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2013 年度 実績報告書

蚊の穿刺動作にヒントを得た負剛性ばねメカニズムの提案と無痛穿刺デバイスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 23656188
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)

キーワードバイオメカニクス / 蚊 / 穿刺動作 / FEM / MEMS / マイクロニードル
研究概要

本課題では,蚊の口針のうち,穿刺に主要な役割を持つ上唇と小顎2本の合計3本の協調動作について,定性的な解析モデルを構築し,上唇の穿刺に関して「負剛性ばね」が実現されていることを明らかにすることを目的とする.
本年度は最終年度となり,一昨年度,昨年度に継続して高速度カメラを用いて,蚊(大日本除虫菊(株)から供給を受けた)が人工皮膚へ穿刺する際の動作を詳細に観察した.また口針をマイクロ材料試験機にセットして,引張試験,三点曲げ試験を行った.その結果,蚊の針のヤング率(135 MPa)は樹脂であるポリ乳酸(PLA)と同等であるが,破断応力はPLAの約3倍,曲げ応力は10倍と非常に大きいことが判明した.すなわち,蚊の針は強靭であり,特に曲げに強いことが判明した.この特性が,蚊の針が柔軟であるにも関わらず皮膚に穿刺可能である理由の一つであると示唆される.
昨年度まで作製してきた単結晶シリコン,タンスグステンに代わり,本年度は微細切削加工を用いてステンレス製のマイクロニードルの作製を試みた.中央のストレート形状(上唇を模擬),その両脇のギザギザ形状(小顎を模擬)の合計3本の針を作製し,蚊と全く同じ協調動作をさせながら人工皮膚に穿刺した.この結果,前年度までに得られていたのと同様に,ギザギザ形状と協調動作が穿刺抵抗力低減に大きく寄与することを確認できた.
さらに,座屈を防止するための治具シートの提案と作製,ダイシング加工を用いたステンレス製中空針の作製とそれによる人工皮膚からの血液の吸引,高吸水性ポリマーを用いた血液吸引機構の開発等を行った.このように本課題である蚊を模倣した無痛針の開発に向けた,様々な関連課題に取り組んだ.

  • 研究成果

    (32件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (5件) 学会発表 (26件) (うち招待講演 7件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] マイクロニードルの開発における可視化 ~蚊を模倣した痛みの少ない注射針の開発~2013

    • 著者名/発表者名
      青柳誠司
    • 雑誌名

      可視化情報学会誌

      巻: Vol.33 ページ: 145-148

  • [雑誌論文] 蚊の口器を模倣したマイクロニードルの開発-実用化のインパクトと生まれる研究開発テーマ-2013

    • 著者名/発表者名
      青柳誠司
    • 雑誌名

      研究開発リーダー

      巻: 第88号 ページ: 34-38

  • [雑誌論文] 蚊の生体模倣によるマイクロニードルの開発2013

    • 著者名/発表者名
      青柳誠司
    • 雑誌名

      2013年精密工学会秋季大会シンポジウム マイクロニードル-作製法とアプリケーション-

      巻: 1 ページ: 52-55

  • [雑誌論文] 蚊の口器を模倣した低侵襲マイクロニードルの開発2013

    • 著者名/発表者名
      青柳誠司
    • 雑誌名

      平成25年度精密工学会秋季大会関連事業「元気の出る新技術講演会-産学・産産連携支援への集い-」

      巻: 1 ページ: 16

  • [雑誌論文] 蚊の生体模倣による痛みの少ない鍼の工学的実現2013

    • 著者名/発表者名
      青柳誠司
    • 雑誌名

      日本臨床麻酔学会誌

      巻: Vol.33 ページ: 697-702

  • [学会発表] 歯科治療を想定した超音波を利用した高粘度液体の吸引2014

    • 著者名/発表者名
      石谷朋輝,鈴木昌人,高橋智一,青柳誠司,金谷昌幸
    • 学会等名
      2014年度精密工学会春季大会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      20140318-20140320
  • [学会発表] プラスチックチューブを用いた針の穿刺抵抗力の評価2014

