2023 Fiscal Year Annual Research Report
インプリントとインサートによる微細成形法の提案と蚊を模倣した医療用無痛針への応用
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21H01298
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
青柳 誠司 関西大学, システム理工学部, 教授 (30202493)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長嶋 利夫 上智大学, 理工学部, 教授 (10338436)
高橋 智一 関西大学, システム理工学部, 准教授 (20581648)
福永 健治 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (30278634)
高澤 知規 群馬大学, 医学部附属病院, 准教授 (30400766)
鈴木 昌人 関西大学, システム理工学部, 教授 (70467786)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | マイクロナノデバイス / 生体模倣 / 精密部品加工 / FEMシミュレーション / 医療・福祉 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マイクロサイズのプラスチック製品を作製するために、熱インプリントとインサート成形を組み合わせた成形手法を提案し、蚊を模倣した中空微細針の作製を行った。
1)インプリントによる高アスペクト形状の作製法の確立：製品のマスター形状は、高精度光造形装置（独Nanoscribe社製、分解能 0.2マイクロメートル）で作製した。これを転写して、フレキシブルなPDMS（シリコーンゴム）の型を作製した。ゴム製の型を射出成形に用いることは世界初である．2)セラミック製の型をCIM（Ceramic Injection Mold）の手法を用い作製した．蚊の針のギザギザ形状の負型の作製を行った。これら1)または2)を入れ子型として金型先端に組み込み、射出成形を行い次項のインサート成形とは異なる１ショットによるPLA製の針の作製に成功した。
3)インサート成形による先端部と根元部の結合：先端部分に用いる材料の融点を根元部分のそれよりも高くしておく。金型内に先端部分（完成品）を設置し、そこに根本部分を射出成形することで、「オールPLA」の製品を得ることができる。別途外部企業に委託して射出成形により作製したPLA製の中空針を金型先端に設置し，インサート成形を行い、これに成功した。
4) 微細針の先端形状と穿刺方法の実験的検討 ：人工皮膚と動物皮膚への穿刺実験を行った。MEMS技術を用いて人工皮膚内に神経を模擬したモデルを作製し、その変形を画像処理で定量的に評価した。
5)FEM（有限要素法）解析による検討：非線形FEM解析を用いて、皮膚内を針が進行する際の穿刺抵抗力や皮膚の応力分布をシミュレーションした。針を回転させることで皮膚に早期に刺入でき、その後回転を止めて皮内を進行させることにより、神経への応力伝播を低減できることを確認した。この程度が先端が細い針の場合に大きいことを確認した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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