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Development Of Microneedle-electrode Device for Electrical Diagnosis and Cure for Skin

Research Project

Project/Area Number 17J03919
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

阿部 結奈  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords生体電気化学 / 生体医工学 / 研究皮膚科学
Outline of Annual Research Achievements

皮膚は“最大の臓器”ともいわれ,体外情報のセンシング,体内恒常性の維持にかかわる重要なインタフェースである.最外層である表皮層は皮膚表面に角層を作り出し,内部からの水分の喪失,外部からの異物の侵入を防ぐ「バリア機能」を担う.近年,表皮が刺激伝達に関与する可能性が示されるなど,その機能的な側面について新たな研究展開が広がりつつある.表皮内部には「表皮電位」とよばれる電位差が発生しており,その大きさは部位により数十mVにも達する.表皮を構成する細胞のイオン輸送の働きによって作り出される電位差であると考えられ,その値の大きさは皮膚の傷やバリアの状態に応じて変化することが報告されている.本研究では,表皮内部に低侵襲にアクセス可能な測定法を開発し,皮膚内の電気化学的なメカニズムの解明を目指すとともに,それらを皮膚の診断や治療へと応用する新たな電気デバイスの開発を目指してきた.
前年度までに,表皮電位測定用の低侵襲小型プローブの開発・改良を行い,これを応用した皮膚刺激時の表皮電位変化を観察した.当該年度は特に,先行研究でバリア治癒促進効果があると報告されている光照射刺激・電圧印加刺激に主眼を置き,研究や応用に向け,表皮電位測定デバイスへの機能付与を進めた.
まず光照射刺激について,照射光の照度や持続時間などにより表皮電位の回復速度に変化が生じることを観察した.効率よく治療効果を得るため,プローブ型の表皮電位測定デバイスに光照射機能を搭載し,リアルタイムで回復状況を観察しながらの照射実験も行った.将来的な皮膚バリア治療デバイスの開発に向け,重要な研究ツールとなることが期待できる.
また電圧印加刺激について,表皮電位測定系を応用した刺激系を開発し,刺激条件をコントロールしながら電位変化を観察した.条件ごとの回復経過を比較し,治癒メカニズム解明への応用が期待できる知見を得た.

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Transepidermal Potential of the Stretched Skin2019

    • Author(s)
      Abe Yuina、Konno Hajime、Yoshida Shotaro、Nishizawa Matsuhiko
    • Journal Title

      Journal of Biomechanical Engineering

      Volume: 141 Issue: 8 Pages: 084503-084503

    • DOI

      10.1115/1.4043522

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Red light-promoted skin barrier recovery: Spatiotemporal evaluation by transepidermal potential2019

    • Author(s)
      Abe Yuina、Konno Hajime、Yoshida Shotaro、Yamauchi Takeshi、Yamasaki Kenshi、Denda Mitsuhiro、Nishizawa Matsuhiko
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 14 Issue: 7 Pages: e0219198-e0219198

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0219198

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 皮膚機能の電気的評価・制御デバイスの開発2019

    • Author(s)
      阿部結奈,今野創,瀧沢凌平,吉田昭太郎,山内丈史,山崎研志,西澤松彦
    • Organizer
      第32回バイオエンジニアリング講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 微小針塩橋を用いる皮膚機能の電気的評価・制御デバイスの開発2019

    • Author(s)
      阿部結奈,今野創,瀧沢凌平,吉田昭太郎,山内丈史,山崎研志,西澤松彦
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第40会研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 表皮電位計測に基づく光セラピーデバイスの開発2019

    • Author(s)
      今野創,阿部結奈,吉田昭太郎,西澤松彦
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第39会研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 電気的バリア機能評価を基盤とする皮膚セラピーデバイスの開発2019

    • Author(s)
      今野創,阿部結奈,吉田昭太郎,西澤松彦
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Light therapy device with transepidermal potential-based real-time monitoring of skin barrier recovery2019

    • Author(s)
      今野創,阿部結奈,吉田昭太郎,西澤松彦
    • Organizer
      microTAS 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Transepidermal potentiometry with minimally invasive microneedle salt bridge can electrically evaluates substantial damages of skin barrier2018

    • Author(s)
      Y. Abe, K. Nagamine, M. Nakabayashi, H. Konno, T. Yamauchi, K. Yamasaki, M. Nishizawa
    • Organizer
      IID 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 皮膚バリア機能評価のための小型表皮電位測定プローブの開発と応用2018

    • Author(s)
      今野創,阿部結奈,吉田昭太郎,西澤松彦
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第37回研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 皮膚機能の電気的評価・制御に関する研究2018

    • Author(s)
      阿部結奈,吉田昭太郎,今野創,山内丈史,山崎研志,西澤松彦
    • Organizer
      第29回バイオフロンティア講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 皮膚イオニクスのための小型表皮電位測定プローブの開発と応用2018

    • Author(s)
      今野創,阿部結奈,吉田昭太郎,西澤松彦
    • Organizer
      電気化学会第31回東北若手の会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 皮膚イオニクスのための表皮電位測定プローブの開発2018

    • Author(s)
      今野創,阿部結奈,吉田昭太郎,西澤松彦
    • Organizer
      第28回日本MRS年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of the Micro-electrode Device for Electrical Diagnosis and Cure for Skin Function2017

    • Author(s)
      Yuina Abe, Kuniaki Nagamine, Mayu Nakabayashi, Takeshi Yamauchi, Kenshi Yamasaki and Matsuhiko Nishizawa
    • Organizer
      2017 International Conference on Solid State Devices And Materials
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 皮膚機能の電気的評価・制御デバイスの開発2017

    • Author(s)
      阿部結奈,長峯邦明,中林真悠,甲斐洋行,山内丈史,山崎研志,西澤松彦
    • Organizer
      日本機械学会 第28回バイオフロンティア講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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