布計（UVP）により対象流体の速ろみ調整食品の機能性評価，および，その物性情報に度分布を計測し，流体の運動方程式を媒介して構基づく管内流動予測についても紹介する．流動食品の成方程式に含まれる物性定数を逆算的に推定する．

開発・製造の DX 化において，これらの技術がその実管内流れであれば，軸対称かつ一方向流れを仮定

現の一助になることを期待している．

した運動方程式 ρ∂u/∂t = α(t) + (∂/∂r + 1/r)τ を用い，
剪断応力と歪み速度の関係を τ = μ∂u/∂r とすれば，各半径位置での粘度が決定される．実際の解析で謝 辞
本研究は，JSPS 特別研究員奨励費（JP22J20991），
JST さきがけ（JPMJPR2106）の支援を受けている．

は，UVP の計測ノイズを抑制するため，フーリエ文 献

空間での位相情報を用いる．詳細は既報 3)を参照
頂きたい．管内で歪み速度の強度が分布するため，擬塑性を瞬時に評価できる．また，O(1 mm)サイズ

1) Yoshida et al., Phys Fluids 31(10), 2019.
2) Yoshida et al., Nihon Reoroji Gakkaishi 50(1), 2022.
3) Tasaka et al., Exp Fluids 56(1), 2015.

の分散体を含む場合にも，バルクとしての粘度を評価できるのが本手法の強みである．

Fig 1. (a) Schematic of the experimental setup, and (b) temporal profiles of the consistency K and flow index n,
where n = 1 represents Newtonian fluid and shear-thinning appears as n decreases.

-83-日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（107）

ココアの乳化構造と物性の温度依存性
高井実花*，川端庸平*，金田勇*＊ 酪農学園大学 [〒069-8501 北海道江別市文京台緑町 582]
１．緒言

（10，20℃）の摩擦係数が高温側と比較して 2 倍

ココアとはココアパウダーに水や牛乳，砂糖程度大きな値を示した．SAXS プロファイルではを加え混ぜた，水中油滴型の乳化構造の飲み物でココアバターの 4 型結晶由来のピークが確認されある．ココアパウダーに含まれているココアバタ

たが，室温ではこのピークが消滅した．この結果

ーは，融点が 33℃程で，調理の際の温度や混合のと対応するように、偏光顕微鏡画像では、室温に仕方によって均一に混ざらず食感にも大きく影響

おいて油脂結晶由来の複屈折が観察されたが，する ．

50℃でこの複屈折は減少傾向を示した．

1

そこで本研究では，ココアの作成温度と保存温
度が油脂の乳化構造状や物性にどのように影響を４．考察与えているのかをレオメーター，トライボロジー，
偏光顕微鏡で調べることを目的とした．

これらの結果から，ココアバターの融点 33℃より低温側では乳化油滴が結晶化し，摩擦測定固体
表面間で摩擦が増すような働きとなった一方，高２．実験方法温側で液状油となり，摩擦を減少させたことがわ

サンプル調整：純ココア，粉糖，熱湯 30ml をカかった．

ップに入れ，このカップに攪拌羽根を入れ 250rpm で 3
分間 80℃の恒温水槽で湯煎しながら予備攪拌させた．

５．結言

その後熱湯 120ml 加え，再度 3 分間攪拌させた．その純ココアを用いたココアサンプルを作成し，食感

後遠沈管にサンプルを入れ，60，40，20，10℃の恒温と関係するレオロジー・トライボロジー測定と，DSC，水槽にそれぞれ入れて 15 分以上保存してから測定し偏光顕微鏡観察，SAXS 測定によるココアバターの分た．

散構造の検証を行った．

レオロジー測定：応力制御型レオメーターMCR301

ココアバターの融点以上では，（AntonPaar 社製）を用いて，10～60℃で測定を行い，・O/W 型のエマルションを形成すること

100 s のせん断速度で 100 秒間，ココア成分が沈殿す

・固体表面間に油膜となって摩擦を低下すること

る前に粘度を測定した．

がわかった．一方融点以下では，-1

トライボロジー測定：AntonPaar 社製トライボロジ

・ココアバターの固体分散状態となるー治具を MCR501 に取り付け，法線応力 1 N に固定し・固体表面間に油が入り込まず摩擦が増大することてすべり速度 0.0047～141 mm/s でストライベック曲線がわかった．

