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Development of blood sampling system from capillaries and venules using microneedle (biomimetics of mosquito)

Research Project

Project/Area Number 18H01415
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
Research InstitutionKansai University

Principal Investigator

AOYAGI Seiji  関西大学, システム理工学部, 教授 (30202493)

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)
鈴木 昌人  関西大学, システム理工学部, 准教授 (70467786)
歌 大介  富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 准教授 (70598416)
張 月琳  上智大学, 理工学部, 助教 (20635685)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
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 / マイクロ・ナノデバイス / 生体摸倣
Outline of Final Research Achievements

The goal of this study is not only to imitate the fineness of mosquito needles, but also to imitate the puncture movement to propose and develop a new puncture and blood collection mechanism. The specific results are as follows. 1) Using animal skin, it was confirmed that the mosquito is rotating the needle when inserting the needle into the skin and piercing the blood vessel when puncturing the blood vessel. 2) We have developed a hollow fine needle made of biodegradable plastic. 3) We have developed a device to rotate this needle. By the finite element method, the effects of reducing puncture resistance and skin deflection due to rotation were confirmed. 4) We have developed a jig that gives tension to the skin. 5) We have developed a system for visualizing blood vessels. 6) It was confirmed using the human body that the developed puncture system is almost painless and that it is possible to suck blood.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

痛みが少ない注射針が医療の現場で望まれている.例えば糖尿病患者は1日数回血糖値検査のために採血を行い,その値に基づいてインスリンを適量皮下投与しなければいけない.このための注射針による皮膚穿刺の際,痛みを伴う.本課題で開発した針を用いれば,針の穿刺をほぼ無痛で行うことができ,患者が抱えている痛みの問題を解決できる.また蚊の針の細さのみでなく,その穿刺方法を模倣して,皮膚に張力を与えた状態で針を回転させながら,徐々に針を皮膚に刺し入れることで無痛を実現したことは,生体模倣(バイオミメティクス)の学問分野として意義がある.また痛みの評価を人間皮膚による臨床研究で行ったことも意義がある.

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (119 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (15 results) (of which Peer Reviewed: 15 results,  Open Access: 15 results) Presentation (89 results) (of which Int'l Joint Research: 16 results,  Invited: 10 results) Book (1 results) Remarks (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (11 results) (of which Overseas: 3 results)

  • [Journal Article] Proposal of a Three-stage Hair Structure Imitating the Sole of Gecko Foot and its Fabrication by UV Nanoimprinting2021

    • Author(s)
      S. Terashima, A.Ochi,J.Sato,M. Suzuki,T.Takahashi,S.Aoyagi
    • Journal Title

      Precision Engineering

      Volume: Vol.67 Pages: 359-369

    • DOI

      10.1016/j.precisioneng.2020.10.005

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    • Author(s)
      R.Nishino, S.Aoyagi, M.Suzuki, T.Takahashi, A.Ueda, Y.Okumura, T.Takahashi, R.Hosomi, K.Fukunaga, D.Uta, T.Takazawa, T.Fuji
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics

      Volume: 32 Issue: 2 Pages: 351-361

    • DOI

      10.20965/jrm.2020.p0351

    • NAID

      130007833341

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • Year and Date
      2020-04-20
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    • Author(s)
      S.Aoyagi, R. Nomura, T.Takahashi, M.Suzuki
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics

      Volume: 32 Issue: 2 Pages: 362-370

    • DOI

      10.20965/jrm.2020.p0362

    • NAID

      130007833340

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • Year and Date
      2020-04-20
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    • Author(s)
      S.Aoyagi, K.Okuda, T.Takahashi, M.Suzuki
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics

      Volume: 32 Issue: 2 Pages: 371-381

    • DOI

      10.20965/jrm.2020.p0371

    • NAID

      130007833355

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • Year and Date
      2020-04-20
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      M.Suzuki, F.Motooka, T.Takahashi, S.Aoyagi
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      Journal of Robotics and Mechatronics

