日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

第2号

2019

第 4２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
共催：（一社）福岡県臨床工学技士会，北九州市
協賛：（公財）北九州観光コンベンション協会

会 期：201９年 6 月 1 日（土），2 日（日）年会長：山田宏（九州工業大学 大学院生命体工学研究科）
会 場：北九州国際会議場

－1－

（13）

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第 33 巻第2号

2019

⽇本バイオレオロジー学会年会のあゆみ
回 年会長

所属

会場

会期

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

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

1982/6/26～27

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

8 浅野 牧茂

国立公衆衛生院

国立公衆衛生院 講堂

1985/6/15～16

9 志賀 健愛媛大学

愛媛県医師会館 ホール

1986/6/11～13

10 磯貝 行秀

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

北海道大学 学術交流会館

2007/6/14～15

31 安藤譲二

東京大学

東京大学理学部小柴ホール

2008/6/5～632 土橋 敏明

群馬大学

桐生市民文化会館

2009/6/4～533 氏家 弘東京労災病院

理化学研究所 鈴木梅太郎記念ホール

2010/6/3～4

34 関 眞佐子

関西大学

関西大学 100 周年記念会館

2011/6/3～4

35 佐藤 恵美子

新潟県立大学朱鷺メッセ

2012/5/31～6/2

36 工藤 奨九州大学

九州大学西新プラザ

2013/6/6～837 大島 まり東京大学

大宮ソニックシティビル 市民ホール

2014/6/5～638 吉田 雅幸東京医科歯科大学

学術総合センター

2015/6/6～739 後藤 信哉

東海大学

東海大学校友会館

2016/6/18～1940 望月 精一

川崎医療福祉大学

川﨑祐宣記念講堂

2017/5/27～28

41 松本 健郎

名古屋大学

名古屋大学東山キャンパス

2018/6/16~17

42 山田

九州工業大学

北九州国際会議場

2019/6/1~2

宏

－2－

（14）

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第 33 巻

第2号

2019

（15）

実行委員会

年会長

山田

宏

幹事

高嶋 一登

委員

工藤

奨，田地川 勉，立花 博之，槇靖幸，

川原 知洋，坂井 伸朗，玉川 雅章，安田隆

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

OS3 血液レオロジーと微小循環：

望月 精一，関 眞佐子，田地川 勉，中村 匡徳

OS4 細胞・分子のメカノバイオロジー：

徹，後藤 信哉，大島 まり，山田 宏

工藤OS5 ティ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：

奨，大橋 俊朗，青木 友浩，松本 健郎
西田 正浩，岩﨑 清隆
喜多 理王，土橋 敏明，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－

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第2号

2019

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会場案内
会

場： 北九州国際会議場

住所： 〒802-0001 福岡県北九州市小倉北区浅野３丁目９−３

懇親会会場
小倉駅コンコースの新幹線口（北口）→ペデストリアンデッキ→動く歩道（②－③）→右折（③）→西日本総合展示場新館に入ってフロアを通り抜け（④－⑥），地上に降りる（⑦）→右手の道路を渡った正面が国際会議場メインエントランス（別の経路：→展示場新館に入らずに進んでペデストリアンデッキを左折→階段で地上に降りる→道路の反対側の斜め前方の建物が国際会議場）－4－

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第2号

（17）

2019

会場内配置（１階）

休憩スペース

F1会場

・合同開会式F1 会場（メインホール）

・合同フォーラム

F1 会場（メインホール）

・バイオレオロジー・リサーチフォーラム

F1 会場（メインホール）

・休憩スペース

交流ラウンジ（共用スペース）・合同懇親会

JR 九州ステーションホテル小倉

５階

飛翔の間

（小倉駅コンコースを北から南に向かって左に入口）－5－日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

第2号

2019

（18）

会場内配置（２階）

B2会場

クローク
スタッフ控室

受付

B1会場
ポスター会場・受付

国際会議室入口付近

・クローク

21 会議室・口頭発表セッション

B1 会場（国際会議室），B２会場（21 会議室）

・学会奨励賞応募講演

B1 会場

・総会，論文賞受賞講演

B1 会場

・ポスター発表

サブホワイエ

・各種会議

B２会場

・スタッフ控室

控室３－6－

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2019

（19）

参加者の皆様へ
参加登録用紙•

参加受付は，6 月 1 日（土）は 8:20~16:20，6 月 2 日（日）は 9:20~15:30 です．

•

事前に登録用紙にご記入の上，当日お持ちください．

（参加登録用紙は年会ホームページよりダウンロードできます．）

参加費・参加証会員

5,000 円

非会員

15,000 円

学生

3,000 円•

非会員の方は，（１）日本バイオレオロジー学会の入会申込書にご記入いただき，年会費（正会員 8,000 円）をお支払いいただくと，会員の参加費で参加できます．また，（２）非会員として参加されると，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ので，会員資格申込書への記入もお願いします．

－7－

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第2号

2019

（20）

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，年会当日，参加受付にて申し受けます．

•

なるべくお釣りのないようにお願いいたします．

•

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．各自で所属・氏名をご記入ください．会期中，会場では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）．

•

併催されるバイオレオロジー・リサーチ・フォーラムは参加費無料です．

参加者へのお願い•

会場内はすべて禁煙です．

•

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．

•

講演会場内でのお呼び出しはいたしません．

－8－

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第 33 巻

懇親会
下記の日時・場所にて，合同懇親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：2019 年 6 月 1 日（土）18:30〜20:30

場

所：

JR 九州ステーションホテル小倉会

費：

会員・非会員 5,000 円，学生 2,000 円

5階

飛翔の間

※ 会費は，年会当日，参加受付にて申し受けます．

－9－

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2019

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第2号

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（22）

発表に関する注意
講演時間•

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５分前までに会場内の座長席にお着きください．

•

各講演会場に係の者がおりますが，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・討論等に関しま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１演題前に会場内の最前列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．

•

会場には PC は用意しておりません．必ずご自身の PC をご持参ください．

－10－

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）•

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第2号

2019

（23）

音声の会場スピーカーへの直接出力はいたしません．ご発表データ内で音声をご使用の場合には，演者用マイクを PC のスピーカーに近づける等でご対応ください．

•

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，ミニ D-sub15 ピンのみ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・CD-R 等でご発表データのバックアップをご持参ください．

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．

•

ポスター貼付用の画鋲は会場で用意しています．

•

ポスター掲示は 6 月 1 日(土) の 11:30 までに行ってください．

•

6 月 1 日（土）の 12:45〜13:45 をコアタイムといたしますので，ご自身のポスター
前で待機してください．

•

ポスターの撤去は 6 月 2 日（日）の 15:00〜16:00 に行ってください．

－11－日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

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第2号

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2019

タイムテーブル
6 月 1 日(土)開会式

8:50 ~ 9:00

F1 会場（メインホール）

B1 会場

B2 会場

ポスター

（国際会議室）（21 会議室）（サブホワイエ）

9:10 ~ 10:40

9:10 ~ 10:25

9:00 ~ 11:30

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(1)ポスター掲示10:50 ~ 11:35
A1 学会奨励賞応募講演
11:50 ~ 12:40
ランチョンセミナー（招待講演）
12:45 ~ 13:45
コアタイム
13:55 ~ 14:55

14:00 ~ 15:30

OS1 血管内治療(1)OS7 食品およびソフトマターのレオロジー(2)

15:05 ~ 16:05
OS1 血管内治療(2)合同フォーラム 1
懇親会

15:40 ~ 18:00
18:30 ~ 20:30

F1 会場（メインホール）
JR 九州ステーションホテル小倉

6 月 2 日(日)
B1 会場

B2 会場

ポスター

（国際会議室）（21 会議室）（サブホワイエ）

10:00 ~ 11:00
OS5 ティッシュエンジニアリング・人工臓器
11:10 ~ 12:10
OS6 生体物質の構造形成と機能発現・制御
12:25 ~ 13:15
ランチョンセミナー（招待講演）
13:30 ~ 14:45

13:30 ~ 14:30

OS4 細胞・分子のメカノバイオロジー

OS2 循環器系ダイナミクスと疾患

15:00 ~ 15:30

15:00 ~ 16:00

総会

ポスター撤去15:40 ~ 16:10
論文賞受賞講演
16:10 ~ 16:15
閉会挨拶
合同フォーラム 2

10:20 ~ 12:00

F1 会場（メインホール）＜会議＞・B&R 会議 6/2(日) 8:00 ~ 8:20 21 会議室
・JBR 会議
6/2(日) 8:20 ~ 8:50 21 会議室
・理事会・評議員会合同会議 6/2(日) 9:00 ~ 9:50

－12－

21 会議室日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

プログラム

第 33 巻

第2号

2019

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6 月１日（土）B１会場
9:10~10:40

OS3 血液レオロジーと微小循環

座長：関眞佐子（関西大），望月精一（川崎医療福祉大）OS3-1 Y 字型分岐流路における血小板模擬粒子の断面内分布の進展○小野澤天紀（関西大），板野智昭，関眞佐子（関西大，大阪大）
OS3-2

観察点移動機構を有するせん断流れ発生撮影装置を用いたラット新鮮血中の赤血球観察○池田直生（芝浦工大），井上雅喬，浅井森介，吉田脩人，渡邉宣夫

OS3-3 低酸素環境下での微小循環適応と内皮由来 NO 産生能の関連○高木優奈（芝浦工大），渡邉宣夫，柴田政廣
OS3-4 密度別に区分した赤血球に対する膜酸化量の測定評価○鵜殿裕輝（芝浦工大），福井浩二，渡邉宣夫
OS3-5 入力ひずみの振幅と周波数が血液粘弾性に及ぼす影響○小泓雄一（芝浦工大），渡邉宣夫
OS3-6 シミュレーションによる大きさの異なる液滴のマージネーション○牧野真人（山形大）
10:50~11:35

A1 学会奨励賞応募講演
座長：西田正浩（産総研）

A1-1

界面張力モデルによる脳動脈瘤用塞栓材液滴形成の比較○夏目拓也（東京都市大），大石正道（東京大），向井信彦（東京都市大），大島まり（東京大）

A1-2

血流を考慮した医用材料の抗血栓性評価の重要性○中山正光（東海大），長谷部光泉，田村典子（新潟医療福祉大），
綾部健吾（東海大），藪下寛人，松本知博，富田愛子，後藤信哉

A1-3

経カテーテル大動脈弁における弁葉周辺および冠動脈開口部流れの可視化のための拍動循環シミュレータ開発○坪子侑佑（早稲田大），藍龍之介，前原瑠海，許雪童，岩﨑清隆－13－日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

11:50~12:40

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第2号

2019

ランチョンセミナー（招待講演）
座長：山田宏（九州工大）

エラスチン：構造，機能，特性およびその応用
岡元孝二（九州工大名誉教授）
13:55~14:55

OS1 血管内治療(1)

座長：庄島正明（埼玉医大），島野健仁郎（東京都市大）OS1-1 中大脳動脈瘤に対する弾性の効果
Nadia Shafii（Universiti Teknologi Malaysia），Kahar Osman，
田中学（千葉大）， Simon Tupin（東北大），太田信，○山口隆平
OS1-2 バーチャルコイル技術を用いた CFD 解析による再開通因子の調査○石井匠（東京理科大），高尾洋之（東京慈恵会医大），
藤村宗一郎（東京理科大），内山祐也，大野宏，奥平拓真，
石橋敏寛（東京慈恵会医大），大谷カタリーナ（シーメンスヘルスケア），
福留功二（東京理科大），山本誠，村山雄一（東京慈恵会医大）OS1-3 経過観察期間中における未破裂脳動脈瘤の成長に関する血行力学的調査○奥平拓真（東京理科大），高尾洋之（東京慈恵会医大），
藤村宗一郎（東京理科大），内山祐也，大野宏，石井匠，石橋敏寛（東京慈恵会医大），大谷カタリーナ（シーメンスヘルスケア），
福留功二（東京理科大），山本誠，村山雄一（東京慈恵会医大）OS1-4 未破裂脳動脈瘤塞栓治療用多孔薄膜カバードステントの血栓形成能の評価(流れの停滞部に凝塊形成する模擬血液による模擬血栓形成実験と流れ場の関係)○廣野充（関西大），矢野良輔，田地川勉，中山泰秀（バイオチューブ）
15:05~16:05

OS1 血管内治療(2)座長：長谷部光泉（東海大学），深作和明 （理化学研究所）
OS1-5 末梢動脈硬化症 PAD 治療のための逆行性静脈潅流に関連した内皮細胞酵素系の検討（第２報）○小山富康（元北海道大）

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第 33 巻

第2号

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2019

OS1-6 7 テスラ MR 装置の高空間分解能 3 次元位相コントラスト磁気共鳴法を利用した脳血流動態解析の精度検証○田嶋駿亮（名古屋大），
礒田治夫，
福永雅喜（自然科学研究機構 生理学研究所），
小森芳秋（シーメンスヘルスケア），水野崇（名古屋大），定藤規弘（自然科学研究機構 生理学研究所），長縄慎二（名古屋大）
OS1-7 再狭窄を抑制する薬剤溶出ステントの安全性と有効性の研究
中澤学（東海大），○廣田徹（ShinSei lab）
OS1-8 脳動脈瘤コイル塞栓術後の再開通時のコイルの挙動○庄島正明（埼玉医大），中川大地（東京大），金太一，中冨浩文

B2 会場
9:10~10:25

OS7 食品およびソフトマターのレオロジー(1)
座長：吉村美紀（兵庫県大），古澤和也（福井工大）

OS7-1 大豆タンパク質配合エマルションの物性○江木伸子（愛国学園短大），平尾和子，
廣瀬理恵子（元都立食品技術センター），齋尾恭子（愛国学園短大）
OS7-2 ごま豆腐および分散液のレオロジー特性に及ぼす攪拌速度の影響○佐藤恵美子（新潟県大名誉教授），船見孝博（三栄源エフ・エフ・アイ）
OS7-3 アクチニダインの酵素作用を利用した軟体動物肉の低温軟化○梁弘基（長崎大），市川寿OS7-4 スクロースを添加したゼラチンゲルのレオロジー
江口允崇（九州大），○槇靖幸，安中雅彦
OS7-5 高アミロース米”北瑞穂”米粉ゲルの力学特性○金田勇（酪農学園大），田中宏樹，芦田かなえ（農研機構
14:00~15:30

OS7 食品およびソフトマターのレオロジー(2)座長：槇靖幸（九州大）、金田勇（酪農学園大）OS7-6 貯蔵期間の異なる小麦麺の物性と構造観察
細田捺希（兵庫県大），高山裕貴，赤田樹，青井雄幹，
原信岳（兵庫県手延素麺協同組合），○吉村美紀（兵庫県大）

－15－

北農研）

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第 33 巻

第2号

2019

（28）

OS7-7 食品多糖類における摩擦特性の評価○合田喬（三栄源エフ・エフ・アイ），前田和寛，中馬誠，船見孝博
OS7-8 コラーゲン添加によるゼラチンゲルの力学特性制御○古澤和也（福井工大），三谷知也
OS7-9 機械学習による食感分析
新居拓夢（東京電機大），○武政誠
OS7-10 誤嚥の危険性を示す嚥下音指標によって評価した、咀嚼性を異にする魚肉練り製品の嚥下性Wang Jinyun（長崎大），笠原直哉，松本理央，○市川寿OS7-11 安全な嚥下における食塊の粘度と凝集性の役割○西成勝好（湖北工大），Mihaela Turcanu（Fresenius Kabi Deutschland），
中馬誠（三栄源エフ・エフ・アイ），Fang Yapeng（上海交通大）F１会場
15:40~18:00

合同フォーラム 1「科学技術・臨床工学の発展と将来展望」第 1 部

座長：山田宏（九州工大），高取清史（本村内科医院）
15:40~16:10

臨床工学から「医工連携」につなぐ臨床での基礎検討
道越淳一（小倉記念病院）＜第３７回バイオレオロジー・リサーチ・フォーラムと共催＞
司会：山田宏（九州工大）
16:15~17:05

細胞解析デバイスで創薬・医療に貢献する
安田隆（九州工大）

17:10~18:00

せん断流れにおける人工壁面での血栓形成の可視化とその予測方法について
玉川雅章（九州工大）－16－

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プログラム

第 33 巻第2号

20196 月 2 日（日）B１会場
10:00~11:00

OS5 ティッシュエンジニアリング・人工臓器
座長：岩﨑清隆（早稲田大）

OS5-1 脳血栓回収デバイスを用いた部分的再収納方法の提案○松橋祐輝（早稲田大），熊谷直紀，頼卓然，保延慶紀，星野滉一，篠田航，
梅津光生，石井暁（京都大），岩﨑清隆（早稲田大）
OS5-2

脳動脈瘤治療機器フローダイバータを大型脳動脈瘤モデル基部に留置後の瘤内の流れの可視化○星野滉一（早稲田大），松橋祐輝，保延慶紀，頼卓然，篠田航，
立嶋智（Ronald Reagan UCLA Medical Center），岩﨑清隆（早稲田大）

OS5-3

腸骨静脈ステントの性能評価のためのブタ腹部大静脈の力学的特性の取得と加速耐久試験装置の開発○湯本幹基（早稲田大），杉山航太，松原海斗，伊藤遼太，朱暁冬，
梅津光生，岩﨑清隆

OS5-4 3D プリンタを用いた遠心血液ポンプの試作方法に対する検討○西田正浩（産総研），小椋長征（横浜国大），迫田大輔（産総研），小阪亮，，山本好宏（泉工医科工業），桑名克之
山根隆志，丸山修，百武徹（横浜国大）
11:10~12:10

OS6 生体物質の構造形成と機能発現・制御
座長：古澤和也（福井工大），土橋敏明（群馬大）

OS6-1 アルギン酸-ゼラチン混合ゲルの異方性ゲル化と力学特性○古澤和也（福井工大），今田優河
OS6-2 異なる生成履歴を持つアガロースゲルの弾性率について○佐々木直樹（酪農学園大）OS6-3 セルロースナノ結晶水系懸濁液のレオロジー○四方俊幸（東京農工大），長谷川ひかる
OS6-4 組織因子との接触による血漿の凝固ダイナミクス
川端彬嗣（群馬大），篠田啓貴，吉場一真，外山吉治，山本隆夫，○土橋敏明，
小川哲史（高崎総合医療センター），田中進（高崎健康福祉大）

－17－

（29）

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12:25~13:15

第 33 巻

第2号

2019

ランチョンセミナー（招待講演）
座長：大橋俊朗（北海道大）

生体関節軟骨の固液二相性潤滑解析と応用
坂井伸朗（九州工大）
13:30~14:45

OS4 細胞・分子のメカノバイオロジー
座長：大橋俊朗（北海道大），工藤奨（九州大）

OS4-1 細胞骨格と小胞の同時染色による肺胞Ⅱ型細胞内小胞の動態観察○川本紘平（九州大），井上祐輔，Yunus La Ode Ichlas Syahrullah，
世良俊博，工藤奨
OS4-2

力学刺激に対する血管内皮細胞内 PKCαのトランスロケーションと小胞輸送の関係○坂口光輝（九州大），古川舜，世良俊博，工藤奨OS4-3 衝突流れ環境下における血管内皮細胞の剥離○坂元尚哉（首都大東京），堀江悠太，大山侑樹，中村匡徳（名古屋工大），
木村直行（自治医大），川人宏次
OS4-4

Effect of geometric curvature on collective cell migration in confined
tortuous channels○Mazlee Bin MAZALAN（Hokkaido University），Toshiro OHASHI

OS4-5

Measurement of mechanical properties of isolated primary cilia using
micro-tensile tester○Tien-Dung DO（Hokkaido University），Katsuyoshi JIMURO，Toshiro OHASHI

15:00~15:30

総会

15:40~16:10

論文賞受賞講演
座長：金田勇（酪農学園大）

細胞内・細胞間 Ca2+伝播に関する３次元数値シミュレーション
世良俊博（九州大）
16:10~16:15

閉会挨拶

－18－

（30）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

第2号

2019

B2 会場
13:30~14:30

OS2 循環器系ダイナミクスと疾患
座長：後藤信哉（東海大），大島まり（東京大）OS2-1 電気回路による血圧反射波の抽出：水流モデルによる検証○岡村法宜（愛媛県立医療技術大）OS2-2 流速 1 成分より 2 次元流速ベクトル分布を推定する方法に関する基礎研究○島野健仁郎（東京都市大），白鳥英，永野秀明
OS2-3

Effect of the elongated shape of adventitia on the bulging behaviourof cerebral artery with dissection: a finite element study○Subraya Krishna Bhat（Kyushu Institute of Technology），
Hiroshi Yamada，Noriyuki Sakata（Fukuoka University）

OS2-4 慢性血栓塞栓性肺高血圧症における赤血球変形能の解析○丸山徹（九州大），横山拓，与田俊介（下関市立市民病院），
深田光敬（九州大），有田武史，小田代敬太，赤司浩一

F１会場
10:20~12:00

合同フォーラム 2「科学技術・臨床工学の発展と将来展望」第 2 部

座長：工藤奨（九州大），下田英津子（桂川腎クリニック）
10:20~10:50

デバイス開発における臨床工学技士の可能性
井桁洋貴（飯塚病院）

10:55~11:25

ニワトリ胚を用いたマイクロ循環器エンジニアリング
川原知洋（九州工大）

11:30~12:00

細長い柔軟な医療機器の動作解析―血管内治療への応用―
高嶋一登（九州工大）

－19－

（31）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻第2号

2019ポスター発表（6 月 1 日（土）， 6 月 2 日（日））
掲示

6月1日

9:00~11:30

コアタイム

6月1日

12:45~13:45

撤去

6月2日

15:00~16:00＜生体関連物質・細胞＞
P1-01

分子量の異なる二つの DNA 溶液の接触による過渡的構造形成○入江昇陽（群馬大），吉場一真，山本隆夫，土橋敏明

P1-02

発ガン物質吸着材のインターカレーター吸着挙動○川田早良（群馬大），吉場一真，山本隆夫，土橋敏明，
田中進（高崎健康福祉大）

P1-03

DNA ゲル微粒子の溶解過程○西岡千波（群馬大），吉場一真，山本隆夫，土橋敏明

P1-04

トリメタリン酸ナトリウムによるコンニャクグルコマンナンのゲル成長○氏家郁美（群馬大），土橋敏明，吉場一真，山本隆夫

P1-05

食感設計に向けた 3D プリンタの開発○清水純平（東京電機大），武政誠

P1-06

機械的圧縮変形刺激がメラノーマ細胞の細胞骨格リモデリングに与える影響○森倉峻（慶應大），宮田昌悟

P1-07

温度応答性ブロック共重合体水溶液のレオロジー○米本純太（九州大），槇靖幸，安中雅彦

P1-08

マイクロ流体デバイスによる脂質ベシクルのマージネーションと分離○安達香奈子（山形大），根津京介，吉田一也，牧野真人，川上勝，
古川英光

－20－

（32）

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第 33 巻

第2号

2019

（33）

＜医療・医用工学＞
P1-09

多周波数生体電気インピーダンス法で測定した健常成人の体水分量分布の特徴○安藤誠（倉敷中央病院，川崎医療福祉大），島田典明（倉敷中央病院），
浅野健一郎，菊辻徹，小野淳一（川崎医療福祉大），軸屋和明，望月精一

P1-10

人工肺の圧流量情報に基づく異常血液粘度の検出と血球形状変化○廣瀬ななみ（純真学園大），岡原重幸，伊藤英史，
宮本聡史（広島大学病院），曽智（広島大），辻敏夫

P1-11

PEMAFIBRATE は生理的血流存在下の白血球接着を抑制する○鶴裕美（東京医歯大），大坂瑞子，吉田雅幸

P1-12

実体血管モデルを用いたコイルの接触面積・荷重の評価○池田雄太（九州工大），高嶋一登，葭仲潔（産総研），于凱鴻（東北大），
太田信，森浩二（山口大），当麻直樹（三重大），鈴木秀謙

P1-13

血清アミロイド A のアミロイド凝集の抑制とレーザー照射による解離○佐伯政俊（山口東京理科大），植田知美，柴立郁美，川崎平康（東京理科大）

P1-14

皮膚の圧迫とずれによる前腕橈側皮静脈の内腔形状の変化に関する超音波画像解析○霜出秀平（九州工大），大峯啓志（産医大），田中マキ子（山口県大），山田宏（九州工大）

P1-15

透明人工殻内で培養したニワトリ胚微細血管への微粒子注入と観察○上田倫也（九州工大），川原知洋（著者の所属が複数の場合，原則一箇所のみ記載してあります．）－21－

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第 33 巻第2号

要旨
論文賞受賞講演

－22－

2019

（34）

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第 33 巻

第2号

2019

（35）

細胞内・細胞間 Ca2+伝播に関する３次元数値シミュレーション
世良 俊博*，小峰 進悟**，荒井 雅貴**，須永 泰弘***，横田 秀夫***，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，***理化学研究所
験において Ca2+を観察した実形状を用い，0.5 m

１．緒言
Ca は様々な細胞内のシグナル伝達経路に関与
2+する２次メッセンジャーであり，細胞内・細胞間

ピッチの直交ボクセルで空間を離散化した．
３．実験結果を伝播することが知られている．従来，細胞内・実験では，細胞内 Ca2+は ATP 刺激位置において細胞間 Ca2+伝播に関する数値シミュレーションは刺激後約 0.3 秒後に急激に上昇し細胞内を拡散し，数多く行われているが，生化学反応が細胞内で均隣接細胞に伝播した．細胞内・細胞間の Ca2+伝播

一に起こると仮定しているものが多い．しかし実速度はそれぞれ 35, 15 m/s であった．

際の細胞内ではタンパク質や酵素は細胞内に不均数値計算でも ATP 刺激地位で Ca2+が上昇し細胞一に存在するため，生化学反応も細胞内で均一で内を拡散し，隣接細胞に伝播する様子が再現できはないと考えられる．

た．特に，Ca2+の上昇が ATP 刺激と同時ではなく本研究では，細胞内の代謝反応を細胞膜と細胞刺激から遅れることが再現でき，また細胞内・細質の２つの領域に分けて細胞内・細胞間 Ca 伝播

胞間の Ca2+伝播速度はそれぞれ 25, 12 m/s となっ2+

に関する３次元数値シミュレーションを行い，実た．

験と比較を行いその有用性を検討した 1)．

４．考察

２．実験方法

数値計算において細胞内の不均一な生化学反応

実験ではウシ大動脈由来血管内皮細胞（東洋紡）と Ca2+・IP3 の拡散を考慮することにより実験結果を用いた．細胞内 Ca2+は Rhod-4/AM(nacalai tesque)を精度良く再現できた．一方で，特に隣接細胞にを用いて共焦点レーザー顕微鏡 (A1-R，NIKON)

おいて細胞内 Ca2+が実験のように上昇しなかった．

で観察した．細胞への局所刺激には Caged ATP (50

この原因として，実験では細胞がコンフルエント

M) を用い，UV 光を照射して Caged 基を解離さな状態だったのに対し，シミュレーションでは細せることで細胞に局所 ATP 刺激を加えた．
その際，胞を２つしか扱っていないことが考えらえる．

EGTA (500 M) を用いて細胞外 Ca2+をキレート

５．結言

し た ． 細 胞 内 Ca2+ 観 察 後 、 Cell Tracker Green

細胞内・細胞間 Ca2+伝播に関して細胞内の不均(Thermo Fisher scientific) を細胞に負荷し Caged

一性を考慮した３次元数値シミュレーションを行

ATP によって刺激した細胞とそれに隣接した細胞ったところ，実験結果を精度良く再現でき，そのの形状を取得した．

有用性を示した．

数値計算では，ATP による刺激細胞とそれに隣接する細胞の２つをギャップジャンクションで接続させた状態を扱った．実験と同じように Caged
ATP によって局所的に刺激を与えた場合を考え，

謝

本研究の一部は JSPS 科研費 JP16H02529 の助成を受けたものである．

従来研究 2)を参考に次のような代謝反応を仮定した．Caged ATP により細胞膜で G タンパク質が局所で活性化し inositol 1,4,5-triphosphate (IP3)が生成され細胞質へ拡散し，細胞質内の Ca2+ストアから
Ca2+が放出され細胞内を拡散する．隣接細胞にはギャップジャンクションを介して Ca2+と IP3 が伝播し，さらに隣接細胞内で IP3 によって Ca2+がさらに細胞内に放出される．このような生化学反応とCa2+・IP3 の拡散を連立して細胞内・細胞間 Ca2+伝

辞

文

献

1) Sera, T., Komine, S., Arai, M., Sunaga, Y.,
Yokota, H., and Kudo, S.: Three-dimensionalmodel of intracellular and intercellular Ca2+ waves
propagation in endothelial cells. Biochem Biophys
Res Commun., 505, 781-786, 2018.
2) Maeda, A., Ozaki, Y., Sivakumaran, S. Akiyama,
T., Urakubo, H., Usami, A., Sato M., Kaibuchi, K.,
and Kuroda, S.: Ca2+ -independent phospholipase
A2-dependent sustained Rho-kinase activation
exhibits all-or-none response. Genes Cells., 11,1071–1083, 2006.

播シミュレーションを行った．細胞形状として実－23－

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第 33 巻

第2号

2019

概要
合同フォーラム１・２
第 37 回バイオレオロジー・
リサーチ・フォーラム
ランチョンセミナー（招待講演）

－24－

（36）

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第 33 巻

第2号

2019

（37）

合同フォーラム１（*第３７回バイオレオロジー・リサーチ・フォーラムと共催）
テーマ：「科学技術・臨床工学の発展と将来展望」
講師：道越 淳一（小倉記念病院 検査技師部 工学課）
題目：臨床工学から「医工連携」につなぐ臨床での基礎検討
概要：臨床工学技士は，医師の指示の下に，生命維持管理装置の操作及び保守点検を行う事を業とする医療機器の専門医療職種で，機器管理，人工呼吸管理，補助循環，血液浄化など多岐に渡る業務を行っている．患者の補助となる機器ではあるが，管理が難し
く治療に難渋する事もある．工学技士は，臨床で得た情報から検討を行い，機器と患者が最適な条件で治療が行えることを目標としている．そこで，臨床での問題点を証明す
る基礎的な研究から，医療機器開発に至るまでの報告を行う．

講師：安田 隆（九州工業大学 大学院生命体工学研究科）
題目：細胞解析デバイスで創薬・医療に貢献する*
概要：半導体加工技術により，多数の微小孔をアレイ状に配した SiN 製の透明な自立膜を形成した．この SiN 多孔膜の両面にニューロンとアストロサイトを共培養し，微小孔
アレイを通じた細胞間コミュニケーションを可能とすることで，単一ニューロンの長期培養技術を実現した．さらに，SiN 多孔膜上に微小電極アレイを形成し，ニューロンネ
ットワークの多点電位計測を可能とした．これらのデバイス技術を，神経疾患治療薬の薬効評価などに役立てたい．

講師：玉川 雅章（九州工業大学 大学院生命体工学研究科）
題目：せん断流れにおける人工壁面での血栓形成の可視化とその予測方法について*
概要：人工心臓や血液デバイスで問題となる人工壁面での血栓形成について，特に，単純せん段流れやはく離再付着をともなうせん断流れにおいての血栓形成を捉えるためのレーザーシート等の光学的手法による血栓形成の可視化について述べる．また，流れ場，血液凝固に関するタンパク質などの化学種の濃度場さらにはその中での血小板などの凝集を考慮した CFD 解析を行い，壁面での濃度場を計算した血栓予測方法について
も述べる．

－25－

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第 33 巻

第2号

2019

（38）

合同フォーラム２
テーマ：「科学技術・臨床工学の発展と将来展望」
講師：井桁 洋貴（飯塚病院 臨床工学部）
題目：デバイス開発における臨床工学技士の可能性
概要：近年盛んに行われるようになった医工連携であるが，専門コーディネータの不足
や医療における特殊な環境などから，さまざまな課題を抱えている．医療機器の保守・管理に留まらず，操作までをも行う臨床工学技士は，医療機器の専門家として医工連携分野においてもその活躍が期待されている．本講演では医工連携における課題に触れ，医工連携において期待される臨床工学技士の役割や今後の可能性について述べる．

講師：川原知洋（九州工業大学大学院生命体工学研究科）

題目：ニワトリ胚を用いたマイクロ循環器エンジニアリング
概要：ニワトリ胚は動物実験の制約が小さく，安価で，黄身で育つといった利点がある
が，卵殻により観察性・操作性に問題が生じる．そこで我々は，胚をキューブ型の透明人工殻内で培養しながら，自在な観察と操作が行なえるプラットホーム（Egg-in-Cube）
を開発してきた．本発表では，機能化した人工殻にロボット技術を積極的に導入し，微小循環器系を長期的に維持しながら，実際の血管や血液を用いて様々な試験を行う取り
組みについてご紹介する．

講師：高嶋 一登（九州工業大学 大学院生命体工学研究科）
題目：細長い柔軟な医療機器の動作解析―血管内治療への応用―
概要：細長い柔軟な医療機器を用いた低侵襲な治療・診断法は広く普及している．その医療機器の体内での動作を解析することは，安全性向上，治療効果改善のために有用である．そのため，我々は，PC を用いた数値計算と実体血管モデルを用いた実験を統合
し，ガイドワイヤ，カテーテル，コイルなどの血管内治療デバイスの留置過程を定量的に評価するシミュレータを開発してきた．本講演では，シミュレータと動作解析例について紹介する．

－26－

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第 33 巻

第2号

2019

（39）

ランチョンセミナー（招待講演）
講師：岡元 孝二（九州工業大学名誉教授）
題目：エラスチン：構造，機能，特性およびその応用
概要：大動脈，靭帯，肺胞，皮膚真皮などの弾性組織に広く分布する弾性線維のコアタンパク質であるエラスチンの形態学的構造や分子構造，分子中の繰り返しペプチド配列の役割，細胞遊走などの生物学的機能や自己集合（コアセルベーション）などの物理特性について述べ，それらの機能や特性を活用したバイオマテリアルへの応用，および動脈硬化予防，血圧上昇予防，肌質改善などを訴求した機能性食品への応用について述べる．

ランチョンセミナー（招待講演）
講師：坂井 伸朗（九州工業大学 工学府）
題目：生体関節軟骨の固液二相性潤滑解析と応用
概要：関節軟骨はゲル状で 80%が液相であるが，力学的特性そのものが機能であり興味深い．関節軟骨の摩擦係数は 0.03 未満に保たれる一方，血管を持たず修復能に乏しい．
関節軟骨の研究は，関節疾患機序の解明，再生軟骨の培養要件の基礎，ならびに人工系への応用へ繋がる．本報告では，著者らが行なった関節軟骨の顕微鏡可視化力学試験，
固液二相有限要素法による軟骨組織の挙動解析，ならびに人工軟骨への応用について述
べる．

－27－

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第 33 巻

第2号

2019

要旨
6 月１日（土）B1 会場
OS3
血液レオロジーと微小循環

－28－

（40）

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第 33 巻

第2号

2019

（41）

OS3-1
Y 字型分岐流路における血小板模擬粒子の断面内分布の進展
小野澤天紀*，板野智昭** ，関眞佐子**,****関西大学院 システム理工学科 [〒564-8680 大阪府吹田市山手町 3-3-35]**関西大学 システム理工学部，***大阪大学大学院 基礎工学研究科
布を示す．粒子分布は親管での NWE の影響より

１．緒言
ヒトの血液は全体の体積の約 40％を占める赤血

外側壁付近で高く，内側壁付近で低くなっている．

球と約 1％の血小板と白血球が浮遊するサスペン

このとき，R1＝0.51，R2＝0.15，R3＝0.15，R4＝0.19

ションである．微小血管内血液流れにおいて血小であった．Fig.3 に分岐直後からの距離 x による板は血管壁付近に多く分布する(Near-Wall Excess,

R1～R4 の変化を描いた．分岐直後(x=0)は親管の粒NWE)ことが知られている 1, 2)．この現象は赤血球子分布を反映して外側壁付近の粒子割合 R1 が高いが，下流にいくにつれこの値が減少するのに対し，内側壁付近の粒子割合 R4 は低い値から次第に増大し，下流(x=25mm)において R1 にかなり近づいた．
このとき壁付近の粒子割合 R1, R4 が流路内側の粒子割合 R2, R3 に比べ高いことから，NWE が起こっており， Fig.3 は娘管における NWE の再形成の過程を示すと考えられる．最終的には R1，R4 の値は同程度になることが予想される．

が管中央付近に多く分布する傾向があるため，血小板が管中央付近から排除されることで引き起こされると推測されているが，NWE についてまだ未解明な点が多い．本研究では赤血球のサスペンシ
ョンを Y 字型の分岐矩形管流路に流し，その中に浮遊させた血小板模擬粒子(蛍光粒子)の流路断面内分布を計測することで親管から娘管へ分岐後にNWE が再形成される過程を観察した．
２．実験方法赤血球サスペンション（体積分率 Hct=20%）に血小板模擬粒子としてポリスチレン製蛍光粒子(粒子径2.9m)を浮遊させ作動流体とした．流路は，長さが10mm，一辺が 50µm の正方形断面をもつ親管と，長さが 30mm，幅 40µm，高さ 50µm の矩形断面の娘管を 2本もつ PDMS 製人工 Y 字型分岐流路を用いた(Fig.1)．

Fig. 2 Lateral distributionof platelet-sized particles
in suspensions of RBCs.