    • 著者名/発表者名
      漆畑雄也,鈴木昌人,高橋智一,大石眞久,青柳誠司
    • 学会等名
      2014年度精密工学会春季大会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      20140318-20140320
  • [学会発表] ダイシング法を用いて作製したステンレス鋼製マイクロニードルの液体吸引試験-MPCポリマによる内壁処理が液体吸引特性に与える影響の評価-2014

    • 著者名/発表者名
      曹 晨磊,,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,岩崎泰彦
    • 学会等名
      2014年度精密工学会春季大会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      20140318-20140320
  • [学会発表] マイクロ中空ニードルにおける高吸水性ポリマを用いた血液の吸引気候の提案と評価2014

    • 著者名/発表者名
      寺田善彦,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司
    • 学会等名
      2014年度精密工学会春季大会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      20140318-20140320
  • [学会発表] キトサン・PDMSハイブリッド材料の調合とマイクロニードルへの応用 -硬さと柔軟性を兼ね備えた蚊の口器の工学的実現に向けて-2014

    • 著者名/発表者名
      澤貴裕,鈴木昌人,高橋智一,青柳誠司
    • 学会等名
      2014年度精密工学会春季大会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      20140318-20140320
  • [学会発表] マイクロ材料試験機による蚊の針の構成要素の強度評価2014

    • 著者名/発表者名
      中尾健,永濱直人,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,神崎務,大野泰史
    • 学会等名
      2014年度精密工学会春季大会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      20140318-20140320
  • [学会発表] 高速度カメラを用いた蚊の穿刺動作と吸血行動の側面方向からの観察2014

    • 著者名/発表者名
      王俊貞,大月翔平,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,神崎務,大野泰史
    • 学会等名
      2014年度精密工学会春季大会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      20140318-20140320
  • [学会発表] 蚊の針に学んだ低侵襲採血針の開発2014

    • 著者名/発表者名
      青柳誠司
    • 学会等名
      第18回関西大学先端科学技術シンポジウム
    • 発表場所
      関西大学100周年記念会館(大阪府)
    • 年月日
      20140123-20140124
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロニードルの座屈防止を目的とする蚊の下唇を模擬した穿刺冶具の開発2013

    • 著者名/発表者名
      小倉昌司,寺田善彦,鈴木昌人,高橋智一,青柳誠司
    • 学会等名
      日本機械学会第5回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県)
    • 年月日
      20131105-20131107
  • [学会発表] マイクロ引張試験機による蚊の口針の強度評価2013

    • 著者名/発表者名
      中尾健,王俊貞,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司,神崎務
    • 学会等名
      2013年度精密工学会秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府)
    • 年月日
      20130912-20130914
  • [学会発表] 蚊の下唇を模擬したマイクロニードルの座屈防止用治具の提案と評価2013

    • 著者名/発表者名
      小倉昌司,寺田善彦,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司
    • 学会等名
      2013年度精密工学会秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府)
    • 年月日
      20130912-20130914
  • [学会発表] ダイシング法による溝形成と電解エッチングによる先鋭化を用いた中空マイクロニードルの作製2013

    • 著者名/発表者名
      曹 晨磊,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司
    • 学会等名
      2013年度精密工学会秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府)
    • 年月日
      20130912-20130914
  • [学会発表] マイクロチューブによる高粘度液体の吸引特性の評価および歯槽膿吸引への応用2013

    • 著者名/発表者名
      石谷朋輝,鈴木昌人,高橋智一,青柳誠司,金谷昌幸
    • 学会等名
      2013年度精密工学会秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府)
    • 年月日
      20130912-20130914
  • [学会発表] 蚊を模倣したステンレス製鋸歯状ニードルのマイクロ機械加工および穿刺評価2013

    • 著者名/発表者名
      宮崎寛之,鈴木昌人,高橋智一,青柳誠司,松本真一
    • 学会等名
      2013年度精密工学会秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府)
    • 年月日
      20130912-20130914
  • [学会発表] 歯科治療具を想定したW-Ni合金めっきによるマイクロチューブの作製2013

