経歴

1996年3月　早稲田大学理工学部応用化学科卒業
1998年3月　早稲田大学大学院理工学研究科応用化学専攻修士課程修了
2000年3月　早稲田大学大学院理工学研究科応用化学専攻博士後期課程修了
2000年3月　博士（工学）（早稲田大学）
2000年4月　早稲田大学理工学部助手
2001年4月　早稲田大学理工学部専任講師

キーワード

医用化学工学 / 人工臓器 / ドラッグデリバリーシステム(DDS)

連絡先

〒169-8555
東京都新宿区大久保3-4-1　65号館107

Tel: 03-5286-3242

Fax: 03-3209-7957

E-mail:kohoriwaseda.jp

URL: http://www.waseda.jp/sem-sakai/

研究内容

工学と医学の学際領域である医用化学工学を研究している。研究の柱は物質収支を中心とする移動現象の解明であり、医療機器や治療そのものについても、工学の視点から研究を行っている。１つ目の課題として、人工臓器内における流体の流動状態解析を行っている。具体的には、人工肺や人工腎臓における血液、酸素、二酸化炭素、透析液などの流動状態解析を行い、これらの機器の最適化を目指している。また２つ目の課題として、海水中の溶存酸素を取り込む装置、いわゆる人工えらの開発を行っている。これは、魚のえらのように海水に溶け込んでいる酸素を効率よく気相中に取り出す装置である。いずれも、生体機能の高効率性を詳細に検討し、従来にない有用なシステムやデバイスの構築を目指している。

シミュレーション
　人工肺とは心臓手術の際に人工心肺装置として使用される医療機器であり、酸素付加と二酸化炭素除去を行うガス交換装置である。また、人工腎臓とは、腎不全患者に対して、血中の老廃物を人工的に除去する治療の際に用いられる物質分離装置である。いずれも、中空糸膜というストロー状の膜を介して物質交換を行っているが、これら生体機能を代行する人工臓器では、内部で液体や気体が絶えず流動し物質移動が起こっている。このため、これらの流体の振る舞いが性能に大きく関与してくる。しかし、流動状態の解析には、試行錯誤でデータを得るなど、時間と労力がかかってしまう。そこで解析可能な形にデフォルメした臓器を考案し、パソコン上でパラーメーター処理による簡便なシミュレーションを行えるようにすることで、効率的な開発を支援することを目標としている。近年の情報処理速度の向上を背景に、様々な実験による実証値と並行して、シミュレーション解析による現象解析、そして性能予測を目指している。また、シミュレーション手法を用いて、全く新しい形状を持つ高性能人工臓器の提案も視野に入れている。

人工えら
　現在開発を進めている人工えら装置は、ガスキャリア液循環型という独特な方式であり、2基のガス交換モジュールと、酸素移動を促進させるガスキャリア液を用いることで海水中の酸素を効率よく呼気へ取り出すシステムである。また、ガス交換モジュールで用いられる膜のガス交換原理を応用して、酸素の供給と同時に二酸化炭素の除去を行うことも想定している。このシステムの最も大きな特徴はガスキャリア液にある。ガスキャリア液は酸素溶解度が非常に高いものを用いるため、酸素移動の促進剤となる一方、緊急時の酸素の保管庫としても働く。ガスキャリア液にはヘモグロビン溶液を応用しているが、近年は保存性や機能の向上を目指し、光応答性を有するキャリア液を合成している。この装置は、スキューバダイビングなどのレジャー用だけでなく、海底空間、海底工場、水中エンジンなどにおいて、海水から酸素を供給する目的においても有用であり、工業的にも注目を集めている。

代表論文

1. "Designing an Artificial Gill Using Oxygen Carrier Solution for Effective Supply of Oxygen to Underwater Closed Spaces", Journal of Research in Science and Engineering, 1, 31-36 (2003).

2. "Optimum Dialysis Membrane for Endotoxin Blocking", Journal of Membrane Science, 219, 15-25 (2003)

3. "Development of A Compact Artificial Gill using Concentrated Hemoglobin Solution as the Oxygen Carrier", Journal of Membrane Science, 215, 281-292 (2003)

4. "Visualization of Distribution of Endotoxin Trapped in an Endotoxin-blocking Filtration Membrane", Journal of Membrane Science, 210, 45-53 (2002)

5. "Technical Evaluation of Dialysate Flow in a Hollow-fiber Dialyzer", Journal of Artificial Organs, 5, 251-256 (2002)

6. "AFM Observation of Small Surface Pores of Hollow-fiber Dialysis Membrane Using Highly Sharpened Probe", Journal of Membrane Science, 197, 243-249 (2002)

7. "Process Design for Efficient and Controlled Drug Incorporation into Polymeric Micelle Carrier System", Journal of Controlled Release, 78, 155-163 (2002)

8. "Computer-aided Design of Hollow-fiber Dialyzers", Journal of Artificial Organs, 4, 326-330 (2001)