作動流体を，シリンジポンプを用いて 2 本の娘管での流量がともに 1.0µl/min となるように流し，共焦点レー
ザー走査顕微鏡－高速度カメラシステムにより蛍光観Fig. 3 R1，R2，R3，R4 vsx for the platelet – sizedparticles in the RBC
suspension measured at
z=5.7µm.

察を行った．分岐後 0～25mm の位置で流路底面か

５．結言

ら様々な高さ(z)で撮影した画像を画像解析ソフト

分岐直後は親管の粒子分布を反映して娘管の外側の壁付近で粒子の割合が大きくなったが、分岐後下流にいくにつれて粒子割合の高かった外側の壁付近でその割合が減少し、粒子割合が低かった
内側壁付近ではその割合が増加し，娘管におけるNWE の再形成過程を示せた．

ImageJ を用いて解析することによって流路幅方向(y) の 粒 子 分 布 を 得 た(Fig.2)．流路外側の壁から 10µm 毎に存在する粒子の割合を順に
R1，R2，R3，R4 と定義し，

謝分岐点からの距離 x による変化を調べた．

Fig. 1

辞本研究の一部は JSPS 科研費 17H03176, 関西大学 ORDIST グループ研究費の助成を受けた．

Microchannel.

文

３．実験結果と考察分岐直前の親管における粒子分布は，管壁付近が高く，管中央付近が低い分布となり，発達した
NWE が確認された．Fig.2 に，分岐直後(x=0)の底面からの高さ 5.7µm の位置における娘管の粒子分

献1) Tangelder, G.J., Teirlinck, H.C., Slaaf, D.W., andReneman, R.S., Am. J. Physiol., 248,
H313-H323, 1985.
2) Noso, R., Kimura, T., Sakamoto, K.,
Sugihara-Seki, M., and Seki, J., Nihon Reoroji
Gakkaishi, 43, 99-104, 2015.

－29－

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第 33 巻

第2号

2019

（42）

OS3-2
観察点移動機構を有するせん断流れ発生撮影装置を用いた
ラット新鮮血中の赤血球観察池田 直生 , 井上 雅喬 , 浅井 森介 , 吉田 脩人 , 渡邉 宣夫
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]
１．緒言
赤血球変形能を評価する方法としてレオスコー
プ法やマイクロチャンネル法など 1),複数の方法が知られる.それらの各測定方法はそれぞれの利点がある中で,個々の赤血球を直接観察し評価す
る方法は存在しない.この課題解決に向け,我々はこれまでに逆回転機構を採用することでせん断流

Fig.1 せん断応力 10[Pa]に 1 分間

れの中で血球を継続観察可能な装置を構築した.

曝露された直後の赤血球加えて,それを用いて赤血球損傷として異常形状の出現 2),及びせん断刺激に対する NO 産生反応がこれらの原因は本実験で使用した試料には様々な

3)

加齢度別赤血球が存在したために変形能に明確なを明らかにした.その一方で現行装置では定点観差異が発生したと考えられる.また,作成した試料

察のみ可能であり,観察視野に限界があるというを従来の 200 倍から 150 倍に下げたことで体積中課題が挙げられた.この課題に対し,我々は観察箇の赤血球数が上がり,継続的な赤血球観察が可能

所の移動可能機構を付加することで課題解決を試になった.

せん断応力と曝露時間に応じて顕著になることみた(昨年度本年会にて報告済み).そこで本研究

今後の予定として撮影した変形赤血球画像に対しでは新鮮血を用いた赤血球の流動変形挙動観察をて解析を行う.解析では赤血球膜の形状を画像解析に行うことで改良装置の妥当性を検証した.

て抽出し,観察経過時間ごとに解析することで時間当

２．実験方法たりの赤血球膜の形状変化を明らかにする.これに加15 週齢以上のラットから新鮮動脈血を採取し,そえ,血液に負荷するせん断応力の強さや曝露時間,観察の新鮮血を 10wt%ポリビニルピロリドン・PBS 溶液

箇所の変更などによって,試料に対する観察条件をを用いて 150 倍に希釈し,観察試料を作成した.作

様々変更し,赤血球の流動挙動に関する情報を取得す成した試料 250[μl]をせん断装置内に滴下し,せる.また,観察個体数を増やすことでより正確な情報取ん断応力 10[Pa]を負荷した.このせん断応力は,生得を目指す.

体内に近い環境を想定している.観察に用いたハ4. 結言

イスピードカメラ(GX-1,nac 製)はフレームレート

我々は観察点移動機構を有する血液細胞流動撮影装

1000[fps],用いた対物レンズ倍率は 40 倍の物

置を用いて,ラット新鮮血の赤血球観察実験に成功し(LUCPLFLN60XPH,Olympus)を用いた.観察時間に関た.今後は観察試料や実験条件を変更しながら,実験個

しては 30 秒の流動安定期間を設けた後,1 分間の体数を増やしていく.

継 続 観 察 を 行 っ た . 実 際 の 撮 影 範 囲 は 42 ×

謝

31.5[μm]で撮影し,観察画像は 320×240 ピクセ
ルである.これらの実験は採血後一時間以内に行った.
3．結果と考察せん断装置の設計製作工程において芝浦工業大学大宮校舎ワークショップ技術員鳴嶋一男氏より精力的にサポート頂いた．

Fig.１にせん断応力 10[Pa]に一分間曝露された直後の赤血球画像を示す.この図からも分かるよ
うに個々の赤血球が明瞭に撮影できた.さらに個々の赤血球それぞれの変形度合いに差異があっ
たことも観察された.

辞

文

献

(1) 田地川 勉:可視化情報学会誌 34 巻(2014)134
号 p.16-21(2) Watanabe et al.Int J Artif Organs, 40(2018),
201(8)(3) Horobin et al. Clin Hemorheol Microcirc.
2018

－30－

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第 33 巻

第2号

2019

（43）

OS3-3
低酸素環境下での微小循環適応と内皮由来 NO 産生能の関連
高木優奈＊,＊＊，渡邉宣夫＊＊，柴田政廣＊＊＊

東京医科歯科大学院医歯理工保健学専攻[〒113-8510 東京都文京区湯島 1-5-45]＊＊
芝浦工業大学生命科学科 [〒337-8570 埼玉県さいたま市見沼区深作 307]

１．はじめに低地で生活する生物のヘマトクリット値（Ht）
は，ほぼ一定（40%）に保たれている．Ht が高い（Softron）を用い，また Ht は尾から Ht 毛細管で微量採血して求めた．1 週間の低酸素および通常
酸素環境飼育後，全てのラットはウレタン麻酔下と酸素運搬には有利であるが，血流維持のため多くのエネルギーが必要となる．一方，この Ht は周囲の酸素環境により変化する．低酸素環境下では，Ht が上昇し，その結果肺高血圧症や高山病の発症要因となる可能性がある．しかし現実には標高4200m の高地に居住する人達がおり，彼らの血圧で cremaster 筋を対象に生体顕微鏡による in vivo
微小循環観察および頸動脈挿管による直接血圧計測を行った．
内皮由来 NO 産生能は NO 合成酵素阻害剤である NG-Nitro-L-arginine methyl ester, hydrochloride（L-NAME）静脈投与時の cremaster 筋細動脈収縮や心疾患罹患率は高くない．さらには高地トレー
ニングという低酸素負荷トレーニング法も存在す
る．本研究では低酸素環境に対する順応として，Ht 上昇に対する代償として血流抵抗（ずり応力）が増加するが，このずり応力増加により血管内皮細胞での一酸化窒素（NO）産生が上昇し，細動脈率および頸動脈血圧上昇率より求めた．
３．結果と考察
低酸素負荷群の Ht は低酸素負荷直後から上昇した（45%→59%）．一方，尾動脈カフ血圧計による血圧の経時変化については低酸素負荷群，通常
酸素群ともに有意な変化は見られなかった．1 週

血管を拡張させ血流抵抗を元に戻す適応機構が存在するのではないかと考えた．（図 1）本研究で間飼育後に行った頸動脈血圧計測では，L-NAME投与による NO 産生阻害時には低酸素負荷群ではこの仮説の妥当性を細動脈血管径の変化と NO産生能の関係を調べることにより評価した．

154±28.3％，通常酸素群で 142±13.6％と両群とも有意に上昇した．両群の上昇率を比較すると，低酸素負荷群での NO 産生能が高い傾向は見られたが，統計的な有意差はなかった．
細動脈血管径は L-NAME 投与後，低酸素，通常
酸素両群とも有意に収縮した．投与前の血管径（control）と比較すると，投与後の低酸素負荷群
は 87±7.5 ％，通常酸素群は 91±4.0 ％となり，血圧上昇率での評価と同様，低酸素負荷群の NO
産生能が高い傾向は見られたが，統計的な有意差はなかった．
今回の結果では低酸素飼育下において NO 産生
能の有意な上昇は見られなかった．この原因として低酸素負荷 1 週間経過後に NO 産生能を評価し

図 1 低酸素環境に対する心臓血管系の反応
２．実験方法
全ての実験は本学動物実験倫理規定に基づき行った．Wistar 系ラット（♂,15wks-, 335±23g）を 3
日間通常酸素環境下で，その後 1 週間低酸素あるいは通常酸素環境下で飼育した．低酸素環境は，酸素濃度 15%（標高 2,300m，PO2：114mmHg に相当）に設定し，測定時以外は常にこの環境を保った．血圧および Ht の経時変化は尾動脈カフ血圧計たことがあるのではないかと考えられる．内皮へのせん断応力に影響する Ht（血液粘度）は低酸素
負荷直後から上昇し，その後安定する．今回の実
験では NO 産生能の評価を負荷 1 週間後に行ったため微小循環系の低酸素適応が終了し，NO 産生
量も通常の生理的レベルに戻っていた可能性がある．今後は，低酸素負荷開始直後の適応過程において評価を行いたい．

－31－

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第 33 巻

第2号

2019

（44）

OS3-4
密度別に区分した赤血球に対する膜酸化量の測定評価〇鵜殿 裕輝 福井 浩二 渡邉 宣夫
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]
１．緒言

595[nm]にて吸光度を計測した．上記の TBA 法と体内を流れる血液中には加齢度の異なる赤血球が混在している．加えて、赤血球は加齢に伴い密度が増大
し，更に変形能低下[2]が生じることが知られる．

[1]

視点を変えて、生化学に関する研究分野では老化とは生体内で発生した活性酸素種による生体の酸化障害

Bradford を共に用いることで 1mg のタンパク質あたりの TBARS 量を導出した．
３．結果と考察Fig.1 に密度別の赤血球の示した酸化量を示す．

が原因であると解釈されている．これは赤血球に対しても同様なことが言え，赤血球膜に存在する脂質二重層が酸素と活性酸素が原因で酸化することが報告されている[3]．加えて老化に伴い赤血球膜の酸化量は増加傾向があるという報告もある[4]．しかしながら，この報告は 2 回のみの測定結果を基にしたものであり信頼できる事実とは言い難い．そこで本研究は加齢度別における赤血球膜の酸化量を詳細に評価する事を目的とした．加えて、その目的達成のため、従来の TBA 法より高精度な赤血球膜酸化量測定方法を検討した．

Fig.1 密度別の赤血球膜酸化(*p<0.05)

２．実験方法この図より低密度の赤血球より高密度の赤血球の方が採血後一日経過した豚静脈血に対し，1500[g]×10[min]の条件下で遠心分離し血漿を PBS で置き換え

膜酸化量において有意差な増大が確認された．これは、先行研究[4]の示す結果と同様の傾向であった．
先行研究より,TBARS 測定結果は若い赤血球でた．次に更に遠心分離（1500[g]×5[min]）して膜洗浄を 2 回行った後，赤血球層の上下層それぞれ 5[%]ずつ

3.5,30.7[nmol/g･Hemoglobin],老化赤血球においては 39.1,43.1[nmol/g･Hemoglobin]であり[4]明らかな採取した．試行回数は 6 試行行った．赤血球酸化度の違いは報告されていない．しかしながら，本研究

評価方法はチオバルビツール酸反応性物質(TBARS)をにおいて算出された TBARS 量に関しては、若い測定出来る TBA 法とタンパク質量測定法である

赤血球にて約 60[nmol/protein･mg]，老化赤血球に

Bradford 法を用いた． 酸化度を示す指標として知られる TBA 法はマロンジアルデヒド(MDA)とチオバルビ

おいては約 105[nmol/protein･mg]となり老化赤血球の酸化量が有意に増加した．老化赤血球は体内でより多くの酸素と活性酸素と関わった事により

ツール酸(TBA)を高温・酸性の条件下で TBARS が形成

酸化促進したことが解釈された．

される．
このTBARSを分光光度計で吸光度を算出し，

５．結言
我々は赤血球酸化量測定法として、ヘモグロビン除

ランベルトベールの法則にて TBARS を算出する．ここで，TBARS の吸収波長は 540[nm]とヘモグロビン(Hb)の吸収波長 532[nm]と被っている為、本研究における TBA 法においては、従来の TAB 法より高精度な酸去を取り入れる事になり、より高精度の酸化量測定法を提案した。更に、この方法を用いた赤血球膜酸化量測定実験の結果、老化赤血球における有意な酸化量の増大を確認した．

化量測定が可能になる事を見込み，ヘモグロビン除去
文

作業を TBA 法手順の中に採用した．Bradford 法はトリ

献

フェニルメタン系色素(CBB G-250)を用いたタンパク[1] M.Magnani et al , Acta haemat 79,1988

質の定量方法である.この測定方法は、CBB G-250 とタ[2] Pfafferott, C et al, Biophysical Jurnal,1985[3] Baskurt et al, 2007, IOS press Publication[4] Ando et al, Biol, Pharm , Bull,18(5) 659-663,1995

ンパク質が結合することを利用している．また、波長－32－日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

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（45）

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OS3-5
入力ひずみの振幅と周波数が血液粘弾性に及ぼす影響
小泓雄一，渡邉宣夫
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]
１．緒言
外科手術や心血管疾患の治療において血液凝固

Table 2 各振幅 ε[%]，周波数 f[Hz]条件における能評価は，重要課題である．血液凝固過程で粘弾発生最大せん断応力 τ[Pa]性が上昇することが過去に報告されており，粘弾

ε-ｆ
τ
ε-ｆ
τ

性測定から凝固能を診断できる可能性があるが，実現には至っていない 1)． これまでの血液粘弾性を扱った先行研究は，論文によって加えるひずみの振幅や周波数が異なる．更には，血液には数種

50-0.50.029
400-0.25
0.073

100-0.50.053
400-0.5
0.118

200-0.50.079
400-0.75
0.144

400-0.50.118

振幅，周波数が小さくなるにつれて位相差が小さく類の細胞が大量に含まれており，ひずみの振幅やなり，せん断応力が小さく，流れが穏やかになった．

周波数によって，流れの条件が変わる事により，

４．考察

個々の細胞の流動変形形態が様々に変化する．し入力ひずみの振幅や周波数が増大した時は，位たがって、これらの違いは血液粘弾性に影響を及

相差が小さくなった．これは瞬間的に抵抗が生じ，ぼす事が予想された．そこで，本研究は，粘弾性計

弾性特性が表れたと解釈する．反対に振幅や周波測における入力条件の振幅と周波数が血液粘弾性数が小さいときは，位相差が大きく，遅れて抵抗に及ぼす影響を検証することを目的とした．

が生じ，粘性特性が強く表れたと解釈する．これ

２．実験方法

は入力条件の違いが，Table 2 に示すように，細胞当日に採血された、豚購入血に対し,レオメータ(DHR-Ⅱ，TA instruments)を用いて入力ひずみ条件(振幅，周波数)を Table1 の様にそれぞれ設定し粘弾性計測を行った．
1 回の計測は時間 10[min]，
試料 370[μl]を要し，温度 37[℃]で実施した．各条件におTable 1

計測条件が晒される振動流れに違いをもたらし，細胞の凝振幅
周波数400[%] 0.5[Hz]200[%] 0.5[Hz]
100[%] 0.5[Hz]50[%] 0.5[Hz]400[%] 0.75[Hz]400[%] 0.5[Hz]400[%] 0.25[Hz]集を誘発したためだと考える．一般に血液が 0.05
～0.5[Pa]程度のせん断応力に晒されると，低せん
断領域では赤血球の凝集が誘発し，対して高せん
断領域では赤血球の解凝集が誘発する 2)．赤血球
凝集は粘性を決定し，凝集が多いほど粘性を上昇させる 3)．本実験における低せん断領域，つまり低周波数，低振幅領域で流れが穏やか状態で，位相差が増大し粘性の影響が大きく生じる現象は，赤いて弾性項，粘性項を計測した．また，DHR-Ⅱに

血球凝集によるものと解釈した．

よって取得できる入出力波形画像から位相差を算

５．結言

出し，振動条件の違いが位相差にどのような影響

血液粘弾性は，入力ひずみの条件に依存し，振幅やを及ぼすのかを検証した．これらの計測を６個体

周波数が増大した時は弾性特性が,低下した時には粘の豚の購入血に対して行った．

性特性が強く生じることが示唆された．

３．実験結果謝 辞

Fig．1 に各条件で計測を行った際の位相差を，

位相差[deg]

Table 2 に最大せん断応力を示す．

本研究に当たり，計測機器および実験設備をご提供
頂いた DNP ファインケミカル山口様，篠崎様，および

20

N=6

東京医科歯科大学大内克洋先生に感謝申し上げる．

10

Mean±SD

文

0

Fig．1 振幅，周波数と位相差の関係

献1) Jiahua Kou，et al，Engineering and Technology
2017: 134-151
2) G. Barshtein，et al，Biophysical Journal 2000：
2470-2474
3) H. Schmid-Schönbein，et al，J Clin Invest 1968：
1447-1454－33－

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第 33 巻

第2号

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（46）

OS3-6
シミュレーションによる大きさの異なる液滴のマージネーション
牧野真人**山形大学大学院

理工学研究科[〒992-0063

１．緒言
血液は,赤血球,白血球,血小板といった血球が血漿中に分散している粒子分散系である.血液は微小血管中で,柔らかい赤血球は血管中心に,固い白
血球や小さい血小板は,血管壁近くに移動することが知られている.これは,白血球や血小板が血管壁を縁取ることから,マージネーションと呼ばれる.本研究では,液滴が分散した系のシミュレーシ
ョンを開発し,クエット流れのもとで,液滴の移動について考察し,マージネーションをコンピュー
タシミュレーションで再現した.
２．シミュレーション方法
流体は,ナビエストークス方程式を有限差分法で解く.液滴はフロントトラッキング法 1)でシミュレーショ
ンする.この方法では液滴は表面を三角形の連結で表現する.液滴表面には,表面張力による力が働き,この力は,差分法で用いるメッシュに割り当てる.一方で流体の速度場を液滴表面に割り当てて,液滴表面の速度を見積もり,その速度に応じて液滴を移動させる.液滴の初期配置は分子動力学シミュレーションを利用して作成した.流れはクエット流れとして,壁面に速度 V を与えた.速度勾配方向の系の長さを L として,ずり速度は 𝛾𝛾̇ = 2𝑉𝑉/𝐿𝐿とする
３．シミュレーション結果
初期の半径が𝑎𝑎1 , 𝑎𝑎2 ,(𝑎𝑎1 /𝑎𝑎2 = 2)の 2 種類の液滴をそれぞれ,𝑁𝑁1 = 30, 𝑁𝑁2 = 30 の場合を示す.表面張力が𝜎𝜎1 , 𝜎𝜎2 が異なり,液滴ごとのキャピラリー数を
𝐶𝐶𝐶𝐶𝑖𝑖 = 𝜂𝜂𝑎𝑎𝑖𝑖 𝛾𝛾/𝜎𝜎𝑖𝑖 と す る と (a) 𝐶𝐶𝐶𝐶1 = 0.05, 𝐶𝐶𝑎𝑎2 =0.0125 お よ び (b) 𝐶𝐶𝐶𝐶1 = 0.125, 𝐶𝐶𝑎𝑎2 = 0.0125 と , 大
きい液滴の表面張力が異なる場合を比べる.図 1 で初期の液滴の配置が同じ状態から,始めた場合を比較した.大きい液滴を赤,小さい液滴を青で描画した.大きい液滴が固い場合(a)よりも柔らかい場
合(b)のほうが小さい液滴が壁に移動しているのが分かる.図 2 は,2 種類の液滴の中心からの距離を
𝑌𝑌𝑖𝑖 = ∑α|𝑦𝑦𝛼𝛼 − 𝐿𝐿/2|/𝑁𝑁𝑖𝑖 と定義して,ひずみの関数としてプロットした.大きい液滴が固い場合((a),破線)の場合に比べて,大きい液滴が柔らかい場合((a),
実線)のほうが小さい液滴が壁に寄りやすいことが分かる.

山形県米沢市城南 4－3－16]

図 1. せん断流動下における液滴の分散系

図 2. 液滴の平均位置.破線は(a)大きい液滴が固い場合で,実線は(b)大きい液滴が柔らかい場合
４．結言コンピュータシミュレーションにより,液滴分散系のマージネーションを行い,大きい液滴が柔らかい場
合のほうが,小さい液滴がマージネーションしやすい
ことが分かった.当日は,他のパラメータの場合を報告する.
文 献1) Tryggvason, G., Scardovelli, R. and Zaleski. S.,
Direct Numerical Simulations of Gas-Liquid
Multiphase Flows, Cambridge University Press,
New York 2011－34－

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第 33 巻第2号

要旨
6 月１日（土）
B1 会場
A1
学会奨励賞応募講演

－35－

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第 33 巻

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A1-1
界面張力モデルによる脳動脈瘤用塞栓材液滴形成の比較〇夏目拓也*，大石正道**，向井信彦*，大島まり**，****東京都市大学大学院 総合理工学研究科 [〒158-8557 東京都世田谷区玉堤 1-28-1]**東京大学 生産技術研究所 [〒153-8505 東京都目黒区駒場 4-6-1]***東京大学大学院 情報学環 [〒113-0033 東京都文京区本郷 7-3-1]
𝑭𝑖 ⁄|𝑭𝑖 |𝒏𝑖 = {
0１．緒言
脳動脈瘤破裂の予防術式として，海外ではカテ(|𝑭𝑖 |⁄|𝑭𝑖 |𝑓𝑙𝑎𝑡 ≥ 𝛾)(|𝑭𝑖 |⁄|𝑭𝑖 |𝑓𝑙𝑎𝑡 < 𝛾)

(4)ーテルを用いて血管内に液体塞栓材を注入する術

ここで，|𝑭𝑖 |𝑓𝑙𝑎𝑡 は曲率ゼロの界面での粒子間力，式も選択肢の一つであるが，液体塞栓術は術中の

𝛾は界面の判定に用いる係数であり，0.2 とする．

塞栓材制御が困難であるため，国内では未認可でただし，石井らのモデルは気液間に働く力を求めある．そこで，著者らは非圧縮性流体を対象としているが，本稿では 2 液混相流に適用する．

て開発された MPS 法を用いた塞栓材注入シミュレ

３．結果ーションを開発し，物理実験との比較によって塞

従来のモデル 2)と石井らのモデル 3)を 2 液混相

栓材の界面形状や滴下時刻についての定量的評価

流に適用したモデルを用いて水槽とカテーテルにを行ってきた 1)．しかしながら，シミュレーション

よる塞栓材注入シミュレーションを行った．シミ

によって形成された液滴はカテーテル先端に接触ュレーション結果および比較用の物理実験結果をせず物理実験とは異なっているため，界面張力モ

図 1 に示す．

デルと濡れ性に原因があると考え，本稿では界面張力モデルを検討する．従来のモデル 2)は単一流体における分子間ポテンシャル力のみを評価していたが，液体塞栓術では 2 液混相流となるため，(a) 従来モデル (b) 本モデル(c) 物理実験
図 1 シミュレーションと物理実験結果 (1.03[s]後)
ここで，図 1(a)，(b)および(c)の上端にある黒線

新たに界面境界で別々の物性を持つ流体からの影響を考慮した石井らのモデル 3)を 2 液混相流に適用し，塞栓材注入シミュレーションを行って形成される液滴の形状を比較する．

テルの先端と液滴の接触は見られないが，(b)では

２．解析手法近藤らの従来モデル 2)では，次式(1)で界面張力を求める．
(𝒓𝒋 − 𝒓𝒊 )𝑭𝑖 = 𝐶 ∑ 𝒇𝒊𝒋 (𝑟𝑖𝑗 )𝑟𝑖𝑗

はカテーテル先端の縁である．図 1(a)ではカテー
カテーテルの先端と液滴が接触しており，(c)の物
理実験と同様な液滴が形成されていることが判る．
４．結言

(1)

従来モデルでは水槽内にある水粒子からの影響を考慮せずに界面張力を求めているため，液滴は

𝑗≠𝑖

ここで，𝑭𝑖 は粒子間力，𝐶はポテンシャル係数，

カテーテルに接触していないのに対し，本モデル

𝒇𝒊𝒋 は粒子𝑖と𝑗のポテンシャル力，𝑟𝑖𝑗 は粒子𝑖と𝑗の粒ではカテーテルから注入された塞栓材の界面張力

子間距離，および𝒓𝒊 と𝒓𝒋 は粒子𝑖と𝑗の位置ベクトルを水粒子との圧力勾配から求めることで，水粒子であり，ポテンシャル力は次式(2)で求められる．
(𝑟𝑖𝑗 − 𝑙0 )(𝑟𝑖𝑗 − 𝑟𝑒𝑠𝑡 ) (𝑟𝑖𝑗 ≤ 𝑟𝑒𝑠𝑡 )𝒇𝒊𝒋 (𝑟𝑖𝑗 ) = {(2)0(𝑟𝑒𝑠𝑡 < 𝑟𝑖𝑗 )の影響を受けて液滴がカテーテルに接触し，物理実験と同様な液滴を形成することができた．

ここで，𝑙0 は初期粒子間距離，𝑟𝑒𝑠𝑡 は影響半径であり，初期粒子間距離の 3.1 倍とする．一方，石井らのモデルでは界面張力を次式(3)の圧力勾配で求める．
𝑑(𝑃𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 − 𝑃𝑙𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑 )(3)𝒏𝑖ℎ𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒
こ こ で ， 𝑭𝑖
は界面張力，𝑑 は次元数，
𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒𝑭𝑖= ∇𝑃𝑖 =

𝑃𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 は塞栓材の圧力，𝑃𝑙𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑 は水の圧力，ℎは界面の厚さ，および𝒏𝑖 は界面の単位法線ベクトルであり，𝒏𝑖 は次式(4)で求められる．

文献1) Natsume, T., Oishi, M., Mukai, N. and Oshima, M.：
Droplet Simulation for Cerebral Aneurysm
Embolization, IWAIT2019 Proc. of SPIE, 11049,
110492R1-6, 2019.
2) 近藤雅裕, 越塚誠一, 滝本正人： MPS 法における粒子間ポテンシャル力を用いた表面張力
モ デ ル , Transactions of JSCES, Paper
No.20070021, 2007．
3) 石井英二, 杉井泰介： 粒子法における表面張力モデルの開発, 日本機械学会論文集 B 編, 78,
1710-1725, 2012.

－36－

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A1-2

第 33 巻

第2号

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血流を考慮した医用材料の抗血栓性評価の重要性

中山正光*, 長谷部光泉*,**, 田村典子***, 綾部健吾*, 藪下寛人*, 松本知博*,**, 富田愛子*, 後藤信哉**東海大学大学院 医学研究科 先端医科学専攻 [〒259-1143 伊勢原市下糟屋 143] **慶應義塾大学 理工学研究科 開放環境科学専攻[〒223-8522 横浜市港北区日吉 3-14-1] ***新潟医療福祉大学 健康科学部 健康栄養学科 [〒950-3198 新潟市北区島見町 1398]

１．緒言
血液接触性の医療デバイスは血流下で使用され，その構成材料は血小板の付着を抑制する特性（抗血栓性）を要する．従来，医用材料の抗血栓性は，「血流」を考慮しない条件下にて評価されてきた．
しかし，血流に曝露される医用材料の血栓は動脈，
静脈，微小血管などの血流下にて惹起される．
そこで本研究では，医用材料の血栓性評価法として材料上への血小板付着数と，付着した血小板の形態変化を非血流下，血流下にて検討した．

付着数は，非血流下において PC，F-DLC 上で

２．実験方法（図 2）．一方で血流下における PC 上と F-DLC 上

613.2±56.0，65.2±11.8 cells/area と差が認められた医用材料として使用実績のあるポリカーボネー
ト（PC）基板と，新規に開発された医用材料であの血小板付着数は，各せん断応力における 3 分間の全血灌流の条件では差を認めなかった．

るフッ素添加ダイヤモンドライクカーボン（FDLC）を試料とし，非血流下，血流下にて血小板付着試験を行った．健常成人から採取した全血をクエン酸 ACD 液と混合し，抗凝固薬処理した．非血４．考察
医用材料の抗血栓性評価の標準的方法であった
非血流下の血小板付着試験では F-DLC 上の血小板流下では抗凝固処理をした全血を遠心分離し，多付着数，付着血小板の活性化形態変化が PC と比

血小板血漿（PRP）と乏血小板血漿（PPP）を抽出

較して少ないことを確認した．各せん断応力におした．その後，PRP と PPP を混合し 2.5×105 cells/μLの PRP を調製した．37˚C，5%CO2 環境下において基板を 1 時間浸漬させ，洗浄後，固定した．血流ける 3 分間の血液灌流後の血小板付着数，血小板
形態には PC と F-DLC に差異を認めなかった．
医用材料は生体内にて年にわたって血液に曝露下では，抗凝固処理をした全血とフローチャンバ

される．加えて，生体内ではカルシウムキレート

ーを用い，せん断応力 300，1500，3000，6000 s-1 の剤などによる抗凝固薬処理はされていない．血流血流を再現した．3 分間の全血曝露後，洗浄し，固下における壁面への血小板付着には赤血球による定した．血小板付着数は微分干渉顕微鏡を用いた

血流の揺らぎが必須であるため，本研究にて比較観察画像から算出し，付着した血小板形態は走査した非血流下と血流下では，血流以外にも調整されていない因子が残る．また，血流下では，材料に型電子顕微鏡（SEM）を用いて観察した．

吸着したタンパク質と結合した血小板は剥離する
方向に流体力を受ける．非血流下では，血流下に

３．実験結果血小板の観察画像を図 1 に示す．血小板は活性比べ弱い結合力による付着を含む．つまり，血流化すると偽足を形成し，その後に扁平化する．非下では流体力に抗した付着が可能な血小板のみが血流下の PC 上では偽足を出し，扁平化した血小付着と評価される．以上のことより，非血流下と板を認めた．F-DLC 上では活性化した血小板は PCに比べて少なかった．血流下の 1500 s-1 では PC，
F-DLC ともに偽足，扁平化が認められた．血小板

血流下では，血小板付着，活性化のメカニズムも異なる可能性があり，精密な評価系の確立に向けて，さらなる実験の積み重ねが必須である．
５．結言
血流条件下における血流を考慮した医用材料の抗血栓性評価の重要性が示唆された．

－37－

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第 33 巻

第2号

2019

（50）

A1-3
経カテーテル大動脈弁における弁葉周辺および冠動脈開口部
流れの可視化のための拍動循環シミュレータ開発
坪子侑佑*，藍龍之介**，前原瑠海***，許雪童****，岩﨑清隆*****早稲田大学 理工学術院総合研究所 [〒162-8480 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***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
重度大動脈弁狭窄に対する経カテーテル大動脈弁留置術（TAVI）後の弁葉周辺の血栓形成等についての分析が求められている．大動脈基部や弁葉部の血液流れには冠動脈分枝の存在が影響するが，その検討は数値計算によるものが多い．本研究では，経カテーテル大動脈弁の弁葉周辺および冠動脈の血行動態を模擬し，流れの可視化が可能な拍動循環シミュレータの開発を行った．
２．実験方法シリコーン製の左室モデル，文献値 1)より物性と形状を決定した冠動脈付き大動脈基部モデル，弓部大動脈モデル，コンプライアンスタンク，末梢抵抗，リザーバからなる一巡回路を構築し，空気圧駆動で左室モ

Fig. 1 Hemodynamic waveforms obtained from the
newly developed circulatory simulator. AoP: Aorticpressure, AoF: Aortic flow, LVP: Left ventricularpressure, LCA: Left coronary artery, RCA: Rightcoronary artery.