を各温度において測定した．
偏光顕微鏡：偏光顕微鏡観察はオリンパス社製
BX51 を用い，TokaiHit 社製のガラスヒーターにて室温ならびに 50℃設定でココアサンプルを観察した．
DSC 測定：ココアパウダーを試料パンに詰め，SII 社製
DSC120 で 2℃/分，8～50℃の昇温条件で測定した．
小角 X 線散乱（SAXS）測定；NanoViewer（Rigaku社製）を用いた．カメラ長は 80 ㎝、測定時間は 10分とした．
Fig.1 Stribeck curve of cocoa drinks at eachtemperature.

３．実験結果定常流粘度測定で得られたココアの相対粘度（  は水の粘度）は温度によらずほぼ一定

文献であった．一方 Fig. 1 で示す通り，トライボロジ
ー測定で得られたストライベック曲線は低温側

1) M. Terauchi, J. Soc. Cosmet. Chem. Japan. 29, 311, 1995.

-84-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（108）

血小板血栓の初期形成過程におよぼすポリフェノールの効果清水瑳羅＊，佐藤万理亜＊＊, 山下夢朗＊＊, 小林栞莉＊＊, 平井美由紀＊＊, 田村典子＊, ＊＊＊新潟医療福祉大学大学院 医療福祉学研究科 健康科学専攻＊＊

新潟医療福祉大学 健康科学部 健康栄養学科[〒950-3198 新潟県新潟市北区島見町 1398]

１．緒言

ポリフェノールは植物由来の化合物であり、約8000 種も存在する。
なかでもフラボノイド類には、血小板凝集抑制効果があるとされており、イソフ
ラボノイドのゲニステインでは、コラーゲン上に形成される血小板血栓形成を抑制することが報告されている。しかしこれらの血小板血栓形成の初期過程については明らかにされていない。血管内皮細胞が損傷すると、損傷部位からコラーゲンが露出し、血漿タンパク質であるフォンビルブランド因子(VWF)がコラーゲンに接着する。血小板は細胞膜に存在する VWF 受容体 GPIbαを介して、損傷部位に接着し、活性化する。さらに血小板のコラーゲン受容体 GPVI を介した血小板接着、活性化により安定化血小板血栓を形成する。本研究では血流条件下で固相化されたコラーゲン繊維上に形成されるヒトの血小板血栓、および VWF 接
着およぼす、ポリフェノールの影響をケルセチン,ル
テオリン,ゲニステインを用いて検討した。
ルテオリン

血液灌流 5 分後のコラーゲン繊維上に形成された血小板血栓の被覆率は、コントロール, 1, 10,
100μM のケルセチン存在下では、
31.9±4.7, 28.9±2.9,27.6±2.6, 27.1±3.9 (%)であり、顕著な濃度依存性は認められなかった(p<0.05)。一方、ルテオリンでは、24.8±5.2, 20.9±3.5, 20.2±1.2, 16.3±1.4 (%)と、顕著な濃度依存性を認めた(p<0.05)。また、VWF 上に接着する血小板の被覆率については、コントロールと終濃度100 μM のケルセチン,ルテオリ
ン,ゲニステインで比較を行った。
血液灌流 2分後の血小板の被覆率
は そ れ ぞ れ 9.4±3.4,
⾎液灌流時間control