      Volume: 32 Issue: 2 Pages: 382-389

    • DOI

      10.20965/jrm.2020.p0382

    • NAID

      130007833352

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • Year and Date
      2020-04-20
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    • Author(s)
      S.Aoyagi, J.Sato, T.Takahashi, M.Suzuki, S.Matsumoto
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics

      Volume: 32 Issue: 2 Pages: 390-400

    • DOI

      10.20965/jrm.2020.p0390

    • NAID

      130007833353

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
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      2020-04-20
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    • Author(s)
      M.Suzuki, T.Takahashi, S.Aoyagi
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics

      Volume: 32 Issue: 2 Pages: 401-407

    • DOI

      10.20965/jrm.2020.p0401

    • NAID

      130007833367

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • Year and Date
      2020-04-20
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    • Author(s)
      S.Yamamoto, S.Aoyagi, M.Yamada, T.Takahashi,M.Suzuki,T.Nagashima, A.Kunugi, M.Chiyonobu, T.Kuroiwa, R.Hosomi, K.Fukunaga, D.Uta, T.Tkazawa, T.Hikitsuchi, Y.Kawajiri, K.Nakayama
    • Journal Title

      International Journal of Automation Technology

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 117-127

    • DOI

      10.20965/ijat.2020.p0117

    • NAID

      130007782579

    • ISSN
      1881-7629, 1883-8022
    • Year and Date
      2020-01-05
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      S. Terashima, C. Tatsukawa, M. Suzuki, T. Takahashi, S. Aoyagi
    • Journal Title

      International Journal of Precision Engineering and Manufacturing

      Volume: Vol.21 Issue: 10 Pages: 1933-1942

    • DOI

      10.1007/s12541-020-00380-2

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      S.Terashima, C.Tatsukawa, T.Takahashi, M.Suzuki,S.Aoyagi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: Vol.59 Issue: SI Pages: SIIJ03-SIIJ03

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab7312

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      谷川義博,芳賀善九,佐藤潤哉,松浪恒佑,青柳誠司,鈴木康一朗
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      Volume: 未定

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      Volume: 未定 Issue: 5 Pages: 2501-2512

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      10.1109/tmech.2020.2982240

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      S.Terashima, C.Tatsukawa, M.Suzuki, T.Takahashi, S.Aoyagi
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      Volume: Vol.59 Pages: 110-119

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      S.Yamamoto, T.Takahashi, M.Suzuki, S.Aoyagi, T.Nagashima, A.Kunugi, M.Chiyonobu, T.Kuroiwa
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      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      Volume: 14 Issue: 4 Pages: 19-00238-19-00238

    • DOI

      10.1299/jbse.19-00238

    • NAID

      130007775700

    • ISSN
      1880-9863
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    • Journal Title

      電気学会論文誌E

      Volume: Vol.139,No.12 Pages: 406-411

    • NAID

      130007754452

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      S.Terashima,C.Tatsukawa,T.Takahashi, M.Suzuki, S.Aoyagi
    • Organizer
      18th International Conference on Precision Engineering(ICPE2020)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Soft Thermal Nanoimprint of Jagged Shaped Microneedle Made of Polylactic Acid2020

    • Author(s)
      S.Terashima,C.Tatsukawa,T.Takahashi, M.Suzuki, S.Aoyagi
    • Organizer
      18th International Conference on Precision Engineering(ICPE2020)
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      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Skin Puncture Device That Gives Both Rotation and Alternating Vibration to a Pair of Two Microneedles2020

    • Author(s)
      A.Ueda,T.Takahashi, M.Suzuki, S.Aoyagi,R.Hosomi,K.Fukunaga,T.Hikituchi,Y.kawajiri,K.Nakayama,T.Takazawa,H.Matsumoto,H.Nishikawa,F.Sudo,R.Futaku
    • Organizer
      18th International Conference on Precision Engineering(ICPE2020)
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      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 微小突起アレイと圧電素子を組み合わせた触覚センサ2020

    • Author(s)
      鈴木昌人,加藤大樹,高橋智一,青柳誠司
    • Organizer
      COMSOL CONFERENCE 2020 TOKYO
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  • [Presentation] 動物皮膚を用いた蚊の血管穿刺および吸血行動の観察2020