デルを駆動した．冠動脈波形特有の二段ピークと流量2-3)を創出することを目指し，ローラーポンプを用いた

５．結言
冠循環を含む左心拍動循環シミュレータを開発した．

駆動機構を開発し，左冠動脈に接続した．右冠動脈は抵抗で流量を調節した．経カテーテル大動脈弁

粒子画像流速計測法による弁葉周辺流れ場可視化を行（SAPIEN XT 23mm, Edwards Lifesciences）を大動脈基い，経カテーテル大動脈弁の臨床での適正使用や適応部に留置し，拍動数 70 bpm のもと，左室圧，大動脈圧・拡大に資する定量データの提供を進めていく．

流量，冠動脈流量を計測した．

謝

３．実験結果
空気圧駆動とローラーポンプでの駆動制御によ

本研究は，厚生労働省 革新的医療機器等国際標
準獲得推進事業ならびに JSPS 科研費 18K12136 の助成を受けた．

って，平均値で大動脈圧 100 mmHg，流量 3.0 L/min，
冠動脈圧 100 mmHg，左冠動脈流量 160 mL/min，
右冠動脈流量 80 mL/min を達成した（図 1）．
４．考察
作製した大動脈基部モデルは文献値に基づき平均化された形状であり，経カテーテル弁の固定を簡易化するためモデルに弁葉を設けなかった．カ
テーテル弁留置に際しては自己弁葉の石灰化等が弁の拡張形態に影響する．今後，解剖学的形状や石灰化分布を再現した自己弁葉を有する大動脈基部モデルを作製して拍動循環評価を行う．

辞

文

献

1) Waller, B. F., Orr, C. M., Slack, J. D., Pinkerton, C.
A., Van Tassel, J. and Peters, T.: Anatomy,
histology, and pathology of coronary arteries: areview relevant to new interventional and imaging
techniques-Part I. Clin Cardiol,, 1992; 15(6), 451–
457.
2) Nichols, W. W., O’rouke, M., F. and Vlachopoulos,
C.: McDonald’s Blood Flow in Arteries
Theoretical, experimental and clinical principles
Fifth edition. ARNOLD, 1998, p.324.
3) Sakamoto, S., Takahashi, S., Coskun, A. U.,
Papafaklis, M. I., Takahashi, A., Saito, S., Stone, P.
H. and Feldman, C. L.: Relation of distribution ofcoronary blood flow volume to coronary artery
dominance. Am J Cardiol. 2013; 110(10),1420-1424.

－38－

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻第2号

要旨
6 月１日（土）
B1 会場
OS1
血管内治療

－39－

2019

（51）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

第2号

2019

（52）

OS1-1
中大脳動脈瘤に対する弾性の効果
Nadia Shafii*, Kahar Osman*, 田中学**, Simon Tupin***, 太田信***, 〇 山口隆平***
Universiti Teknologi Malaysia (Skudai, Malaysia)
千葉大学大学院 [〒135-8548 千葉市稲毛区弥生町 1‐33]***
東北大学流体科学研究所 [〒980-8548 仙台市青葉区片平 2-1-1]
*

**

１．緒言
薄膜弾性壁脳動脈瘤内流れに関する実験的研究は、
Phantom model の製作が容易でないことから，多くの研究では剛体壁を仮定し，WSS，WSSG，Flow instabilityなどが CFD で進められている。この報告では、中大脳動脈脈 MCA:M1 から M2, M3 への分岐点に発生した動脈瘤に着目し，薄膜弾性壁を持つ動脈瘤モデルを用い
動脈瘤内の流動挙動を，第一段階として実験的に検討した．
２．計算及び実験方法

Fig.3 Flow circuit with phantom

実験に使用するモデル瘤の stl, Phantom の形状を，それぞれ Figure 1, 2 に示す．ACA:A1 Diameterd1=2.80 mm, ACA:M2 d2= 2.3 mm, MCA:M3 d3= 1.7mm，瘤部は Width W= 11.2 mm, Height H= 13.3 mm,
Depth D=13.9 mm である．瘤壁は Dow Chemical のシリコン Sylgard 184 で作製した．このときの弾性係数は E= 0.67 MPa である．

Fig.4 Deformation ratio of width, height & depth

血 液 と ほ ぼ 同 じ 物 性 の 作 動 流 体 Aqueous
Glycerol with NaI，動粘度=×10-6 m2/s，密度
=1.188 g/cm3 を用いる．

Fig. 5 Transition of Flow velocity in cardiac cycle

実験条件は，最大・最小レイノルズ数 Re= 530,
Fig.1 Morphology of MCA aneurysm

180，無次元振動数 α=1.89 である。流路を Fig.3 に示す．Phantom の入った容器は，上部を解放し，大気と接するようにしてある．Phantom の dome 部の
壁厚は 0.4 ㎜以下である。
３．結果
拍動に伴う瘤壁の変形率を，Fig.4 に示す．このモデルでは最大 5％の変形を示す。瘤内の速度変動を Fig.5 に示す．位相 t/T=0.2 が最大流量時に対応し，反時計回りの旋回流が示される。
文

Fig.2 Phantom model of MCA elastic aneurysm

献Yamaguchi, R, Nadia Shafii. Effects of elasticity on wall shear
stress in patient-specific aneurysm of cerebral artery, JFCMV,
2019, 7(2).

－40－日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

第2号

（53）

2019

OS1-2
バーチャルコイル技術を用いた CFD 解析による再開通因子の調査
石井匠 *，高尾洋之 **,***,****，藤村宗一郎 **,***，内山祐也 **,***，大野宏 **,***，奥平拓真 *石橋敏寛 ****，大谷カタリーナ ****,*****，福留功二 *，山本誠 *，村山雄一 ****
*東京理科大学 工学部 機械工学科 [〒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***東京理科大学大学院 工学研究科 機械工学専攻****東京慈恵会医科大学 脳神経外科 *****シーメンスヘルスケア株式会社
１．緒言

コイルに対して血流衝突が生じやすい．この血流

コイル塞栓術後の再開通には血行力学的要因が衝突がコイルの一部に集中し，かつ血流の速度が関わっているとされており，近年，数値流体力学

速く，コイルに対して局所的に大きな負荷を与え（CFD：Computational Fluid Dynamics）を用いたコるような症例において，再開通が発生しやすいと

イル留置後の血流解析が行われている．本研究で考えられる．実際の術後のコイル形状と比較する

は，コイルの形状や分布を考慮したバーチャルコと，流速が速い領域とコイルが潰れた位置が一致

イル技術 を用いて手術後のコイルの形状をモデする症例が多く見られた（図 1 参照）．一方，ICA

ル化し，手術前後の脳動脈瘤における CFD 解析を症例において，コイルの充填率が小さい症例では，多症例に対して行うことにより，再開通因子を調コイル素線間の空間が広いため，コイルに負荷が査することを目的とする．

生じた際に発生するコイル同士の接触による構造

２．解析手法的抵抗力が小さく，コイルが潰れやすいと考えら(1)中大脳動脈（MCA：Middle Cerebral Artery）と内れる．したがって，この状態のコイルに，圧力によ頚動脈（ICA：Internal Carotid Artery）に発生した脳る大きな負荷が生じる症例において，再開通が発動脈瘤で，コイル塞栓術により治療された症例

生しやすいことが示唆される．術後のコイル形状（MCA：再開通 7 症例，安定 23 症例）（ICA：再と比較すると，圧力が高い領域とコイルが潰れた

開通 8 症例，安定 34 症例）を解析対象とした．先位置が一致する症例が多く見られた（図 2 参照）．

(1)

行研究のバーチャルコイル技術 を基に，実際の５．結言

手術で使用されたコイルの直径・長さ・本数を考MCA 脳動脈瘤について，脳動脈瘤内に流入する慮したバーチャルコイルを脳動脈瘤内に留置した．

血流の速度と流入面積が再開通に関与している．

コイル留置前後の脳動脈瘤に対し，CFD 解析を行

一方，ICA 脳動脈瘤について，血流により生じる

い，再開通症例群と安定症例群とを多変量ロジス

圧力とコイルの充填率が再開通に関与している．

ティック回帰解析を用いて比較した．

文

0.0

イル充填率（VER）が小さい症例において，再開通が生じやすいという結果が得られた．次式(1)，(2)に，多変量ロジスティック回帰解析より得られた再開通リスク（RCR：Recanalization Risk）を示す．
1
RCRMCA =(1)
1+exp (10.3 − 30.6 NVNeck ′ − 17.6 IARReduc )1
RCRICA =(2)
1+exp ( − 4.83 − 0.765 PDNeckMax ′+44.4 VER)

-0.7
Fig. 1 MCA illustrative cases. (A) Velocity at neck (B, C) Coil mass from
DSA image at immediately after embolization and over a-year follow-up
Normalized
pressure
[-]
8.0
0.0

４．考察
血管分岐部の頂点に発生する MCA 症例では，(C)

Recanalized region（PDNeckMax ′）がコイル近傍に生じており，かつコ

(B)

-8.0

(A)

(B)

(C)

Recanalized region

れた．一方，ICA 症例では，局所的に高い圧力(A)High velocity region

において，再開通が生じやすいという結果が得ら

Normalized
inflow
velocity[-]
0.7High pressure region

る血流流入面積の減少率（IARReduc ）が大きい症例

Recanalization

する血流速度（NVNeck ′）が速く，かつ術前後におけ献

H. G. Morales, et al.: A Virtual Coiling Technique for
Image-Based Aneurysm Models by Dynamic Path
Planning. IEEE Trans Med Imaging, 32, 119-129, 2013

Stable1)

Recanalization

MCA 症例では，コイル留置後の脳動脈瘤に流入

Stable３．解析結果Fig. 2 ICA illustrative cases. (A) Pressure at neck (B, C) Coil mass from
DSA image at immediately after embolization and over a-year follow-up－41－

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第 33 巻

第2号

（54）

2019

OS1-3
経過観察期間中における未破裂脳動脈瘤の成長に関する血行力学的調査
奥平拓真 *，高尾洋之 **,***,****，藤村宗一郎 **,***，内山祐也 **,***，大野宏 **,***，石井匠 *石橋敏寛 ****，大谷カタリーナ ****,*****，福留功二 *，山本誠 *，村山雄一 ****
*東京理科大学 工学部 機械工学科 [〒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***東京理科大学大学院 工学研究科 機械工学専攻****東京慈恵会医科大学 脳神経外科 *****シーメンスヘルスケア株式会社
衝突箇所（図 1(b-d)中の黒丸）で，PD と WSSD が高い

１．緒言
脳動脈瘤の成長には血行動態が関与していると値を示すとともに，脳動脈瘤が成長していることが確考えられ，数値流体力学（CFD: Computational Fluid

認された（図 1(a-d)参照）．一方，図 1(e-h)の未成長症

Dynamics）解析による血流シミュレーションを用例では，成長症例と比較して，瘤壁における PD といた研究が近年盛んに行われている．本研究では，

WSSDの値が低く，強い血流衝突が生じていない．
MCA

脳動脈瘤の成長に関与する血行力学的因子の調査

症例では，強い血流衝突により瘤壁への高い負荷が加を目的とする．経過観察期間中に成長した症例群

わった脳動脈瘤が成長したと考えられる．

と成長が認められなかった症例群に対して血流のICA 症例では，血流によって瘤内に渦が発生し，

CFD 解析を実行し，得られた結果から各症例群間

その吸い込み効果によって瘤壁に相対的に低いにおける血行力学的パラメータの比較を行う．

PD と WSSD の値が確認された（図 2(b-d)(f-h)参照）．

２．解析手法

未成長症例では，瘤壁における低い圧力と高い圧縮

中大脳動脈（MCA: Middle Cerebral Artery）と内力によって脳動脈瘤が母血管側に押さえ込まれ，成長

頸動脈（ICA: Internal Carotid Artery）に発生した脳が抑制されたと考えられる．反対に，成長症例では低動脈瘤のうち，経過観察前の大きさが 7 mm 以下

い圧力領域が少なく, 圧縮力も弱いため，脳動脈瘤ののものを対象とした．経過観察前後の脳動脈瘤の成長が抑制されず，成長した可能性が示唆される．

体積の変化率を成長率と定義し，成長率が 20%以

５．結言
脳動脈瘤は MCA 症例では瘤壁に加わる圧力

おける成長率が 5%以下の脳動脈瘤を未成長症例（PD+ave ）及び引張力（WSSD+ave ）が大きい症例におと定義した．解析対象の症例は計 62 症例であった

いて成長し，ICA 症例では瘤壁の低圧（PD-ave ）領（MCA：成長 16 症例，未成長 15 症例，ICA：成域が少なく，圧縮力（WSSD-ave ）が弱い脳動瘤が成長 10 症例，未成長 21 症例）．経過観察前の脳動長していた．

脈瘤を含む脳血管系に対して血流解析を行い，血

(a)

(b)

(e)

0.0[m/s] 0.4 -1.0[-](f)(g)

３．解析結果及び考察
統計学的な比較の結果，MCA 症例において，瘤壁に加わる高い圧力（PD+ave ）及び瘤壁へ加わる引張力（ WSSD+ave ） が 成 長 症 例 で 有 意 に 高 か っ た（PD+ave ：P=0.03，WSSD+ave ：P=0.03）．他方，ICA 症例において，瘤壁に加わる低い圧力（PD-ave ）及び瘤壁へ加わる圧縮力（WSSD-ave ）が成長症例で有意に高かった（PD-ave ：P=0.03，WSSD-ave ：P=0.02）．それぞれの部位における成長症例と未成長症例の代表症例における経過観察期間前後の形状の変化，流線，PD と
WSSD の分布を図 1 及び図 2 に示す．
MCA 症例では，成長症例において瘤壁に強い血流衝突が生じていることが流線（図 1(b)）から分かる．

－42－

Non-growth

用いて統計学的な比較を行った．

(c)

(d)

1.0 -0.5[-]
(h)

0.5

0.0[m/s] 0.4 -1.0[-] 1.0 -0.5[-]
0.5
Fig. 1 Illustrative MCA Cases. (a,e) Overlap of before-after
follow-up images. (b,f) Streamlines. (c,g) PD. (d,h) WSSD.
(a)
(b)
(c)
(d)

Growth

学的パラメータに対して Mann-Whitney’s U-test を

Non-growth

行力学的パラメータを算出した．得られた血行力

Growth上の脳動脈瘤を成長症例，2 年以上の経過観察に(e)0.0[m/s] 0.4 -1.5[-](g)(f)

1.5 -0.5[-]
(h)

0.5

0.0[m/s] 0.4 -1.5[-] 1.5 -0.5[-]
0.5
Fig. 2 Illustrative ICA Cases. (a,e) Overlap of before-after
follow-up images. (b,f) Streamlines. (c,g) PD. (d,h) WSSD.

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第 33 巻

第2号

2019

（55）

OS1-4
未破裂脳動脈瘤塞栓治療用
多孔薄膜カバードステントの血栓形成能の評価（流れの停滞部に凝塊形成する模擬血液による模擬血栓形成実験と流れ場の関係）

廣野充＊，矢野良輔＊，田地川勉＊＊，中山泰秀＊＊＊
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]＊＊

関西大学 システム理工学部＊＊＊
バイオチューブ株式会社

１．はじめに
我々は国立循環器病研究センターと共同で，脳動脈瘤治療用多孔薄膜カバードステント(以下 CS)
を開発してきた 1)．生体内で血栓形成能の定量評
価は困難なため，血流動態と血栓形成の両者を再現する模擬血液の開発により，治療デバイス開発の効率化と定量化が期待できる．牛乳に塩を加えた過凝集性牛乳はレンネットと呼ばれる酵素を加えると凝塊を形成し，これが血流停滞による血栓形成との類似性を指摘する報告がある 2)．
しかし，血栓形成に重要なずり速度と凝塊形成の関係の理解が不十分であり，また凝塊形成現象は牛乳の鮮度の影響を受けるなど再現性にも問題点があったことから，本研究室では過凝集性スキムミルクを用いた模擬血液を開発してきた 3)．
本研究では，開発した模擬血液を使い，弯曲血
管外弯の動脈瘤に対して CS の凝塊形成過程と瘤内の流れ方の関係を明らかにするために，作製した模擬血液による模擬血栓形成実験と PIV による
流れ場の結果を比較した．
２．実験装置および方法
水力平均直径 dh=5mm の正方形断面をもつ親血管と直径 10mm の動脈瘤からなるアクリル樹脂製
2.5 次元モデルを作製した．親血管モデルは内頚動脈サイフォン部を模擬した曲率比(=親血管半径/曲率半径)1/2 の U 字管とした．動脈瘤の開口位置
a=90deg.に設定した．CS の治療対象となるヒト脳動脈の平均 Reynolds 数 Re=580 に設定した.

2-2．模擬血栓の形成・成長過程の観察

2-1．PIV による流れの評価実験

3)

先行研究 2) 4)では，低温殺菌牛乳を用いていたが，我々の事前研究で，より再現性が高く凝固に至る過程のレオロジー特性がヒト血液のそれに近いス
キムミルク(和光純薬工業，190-12865)溶液 26.4
wt%に，塩化カルシウム(和光純薬工業，030-00445)
を 95.5mg/mL 添加した溶液を模擬血液として用い，実験開始直前に凝塊形成を促すため 10wt%の微生物由来レンネット(Sigma-Aldrich，RS876)水溶液を，模擬血液中で 0.533wt%の濃度になるように添加した．瘤内の凝塊形成過程を可視化するため，動脈瘤モデル親血管部より 1,2,3,4 分後に緑，
赤，
青，
黒色の 67wt%アクリルカラー水溶液 0.4mL をそれ
ぞれ瞬時に注入し，実験終了後に凝塊を動脈瘤モ
デル壁面から撮影し，観察した．
３．実験結果図 1 のように PIV の結果では，CS を留置することで瘤上部のずり速度が低く瘤上部から血栓化が始まることが予測された．一方，模擬血栓形成実
験では，図 2 の各経過時間に注入したアクリルカ
ラー水溶液の模擬血栓中の境界線(実線)から，瘤上部のやや親血管流れ下流側からネック部に向かって血栓が形成・成長する様子が明らかになった．
文
1)
2)

田地川他, 機論 B, 79(801), pp. 265-277, (2013).
A. Narracott et al., J Artif Organs, 8(1), pp.56-62,(2005).
矢野他, 機講論, No.18-1, J0210101, (2018).
K. Koike et al., 8th Asian-Pacific Conf.erence on
Biomechanics, PS1-11, (2015).

実験装置，条件は既報 1)と同じため詳説は割愛
4)2する．作動流体はヒト血液の動粘度=4.44mm /sに一致させた 49. 5wt%グリセリン水溶液を使用し，
103
CS の孔径と開口率に合わせた多孔化 SUS304 製薄板(孔径 100 μm ，開口率 30%)を瘤ネック部に CSモデルとして留置し，作動流体に懸濁した直径約10-1
15 μm の蛍光粒子の蛍光像を CCD カメラで撮影，得られた画像から相互相関法による PIV(Davis10,
LaVision GmbH)で 100 時刻平均の速度ベクトル場
を求め，血流停滞による血栓形成指標として流体
Fig. 1 Flow pattern and shear rateのずり速度の分布を算出した．
distribution in an aneurysm model.

－43－

献

Fig. 2 An example of milk
coagulation state in aneurysm.

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第 33 巻

第2号

2019

（56）

OS1-5
末梢動脈硬化症 PAD 治療のための逆行性静脈潅流に関連した
内皮細胞酵素系の検討（第２報）
小山富康
元北海道大学 [〒064-0821

札幌市中央区北 1 西 25 2-7-516]

されたことを意味する．即ち微視的なレベルで，

１．緒言
PAD は現在でも治療困難な疾患である．下肢の酸素受容供給の微小血管系が，強い障害を受ける

動脈系が緩徐に侵され遂には切断に至ることが多ことを示す．

い．笹嶋らは患足の下肢静脈に，未だ侵されてい4. 結語

ない末梢動脈を，逆行性につないで，酸素化した有酵素系が，放射線照射の影響を受けやすい．PAD

動脈血を供給する術式を工夫施術している．しか障害も動脈側微小血管から始まるとみられる．

心筋組織内で，動脈性微小血管の亜鉛含し，意外なことにこの方法について，国外では「静脈側から逆行流入させた血液は，動脈へ抜けてい
くだけで，下肢組織への酸素供給の役割を果たすことはできない」と考える医療関係者が少なくな
いようである．ところが，実際の人体の末梢動脈では，その使命の確実な達成を測ってか，5 層からなる厚手の細動脈壁が形成されているという．
それでもなお障害を受けやすい実情を理解してもらう必要があるので，マウス胸部に径１cm の窓を設けた，厚さ 1ｍｍの鉛板を以て胸部を覆い，心臓部をＸ線照射して，心筋の微小血管系に対する影響を検討した．

Ｌｙｍｐｈａｔｉｃｓ
Fig.1 Schematic illustrationof the normal circulatory
system (left) and distalｏｖｅｒｆｌoｗ
vein arterialization (right).

Physiological aspects of oxygen transport to peripheral
tissues by retrograde perfusion (distal vein arterilization, by
Koyama T, Sasajima T, Kikuchi S. Advances in Med. andBiol. Vol 73 by L V Berhardt, 2014 Nova Science Publ)

2．実験方法と実験結果
前報（B&R, Vol.32, p.98 (2018)）を参照．
3. 考察
PAD の患足では，動脈側から障害が発生すると云われている．亜鉛を活性中心とするアルカリフ
ォスファターゼ AP 酵素系は，微小血管系の動脈側に分布する．本実験でも，AP 染色血管の減少は，微小血管路のうち，動脈系微小血管の酵素の活性低下，血行減少が起きると推察される．つまり，動脈性微小血管で静脈側が障害され，変調している可能性が大きい．この時には，静脈側に動脈血を送り込み，水分とともに酸素を逆行性に送り込
むことが有効と考えられることになる．
他方細静脈側の DPPIV 染色領域にＸ線照射によFig.2 Sections of rat cardiac ventricular tissues stained
for alkaline phosphatase (AP，blue for arterioles) anddipeptidylpeptidase IV (DPPIV, red for venules). A:
control and B:X-ray-irradiated cardiac tissue showing
no blue stained capillaries.

る有意な変化はない．また細静脈性血管網には一

X-ray

般的に吻合が多いので血流路が阻害されることは

X-照射中
血管内腔

少ないはずである．酸素化した血球が，細静脈ネットを流れ抜ける間に酸素は周囲の組織へ拡散分布できるはずである(Fig.1)．
この結果は，静脈系よりも，より堅固な構造壁を持っている筈の，ラット心臓の筋肉壁の動脈系
小血管壁の染色性が，Ｘ線照射により顕著に障害

Fig.3 X 線照射の作用点想定図．血管壁内の 細動脈系
血管の機能(青)は障害されるが，(赤)の静脈性血管は影響されない．雷光印(黄色)有効なＸ線照射を示す．

－44－

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第 33 巻

第2号

2019

（57）

OS1-6
7 テスラ MR 装置の高空間分解能 3 次元位相コントラスト
磁気共鳴法を利用した脳血流動態解析の精度検証
田嶋駿亮*,**，礒田治夫***,*，福永雅喜****，小森芳秋*****，水野崇**，定藤規弘****，長縄慎二**名古屋大学 大学院医学系研究科 [〒461-8673 名古屋市東区大幸南一丁目 1 番 20 号，〒466-8550 名古屋市昭和区鶴舞町 65]，**名古屋大学医学部附属病院 医療技術部，***名古屋大学
脳とこころの研究センター，****自然科学研究機構 生理学研究所 心理生理学研究部門，*****シーメンスヘルスケア株式会社
１．緒言

３．実験結果，考察

脳動脈瘤の発生, 成長, 破裂に血流動態の関与

3T MR 装置で得られた脳動脈瘤モデルの MRFDが報告されており，磁気共鳴流体解析 (MRFD) やの 3 次元速度ベクトル図では血管壁近傍にノイズ

計算流体解析 (CFD) を使用して，脳動脈瘤を対象様のベクトルが認められたが ，7T MR 装置の．脳

MRFD では認められず CFD と類似した．3T MR

血管程度の細い血管を対象に MRFD を行う場合，装置を使用した 3D PC MR は，低 SNR のため，血3 次元位相コントラスト磁気共鳴法 (3D PC MR)

2)

管壁近傍の低流速箇所の流速測定精度が低下したを高空間分解能で撮像する必要がある．7T MR 装と考えられた．脳動脈瘤モデルの検討とヒト健常置を利用することで高信号雑音比 (SNR) かつ高

ボランティアの検討で，相関係数 R, ASI, MSI の何

空間分解能の 3D PC MR を撮像でき，細い脳血管

れも 7T MR 装置の結果は 3T MR 装置の結果に比を対象に高精度の MRFD を行える可能性がある．

して高値を示した．ヒト健常ボランティアの検討

本研究の目的は，3T MR 装置と 7T MR 装置で撮の ASI と MSI の統計解析では，3T MR 装置の結果像したヒト脳動脈瘤モデルとヒト健常ボランティと 7T MR 装置の結果の間で有意差が認められた．

アの 3D PC MR から MRFD を行い，得られた解析

7T MR 装置を使用した高空間分解能の 3D PC MR

結果を基準の CFD と比較し，7T MR 装置の高空間

撮像は十分な SNR を確保することができ，細い血

分解能 MRFD の精度は 3T MR 装置の MRFD より管でも精度良く MRFD を行えたため，CFD の結果も優れているか否かを検討することである．

に類似した結果が得られたと考えられた．

２．実験方法４．結言とした血流動態解析の研究が行われている1)

本研究は名古屋大学大学院医学系研究科の保健

7T MR 装置を使用した高空間分解能 MRFD の精度

学臨床･疫学研究審査委員会の承認を得た．ヒト脳は 3T MR 装置よりも優れていることが確かめられた．

動脈瘤モデルとヒト健常ボランティア 10 名を対超高磁場 MR 装置による高 SNR の撮像によって，7T

象に 3T MR 装置と 7T MR 装置で 3D PC MR（3TMR 装置を使用した細い血管を対象にした 3D PC MRのボクセルサイズは 0.5mm，7T のそれは 0.35mmの優位性が示唆された．

と 0.5mm）と 3D TOF MRA の撮像を行った．得謝られた MR 画像を血流解析ソフト Flova に読み込
み MRFD を行い，Flova で作成した血管形状を基に汎用熱流体力学解析ソフト CFX で CFD を行っ

本研究は大学共同利用機関法人自然科学研究機構生理学研究所の共同利用研究「生体機能イメージング共同利用実験」として実施しました．

た．各 MR 装置の MRFD から得られた血流動態を，文基準である CFD から得られた血流動態と比較した．ヒト脳動脈瘤モデルの検討では定性評価と定量評価を行い，ヒト健常ボランティアの検討では定量評価を行った．定性評価の項目は 3 次元血流速度ベクトル図，定量評価の項目は血流速度ベク
トルの大きさの相関係数 R, 血流速度ベクトルの角度類似指数 (angular similarity index, ASI) 3), 血流 速 度 ベ ク ト ル の 強 度 類 似 指 数 (magnitude
similarity index, MSI) 3) を使用した．

辞献1) Isoda H, et al. Comparison of hemodynamics ofintracranial aneurysms between MR fluid
dynamics using 3D cine phase-contrast MRI andMR-basedcomputational
fluiddynamics.
Neuroradiology, 52, 913-920, 2010.
2) Markl M, et al. Time-resolved three-dimensional
phase-contrast MRI. J Magn Reson Imaging.17,
499-506, 2003.
3) Berg P, et al. Cerebral blood flow in a healthy
Circle of Willis and two intracranial aneurysms:
computational
fluiddynamics
versusfour-dimensional
phase-contrast
magnetic
resonance imaging. J Biomech Eng. 2014;136(4).

－45－日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

第2号

2019

（58）

OS1-7
再狭窄を抑制する薬剤溶出ステントの安全性と有効性の研究
中澤

学*，廣田徹***東海大学医学部 循環器内科学 [〒259-1143 神奈川県伊勢原市下糟屋 143]**株式会社 ShinSei lab 研究開発部 [〒611-0033 京都府宇治市大久保平盛 83-6]
１．緒言

出量の変化を高速液体クロマトグラフィーにて定全身に栄養を送る重要な血管は、動脈硬化など量した。開発したシロリムス溶出ステントのブタによって血管が狭窄することで心筋梗塞などを引

冠動脈留置を Surpass 社（アメリカ）で 1, 3 ヵ月間

き起こす。近年、血管内治療カテーテルの進歩に（各 n=4）、留置したステントの病理切片作製をより、外科的手術をせずに、低侵襲的に冠動脈のCVPath 社（アメリカ）で行った（外注した）。切狭窄を治療できるようになった。特に、薬剤を放片の病理評価を東海大学医学部循環器内科学にて出して冠動脈の再狭窄を抑制する薬剤溶出ステン行った。MOMO stent, SES100, SES140 の病理評価

トの開発は、2000 年初めのシロリムスを溶出する

では、Inflamation score, Fibrin socre, Injury score,

Cypher stent がステント市場を席巻してから劇的

Neointima（血管内膜肥厚）について解析した。

に進むことになった。
ところが、薬剤をステント表面に担持させるポ３．実験結果リマーが非分解性のポリマーであったため、薬剤薬剤を担持させたベースコートにトップコー

枯渇後に炎症反応が続き、結果的に血管内再狭窄ト：PLGA 260μg/cm2 を搭載させることで、Cypherが発症する問題が生じた。また、永久留置される

stent と同様の薬剤溶出量を制御することができた。

ステントは主に金属であり、血管内での金属イオ

このシロリムス溶出ステントをブタ冠動脈に 1,ン放出や生体適合性も改善する必要があった。さ

ヵ 月 間 留 置 し た と き の 内 膜 肥 厚 は 、 MOMO

らに、ステントの厚みの問題で、シェアストレス

stent:1.05±0.42, SES100:0.72±0.35, SES140:0.75±が変化してしまうことも懸念された。

0.20 mm2 であり、SES100 および SES140 の内膜被そこで本研究では、ステントが非常に薄い 70μ

告抑制は 3 ヵ月間まで維持していることが明らか

m, 表面に生体適合性の高いダイヤモンドライクとなった。また、生体適合性の高い DLC をコート

カーボン（DLC）をコートした MOMO stent に、した MOMO stent の Fibrin score はほぼゼロに近い

再狭窄を抑制するシロリムスと生分解性ポリマー

値を示し、SES100,SES140 の 3 ヵ月留置後についをコートした薬剤溶出ステントを開発し、ブタ冠てもゼロに近い値を示した。

動脈内での安全性と有効性を明らかにすることを目的とした。

４．考察
MOMO stent と比べて SES100 および SES140 の

２．実験方法

内膜肥厚は低い値を示したことから、狭窄抑制の（開発した薬剤溶出ステントの仕様）

有効性を示した。また、SES100 および SES140 のステントプラットフォーム：MOMO stentFibrin score が、ステント留置後 3 ヵ月でほぼゼロ

ポリマー：ポリ乳酸-グリコール酸（PLGA）に近い値を示したことから、安全性なステントで薬剤：シロリムス（免疫抑制剤）

あることが示された。

ステントサイズ：3.0, 3.5 x 18 mm
ベースコート：薬剤＋PLGA

５．結言

トップコート：PLGA 260μg/cm2

本研究で開発したシロリムス溶出ステントのブタ冠

薬剤搭載量：100, 140μg/cm （SES100, SES140）
2

動脈内での安全性と有効性が示された。

薬剤溶出量：50% (8 日), 80% (28 日), 100%（90 日）
文※実績のある Cypher stent と同一の薬剤溶出量
滅菌方法：エチレンオキサイド滅菌
上記のシロリムス溶出ステントのコーティング
層を SEM で観察し、リン酸緩衝溶液中での薬剤溶

献1) Nakazawa G and Nakamura-Hirota T.: Evaluationof safety and efficacy of biodegradable
polymer-based sirolimus-eluting stent in a porcine
coronary artery model. J Biorheol, 32(2), 71-77,
2018.

－46－

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（59）

OS1-8
脳動脈瘤コイル塞栓術後の再開通時のコイルの挙動
庄島正明*,**，中川大地**，金太一**，中冨浩文***埼玉医科大学総合医療センター 脳神経外科[〒350-0844 埼玉県川越市鴨田 1981]**東京大学 脳神経外科
１．緒言

コイル塞栓術は脳動脈瘤に対する有効な治療方であるが、約 20％の頻度 で塞栓術後に再開通が生じる事、再開通を生じた症例の約半数に対して再治療が必要となることが問題として残されている。
再開通は、脳動脈瘤の破裂状態やサイズ、血栓化の有無などが予測因子として報告されているが、血行力学的ストレスも重要な予測因子として報告されてきている 1,2。
コイル塞栓術後に再開通が生じる際に、コイルにはどのような変化が生じているのか、その変化れた。特に動脈瘤入口部の血流速度と強い関連が認められた。
４．考察
コイル塞栓術後に再開通が見られる際には、コ
イル重心が移動し、コイルの体積が増加することが確認された。これらの現象は動脈瘤入口部の血流速度と正の相関関係があることも確認された。
コイル塞栓術後の再開通が起こるときには、コ
イルコンパクションが起こると言われていた。つまりコイルが押し縮められ、その領域に再開通が起こると考えられていたが、実際にはコイルがまばらになって、その占有する領域は広がっていた。

に対して血流への関与を調査するために本研究を
実施した。

５．結言

２．実験方法

コイル塞栓術後に再開通が見られるとき、コイルの重心が移動し、コイルの体積が増加していた。

本研究は東京大学脳神経外科にて後方視的研究として行われた。研究の実施に関して、東京大学
大学院医学系研究科倫理委員会より承認をうけた（審査番号 2231）。
脳動脈瘤に対してコイル塞栓術をうけた症例の中から、内頚動脈瘤・手術時に動脈瘤が完全閉塞・手術時と術後 1 年後の 3D-RA 元画像を入手可能な症例を抽出して研究対象とした。
まず手術時と術後1 年後の3D-RA 画像をRegistration
した。その後、3D-RA 画像から閾値 2000 でコイルの形状を抽出し、重心の移動距離と体積比を算出した。
塞栓術前の 3D-RA 画像から血管を抽出し、血流解析

文献1) Umeda Y, Ishida F, Tsuji M, et al.: Computational
fluid dynamics (CFD) using porous media modelingpredicts recurrence after coiling of cerebral aneurysms.
PLoS ONE., 12, e0190222, 2017.
2) Fujimura S, Takao H, Suzuki T, et al.: A new
combined parameter predicts re-treatment for coilembolized aneurysms: a computational fluid dynamics
multivariable analysis study. J Neurointerv Surg, 10,791-796, 2018.

を行い、脳動脈瘤に関する様々なパラメーターを算出した。
３．実験結果計 20 症例が研究対象となった。
再開通した群では、再開通しなかった群と比較すると、コイル重心の移動距離が大きかった。
再開通した群では、再開通しなかった群と比較して、コイル体積が増加する傾向が見られた。
コイルの移動距離およびコイルの体積変化量に関連する因子を調査したところ、破裂状態・体積
塞栓率・動脈瘤入口部の血流速度と関連が認めら－47－

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

第2号

2019

要旨
6 月１日（土）
B2 会場
OS7
食品およびソフトマターの
レオロジー

－48－

（60）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

第2号

2019

（61）

OS7-1
大豆タンパク質配合エマルションの物性
江木伸子*，平尾和子*，廣瀬理恵子**，齋尾恭子**愛国学園短期大学
１．緒言

家政科 [〒133-8585 東京都江戸川区西小岩 5-7-1]**元東京都立食品技術センター
やや低下する傾向が見られたが,チキソトロピー

大豆タンパク質を配合したエマルションの調製方法を検討してきた.安定性の高い滑らかなエマ

特性値 Th に大きな差はなく,砂糖無添加のエマル
ションと同様の形状と保形性を示した.