1μM

10μM

100μM

2min

Quercetin

6min

2min

Luteolin6min

図1:ポリフェノール存在下コラーゲン繊維上に形成された
⾎⼩板⾎栓のイメージ

6.1±1.8, 5.9±4.1,
2.3±2.6 (%)と、ゲ
ニステインでは血小板の VWF 接
着抑制効果が顕著に認められた(p<0.05)。

ケルセチン

ゲニステイン

Control

Quercetin

Luteolin

100μm

Genistein

⾎液灌流時間

30sec

90sec

150sec

図2: ⾎流条件下、VWF上に接着した⾎⼩板のイメージ

２．実験方法

本研究は新潟医療福祉大学の倫理委員会の承認を受けて実施された。（承認番号：18619-210601）。
健常成人より採血し、ヘパリンにて抗凝固処理を行った。血小板は、濃染顆粒を特異的に染めるメパクリン
にて蛍光標識した。ヒトの凍結血漿から 、Furlan らのゲル濾過クロマトグラフィー法にて高分子量領域の分４．考察

ケルセチン,ルテオリンでは、いずれも血小板血栓の成長を抑制する傾向が認められたが、水酸基 1個の構造の違いであるルテオリンの方が、顕著な抑制効果が認められた。その一方、血小板血栓形成の最初の過程である、血小板と VWF への接着

画から VWF を精製した。ガラスプレート上には精製した VWF または、I 型コラーゲン繊維をそれぞれ固相した。全血中に、1, 10, 100 μM の終濃度で、ケルセチ
ン, ルテオリン、ゲニステインを室温で反応させ、動脈血のずり速度に相当する 1500 s-1 でガラスプレート上の各マトリックスにそれぞれ血液を灌流した。VWF お
よびコラーゲン繊維上に接着した血小板について、蛍光顕微鏡により経時的に観察し、その被覆率を画像解析ソフトウエア ImageJ にて解析した。

について、両者では顕著な接着抑制効果は認められなかったことから、血小板膜タンパク質 GPIbαと VWF の接着以後の各種アゴニストによる活性化に関して影響を及ぼすことが示唆された。また、
ゲニステインについては、血小板と VWF との接着を顕著に抑制したことから、GPIbα と VWF の結合部位に直接作用する可能性が示唆された。
５．結言

ゲニステインは、血小板血栓形成の初期過程である GPIbα と VWF との接着を顕著に抑制した。

３．実験結果-85-

50μm

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（109）

PKCα 局在時における Keratin 構造の影響
森岡 真悠＊，佐々木 沙織＊＊，世良俊博＊＊，工藤 奨＊＊＊
九州大学 大学院システム生命科学府 システム生命科学専攻 [〒819-0395 福岡市西区元岡 744]
＊＊

九州大学

大学院工学研究院

機械工学部門１．緒言[〒819-0395

福岡市西区元岡 744]

487nm の励起光源を照射し，CCD カメラ(Zyla)で画像を記録した．細胞のつつき刺激には先端経約 2 μm の日本での死亡原因の第一位はがんであり，国内におけるがんの罹患者数は 100 万人を超えている．

ガラス製マイクロピペットを用いた．

本 研 究 で は が ん 関 連 タ ン パ ク 質 PKCα (Protein
Kinase Cα)の細胞内移動現象に注目した．PKCα は

３．実験結果および考察

通常細胞全体に分布している．しかし，外部から細胞と細胞が結合する面に対して，Keratin 構造の配力学的刺激が与えられると細胞間張力が除荷され，向が垂直に近いほど，局在の反応が強くなり，Keratin

刺激を受けた方向に PKCα が移動・局在すること

構造の配向が平行に近いほど，局在の反応が弱くなるを当研究室の先行研究で報告している

1, 2)

