• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Development of automatically blood sampling system using minimally invasive microneedles and artificial intelligence recognizes minute blood vessels.

Research Project

Project/Area Number 21K12114
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 62010:Life, health and medical informatics-related
Research InstitutionKansai University

Principal Investigator

Suzuki Masato  関西大学, システム理工学部, 教授 (70467786)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords医療器具 / 全自動注射/採血システム / 人工知能 / 低侵襲性治療 / 採血器具 / 血管識別 / 無痛針 / 自動採血 / 医療用ロボット / 血管可視化 / 機械学習 / 医療機器 / 無痛針穿刺 / 血管網自動認識
Outline of Research at the Start

患者に痛みを与えず自動で血液を採取するシステムの開発を目指して開発を行う.
まず,深層学習と呼ばれる手法を用いてカメラで取得した画像から血管位置を識別する人工知能(AI)の開発を行う.同時に微細な血管を鮮明に撮影可能な光学系の開発にも取り組む.
次に,識別した血管から自動で採血を行うシステムの開発を行う.研究代表者が先行研究で開発した無痛針穿刺技術も複合させ,患者に痛みを与えず採血を行うことを目指す.

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to develop a fully automated injection/blood collection system capable of performing these tasks while reducing patient pain. In the research, we developed the world's thinnest hollow micro-needle, with an outer diameter of 0.09mm, mimicking a mosquito using injection molding and nanoimprint lithography to reduce pain during injection/blood collection. Furthermore, by utilizing AI technology, we established a technique to extract microvascular networks from skin surface images and identify extremely thin blood vessels, less than 0.2mm in diameter. Additionally, we developed a device and system that automatically guides the needle based on the extracted image results. Combining these technologies successfully achieved accurate automatic needle insertion into blood vessels. In animal experiments, we also succeeded in automatically collecting blood from rats.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果である全自動採血/注射システムが実用化されることで、看護師の業務を補助することができる。これにより、将来的な看護師不足に対応できる。また、遠隔診断や遠隔治療において、本システムを用いて遠隔で注射や採血が行える。これにより、医師不足の問題の解消に貢献できる。針の更なる微細化により患者の痛みや恐怖感を軽減し、注射や採血時のストレスを緩和させることができると期待される。AI技術を活用した血管抽出技術は、他の医療技術にも応用可能であり、治療プロセスの自動化を促進する。以上の成果は、医療費の削減や医療資源の効率的な利用にも寄与し、高齢化社会における持続可能な医療システムの構築に貢献する。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (26 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Effects of Mosquito-Imitated Microneedle’s Reciprocating Rotations on Puncture Resistance Forces—Evaluations by Puncturing Experiments and Nonlinear FEM Analyses—2024

    • Author(s)
      Mizutsu Akira、Okumura Yuki、Ueda Atsushi、Yamamoto Shunki、Takahashi Tomokazu、Suzuki Masato、Aoyagi Seiji、Nagashima Toshio、Chiyonobu Makoto、Nishikawa Hideki、Sudo Fumio、Ohdaira Toshiyuki、Seshimo Satoshi
    • Journal Title

      International Journal of Automation Technology

      Volume: 18 Issue: 2 Pages: 276-286

    • DOI

      10.20965/ijat.2024.p0276

    • ISSN
      1881-7629, 1883-8022
    • Year and Date
      2024-03-05
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Fabrication of hollow microneedles with jagged edges mimicking mosquito's needles by thermal nanoimprint method using a mold combining soft and hard materials2024

    • Author(s)
      Sakamoto Jinya、Shiratori Toshihiro、Suzuki Masato、Takahashi Tomokazu、Aoyagi Seiji
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 63 Issue: 5 Pages: 05SP15-05SP15

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ad3e04

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Micro-adhesive structure inspired by tree frog toe pads fabricated by femtosecond laser processing of PVA sponge2023

    • Author(s)
      Shiratori Toshihiro、Sakamoto Jinya、Kanazawa Yuma、Suzuki Masato、Takahashi Tomokazu、Aoyagi Seiji
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 123 Issue: 4 Pages: 04160-04160