ルションを調製できる大豆タンパク質として,部

砂糖を添加した SPI800 は,砂糖無添加に比べて,分加水分解された大豆分離タンパク質製品である

エマルションに配合する水の量を減少することが不二製油㈱のプロリーナ 800(SPI800 と示す)を選でき,焼成することが可能になった.これを用いて択し,SPI800 を水に分散し,乳化後酢を添加するこ柔らかいケーキを調製するためには,砂 糖 前 添 加とによりエマルションを調製した.この SPI800 エ

SPI800 エマルションだけでは構造が弱いため小麦

マルションに調味のため砂糖を添加するとエマル

粉などの粉類と BP の添加が必要であった.SPI800

ションは砂糖の添加量が多くなるに従い保形性をエマルション中の砂糖についても添加量が多くな消失した.そのため,このような砂糖添加によるるほどケーキの高さが低く,体積が大きく,破断応

SPI800 のエマルションの物性の変化とその改善方

力が小さく,軟らかく,焼き伸びしたケーキなるこ

法を検討した.また,砂糖の添加方法により物性をとから，前添加した砂糖がケーキの膨化と柔らか改善した SPI800 エマルションを用いて，加熱食品さに関与していると考えられた. 砂糖前添加への利用を試みた.

SPI800 エマルションを用いたケーキは,ケーキの２．実験方法

材料を全て混合して焼成したエマルション未調製

エマルションへの砂糖の添加は,調製したエマ

ケーキに比較して,SPI800 由来の大豆の味やケールションに砂糖添加する方法(砂糖後添加)とエマ

キの粉っぽさ,油っぽさが軽減されて,好ましいケ

ルション調製時に砂糖を添加する方法(砂糖前添ーキとなった. SPI800 エマルションに粉類,BP,調加)により行った.砂糖後添加は,SPI800 に蒸留水を味料を添加して焼成したオレンジ風味,米粉,バタ

添加混合,油脂で乳化し酢を添加して調製したエーのケーキと味を付けていないプレーンケーキのマルションに砂糖を添加した.砂糖前添加は,砂糖間に官能評価上の有意な差は認められなかったが,を SPI800 に混合,これに蒸留水を添加混合後,油脂

エマルション未調製ケーキに比べて 5%の危険率で乳化し酢を添加して調製した.加熱食品への利で有意に好まれた.

用としては,砂糖前添加 SPI800 エマルションに薄４．考察

力粉または米粉,ベーキングパウダー(BP),調味料

SPI800 に配合した砂糖は,タンパク質と水の結を混合後焼成して 4 種類のケーキを調製した.エマ合に作用し,乳化とその後の酢によるタンパク質

ルションの物性として,コーンプレート型回転粘の変性においてエマルションの形状を保持する働度計(TV22 型:東機産業㈱)を用いて流動曲線を測きを有すると考えられた.

定した.SPI800 エマルションを利用したケーキは，

５．結言

高さ, 菜種置換法による体積およびクリープメー

SPI800 に砂糖を混合し，水を添加後、油脂を加えてター（RHEONERⅡ，RE2-3305B:山電㈱による破乳化し,次に酢を添加混合したエマルションは高い安断特性の測定を行い，官能評価にて特性評価およ定性と保形性を示し,水の配合量が減少できるため焼び嗜好を評価した.

成が可能である. SPI800 をエマルションとすること

３．実験結果で,SPI800 の大豆臭や大豆の味が減少するため,ケーキ

砂糖後添加の SPI800 エマルションの流動曲線などの加熱食品に利用できることが明らかとなった.

は,SPI800 エマルションに添加する砂糖の量が多謝くなるに従いずり応力が低下し,擬塑性流体から
ニュートン流体に変化した.同量の砂糖を SPI800と混合して調製した砂糖前添加 SPI800 エマルシ
ョンの流動曲線は,砂糖無添加のものに比べて降伏値がやや低下し,最大ずり速度でのずり応力が辞

本研究の遂行にあたり,試料の提供をしていた
だきました不二製油(株)に深く感謝いたします.
また,本研究の一部は,公益財団法人不二たん白質
研究振興財団の研究助成により実施しましたことをここに厚く御礼申し上げます.

－49－

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第 33 巻

第2号

（62）

2019

OS7-2
ごま豆腐および分散液のレオロジー特性に及ぼす攪拌速度の影響
佐藤恵美子*，船見孝博***新潟県立大学名誉教授 [〒950-8680 新潟市東区海老ヶ瀬 471]**三栄源エフ・エフ・アイ株式会社

第一事業部

周波数依存性（0.1-100 rad/s）を測定した．得られ１．緒言
これまでの研究では，ごま豆腐の独特の軟らかた澱粉糊液を動的粘弾性測定に供し（ARES,コー

さ，粘弾性のある食感の形成には攪拌する（練る）

ンプレート（θ50mm)），歪み 1%で周波数依存性

操作を含む調製条件とでん粉とごま成分の相互作（0.1-100rad/s）を測定した．

用が影響していると考えられた．ごま豆腐の調製における攪拌条件はテクスチャーに影響し，硬さ

３．実験結果及び考察

応力には開放系加熱時間に谷が見られ，また付着10%でん粉糊液の RVA 測定結果からピーク粘度

性には攪拌速度依存性があり，250rpm，25 分加熱とブレークダウンは高い順に，さつまいもでん粉

が良好な調製条件であることを報告した 1)．単独＞葛城葛でん粉＞本葛でん粉＞タピオカでん粉の澱粉では，本葛澱粉が適することをすでに報告し，順と高くなり，いずれの澱粉も 80rpm が最も高く，

攪拌速度の影響について，静的粘弾性測定，破断攪拌速度が高くなるに従って低下し，明らかに攪

測定および官能検査により評価した．今回は，澱

拌速度依存性が認められた．糊化温度の高い順に，粉の異なる水系とゴマ乳分散系のレオロジー特性

さつまいもでん粉＞葛城葛でん粉＞本葛でん粉＞について，各種 10%澱粉水系，およびゴマ乳分散

タピオカでん粉となった．動的粘弾性測定の結果液に及ぼす攪拌速度の影響について膨潤糊化挙動からいずれのでん粉も攪拌速度が大きくなるほど，を RVA 測定し，その糊液のレオロジー特性を動的

貯蔵弾性率は低くなった．G’と複素粘性率 Eta の粘弾性測定により評価した．

近似曲線より傾き K 値を求め，K 値と累乗指数のｎ値が大きいほど固体的な性質が大きく，高い方

２．実験方法からさつまいもでん粉＞本葛でん粉＞葛城葛でん

供試材料は，皮むき白ごま（かどや製油製，中粉＞タピオカでん粉となり，攪拌速度の低い国産），3 種類の澱粉を用いた．供試澱粉（株）

80rpm が最も高く，いずれの澱粉もゴマ乳分散液

井上天極堂より入手し，本葛澱粉(K)（古希，純度の方が水分散液よりも高い値を示した．

99.9%，amylose (AM) 20%，amylopectin (AP) 80%），

RVA 測定容器のような密閉系における攪拌操

さつまいも澱粉(S)とその精製度の低い葛城葛で作においては，速度が大きいほど澱粉粒の損傷がん粉 AM 18%，AP 82%），タピオカ澱粉(T)（タ

大きくなるため粘度が低下すると考えられる．

イ産の加工澱粉，2004 年産 AM 17%，AP 83%）であ文り，粒子径分布を測定した．各種澱粉分散液の調製には，澱粉 2.5g に脱イオン水あるいはごま乳
25g を加え，RVA

献1) Sato, E.: Chapter 10, The effect of preparation(Super 3 NEWPORT)にて 20℃

conditions

on

the

rheologicalpropertiesofから 95℃まで昇温(5℃/分)，95℃で 15 分間保持後

Gomatofu. “Rheology of Biological Soft Matter”.

降温(5℃/分)した時の粘度を測定し，攪拌速度は，

Kaneda, I., Ed., Springer, Amsterdam. The

80rpm，150rpm，320rpm について検討した．さらNetherlands, pp. 265-292, 2017.

に糊液を動的粘弾性測定に供し(ARES，コーンプ
レート(直径 50mm）使用，歪み 1%で動的粘弾性の－50－

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）	
  第 33 巻	
  第 2 号	  2019（63）

OS7-3
アクチニダインの酵素作用を利用した軟体動物肉の低温軟化梁	  弘基*，市川	  寿**長崎大学大学院水産・環境科学総合研究科 [〒852-8521	
  長崎市文教町 1-14]
１．緒言	  近年，我が国では高齢化が進行し，咀嚼・嚥下	  また，キウイ果汁に浸漬したタコ脚肉の SDS-PAGE能力が低下した方々が摂取できる食品開発が急務

分析結果からは，24 時間浸漬後，ミオシン重鎖含量がとなっている.これと同時に家庭で行える魚介類

1.5%まで低下し,パラミオシンとアクチン含量もそれの軟化法が集積できれば，これらの二次機能性をぞれ 3%，3.5%まで分解された（Fig. 2）. キウイ果汁が高齢者が安全で摂食し易い状態に適合させる機会

12

myosin HC
paramyosin
actinが広がり，社会的要請に応えられる.キウイは果肉
10

3.4.22.14）を含む
事から

２）

１）

Protein content (%)に タ ン パ ク 質 分 解 酵 素 （ ア ク チ ニ ダ イ ン , EC
.同酵素は低温でも活性を示す，この作用を利用し，硬く食べにくいタ

コ肉を家庭で，簡便に，調理前冷蔵過程で軟化させて食べ易くする手法が考案できると考えた.
２．実験方法8642	  市販のボイルダコ腕肉（モーリタニア産）を試料とした．腕軸に直行する方向で 3 mm 厚にスライス後，0

剝皮しホモジナイズしたグリーンキウイ（Zespri 社）

0を遠心（5,500×g，10 分間）して得た上澄（果汁）を

6

12
18
Soaking time (hr)24

加え，2℃で 24 時間浸漬した．経時的に肉の切断応力

Fig. 2 Change of protein composition on boiled- octopus-arm（BS）をレオメータでワイヤープランジャーを用いてsoaked in kiwifruit juice at 2℃

測定し，
SDS-PAGE 像からタンパク質組成を分析した．

含むアクチニダインが 2℃の低温下でタコ腕肉の筋原

また，20~60 代被験者で自由嚥下時の咀嚼回数と嚥下

線維タンパク質を短時間で分解し，腕肉の硬さを効果

音パラメーターの変化を求め，咀嚼・嚥下性を調べた．
３．実験結果と考察的に低下させた事が示唆される。
さらに，自由嚥下時の咀嚼回数はどの被験者も 30%

キウイ果汁（pH 3.4，タンパク質濃度 18.5 mg/ml,
アクチニダイン純度 11%）にタコ腕肉片を 2℃で程度減じ，易咀嚼性が増していた他，嚥下音の音響解

24 時間浸漬した結果, 7 回行った実験平均値で，BS析で得た“誤嚥危険性が見積もられると考えられた尺

値は浸漬前の 65%まで低減した（Fig. 1）．蒸留水度（ボラスフロー/咽頭通過時間）”３）の値が高齢者でに浸した場合の強度低下は 10%未満に留まった．

有意に低下しており嚥下性が向上したと考えられる.

100

４．結言

Breaking strength (N/㎠)

Octopus soaked in kiwi juice
Octopus soaked in water	  キウイ果汁浸け後のタコ肉の味わいはマリネード様

80

で美味しいものだった．低コストで簡便に冷蔵時に咀
60

嚼・嚥下し易い性状が付与できる点で有用と考える．

40

20

0

0

6

12
18
Soaking time (hr)24

Fig. 1 Change of tenderness on boiled-octopus-arm soaked in kiwifruit
juice at 2℃

文 	
  献 	
 
1) 西山一郎,	
 大田忠親：キウイフルーツ果汁のア
クチニジン濃度およびプロテアーゼ活性の品
種 差 異 ,	  Nippon shokuhin kogyo Gakkaishi,
49(6), 401-408, 2002
2) 鮫島邦彦, 崔一信, 石下真人, 早川忠昭：アクチニジン（キウイフルーツタンパク質分解酵素 ） に よ る 筋 肉 タ ン パ ク 質 の 分 解 , Nippon
shokuhin kogyo Gakkaishi, 38(9), 817-821, 1991
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, 30(2), 2016－51－

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第 33 巻

第2号

2019

（64）

OS7-4
スクロースを添加したゼラチンゲルのレオロジー
江口允崇*，槇 靖幸*，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]

る．24 時間の測定で全てのデータがほぼ重なった．

１．緒言

ゼラチンにスクロースなどの糖を添加すると，従って，スクロース添加による弾性率の増加 1)は，ゲルの融解温度や弾性率が上昇することはよく知

主に Tgel の上昇に伴うエイジング速度の増加を反1)られている ．また以前の研究で，ゼラチンゲルの映していることが示された．

物性の時間発展（エイジング）が糖の添加により

４．結言

速くなることが報告された 2)．これらの現象は，スクロースを添加したゼラチンの Tgel と G’の測定か糖の添加によるゲル中のゼラチン分子の秩序構造

ら，スクロースによるゼラチンゲルの種々の物性変化の安定化に起因すると定性的には理解されているの関係が明確に示された．

が，その機構の解明は十分ではない．本研究では，
スクロースを含むゼラチンゲルの動的粘弾性の結果に基づいて，糖の添加によるゼラチンゲルの物
性変化の機序について検討した．
２．実験方法
スクロース水溶液を溶媒とする 5wt%ゼラチン
溶液を試料に用いた．動的粘弾性測定はレオメー
タ（Rheologia A300, Elquest）により行った．試料を 55℃で 15 分保持した後，測定温度へ急冷し，貯蔵弾性率 G’の経時変化を 24 時間以上測定した．
３．結果と考察
様々な温度で測定を行い，ゲル化に伴う G’の立

Fig. 1. Time evolution of G’ for gelatin gels containing
sucrose at 0 wt% (□), 20 wt% (△) and 30 wt% (○)
measured at 20 oC.

ち上がりの有無の境界をゲル化温度 Tgel として決定した．スクロース濃度の増加とともに Tgel は上昇した．スクロースの添加による Tgel の変化 δTgel
は水の化学ポテンシャル変化 δµl に比例した．これはゼラチンのゲル化が，高分子への溶媒の選択的水和に支配されることを示している 3)．
Fig. 1 は異なる濃度でスクロースを添加したゼ
ラチンの 20℃での G’の経時変化を示す．24 時間の測定の間 G’は増加し続けた（エイジング）．ス
クロースの添加によりエイジングが速くなった．
ゼラチンの弾性率へのスクロース添加の効果に関する以前の研究 1)では，所定の温度で一定時間

Fig. 2. Time evolution of G’ for gelatin gels containing
sucrose at 0 wt% (□) at 20 oC, 20 wt% (△) at 22 oC
and 30 wt% (○) at 23.5 oC.

経過した試料が用いられていた．この場合のスクロース添加による弾性率の変化は，Fig. 1 のような
エイジング速度の影響を含む．また，同一温度で比較した場合，Tgel がスクロース濃度に依存するので，クエンチ幅 q = Tgel – T はスクロース濃度により異なる．この q はゲル化によるゼラチンの化学
ポテンシャル変化 Δµ3 に比例する 4)ので，q の違い
はエイジング速度の違いの要因となる．

文献1) Oakenful, D. and Scott, A.: Food Hydrocolloids, 1,
163-175, 1986.
2) Maki Y., Watabe, S., Dobashi, T. and Matsuo, K.:
J. Biorheol., 28, 38-44, 2014.
3) Shimizu, S. and Matsubayasi N.; J. Phys. Chem. B,
118, 13210-13216, 2014.
4) Ronsin, O. Caroli, C. and Baumberger, T.; Eur.
Phys. J. E, 40, 55, 2017.

Fig. 2 はスクロース濃度の異なるゼラチンについて q = 10 K で測定した時の G’の経時変化であ－52－

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第 33 巻

第2号

2019

（65）

OS7-5
高アミロース米“北瑞穂”米粉ゲルの力学特性
金田*酪農大勇*，田中宏樹＊, 芦田かなえ**

食と健康学類 [〒069-8501 北海道江別市文京台緑町 582]**農研機構 北農研

１．緒言
北瑞穂は米粉としての適正を備えた寒地向けの多収・高アミロース米として農研機構 北農研で開発された品種である 1). 北瑞穂の米粉は非常に優れたゲル化能を有している事が報告されている 2). しかしながら北瑞穂米粉ゲルの特異的なゲル物性の発現機序については不明な点が多い. 米粉を加工食品に応用する際に, その力学特性の系統的な理解は極めて重要ある.
そこで本研究ではアミロース含量の異なる米粉ゲルのレオロジー特性を Weak-gel-model3,4)で解析することを試みた.
２．実験方法
材料：米粉として、おぼろづき, ななつぼし, お
よび北瑞穂を製粉した米粉を用いた（農研機構
北農研提供）. 米粉ゲルの調製法：米粉水分散液

米粉ゲルのゲル強度は明らかにアミロース含量とをペンシルミキサーで 20 秒間撹拌し, 電子レンジ

相関があり, アミロース含量の上昇と共にゲル強(700w)で 10 秒間加熱し 20 秒間撹拌した. この加度は上昇した. 特に北瑞穂は同一濃度でも低・中熱・撹拌の工程を 5 回繰り返した後に恒温水槽でアミロース米粉ゲルに比べてゲル強度が数倍高い

25℃, 30 分間静置したのちに測定に供した. レオ

ことが定量的に示された.

ロジー測定：歪制御型回転式レオメーターARES

４．考察を用いて動的粘弾性率の周波数依存性を温度 25℃

アミロース含量による米粉ゲルのゲル強度の違で測定した。得られたデータを（１）式に示す

いの原因の一つとして製粉時の澱粉粒の損傷度合

Weak-gel-model によって解析した.

いが関連している可能性が高い. 今後は電子顕微

G * = Af ω1 z ・・・・・・(1)

鏡観察あるいは X 線小角散乱などにより糊化・膨

ここで Af(ゲル強度)は系の硬さを示し, Z(配位数)潤した澱粉（粒）の形態に関する情報を得て, レ

は系内のコロイド粒子の込み具合を示すパラメー

オロジー特性との相関を考察する必要があると考ターである.

えている.

３．実験結果５．結言

米粉ゲルの複素弾性率は周波数に対して右肩上

電子レンジを用いた簡便な方法で米粉ゲルを調製し,がりの指数則に従う挙動を示した. このような力線形領域で測定した複素弾性率から weak-gel model を

学スペクトルは指数則ゲルとして分類される. 周

用いてその力学特性を定量化することに成功した, 米

波数に対して弾性率の平衡値が得られないために粉ゲルのゲル強度はアミロース含量に強く依存するこ

この種の物体は緩やかに「流動している」とみなとが明らかになった.

すことができ, 「柔らかいゲル（weak-gel）」と定義される. そこで複素弾性率の周波数依存性の測定値を（１）式にフィットさせてその特性値である Af（ゲル強度）と配位数(z)を求めることで指数則ゲルの特性を定量的に比較することを試みた.
Fig にアミロース含量の異なる３つの品種の8wt%米粉ゲルのゲル強度の結果を示す.

文

献1) 松葉修一ら 農研機構研報 北海道農研 205,23 (2017)2) 芦田かなえ 食品科学工学会 北海道支部大会要旨集(2017)3) Gabliele D, et al. Rheol Acta, 40, 120, (2001)
4) Kaneda I. J Biorheology, 32 (1), 9 (2018)－53－

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第 33 巻

第2号

2019

（66）

OS7-6
貯蔵期間の異なる小麦麺の物性と構造観察
細田捺希*，高山裕貴**，赤田樹**，青井雄幹**，原信岳***，○吉村美紀*
兵庫県立大学大学院環境人間学研究科 [〒670-0092 兵庫県姫路市新在家本町 1-1-12]**
兵庫県立大学大学院物質理学研究科***
兵庫県手延素麺協同組合

*

１．緒言

7）官能評価：兵庫県立大学倫理委員会で承認後，本手延素麺は，小麦粉を原料とし，生地表面に油研究の趣旨・意義を説明し同意を得た兵庫県立大学生を塗布し，撚りをかけながら延ばし成形乾燥させ20 名（平均年齢 21.2±0.81 歳）が参加した．茹で後た小麦麺である．手延素麺は厄を越す（貯蔵）に試料を用いて，5 段階採点法で，分析型評価 4 項目とより，脂質が加水分解し遊離脂肪酸が増加し，小嗜好型評価 3 項目を評価した．

麦のでんぷん粒の膨潤が遅れ，硬さが増すことが３．実験結果1）

報告されている ．貯蔵期間の異なる手延素麺（小麦麺）を用いて，物性と表面および内部の構造か
ら関連性を検討した．

1）水分量は乾麺試料約 11～12％，茹で後試料約 71.5
～72.5％を示した．茹で汁の濁度，重量変化率に試料間の有意差は認められなく，貯蔵期間による茹で時の２．実験方法1）試料：兵庫県たつの市の手延素麺，同製造元

煮溶けへの違いは少ないと推察した．

の製造直後(0 ヶ月），6 ヶ月前，12 ヶ月前，24 ヶ月

2）走査型電子顕微鏡観察では，手延素麺は丸いで前製造後に同倉庫で貯蔵されたものを用いた．乾麺試

んぷん粒とグルテンののび構造が観察された．機械麺料 150g を 95～100℃の沸騰水 1.5L で 1 分 30 秒間茹のでんぷん粒は損傷しているものが多くみられた．

で，ざるで 10 回湯切りし，流水で 1 分間冷却し，10 回3）放射光Ｘ線マイクロ CT 観察により，貯蔵期間の水切りしたものを茹で後試料とした．茹で汁の濁度を

長い 24 ヶ月試料は，乾麺内部に大きな隙間構造と隙間

分光光度計（アズワン製，IUV1240）で測定した．

構造中にでんぷん粒の凝集が観察された．また乾麺全

2）水分量測定：赤外線水分計（㈱ケット科学研究所製，FD-600）を用い，乾麺試料約 1.0g または茹で後体には線吸収係数の大きな構造物が観察され，食塩が比較的高濃度に存在する箇所があり，凹凸が多くなる

試料約 5.0g を 110 ℃で 60 分間加熱乾燥した．
3）重量変化率：茹で後試料の重量増加量を乾麺
試料重量で除して重量変化率(%)を算出した．

ことが考えられた．特に 24 ヶ月試料では，官能評価のなめらかさに影響を与えることが予想された．

4）走査型電子顕微鏡観察：走査型電子顕微鏡（日4)示差走査熱量測定により，貯蔵期間が長くなると

本電子㈱製 JCM-5000）を用い，乾麺試料を NeoCoater

吸熱ピークの温度幅が広がり，乾麺試料 1 ㎎あたりの（MP-19010NCR）で 1 分間金蒸着後，高真空モード，
加速電圧 10ｋV，測定倍率 2000 倍にて観察を行った．
比較観察のため機械麺（姫路市）を用いた．

エンタルピーの増加傾向がみられたことから，でんぷん粒の結晶性が増し，膨潤が遅れることが推察された．

5）放射光 X 線マイクロ CT 観察：放射光施設 SPring8

5）官能評価では，0 ヶ月と比較し 12 ヶ月と 24 ヶ月の兵庫県 ID ビームライン BL24XU で，Ｘ線波長 1.24 Åは有意につやがなく，24 ヶ月試料の表面の滑らかさは（光子エネルギー10 keV）で実施した．間接型 X 線検有意に少ないと評価された．硬さにおいては貯蔵期間

出器（ピクセル分解能 0.65μm）を用い，試料‐検出器の長い試料は硬さが増す傾向を示したことから，厄を間距離を 10 mm とした．0.15°間隔で 1200 方向の投影越すことで手延素麺の茹で麺のかたさは硬くなるとの像を取得し，線吸収係数をコントラストとした 3 次元

報告 1)と同様の結果を得た．

像を再構成した．でんぷんや食塩等の線吸収係数を化

４．結語
手延素麺（小麦麺）の厄（貯蔵）による構造変化は学組成及び密度を基に計算し，乾麺成分の 3 次元分布

物性に影響を及ぼすことが推察された．

を推定した．

文 献6）示差走査熱量測定：DSC-6100 型（セイコーイン
スルメンツ㈱製），20～140℃，昇温速度 2℃/min で実

1)

新原立子,米沢大造：手延素麺の厄現象に関する研究‐厄による素麺の脂質構成の変化とその影響‐，

施し，リファレンスはイオン交換水を用いた．

日食工誌，37，779-785，1990．

－54－

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第 33 巻

第2号

2019

（67）

OS7-7
食品多糖類における摩擦特性の評価○合田喬*，前田和寛*，中馬誠*，船見孝博**三栄源エフ･エフ・アイ株式会社 [〒561-8588

大阪府豊中市三和町 1-1-11]

ド速度側から「境界潤滑」、「混合潤滑」、「液１．緒言
近年、食品開発における客観的な評価手法のひ体潤滑」領域に分けられ、液体潤滑領域においてとつとして、食品多糖類やそれらを用いた食品のは多糖類分子が冶具間に厚みのあるフィルムを形

摩擦特性解析による「なめらかさ」1)や「まとまり成していると考えられている。前記 3 種類の多糖

2)やすさ」 などの食感評価について報告されている。

類は、比較的フィルム形成しやすいため、低スラ

これらの報告は、主に摩擦特性と食感との相関を

イド速度域から液体潤滑領域に移行していると思論じたものであり、食品多糖類の力学的、分子構われる。その他の食品多糖類に関してもストライ造的特性との関連の考察は少ない。本研究では、

ベックカーブの形状的特徴でクラスタリングし、幅広い種類から選抜された食品多糖類分散液の摩力学的、分子構造的特性との関係について考察し擦特性を測定し、力学特性、分子特性の関係を明た結果を報告する。

らかにすることにより、摩擦特性の観点からより効果的に多糖類を活用するための基礎的な知見を

５．結言得ることを目的とした。

本研究により、食品多糖類におけるトライボロジーに影響する要因を見出すことができた。今後も引き続

２．実験方法き検討を行ない、食感とトライボロジーの関連を明らずり速度 50 s-1、20℃における粘度が約 200 mPa･

かにするための知見を蓄積していく。

s の粘度となるように調整した食品多糖類分散液
文を試料液とした。これらの試料液の垂直荷重 1N、20℃、スライド速度 10-7～100 m/s における摩擦係
数をトライボロジー測定冶具を装着したレオメー
ター（MCR302）を用いて測定した。なお、回転部の治具としてガラスボールを、接触部の治具としてポリジメチルシロキサンを用いた。

献1) Stokes, J. R., Boehm, M. W., Baier, S. K.: Oralprocessing, texture and mouthfeel: From rheology
to tribology and beyond. Current Opinion in
Colloid & Interface Science 18, 349–359, 2013.
2) 前田和寛，合田喬，中馬誠: 食品多糖類溶液のレオロジー、トライボロジーおよび食感の相関解析, 日本バイオレオロジー学会誌（電子版）
第 32 巻 第 2 号, p41, 2018.

３．実験結果各試料液の摩擦係数のスライド速度依存性（ストライベックカーブ）を図に示す。ガティガム、
アラビアガム、大豆多糖類は摩擦係数の最大値が他の多糖類に比べて低かった。また、これら 3 種の多糖類の摩擦係数は 10-1 m/s 以上のスライド速
度において上昇したが、他の多糖類では 100 m/s
までのスライド速度においてこの上昇が見られな
かった。
４．考察
他の多糖類に比べて摩擦係数の最大値が小さかったガティガム、アラビアガム、大豆多糖類は球状の構造を示す分散液中で分子が絡み合いにくい
食品多糖類である。このような多糖類は比較的容易に冶具の間に入り込み、摩擦を低減させやすいと考えられる。ストライベックカーブは低スライ

図

－55－

各試料液の摩擦係数のスライド速度依存性

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第2号

（68）

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OS7-8
コラーゲン添加によるゼラチンゲルの力学特性制御
古澤和也*，三谷知也**福井工業大学 環境情報学部 環境・食品科学科 [〒910-8505 福井県福井市学園 3 丁目 6−1]

１．緒言

３．実験結果
表 1 に試料の弾性率が示されている。Col(+)、ゼラチンはコラーゲンを酸処理やアルカリ処理
することによって得られる変性コラーゲンである。

Col(-)はそれぞれコラーゲン有りと無しの条件を

ゼラチンは温水に良く溶けランダムコイル構造を示す。示されている弾性率の数値は 3 回の測定のとる。一方で、このゼラチン水溶液を冷却すると、平均値で、標準偏差とともに示してある。コラー

ゼラチン分子同士が会合してコラーゲン分子と同ゲンを含む場合とそうでない場合での弾性率は、様の三重らせん構造を再構成し、このことによっ

試料調製後 1 時間ではほとんど同じ数値となった。

てゼラチンゲルができる。もし、ゼラチン水溶液

一方で、試料調製後より 10 oC で保冷すると 1 日

中にコラーゲン分子が存在する場合、ゼラチンの目で Col(+)の試料の弾性率が Col(-)の試料の弾性

三重らせんとコラーゲンの三重らせんの間に相互率よりも有意に大きな値（p=0.004）を示した。さ作用が形成されるはずである。このことによって、らに試料調製後 3 日目ではその差がより顕著とな

ゼラチンゲルの力学特性がどのように変わるのかった（p<0.001）。

を明らかにすることが本研究の目的である。
また、この研究のもう一つの目的は、ゼラチン

表 1．ゼラチンゲルの弾性率に及ぼすコラーゲン

ゲルの架橋点構造を明らかにすることである。従

添加の影響。

来のゼラチンゲルの構造の模式図では、三重らせ

Day 0

Day 1

Day 3

ん構造自体が架橋点となっており、三重らせんのCol(+)

1.13±0.07 kPa 2.53±0.13 kPa 2.93±0.06 kPa

会合構造が描かれていることはほとんどない。コCol(-)

1.08±0.06 kPa 2.08±0.04 kPa 2.42±0.02 kPa

ラーゲンゲルではこのような会合構造が描かれるのにも関わらず、なぜゼラチンではそれが無視さ

４．考察

れているのか？このことについても、本研究課題において言及する。

コラーゲンを添加することによる、ゼラチンゲ
ルの弾性率が有意な増加は、ゼラチンゲルの網目構造にコラーゲン分子が参加していることを示唆

２．実験方法している。どのような様式でコラーゲン分子がゼ

ゼラチンゲルの弾性率の時間変化にコラーゲンを添加することが与える影響を調べるために、
10% ゼラチン水溶液（溶媒は pH3.0 のクエン酸リン酸緩衝液）、5 mg/mL コラーゲン水溶液、もしくは 1 mM の塩酸水溶液を 1:1 の割合で混合し、ラチンゲルの網目構造に参加しているのかについては現時点で不明だが、応力緩和測定等の構造の影響がより大きく表れる測定を行うことで今後決定していく。

2.5 mg/mL のコラーゲンを含む 5 wt.% のゼラチン水溶液とコラーゲンを含まないゼラチン水溶液を調製した。このゼラチン水溶液を厚さ 3 mm、直径8 mm の型に流し込み、10 oC でゲル化させた。ゲル化開始後より 1 時間後、1 日目、そして 3 日
目でのフォースカーブを、押し込み試験機を用い

文

献1) Hayes, W.C., Keer, L.,M., Herrmann, G., Mockros,
L.F.: A Mathematical Analysis for Indentation
Tests of Articular Cartilage. J. Biomech., 5,541-551, 1972.