．細胞

という結果が得られた．

内で PKCα の移動・局在する際に，局在化に差異

PKCα の移動現象で差異が現れる原因は，Keratin 構があることが判明したが，その要因は不明である．

造の配向が異なるためであると分かった．

本研究では，PKCα の局在に差異が生じる要因を明らかにすることを目的とする．
PKCα 局在の差を生４．結言

み出す要因の一つとして，細胞内骨格である

本研究によって，Keratin 構造の違いで PKCα の局在

Keratin の構造に着目し，Keratin 構造と PKCα の局に差異が見られた．力学刺激を与えた細胞に対して垂在を蛍光顕微鏡で同時観察し解析を行った．

直に配向している Keratin では PKCα の局在が強く，平行に配向している Keratin では PKCα の局在が弱い

２．実験方法という結果が得られた．

ラット表皮ケラチノサイト株細胞(Fetal rat skinkeratinocyte Cells：FRSKs)を使用した． コラーゲン

謝

コーティングを施したディッシュ上に 30～40%のコン
フルエント率で細胞を播種した．その後，温度 37℃，

辞

本研究はオートレースの補助を受けて実施しました．

5％CO2 濃度で一定に保たれたインキュベータ内で培
文

養した．

献

細胞内 PKCα の可視化のため，蛍光タンパク質 で 標 識 し た PKCα-mRFP1(pcDNA3.1(+)-

1) Masataka Arai, Tomoya Shimada, Chihiro Kora, Kazuhiro

hPRKCA- RFP_PKC alpha，VectorBuilder），

Nakashima, Toshihiro Sera, and Susumu Kudo, Biphasic andmEmerald-Keratin-17(mEmerald-Keratin-17 ，directed translocation of protein kinase Cα inside cultured

Addgene)を細胞内で発現させた．リポフェクシ

endothelial cells before migration, Biochemistry andBiophysics Reports, 12, 91-97, 2017

ョン法により細胞内に遺伝子を導入し，細胞密2) Toshihiro Sera, Masataka Arai, Zhonghua Cui, Koichi

度が 100 %のコンフルエントとなるまで 1～2

Onose, Alireza Karimi, Susumu Kudo, Unloading of

日静置した．

intercellular tension induces the directional translocation of

生細胞の蛍光顕微鏡観には，落射蛍光倒立顕微鏡

PKCα, Journal of Cellular Physiology, 11, 2018(ECLIPSE TE2000-U,NIKON)と 40 倍油浸レンズ(SFluor,NA=1.30,NIKON) と 励 起 光 源 (Lamda DG4,SUTTER INSTRUMENT)を使用した．
PKCα-mRFP1 を観察する際には励起波長 584nm の励
起光源を，mEmerald-Keratin-17 を観察する際には-86-日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（110）

細胞微小変形時のモータータンパク質の挙動
尾﨑郁美＊＊，佐々木沙織＊＊，世良俊博＊＊，工藤奨＊＊
九州大学大学院システム生命科学府システム生命科学専攻 [〒819-0395 福岡市西区元岡＊744]
九州大学大学院工学研究院機械工学部門[〒819-0395 福岡市西区元岡 744]

＊＊

１．緒言

2.3

輝度解析

細胞内タンパク質である Protein Kinase Cα

顕微鏡で撮影した蛍光画像から，細胞微小変形（PKCα）はがんの進行と密接に関連することが知による PKCα と KIF5B のトランスロケーションを解析した．針で押し込んだ部分を中心に直径 2 ㎛の円をられている．当研究室の先行研究で，細胞単体に作成し，円の中の平均蛍光輝度を測定した．さらに，

対してガラス針の押込みにより，細胞を微小変形変形を与えた瞬間の輝度を用いて輝度値を正規化し，させた際，PKCα が微小変形領域に集積する現象が輝度の経時的変化を輝度比としてグラフ化した．

1)

確認された ．隣接細胞剥離時においても，PKCα
３．実験結果および考察

が隣接細胞と接する側に集積する現象が確認され細胞微小変形時の PKCα-RFP と KIF5B-GFP の同た 2)．しかしながら，この集積メカニズムが不明

時観察をおこなった．微小変形領域に最初にであった．そこで，微小管上で小胞とともに移動

PKCα-RFP が集積し，数十秒後に KIF5B-GFP にするモータータンパク質の一つであるキネシン

PKCα-RFP が集積し，同じ領域に集積してくること（正確にはキネシンの重鎖である KIF5B）に着目がわかった．
隣接細胞剥離時においても同様に最初に PKCα-