    • DOI

      10.1063/5.0160377

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 血管位置推定を枠内座標補間の技術を備えた低侵襲性針穿刺システムの開発2024

    • Author(s)
      五十嵐遼, 鈴木昌人, 高橋智一, 青柳誠司
    • Organizer
      2024年度精密工学会春季大会学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] レーザー加工技術を用いた中空PET樹脂製マイクロニードルの作製と評価2024

    • Author(s)
      稲葉光紀, 今西将也, 酒井勇輔, 鈴木昌人, 高橋智一, 青柳誠司, 松本一
    • Organizer
      2024年度精密工学会春季大会学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 熱ナノインプリント法による蚊の口針を模倣した中空マイクロニードルの作製2024

    • Author(s)
      大寺夏生, 坂本陣也, 白鳥俊宏, 鈴木昌人, 高橋智一, 青柳誠司
    • Organizer
      2024年度精密工学会春季大会学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Fabrication of Hollow Microneedles with Jagged Edges Mimicking Mosquito by Thermal Nanoimprinting Method Using Soft Mold2023

    • Author(s)
      J. Sakamoto, T. Shiratori, M. Suzuki, T. Takahashi, S. Aoyagi
    • Organizer
      37th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Step-And-Repeat UV Nanoimprint Using PFP Gas for Realizing Microneedle Array with Jagged Tip Shape Bioinspired by Mosquito2023

    • Author(s)
      S. Aoyagi, H. Hamada, T. Takahashi, M. Suzuki
    • Organizer
      The 22th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High-Sensitive Slip Sensor Featuring High Aspect Ratio Microw Alls and Its Measuring Principle Using Convolutional Neural Networks2023

    • Author(s)
      M. Ohashi, S. Kotani, Y. Tanaka, M. Suzuki, T. Takahashi, S. Aoyagi
    • Organizer
      The 22th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Micro Adhesive Structure Bioinspired by Tree Frog Toe Pad -Femtosecond Laser Fabrication on Sponge and Force Evaluation-2023

    • Author(s)
      T. Shirataori, J. Sakamoto, Y. Kumooka, M. Suzuki, T. Takahashi, S. Aoyagi
    • Organizer
      The 22th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 視覚ベースの触覚センサデバイスのための機械学習手法の検討2023

    • Author(s)
      金澤祐真, 白鳥俊宏, 坂本陣也, 鈴木昌人, 高橋智一, 青柳誠司
    • Organizer
      第14回マイクロナノ・工学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 微小吸盤アレイを用いた視覚ベースの触覚センサの開発2023

    • Author(s)
      白鳥俊宏, 金澤祐真, 坂本陣也, 鈴木昌人, 高橋智一, 青柳誠司
    • Organizer
      第14回マイクロナノ・工学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] PDMSモールドを用いた射出成形によるポリ乳酸製マイクロニードルの作製 -微小バリの発生を抑制する手法の開発-2023

    • Author(s)
      山口大輔, 加来慎太郎, 鈴木昌人, 高橋智一, 青柳誠司, 鈴木康一郎, 芳賀 善九
    • Organizer
      第14回マイクロナノ・工学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 有限要素法解析によるマイクロフィン型MEMS触覚センサの構造最適化2023

    • Author(s)
      田中悠資, 大橋幹, 鈴木昌人, 高橋智一, 青柳誠司
    • Organizer
      第14回マイクロナノ・工学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 高アスペクト比フィン構造を有した触覚センサの作製と機械学習を用いた接触力測定2023

    • Author(s)
      大橋幹, 田中悠資, 鈴木昌人, 高橋智一, 青柳誠司
    • Organizer
      第14回マイクロナノ・工学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 痛覚神経パターンを付与した人工皮膚を用いた微細針の穿刺が皮膚へ与える痛みの推定2023

    • Author(s)
      酒井勇輔, 稲葉光紀, 今西将也, 鈴木昌人, 高橋智一, 青柳誠司
    • Organizer
      第14回マイクロナノ・工学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 折紙・切り紙加工により形成した柔軟な微小壁構造を有する抵抗式滑りセンサの開発2023