て測定し、得られた結果に対してヘイズの式 1 を当てはめることで弾性率を決定した。試料は同じ条件で 3 つ作り、得られた弾性率の平均値をStudent の t 検定で比較した（例数は 3 で、有意水
準は 0.05 とした）。

－56－

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第2号

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（69）

OS7-9
機械学習による食感分析
新居拓夢，○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大字石坂]
１．緒言
食感はおいしさの 6 割超を占めるとも言われ、
特に日本食においては重要視されている。一方でその定量化や、分析法については確立されているとは言い難い。これは、食感の複雑さに起因すると考えられる。
食感の評価には、これまで食品を押しつぶす際の力の変位依存性から、特定の特徴値を抽出して、代表値として行うことは一般的である。例えば、
食品の「かたさ」と相関が強いといわれる、圧縮時の力の最大値（破断力）を利用する。他にも、
圧縮試験機から得られる数百、数千点のデータから、破断変位などの特徴値を複数抽出して、それらの比較解析を行うことが一般的である。
この解析法だと、異なる食感であるにもかかわらず、破断力と破断変位で比較すると同じ食感、と判断されてしまう場合がある。しかし、破断力と破断変位が同一値でも、全く異なる食感の食品も実際に多数存在する。すなわち、食感分析に基づいて誤嚥リスクや、おいしさを定量化する目的で、従来法、つまりテクスチャープロファイルから数点の特徴点を抽出して利用する解析法では不十分であるといえる。
一方、レオロジーの観点で食品を考えると、食品の食感は不均一系、複雑系を大変形させた際の力学挙動に対応する。均一材料であっても大変形領域の挙動を分析、予測することは困難である。
例えば、ゴム弾性においても、前述の特徴値だけでその違いを見分けたり、また予測することは、理論的な予測、また現象論的なモデルを用いた予測についても容易でない。さらに、数百、数千種

図１ クリープメーターによる食品の変形挙動と食感指標の抽出例

類の食品それぞれに対する個別のモデル式を作成する必要があり、現実的な解析法とは言い難い。
このような、食品の本質的な複雑さと、通常のレオロジー解析法の限界により、最も身近な、かつ顕著なレオロジー特性を示す食品の解析に制約がかかることは、レオロジー分野における大きな
未解決問題であると、我々はとらえている。
一方で、産業界からの要請や、誤嚥や胃ろうにおける逆流などの対策として、定量化や定式化は
これまで以上に重要視されており、前述の制約を取り払う解析法の開発は急務である。
本研究では、近年発展の著しい機械学習が前述のような複雑系に対する突破口を開くと考え、伝統的な食品用クリープメーター（テクスチャーア
ナライザ）で得た圧縮力の時間依存性のデータを機械学習で分析して課題点を洗い出すことを目的としている。
２．実験手法クリープメータ(ヤマデン, RE-3305S-1)を利用して、4 種類の食品（スナック菓子 3 種類、マシュマロ 1種類）の伝統的なテクスチャープロファイル分析用の測定を行った。つまり、平板型プランジャーを用いて食品を一定速度で押し込み、その後変形量を減少させて回復させる、という操作を３サイクルを行い、その間のプランジャーに加わる圧縮力の時間依存性を計測した。各食品を交換しながら、同様の計測を多数行い、マルチレイヤーパーセプトロンに対してバックプロパ
ゲーションによる教師あり学習を実施した。
３．結果
スナック菓子とマシュマロは破断強度や破断ひずみが大きく異なる。この 2 種類の食品の判別は比較的少数の測定データを用いても高い判別精度を得ることができた。また類似した破断強度や破断ひずみを持つスナック菓子 3 種類についても、学習回数を増やし、またパーセプトロンのレイヤー数を増加させる（深層学習）ことや、活性化関数を工夫する事により、判別精度を９０～９５％程度まで増加させることができた。
４．結言
機械学習を用いることで食品を圧縮した際の力の時間依存性のデータから 4 種類の食品を高い精度で判別することに成功した。

－57－

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第2号

2019

（70）

OS7-10
誤嚥の危険性を示す嚥下音指標によって評価した、
咀嚼性を異にする魚肉練り製品の嚥下性
Wang Jinyun*，笠原直哉**，松本理央**，市川 寿**長崎大学大学院 水産・環境科学総合研究科 [〒852-8521**長崎大学水産学部 水産学科

長崎市文教町 1-14]

次に，魚肉に種々の量の生クリームを加えた FT2,3）

１．緒言
先に幕田らは，嚥下物の嚥下音解析から得られを調製し，物性を比較した結果(Fig. 1)，生クリーム添る比値，“ボラスフロー(t2)/咽頭通過時間”の値の加群は硬さが半減し，咀嚼後形成された食塊の硬さは大小をもって咀嚼物（食塊）の誤嚥しにくさの指1×104 N/m2，凝集性は 0.4~0.5 だった．この際，咀嚼回標とする手法を報告した 1）．同指標値は，20~50

数は全被験者で減じ，易咀嚼性が高まっていた．

代の被験者での種々の食品嚥下時の計測結果から，被験者年齢が上がると板付かまぼこのように纏まFig. 1 Changes of hardness

りにくく飲み込みづらい食塊の嚥下で高値を示し

of fish terrines contained

た．本研究は，嚥下性が変わるとされる温度の異0~20% fresh cream before

なる水や食塊形成に要する咀嚼回数が多い食品等

and after chewingについて，引き続き同指標値の動きを明らかにした．さらに，油脂添加によって硬さの異なる魚肉練り製品（フィッシュテリーヌ 2,3）；以下 FT）をさらに，嚥下時の “t2/咽頭通過時間”値は，Fig. 2 のよ

調製し，咀嚼嚥下時の物性とこの指標値との関係

うに 59 歳被験者で有意に(p<0.05)減じ，易嚥下性が増性を検討した．

した事が窺われた．

２．実験方法
室温~2℃の温度の異なる水を自由嚥下した場合，及び市販の食パンを自由に咀嚼嚥下または不十分な咀嚼後嚥下した場合等について，20〜50 代の被験者によって Hamlet の方法 4）に基づく既報 1）により，嚥下音持
続時間，咽頭通過時間及びボラスフロー(t2)を測定した．
また，マアジ・エビ混合肉に油脂(生クリーム)添加
量を 10〜20%と変えて硬さの異なる FT を調製し，咀

Fig. 2 Relation for participant’s age and “t2/Bolus flow time” during

嚼前後の硬さと凝集性を 2 バイト試験（φ15 mm 平面

the swallowing of fish terrines contained 0~20% fresh cream

プランジャーを 6 cm/min で押し当て，クリアランス

４．結言33%）で計測すると共に，自由咀嚼嚥下時の咀嚼回数，

食品や食塊の物性評価のみならず，嚥下に至るまで

咀嚼時間及び上述した嚥下音パラメータを測定した．

の咀嚼回数変化と嚥下音解析から得られる“誤嚥危険３．実験結果と考察

性の目安となる指標値”も観る事で，食品の咀嚼性と嚥温度の異なる水を自由嚥下した場合の嚥下音解析結下性を評価出来，現代的要請が強い咀嚼嚥下し易い食果から, “t2/咽頭通過時間”の値は 59 歳の高齢被験者

品の調製方法の検討に有益な手段となると考える．

のみ嚥下水が低温である程減じた（p<0.05 で有意）．

文 献
1) 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, 30(2), 2016.
2) Qian, J., Ichikawa, H., Rheological Properties ofFish paste products Sold on the Market in Japan,
Bull. Fac. Fish. Nagasaki U., 94, 17-22, 2014.
3) Panggat E.B., Shindo J., Ichikawa H.: Effect of
Triglycerides on the Thermally Induced GelForming Ability of Salt-Ground Fish Meat, Bull.
Fac. Fish. Nagasaki U., 96, 1-4, 2016.
4) Hamlet, S.L., Patterson R.F., Fleming S.M., Jones
L.A.: Sounds of Swallowing Following Total
Laryngectomy, Dysphagia, 7, 160-165, 1992.

20 代被験者は，様々な食品の自由咀嚼嚥下で同比値に動きがないものの，食パン耳を自由に咀嚼嚥下した時と咀嚼回数を 3 割制限し嚥下した時との差を比較した
所，後者で同値が有意に（p<0.05）高かった．これらの事から，幕田が指摘したように，誤嚥危険性の目安としての同値の有効性が窺われた．なお，嚥下音の “t2/咽頭蓋閉鎖~開放時間”の値でも同様の嚥下性変化を知る事が出来た．

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第 33 巻

第2号

2019

（71）

OS7-11
安全な嚥下における食塊の粘度と凝集性の役割
西成勝好*，Mihaela Turcanu**, 中馬誠***，方亚鹏*****湖北工業大学 生物食品工学科 [中国湖北省武汉市洪山区李家墩 1 村 1 号]** Fresenius Kabi Deutschland, Germany,***三栄源 FFI, ****上海交通大学

た 6)．降伏応力は X で有限の値が見られたが, GG

１．緒言
高齢社会において咀嚼嚥下困難者が増加し，誤ではほぼゼロであった．音響解析による咽頭部通嚥性肺炎による死亡が社会問題となっている．誤過時間を基準化すると, GG 溶液では粘度増加によ嚥防止のために増粘剤が用いられているが，過度りあまり変わらなかったが, X では粘度の増加にの増粘によりフレーバーリリース・嗜好性の低下，伴い減少した．これは X 溶液が一塊になって移動脱水症状などが起こっている．従って，最適なレするためと考えられた 7)．

オロジー特性の付与が必要である．
食品の咀嚼嚥下の口腔内処理過程の問題は非常

４．考察

1)

増粘多糖類の嚥下時の VF 解析により,誤嚥されモデル以降，この２０年間に急速に研究が活発化る確率が最も低かったのは X であった．低ずり速している 2)．Prinz・Lucas3) は食品の咀嚼過程にお度において粘度が高い溶液が誤嚥防止に有効と思いて凝集性が最大となる時点で嚥下が起こると報われたが 8), 凝集性の高いことも重要な要因であ告しているが，Chen・Lolivret4) は凝集性が高い場ると考えられた．

合には嚥下に要するエフォートが高くなり，論理５．結言に強い関心を持たれており，Hutchings・Lillford

今後，嚥下における伸張粘度，降伏応力，凝集的な選択ではないとして，むしろ流動しやすくなった時点で嚥下が起こるとしている．

性について，さらなる検討が必要である．

食品栄養科学においては，食品のテクスチャー

謝

解析にテクスチャープロフィルアナリシス TPA がVF 測定・解析は道脇幸博博士の指導による．

妥当性と限界を検討しないで使われることが多く，検討が必要である 5)．

文

２．実験方法
増粘多糖類は介護食に汎用されているが，本研
究ではキサンタンガム X，ローカストビーンガム
LBG，グアーガム GG の 0.5％溶液について検討した．液体の凝集性を評価する方法はいくつか考えられるが，本研究では伸張粘性測定および降伏応
力，嚥下時の音響解析，レントゲンビデオ VF 解析により検討した．
増粘多糖類溶液を伸張粘性測定器 CaBER の平行板の間に注入し，伸張時の液体糸の状態を観測
し,切断までの時間を調べた 6)．
降伏応力の測定には各種方法があるが，貯蔵弾性率と歪の積によって求められる応力と歪とのプロットにおける極大値によって決定した 7)．
３．実験結果液体切断までの時間は X，GG，LBG の順に長く, LBG および水では小球状液滴の形成が見られ

辞献1) Hutchings, J. B., and Lillford, P. L. The perceptionof food texture—The philosophy of the breakdown
path. J.Texture Studies, 9, 103–115,1988.
2) 西成勝好，食べ物およびたべる過程とレオロジ
ー, 日バイレオ誌 (B&R), 9, 3-15, 2005.
3) Prinz, J. F. and Lucas, P. W. Mastication andswallowing: an optimization model. Proc. Royal
Soc. London B, 264, 1715-1721, 1997.
4) Chen, J. and Lolivret, L. The determining role ofbolus rheology in triggering a swallowing. Food
Hydrocoll, 25, 325-332, 2011.
5) Nishinari, K., Kohyama, K., Kumagai, H., Funami,
T. and Bourne, M.C. Parameters of texture profile
analysis. Food Sci. Technol. Res., 19, 519-521,
2013.
6) Nishinari, K., Turcanu, M., Nakauma, M. andFang, Y. (2019). Role of the cohesiveness in safe
swallowing, npj Sci Food, In press
7) Nakauma, M., Ishihara, S., Funami, T. andNishinari, K. Swallowing profiles of foodpolysaccharide solutions with different flow
behaviors. Food Hydrocoll., 25, 1165-1173, 2011.
8) Nishinari, K. Takemasa, M., Su, L., Michiwaki,Y., Michiwaki, Mizunuma,H., and H. Ogoshi, H.
Effect of shear thinning on aspiration - Towardmaking solutions for judging
the risk ofaspiration. Food Hydrocoll., 25, 1737-1743, 2011.

－59－

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第 33 巻

第2号

2019

要旨
6 月 2 日（日）
B1 会場
OS5
ティッシュエンジニアリング・
人工臓器

－60－

（72）

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OS5-1

第 33 巻

第2号

2019

（73）

脳血栓回収デバイスを用いた部分的再収納方法の提案
＊​
＊​
＊​
＊​
＊​
＊​
松橋祐輝​
，熊谷直紀​，頼卓然​，保延慶紀​，星野滉一​
，篠田航​
，
＊​
＊＊​
＊
梅津光生​ ，石井暁​ ，岩﨑清隆​

早稲田大学 TWIns [〒162-8480東京都新宿区若松町2-2 早稲田大学先端生命医科学センター]＊＊​
京都大学大学院医学研究科脳神経外科

＊​

１．緒言
急性期脳梗塞の治療法に、脳血栓回収デバイスを用いて血栓を絡めとり引き抜くことで，血流の再開通を図るに機械的血栓回収療法がある．既存の薬による治療と比べて適応時間が発症から8時間と長く，臨床研究で内科治療を凌ぐ有効性が示されている．一方，デバイス引き抜き時に，血管の牽引に伴う穿通枝等の血管損傷やデバイスから脱落した血栓による他血管の閉塞といった課題が報告されている．そこで，治療効果を高めるため，血栓部で展開した後，血栓の近位までデバイスをマイクロカテーテルで被せ，デバイスと血管壁との接触面積を小さくすることで血管損傷を抑制
する部分的再収納方法を考えた．本研究では，本手法が脳血管の牽引を低減できるか，また、血栓回収性能へ及ぼす影響を検証した．
２．実験方法
2.1 部分的再収納による血管牽引への影響の検討
内径3 mm，屈曲角度120º，曲率半径6 mmのシ
リコーン製中大脳動脈血管モデルを作製し，部分
的再収納時と全展開時におけるデバイス引き抜き時の血管移動量を計測し，血管損傷に対する部分
的再収納の効果を評価した。血栓回収デバイスはSolitaire（Medtronic）を使用し、リニアモータを用いて4 mm/sの定速で引き抜いた．モデルの屈曲部および屈曲部から左右に15 mm間隔で2点，計5点設置し，ハイスピードカメラで250 frame/sで撮像し，マーカのX, Y方向の移動量を測定してデバ
イス引き抜き時の血管移動量を定量化した．使用したデバイスは最大拡張径4 mmで有効長が20 mm，40 mm，最大拡張径6mmで有効長が24 mm，40mmの4種類を使用した．部分的再収納は，有効長40 mmの2種類のデバイスで行い，有効長を半分の20 mmになるようにマイクロカテーテルを被せた．試験は計6条件で各6回実施した．
2.2部分的再収納による血栓回収性能への影響の検討
頚動脈は骨等で血管の変形が抑制されていることを考慮し，シリコーン製のブロック内に中大脳動脈，前大脳動脈，内頚動脈の血管流路を有する
三次元脳血管モデルを作製し，デバイスの部分的再収納がデバイス引き抜き時に血栓脱落へ及ぼす影響を検討した．最大拡張径Φ6 mm，有効長40mmのデバイスを用い，全展開と部分的再収納法で比較した．また，展開位置による脱落率の違いを検証するため，血栓の遠位部からデバイス先端
長さを7 mm，12 mmとなるように展開して2条件で比較した．デバイスは4mm/sの一定速度で引き抜き，計4条件で各6回試験した．血栓はブタ鮮血を用いて作製し，直径3 mm，長さ6mmとして中大脳動脈に留置した．引き抜き後の血栓の様子と回収中に血栓が移動した距離を測定した．
３．実験結果
3.1 部分的再収納による血管牽引への影響
Φ6 mm×40 mmとΦ4mm×40 mmのデバイスでは，部分的再収納でX, Y方向ともに有意に最大移動量が低減した．また，Φ6×24mmの全展開時とΦ6×40の部分的再収納時では，X, Y方向ともに部分的再収納時の最大移動量が有意に小さくなった．
3.2 部分的再収納による血栓回収性能への影響
先端長さ7mmでは，全展開は5/6回血栓が脱落し，部分的再収納は2/6回血栓が脱落した．先端
長さ12mmでは全展開は1/6回血栓が脱落し，部分的再収納では血栓脱落しなかった．血栓移動距離
も，先端長さによらず部分的再収納で低減した．
４．考察
全展開時に血栓脱落率が高い要因として，デバイスが伸びることによる血栓捕捉面積の減少と，屈曲部でデバイスの延伸により弾性エネルギの吸収と接触面積が減少し弾性エネルギの放出が起こ
り，デバイス形状が安定しないことが考えられた．
５．結言
本研究により部分的再収納による血栓回収性能への影響を定量評価ができた．部分的再収納方法
はデバイスを引き抜くことで，血管損傷のリスクを低減でき，血栓脱落を低減できることが示された．
６．謝辞
本研究は、厚生労働省 革新的医療機器等国際標準獲得推進事業の支援を得て行った．

－61－

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

第 2 号 2019

（74）

OS5-2
脳動脈瘤治療機器フローダイバータを大型脳動脈瘤モデル基部に留置後の瘤内の流れの可視化
星野滉一*，松橋祐輝*，保延慶紀＊，頼卓然＊，篠田航＊，立嶋智＊＊，岩﨑清隆＊*早稲田大学 TWIns[〒162-8480 東京都新宿区若松町 2-2 早稲田大学先端生命医科学センター]**Division of Interventional Neuroradiology, Ronald Reagan UCLA Medical Center
１．緒言
フローダイバータ(以下：FD)留置術とは，巨大な未破裂脳動脈瘤のネック部を覆うように網目の細かいス
テントを留置し，瘤内の流れを停滞させて血栓化し破裂を予防する治療である．本デバイスは 2016 年に本邦で承認されたばかりの革新的な医療機器であるため効部で計算したところ，粗密の偏りが流入域に影響を与える傾向は見られなかった．
また，FD の瘤側への落ち込みについて計測したところ，
FD 留置後に瘤内への最大平均流速が最も大きい中位モデルにおいて，FD の瘤内への落ち込みが最も大きい
ことがわかり，瘤内への血流侵入に影響を及ぼす可能

果的な使用方法に関する知見の集積が求められている．
そこで，本研究では血管の屈曲に対する瘤の位置，および FD の留置形態が留置後の瘤内の流れにもたらす影響を明らかにすることを目的とした．

性が示唆された．

２．実験方法瘤径 15mm，ネック長 9mm の瘤が内頚動脈の C1 か

４．考察
本研究から，FD 留置後の脳動脈瘤内の流れはFD の留置形態よりも瘤と血管の形態が支配的に影響しているとかが得られた．遠位モデルでは FDの留置によって瘤内への流れが制御され，瘤の遠ら C2 にかけての血管屈曲部にあることを想定し，屈曲の遠位部，中位部，近位部の 3 か所の位置に瘤を付けたシリコーン製動脈瘤モデルを作製した．内頚動脈を模擬した最大流量 450 mL/min，平均流量 275 mL/min，
圧力 120/80 (100) mmHg を創出可能な循環回路を開発
し，モデルを組み込んだ．3 つのモデルにそれぞれ FDを留置し，粒子画像流速計測法を用いて留置前後の瘤内における流速分布を解析した．また，FD の留置形態

位部と近位部の圧較差によって近位部から流入して遠位部から流出する流れに変化したものと考えられた．一方中位のモデルでは瘤が血管の屈曲の延長線上に位置しているため，屈曲に寄った流れが瘤内に侵入したと考えられた．近位モデルでは血管の屈曲による影響が留置前と大きく変化せず，流れの形態に大きな変化がなかったと考えられた．

をマイクロスコープとマイクロCT を用いて撮像した．

５．結言
内頚動脈の流量，圧力を模した環境で FD 留置前後の脳動脈瘤内の流れを可視化する試験回路を開発した．
FD 留置後の脳動脈瘤内の流れの形態は瘤と血管の形態の影響を強く受けることが本研究で明らかとなった．

３．実験結果FD 留置前後で瘤内の最大平均流速は，遠位モデル
では 0.249 m/s から 0.021 m/s，
中位モデルでは 0.137 m/s
から 0.050 m/s，
近位モデルでは 0.104 m/s から 0.015 m/sと顕著に減少した.瘤内の流れは留置前ではどのモデルにおいても瘤の遠位側の壁から瘤壁に沿って近位側の壁に回る流れが見られ，流入部は遠位モデルではネックの近位，中位モデルではネックの中位，遠位，遠位モデルではネックの遠位であった．FD 留置後は遠位モデルでは，ネック近位側の壁から流入して瘤壁に沿って遠位側の壁に流れる逆向きの流れに変化，中位モ
デルでは，流入域が中位に狭まり遠位側の壁から近位側の壁への流れ，近位モデルでは流れの形態の変化は見られなかった(Figure 1)．FD の網目の形態を，マイクロ CT を用いて撮像し，FD 留置部の遠位，中位，近位－62－

Figure1.Flow distribution inside thecerebral aneurysm model日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

第2号

（75）

2019

OS5-3
腸骨静脈ステントの性能評価のためのブタ腹部大静脈の力学的特性の取得と加速耐久試験装置の開発○

湯本幹基，杉山航太，松原海斗，伊藤遼太，朱暁冬，梅津光生，岩﨑清隆
早稲田大学 TWIns[〒162-8480 東京都新宿区若松町 2-2 早稲田大学先端生命医科学センター]

腸骨動脈用ステントである Epic (Boston Scientific, メー

１．緒言
腸骨静脈圧迫症候群の治療として静脈ステントを用

カ推奨拡張径 8 mm, 全長 41 mm)を対象として用いた．

いた治療が注目されている．欧州では CE Marking を取得した製品が存在するが，日・米では既承認品がなく，

３．実験結果米国で臨床試験中である．評価する試験法の開発が必

ブタ腹部大静脈の伸長率は 39 ± 8 % (n=5)であっ要となる．腸骨静脈用ステントの性能を生体外の評価た．また，ブタ腹部大静脈の内圧－外直径の関係

系で検証するにあたり，腸骨静脈ステントの適用部位

を Fig.1 に示す．本データから 4~10 mmHg におけである静脈の力学的特性を把握することが，評価系にる圧力ひずみ弾性係数は，129 ± 12 mmHgであっ用いる血管のモデル化に必要となる．本研究では，ブた．また，開発した耐久試験で 1000 万サイクル連

タ静脈血管を用いて静脈血管の内圧―外直径を計測し続駆動できることを確認し，静脈血管モデル内のて静脈の力学的特性を調べ，取得した力学的特性を踏平均圧を 4±1 mmHg で制御できることを確認しまえて静脈血管モデルを作製し，治験では評価ができた．また，腸骨動脈ステントが 1000 万回の圧縮負ず非臨床評価が必要な耐久性を評価するための加速耐荷耐久試験で破断が起きないことがわかった．

久試験装置を開発することを目的とした．
mm

２．実験方法

1414

m

16
16

12
12

２．１．静脈血管の力学的特性

1010

体重 50~60 kg のブタ 5 頭の腹部大静脈を用いた．腹88部大静脈の両端を縛り血液を内包した状態の全長𝐿を

0

0

4

6

4

6

8

8

10

10

mmHg

測定した．その後，結合組織を剥離させ腹部大静脈をFig.1 Pressure-diameter relationship of porcin venous
artery

摘出し全長𝐿′を測定して𝐿と𝐿′から伸長率を求めた．
摘出した長さ 40 mm 以上の静脈の両端を一定の伸長状態でコネクタに接続し，一端にシリンジポンプ，他

2

2

４．考察

端に圧力トランスデューサを装着した．静脈の内圧を

静脈の力学的特性を取得し，その特性を踏まえ

0 mmHg から 10 mmHg まで上昇させ，外直径をレた血管モデルを組み込んだ加速耐久試験装置を開ーザ変位計で測定し，4 mmHg ~10 mmHg の範囲で発できた．優れた腸骨静脈用のステントを開発す

血管の力学的特性の一つである圧力ひずみ弾性係るために，本研究で取得した静脈血管の力学的特数を取得した．

性と加速耐久試験装置は有用であると考えられた．

２．２．静脈ステントの加速耐久試験装置の開発
静脈ステントの耐久試験は，ステント留置部の径を５．結言

50 ％ 繰り返し圧縮する耐久試験装置を開発した．静静脈ステントを留置する血管モデル，および，力学

脈の圧力ひずみ弾性係数を模擬した血管モデルをシリ

的負荷環境を踏まえた耐久試験システムを構築できた．

コーンで作製して装着し、リニアモータで外径φ12mm の腸骨動脈モデルを往復運動させ，作製した静脈
血管モデルを圧縮する装置とした．開発した試験シス
テムは，8 Hz で駆動でき，まず，1000 万サイクルを作用できることを確認することとした．本研究ではまず，

謝 辞
本研究は，厚生労働省 革新的医療機器等国際標準獲得推進事業の支援を得て行った．

－63－

日本バイオレオロジー学会誌（電子版） 第 33 巻 第 2 号

2019

（76）

OS5-4
３Ｄプリンタを用いた遠心血液ポンプの試作方法に対する検討
西田正浩*，小椋長征**，迫田大輔*，小阪亮*，山根隆志*
丸山修*，百武徹**，山本好宏***，桑名克之****産業技術総合研究所 [〒305-8564 茨城県つくば市並木 1-2-1]**横浜国立大学 大学院工学研究院，***泉工医科工業株式会社
１．緒言
血液ポンプの開発において，プロトタイプを試作して、揚程流量特性や血液適合性などのさまざ
まな性能を確認することは最も重要なプロセスの一つである。通常、プラスチック製の血液ポンプの製品は射出成形で作製されるが、従来、そのプ
ロトタイプは切削加工により試作することが多い。
しかしながら，近年さまざまな産業界で３Ｄプリンタを用いた製品の試作がその簡易性のために注目されており、筆者らは、これを用いた遠心血液
ポンプのプロトタイプの試作方法について検討している。これまで、弾性率が大きい３Ｄプリンタ
素材を用い、流路の表面粗さを小さくすることにより、プロトタイプの製品と比較した溶血量の増加が緩和されるという知見などを得てきた。そこで、本研究では、これらの知見を基に、３Ｄプリン
タにより成形した部品に切削加工した部品を組み合わせて、遠心血液ポンプのプロトタイプを試作する方法について検討した．
２．実験方法
メラ遠心ポンプ（泉工医科工業社製 HCF-MP23）のインペラを試作する対象とした。インペラは内に磁石を組み込むために、上面とピボット軸受を含む下面に分けられる。まず、上面を３Ｄプリン
タ（Stratasys 社製 Objet30 Pro）により成形し，製品の下面と合わせたインペラＡ，上面を切削加工
し，同じく製品の下面と合わせたインペラＢ、および製品のインペラを比較した．次に、インペラ
Ｂ，同じく上面を切削加工し，ピボット軸受を除く部分を３Ｄプリンタにより成形した下面と合わせたインペラＣ、および製品のインペラを比較した．３Ｄプリンタ成形では硬質材料（RGD525）を素材とし、血液との接触部にはできるだけサポー
ト材を用いないようにした．切削加工ではアクリルを素材とした．インペラの表面粗さを測定した
後，製品のケーシングとアセンブルしてポンプを作製した．実験では，まずポンプの揚程流量特性を計測した．次にウシ血を用いて、流量 4 L/min，
揚程 200 mmHg の条件において溶血試験を行った．

３．実験結果および考察
インペラの流路部分の表面粗さは，３Ｄプリン
タによる成形では 0.38μm であり、切削加工では0.12μm であり，製品（射出成形）では 0.02μm であった．しかしながら、表面粗さの違いによらず，各ポンプの揚程流量特性は製品のポンプの揚程流量特性とほぼ一致した．
一方、溶血量は、まず、インペラＡ、Ｂ、および製品を比べて、Ａは製品の 1.2 倍であり，Ｂは製品の 0.9 倍であった。次に、Ｂ、Ｃおよび製品を比べて、Ｂ、Ｃはともに製品の 1.1 倍であった。Ｂと製品の溶血量はほぼ同じであった。これは、切削加工と射出成形とのわずかな寸法と表面粗さの違いが相殺されたものと考えられる。Ａの溶血量が若干大きくなったが、Ｃの溶血量は製品とほぼ同じであった。これは、いずれも３Ｄプリンタ成形の部品を含んでいるが、Ａの上面の場合、構造上、表面粗さが大きいサポート面が上面の上側であるため、広くならざるを得ない一方、Ｃの下面の場
合、サポート面が下面の上側のみであるため、狭くとどまったからであると考えられる。
４．結言
３Ｄプリンタを用いた血液ポンプの試作では、切削加工をうまく組み合わせて表面粗さが大きい
サポート面を狭くすることで、溶血量の増加を抑えることができる。

謝辞

３Ｄプリンタ成形においては，茨城県産業技術イノベーションセンターの中川裕光氏に，切削加工においては，産業技術総合研究所の芦田極氏に、それぞれご協力をいただいた。また、動物血採取においては、茨城県食肉公社の高安仁文氏にご協力いただいた．ここに謝意を表する。
文

献1) Nishida, M., Negishi, T., Sakota, D., Kosaka, R.,
Maruyama, O., Hyakutake, T., Kuwana, K. andYamane, T.. Properties of a monopivot centrifugal
blood pump manufactured by 3D printing, J. Artif.
Organs, 19, 322-329, 2016.

－64－

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第 33 巻

第2号

2019

要旨
6 月 2 日（日）
B1 会場
OS6
生体物質の構造形成と機能発現・制御

－65－

（77）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

第2号

2019

（78）

OS6-1
アルギン酸-ゼラチン混合ゲルの異方性ゲル化と力学特性
古澤和也*，𫝆𫝆田優河**福井工業大学 環境情報学部 環境・食品科学科 [〒910-8505 福井県福井市学園 3 丁目 6−1]
液を流し込み 1 日置いて混合水溶液中のアルギン

１．緒言
軟骨は組織中に血管構造を持たないため一度損酸を先にゲル化した。次に、試料を 10 oC のイン

傷するとなかなか再生しない組織である。軟骨組

キュベーター中に置きゼラチンをゲル化させた。

織の損傷は著しく生活水準を下げてしまうため、調製した試料をクロスニコルの状態にした二枚の有効な治療方法の開発が急がれている。一つの方偏光板の間に置き形態を観察した。また、押し込法として、軟骨と同等の力学特性を持つ素材を軟み試験機を用いて 2 mm/s のひずみ速度で押し込

骨代替材料として利用する方法が挙げられる。人

み試験を行い、フォースカーブを測定した。得ら

工関節や組織工学的手法で作られた再生軟骨組織れたフォースカーブより試料の弾性率を決定した。

など数多くの製品化されている。それぞれ、優れ方法 2：ゼラチンをゲル化後アルギン酸をゲル化た特徴をもち、現在も製品の品質向上を目指した

方法 1 と同様にシリコンの型にゼラチン−アル開発が続けられている。しかし、これらの製品のギン酸混合水溶液を充填し、10 oC で 1 日インキュ

多くは、製造コストが高いこと、侵襲性が高いこベートした。次に、10 oC で CaCl2 水溶液に試料をと、利用の範囲が制限されているなど、多くの問

1 日浸漬した。調製した試料について方法 1 と同題を抱えている。低コストで広範囲の軟骨損傷を様の特性解析を行った。

回復するための素材として、高強度ハイドロゲルが挙げられる。特に、ダブルネットワークゲル（DN

３．結果と考察ゲル）は、骨軟骨界面において強く定着する優れ偏光板を使った形態観察より、方法 1 と方法 2

た骨伝導性と高強度性を併せ持つ有力な素材であで調製された DN が両方とも複屈折を持つことが1

ると考えられている 。ところが合成高分子で調製分かった。ゲルをいくつかの断面で切断し、偏光した DN ゲルには生体吸収性が無く、軟骨組織特板を使って観察したが、大きな偏光パターンの違有の階層構造もない。より優れた代替軟骨材料をいはみられなかった。したがって、ゲル化する順得るためには、高強度、生体吸収性、そして軟骨番の違いはゲルの配向構造にほとんど影響しないの階層構造を同時に再現する技術が必要となる。

ことが示唆された。

そこで本研究では、生体吸収性を持つアルギン酸

フォースカーブ測定により試料の弾性率に及ぼとゼラチンからなる DN ゲルに、透析による異方

すゲル化順序の影響を調べた結果、方法 2 ので調性ゲル化技術を組み合わせることで、上記条件を製した試料の弾性率（17±6 kPa）は方法 1 で調製全て実現する異方性 DN ゲルを調製する方法を開した試料の弾性率（1.7±0.3 kPa）よりも有意に高く、その平均値の違いはおよそ 10 倍となった。試発する。

料の破壊挙動については定量的な測定結果は無い
が、手で直接引っ張った時の丈夫さは、方法 2 の２．実験方法
6 wt.%のゼラチン水溶液と 6 wt.%のアルギン酸方が強いことがわかっている。以上より、アルギ

水溶液を作成し、この二つの水溶液を 1：1 で混合

ン酸とゼラチン DN ゲルを調製する際のゲル化のすることでゼラチン-アルギン酸混合水溶液を調順序は配向構造には大きな影響を及ぼさないが、製した。次に以下の二つの順番でアルギン酸とゼゲルの力学特性には強く影響することが示された。

ラチンをゲル化した。
文

方法 1：アルギン酸をゲル化後ゼラチンをゲル化
直径 8 mm の穴が開いた厚み 3 mm のシリコンゴムの型にゼラチン−アルギン酸混合水溶液を充填し、37 oC のインキュベーター中に置き、霧吹き
で 0.4 M CaCl2 水溶液をふきかけ 10 分置いて表面を固めた。次に、試料の入った容器に CaCl2 水溶

献1) Nonoyama, T. Wada, S., Kiyama, R., Mredha, Md.
T.,I., Zhang, X., Kurokawa, T., Nakajima, T.,
Takagi,Y.,
Yasuda,
K.,
Gong,
J.P.:
Double-Network Hydrogels Strongly Bondable toBones by Spontaneous Osteogenesis Penetration,
Adv. Mat, 28, 6740-6745, 2016.

－66－

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第 33 巻

第2号

2019

（79）

OS6-2
異なる生成履歴を持つアガロースゲルの弾性率について
佐々木直樹*，*酪農学園大学[〒069-8501
１．緒言

江別市文京台緑町 528]
成功を収めている。本研究では、相分離したゲル

先に、我々は、軟骨細胞の培養足場としてのアを、濃厚相を骨格とする多孔性物質として力学解

ガロースゲルの粘弾性特性を調べるために、応力析を行った。多孔性物質を、長さ l, 断面 tt の梁緩和測定を行った。アガロース-水系は、ゲル化点から成る直交型セル構造と考えたとき、外力によ近傍で相分離を起こすことが知られ、詳細な相図る梁の撓みの計算からが調べられている 1。同じアガロース濃度の場合、

 * 
E*
 C 
Es
 s 

相分離していない一様なゲルよりも、相分離をしているゲルの方が弾性率が大きいという結果が得られている。
本研究では、このゲル弾性率の違いを説明する
ため、相分離構造を濃厚相で骨組みが作られた多孔性物質とみなして力学解析を行った。多孔性物
質の力学特性についてはハニカム骨格や直交骨格などのモデルに基づいて、解析的研究が確立されている 2。ここでは、その手法に基づき、相分離した不均一系について計算を試みた。

2が得られている 2。
ここで E*, Es はそれぞれ多孔性物質、梁を構成する物質の弾性率、*, s は多孔性物質、梁を構成する物質の密度、C は比例定数で 1 の程度の値を取ることが知られている。この式を用いて、30oC クエ
ンチで作った一様なゲルの弾性率 E30 と、相分離構造を持つ 4oC クエンチゲルの弾性率 E4*の比を求めた。一様な系に含まれるすべての分子が、相分離系では、濃厚相のみに集中していると考えた。しかしながら、濃厚相にすべての分子が集まったとしても E30の方が E4*よりも大きい結果となった。濃厚相が形

２．実験方法
アガロースとしては、細胞倍養用のタイプ VIIを用いた。タイプ VII は、側鎖に疎水性基を導入
し、ゲル化温度を低くしたものである。ここでは、細胞培養に用いられる 2%w/v 濃度のゲルを作成した。この濃度でのゲル化温度は 32oC だった。一様なゲルは、アガロース水溶液を 90oC で加熱後、30oC にクエンチして作成した。相分離構造を持つゲルは、同じ成されるとき、アガロース分子が配向構造を取るなど、弾性率を押し上げている可能性がある。
５．結言
相分離によって現れた濃厚相の弾性率が、均一ゲルの弾性率より大きいだけでは、実験値の説明ができない。濃厚相内の分子配向などをも考える必要がある。

ものを 25oC, 20oC, 4oC にクエンチして作成した。これ
らのゲルは白濁したことから、相分離ゲルであることが確認された。応力緩和測定は、水中 37oC で、インデンテーション法により行った。
３．実験結果図はこれらのゲル試料の、初期弾性率 E0,ゲル弾性率 Ee, 緩和強度 E0-Ee のクエンチ温度依存性である。いずれの値も、30oC クエンチで作成した

The initial modulus value, E0 (), the relaxation
strength value, E0-Ee (), and the gel modulus value,Ee (), plotted against the quenched temperature.

一様なゲルが小さい。ディープクエンチした 4oC,
20oC ゲルが大きな値を示している。ゲル弾性率の値で約 2 倍近い差がある。

文

４．考察
上述のように、多孔性物質の力学解析は、ハニ
カム骨格や直交骨格を基本とした解析的手法が確

献1) Morita, T. et al., AIP Advs. 3, 042128 (2013).
2) Gibson, L. J. et al. Cellular Solids, Pergamon,
1988.