し，この物質が PKCα の集積現象に関係している

RFP が集積し，数十秒後に KIF5B-GFP に PKCα-と考えた．本研究では細胞単体に対してガラス針

RFP が集積し，同じ領域に集積してくることがわの押込みにより細胞を変形させ，その際の KIF5B

かった．

と PKCα を蛍光顕微鏡により同時観察を行うこと

KIF5B が PKCα の集積位置に集積したことから，
PKCα の集積現象に KIF5B が関連していることがで関係を調べた．

考えられた．
２．実験方法2.1

謝辞

細胞培養・蛍光染色
本研究はオートレースの補助を受けて実施しました．

ウシ大動脈由来血管内皮細胞を用いた．シャーレ上に培養した細胞に，PKCα と KIF5B の可視化のため細胞内に蛍光遺伝子 pPKCα-linker-mRFP1（VectorBuilder），
eGFP-KIF5B（Addgene）を導入し，細胞微小変形の指献1) Masataka Arai, Toshihiro Sera, Takumi Hasegawa,Susumu Kudo: Spatial and Temporal Translocationof PKCα in Single Endothelial Cell in Response to
Mechanical Stimulus, Experimental Cell Research,
367, 205–215, 2018.
2) Toshihiro Sera, Masataka Arai, Zhonghua Cui,
Koichi Onose, Alireza Karimi, Susumu Kudo:
Unloading of intercellular tension induces the
directional translocation of PKCα, Journal of
Cellular Physiology, Volume 234, 9764-9777, 2018.

標とするためにカルシウムインジケータである Fura 2AM（同仁化学研究所）を 5 μmol/L に調製して負荷し
た．
2.2

文

蛍光観察・細胞微小変形

倒立蛍光顕微鏡（TE2000-U，Nikon）に 40 倍油浸レンズ（Nikon）を取り付けて観察を行った．マイクロマニュピレータにガラス針を取り付け，ゆっくりと針を下げることで任意の細胞を押し込み，微小変形を与
えた．

-87-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（111）

粘弾性を制御したフードインクによる
全栄養素対応のフード 3D プリント
小田 陽矢, 武政 誠
東京電機大学大学院 理工学研究科 [〒350-0394 埼玉県比企郡鳩山町石坂]
１．緒言

日本食における「おいしさ」の 6 割以上は食感が支配している 1)。近年注目を集めているフード
3D プリンタでは食感のコントロールや新食感の創出が期待される。食感は食品の内部構造に由来する。フード 3D プリントではペースト状の食材(以下フードインクとする)の空間配置により、従来の食品製造技術では困難であった食品内部の構造を作り込むことで多様な食感を構築可能である。
食感創出に向けた課題として、限られた物性のインクでしか、高精度 3D プリントによる食感設計が実行できない点があげられる。細ノズル径を利用する 3D プリントではインクを押し出す際にインクの粘弾性特性の制約を受ける。また、プリント後は保形性を確保可能な高弾性率インクがのぞまれる。
本研究では、多様な食感創造に向けて、多様なインクで高精度 3D プリントを実現するレオロジ
ー特性を明らかにすることを目的とした。
２．実験方法タンパク質、脂質、炭水化物をそれぞれベース材料とした試料にセルロース粉末を添加することでフードインクとして調整し、レオロジー測定および 3D プリントを行った。3D スキャンで実測した造形物の形状を元データとなる 3D モデル形状と比較し、体積の過分または不足分から算出したフード 3D プ
リント精度とレオロジー特性の関連性を検討した。
３．実験結果と考察

Fig.1 Effect of rheological properties, (a) steady shear
viscosity (b) storage modulus, on printing quality (excess
or insufficient volume).
に依存せずにプリント精度を支配した。一般に、不溶性微粒子の体積分率が増加すると、粒子間の相互作用に起因して、粒子懸濁液の弾性および粘性率が増加することが知られており 2)、水には不溶であるセル
ロース懸濁フードインクにおいても、この機構がフードプリント精度の向上に重要であったと考えられる。
４．結言

