人工心臓および体外循環ポンプなどの開発において，流体力学的な観点から検討できる，臨床上最も重要性の高いものは，まぎれもなく抗血栓性である．血栓形成のメカニズムは，血液中の血液凝固因子が高せん断および異物などにより活性化され，低せん断域すなわち流れの淀み域において凝固を進め，血栓が形成されると言われる．したがって，流れの可視化による実験解析および数値流体力学解析などの流体力学手法によって，人工心臓や体外循環ポンプ内の流れの淀み域を定量評価することにより，血栓形成のリスクを予測することができる．本稿では，血栓形成のリスクに着目した，人工心臓および体外循環ポンプの開発における流れの可視化の役割について解説する．

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中空糸膜を使用した膜型人工肺内部の流体解析および最適化を行い，人工肺内部の流れの様子を検討した．最適化に関しては，Robust設計の手法の一つである多目的遺伝アルゴリズムを用いて高性能化のために3つの目的関数を設定し，処理を行った．目的関数は，流れを均一にすること，低流速の部位を最小にすること，小型にすることとした。基準となる人工肺モデルから，最適化を進め約1000世代分の計算を行った。計算では，パレート最適解が得られその中から適切と思われるものを選択し，実際に試作を行った。血液を使用した評価の結果，最適化を行ったものは，初期形状のものに比較して小型化が行え，酸素移動量で18．4％，炭酸ガス移動量で４０％以上の改善が図られた。解析の結果，中空糸膜（ガス交換膜）束に如何に均一に血液を導くかが重要であることが判り，その形状の方向性を得ることができた。

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無痛針の手本として蚊の針に着目し，高速度カメラと長作動距離拡大レンズを組み合わせたシステムを用い，蚊の穿刺動作の詳細観察を行った．その結果，針が複数本の針が束ねられてできており，そのうちの2本（小顎）の先端部分に独特のギザギザ形状の突起があること，穿刺時に血液を吸引する主要な針である上唇とその左右の小顎の合計3本が，互いに時間的位相差を持って協調動作をしながら穿刺が行われていることを解明した．上唇と，小顎2本の合計3本の針について，それらと同様の形状・寸法を持つ3本の針をマイクロマシニングの技術を用いて工学的に実現した．これらの針を蚊と同様に互いに位相差を持たせて協調動作させ，人工皮膚への穿刺実験を行った結果，穿刺抵抗力が1/3～1/4に低減されることが確認できた．

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  　近年，折り紙の折畳み技術は，数学，情報科学，材料工学，構造工学，建築，デザインなどさまざまな分野において，「折紙工学- Origami Engineering」として，国内外で盛んに研究が行われるようになってきている．折り紙の折畳みには，大きく分けて2つの特長がある．i) 折ることで，簡単に１枚の基板（2次元形状）から立体（3次元形状）が作り出せること，ii) 立体的な形状をコンパクトに折畳み収納できることである．これらの特長を活かし，折り畳み技術の応用を目指した研究・開発も行われており，代表例としては，宇宙で使用するアンテナや太陽パネルのデザインへの応用である．本稿では，著者がこれまで行ってきた折紙工学の医療分野への応用研究に関して，動脈硬化で詰まった血管を広げたり，動脈瘤により弱った血管の破裂を防ぐ治療に用いられるステントグラフトという医療器具への応用と，細胞の立体構造の作製し，再生医療に応用する研究に関して紹介したいと思う．

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