立され、多孔性金属や海綿骨の力学特性の解析で－67－

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

第2号

（80）

2019

OS6-3
セルロースナノ結晶水系懸濁液のレオロジー
四方俊幸，長谷川ひかる
東京農工大学

大学院農学府[〒183-8509

東京都府中市幸町 3-5-8]

濃厚域を分ける（体積 l2w 中に 1 本の CNC 粒子が存在

１．緒言する）濃度，また[η]-1 は重なり濃度の目安となる固有

水分解によって得られる針状或いは紡錘形の微細結晶

粘性率の逆数をそれぞれ意味する．
全ての CNC 懸濁液

をセルロースナノクリスタル（CNC）と呼ぶ．カナダ

は，準濃厚域にあることが分かる．
準濃厚域での（単分散）剛直棒状粒子懸濁液の理論では，二種類の粘性率増分が粒子の回転緩和の寄与で表され，η0-η = (3/5)νkBTτR，η-ηs=(1/5)νkBTτR0 と与えられる．ここで，τR は粒子の（濃度に依存した）回転緩和時間，τR0 は粒子の無限希
釈での回転緩和時間を表す．さらに，β を系に依存した数係数として τR = τR0(νl3)2β-1 の関係が予測され，(η0-η)(η-ηs)-1 = 3(νl3)2β-1 が得られるので，(η0-η)(η-ηs)-1 は ν2（即ち c2）に比例すると言われる．ところが，図中の測定結果は，準濃厚域で(η0-η)(η-ηs)-1 = 3 なる関係が良く成立することを意味する．さらに，理論の予測とは異なり，
5(η-ηs)(νkBT)-1 は一定値 τR0（~ 5 ms）を示さず，濃度 c 増加に伴い c2 に比例する様に振る舞う．これらの矛盾は 5(η-ηs)(νkBT)-1 = τR と置き換えることで，全て合理的に解決できる．β = 5.8 として τRの c 依存性を描いたのが図中の直線であるが，c >10 gL-1 の濃度域で測定結果を良く再現する．
線形粘弾性に基づくと，二つの緩和時間の比τwτR-1 は緩和時間分布の広さを意味するので，c ≤20 gL-1 の（十分にからんでいない）濃度域では，緩和時間分布がほとんど無い．一方，c > 20 gL-1の濃度域では τwτR-1 が c 増加に伴い激しく増大し，緩和時間分布が大きく広がる．この挙動は，からみ合いが明瞭になる濃度域では，長さの異なる
CNC 粒子の回転緩和時間が異なることが特に平均値としての τw に強調されることを意味するのであろう．仮に完全に単分散な CNC 粒子の懸濁液を手に入れることができれば，十分にからみ合った
濃度域においても τw ≈ τR c2 なる関係が成立するのかも知れない．

している．
その CNC 試料は水に高い分散安定性を示し，透過型電子顕微鏡（TEM）像から CNC 粒子の平均長と幅は，それぞれ l = 170 nm と w = 8 nm 程度で比較的分布の狭い紡錘形を有することが分かっている．一方，希薄な水懸濁液中で示す回転拡散定数 Dr0 と並進拡散
定数 Dt0 の値からも平均長と幅が求められ，TEM 像から得られた結果と矛盾しない．本研究では，この CNC
試料を粘性率が高い濃厚ショ糖水溶液に分散させて調製した CNC 懸濁液の粘弾性挙動を，
剛直棒状粒子懸濁液に対する理論的予測と比較して，CNC 試料が剛直棒状粒子のモデルとして振る舞うかどうかを議論する．
２．実験方法InnoTech Alberta 社製 CNC 試料を 60 wt%ショ糖水溶液に濃度範囲 c = 4.0～27 gL-1 で分散させた懸濁液を調製し，21 kHz, 25 W の超音波を 10 分程度照射することで CNC 粒子を十分に分散させた後に粘弾性測定に供した．測定には同軸円筒型の治具を装着したレオメー
タ（MCR301, Anton Paar）を用い，動的粘弾性測定を
角周波数範囲 ω = 10-1～102 s-1，温度範囲-5～40 ºC で行った．得られた貯蔵及び損失弾性率 G’と G” の ω 依存性に温度－時間換算則を適用して，20 ºC を基準に合成曲線を得た．
３．実験結果と考察
全 CNC 懸濁液において G’と G” の合成曲線を得る
ための移動因子 aT は Arrhenius 型の温度依存性を示し，その活性化エネルギーは分散媒である 60 wt%ショ糖
水溶液の粘性率 ηs のものと同じであった．CNC 懸濁液
が示す G”の ω 依存性からゼロずり粘性率 η0 と高周波極限粘性率 ηを決定することができ，G’と G”-ηωaTの ω 依存性から（重量）平均緩和時間 τw と定常状態コ
ンプライアンスの逆数 Je-1（平均弾性率）を決定するこ-1-1とができた．Fig. 1 は(η0-η)(η-ηs) ，5(η-ηs)(νkBT) ，さらに τw の濃度 c 依存性を示す．ここで，ν は CNC 粒子の数密度，kBT は Boltzmann 定数と絶対温度の積を意味する．図中の c*は希薄と準濃厚域を隔てる（体積 l3 中に 1 本の CNC 粒子が存在する）濃度，c**は準濃厚と

－68－

101

(0-)(-s)-1

3

0

10

w

slope = 2
 = 5.8s

CNC 試料の普及を目指し，CNC 試料を多方面に供給

の InnoTech Alberta 社は，木材のパルプから製造した(0-)(-s)-1, 5( - )(kBT)-1/s or w/s

多様なセルロース試料から硫酸や塩酸等を用いた加

-1

10

-1

5( - )(vkBT)


s

-2

10

R0 = (6Dr0)-1
c*= 2.5 gL

[]

-1

c**=56 gL-1

-1

-3

10

0

1

10

10
c / gL-1

2

10-1

Fig. 1 Dependencies of (η0-η)(η-ηs) , τw and-15(η-ηs)(νkBT) on concentration, c, for CNC
suspension in 60 wt% aqueous sucrose solution at
20 ºC.

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

第2号

2019

（81）

OS6-4
組織因子との接触による血漿の凝固ダイナミクス
川端彬嗣*，篠田啓貴*，吉場一真*，外山吉治*，山本隆夫*，土橋敏明*，小川哲史**，田中進***
群馬大学 大学院理工学府 分子科学部門 [〒376-8515 群馬県桐生市天神町 1-5-1]**
高崎総合医療センター***
高崎健康福祉大学 健康福祉学部 健康栄養学科*

ルとゾルの界面が明瞭であることを示している。

１．緒言
血液凝固過程は血液・血管内の多くの分子が関

図中の矢印の位置で gray value の X に対する傾き

与し血流に依存して変化する複雑な過程であるが、が変わっており、これらの位置を境に構造が異な鍵となる過程を切り出して in vitro で実験することることが示唆される。一方、キンクの位置の 2 乗により病気の診断に利用できる重要な情報が得らを t に対してプロットすると、初期過程を除き、れる。これまで、トリガーとなる血液凝固因子をほぼ全体にわたって直線で表された。従って、血加えたときの凝固時間の測定、トロンボエラスト

漿中に含まれる何らかの分子の拡散が律速になっメトリー、マイクロ流路を用いた凝固過程の測定ていることが示唆される。一方、初期過程では Xなどが行われてきた。血液凝固はトリガーとなると t がほぼ比例するのが観察された。講演では、物質の由来により外因系凝固と内因系凝固に分類

これらの挙動の原因について考察する。

される。血液をソフトマターとみなすと、外因系血液凝固は、血液が架橋トリガー（組織因子(TF)）(a)と接触することによって開始し、カスケード反応の後、プロトフィブリル形成、物理ゲル化、化学
ゲル化へと進行する現象と考えることができる。
血液または血漿と凝固のトリガーとなる物質の接触による凝固のダイナミクスについては 1990 年
代から行われてきたが、小数のグループによる部
分的な解析にとどまっている 1)。本研究では、血(b)

漿と組織因子の接触により血漿が界面からゲル化する現象のダイナミクスを詳細に調べた。
２．実験方法健常な 20 代男性のクエン酸抗凝固血液を 1600g
で 10 分間遠心することにより血漿を分離した。血漿に塩化カルシウムを加え[Ca2+] = 10 mM とした
のち、直ちに組織因子を固定したプラスチック板（トロンボダイナミクスアッセイキット,
Hemacore）1)を挿入した。模式図を Fig.1(a)に示す。
接触界面から白濁層が成長するのが観察された。
白濁層とゲル層が一致することは目視により確認されている 2)。血漿と組織因子との接触後の血漿の様子をインターバル撮影し、画像解析ソフト

Fig. 1 血漿と組織因子との接触による凝固過程を(image J)により写真画像を gray value の空間分布調べる実験の模式図(a)と血漿中の gray value の空に変換した。

間分布(b)。図中の数字は血漿と組織因子との接触後の経過時間（分）を表す。

３．結果と考察文

Fig. 1(b)は血漿の gray value の接触面からの距離
X に対する依存性である。経過時間 t = 50 分程度
までキンク状に折れ曲がった形となっており、ゲ

献1) Zhalyalov, A. S et al, PLoS One, 12, e0180668,
2017.
2) Shida, N. et al., Soft Matter, 12, 9471 (2016).

－69－

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第 33 巻

第2号

2019

要旨
6 月 2 日（日）
B1 会場
OS4
細胞・分子のメカノバイオロジー

－70－

（82）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

第2号

2019

（83）

OS4-1
細胞骨格と小胞の同時染色による肺胞Ⅱ型細胞内小胞の動態観察
川本紘平*，井上祐輔**，Yunus La Ode*，世良俊博***，工藤奨****九州大学大学院工学府機械工学専攻 [〒819-0395 福岡県福岡市西区元岡 744 番地]**九州大学工学部機械工学科***九州大学大学院工学研究院機械工学部門
１．緒言となる．左から 0 h，2 h，4 h インキュベータにて

人工呼吸器を用いての呼吸機能障害の治療の際，静置した後に観察したものである．

肺が過度膨張によって損傷し機能に異常をきたす

今回，蛍光染色をするにあたり，蛍光試薬選定を行ことがある．肺におけるガス交換を担っている肺

ったが，小胞はキナクリン二塩酸塩二水和物，F-アク胞には肺胞上皮Ⅱ型細胞が存在し，肺サーファクタ

チンは SiR-Actin が最適であった．図 1 の通り，小胞はントと呼ばれる界面活性物質の分泌している．こ

緑色で F-アクチンは赤色に可視化出来ている．また，

れにより呼吸時の膨張収縮による肺胞の形態維持

今回，より画像が鮮明に見えるよう，水浸レンズを用に重要な役割を果たす．肺サーファクタントはⅡいている．また，図 1 より，時間経過と共に小胞の蛍型細胞の小胞に貯蔵されており，肺の膨張等の刺光輝度が減少した．

激によって誘発され，小胞が細胞膜付近へと移動
し，細胞外に放出される．一方，過膨張等の刺激により，細胞の形状維持の役割を担うアクチン細胞骨格の構造を変化させるリモデリングを引き起
こされ 1)，肺胞上皮細胞の肺サーファクタント分泌能は肺胞への伸展負荷条件によって変化する 2)

図 1 同時染色画像（左:0 h，中:2 h，右:4 h）という報告がある．このメカニズムを明確にする

緑色：小胞，赤色：細胞骨格ため，肺胞上皮Ⅱ型細胞内の小胞とアクチン細胞骨格の観察を行い，小胞の動態を観察した．

４．考察
小胞が時間経過と共に蛍光輝度が減少したのは，

２．実験方法時間経過と共に小胞が細胞外に放出されたためで実験には A549 細胞を用い，同時観察を行うためにあると考えられる．これは，肺胞上皮Ⅱ型細胞によ

ガラスプレート上に継代時の細胞を播種した．

る小胞の細胞外輸送の現象である．今後，伸展刺

90~100 %コンフルエント時に実験を行った．小胞と細激によりリモデリングを引き起こした時の小胞輸

胞骨格（F-アクチン）を生細胞上で同時観察するため，送を観察し，細胞骨格と小胞輸送の関係を調べる．

小胞の蛍光試薬としてキナクリン二塩酸塩二水和物（励起 / 蛍光波長: 420~460 nm / 490~510 nm）を，細胞

５．結言

骨格の蛍光試薬として SiR-Actin（励起 / 蛍光波長: 652

小胞はキナクリン二塩酸塩二水和物，F-アクチンは

nm / 674 nm）を導入した．今回キナクリンと SiR-Actin

SiR-Actin にて同時染色が可能となった．また，時間経はそれぞれ DMEM にて希釈し，キナクリンは 5 μM，過による小胞の細胞外輸送の減少が引き起こされた．

SiR-Actin は 500 nM で細胞に添加した．
染色後 0 h，
2 h，
文

4 h と時間を置いて共焦点レーザー顕微鏡にて画像取得した．観察時は上澄み液を HBS に変更した．共焦点
顕微鏡では，細胞を 3 次元的に観察するため，Z スタ
ックを 10 枚取得した．その後 ImageJ を用いて，蛍光輝度の解析を行った．
３．実験結果共焦点レーザー顕微鏡にて観察した画像が図 1になる．図 1 より小胞と F-アクチンの同時観察が

1) Ju

献

Gao,et al.:Preconditioning effects ofphysiological cyclic stretch on pathologicallymechanical stretch-induced alveolar epithelial
cell apoptosis and barrier dysfunction.
Biochemical and Biophysical ResearchCommunications, Vol. 448, Issue 3,2014.
2) Stephen P. Arold, et al.:Variable stretch
pattern enhances surfactant secretion inalveolar type II cells in culture. American
Journal of Physiology-Lung Cellular andMolecular Physiology Vol. 296,No.4,2009.

可能となった．また，画像は時間経過ごとの画像－71－

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第 33 巻

第2号

2019

（84）

OS4-2
力学刺激に対する血管内皮細胞内PKCα のトランスロケーションと小胞輸送の関係
坂口光輝*，古川舜**，世良俊博***，工藤奨****九州大学

大学院工学府機械工学専攻[〒819-0395 福岡県福岡市西区元岡 744 番地]**九州大学 工学部 機械工学科***九州大学 大学院工学研究院 機械工学部門

１．緒言

部位にトランスロケーションした．蛍光輝度のピ

血管の最も内側に存在する血管内皮細胞は，血流やーク値に有意な差は見られなかったが，ピークま血管の伸縮などにより力学的な刺激に曝されている．

での平均所要時間は，Control が 22.8s に対し，+BFA

血管内皮細胞に創傷が生じると創傷領域に細胞が移動が 41.5s，+NON が 161s，+SIR が 37.3s であり，+BFA，するが，この移動には細胞内の Protein Kinase C+NON，+SIR の全てにおいて平均所要時間が有意α(PKCα)が関与している 1)．

に大きくなった．

先行研究において細胞骨格が外部からの力学情報伝達機能に関与し，PKCα の活性化につながると報告

４．考察されている ．また細胞に対して局所的に力学刺激をゴルジ体の阻害は小胞輸送を防ぎ PKCα トラン

加えると PKCα が刺激部位へとトランスロケーション

スロケーションの抑制を引き起こすと予測したが，することも報告されている 3)．さらに細胞骨格の一種

本実験では抑制ではなく遅延させるという結果がである微小管を阻害して力学刺激を加えると PKCα が得られた．これは，ゴルジ体が阻害されたことに活性化しトランスロケーションが抑制されたことも報よって何らかの補完機能が働き，それによって告されている．

PKCα が運搬されたものだと推測した．

2)

微小管は細胞内外での物質の輸送手段である小胞キネシンについては，ピークまでの平均所要時

輸送の輸送路としての役割も果たしている．本研究で間において+SIR と+NON の両方でピークまでの平は小胞輸送に関わる細胞内小器官のゴルジ体とモータ

均所要時間が Control に対して有意に大きくなっータンパク質であるキネシンに注目し，PKCα トラン

た．キネシンを阻害していない+NON においてもスロケーションと小胞輸送の関係を調べた．

輝度のピークまでの時間が有意に大きくなったことから，siRNA の導入自体が細胞に何らかの影響を与えた可能性が高く，キネシンと PKCαトラン２．実験方法
実験ではウシ大動脈由来血管内皮細胞（BAECs，東スロケーションの関係性は不明であった．今後洋紡)を使用した．観察に用いた細胞の培養は φ27 のガ

siRNA 導入方法について検討を行う必要がある．

ラスベースディッシュ （IWAKI） を使用した．遺伝子導入では，pPKCα-AcGFP をリポフェクション法に

５．結言

より細胞に導入した．細胞は Brefeldin A を負荷してゴ

小胞輸送の小器官であるゴルジ体の阻害が PKCα ト

ルジ体を阻害した細胞(+BFA)，キネシン阻害とは関係

ランスロケーションに影響を与えたことから，小胞輸のない siRNA を導入した細胞(+NON)，
キネシン(Kif5b)

送と PKCα トランスロケーションの関連性が見られた．

を阻害する siRNA を導入した細胞(+SIR)を用意した．
文

力学刺激にはマイクロマニュピレータを用いてガラス電極を細胞に接触させ，任意の細胞を潰さずに刺激を与えた．解析は，まず刺激位置に 20pixel(20×0.1925µm)四方の領域を設定し輝度を測定した．
３．実験結果つつき刺激によって Control，+BFA，+NON，+SIRの全ての細胞群において PKCα-AcGFP の蛍光輝度が刺激部位で著しく上昇し PKCα が活性化し刺激

献1) Sirosh M et al, : Regulation of Skin
Microvasculature Angiogenesis, Cell Migration,
and Permeability by a Specific Inhibitor of PKC ,J Invest Dermatol, 126(2), 460-7, 2006
2) Xiao D et al, : Pregnancy Downregulates Actin
Polymerization and Pressure-Dependent Myogenic
Tone in Ovine Uterine Arteries, Journal of theAmerican Heart Association, 56,1009-1015,2010
3) Masataka Arai et al, : Spatial and temporaltranslocation of PKCα in single endothelial cell in
response to mechanical stimulus, Experimental
Cell Research, Volume 367, 205-215,2018－72－

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第 33 巻 第 2 号

2019

（85）

OS4-3
衝突流れ環境下における血管内皮細胞の剥離
坂元尚哉*，堀江悠太*，大山侑樹*，中村匡徳**，木村直行***，川人宏次†*首都大学東京 システムデザイン学部 機械システム工学科 [〒192-0397 東京都八王子市南大沢 1-1]**名古屋工業大学 電気・機械工学科***自治医科大学付属さいたま医療センター 心臓血管外科†
自治医科大学 心臓血管外科

１．緒言

先天性二尖弁や弁石灰化などにより大動脈弁の開放が制限される大動脈弁狭窄症では，弁口面積の減少
により左心室から拍出された血液が上行大動脈内壁に衝突するような現象が発生する．このような血流により，動脈の平均値 2 Pa を大きく超える 10 Pa 以上の高い壁せん断応力やそれに伴う壁せん断応力の空間的変化また高い圧力が大動脈壁に作用する 1)．大動
脈弁狭窄症は大動脈拡張を伴うことが知られており，
弁狭窄に起因する血流環境と大動脈拡張の関係が示
唆されているが 2)，その関係は未だ明らかになっていない．
血管内腔に存在する血管内皮細胞は曝される血流力学刺激に応じて機能や形態を変化させ，血管の恒常性維持に重要な役割を担っており，内皮細胞の損傷，剥離および機能不全は血管疾患発症に深く関与することが知られている．そのため，壁に衝突するような血流力学環境が内皮細胞の機能変化もしくは剥離や損傷を伴う内皮障害を引き起こしている可能性が考えられる．しかし，このような現象を臨床的および生体内で確認することは極めて困難であり，培養細胞を用いた生体外実験による基礎的検討が求められている．そこで，本研究では衝突流れ環境が血管内皮細胞に及ぼす影響を調べること目的として，培養内皮細胞に対して衝突流負荷実験を行った．
２．実験方法
本研究ではウシ大動脈由来内皮細胞（JCRB 細胞バンク）を実験に用いた．ディッシュに播種した細胞を10 %ウシ血清および抗生物質を含む D-MEM（Wako）
で培養した．内皮細胞に対して大動脈内壁への衝突流を再現するフローチャンバを実験に用いた．フローチ
ャンバは細胞培養面上部に円形の流入口を設けた逆 T型断面形状を有しており，チャンバ内において流れは発達した状態で培養面に対して垂直に衝突した後，培養面に沿って下流へと進む．このとき流入口直下に存在する内皮細胞には，流速分布に応じた培養面法線方向の動圧が作用する．本研究では設定した平均流速を有する定常流れを流入口に加えた．また流路内の流速

および壁せん断応力を数値流体解析により予め算出
した．
フローチャンバを用いて内皮細胞に対して，0.25，
0.5，1 または 2. m/s の平均流速を有する衝突流れを 4
時間にわたって負荷した．その後，倒立型顕微鏡（Olympus）を用いて位相差画像を取得した．
３．実験結果および考察
2 m/s または 1 m/s の衝突流負荷によって，衝突流れ流入口辺縁部においてまばらな細胞剥離が発生した．剥離が生じなかった衝突流れ中心部と比較して 2
m/s で 60 %，1 m/s で 50 %程度まで細胞密度の減少が見られた．0.5 m/s，0.25 m/s の流入条件では顕著な剥離は生じなかった．細胞剥離に対して壁せん断応力
およびその空間的勾配，また動圧およびその空間的勾配を変数として重回帰分析を行った結果，壁せん断応力および動圧の大きさとの相関が見られた．
0.5 m/s，0.25 m/s の流入条件で剥離が生じなかったことから剥離が生じる流速の閾値があると考えられた．また，これまでに我々は法線方向の動圧を伴わない 40Pa までの壁せん断応力負荷では内皮細胞剥離が生じないことを示している 3)．一方で約 30 Pa の最大壁せん断応力が発生する 1m/s の衝突流環境で内皮細胞の剥離が生じた．これらのことから内皮細胞の剥離は一定値以上の流速を伴う流れ環境において，壁せん断応力および動圧両者の組み合わせた環境によって引き起こされると考えられた．

謝

辞

本研究の一部は科学研究費補助金（18K08770,
18K19934）の援助の下，行われた．記して謝意を表す．
文献1) Kimura, et al, J Thorac Cardiovasc Surg., 153,
pp. S52-S62，2017.
2) Youssefi, et al, J Thorac Cardiovasc Surg., 153, pp.
8-20, 2017.
3) 坂元ら，日本バイオレオロジー学会誌，32, 39,
2018.

－73－

（86）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）	
  第 33 巻	
  第 2 号	  2019OS4-4

EFFECT OF GEOMETRIC CURVATURE ON COLLECTIVE
CELL MIGRATION IN CONFINED TORTUOUS CHANNELS
Mazlee Bin MAZALAN*, Toshiro OHASHI***Graduate School of Engineering, Hokkaido University, N 13 W 8, Kita-ku Sapporo, Hokkaido**Faculty of Engineering, Hokkaido University
1.

Introduction
Collective cell migration is crucial in physiologicaland pathological processes such as tissue development,
wound healing and cancer metastasis. Many pieces ofevidence showed that the mechanical cues, including
topography, stiffness and confine environment
influence cellular functions such as motility,
differentiation and proliferation.
In recent research, Okutani et al. reported C2C12mouse myoblast cells descended or repelled bychanging the radius of geometric curvature [1].
However, as the previous study focused on single cell
behaviors the understanding of collective cell
migration response to the geometric curvature is stilllacking. In this study, we developed a tortuous channel
device to investigate the collective cell migration
behaviors under different curvatures.
2. Materials and methods
For tortuous channels design, we varied theamplitude (25 to 50 µm) and radius (75 to 125 µm) toobtain tortuosity index of 1.5 (Ch1), 1.9 (Ch2), 1.6(Ch3) and 2.3 (Ch4).
After the fabrication process, the device was
attached to the cover-glass to provide a confinedenvironment. A 50 µl/ml of fibronectin was applied in
the channels for the extracellular matrix. Madin-Darby
Canine Kidney (MDCK) cells with a high density wasseeded in the inlet of the channels and incubated withan atmosphere of 5% CO2 at 37oC.
Time-lapse images were collected using an
inverted microscope (IX81) through a CCD camera for
12 hours and the migration velocity was measured
based on the coordinate of the front cells using ImageJsoftware. The cells also were stained with
Rhodamine-Phalloidin (actin) and Hoechst (nuclei).
OutletTortuouschannels
Cell migration
Inlet

Ch1 Ch2 Ch3 Ch4Figure 1: Configuration of tortuous channels.

(a)Mean + SD
n=3*

Region 1*

Region 1(b)

Region 3
Region 2

Region 2

Region 3

Actin
NucleiFigure 2: (a) Velocity (b) Concave shape (yellow box). Scalebar: 50 µm. Asterisk (*), p<0.05 by Student’s t-test.

3. Results and discussion
As a result, we found that the geometric curvature
influenced the migration velocity of the front cells as shownin Figure 2 (a). However, the results were independent of thechannel tortuosity index.
To further test the collective cell behavior, we
divided the tortuous channels into three regions: region 1 & 3(curved area) while region 2 (straight area). We observed thatthe front cells altered their velocity at a different degree of
tortuosity. From Region 1, the front cells accelerated whentraveling in the straight area (Region 2). Then, it reached aminimum velocity in the curved area (Region 3).
To understand this phenomenon, we observed the actin
and nuclei under immunofluorescence microscopy and we
found that the front cells formed a concave curvature at the
curved area (Figure 2(b)). The formation of the concave
curvature may be caused by the occurrence of actomyosin
contraction at the front cells and thus slow down the
migration rate.
4. Conclusions
We have developed a confined tortuous channel
device to examine the effect of geometric curvature oncollective cell migration. Our results suggested that thegeometric curvatures may influence the front cells
velocity and morphology in tortuous channels.
Reference
1) Okutani, C. et al., T. Cell descent caused by boundary
curvature of a high topographical structure for a device
that changes cell density. Jpn. J. Appl. Phys. 56, 1–6 (2017)－74－日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

第2号

（87）

2019

OS4-5
MEASUREMENT OF MECHANICAL PROPERTIESOF ISOLATED PRIMARY CILIA USING MICRO-TENSILE TESTER*

1.

Tien-Dung DO*, Katsuyoshi JIMURO*, Toshiro OHASHI**

Graduate School of Engineering, Hokkaido University, N 13 W 8, Kita-ku, Sapporo, Hokkaido**
Faculty of Engineering, Hokkaido University

Introduction

10

Mechanotransduction is a critical cellular process inForce (nN)a variety of mammalian cells. For example, vascularendothelial cells sense mechanical forces due to bloodflow and transduce the mechanical stimuli into
biochemical signals for blood vessel physiology.

Mean ± SD (n=4)

Strain rate (%/s)
0.01
0.1

8
6
4
2

Primary cilia are believed to be mechanosensors

0existing on the surface of adherent cells and help cells0

to sense surrounding mechanical forces. For better

0.2

0.4

0.6
Strain0.8

1Figure 1: Stress vs Strain at different strain rates.

understanding of cell physiology, it would be
important to characterize mechanical properties ofprimary cilia.
In this study, we measured mechanical properties ofprimary cilia by using an in-house micro-tensile tester.
Two different strain rates (0.01s-1 and 0.1s-1) are used
to study strain rate dependency.
2. Materials and Methods
Madin-Darby Canine Kidney (MDCK) cells were used inthis study. Immunolabelling of acetylated -tubulin was
performed for isolated primary cilia visualization anddiameter measurement. Primary cilia were isolated from
cells by shear force [1].
Experimental setup [2]: There are two cantilevers, aTable 1: Young’s Modulus of primary cilia.
Strain rate (s-1)
Young’s Modulus (kPa)
0.01
17 ± 3.9 *0.1
63 ± 15.8*: Significant different (p < 0.05)
difference between the two strain rates. This result
indicates comprehensively that primary cilia could
exhibit viscoelastic properties. The Young’s moduli
obtained in this study has benefit of knowing cellmechosensing mechanism in experimental studies andof estimating deflection of primary cilia in cellularmodels in numerical studies.

deflectable one, with the stiffness around 1-3 nN/n, was

5. Conclusions
This study investigated mechanical properties of primaryused as a force sensor and a rigid one which is manipulatedby the actuator for tensile test. The time-lapse images werecollected using an inverted fluorescence microscope to detect
the primary cilium’s deformation.
3.

cilia and also investigated strain rate dependency of theYoung’s moduli, suggesting the viscoelastic properties
ofprimarycilia

tosurrounding

mechanicalenvironment.

Results

The diameter of primary cilia was measured to beapproximately 0.37 µm (mean ± SD, n = 20). The
relationship between the applied force and strain atdifferent strain rates is shown in Fig. 1. The Young’s
moduli of primary cilia are listed in Table 1.
4.

Discussion

As shown in Fig. 1, primary cilia were successfully
stretched and showed a linear relationship between theapplied force and strain. As shown in Table 1, theReferences
1. Mitchell, K. A: Isolation of primary cilia by shear
force. Current protocols in cell biology, 59(1), 3-42,2013.
2. Deguchi, S et al: Tensile properties of single stressfibers isolated from cultured vascular smooth muscle
cells. Journal of Biomechanics, 39(14), 2603-2610,
2006.

Young’s moduli of primary cilia showed significant－75－

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

第2号

2019

要旨
6 月 2 日（日）
B2 会場
OS2
循環系ダイナミクスと疾患

－76－

（88）

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

第2号

2019

（89）

OS2-1
電気回路による血圧反射波の抽出：水流モデルによる検証
岡村法宜**愛媛県立医療技術大学 保健科学部 臨床検査学科 [〒791-2101

愛媛県伊予郡砥部町高尾田 543]

１．緒言
血圧波形から反射成分を抽出することができれば，動脈硬化や動脈閉塞の評価に有用なデータとなり得る．これまで我々は，動脈系中枢側で記録した血圧波形に含まれる反射波成分を抽出する方法として，電気回路シミュレーションによって得られた血圧波形には，反射波が含まれないという仮定の下，実測血圧波形とシミュレーション血圧
波形の差分を血圧反射波とする方法を提案してきた．今回，簡単な水流モデルを使用して，中枢側の圧記録部と末梢側の反射源までの距離を変化さ

図 2 二要素電気回路モデル
F：電流（流速），P：電圧（水圧），R：抵抗

せて，電気回路を用いて抽出される反射波の適切性について検証したので報告する．

（総末梢抵抗），C：容量（コンプライアンス）

２．実験方法

測定した圧波形と電気回路によって算出した圧図 1 の水流モデルの中枢側に圧トランスデュー
サーと超音波流速センサを設置し，末梢側に鉗子

波形の差分を反射波とし，圧測定部－狭窄部間距
離と反射波の潜時の関係を求めた．

によって高度狭窄部位を作製した．狭窄部位を適当に変化させ，ポンプによって圧を加えたときの３．実験結果中枢側の圧波形と流速波形を記録した．

狭窄部位を近位に設定したときに記録された圧波形を図 3a，遠位に設定したときを図 3b に示す．
狭窄部位が近位の時，記録された圧波形は一峰性，遠位の時二～三峰性となった．さらに，算出された反射波潜時は，圧測定部－狭窄部間距離にほぼ比例していた．

図 1 水流モデルの概要

図 3 水流モデルで記録された圧波形

F：流速，P：水圧a) 狭窄部近位b) 狭窄部遠位鉗子で回路の一カ所に高度狭窄部位を設置した．
４．考察
狭窄部位を設けずに記録した圧波形と流速波形

配管のコンプライアンスが小さかったため，反から図 2 の二要素モデルの抵抗 R と容量 C を算出

射波の鑑別が容易であった．配管のコンプライア

した．狭窄部位を設置したときの圧波形の上行脚

ンスを変化させ，さらに検討する必要がある．

と流速波形の上後脚から総末梢抵抗を算出し，図2 の二要素モデルに流速波形を電流源として入力

５．結言

したときに出力される電圧波形を反射波を含まない圧波形とした．

本法で記録した血圧波形から反射波を抽出できれば，脈波伝播速度などの算出に応用が期待できる．

－77－

日本バイオレ日本バイオレオロジー学会誌（電子日本バイオレオロジー
オレオロジー学会誌（電子版）
学会誌（電子版）
版） 第 33 巻 第 2 号
日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

（90）

2019

OS2-2
流速 1 成分より 2 次元流速ベクトル分布を推定する方法に関する基礎研究*
島野健仁郎 *，白鳥英*，永野秀明，

機械システム工学科 [〒158-8557 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
流動現象の測定では，流速 3 成分を計測することが理想的であるが，コストの制約や，狭隘部 ではプローブ配置に自由度がないこと等を理由に 1
成分のみの計測が行われることも多い．こうした番目の速度成分を何らかの方法で 推定で場合に 2 番目の速度成分を何らかの方法で推定きれば，流れ場の特徴をより正確に把握できると期待される．
期待される．代表的な例として超音波ドップラ
代表的な例として超音波ドップラ 法による心室内血流計測があり，Garcia et al.1)の計算方法が広く使われている．これは簡便な方法であ無視しているため，
るが，面外方向の流れの影響を無視しているため，適用範囲は限られる．
適用範囲は限られる．本研究では，
本研究では，Garcia の手法の簡便性を保持しつつの簡便性を保持しつつも面外方向流れ
も面外方向流れを考慮したを考慮した計算手法を提案し，基礎的な検討を行う
し，基礎的な検討を行う ．
新しい計算手法を提案
２．方法
本計算手法では速度成分 u の分布が x-y 平面上で既知であるときに，以下の関数 f を領域内で面積分した値が最小となるように v を決定する．
2

2

2

y

x

z
Figure 1: A schematic view of the tested flow field.
The central plane is surrounded by the dashed lines .
(a) Exact (3D CFD)

0.01

0.23

0.45

(b) Present method

0.01

0.23

0.45

(1)

これは粘性散逸量が極端に大きくなるような速度分布は非現実的であるとの直観に基づいている
分布は非現実的であるとの直観に 基づいている．
連続の式より右辺第 3 項は 2 次元の発散で表現で次元の発散で表現でを非零とすることで面外方向流れ が許容
き，これを非零とすることで面外方向流れが許容するために，Fig.1 に示す 3 次
される．本手法を検証するために，流れ場を数値流体力学（格子数を数値流体力学（格子数 80×40×40）で
元定常流れ場
解き，中央断面の速度分布を参照した．流入流速と領方向長さに基づくレイノルズ数はに基づくレイノルズ数は 520 である．
域の x 方向長さ
３．結果に速度ベクトル
速度ベクトル真値分布，(b)に本手法により(b)に本手法によりFig.2(a)に算出された速度ベクトル分布をそれぞれ示す．
４．考察
では面外から流入する流体により面内の流れは面外から流入する流体により面内の流れ
中央面でが駆動されている．最も顕著な湧き出しと吸い込みは，最も顕著な湧き出しと吸い込みは，右端近傍の上側と下側にそれぞれ観察されるが，本手法はこれらをよく再現している．また左壁に衝突した
主流が上側に回り込んで形成している渦もよく再現されている．ただし，衝突後に下降する流れは過小評価されている．これは，衝突点近傍の吸い込みを本手法が過大評価しているためである．

Figure 2: Comparison of velocity vectors

５．結言
強い衝突を伴う場合の再現性に問題はあるものの，本手法には湧き出し・吸い込みを伴う内部流れの特徴を捕捉する高いポテンシャルがあることが示唆された．
謝

辞

本研究は一部 JSPS 科研費 JP15K13877 の助成を
受けた．
文

献

D.
et
al. ： Two-Dimensional
1) Garcia,
Intraventricular Flow Mapping by Digital
Processing
Conventional
Color -Doppler
Echocardiography Images，
Images，IEEE
IEEE Trans Med Img，
29，1701-1713，2010.