    • Author(s)
      松下昂平,駒走仁哉, 北田博之,酒井裕也,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,細見亮太,福永健治,歌大介,高澤知規,引土知幸, 川尻由美, 中山幸治
    • Organizer
      第24回関西大学先端科学技術シンポジウム
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 微細針のための芯繰り出し機構を持つ穿刺装置の検討2020

    • Author(s)
      元岡風太,鈴木昌人,高橋智一,青柳誠司
    • Organizer
      第24回関西大学先端科学技術シンポジウム
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  • [Presentation] ナノインプリント法によるポリ乳酸製マイクロニードルの作製2020

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      寺嶋真伍,立川周子,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司
    • Organizer
      第24回関西大学先端科学技術シンポジウム
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  • [Presentation] ケラチンフィルムを用いた二重構造の人間の皮膚の再現およびその特性評価2020

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      西野遼,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,歌大介,高澤知規,藤井敏弘
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      第24回関西大学先端科学技術シンポジウム
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  • [Presentation] 非線形有限要素法による血管付き人口皮膚へのマイクロニードルの穿刺シミュレーション2020

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      山本峻己,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,長嶋利夫,功刀厚志,千代延真,黒岩健
    • Organizer
      第24回関西大学先端科学技術シンポジウム
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  • [Presentation] Drawing lithography法によるポリ乳酸製マイクロニードルアレイの作製2020

    • Author(s)
      寺嶋真伍,立川周子,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司
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      2020年度精密工学会春季大会学術講演会
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      北風拓都,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,谷川義博,鈴木康一郎, 芳賀善九
    • Organizer
      2020年度精密工学会春季大会学術講演会
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  • [Presentation] 非線形有限要素法解析による微細針の穿刺シミュレーション-蚊の口針の穿刺メカニズムの有用性の検討-2020

    • Author(s)
      山本峻己,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,長嶋利夫,功刀厚志,千代延真,黒岩健
    • Organizer
      2020年度精密工学会春季大会学術講演会
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  • [Presentation] 吸着治具によるマイクロニードル穿刺への影響2020

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      奥村雄輝,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,引土知幸,川尻由美 ,中山幸治,松本一
    • Organizer
      2020年度精密工学会春季大会学術講演会
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  • [Presentation] 微細針のための芯繰り出し機構を持つ穿刺装置の提案2020

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      元岡風太,鈴木昌人,高橋智一,青柳誠司
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      2020年度精密工学会春季大会学術講演会
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  • [Presentation] 蚊を模倣した2本針による交互回転振動穿刺の評価2020

    • Author(s)
      上田忠,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司, 細見亮太,福永健治,歌大介,高澤知規,引土知幸,川尻由美,中山幸治,松本一,西川秀樹,須戸文夫,二九良三
    • Organizer
      2020年度精密工学会春季大会学術講演会
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  • [Presentation] パッチクランプ法による蚊の唾液の鎮痛効果の関する研究-TRPV受容器への作用の検討-2020

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      青柳誠司,酒井裕也,鈴木昌人,高橋智一,細見亮太,福永健治,歌大介,安東嗣修,高澤知規,引土知幸,川尻由美,中山幸治,T.Li,富永真琴
    • Organizer
      第72回日本衛生動物学会大会
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  • [Presentation] ナノインプリントを用いた無痛針の作製2019

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      青柳誠司
    • Organizer
      2019年第2回ナノインプリント技術研究会
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      S.Aoyagi
    • Organizer
      2nd Workshop on Mocromachining MEMS and IoT~IoT for Green,Manufacturing and Life
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    • Invited
  • [Presentation] 3次元ナノ・マイクロ構造の創成とバイオミメティクス-蚊の針,ヤモリの足裏,モリアオガエルの手指-2019

    • Author(s)
      青柳誠司
    • Organizer
      19-2バイオミメティクス研究会
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  • [Presentation] Micropatterninng of Electret by Thermal Imprinting Method and Its Application to Electret Based Rotary Energy Harvester2019