プリント精度は定常ずり粘度 η 及び貯蔵弾性率
G 'により支配されることが示唆された(Fig.1)。吐出可能な範囲であれば、高弾性率、粘性率インクの方が、造形後の形状が維持され、高精度が達成された、と考えられる。低粘度低弾性率インクではプリントしたインクが扁平化し、高粘度高弾性率インクでは吐出が断続的になったことでモデル形状を再現できずにプ
リント精度が低下したと考えられる。造形精度(不足本研究では、G ' << G ''であるフードインクにセルロース粉末を添加することで 3D プリントの高精度化を実現した。
食品栄養成分を問わずに高精度プリントを可能にするインクのレオロジー特性を明らかにした。これは、従来よりも幅広い食材、低分子から高分子まで可食材料を高精度プリント可能なフードインク化する基盤技術となった。今後、多様な食品形状をプリント可能、さらには食感制御幅
拡大、新しい食感の創出が期待される。

分)に対する G 'の影響について、脂質インクのみ他のインクと異なる挙動を示した。
添加セルロース濃度に応じてフード 3D プリン
ト精度が大きく変化し、栄養成分の分子量や濃度

文 献1) 松本仲子,松元文子,調理科学，10，97,1977.
2) D, G. Thomas, J. Colloid Sci., 20,267-277,1965.

-88-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023（112）

微小正方形管内流れ中のヒドロゲル粒子の断面内分布
西山朋宏*，佐井一総*，湊遥香**，鈴木大介**，板野智昭*，関眞佐子*,****関西大学システム理工学部物理・応用物理学科[〒564-8680 大阪府吹田市山手町 3-3-35]**
信州大学学術研究院繊維学系 ***大阪大学基礎工学研究科
１．緒言

３．実験結果と考察管内流れに浮遊する粒子が，慣性に起因する揚管長 L=600mm の管出口付近で得られたヒドロ力を受けて下流断面内の特定の位置に集束して通ゲル粒子 5, 4 の断面内分布をそれぞれ図 1(a)(b)に過する現象は慣性集束現象と呼ばれる．粒子の集示す．平均流速 U，管幅 D を用いて，レイノルズ

束位置は粒子の大きさや物性などに依存して変化数を𝑅𝑒 = 𝜌𝑈𝐷/𝜇と定義した．低 Re 数(Re=0.1)の場するため，この現象を血球等の生体細胞の検知・合，いずれの粒子も管中央に集まり，赤血球と同選別に応用するマイクロ流体分野の研究が現在世様に軸集中が見られる．Re 数が少し大きくなる

界中で活発に行われている．細胞は一般に変形性(Re=1)と，中央に加えて，小さな環状に粒子が集まをもつため，細胞を浮遊粒子とする場合には慣性っている．Re=10 では，(a)に示すヒドロゲル粒子による揚力に加えて，粒子変形性による揚力がは5 の場合対角線上の 4 点(対角平衡点)付近に集まったらくが，その詳細は不明である．

ているのが分かる．(b)に示す，ヒドロゲル粒子 4

本研究は，浮遊粒子の変形性が慣性集束現象にでは粒子はほぼ環状に分布しているが，図 1(c)に与える影響を調べる目的で，変形性をもつヒドロ

示す PDF より，対角線付近の粒子個数密度が高い

ゲル粒子を微小正方形管に流し，管入口から様々ことが確認される．Re~10 において，同径の剛体な距離の断面における粒子分布を計測した．剛体粒子の場合は断面各辺の中央付近の 4 点(面心平衡

球粒子や赤血球を浮遊粒子とした場合の粒子分布点)に集中するのに対し，赤血球は対角平衡点への1)と比較することにより，浮遊粒子の変形性が粒子集中が観察される 1)ことから，対角平衡点への粒分布に与える影響を検討した．

子集中は粒子の変形性によるものと考えられる．
Re = 0.1

２．実験方法
本実験で使用したヒドロゲル粒子は Minato et al.
2)に報告した手法で作製した．主骨格は N-イソプ

Re = 1

Re = 10(c)(a)

ロピルアクリルアミド，架橋剤は N,N’-メチレンビ
スアクリルアミド, アクリル酸である．架橋度
1mol%の粒子径は d=5.157m, 架橋度 3mol%の粒(b)

子径は d=4.255m であり，それぞれ粒子 5, 粒子 4と呼ぶ．原子間力顕微鏡による計測では類似のヒ

図 1 ヒドロゲル粒子の管断面内分布．(a) 粒子 5,

ドロゲル粒子に対しヤング率が Y=18k〜211 kPa(b) 粒子 4, (c) 確率密度関数(Re=10), L=600mm.

