麻豆原创

「これとか良い骨梁（こつりょう）じゃないですか？」「いや、良いんだけど端に近すぎるからだめかな～」なんて会话をしながら、先辈と一绪にスライスしたヒトの骨をまじまじと観察する。これは実験のための试験片を作製している时の话だ。ヒトに限らず、脚の骨などの长い骨の内部はジャングルジムのような构造になっていて、ジャングルジムの柱が私の研究対象である骨梁だ。私たちが探している「良い骨梁」とは、力学试験に适した１本のことを指す。これを见つけるのが大変で、この研究を始めたばかりの私は観察眼を磨かなくてはならない。しかも、コツコツ採取するだけでは终わらない。最终的にはコンコンと破壊して、骨梁の强さを调べるのだ。

【笠井茉莉?工学院修士１年】

工学院なのに骨？

私は人や生活に関わるものづくりに兴味があったため工学部の机械系に入学した。私が大学に入る前は、机械系といえばロボットを作ったり、机械をコンピューターで制御したりというイメージしかなかった。だが実际は、工学部が対象としている分野はとても広く、材料の特性を计测することもそのひとつである。プラスチックや金属などの人工物を计测対象としている研究室が多いなか、私が所属している研究室では骨や歯などの生体材料を取り扱っている。生体材料も他の材料と同様に、硬さや力を加えたときの変形などを计测することができ、これにより加齢や病気による影响を调べることができると考えている。

私の研究対象は骨である。部位にもよるが一般的に、骨は外侧と内侧で构造が异なる。骨の外侧はぎっしりとしていて硬い。最初にも少し触れたが、骨の内侧は海绵骨と呼ばれ、立体的な网目状でスカスカな构造である。これは骨を丈夫に保ちつつ軽くするためだ。一般に骨内部の强度は构造に依存する。ただし、网目を构成する骨梁は１本１本が1尘尘以下と小さく実験するのが难しい。そのため、実はその特性はよく分かっていない。

破壊する理由

せっかく採取した骨梁を破壊する理由とは？ 破壊強度は試験片を破壊することで得られる。骨梁の破壊強度を調べることで、最終的に骨疾患や治療薬の開発に役立つかもしれない。

例えば、高齢者が転倒して背骨にヒビが入ったとしよう。徐々にヒビが进行することもあれば、急にヒビが进展して突然ぽっきりと折れてしまうこともある。骨の折れ方、つまりは破壊のメカニズムを研究することで正确な予测や治疗ができるようになる。また、骨粗鬆症患者の骨折は骨内部の骨梁が多く占めるところで起きやすいことが知られている¹⁾。

よって、骨梁の破壊强度を调べることで、骨折のメカニズムの解明や适切な治疗につながる。

破壊の测り方

1 mm以下の小さな骨梁をどう調べるのか？先に述べたように、骨梁１本をの特性を調査した先行研究は少なく、特に強度を測った例は非常に少ない。さらには、衝撃を与えて強度を測った前例はない²⁾。そこで、修了した私の先辈はなんと强度を测るための振り子型の机械を一から设计したのだ。

この试験机では、试験片の土台をアクリルに埋め込んで骨梁だけを露出させ、振り子を使って骨梁を１回のスイングで破壊する。振り子を持ち上げた时の角度と骨梁を破壊した时の角度の差から、骨梁を破壊するのに必要なエネルギーが求められる。そうして、得られたエネルギーから骨梁の强度が评価できる。ただし、この试験机は一から设计された试作段阶のものなので、振り子の长さを変えたり、センサーを変えたりして再构筑する必要がある。私の研究では试験机を改善することでより精度良く计测できる试験方法にすることを目的のひとつとしている。

冒头ではヒト试験片を採取していたが、私の研究ではウシの骨を対象とする。というのも、ヒトの试験片は非常に贵重なものなのだ。まずはウシの试験片で実験を进めて计测方法を确立させてから、最终的にヒトの试験片の测定をするという算段である。

目指せ骨梁破壊マスター！

実は、私がこの研究テーマを始めたのは修士に入ってからである。学士では全く别の研究をやっていたが、修士からでも研究テーマは変えられると闻き、好奇心から别の分野を选んでみようと思い立った。そして、せっかく変えるなら研究室が长年行ってきた骨の强度に関する研究テーマを选んだ。

このテーマを开始してからおよそ２か月。まだ本格的には研究は始动していない。しかし、先生や先辈の话を闻いたり、论文を読んだり、先辈の助手として试験片採取の手伝いをする中で、だんだんと骨のおもしろさに引き込まれつつある。最初は先辈が指さしている骨梁すら见つけることができなかったのに、今では积极的にスライスした骨を手に取って骨梁を探しては先辈に「この骨梁どうですか？」なんて闻いている次第である。

今后は、自分で试験片を作製したり、実験条件を変えながら実験を繰り返し、最适な试験法を世界ではじめて确立したい。そのためには修士课程を通してやるべきことはたくさんある。そしてゆくゆくは、ヒト骨梁の强度も调べてみたいと思っている。「笠井さんには僕より骨梁破壊について详しくなってもらいたい」という先生の言叶を胸に骨梁破壊マスターになるべく、今后も日々コツコツと研究を続けるつもりだ。