    • Author(s)
      M.Suzuki, Y.Onishi,T.Takahashi, S.Aoyagi
    • Organizer
      The 7th International Workshop on Nanotecnology and Application(IWNA2019)
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  • [Presentation] A Distributed 3D Force Sensor For Detecting Insect Motion by Optically Evaluating Deformation of Microscale Grid Pattern Inscribed on A Frexible Hydrogel Sheet2019

    • Author(s)
      M.Suzuki, T.Takahashi, S.Aoyagi
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      The 20th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems(Transducers2019)
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  • [Presentation] Development of Electret made of SiO2 Thin Film with Micro Bump Array to Avoid Electrostatic Stiction and Enhance Its Surface Potentioal2019

    • Author(s)
      M.Suzuki, Y.Onishi,T.Takahashi, S.Aoyagi
    • Organizer
      2019 International Conference On Solid State Devices and Materials (SSDM2019)
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  • [Presentation] Fabrication of Hyaluronic Acid Hollow Microneedle Array2019

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      S.Terashima, C.Tatsukawa, T.Takahashi, M.Suzuki, S.Aoyagi
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      32nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2019)
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      S.Aoyagi,T.Morita, T.Shintani, H.Takise, T.Takahashi, M.Suzuki
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      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2019)
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      S.Aoyagi, Y.Sakai, T.Takahashi, M.Suzuki, R.Hosomi, K.Fukunaga, D.Uta, T.Takazawa, T.Hikitsuchi, Y.Kawajiri, K.Nakayama, T.Li, M.Tominaga
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      自然科学研究機構生理学研究所 2019年度国際学術集会 International Workshop on Frontiers in Defensive Survival Circuit Research
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  • [Presentation] 蚊の唾液成分の感覚神経への作用の検討―動物の反射行動実験―2019

    • Author(s)
      青柳誠司,酒井裕也,安東嗣修,駒走仁哉,鈴木昌人,高橋智一,細見亮太,福永健治,歌大介,高澤知規,引土知幸,川尻由美,中山幸治
    • Organizer
      第71回日本衛生動物学会大会
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  • [Presentation] 回転及び振動を付与したマイクロニードルの穿刺方法の提案2019

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      西野遼,山田雅大, 酒井裕也,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,細見亮太,福永健治,歌大介,高澤知規
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      ロボティクス・メカトロニクス講演会2019
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      寺嶋真伍,立川周子,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司
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      精密工学会2019年度関西地方定期学術講演会
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      精密工学会2019年度関西地方定期学術講演会
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  • [Presentation] 有限要素法による血管付き人工皮膚へのマイクロニードルの穿刺解析2019

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      山本峻己,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,長嶋利夫,功刀厚志,千代延真,黒岩健
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      精密工学会2019年度関西地方定期学術講演会
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  • [Presentation] ケラチンフィルムを用いた人工皮膚の開発とその力学特性の評価2019

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      西野遼,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,細見亮太,福永健治,歌大介,高澤知規, 藤井敏弘
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      精密工学会2019年度関西地方定期学術講演会
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      青柳誠司,酒井裕也,高橋智一,鈴木昌人,細見亮太,福永健治,歌大介,高澤知規,引土知幸,川尻由美,中山幸治,Tianbang Li,富永真琴
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      第41回日本疼痛学会
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  • [Presentation] ケラチンフィルムを用いた二層構造の皮膚の再現およびその特性評価2019

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      西野遼,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,細見亮太,福永健治,歌大介,高澤知規, 藤井敏弘
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      2019年度精密工学会秋季大会学術講演会
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      松下昂平,北田博之, 駒走仁哉,酒井裕也,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,細見亮太,福永健治,歌大介,高澤知規,引土知幸, 川尻由美, 中山幸治
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      2019年度精密工学会秋季大会学術講演会
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      山本峻己,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,長嶋利夫,功刀厚志,千代延真,黒岩健
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      2019年度精密工学会秋季大会学術講演会
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      寺嶋真伍,立川周子,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司
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      山本峻己, 高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,長嶋利夫,功刀厚志
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      山田雅大,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,細見亮太,福永健治,歌大介,高澤知規
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      第23回関西大学先端科学技術シンポジウム
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      山本峻己, 高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,長嶋利夫,功刀厚志,千代延真,黒岩健
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      2019年度精密工学会春季大会
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      第39回エアロ・アクアバイオメカニズム学会
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    • Organizer
      第70回日本衛生動物学会大会
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      2018年度精密工学会秋季大会
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    • Organizer
      2018年度精密工学会秋季大会
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      日本機械学会2018年度年次大会
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      山本峻己, 高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,長嶋利夫,功刀厚志
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      山田雅大, 高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,細見亮太,福永健治,歌大介・高澤知規
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      日本機械学会2018年度年次大会
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      Shingo Terashima, Chikako Tatsukawa, Masato Suzuki, Tomokazu Takahashi, Seiji Aoyagi
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      青柳誠司
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    • Author(s)
      駒走仁哉,酒井裕也,青柳誠司,鈴木昌人,高橋智一,細見亮太,福永健治,歌大介,安東嗣修,高澤知規,引土知幸, 川尻由美, 中山幸治
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      痛み研究会2018
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    • Author(s)
      北田博之,酒井裕也,青柳誠司,鈴木昌人,高橋智一,細見亮太,福永健治,歌大介,安東嗣修,高澤知規,引土知幸, 川尻由美, 中山幸治
    • Organizer
      痛み研究会2018
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  • [Presentation] 蚊のバイオミメティクスによる低侵襲マイクロニードルの開発2018

    • Author(s)
      青柳誠司
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  • [Book] ナノインプリント技術ハンドブック/第13章バイオデバイス応用2019

    • Author(s)
      青柳誠司
    • Publisher
      株式会社オーム社
    • ISBN
      9784274224485
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    • URL

      http://www2.ipcku.kansai-u.ac.jp/~t100051/

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    • URL

      http://www2.ipcku.kansai-u.ac.jp/~t100051/

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    • Industrial Property Rights Holder
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    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2020
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 穿刺補助具および穿刺方法2020

    • Inventor(s)
      青柳誠司,松本一
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      関西大学・AIKIリオテック
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2020
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    • Inventor(s)
      青柳誠司,鈴木昌人
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      特許
    • Industrial Property Number
      2020-185943
    • Filing Date
      2020
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    • Inventor(s)
      青柳誠司,松本一
    • Industrial Property Rights Holder
      関西大学・AIKIリオテック
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-551182
    • Filing Date
      2020
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    • Inventor(s)
      青柳誠司,松本一
    • Industrial Property Rights Holder
      関西大学・AIKIリオテック
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    • Industrial Property Number
      2020-551183
    • Filing Date
      2020
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 穿刺補助具、穿刺器具および穿刺方法2019

    • Inventor(s)
      青柳誠司,松本一
    • Industrial Property Rights Holder
      関西大学・AIKIリオテック
    • Industrial Property Rights Type
      特許
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      2019-091579
    • Filing Date
      2019
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 穿刺補助具および穿刺方法2019

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      青柳誠司,松本一
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      関西大学・AIKIリオテック
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-091580
    • Filing Date
      2019
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 吸着パッド、ロボットハンドおよびロボットシステム2019

    • 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
      2019-103550
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      2019
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    • Inventor(s)
      AOYAGI Seiji, MATSUMOTO Hajime
    • Industrial Property Rights Holder
      AOYAGI Seiji, MATSUMOTO Hajime
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2018
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 針穿刺、穿刺装置および採血装置2018

    • Inventor(s)
      青柳誠司,松本一
    • Industrial Property Rights Holder
      青柳誠司,松本一
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-193782
    • Filing Date
      2018
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 駆動機構および穿孔装置2018

    • Inventor(s)
      青柳誠司,松本一
    • Industrial Property Rights Holder
      青柳誠司,松本一
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-193783
    • Filing Date
      2018
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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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