との報告がある 3) .
ヒドロゲル粒子をグリセリン水溶液(22℃におい

４．結言て，密度ρ = 1.05 × 10 kg/m3，粘度μ = 1.72mPa ∙ s)

正方形管内流れ中のヒドロゲル粒子の管断面内分布に体積分率 0.003－0.01%で希薄に浮遊させ，管幅を計測し，粒子変形性の影響を調べた．

D=50m, 長さ L=25－600mm の微小正方形管に，シ謝

リンジポンプを用いて一定の流量で流した．管出口

辞本研究の一部は科研費(20H02072)の助成を受けた．

から 1－2mm 上流の断面を，50 倍対物体レンズとハ
イパスフィルタをつけたイメージ・インテンシファ

文

イア内蔵高速度カメラを用いて正面から撮影した．

献1) Tanaka, S. and Sugihara-Seki, M.: JPSJ 91, 083401, 2022.
2) Minato, H., Murai, M., Watanabe, T., Matsui, S.,
Takizawa, M., Kureha, T. and Suzuki, D.: Chem.
Commun. 54, 932, 2018.
3) Banquy, X., Suarez, F., Argaw, A., Rabanel, J.-M.,
Grutter, P., Bouchard, J.-F., Hildgen, P. and
Giasson S.: Soft Matter 5, 3984, 2009.

撮影速度は流速に応じて 250－2000fps である．撮影した画像を解析ソフト ImageJ に取り込み，粒子の重心座標を求め，300 個程度の粒子重心位置を重ねることにより管断面内分布図を作成した．

-89-

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）第37巻 第2号 2023

（113）

腸骨動脈の血行動態を模擬する試験装置を用いた塞栓プラグの血栓塞栓性能の評価
名切将人＊，玄如卉＊，今井伸哉＊＊，服部薫＊＊，岩﨑清隆＊，＊＊，＊＊＊＊

早稲田大学大学院創造理工学研究科総合機械工学専攻 [〒162-8480 東京都新宿区若松町 2-2]＊＊
早稲田大学大学院先進理工学研究科生命理工学専攻＊＊＊
早稲田大学創造理工学部総合機械工学科

１．緒言
塞栓プラグは， ニッケル・チタン合金製のメッシュ
ワイヤーを円筒型に形成した自己拡張型の血管塞栓術用デバイスで，動脈瘤や動静脈奇形の治療に用いられる. 塞栓プラグの開発段階において，その性能評価を
動物実験で行うことは時として非効率的であり，動物

本数 288 本）と開発品であるプラグ A（ワイヤー
本数 384 本）とした．
３．実験結果Time

実験に代わる非臨床評価試験系の開発が求められる.
本研究では，対象血管の中でもプラグの適用数が多い腸骨動脈の流量・ 圧力の循環環境を創出する血液循環試験装置を開発し，塞栓プラグの血栓塞栓性能の評価を行った．

AVPⅡ

N=5Paired t test
P=0.042

Migration mm

min

N=5
Paired t test
P=0.048

Plug A

Fig. 2 Embolization time

AVPⅡ

Plug A

Fig. 3 Maximum migration

２．実験方法弾性管，拍動ポンプ，末梢抵抗，シリコーン製血管

血 栓 塞 栓 化 ま で の 時 間 は ， AVPⅡ で 平 均
24.4±10.9 min, プラグ A で 10.2±7.4 min となり,モデルなどから構成される大気非接触小型拍動循環回路を開発した.(図1) 創出した流量は，
総腸骨動脈 300
(1000/-300) mL/min, 外 腸 骨 動 脈 200 (700/-200)
mL/min, 内腸骨動脈 100 (500/-150) mL/min であり，圧力は，100 (120/80) mmHg とした．

