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

使用压印和插入物的微成型方法的提案及其在模仿蚊子的无痛医用针中的应用

• 批准号: 21H01298
• 负责人: 青柳 誠司
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Kansai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01298/
• 关键词: 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

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た。射出成形ではバリやヒケが生じてしまう先端部分を、熱インプリントにより作製する。これを金型内に設置し、根元部分を射出成形することで結合する。この技術をインサート成形と呼び、成形条件の異なる先端部分と根元部分を接合することが可能となる。本年度は、熱インプリントにより先端部分となるPLA（Polylactic Acid, ポリ乳）製針の作製を行った。高精度光造型装置（分解能 0.2ミクロン)で作製されたマスター形状を、シリコーンゴムで型取りした。この際、前年度問題であった芯棒部分の倒れを防止する方法を考案した。この型をPLAシートに熱インプリントし、蚊と同様に鋸歯状の突起を持ち、先端が三面で尖るランセット形状の中空針の作製に成功した。研究の進捗の過程で、成形条件を最適化すれば先端部分と根元部分を分割することなく、一度の射出成形でPLA製の針が作製できる感触を得た。本年度はこれに取り組んだ。先端部分の型には金属製のものではなく、PDMS（シリコーンゴムの一種）を用いた。蚊の鋸歯状突起のように、「かえり」がある型から抜けない形状にもゴムの柔軟性により対応可能となる。ゴム製の型を射出成形に用いることは世界発である．本年度は、基礎的な射出成形を行った結果、バリや変形があるものの、針形状の作製に一定の目途が経った。蚊の針と同様にギザギザ形状の針を前記光造形装置で作製し、回転や振動を付与して、人工皮膚や実験動物の皮膚に穿刺を行った。擬似神経モデルをMEMS技術により人工皮膚に付与することに成功した。非線形FEM（有限要素法）解析により、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。ここにも神経のモデルを取り入れた。神経に影響を与えない針形状や針の刺し方について多数の知見が得られた。

The hot and cold weather conditions are very good. Injection molding can be made from the front part and the hot interface. The inner part of the metal mold is set, and the root part is injected and molded. The technique of forming is different from that of forming. The tip part is different from that of the root part. This year, the PLA (Polylactic Acid, Polylactic Emulsion) needle manufacturing process was carried out. High precision light modeling device (resolution energy 0.2) to control the shape, shape and shape of the device This year's problem is that the core rod is partially inverted and the method of preventing it is examined. The shape of this PLA is very hot, and the shape of the hollow needle is very smooth. Study on the process of injection molding, optimization of molding conditions, separation of the tip part and the root part, and the formation of PLA needles. This year, we will continue to work together. The top part of the mold is made of metal and PDMS (one kind of PDMS) is used. The shape and flexibility of the saw-tooth protrusion may be different. For injection molding, please contact us. This year, the basic injection molding process results, the shape of the needle, the shape of the process certain goals The needle is shaped like a needle, and the light shaping device is used to control, vibrate, and puncture artificial skin and animal skin. The artificial skin was successfully applied by MEMS technology. Non-linear FEM (Finite Element Method) analysis of skin penetration resistance and skin force distribution during needle penetration This is the first time I've ever seen you. The mind affects the shape of the needle and the direction of the needle. Most of the knowledge is obtained.

项目成果

Simulation of microneedle puncture by nonlinear Finite Element Analysis

非线性有限元分析模拟微针穿刺

• 发表时间: 2022
• 作者: A.Mizutsu;S.Yamamoto;T.Takahashi;M.Suzuki;S.Aoyagi;T.Nagashima;M.Chiyonobu
• 通讯作者: M.Chiyonobu

深層強化学習を援用した微細血管自動認識システムの開発と採血用微細針の自動穿刺システムへの応用

深度强化学习微血管自动识别系统开发及其在采血微针自动穿刺系统中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiruma Shingo;Clenet Stephane;Igarashi Hajime;Henneron Thomas;入潮拓樹，鈴木昌人，高橋智一，青柳誠司，Cao Thang（MITHEC）
• 通讯作者: 入潮拓樹，鈴木昌人，高橋智一，青柳誠司，Cao Thang（MITHEC）

蚊の口針を模倣した微細針への鋸歯状突起付与が穿刺特性へ与える効果の検証

验证在模仿蚊子毒刺的微针上添加锯齿对穿刺性能的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 青柳誠司，上田忠;高橋智一;鈴木昌人
• 通讯作者: 鈴木昌人

蚊の口針を模倣したマイクロニードルの開発および血管可視化手法を用いた採血実験

利用血管可视化技术开发模仿蚊子口针的微针和采血实验

• 发表时间: 2023
• 作者: Yuto Horioka;Masahiro Shimizu;Takuya Umedachi;青柳誠司，入潮拓樹，酒井勇輔，稲葉光紀，鈴木昌人，高橋智一，福永健治，細見亮太，高澤知規
• 通讯作者: 青柳誠司，入潮拓樹，酒井勇輔，稲葉光紀，鈴木昌人，高橋智一，福永健治，細見亮太，高澤知規

蚊のバイオミメティクスによる無痛針穿刺と微細血管認識とを融合した自動注射システム

利用蚊子仿生学结合无痛针穿刺和微血管识别的自动注射系统

• 发表时间: 2022
• 作者: 鈴木昌人;高橋智一，青柳誠司
• 通讯作者: 高橋智一，青柳誠司