    • 著者名/発表者名
      土田昇平,石谷朋輝,中尾健,鈴木昌人,高橋智一,青柳誠司,金谷昌幸
    • 学会等名
      2013年度精密工学会秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府)
    • 年月日
      20130912-20130914
  • [学会発表] 直径30μmのタングステン中空マイクロニードルの作製2013

    • 著者名/発表者名
      田中隆寛,漆畑雄也,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2013
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県)
    • 年月日
      20130522-20130525
  • [学会発表] 蚊の下唇を模擬したマイクロニードルの座屈防止用ガイドの設計2013

    • 著者名/発表者名
      寺田善彦,高橋智一,鈴木昌人,青柳誠司
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2013
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県)
    • 年月日
      20130522-20130525
  • [学会発表] 蚊の唾液の効果に関する研究2013

    • 著者名/発表者名
      青柳誠司,高柳弘輝,漆畑雄也,宋 宏通,小倉昌史,宮崎寛之,高橋智一,鈴木昌人,神崎務
    • 学会等名
      日本衛生動物学会
    • 発表場所
      酪農学園大学(北海道)
    • 年月日
      20130406-20130407
  • [学会発表] ダイシング法を用いたタングステン箔の加工による中空マイクロニードルの作製

    • 著者名/発表者名
      曹 晨磊,漆畑雄也,山田博司,鈴木昌人,高橋智一,青柳誠司
    • 学会等名
      精密工学会関西支部2013年度関西地方定期学術講演会
    • 発表場所
      大阪工業大学
  • [学会発表] MEMSとバイオミメティクス -蚊を模倣したマイクロニードルの開発-

    • 著者名/発表者名
      青柳誠司
    • 学会等名
      名古屋大学 機械・航空工学科特別講座(集中)
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 招待講演
  • [学会発表] MEMS技法による蚊を模倣した痛みの少ないマイクロニードル

    • 著者名/発表者名
      青柳誠司
    • 学会等名
      早稲田大学・関西大学 第4回理工学研究交流セミナー
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス(大阪府)
    • 招待講演
  • [学会発表] 蚊を手本とした痛みの少ない注射針の開発-糖尿病患者への適用の可能性-

    • 著者名/発表者名
      青柳誠司
    • 学会等名
      第13回南大阪サイエンス
    • 発表場所
      ホテル・アゴーラリージェンシー堺(大阪府)
    • 招待講演
  • [学会発表] 蚊の穿針行動に学ぶ痛みの少ない注射針の研究開発

    • 著者名/発表者名
      青柳誠司
    • 学会等名
      第201回有機エレクトロニクス材料研究会(JOEM)
    • 発表場所
      大阪イノベーションハブ
    • 招待講演
  • [学会発表] 蚊の口器を模倣したマイクロニードルの作製

    • 著者名/発表者名
      青柳誠司
    • 学会等名
      日本ペインクリニック学会 北関東地方会群馬支部会
    • 発表場所
      マーキュリーホテル(群馬)
    • 招待講演
  • [学会発表] 蚊を模したマイクロニードルの加工

    • 著者名/発表者名
      青柳誠司
    • 学会等名
      2014年度砥粒加工学会 ATF2014講演会
    • 発表場所
      大田区産業プラザ(PIO)(東京)
    • 招待講演
  • [学会発表] 蚊の唾液が針穿刺時の痛みに及ぼす影響(鍼灸針を用いた実験)

    • 著者名/発表者名
      永濱直人,高橋智一,鈴木昌一,青柳誠司,山本晃久
    • 学会等名
      第66回日本衛生動物学会
    • 発表場所
      岐阜大学
  • [産業財産権] 座屈防止シート及び穿刺器具セット2013

    • 発明者名
      青柳誠司,鈴木昌人,高橋智一
    • 権利者名
      青柳誠司,鈴木昌人,高橋智一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2013-188780
    • 出願年月日
      2013-09-11

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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