医療に貢献するバイオミメティクス（生体模倣技術）

整形外科に欠かせない人工膝関節や人工股関節

人工膝関節や人工股関節について聞いたことがありますか？　生体の機能を取り替える整形外科用のインプラントで、人工関節は変形性関節症やリウマチなどによる痛みを除去し、運動機能を回復するものとしてなくてはならないものとなっています。しかし、人間の膝関節や股関節は、非常に厳しい条件で動いており、歩行時でも、かかとが着地する瞬間には体重の1.5～7倍もの荷重がかかります。こうした条件下で70～80年も動く関節に代わるような人工膝関節や人工股関節は、なかなか実現できないのも現状です。

耐摩耗性と潤滑性の向上

機械工学と医学がコラボレーションした技術領域は医療工学と呼ばれます。現在では一回手術をしたら20年間ぐらいは取り替えなくてもよくなりました。寿命を縮める要因は、関節の動く部分の材料と材料がこすれあって摩耗することで、いかに滑らかに動き摩耗しないようにするかがポイントです。そこで、ナノレベル（10億分の1メートル）での微細な加工・調整をすることで潤滑性を上げ、寿命を大きく伸ばすことに成功しました。こうした二つの物体がくっついて滑るという、摩擦・摩耗・潤滑のメカニズムなどを扱う学問領域をトライボロジー（tribology)と呼んでいます。

人間の生体の仕組みをまねた技術で問題解決

しかし、ナノレベルの加工だけでは性能を上げることにも限界があります。そこで着目されたのが、人間の生体がもつ素晴らしい仕組みです。例えば関節にある軟骨はコラーゲンという固いタンパク質がスポンジ状になっていて、中には潤滑液が染み込んでいます。これがクッションの役割を果たし、ぶつかった時などは潤滑液が染み出て滑りをよくします。この軟骨をまねた材料を人工関節に使うことで、問題を解決しようというわけです。こうした技術をバイオミメティクス（生体模倣技術）と呼び、ポリビニルホルマールという軟骨に似た材料が発見されています。

参考資料

工学から医学へのアプローチ

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先生情報 / 大学情報

熊本大学工学部機械数理工学科教授中西義孝先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

機械システム工学

メッセージ

機械と聞いて、どんなイメージが思い浮かぶでしょうか？　自動車でしょうか、それともロボットでしょうか。確かに、そういう分野で機械は多大な貢献をしていますが、それだけではないのです。機械は、流体力学や材料学、エネルギーなど幅広い分野に関わる学問です。自動車や飛行機、船でも、グリーンエネルギーや食品関係でも、どのような分野でも機械工学がベースとなっています。人がこんなことをしたいと思った時、そこには必ず機械が存在します。あなたも機械工学の分野に足を踏み入れて、夢をかなえてみませんか？

先生への質問

先輩たちはどんな仕事に携わっているの？

熊本大学に関心を持ったあなたは

熊本大学は、「総合大学として、知の創造、継承、発展に努め、知的、道徳的、及び応用的能力を備えた人材を育成することにより、地域と国際社会に貢献する」という理念に基づき、地域のリーダーとしての役目を果たしています。かつ、世界に向け様々な情報を発信しながら、世界の学術研究拠点、グローバルなアカデミックハブとして、その存在感を高める努力をし、教育においては、累計30件にも及ぶ「特色ある教育プログラム」が優れた取り組みとして文部科学省から認定され、その教育力の高さと質の高い教育内容は定評のあるところです。