－78－

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第 33 巻

第2号

2019

（91）

OS2-3

Effect of the Elongated Shape of Adventitia on the Bulging Behaviour of
Cerebral Artery with Dissection: A Finite Element Study
Subraya Krishna Bhat*, Hiroshi Yamada*, Noriyuki Sakata*** Department of Biological Functions Engineering, Kyushu Institute of Technology[2-4 Hibikino, Wakamatsu-ku, Kitakyushu 808-0196, Japan]**
Fukuoka University
1.

Introduction
In muscular arteries such as cerebral artery, arterial
dissection causes hematoma in the medial layer andbulging of the thin adventitia1). In the previous study,
we created a finite element (FE) model of an artery witha dissection between the internal elastic lamina (IEL)
and the media and a radial rupture of the intima and IEL
to simulate the behaviors of bulging and stenosis.
Pseudoaneurysm is also observed in the arterial
dissection1). In this study we examined the deformationand maximum principal stress in the dissected arterywith three levels of initially bulged geometry.
Methodology
We modelled a cerebral artery with a dissection by
assuming an elliptically bulged adventitia. The major andminor axes of the ellipse were in the longitudinal and radial
directions, respectively. Layers of wall, i.e., intima, IEL,
media, and adventitia, were considered. The thickness of theselayers was averaged from the previous study with autopsy1).

3.

Results and Discussions
Fig. 1 shows the contour of maximum principal stress incase of an unloaded outer diameter of adventitia of 1.38 mm.
The relationship between loaded diameter and maximum
principal stress in the outer wall of adventitia, and unloaded
diameter is plotted in Fig. 2. The loaded diameter increased
linearly with the increase of unloaded diameter. The stressalso showed an almost linear increase.

2.

Fig. 1 Contour of maximum principal stress (in kPa) in caseof an unloaded outer diameter of adventitia of 1.38 mm.

The intima, IEL, and media were modelled asincompressible hyperelastic model by using HolzapfelGasser-Ogden (HGO) model2)𝑁

W = 𝐶10 (𝐼1 − 3) +𝑘1
̅̅̅𝛼̅〉2 ] − 1}∑{exp[𝑘2 〈𝐸2𝑘2
𝛼=1

1 (𝐽)2 − 1+ (− 𝑙𝑛𝐽),𝐷
2(1)

̅𝐸̅̅𝛼̅ = 𝜅(𝐼1 − 3) + (1 − 3𝜅)(𝐼4(𝛼𝛼) − 1),(2)

Fig. 2 Relationship between loaded diameter and maximum
principal stress on the outer wall of adventitia, and unloaded
diameter of adventitia at the most bulged section.

where 𝐶10 , 𝐷, 𝑘1 , 𝑘2 , 𝜅 are material constants, 𝐼1 is the firstinvariant of the right Cauchy-Green tensor, 𝐼4(𝛼𝛼) gives thesquare of the stretch along the direction of the 𝛼 th collagenfibre, 〈٠〉 is Macaulay bracket. Material constants
𝐶10 , 𝑘1 , 𝑘2 and  = 0 were obtained from a carotid arterymodel3). The adventitia is modelled by a 5-parameter reduced
polynomial model from a common carotid specimen withphysiological intimal thickening4).
A pressure of 16 kPa was applied on the luminal and dissectedsurfaces. By changing the amount of bulge in the unloaded
state, the maximum diameter of adventitia and maximum
principal stress were examined at the most bulged section.

4.

Conclusion
The elongation of adventitia in the unloaded state increased
with the loaded diameter in a linear manner. Sensitivity checkremains for the unloaded geometry and constitutive equationof layers in dissected artery.
References
1)
2)
3)
4)

－79－

Sakata, N., et al.: Neuropathology, 1, 104-108, 2000.
Abaqus, Abaqus 6.14 documentation, Sec. 22.5.3
Anisotropic hyperelastic behaviour.
Khamdaengyodtai, P., et al.: J. Biomech., 45, 25772588, 2012.
Yamada, H., Yuri, K., and Sakata, N.: J. Biomech. Sci. &Engg., 5, 291-302, 2010.

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第 33 巻

第2号

（92）

2019

OS2-4
慢性血栓塞栓性肺高血圧症における赤血球変形能の解析
丸山徹*，横山拓**，与田俊介***，深田光敬**，有田武史**，小田代敬太**，赤司浩一***九州大学 キャンパスライフ・健康支援センター [〒819-0395 福岡市西区元岡 744]**
九州大学医学研究院 血液腫瘍心血管内科, ***下関市立市民病院循環器科
過法で追跡した. フィルターの小孔径は全て 4.94

１．緒言
慢性血栓塞栓性肺高血圧症は下肢深部静脈血栓μm とした(図 1). ろ過圧 100 mmH2O での生食水の症などに起因する肺血栓塞栓症によって慢性肺高流量に対する Ht 3%に調整した赤血球浮遊液の流血圧症を呈する病態である. 深部静脈血栓の形成

量を変形能(%)とした場合, 喀血前(2008 年 5 月,やこれを塞栓子とする肺梗塞症の発症，さらには2009 年 3 月)に比べて 2009 年 4 月は変形能が著明

慢性期の肺高血圧症の完成という一連の病態に血に低下し, 5 月 6 月は次第に回復していた(図 2)．

液レオロジーが深く関与する 1). 今回ニッケルメ

6

ッシュろ過法によりこれらの一連の病態で赤血球の変形能を経時的に解析した例を経験した 1).
Flow Rate (ml/min)

5２．症例提示
本症例の提示は該当者の了解を得た. 本例の男性は元来肥満傾向で中学高校は柔道をしていた.
高卒後に柔道を辞め会社に就職した後もそれまでと同じ食生活をしたため体重は 118 kg から 142 kg

Control saline
2008, May
2009, March
2009, April
2009, May
2009, July432へと増加した. 24 歳時に突然胸痛を自覚して救急1

入院先の諸検査で下肢の血栓性深部静脈炎とこれ00による肺血栓塞栓症と診断され抗凝固療法を開始を呈し, これと多血症・抗凝固療法によりしばし

40

60

80

100

120

140

Pressure (mmH2O)された. 下大静脈フィルターは留置されなかった.
その後の経過観察で慢性血栓塞栓性肺高血圧症

20

図 2. 圧-流量曲線による赤血球変形能の経時的変化

４．考察

ば喀血を繰り返すようになったため経皮的肺動脈

肥満は高度になると多血症, 高血圧, 心腎機能形成術を行い、現在肺高血圧症の改善をみている.

の低下, 睡眠時呼吸障害, 下肢深部静脈血栓症なまた下肢の血栓性静脈炎部位は脂肪硬化性皮膚ど様々な肥満関連合併症を呈する. 本症例では下炎となり, これによる色素沈着とその中心部の難肢深部静脈血栓症と肺血栓塞栓症により慢性血栓

治性皮膚潰瘍を認めていたが, 現在は内視鏡的血

塞栓性肺高血圧症を呈して, これによる入院を要

管切離術により皮膚潰瘍は治癒している.

した程度の喀血を来した前後の赤血球変形能を解

３．実験結果析した. その結果, 喀血を呈する程の肺動脈圧の本症例が慢性血栓塞栓性肺高血圧症を呈してか上昇時には赤血球の変形能も低下しており, これら喀血前後の赤血球変形能をニッケルメッシュろは多血症とともに肺微小循環と血液ガス交換を障B害し, 肺高血圧症の維持に関与すると考えられた.

A

Vertical Tube

D

５．結言

CPU

慢性血栓塞栓性肺高血圧症では肺動脈圧の上昇

A/D Converter
Amplifierによる喀血時に赤血球変形能も低下し, その後あhTransducer

Cる程度まで改善することが明らかとなった. 赤血
Refrigerated
Isothermobath

圧-流量曲線

Nickel Mesh Filter

球変形能と肺高血圧症との関連が示唆された.

h  P/ g

Q  h / t   D / 2  
2

高さ-時間曲線

検体の流量

流速

文

献

断面積

図 1. ニッケルメッシュろ過法の模式図

1) Yoda, S., Yokoyama, T., Fukata, M., Arita, T.,
Odashiro, K., Maruyama, T. and Akashi, K.:
Assessment of erythrocyte deformability in anobese case of chronic thromboembolic pulmonary
hypertension. J Biorheol, 31, 1-4, 2017.

－80－

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第 33 巻要旨
ポスター発表

－81－

第2号

2019

（93）

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第 33 巻

第2号

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（94）

P1-01
分子量の異なる二つの DNA 溶液の接触による過渡的構造形成
入江昇陽*，吉場一真*，山本隆夫*，土橋敏明**群馬大学 大学院理工学府 分子科学部門 [〒376-8515
１．緒言

群馬県桐生市天神町 1-5-1]の比と同程度となったことから、これらの現象は DNA

高分子溶液を架橋剤溶液に浸すと高分子が配向したの拡散によって起こることが示唆された。実際に配向構造のゲルが形成される 。このとき高分子は共有結形成・消失過程を担う分子を同定するためには、配向

1)合や水素結合などの化学的あるいは物理的相互作用に層の低分子量DNA と高分子量DNA の組成比を検討す

よって架橋されるため配向構造は保持される。高分子

る必要がある。なお、DNA はカバーガラスの中心に向の配向方向は架橋剤の拡散する方向とは垂直な向きでかう方向、すなわち DNA の拡散の方向に配向するこあり、配向は架橋剤の化学ポテンシャル勾配によってとが分かった。

生じる。この現象をより一般化し、高分子溶液に流入する物質の化学ポテンシャル勾配で高分子の配向が生ずるならば、高分子及び拡散物質の拡散係数の違いによっても生ずると考えた。ただし、その場合ゲル化が起こらないので構造は保持されず、長い時間の後には消失すると考えられる。本研究では、分子量の異なる
2 つの DNA 水溶液を接触させたときの配向層の形成・消失過程のダイナミクスと DNA 分子の配向方向を調べることを目的とした。
２．実験方法
高分子試料として分子量 660 万の高分子量 DNA(ハイポリマーDNA-Na、日生バイオ、6.6×106 Da)と分子量3

約 6 万の低分子量 DNA(日本化学飼料、50～60×10 Da)を用いた。溶媒として 1 M の塩化ナトリウム水溶液を用いた。高分子量 DNA 溶液を直径 10 mm のスライドガラスに挟み、低分子量 DNA 溶液に浸した。それを45℃の空気恒温槽の中でクロスニコル下で撮影した。
得られた写真をグレースケールで解析し、形成過程における配向層の幅 x と消失過程における消失層の幅 zを測定した。また、DNA の配向方向をリタデーション
が 560 nm である 1/4 波長板により調べた。

Fig. 1 配向形成過程における配向層の幅 x の 2 乗の時間依存性(upper panel)と配向消失過程における配向消３．結果と考察2 つの溶液の接触面から配向層が出現し、中心に向失層の幅 z の 2 乗の時間依存性(lower panel)

かって成長し、全体が配向した。その後、接触面から次第に配向層が消失し、最終的に配向層は完全に消失

５．結言した。形成過程における配向層の幅 x と消失過程にお本研究で得られた結果をまとめると、ける消失層の幅 z の 2 乗を時間に対してプロットした
図を Fig. 1 に示す。配向形成過程ではラグタイムの後
x2 は直線的に増加した。配向消失過程では配向消失層の幅 z の 2 乗はラグタイムの後緩い傾きの直線で表さ（1）
分子量の異なる DNA 水溶液を接触させると DNAが過渡的に配向し消失する現象が観察された。
（2）DNA は動径方向、すなわち分子の拡散方向に配向していることが分かった。

れ、6570 分以降では傾きが急な直線で表された。両過
文 献

程とも DNA の拡散により生じているとし、濃厚溶液
中の拡散係数と分子量の関係を仮定すると配向形成過

1)程を担う分子と配向消失初期過程を担う分子の分子量の比は 100 倍となった。試料に用いた DNA の分子量－82－

Dobashi, T. Furusawa, K. Kita, E. Minamisawa, Y.
Yamamoto, T. Langmuir, 23, 1303-1306 (2007).

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第 33 巻

第2号

2019

（95）

P1-02
発ガン物質吸着材のインターカレーター吸着挙動川田早良*，吉場一真*，山本隆夫*，土橋敏明*，田中進***群馬大学 大学院理工学府 [〒376-8515 群馬県桐生市天神町 1-5-1]**高崎健康福祉大学 健康福祉学部 健康栄養学科 [〒370-0033 群馬県高崎市中大類町 37-1]
１．緒言

ここで、m(t)は時間 t における吸着量、m(∞)は平DNA 二重らせんに平面的な構造を持つインタ

衡吸着量、は時定数、は定数である。Fig.1 のデーカレーターやグルーブバインダーなどの物質がータを(1)式によりフィッティングして吸着パラメ

相互作用すると、遺伝子が正常に複製できなくな

ーターを決定した。

り、がんなどの遺伝子病を引き起こす。このような発がん物質を選択的に取り除くための吸着材として DNA を素材として用いた材料が知られている。DNA は水溶性であるが多くの発がん物質は水
媒体から体内に流入するため、吸着材は水不溶性にする必要がある。本研究では、DNA 含有エレク
トロスパン不織布を DNA とコンニャクグルコマ
ンナン（KGM）の混合溶液から作製した。食品加工に用いられる安全な架橋剤であるトリメタリン
酸ナトリウム（STMP）により KGM を架橋し、不織布のインターカレーター水溶液中に浸漬した時の吸着挙動を調べた。
２．実験方法サケ白子由来 DNA と KGM（荻野商店）の混合溶液を遠心分離して不溶物を除いた後、電界紡糸

Fig. 1 DNA 不織布のアクリジンオレンジ吸着量のして不織布を作製した。この不織布を 7mm 四方

時間依存性。図中の数値は浸漬液のアクリジンオに細断し、NaOH を含むトリメタリン酸ナトリウ

レンジ濃度を示し、実線は(1)式でフィッティング

ム（Aldrich）水溶液に１時間浸漬して不溶化処理した回帰曲線を表す。

を行ったのち凍結乾燥して吸着材とした。インタ

４．考察ーカレーターとして、アクリジンオレンジ(AO)を

不織布への AO の吸着挙動において、初期過程

用いて、5 種類の濃度の異なる AO 溶液に不織布と後期過程のバランスは不織布中の DNA 濃度とを浸漬した時の 495 nm の吸光度の時間依存性を

構造に依存するが、DNA-KGM 不織布による吸着

測定し吸着挙動を調べた。

挙動は後期過程である化学量論的緩和過程が支配

３．実験結果的となることが分かった。Fig.1 から AO 濃度の増Fig.１は、濃度の異なる AO 溶液に不織布を浸漬加とともに時定数は短くなり平衡吸着量は大きくした時の AO 吸着量の時間依存性である。吸着量

なっていることがわかる。一方で、単位吸着量あは時間とともに増加し、次第に一定となる指数関たりに必要な不織布量は小さくなった。有限時間

数的な挙動をとった。不織布への吸着は、初期の内での AO の不織布への吸着は、AO 濃度による吸

不織布のぬれ・膨潤・吸着物の拡散と後期の化学着速度と吸着効率を考慮する必要がある。本研究

量論的緩和過程により表される。 1)理論によればで確立された方法により、目的に合った最適不織AO の拡散が極めて速い極限において吸着挙動は

布量を見積もることができることが分かった。

後期過程の化学量論的緩和過程が支配的となり次
文式で表される。
𝒎(𝒕) = 𝒎(∞)

𝟏−𝒆

−𝒕⁄
𝝉

−𝒕
𝟏 − 𝜷𝒆 ⁄𝝉(𝟏)献1) Sato, R. et al., Soft Matter, 14, 2712-2723, 2018.

－83－

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P1-03

第 33 巻

第2号

（96）

2019

DNA ゲル微粒子の溶解過程
西岡千波*，吉場一真*，山本隆夫*，土橋敏明*
分子科学部門 [〒376-8515 群馬県桐生市天神町 1-5-1]*群馬大学 大学院理工学府

衝液に入れたゲルを構成する DNA の全本数を𝑁𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

１．緒言
微粒子からの持続的な物質放出を制御する技術はとして、定常崩壊開始後の放出挙動はdrug delivery や gene delivery など医学、薬学、食品学な𝑡̃ =ど多くの分野における応用が知られている。物質放出1)の機構としては、微粒子の分解、微粒子からの物質拡
散、微粒子の媒質への溶解などが挙げられる。また、物質放出を支配する因子として、微粒子の大きさ、形態、架橋密度、高分子濃度、温度などが挙げられる。
微粒子の大きさについては、放出速度実験の可能なサ
イズは、医学や薬学において利用されるサイズよりかなり大きいため、微粒子のサイズ効果について検討が必要となる。したがって、放出挙動における微粒子サ

1
𝑁𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 1𝜌0[1 − ()3 (1 − 𝑦(𝑡))3 ]
𝑁0
𝐽

(1)

と書くことができる。ここで、y(t)は経過時間 t における放出 DNA 量/全 DNA 量で、𝑡̃はゲル微粒
子半径𝑅0 でスケールされた時間で𝑡̃ = 𝑡/𝑅0 である。また、J は単位時間単位面積あたり球状ゲル表面から剥離・放出される DNA の本数、𝜌0 はゲル部分の DNA の数密度、𝑁0 は定常崩壊開始後の DNA本数である。

イズの規則性を見出し、既知のサイズにおける放出挙動から異なるサイズの放出挙動をスケーリングできれば大変有用である。本研究では、DNA ゲル微粒子の溶解による DNA 放出挙動について微粒子サイズ
依存性を支配する規則性を調べた。
２．実験方法DNA ゲル微粒子を不溶化反応法によって作製した。
室温で DNA（日生バイオ（株）のハイポリマーDNANa サケ白子由来、10 kbp ）を 20ｍM 四ホウ酸ナトリ
ウム水溶液に溶解させ 1w％DNA 溶液を調製した。この溶液を 30mM 塩化鉄溶液に 0.5mL 滴下して DNA 微

Fig.1 異なるサイズの DNA 微粒子のt̃と y(t)の関係

粒子を作製し一晩浸漬した。なおこの際、吐出口径を変えてサイズの異なる DNA ゲル微粒子を作製した。

Fig.1 は半径𝑅0 の異なる DNA ゲル微粒子の DNA 放出

DNA ゲル微粒子をリン酸緩衝液中の DNA 量が一定と挙動を (1)式のスケーリングに従ってプロットしたもなるように 10 mM リン酸緩衝液（pH 7.4）50 mL 中に入れ、一定温度で撹拌して DNA を分散媒中に放出さのである。DNA の放出曲線は𝑅0 によらずユニバーサ
1ルに表されることがわかる。また、t̃ 𝑣𝑠 (1 − y(t) )3 のせた。ここで、微粒子中の DNA 濃度は一定とした。一プロットの傾きから単位時間単位面積あたりに放定時間ごとに分光光度計（λ＝260 nm）にて分散媒の吸出される DNA は(2.3 ± 0.4) × 1010 (本 min-1 mm-

光度を測定し、DNA 濃度を決定した。なお、リン酸緩1)であることが分かった。

衝液に入れた後のゲル微粒子の体積変化から、微粒子の膨潤などは見られないことを確認した。

文

３．結果と考察DNA 放出挙動を、横軸に時間、縦軸にリン酸緩衝液

献1) M.C.Mor𝑎́ n, M.G.Miguel, B.Lindman DNA Gel
Particles : Particle Preparation and Release
Characteristics，Langmuir 23, 6478-6481 (2007)

中の DNA 濃度をとってプロットしたところ、グラフは下に凸の単調増加関数で、粒径が小さいほど DNA の放出終了時間は短くなった。
溶媒に放出される DNA の
本数は球の表面積に比例すると仮定すると、リン酸緩－84－

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第 33 巻 第 2 号 2019

（97）

P1-04
トリメタリン酸ナトリウムによるコンニャクグルコマンナンのゲル成長
氏家郁美*，土橋敏明*，吉場一真*，山本隆夫**群馬大学大学院理工学府 [〒376-8515

１．緒言
近年、盛んに研究が行われているドラッグデリバリ
ーシステムに利用される機能性生体材料を実用化するためには巨視的スケールの物質の放出・吸着挙動を定量化し、これをマイクロ/ナノサイズへスケーリングする必要がある。これまでに様々な高分子と架橋剤の組み合わせによるゲル成長について界面移動描像により解析が行われてきた。コンニャクグルコマンナン（KGM）はグルコースとマンノースが β-1,4-グリコシ
ド結合した多糖であり、少量アセチル化されたグルコースをもつ共重合体である。トリメタリン酸ナトリウ
ム（STMP）はリン酸の環状三量体である。STMP は

群馬県桐生市天神町 1-5-1]

ここで
𝐾𝑖𝑛 = 𝐷𝑁𝑎𝑂𝐻

𝜌𝑠
𝜌𝑔

(2)

である。DNaOH はゲル層中の NaOH の拡散係数、
ρS は NaOH の濃度、ρg は単位面積当たりのゲルを形成するために消費される NaOH の量を表す。
STMP 濃度が 0.05 M、0.10 M、0.15 M のとき直線関係が成立するが、STMP 濃度が 0.20 M、0.25 M
ではゲル成長の後期過程にゲル化速度の低下がみられた。

NaOH 存在下で環開裂し、リン酸架橋によって多糖をゲル化させる。本研究では、KGM-STMP 系での一次元ゲル成長について研究を行い、界面移動描像によりゲル成長を解析し、NaOH をトリガーとして STMPの環開裂により起こるカスケード反応によるコン
ニャクグルコマンナンのゲル化のスケーリングについて考察した。
２．実験方法KGM（荻野商店）を超音波分解し、精製を行った。
得られた KGM 試料を水に溶かして分子量を粘度法により Mv =264000 g mol-1 と求めた。アクリル製透析セ
ル中に STMP（トリメタリン酸ナトリウム Aldrich）を含む KGM 水溶液を注入し、透析膜で溶液を密閉した。
NaOH 水溶液中にこのセルを浸漬させ、25 ℃でのゲル成長をデジタルカメラによりインターバル撮影した。
得られた画像から画像解析ソフト ImageJ によりゲル
幅 X を決定した。
３．実験結果Fig.1 は外液に 0.08 M NaOH 水溶液を用いたときの 2.0 wt% KGM 水溶液をそれぞれの濃度のSTMP でゲル化を行ったときのゲル成長の図を示す。0.05 M、0.10 M、0.15 M の STMP 濃度では直線関係が成り立っていることが分かる。一次元での界面移動描像によるゲル成長ダイナミクスではスケール化されたゲル幅𝑋̃と時間𝑡̃には以下の関係式が成立する。
1 2
𝑋̃ = 𝐾𝑖𝑛 𝑡̃
2

(1)

Fig.1

外液に 0.08 M NaOH 水溶液を用いて 2.0

wt% KGM 水溶液に STMP(0.05 M-0.25 M)を添加した時のゲル成長のダイナミクス
４．考察
Fig.1 の全ての STMP 濃度の初期過程においては直線関係が成立しており、また、その傾きは NaOH 濃度に比例していることから(data not shown)、このゲル成長
は NaOH の流入が律速段階であることを示している。
一方で、STMP 濃度が 0.20 M と 0.25 M のゲル化の後期過程ではゲル化速度が低下した。STMP の開環反応
はゾル-ゲル界面で起こっている。その後、単量体へのカスケード反応が起こり、STMP の開裂に伴い NaOH
を消費する。したがって、ゲル層中では NaOH が消費されるため、ゾル-ゲル界面の NaOH 供給量が減少する。
このため、ゲル成長速度が低下し、スケーリングから外れると考えられる。
文

献1) I. Rokugawa, N. Tomita, T. Dobashi, T. Yamamoto“One-Dimensional Growth of Hydrogel by aContact of Chitosan Solution with High-pH
Solution” Soft Materials, 12, 36-41 (2013)－85－

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第 33 巻

第2号

2019

（98）

P1-05
食感設計に向けた 3D プリンタの開発
清水純平，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大字石坂]
１．緒言
食品業界では日々様々な商品が開発されており、新食感の食品や、よりおいしい、保存性の高い食品など、幅広い分野の商品開発が進められている。一方、開発手法としては多くの食品が、既存の食材の利用、また食品の改良として、広い意
味でのトップダウン式で開発されている。一方、食材をミクロな材料、構造物からマクロなレベルへと再構築する、いわばボトムアップ方式での設計手法を食品に取り入れることは困難であった。
本研究では、近年発展の著しい 3D プリンタを食品製造へと応用し、ボトムアップ式による食品
造形、特に食感を自在に PC 上で設計することを目指した要素技術の開発に取り組んでいる。普及期にある 3D プリンタは、熱可塑性樹脂を積層して立体造形を行うが、食品でもペースト状の食品を平面上にパターン化し、それらを積層すること
により立体造形が可能である。現状では飴細工のように複雑な形状を食べられる食材での造形は可能であるが、複雑な食感を再現や、新規食感を創り出すことは実現していない。
3D プリンタで食感を制御した食品造形が可能となれば、全く新しい食品製造技術となり、様々な面で利用を期待することができる。家庭では遠隔操作での食品製造（≒調理）などの利便性向上
だけでなく、まだ世に存在しない「おいしい食感の食品」生産も可能になると期待される。
本研究でははじめに、異なるレオロジー特性を持つ複数のペースト状食品(以下フードインクと称する)フードインクにより立体造形を行う手法
開発と、積層造形法による食感の設計を行った。
２．実験方法本研究で利用する食品用 3D プリンタではペー
スト状にした食品を押し出し、積層造形により立体構造を設計通りに出力することとした。食感の設計の幅を広げるために、レオロジー特性の異なる 2 種類のインクとして、タンパク質系インク、及び脂質系インクの 2 種類を用意した。フードイ
ンクの出力には、ペーストエクストルーダー(以下PE)を使用した。つまり、シリンジにフードインクを充填し、設計通りに押し出し位置および押し出し速度を制御しながら出力する装置である。
本研究で使用した食品用 3D プリンタは、市販の熱可塑性樹脂用 3D プリンタを改造して、ペーストエクストルーダーを 2 台設置して、異なる 2
種類のインクを同時に利用しながら造形出力を可能とした装置である。造形の基になるモデリング
データは CAD で任意の形に作成することが可能である。本実験ではレオロジー特性の異なる 2 つの食品インクを様々な配置で積層させることにより構造面から食感をビルドアップ式に設計した。
３．実験結果と考察
3D プリンタによる 2 種類の食品インクを同時に出力可能となり、造形した結果が図 1 である。
(a)

(b)

図 1 食品 3D プリンタによる造形例。(a)炭水化物インク(ポテト澱粉)による内部構造による食感設計例。(b)2 種類のフードインク(大豆タンパ
ク質,ラード)による造形例。
食感は、大きく分けて以下の 2 通りによって創出可能であった。
1. 単一材料を使用した場合においても、構造異方性による食感を設計可能であった(図 1a)。
2. レオロジー特性の異なるインクを複数利用
し、上記 1 の空間配置と合わせて利用すること
で、食感の違いを創出できた。(図 1b)
増粘多糖類やゼラチンなどのゲル化剤、およびゲル化剤を大豆タンパク質(赤色)に加えることにより、レオロジー特性を制御した。
４．結言
3D プリンタによる 2 種類のフードインクの造形は達成できた。食感の違いは出力する構造により創出することができた。2 種類のインクの同時出力に加え、ゼラチンなどゲル化剤を利用することにより食感設計の幅を広げることが可能となった。

－86－

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第 33 巻

第2号

2019

（99）

P1-06
機械的圧縮変形刺激がメラノーマ細胞の細胞骨格リモデリングに与える影響
森倉 峻*，宮田*慶應義塾大学大学院

理工学研究科 総合デザイン工学専攻 [〒223-8522 神奈川県横浜市港北区日吉3-14-1 慶應義塾大学 矢上キャンパス]**慶應義塾大学 理工学部 機械工学科

１．緒言

３．実験結果および考察

メラノーマはアジア人において主に足裏に多く
発生し

昌悟**

一細胞あたりのアクチン繊維の伸長量に関して，メラノーマの浸潤プロセスと機械的圧T=4 群では control 群に比べて有意に低下した一方

縮刺激の関係が指摘されてきた ．
しかしながら，で，static 群および T=8 群では control 群との有意

機械的圧縮刺激がメラノーマの浸潤プロセスに及差が認められなかった．すなわち，4 時間周期のぼす病態生理学的な影響を明らかにした研究報告

間欠的圧縮変形刺激の印加は一細胞あたりのアクは国内外に問わず極めて少ない．

チン繊維の伸長量を有意に抑制させることが示さ

1)

2)

我々はこれまでにメラノーマの浸潤プロセスのれた．

解明に向けて，in vitro 三次元メラノーマモデルおよび機械的圧縮変形刺激印可培養装置

3)

を開発し

アクチン繊維の配向強度に関して，全試料群間において control 群との有意差は認められなかった．

ている．本研究では，定常圧縮変形刺激および間

すなわち，刺激パターンに寄らず機械的圧縮変形

欠的圧縮変形刺激がメラノーマ細胞の細胞骨格リ

刺激の印加はアクチン繊維の配向強度に影響を及モデリングに与える影響を明らかにした．

ぼす可能性が低いことが示された．

２．実験方法４．結言

In vitro 三次元メラノーマモデルはマウスメラノ

4 時間周期の間欠的圧縮変形刺激は in vitro 三次元ーマ由来細胞株（B16F10 細胞，理研セルバンク）

メラノーマモデルにおけるメラノーマ細胞のアクを用いて構築した 3)．試料群は，7.7×102 Pa の定常

チン繊維の伸長量を抑制することで細胞骨格リモ

圧縮変形刺激を印加した試料群（static 群）と 4 時間

デリングを抑制させることが示唆された．

または 8 時間周期の間欠的圧縮変形刺激を印加した試料群（T=4 群，T=8 群），および錘を除荷した control 群を準備した．試料群を 24 時間培養した後に，rhodamine-phalloidin/DAPI 蛍光二重染色で細胞骨格を可視化することで，機械的圧縮変形刺激が B16F10 細胞の細胞骨格リモデリングに与え謝辞

本 研 究 の 一 部 は ， JSPS 科 研 費 （ 17K01369,
26560222）および AMED の「橋渡し研究加速ネッ
トワークプログラム」のご支援を得て行った．ここに関係者諸氏に厚くお礼申し上げる

る影響を評価した．
細胞骨格リモデリングでは，アクチン繊維の重

文合および脱重合を式(1)に示す一細胞あたりのアクチン繊維の伸長量 L で評価した．W は ImageJ を用
いて画像解析したアクチン繊維の全長，P は核の個数を表す値である．また，アクチン繊維の滑り運動による細胞骨格の構造変化をアクチン繊維の配向強度によって評価した．配向強度は ImageJ お
よび繊維配向測定プログラム（Fiber Orientation
Analysis ver8.13）を用いた二次元離散フーリエ変換によるパワースペクトラム分布の極座標解析で
測定した．
L=W/P

（1）

献

1) Kato, T., Suetake, T., Tabata, N., Takahashi, K.,
and Tagami, H.: Epidemiology and prognosis ofplantar melanoma in 62 Japanese patients over a
28-year period. Int. J. Dermatol., 38, 515–519,
1999.
2) Minagawa, A., Omodaka, T., and Okuyama, R.:
Melanomas and mechanical stress points on theplantar surface of the foot, N. Engl. J. Med., 374,
2404–2406, 2016.
3) 森倉 峻，宮田 昌悟：悪性黒色腫の生体外浸潤モデルの構築と力学的刺激の影響，バイオエン
ジ ニア リン グ 講 演会 講演論 文集 ， 30, 2018.
DOI:10.1299/jsmebio.2018.30.2A16.

－87－

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第 33 巻

第2号

2019

（100）

P1-07
温度応答性ブロック共重合体水溶液のレオロジー
米本純太*，槇 靖幸*，安中雅彦**九州大学 理学府化学専攻 [〒819-0395 福岡県福岡市西区元岡 744]
ミクロンスケールの不均一性の増大によるものであると考えられる．
細胞培養や薬物徐放性担体への応用を念頭に開Fig. 2 に、粒子追跡法における 15℃と 40℃での発されたゲル化剤である Mebiol Gel (MG) は，温蛍光粒子の重心の軌跡の例を示した。40℃での粒度応答性の PNIPAAm-co-BMA ブロックと親水性子の運動は 15℃に比べて制約されており、温度上の PEO ブロックの共重合体であり 1)，その水溶液
昇によって溶液の流動性が減少したことを表しては低温ではゾル状であるが，温度が上昇すると温いる。また、粒子の重心の平均二乗変位 (MSD)
度応答性ブロックが疎水的になり架橋を形成するは，17.5℃以下では粘弾性流体的な挙動を示した
ためゲル状になる．本研究では，MG 水溶液のレが，20℃から 40℃では測定された時間スケールでオロジー的性質の温度依存性を，動的粘弾性測定
はほぼ弾性体的な挙動であった．各粒子の MSDと粒子追跡（Particle tracking）法により調べた．粒の標準偏差と平均の比は 15℃から 40℃の範囲で
子追跡法は，物質中に分散させたプローブ微粒子
ほとんど変化しなかった．これはミクロンからサのブラウン運動の解析に基づいて物質の力学的性
ブミリスケールではゲルの不均一性が顕著ではな
質を調べる手法であり，ミクロンオーダーの空間
いことを表している．
分解能を持つため，細胞と同程度のスケールのゲ
ルの不均一性の有無を調べることが可能である．
1000
0.2
２．実験方法
100
0.1
試料として 10 wt%の MG 水溶液を用いた．動的10
粘弾性測定にレオメータ (ARES, TA Instruments)，
0
1
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
濁度の測定に分光光度計 (V660, JASCO) を用い
0.1
た．粒子追跡法の実験では、溶液に蛍光ポリスチ-0.1
G’ ◯,□,△,◇
0.01
レン粒子 (直径 490 nm) を添加したものを試料と
G’’●,■,▲,◆-0.2
して用いた．温度制御可能なステージを取り付け
0.001
x [µm]
0.1
1
10
100
た倒立顕微鏡下で蛍光粒子のブラウン運動を撮影
ω[rad/s]
し、粒子変位を計測した．測定は 15-40℃の温度範
Fig. 1
Fig. 215℃(○,●),20℃(□,■),
15℃ (灰色),40℃(黒色)におけ囲で行った．
25℃(△,▲),30℃(◇,◆)
る蛍光微粒子の重心の軌跡
３．結果と考察における MG 溶液の動的粘弾性スペクトルFig. 1 にレオメータによる動的粘弾性の結果を示す．
15℃では、測定周波数の範囲で G ” > G ’であり、流体
４．結言的な挙動である．20℃、25℃ではある周波数以上で G ’
MG 水溶液は温度上昇に伴い流動性を失ってゲル状> G ”となる領域が現れ、粘弾性的な挙動が顕著になっとなった．粒子追跡法で測定された時間・空間スケー
た。30℃は測定周波数の範囲で G ’ > G ”であり、弾性
ルでは，MG 水溶液の構造は比較的均一であった．
体的な挙動となった。典型的なゾル-ゲル転移で見られるような G ’ ~ G ” ~ ωa となる臨界ゲル状態を経るこ
謝 辞となく，温度上昇によってゾル状からゲル状への変化
本研究は JSPS 科研費 18K05519 の助成を受けてが生じることがわかった.これは，高温で温度応答性高実施された．
分子ブロックが形成する疎水性相互作用による架橋が有限の寿命を持ち，動的な網目構造を形成するためで
文 献あると考えられる．
濁度測定では、30-35℃付近から温度上昇に伴い濁度が上昇した．これは，架橋点を形成する温度
応答性高分子ブロックの凝集構造に起因するサブy [µm]

G' G''[Pa]１．緒言

1) Yoshioka, H., Mikami, M. and Mori, Y.: A
synthetic hydrogel with thermoreversible gelation.
I. Preparation and rheological properties. J.
Macromol. Sci. Pure Appl. Chem. A31, 113-120,
1994.

