田原 大輔(たわら だいすけ)

田原 大輔

准教授|博士(工学)|金沢大・院・工

専門分野
バイオメカニクス,計算力学,医用生体工学・生体材料学
研究課題(長期)
生体組織の構造・機能の力学解析とその工学応用
研究課題(短期)
骨リモデリングの力学的適応機能の数理モデリング 力学環境変化に伴う骨系細胞の構造と機能の適応システムの解明

研究テーマ:生体組織のマルチスケールバイオメカニクス

生体・生物の構造・組織、その発生や進化・消滅に注目して、そこから人工物設計のヒントを引き出し完成させる設計全般の技術を「バイオニックデザイン」と呼びます。本研究室は、生体組織の構造と機能を力学的な視点から解明する「バイオメカニクス(生体力学)」研究を通じて得られた知見をもとに、機械構造物の知能化・適応化のための新たな設計技術の創造と、それらの医学・歯学・看護学分野への応用を目指しています。特に、骨・歯・筋、脂肪等の軟組織と骨系細胞等を対象として、実験と計算シミュレーションによる力学的評価を行っています。また、人工模擬骨材料、骨固定デバイス、サポート下着の開発も進めています。
生体組織は、周囲の環境の変化に対し、再構築(リモデリング)により機能的に適応します。骨を例にとれば、ミクロには、アクチン細胞骨格を介した骨系細胞のリモデリングにより周囲の力学状態に適応した骨梁構造が作られ、マクロには、骨梁構造の集合体が骨として荷重支持等の機能を果たしています。骨は、このように階層構造を有し、細胞の代謝活動により、常にその構造を維持・形成・変化させています。本研究室では、生体組織の持つこのような自己診断性、自己修復性、環境適応性および、階層性に学びながら、ミクロからマクロに渡るマルチスケールバイオメカニクスを確立するとともに、新たな機械構造・機構・材料の創製を目指した研究を行っています。さらに、周囲の力学的な環境変化に対する細胞応答特性を解明するため、細胞骨格システムの形成過程や細胞運動の評価を顕微鏡下で行う手法の開発にも取り組んでいます。

マイクロパターニング技術による細胞焦点接着斑分布を制御した骨芽細胞様細胞のアクチン細胞骨格構造

マイクロパターニング技術による
細胞焦点接着斑分布を制御した
骨芽細胞様細胞のアクチン細胞
骨格構造

骨粗鬆症を想定した海綿骨の骨再構築(リモデリング)シミュレーション

骨粗鬆症を想定した海綿骨の
骨再構築(リモデリング)
シミュレーション

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