プラグ A で有意に短かった(P=0.048)．また，プラグの最大移動量は，AVPⅡで平均 0.75±0.50 mm, プ
ラグ A で 0.20±0.21 mm となり，プラグ A で小さかった(P=0.042)．さらに，MicroCT にて血管モデルに留置された塞栓プラグの断面を撮像したところ，プラグ A は血管モデル内壁に各ワイヤーが点接触して留置されており，AVPⅡと比べて血管壁との接触面積が大きかった.
４．考察
ワイヤー本数の多いプラグ A は AVPⅡと比べて血栓塞栓化に要する時間が短く, より高密度に編まれたワイヤーによってプラグ内の血流の停滞が促進されたためと考えられた．また，プラグ A でFig. 1 Pulsatile flow test system

血液ドナーから書面にて同意を得たのち，医師は塞栓前後でのプラグの移動距離が小さく，プラ

によって採血が行われた．なお本研究は，早稲田大学の人を対象とする研究に関する倫理委員会事
務局に承認を得て行った(ヒト倫理申請番号：
2021-222)．採血した血液にヘパリンを添加してACT が 170±10sec となるよう調整し，回路に充填した．拍動ポンプを作動させ，37℃に保った恒温槽に入れ，循環を開始した．

グと血管内壁の接触面積の増加によるものと考え
られた．
５．結言
塞栓プラグにおけるワイヤー本数の増加は，プラグの血栓塞栓化時間, プラグの移動距離を短縮させる．
ワイヤー本数を多くすることは，塞栓プラグの有効性・測定項目として，内腸骨動脈の流量変化・塞栓

安全性のいずれにおいても有効であることが実験的に時間，塞栓プラグの移動距離を測定した．評価対象のプラグは，AVPⅡ（Abbott Vascular, ワイヤー

示された．

-90-

編集後記
兵庫県立大学姫路環境人間キャンパスで開催いたします第46回日本バイオレオロジー学会年会に多くの皆様がご参加下さることに深く感謝申し上げます．この度の年会では，昨年に引き続き現地対面での開催となり，コロナ禍以前のように顔を合わせてのコミュニケーションでの学会が開催できるようになりましたこと喜ばし
いことと存じます．
第46回年会では，一般口頭発表 34題，学会奨励賞発表 6題，優秀ポスター賞発表 8題，一般ポスター発
表 8題の合計 56題の抄録をご登録いただきました．また，同日には第44回バイオレオロジー・リサーチ・フォーラム「嚥下の科学-高齢社会における誤嚥予防と嚥下評価-」，交流会の開催を皆様のご協力により企画できました．
皆様が活発な発表，討論と様々な分野の方々との交流ができますよう実行委員一同努めたいと思いますので，どうぞ宜しくお願いします．また,姫路市には世界文化遺産，国宝姫路城がございます．会場からも近く，学会合間にはぜひ姫路をお楽しみください．
最後に，第46回学会年会開催にあたり，後藤信哉理事長をはじめ理事・評議員・セッションオーガナイザー，
そしてスタッフの皆様にお世話になりましたことに感謝申し上げます．
（吉村美紀）

編集委員会
編集委員長
編集委員
特別編集委員

西田 正浩
市川
寿
田地川 勉
吉村 美紀

喜多 理王
一杉 正仁
島田 良子

坂元 尚哉
望月 精一

庄島 正明
山田
宏

日本バイオレオロジー学会誌（B & R，電子版）第 37 巻 第 2 号
2023年 5月19日発行
編集者 西田 正浩
発行者 後藤 信哉
特定非営利活動法人 日本バイオレオロジー学会・事務局〒259-1193 神奈川県伊勢原市下糟屋 143
東海大学医学部内科学系循環器内科学 後藤教授室内TEL0463-93-1121 (内線 2227)
FAX
0463-93-6679
E-MAIL
office@biorheology.jp© copyrighted 2023, by Japanese Society of Biorheology