－88－

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第 33 巻

第2号

（101）

2019

P1-08
マイクロ流体デバイスによる
脂質ベシクルのマージネーションと分離
安達香奈子*，根津京介*，吉田一也*，牧野真人*，川上勝*，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 [〒992-8510

１．緒言

山形県米沢市城南 4-3-16]

内を流れるベシクルの挙動を利用して，d≦10 µm

脂質ベシクルは変形する柔らかい粒子であるたのベシクルを分離できたと言える．

め，流れが層流支配となるマイクロ流体デバイス
内ではマージネーションを引き起こすと考えられる．マージネーションとは，血管内において血小板が血管壁側に，赤血球が血管中心に集まる現象のことである 1)．
本研究では，サイズの異なるベシクルを使用し，マイクロ流体デバイスによってマージネーションを再現する．また，マージネーションという現象
を技術的に応用することは可能であるかを調べ，-3

マイクロ流体デバイスとマージネーションによる
ベシクルの分離デバイスの開発を目指す．
２．実験方法

Fig.1

-2

-1

0

1

2

3

Particle size distribution (d≧10)[µm])

本実験では，エレクトロフォーメーション法 2)によって直径 2~20 µm 程度の脂質ベシクルを作製した．脂質は DOPC を使用した．
マイクロ流体デバイスは 3D プリンターで作製したモールドと，PDMS によって作製した 3)．流路が一直線のデバイスを使用して，マイクロ流路内でのベシクルの挙動を観察し，枝分れしたデバイスを使用して，ベシクルの分離実験を行なった．流量は 1500 µl/hr(Re=12)とした．観察は蛍光顕微鏡(IX71 OLYMPUS)により，1 分間動画撮影を行なった．流路の出口・入口・

Fig.2
４．結言

Particle size distribution of branch channel

枝分れ部分について，それぞれおよそ 2000 個ほどのベマイクロ流体デバイス内で，大きいベシクルが小さ

シクルの重心位置の Y 座標と直径 d を ImageJ によるいベシクルよりも速く軸集中することが確認できた．
枝分れした流路を使用することで，小さいベシクル

解析結果より算出した．

を分離することができた．今後は，流路内のベシクル

３．結果と考察流路の入口と出口におけるベシクルの分布を，
粒径 d≧10 µm について Fig.1 に示す．Fig.1 よりを目指す．また，流路形状の改良によって分離の精度を向上させる．

粒径の大きいベシクルは流路の出口側で軸中心部に集まっていることが確認できた．これは，低レ
イノルズ数の層流において粒子が壁から軸に垂直な向きに力を受けていること，また流路内の軸中
心付近と壁側の圧力差による影響も考えられる．
枝分れ流路による分離実験の結果を Fig.2 に示す．Fig.2 より流路の枝分れ部分の分布について，d≧10 µm のベシクルが少なくなっていることが確認できた． よって，マイクロ流体デバイスの密度を大きくすることで，マージネーションの再現

謝 辞本研究の蛍光顕微鏡による観察は，山形大学大学院理工学研究科堀田純一准教授にご指導いただ
きました．ご協力いただき心から感謝と御礼申し
あげます．
文 献
1) Makino, M. and Sugihara-Seki, M.: Segregation bysize difference in binary suspensions of fluid
droplets in channel flow. Biorheology, 50, 149-163,
2013.
2) Angelova, M, I. and Dimitrov, D, S.: Liposome
Electroformation. Faradey Discussions of the
Chemical Society, 81, 303-311, 1986.
3) 五条理保, 森本雄矢, 竹内昌治: 簡易マイクロ
デバイス作製法. 生物物理, 50, 38-41, 2010－89－

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第 33 巻

第2号

2019

（102）

P1-09
多周波数生体電気インピーダンス法で測定した健常成人の体水分量分布の特徴
安藤 誠*,****，島田 典明**，浅野 健一郎**，菊辻 徹***，小野 淳一****，軸屋 和明****，望月 精一*****倉敷中央病院 臨床工学部 [〒710-8602 岡山県倉敷市美和 1-1-1]，
同 腎臓内科，***同 総合保健管理センター，****川崎医療福祉大学大学院 医療技術学研究科**

非肥満群に比べ，ECW/TBW と年齢が有意に低かっ

１．緒言
健常成人における体水分量分布を体液量状態の評価基準とするために，多周波数生体電気インピ

た．
４．考察

ーダンス法（MF-BIA）で測定した細胞外水分量

男女両群ともに MF-BIA で測定された ECW と TBW（ECW）と総体水分量（TBW）との相関，およびそは強い相関を示し，その相関のばらつき（ΔECW）

れらの比率（ECW/TBW）の特徴を，多人数の健常成は年齢とともに上昇し，約±0.2 L の範囲内で変人を対象に調査した．

動することが示された．また，女性に比べ，筋肉２．研究方法

量の多い男性では，細胞内水分量（ICW）が多く，

健康診断を受診した健常成人 957 名（男性 487

ECW の相対的な低下から，ECW/TBW が低値を示した

名，女性 470 名，平均年齢 56.5±10.9 歳）を対象ものと考えられた．さらに，男性群では，加齢にとし，MF-BIA で測定された ECW と TBW との相関を伴う筋肉量の低下が大きく，加齢によるΔECW の調べた．さらに，得られた ECW-TBW 相関式に対す上昇が大きかったと考えられた．

る ECW 測定値の偏差（ΔECW）を求め ，その要因を

ECW/TBW は，%FM の高い人で上昇すると報告 1)

重回帰分析した．また，対象者を年齢層別に体脂されているが，本研究では，ECW/TBW は男女両群

肪率（%FM）で，痩せ（男性：M≦15%;女性: %FM

ともに%FM による影響を認めなかった．また，男≦20%）と肥満（男性：%FM≧30%；女性：%FM≧35%）

性群と異なり，同じ年齢層の女性群では， BMI のの 2 群に分類し，ECW/TBW に対する%FM の影響を調違いによって ECW/TBW に差を認めなかった．年齢

べた．また，body mass index（BMI）で分類したの影響を除去した場合，痩せから軽度肥満までの

男女別の非肥満群（18.5≦BMI＜25 kg/m2）と軽度

対象では，ECW/TBW が体脂肪の影響を受けない指2

肥満群（30≦BMI＜40 kg/m ）との間で ECW/TBW を

標であるものと示唆された．
血液透析患者などの体液量状態に異常をきたす比較した．なお，本研究は倉敷中央病院倫理委員会の承認を得て実施した．

症例では，本研究で得られた健常者の ECW-TBW 相

３．結果

関式を基に推定される理想的な ECW が体液量管理

男女両群ともに ECW と TBW との間には強い正のの指標になり得ると期待される．測定された ECW

相関（男性：ECW＝0.365×TBW＋0.581，r＝0.990,と理想的な ECW の乖離から体水分量分布を定量的

p＜0.001；女性：ECW＝0.384×TBW＋0.088，r＝に評価できる可能性がある．さらに，年齢による0.992, p＜0.001）を認めた．ΔECW（男性：0.01

ECW の相対的な上昇を考慮することで，より正確±0.24 L；女性：-0.01±0.15 L）は，±0.2 L のな体液量状態の評価が期待される．

範囲内で年齢とともに上昇し（男性：ΔECW＝0.011

５．結言

×年齢－0.609,r＝0.522，p＜0.001；女性：ΔECW

MF-BIA で測定された ECW-TBW 相関式および ECW/TBW＝0.006×年齢－0.361，r＝0.411，p＜0.001），で示される健常成人の体水分量分布は，年齢によって同時に加齢による ECW/TBW の上昇を認めた．男性

狭い範囲内で変動し，痩せから軽度肥満の範囲内では，群の ECW/TBW は，女性群に比べ，有意に低値で,体脂肪による影響を受けにくい特徴があると示唆され

変 動 幅 が 大 き か っ た （ 0.38057 ± 0.00647 vsた．

0.38679±0.00552，p＜0.001）．また，男女両群

文 献ともに全ての年齢層において，ECW/TBW は痩せ群

1) Chamney PW et al. A whole-body model toと肥満群との間で有意差を認めず，年齢に有意差

distinguish excess fluid from the hydration ofのなかった女性の非肥満群と軽度肥満群との間でmajor body tissues. Am J Clin Nutr. 2007; 85(1):も有意差を認めなかった．一方，男性の肥満群は，

80-9.

－90－

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第 33 巻

第2号

2019

（103）

P1-10
人工肺の圧流量情報に基づく異常血液粘度の検出と血球形状変化
廣瀬ななみ*，岡原重幸*，伊藤英史*，宮本聡史**，曽智***，辻敏夫****純真学園大学 医療工学科 [815-8510 福岡市南区筑紫丘 1－1－1]**広島大学病院 臨床工学部門，***広島大学大学院 工学研究科を固定された．その後，電子顕微鏡（SEM）で 1 サン

１．緒言
人工心肺（CPB）中の人工肺不全は，即時的でプルにつき 300 個の血球をランダムな視野から観察し，正確な判断と対応を必要とする潜在的に重篤な合血球形状（正常，いが状，球状）の割合を調査した．

併症である．人工肺不全の様式は，血漿リーク，

３．実験結果ガス交換不良の他，最も頻度の高い人工肺流路の正常モデルでは開始時にΔP は 68mmHg，𝜂e は異常に高い圧勾配を包含する．一旦，高い圧勾配

1.92mPas であり，120 分でほとんど変化はなかった．

を検出すれば，その機序は不明なまま，血栓塞栓アルカレミアモデルでは，ΔP は開始時に 93mmHg でなどの不可逆的な流路閉塞に起因しているようにあったが，時間経過によって増加し，120 分後ではみえる．Fisher らは，異常な人工肺圧勾配が CPB

378mmHg となった．𝜂e は開始時 2.62mPas，120 分後の間、3 つタイプがあり，そのうち 2 つは可逆的には 55.8mPas と増加した．SEM 観察において，正常であったと報告した 1) ．可逆的に異常な圧勾配は，モデルではすべてのポイントで異常な赤血球はほとん

赤血球変形能や凝集を要因とする血液流路を流れど見られなかった．アルカレミアモデルの赤血球では，る血液粘度の特異的な増加を機序に持つかもしれ

開始時には，正常 71%，いが状 24%，球状 5%，120

ない．過去の研究は，アルカレミア環境がいが状分で正常 62%，いが状 5%，球状 33%となった．

赤血球を惹起し，灌流を困難にするほど圧勾配を

４．考察

2)

増加させると報告した ．しかしながら， CPB 中

赤血球の形状は，いが状から不可逆的な球状にに粘度を計測する技術がないので，血球変形能低

変わると，変形能も高度に低下し粘度は増加する

下と血液粘度との関連性は示されなかった．我々

4)は，これまで，CPB 中の血液粘度モニタリングをも同様の結果を得た．今後，血液粘度レベルと血目的として，人工肺の圧と流量特性に基づく血液球形態の定量化のために更なる研究が必要である．

粘度推定法を提案し，推定粘度が従来の粘度計で

５．結言
本実験は連続粘度モニタリングシステムを適用し，実測された血液粘度と良好な精度で相関することを臨床で実証した

3)．しかしながら，特異的な粘．我々の推定粘度レベルと SEM 観察結果の比較

唯一，ウシ血の血球変形能の欠陥を誘導するようデザ

度変化に対する推定血液粘度評価はされなかった．

インされた実験モデルにおいて，赤血球変形能の低下

本研究の目的は，連続血液粘度モニタリングシに起因する特異的な粘度増加を検出させた．このシスステムを，正常およびアルカレミア環境での in

テムは，人工肺不全の評価において有効かもしれない．

vitro 実験モデルに適用し，赤血球変形能に伴う特異的な血液粘度増加の検出を実証することである．
２．実験方法
in vitro 実験では，人工肺（FX15; Terumo）を含む
閉鎖テスト回路，調整されたウシ血サンプル 1000ml

謝本研究の血球観察は，文部科学省先端研究基盤共用促進事業「原子・分子の顕微イメージングプラ
ットフォーム」（広島大学）の電界放出型電子顕微鏡を利用しました．

を使用して，正常（ウシ血 500ml，リンゲル液 500ml）
およびアルカレミア（ウシ血 500ml，リンゲル液 300ml，7%重炭酸ナトリウム 200ml）環境のもと，各実験モデ
ルで灌流実験を 120 分間行った．実験の間，血液流量4L/min，ヘマトクリット 23%，血液温度 37℃，800 秒
以上の活性化凝固時間を維持した．その間，連続粘度
モニタリングシステムは適用され，推定粘度（𝜂e）と人工肺圧較差（ΔP）データを取得した．このシステ
ムの概要の詳細は以前の出版で説明された 3)．実験開始 0 分，60 分，120 分の 3 ポイントにおいて，回路内より採取された血液 2ml は，遠心分離後，赤血球のみ

辞

文

献

1) AR Fisher et al.: Normal and abnormal transoxygenator pressure gradients during cardio
pulmonary bypass. Perfusion, 18, 25-30, 2003.
2) 村上厚文 他：人工心肺の血液充填と pH－
alkalosis と 赤 血 球 凝 集 － ， 人 工 臓 器 ， 17 ，1417-1421，1988．
3) S. Okahara et al.: Continuous blood viscosity
monitoring system for cardiopulmonary bypass
applications, IEEE Trans. Biomed. Eng., 64,
1503-1512, 2017.
4) CR. Hasler et al.: Echinocytesis induced byhemodialysis, Nephrol. Dial. Transplant, 13,3132–3137, 1998.

－91－

日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

第2号

（104）

2019

P1-11
PEMAFIBRATE は生理的血流存在下の白血球接着を抑制する
鶴 裕美，大坂瑞子，吉田雅幸
東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科先進倫理医科学分野[〒113-8519 東京都文京区湯島 1-5-45 M&D タワーS953]
１．緒言
Adhesion

Rolling25

ある Pemafibrate は、肝臓などに多く発現している

p<0.000180

p<0.01

核内受容体 PPARα を高い選択性で活性化して脂Cells/Field

Cells/Field

20
15
10

Total interaction
100

p<0.0001

p<0.0001

p=0.0564

80

60

Cells/Field

新規 selective PPARα modulator（SPPARMα）で

40
20

60
40

質代謝を改善する。フィブラート系薬剤は、抗炎

5症作用、 血管内皮機能改善作用などの多面的作用

Pema (μM)
TNFαを有していることが知られ、Pemafibrate において

図1. TNFα 刺激されたHUVECに対するTHP-1のローリング、接着、Total interaction

0

0

0

0.1

1

0

0

0.1

1

0

0

0.1

1

-

+

+

+

-

+

+

+

-

+

+

+

も脂質代謝改善以外の有用な作用が多数報告され

E-selectin
500ている。そこで我々は、TNFα 誘導性の白血球接着

p<0.0001

400

RFU

現象に対する Pemafibrate の抑制効果を生理的血流存在下で検討した。

300
200
100
0

Pema (μM)
TNFα

２．実験方法

20

0

0

0

0

1

-

+

+

図2.
HUVECの細胞膜表面におけるE-selectin発現

生理的な層流下で血管内皮細胞に対する白血球の接着現象を観察した。ヒト臍帯静脈内皮細胞

４．考察（Human Umbilical Vein Endothelial Cells：HUVEC）

Pemafibrate は血管内皮細胞に対する白血球接をガラスカバースリップに単層培養し、0.1 μM、1着抑制作用を示したことから、抗血管炎症作用を

μM の Pemafibrate で 24 時間前処理した。最後の 4有する可能性が示唆された。しかし、白血球のロ

時間は 1 ng/mL の TNFα で血管内皮細胞を活性化

ー リ ン グ を 促 進 す る E-selectin の 発 現 はし、細胞接着分子の発現を誘導した。カバースリ

Pemafibrate 処理で変動しなかったことから、今回ップ上の HUVEC を専用のチャンバーに設置し、認められた白血球接着抑制作用は E-selectin を介

ヒト単球由来細胞（THP-1）懸濁液をシアストレ

していない可能性が示唆された。今後、接着分子

スが 1.0 dyne/cm2 となる流速で流した。倒立顕微の動態や細胞骨格などにおける Pemafibrate の作用

鏡による観察動画をコンピューターに取り込み、をさらに検討していく必要がある。

解析ソフトを用いて HUVEC に対する THP-1 のローリングと接着を計測した。さらに、HUVEC の５．結言
Pemafibrate は血管内皮細胞に対する白血球の接着現

細胞膜表面における接着分子 E-selectin の発現を象を抑制し、抗血管炎症活性を有する可能性が示唆さ

蛍光イムノアッセイ（FIA）で測定した。

れた。
３．実験結果TNFα 刺激により、HUVEC に対する THP-1 のロ

文ーリングと接着は有意に増加した。 HUVEC を
Pemafibrate で前処理すると、0.1 μM ではローリン
グ、接着ともに有意差は認められなかったが、1 μM
ではローリングが有意に減少した。ローリングと接着を合計した Total interaction は、1 μM で減少傾

献1) Fruchart, J.C.: Pemafibrate (K-877), a novel
selective
peroxisome
proliferator-activatedreceptor alpha modulator for management of
atherogenic dyslipidaemia. Cardiovasc. Diabetol,
16:124, 2017

向を示した。（図 1）。
HUVEC 細胞膜表面における E-selectin の発現は、TNFα 刺激により有意に増加したが、Pemafibrate
処理による変動は認められなかった。（図 2）。

－92－

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第 33 巻

第2号

2019

（105）

P1-12
実体血管モデルを用いたコイルの接触面積・荷重の評価
池田雄太＊，高嶋一登＊，葭仲潔＊＊，于凱鴻＊＊＊，太田信＊＊＊，森浩二＊＊＊＊，当麻直樹＊＊＊＊＊，鈴木秀謙＊＊＊＊＊＊

九州工業大学 大学院生命体工学研究科 生体機能応用工学専攻[〒808-0196 福岡県北九州市若松区ひびきの 2-4]＊＊
産業技術総合研究所 ＊＊＊東北大学 ＊＊＊＊山口大学 ＊＊＊＊＊三重大学
１．緒言
近年，脳梗塞や脳動脈瘤に対して大腿部から血管内にカテーテルやコイルなどの治療デバイスを挿入し，患部を直接治療する血管内治療がおこなわれている．本研究で対象とした脳動脈瘤の治療法であるコイル塞栓術では，最初に瘤内部に挿入するコイル（First coil）が瘤壁に沿って展開し，良好な土台（コイルフレーム）を形成することが重要である．しかし有効な挿入条件を定量的に評価する基準がなく，術者である医師の技能や経験に依る．そこで先行研究 1), 2)では，コイルと動脈瘤を模した血管モデルの接触状態を測定するシステムを開発した．本研究ではカテーテル先端位置などの条件を変えてコイル挿入実験をおこない，コイ
ルと動脈瘤モデルの接触面積・荷重を評価した．
２．実験方法図 1 に本研究で用いた動脈瘤モデルを示す．モデルは動脈瘤を模した球と血管を模した円筒を組み合わせた形状とし，3D プリンタで作製した型にシリコンゴムを流し込むことで作製した．動脈瘤
モデル内には墨汁で黒く着色した水（粘度：1.003
mPa・s (25℃)）を充填しており，動脈瘤モデル外部からコイルとの接触部が白く見える（図 1（b））．

(a) Schematic diagram (b) Photograph during experimentFig. 1

Aneurysm model

図 2 に実験装置を示す．エアチャックでコイルを把持し，マイクロカテーテルを通してコイル（Stryker, TargetTM 360 ULTRA）を動脈瘤モデル内に挿入した．挿入の様子は前後左右 4 方向からカメラで撮影した．コイルと動脈瘤モデルの接触荷
重はモデル下部の 6 軸力覚センサにより測定した．

(a) Whole appearance
Fig. 2(b) Close-up view of lower partExperiment device

得られた動画は，グレイスケール化や差分をとることで接触部を抽出し，2 値化することでコイ
ルと動脈瘤モデルの接触部の面積を算出した．接触面積が大きい方が良好なコイルフレームを形成していると考えられる．
本研究では 3 種類のカテーテル先端位置（yc=1.0,
2.5, 4.0 mm），2 種類のコイル 2 次径（コイル展開
後の直径，D = 4, 5 mm）でコイル挿入実験をした．
コイル挿入速度 v = 1.0 mm/s で挿入した．
３．結果および考察
詳細な結果は割愛するが，接触面積は，カテーテル
先端位置が瘤上部・中心部の方が瘤底部（yc=4.0 mm）
より大きくなった．また瘤底部から挿入した場合，モデルが受ける荷重が大きくなった．このことから動脈瘤が損傷する恐れがあると考えられる．
４．結言
本研究では，実体血管モデルを用いて，コイルと動脈瘤モデルの接触面積・荷重を測定した．今後は，コイル挿入条件や動脈瘤モデル形状の異なる実験もおこなっていく予定である．
文献1) 林田典大：九州工業大学大学院生命体工学研究科修士論文，2018.
2) 池田雄太ら：血管内治療デバイス留置シミュレータの開発（コイルと動脈瘤モデルの接触面積・荷重の評価），第 19 回計測自動制御学会
システムインテグレーション部門講演会（SI2018），1A3-05，2018.

－93－日本バイオレオロジー学会誌（電子版）

第 33 巻

第2号

2019

（106）

P1-13
血清アミロイド A のアミロイド凝集の抑制とレーザー照射による解離
佐伯政俊＊，植田知美＊，柴立郁美＊，川崎平康＊＊＊

山口東理大工 [〒756-0884 山口県山陽小野田市大学通 1-1-1]＊＊
東理大 赤外自由電子レーザー研究センター

１．緒言
続発性アミロイドーシスは関節リウマチなどの慢性炎症性疾患に続発して発症する難病指定の疾患である．この疾患の鍵となるのが血清アミロイ
ド A タンパク質(SAA)である．慢性炎症性疾患の発症により血中濃度が上昇した SAA は，一部が構造変化し，異常集合したアミロイド線維が消化器や腎臓に沈着することで機能障害を起こす．
特に SAAの N 末端領域にアミロイドの核となる領域を含んでいることが知られており，N 末端をターゲットとしたアミロイドの防止および解離法の解明は，病気の分子論的理解において不可欠である．以前

してペプチド SBK の添加あり，なしの場合のチオ
フラビンＴ結合実験の結果，ペプチド SBK 添加ありの場合には蛍光強度が低下した.
次に，FEL 照射による SAA のアミロイドの解離能の有無を検証するために，アミロイド形成性を示す SAA フラグメントペプチドに FEL を照射すると，チオフラビン T アッセイの結果，蛍光強度が減少した．また，CD 測定の結果，照射前と比較して照射後のβシート性が減少した．

我々は，バルナーゼの M1 モジュール(BMl-24)のア
ミロイド線維形成のβシート領域を明らかにし[1-3]，この構造モデルを基に，アミロイド線維の形成を初期段階で抑制するようなペプチド SBK を合成することに成功した（特願 2019-031383）.そこで本研究では続発性アミロイドーシスの予防または治療に向けて，SAA のアミロイド形成の核となる領域について，赤外自由電子レーザー(FEL)
による解離の検証を行った．

維形成性ペプチドによるアミロイド線維形成を防止することが可能であることが考えられる．また，アミロイド形成性を示したペプチドに対して FELを照射したところ，蛍光強度が減少したことから，
FEL 照射による SAA のアミロイド化の制御が効果的であることが示唆された．

２．実験方法Fmoc 固相合成法により化学合成した SBK が SAAの凝集の防止効果を調べるために，繊維形成核が提唱されている N 末端の SAA1-27 に対してモル比1:1 で SBK を添加し，チオフラビン T アッセイによりアミロイド形成の防止の有無を評価した．
さらに，アミロイド形成性を示す SAA フラグメ
ントペプチドについて，他のアミロイド性タンパ
ク質の分解に効果がある赤外自由電子レーザー(FEL)を波長 6.17 m で照射した．照射後のチオフ
ラビン T アッセイによりアミロイド形成性の有無を評価し，円偏光二色性（CD）測定で二次構造を評価することで，アミロイド分解能を検証した．

４．考察
ペプチド SBK 添加によりそれぞれのアミロイド線

５．結言
SAA が形成するアミロイド線維の崩壊および抑制には，FEL 照射や防止ペプチド SBK の添加が効果的である．
文 献1) Saiki, M., Shiba, K., and Okumura, M.: Structural
Stability of Amyloid Fibrils Depends on the
Existence of the Peripheral Sequence near theCore Cross- Region. FEBS Letters, 589,
3541-3547, 2015.
2) Saiki, M. and Akimoto, M.: Evaluation of thestructural stability of amyloid fibrils by dynamic
light scattering. Journal of Biorheology, 29, 24-27,
2015.
3) Saiki, M., Honda, S., Kawasaki, K., Zhou, D.,
Kaito, A., Konakahara, T., and Morii H.:
Higher-order Molecular Packing in Amyloid-like
Fibrils Constructed with Linear Arrangements ofHydrophobic and Hydrogen-bonding Side-chains.
J. Mol. Biol., 348, 983-998, 2005.

３．実験結果アミロイド線維形成性ペプチドである SAA1-27
に対して，アミロイド線維の形成抑制ペプチドと－94－

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第 33 巻

第2号

2019

（107）

P1-14
皮膚の圧迫とずれによる前腕橈側皮静脈の内腔形状の変化に関する超音波画像解析
霜出秀平*，大峯啓志**，田中マキ子***，山田宏**九州工業大学 生命体工学研究科 [〒808-0196 北九州市若松区ひびきの 2-4]**産業医科大学 形成外科 ***山口県立大学 看護学科
１．緒言

圧迫による静脈内腔形状の変形を Fig. 1 左に示

身体に持続的な圧迫が加わると，軟部組織に存す．圧迫前が白点で，閉塞直前が赤点である．静在する毛細血管の血行不全により褥瘡が発症する．

脈は横幅が広がらずに変形し，閉塞した．ずれに軟部組織は皮膚，皮下組織，骨格筋の３層からなよる内腔形状の変化を Fig. 1 右に示す．ずれ負荷

り，このうち皮下組織が最も変形しやすく，ずれ

前が白点，皮膚変位 15 mm の時が赤点である．皮に対する変形が最も大きい ．

膚の移動に皮下組織が追従し皮下組織内の静脈も(1)

従来，圧迫に対する軟部組織の応答は数多く調移動したが，内腔形状の変化はほとんどなかった．

べられているが，ずれに対する研究は比較的少な
く，十分明らかにされていない．山田らは有限要素解析により，毛細血管を閉塞させる体表面圧は周辺組織の弾性率に依存することおよびずれが毛
細血管の変形に影響を与えることを報告した(2)．
血行不全には血管の変形が関与し，血管の変形には周辺組織の力学特性が影響する．そこで本研

1mmvein before
Fig. 1 Luminal shape of the cephalic

究では，皮下組織内に存在する前腕の橈側皮静脈and after deformation (white and red circles,に着目し，皮膚表面に圧迫とずれを各々負荷し，

respectively). Left: compression by an ultrasonic

静脈の変形を超音波画像解析で測定した．

probe. Right: shear (circumferential shift of the skinsurface). Bar: 1 mm.

２．実験方法
健常な男性被験者 2 名をベッドに仰臥させ，右４．考察

前腕をベッドと同じ高さのアクリル板に置いて皮圧迫では静脈の圧が零に近いため，容易に閉塞

膚表面に圧迫とずれの一方を作用させた．超音波したと考えられた．また，ずれ負荷では，静脈下診断装置（富士フィルム，FC1）にリニア型プロ部の皮下組織に顕著なずれが生じており，静脈内ーブ L25 を用い，橈側皮静脈の短軸断面および軟腔は変形しにくかったと考えられた．

部組織を 15fps で 10 秒間撮影した．プローブの底面は，幅 30 mm，奥行 10 mm である．圧迫試験で

５．結言

は腕を速度 0.6 mm/s で上昇させてプローブを皮静脈は圧迫に対しては幅が広がらずに変形・閉塞し膚表面に当てて圧縮し，はかり（A&D, GF-3002A）

た．一方，ずれに対してはほとんど変形しなかった．

で荷重を測定した．ずれ試験ではアクリル板と前謝

腕の間にプラスチック製の板を挟み，皮膚を前腕辞の周方向に 10～15mm ずらした．いずれも，5 分

JSPS 科研費 JP17K06058 の助成を受けた．医生

間隔で 2 回ずつ行った．運動解析ソフトウェア

ケ丘クリニックの装置利用の協力に謝意を表す．

DIPP-Motion V（ディテクト）で画像を解析し，血文管の変形や皮膚および皮下組織，血管の移動を解析し，血管内腔形状を再現した．本研究は九州工業大学大学院生命体工学研究科のヒトを対象とする研究に関する審査委員会の承認を得て行った．
３．実験結果献1) International review. Pressure ulcer prevention:pressure, shear, friction and microclimate in context.
A consensus document. Wounds Int., 2010.
2) Yamada, H., et al.: Skin stiffness determined from
occlusion of a horizontally running microvessel in
response to skin surface pressure: a finite element
study of sacral pressure ulcers, Medical &Biological Eng. & Computing, 55, 79-88, 2017.

－95－

日本バイオレオロジー学会誌（電子版） 第 33 巻 第 2 号 2019

（108）

P1-15
透明人工殻内で培養したニワトリ胚微細血管への微粒子注入と観察
上田 倫也*，川原 知洋**九州工業大学 大学院生命体工学研究科 生体機能応用工学専攻[〒808-0196 北九州市若松区ひびきの 2-4]
１．緒言
近年の動物実験に対する倫理規定の厳格化に伴い，代替動物として小動物の初期胚が盛んに用いられている．我々はその中でもニワトリ胚に着目し，胚を透明人工殻に移して長期培養しながら，成長した循環器に対して操作と観察を行うことができるプラットホーム（Egg-in-Cube）を実現している 1), 2)．本稿ではニワトリ胚の漿尿膜に形成される直径 500 m 前後の血管を対象とし，10 m サイ
ズの微粒子のインジェクションや微粒子の血管内遊走を観察するために開発したシステムの概要及び実際にニワトリ胚に微粒子を注入した例について報告する．
２．血管への微粒子注入方法
ニワトリ胚は外部から酸素を取り込むために利用される漿尿膜に包まれており，その内部に形成される血管網を対象として薬剤等を注入する技術が古くから開発されている．この場合，発生初期の胚であれば先端径 10 m 程度のガラス針を用いることでインジェクシ
ョンが比較的容易に達成できる 3)．一方で，1 週間程度培養すると血管が太くなり，針を挿入する際に固定端が無いため血管が沈み続けてしまう(Fig. 1(a))．さらに，針が刺さったとしても血圧が初期胚より 10 倍以上高くなるため 4)，大量出血により失血死してしまう．
そこで，本研究では Fig. 1(b)のように，開発した透明人工殻の側面の PDMS 膜が透明であり，かつ，漿尿
膜が PDMS 膜に貼り付きながら成長する点に着目し，PDMS 膜越しに針を差し込むことで，出血を抑えながらも微粒子の注入を行う方法を提案する．
３．マニピュレーションシステム
対象の血管に対して針の先端を位置決めするために，
Fig. 2 に示すようなシステムを開発した．本システムでは，ジョイスティックにより，3 自由度の電動ステー
ジを位置決めすることができる．この際，移動量の比率は 50 : 1 である．また，ステージ先端には穿刺のための 1 自由度の直動アクチュエータが取り付けてあり，
計 4 自由度を有する．マニピュレータの位置決め精度
は約 10 µm 以下であり，システム全体のローパスフィ
ルタの位相遅れを含めた通信の遅れは 7 ms 以下である．

(a) Conventional approach(b) Proposed approach

Fig. 1: Microinjection to blood vessel of chick embryo.

Fig. 2: Main components of developed system.

Fig. 3: Particle circulation after the injection.

以上のようなシステムを用いて，Fig. 3 に示すように人工殻側面から針（34G, 内径：90 µm）を血管に穿刺し，直径 10 m のポリスチレンビーズを含む溶液を注入した．また，注入後に上面から顕微鏡を用いて漿尿
膜内の血管を観察することで，注入したビーズが血管内を遊走・滞留している様子が確認できた．
４．結言
ニワトリ胚の漿尿膜に形成される血管への微粒子注入方法を提案し，それを実現するためのマニピュレー
ションシステムの概要を示した．今後は，微粒子の血管内での振る舞いについて調査を進める予定である．
文献1) Huang, W. et al., PLoS ONE 10(3), e0175595, 20 pages,
2015.
2) Huang, W. et al., PLoS ONE 12(4), e0118624, 20 pages,
2017.
3) Delalande, J.M. et al., JoVE 99, e52514, 12 pages, 2015.
4) Mierop, V. et al., Am J Physiol 212(1), pp. 43-48, 1967.

－96－

編 集 後 記
福岡県北九州市で開催する年会に多くの皆様がご参加下さることに深く感謝致します．今回の年会では学内だけでなく広域の方々にご無理を申し上げて実行委員にお加わりいただき，ご協力賜りました．抄録集のうち，抄録等の主だった編集は田地川先生にご尽力いただきました．抄録集のプログラムとタイムテーブル
は槇先生が完成させて下さいました．ホームページは第 40 回年会で関わられた立花先生にご提供とご指導をいただきました．本学の高嶋先生は幹事として年会を支えて下さるとともに，ホームページを立ち上げ，幾度も更新して下さいました．
今回の年会は縁あって第 27 回福岡県臨床工学会との合同大会とすることができ，道越学会長を始めとする実行委員の方には多大なご協力を賜りました．このような合同開催の提案に対し，丸山理事長を始めとする理事の皆様にご快諾いただけたことに大変感謝しています．北九州市の共催，北九州観光コンベンション協会の協賛を賜り，ご担当者からは多くの場面でご支援いただきました．フォーラムや招待講演では学内の先生方にご協力いただいています．演題申込など自ら受けていたので，会員の皆様との語らいも楽しめました．
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スタッフ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，北九州市には豊かな自然があり，それと入り混じるように産業や文化が発展した都市ですので，年会の合間には市の特色にも触れていただけると幸いです．
（山田

編集委員会
編集委員長

山田 宏

編集委員

市川 寿
田地川

特別編集委員

勉

山田 宏

喜多

理王

坂元

尚哉

庄島

正明

西田

正浩

一杉

正仁

望月

精一

田地川 勉

槇

靖幸

日本バイオレオロジー学会誌（B & R，電子版）第 33 巻 第 2 号
2019 年 6 月 1 日発行
編集者

山田 宏

発行者

丸山 徹

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

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