もともとはねじや歯車、ベアリング(機械の可動部分に用いられる摩擦を少なくする部品)などの研究が専門だった進士忠彦先生。 「ベアリングは、"ロボットの腕や脚などの関節部分で使われる"と言うと、イメージしやすいかもしれません。機械のパーツ同士をつないで動かす部品ですが、次第にすり減るのが大きな課題。私の研究の大きな目的は、摩擦、摩耗をなくすことです」

 

 近い将来、東海道新幹線の代わりとしても計画が進んでいるリニアモーターカーにも、摩擦・摩耗をなくすため、磁力が活用されています。「列車を磁力で浮上させ、高速で走ることが利点ですが、車輪とレールの摩耗がなくなるのも大きなメリット」

進士先生は、磁力を応用して幅広い研究に取り組んでおり、人工心臓をつくるのも研究テーマのひとつです。「全身に血液を送る心臓の代わりとなるポンプを開発しています。小さな円柱型の容器の中に羽根車がついた軸を入れて、それを回転させることで血液を送り出す。調理用のミキサーに似た仕組みです」

 

磁力を使っていない従来の人工心臓の場合、軸と容器が接触する部分で血流の淀みが生じて、脳梗塞などの病気の原因となる血栓ができてしまう恐れがありました。「また、血液中の赤血球が破壊される問題も。加えて、軸や容器が摩耗するため、定期的に交換が必要でした」 

 

そこで進士先生は、磁力を用いて軸を浮かせ、容器と接触しないようにしてから回転させることを考えつきます。「これにより多くの問題が解決します。しかし、軸を磁力で適切に浮かせて動かすには、物理や数学を駆使して複雑な計算をしなくてはいけません。また、どれくらいの速さで軸を回転させると患者さんにとって望ましい量の血液が体に送り込まれるのか、といったことも解明する必要があります。さらに、軸を動かす電力を体外からどのように供給するかも模索中で、研究すべき内容がまだたくさん残っています」

進士先生の研究室では人工心臓のほかにも、100分の1ミリほどの薄さの磁石を使って非常に小さなポンプをつくることにも着手。これを使って人間の細胞を操作し、医療の進歩に役立てることを目指しています。「最近では、機械メーカーの工場で使用されるレーザー加工機なども手がけています。磁力を応用して摩擦のない状態をつくり出すことで、従来よりもスピーディーかつ短時間で金属などの材料を加工できるのです

 

研究室の学生も進士先生に影響を受け、さまざまな研究テーマを掲げています。「人工心臓やレーザー加工機のほかに、放電加工機、マイクロポンプ(超小型で精密なポンプ)、マイクロリニアモーターなどの研究・開発に打ち込んでいます」

 

このような専門性の高い研究に挑戦するためには、基礎の知識を身につけることが欠かせません。「人工心臓の研究に取り組むのであれば、血液という流体の力学を学ばなければいけない。スーパーコンピュータを用いて、血の流れを計算します。次に人工心臓に使う部品を探しますが、自分の理想に合うものが市販されていない場合も珍しくありません。そんなときは、東京工業大学すずかけ台キャンパス内にある専門の工場でオーダーメイドの部品をつくります」

研究内容を深めるためには自分自身の努力や工夫が大切ですが、「ほかの人の助けを借りることも必要」と進士先生は語ります。「私の人工心臓の研究も、東京医科歯科大学のある先生から〝人工心臓のベアリングで困っている.という相談を受けたことがはじまりでした。また、先述した大学内の専用工場で部品をつくる場合も工場のスタッフに協力を仰いで、どんな部品を、どこに気をつけてつくってほしいのか、きちんと伝える必要があります。学生たちには専門知識だけでなく、コミュニケーション能力も磨くように日頃からアドバイスしています」



東京工業大学 精密工学研究所
進士忠彦研究室
進士 忠彦教授
進士 忠彦 教授

東京工業大学大学院精密機械システム専攻修了。大手電機メーカー勤務、東京工業大学精密工学研究所准教授などを経て、現職。

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