2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development Of Microneedle-electrode Device for Electrical Diagnosis and Cure for Skin
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17J03919
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
阿部 結奈 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 生体電気化学 / 生体医工学 / 研究皮膚科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
皮膚は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臓器である．皮膚最外層である表皮角質層は，外的異物や内部の水分を通さない“バリア機能”をもち，生命維持に大きな役割を担う．皮膚機能に関する研究の糸口の一つとして，近年「表皮電位」とよばれる生体電位が注目されている．表皮は角質層を産生する細胞の積層であり，イオン輸送の働きによって皮膚の厚み方向に電位差を生むと考えられている．この電位の値はバリア機能に連動して変化することなどが報告されており，皮膚機能の定量評価のための新たな指標となることが期待できる．本研究では低侵襲な表皮電位測定系を構築し，皮膚の生体メカニズムや治療法について知見を得るとともに，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いる．
当該年度は，前年までに開発・改良した表皮電位測定用の小型プローブを応用し，皮膚サンプルへの刺激が表皮電位に及ぼす影響を評価した．
まず，生体皮膚に加わる代表的な刺激の一つとして伸展刺激を取り上げた．皮膚サンプルを繰返し伸展すると，刺激中に表皮電位が小さくなることを初めて観察した．
また，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刺激についても，前年に引き続き調査した．光刺激条件により治癒促進効果が変化することが判明し，診断・治療デバイス開発につながる知見を得た．
さらに，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電気刺激について，表皮電位など複数の指標からの評価を試み，治癒メカニズム解明を目指した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年までに開発・改良した表皮電位測定用のプローブ型デバイスを応用し，様々な刺激に対する表皮電位の応答を評価することができた．プローブ型デバイスを使用したことで，当初のねらい通り，皮膚機能の状態および治療効果の局所的な評価を簡便に行うことが可能となった．皮膚サンプルへの光刺激や電気刺激を行いながら，皮膚の表皮電位応答を観察し，刺激条件による効果の変動などを見出した．こうした知見を積み重ねることで，バリア機能治癒促進の機序解明につながると考えられる．さらには，表皮電位を指標として，安全に治療効果を得るための刺激条件探索や，治療効果の確認などが可能であると期待される．また，測定デバイス形状・機能は目的に合わせて変更・拡張が可能であることを確認し，ポータブルデバイス・パッチ型デバイスなどを試作して，より利便性の高いデバイス開発に向け準備を進めることができた．本研究の目標である皮膚の電気的診断・治療に向けておおむね順調に研究が進展していると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き，電位計測などの基礎的な実験を重ね，皮膚の電気的応答に関する情報を集める予定である．特に皮膚への電気刺激が皮膚に及ぼす影響を検討し，バリア治癒促進の機序を考察するとともに，治療効果を効率よく，かつ安全に得られる刺激条件を探索する．表皮電位をはじめとする電気的指標や，生命科学分野で用いられる指標・観察法などを組み合わせることで，現象を多角的に分析する．
また，これらの知見を応用したデバイスの開発を進める予定である．目的に合わせた形状や機能を検討し，新たな皮膚診断・治療のツールとして提案することを目指す．所属研究室で確立されている，小型の電気デバイスや，生体親和性の高い材料に関する技術の応用も見込まれ，試作や検討をスムーズに行うことが期待できる．
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