    • Author(s)
      田中大志, 洪 揚, 鈴木昌人, 高橋智一, 青柳誠司
    • Organizer
      第14回マイクロナノ・工学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ぜんまいばねを利用した微細針回転機構の開発とその評価性能2023

    • Author(s)
      稲葉光紀, 鈴木昌人, 高橋智一, 青柳誠司, 松本一
    • Organizer
      2023年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 非線形有限要素法による鋸歯状突起を有する2本一組の微細針の交互振動が穿刺抵抗力に及ぼす影響の検証-針側面部の鋸歯状突起の影響-2023

    • Author(s)
      水津聖, 山本峻己, 高橋智一, 鈴木昌人, 青柳誠司, 長嶋利夫
    • Organizer
      2023年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 2本一組の半割針の交互穿刺における針側面への鋸歯状突起付与の影響評価-鋸歯状突起を付与する位置の検討-2023

    • Author(s)
      今西将也, 鈴木昌人, 高橋智一, 青柳誠司
    • Organizer
      2023年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] アルカリエッチングによる先鋭化手法を援用した PET 樹脂製マイクロニードルの作製2023

    • Author(s)
      稲葉 光紀, 高橋 智一, 青柳 誠司, 細見 亮太, 福永 健治, 高澤 知規, 松本 一
    • Organizer
      2023年度精密工学会春季大会学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] マイクロマシン技術を利用した神経モデル付き人工皮膚の作製 およびこれを用いた針穿刺による痛みの推定2023

    • Author(s)
      酒井 勇輔, 鈴木 昌人, 高橋 智一, 福永 健治, 高澤 知規, 青柳 誠司
    • Organizer
      2023年度精密工学会春季大会学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ステップ・アンド・リピート法を援用した UV ナノインプリントによる 歯鋸状突起を有するマイクロニードルアレイの作製 -PFP ガスによる UV ナノインプリントの転写精度向上-2023

    • Author(s)
      濱田 浩輝, 鈴木 昌人, 高橋 智一, 青柳 誠司
    • Organizer
      2023年度精密工学会春季大会学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] フレキシブルな微細 PDMS モールドを組み込んだ金型を用いた射出成形 -蚊を模倣した鋸歯状突起を先端に有するポリ乳酸製マイクロニードルの作製-2023

    • Author(s)
      山口 大輔, 楊 淏予, 鈴木 昌人, 高橋 智一, 青柳 誠司, 鈴木 康一朗, 芳賀 善九
    • Organizer
      2023年度精密工学会春季大会学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 血管可視化装置の開発および蚊の口針を模倣したマイクロニードルを用いた採血実験2022

    • Author(s)
      入潮 拓樹, 神崎 陽希, 鈴木 昌人, 高橋 智一, 福永 健治, 高澤 知規, 青柳 誠司
    • Organizer
      2022年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ステップ・アンド・リピート方式のナノインプリントによる蚊の口針を模倣したマイクロニードルのアレイ化2022

    • Author(s)
      濱田 浩輝, 鈴木 昌人, 高橋 智一, 福永 健治, 高澤 知規, 青柳 誠司
    • Organizer
      2022年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 2本一組の半割針に交互振動と回転を個別に付与可能な針穿刺装置の開発2022

    • Author(s)
      今西 将也, 稲葉 光紀, 酒井 勇輔, 高橋 智一, 鈴木 昌人, 福永 健治, 高澤 知規, 青柳 誠司
    • Organizer
      2022年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] PDMS型を用いた射出成形法の提案と任意形状のポリ乳酸製マイクロニードルの作製2022

    • Author(s)
      山口 大輔, 楊 淏予, 鈴木 昌人, 高橋 智一, 青柳 誠司, 鈴木 康一郎, 芳賀 善九
    • Organizer
      第13回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] U-Net を用いた微細血管領域の検出2021

    • Author(s)
      入潮拓樹, 鈴木昌人, 高橋智一, 青柳誠司, Cao Thang
    • Organizer
      画像の認識・理解シンポジウムMIRU2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 画像処理装置および画像処理方法2022

    • Inventor(s)
      青柳誠司, 鈴木昌人
    • Industrial Property Rights Holder
      関西大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2022-007289
    • Filing Date
      2022
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi