蚊の穿刺行動の観察と医療用マイクロニードルへの応用

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19310091
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 関西大学
• 研究代表者: 青柳 誠司 関西大学, システム理工学部, 教授 (30202493)
• 研究分担者: 鈴木 昌人 関西大学, システム理工学部, 助教 (70467786)
• 連携研究者: 平田 雅之 大阪大学, 医学部, 准教授 (30372626)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 蚊 / 穿刺行動観察 / 穿刺メカニズム / 医療用マイクロニードル / マイクロマシニング

研究概要

MEMS技術を援用し,蚊の針を模倣した低侵襲マイクロニードルの開発を目的とした.拡大光学系と高速度カメラを用いて蚊の穿刺行動を観察し,小顎が先導的に進みアンカーの役割を果たし2本の小顎の間のスペースに上唇が打ち込まれ,これを振動的に繰り返すことにより穿刺が進行することを,その穿刺スピード,同期タイミング等を含めて定量的に明らかにした.動的FEM解析と実デバイスによる実験の両面から本穿刺メカニズムについて検討し,小顎と上唇の協調動作による刺入方法が穿刺力を低減させる効果を確認した.微細針を3次元的に尖鋭化する手法を開発した.作製した針の穿刺力が現行の金属針に比べて小さいことを確認した.

研究成果

• [雑誌論文] Realistic Imitation of Mosquito's Proboscis: Electrochemically etched Sharp and Jagged Needles and Their Cooperative Inserting Motion (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Izumi, M. Suzuki, S. Aoyagi, T. Kanzaki
  • 雑誌名: Sensors & Actuators (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Silicon Microneedle with Three-Dimensional Sharp Tip by Electrochemical Etching (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Izumi, T. Okamoto, M. Suzuki, S. Aoyagi
  • 雑誌名: IEEJ Transaction on Sensors and Miromachines Vol.129,No.11 ページ: 372-379
  • 査読あり
• [雑誌論文] MEMS技術を援用したマイクロニードルの開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 青柳誠司, 泉隼人
  • 雑誌名: 精密工学会誌 Vol.74,No.11 ページ: 1156-1159
• [雑誌論文] Combined Harpoonlike Jagged Microneedles Imitating Mosquito's Proboscis and Its Insertion Experiment with Vibration (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Izumi, T. Tsubasa, S. Aoyagi, N. Tagawa, Y. Arai, M. Hirata, S. Yorifuji
  • 雑誌名: IEEJ Transaction on Electrical and Electronic Engineering Vol.3,No.4 ページ: 425-431
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laser Microfabrication of Long Thin Holes on Biodegradable Polymer in Vacuum for Preventing Clogginess and Its Application to Blood Collection (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Aoyagi, H. Izumi, S. Nakahara, M. Ochi, H. Ogawa
  • 雑誌名: Sensors and Actuators A145-146 ページ: 464-472
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biodegradable Polymer Needle with Various Tip Angles and Consideration on Insertion Mechanism of Mosquito's Proboscis (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Aoyagi, H. Izumi, M. Fukda
  • 雑誌名: Sensors and Actuators A143,No.1 ページ: 20-28
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laser Fabrication of High Aspect Ratio Thin Holes on Biodegradable Polymer and Its Application to a Microneedle (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Aoyagi, H. Izumi, Y. Isono, M. Fukuda, H. Ogawa
  • 雑誌名: Sensors and Actuators Vol.A139 ページ: 293-302
  • 査読あり
• [学会発表] Three-Dimensionally Sharpened Silicon Microneedle with a Trench for Collecting Blood (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Izumi, Y. Takaoki, C.H. Huang, M. Suzuki, T. Kanzaki, S. Aoyagi
  • 学会等名: The 5th Asia-Pacific Conference on Transducers and Micro-Nano Technology 2010(APCOT2010)
  • 発表場所: Perth, Australia
  • 年月日: 20100700
• [学会発表] Realistic Imitation of Mosquito's Proboscis-Sharp and Jagged Needle and Their Cooperative Inserting Motion- (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Izumi, M. Suzuki, T. Kanzaki, S. Aoyagi
  • 学会等名: The 15th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators & Microsystems
  • 発表場所: Denver, U.S.A.
  • 年月日: 20090600
• [学会発表] 無痛針のモデルとしての蚊の穿刺行動の観察-コンセプトと高速度カメラを用いた観察システム- (2009)
  • 著者名/発表者名: 泉隼人, 岡本篤介, 矢嶋翼, 荒木俊彦, 平田雅之, 依藤史郎, 鈴木昌人, 青柳誠司, 神崎務
  • 学会等名: 第61回日本衛生動物学会全国大会
  • 発表場所: 高松, 香川
  • 年月日: 20090400
• [学会発表] 無痛針のモデルとしての蚊の穿刺行動の観察-観察結果と穿刺メカニズムの推定- (2009)
  • 著者名/発表者名: 泉隼人, 岡本篤介, 矢嶋翼, 荒木俊彦, 平田雅之, 依藤史郎, 鈴木昌人, 青柳誠司, 神崎務
  • 学会等名: 第61回日本衛生動物学会全国大会
  • 発表場所: 高松, 香川
  • 年月日: 20090400
• [学会発表] マイクロマシン技術を援用した医療用マイクロニードルの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 泉隼人, 岡本篤介, 鈴木昌人, 青柳誠司, 神崎務
  • 学会等名: 2009年度電気学会全国大会
  • 発表場所: 札幌, 北海道
  • 年月日: 20090100
• [学会発表] Development of Silicon Microneedle with Tree-Dimensional Sharp Tip by Electrochemical Etching (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Izumi, T. Okamoto, M. Suzuki, S. Aoyagi
  • 学会等名: The 25th Sensor Symposium
  • 発表場所: Ginowan, Okinawa
  • 年月日: 20081000
• [学会発表] Harpoonlike Jagged Microneedles Imitating Mosquito's Proboscis and Its Insertion Experiment with Vibration (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Izumi, T. Tsubasa, S. Aoyagi, T. Araki, M. Hirata, S. Yorifuji, T. Kanzaki
  • 学会等名: The 4th Asia-Pacific Conference on Transducers and Micro-Nano Technology 2008 (APCOT 2008)
  • 発表場所: Tainan, Taiwan
  • 年月日: 20080600
• [学会発表] FEMを用いた蚊の穿刺メカニズムの考察と微細針の開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 泉隼人, 矢嶋翼, 青柳誠司, 平田雅之, 依藤史朗, 神崎務
  • 学会等名: 2008年度精密工学会春季大会
  • 発表場所: 川崎, 神奈川
  • 年月日: 20080300
• [学会発表] Consideration on Insertion Mechanism of Mosquito's Proboscis and Development of Microneedle (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Izumi, T. Yajima, S. Aoyagi, N. Tagawa, Y. Arai, M. Hirata, S. Yorifuji
  • 学会等名: The 24th Sensor Symposium
  • 発表場所: Edogawa, Tokyo
  • 年月日: 20071000
• [学会発表] エキシマレーザによる生分解性ポリマーへのマイクロ穴加工と血液採取への応用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 泉隼人, 青柳誠司, 小河宏
  • 学会等名: 日本機械学会2007年度年次大会
  • 発表場所: 吹田, 大阪
  • 年月日: 20070900
• [学会発表] Laser Microfabrication of Long Thin Holes on Biodegradable Polymer under Vacuum and Its Application to Collecting Blood, 2007 (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Izumi, Y. Isono, S. Aoyagi, H. Ogawa
  • 学会等名: The 14th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators & Microsystems (Transducers'07)
  • 発表場所: Lyon, France
  • 年月日: 20070600
• [備考]
  • URL: http://www2.ipcku.kansai-u.ac.jp/%7Ek458012/