低侵襲性の微細針を開発する際に必要な針の性能評価のため，筆者らは人工皮膚に対する針の穿刺実験と有限要素法解析を行ってきた．従来の穿刺解析では，均一な物性の単純な人工皮膚に対する解析のみを行っており，実際の皮膚のように血管に穿刺する場合を想定していなかった．本研究では，血管を埋め込んだ皮膚モデルに対して針を穿刺する場合について，LS-DYNAを用いた非線形有限要素法解析を実施し，血管部分のたわみ量等を評価した．

PLA（ポリ乳酸）を材料とし，直径100 μｍおよび長さ1000 μｍの高アスペクト比のマイクロニードルを，熱ナノインプリント法を用いることで世界で初めて成形した．予備実験として，真空および大気圧下で，マイクロニードル先端に相当する円錐形状を成形した．次に，マイクロニードルの成形を試みた．円錐形状と比べ，より高圧高温が必要で，離型温度を高温側へ調整することで，表面が滑らかで変形の無いマイクロニードルを成形した．

Localized scleroderma is an autoimmune disorder characterized by sclerosis of the skin with exclusive cutaneous involvement, while the present research on treatment is mainly through oral or injected methods, which is systemic delivery causing side effects and injection is with administration difficulty and pain. In an effort to develop a new therapeutic method to treat localized scleroderma, we have designed a Hyaluronic Acid (HA) biodegradable microneedle patch that encapsulates imatinib mesylate. The proposed local delivery method overcomes side effects with systemic delivery with advantages of microneedle as high efficiency, no pain. Imatinib mesylate enables treatment of scleroderma through the inhibition of the TGF-β, which consequently results in a decrease in collagen production.The microneedle patch is fabricated through the micro-molding method with solution of HA and Imatinib mesylate as the material. The female dimethylpolysiloxane (PDMS) mold with different height is made by a metal master mold and stage controller. We fabricate microneedle with different heights and dose of drug. After fabrication, we have ensured the safety and drug activity after fabrication through cell test and in the following step we will carry out in vivo experiment to test the feasibility and stability of the new treatment method.

Microneedles (MNs) that penetrate skin surface to administer drugs in minimally invasive manner, have been focused and developed in recent years. In this research, a fabrication method for whole-dissolvable MNs patch in large area is investigated. A stamping and drawing method with a 3D-printed hydrophilic polymer stamp is proposed to manufacture MNs patch in large area simply and rapidly. Firstly, the Poly(methylmethacrylate) (PMMA) stamps were designed as an array of 81 pillars (diameter: 1mm) on the plate (5.76 cm2) and formed in a few minutes by 3D printing. Hyaluronic acid (HA, 15 wt%), a biodegradable polymer that can solidify at room temperature was utilized as matrix material to fabricate dissolvable microneedles. Rhodamine B (0.15 wt%), a fluorescent dye was used as model drug. The substrate material was Poly(vinyl alcohol) (PVA) that is water-soluble and can be dissolved with a few drops of water and thus, there is no need to peel off the patch after MNs patch application. The large size MNs patch (25cm2) with drug-loaded was manufactured by repeating the stamping process by 4 times. The results show that the height of MNs was 576 ± 92 μm and the tip diameter was 38 ± 17 μm, respectively that met the requirement of painless transdermal drug delivery. The model drug distributed uniformly in the microneedle measured by confocal fluorescent microscope.

外科手術において縫合が難しい創が生じた際は局所止血用創面被覆材を用いた止血が行われる。既存の被覆材には生体由来材料が使われており感染等の危険がある。我々は新規の被覆材としてメッシュ状の基部を有するポリ乳酸製マイクロニードル(MN)パッチを提案してきた。本研究ではマウスの肝臓に作った創にMNパッチを貼付し、止血効果を確認した。その結果、創は数秒で止血され、留置1ヵ月後において炎症などの症状は見られなかった。

先行研究では蛍光顕微鏡やOCTを用いてマイクロニードル(ＭＮ)を穿刺した皮膚の断層像の撮像や穿刺前と後のＭＮの高さを比較することでＭＮの溶解の観察を行っていた。これらの方法では立体的に観察ができず、同一のＭＮによる経時的な観察を行うことができない。そこでマイクロＣＴを用いて撮像を行い、立体的かつ経時的なＭＮの溶解の様子を観察した。結果よりＭＮの溶解に適した貼付時間を決定した。

先行研究では移動マスク露光と複数波長逐次露光の併用により作製したマイクロニードル(ＭＮ)の先端部が湾曲する現象が確認された。この現象の原因はレジストの強度不足であると推測される。本研究では露光波長と露光量を変更してレジストの露光を行い、各条件下での硬度をマイクロビッカース試験機で測定した。露光量、紫外線波長と硬度の関係を明らかにすることで、ＭＮが湾曲しにくい作製条件を検討した。

本研究では，実際の生物の機能を科学的に模倣するバイオミメティクスを用いることで光の無反射状態を得られるような光学デバイスの開発が目的である．一般的に光の無反射状態は蛾の眼を模倣することで得られる．しかしこの蛾の眼は表面上に極微細な突起形状をアレイ状に敷き詰めた構造を有しており，強度が低く容易に破損してしまう．そのため高分子材料を用いることで破損に強い構造の光学デバイスの開発を目指す．

本研究ではグルコース濃度を測定することを目的に，三電極型グルコースセンサを創製する．まず初めにタングステン棒を電解研磨し針先をニードル状に形成する．先鋭化されたニードルにスパッタリング法を用いて作用電極，カウンター電極状にPtを成膜し，参照電極は確立されているAg/AgClを用いる．その後，サイクリック・ボルタンメトリー法を用いて，グルコース濃度を変化させた際の電流値を測定し創製したセンサの有効性を確認する．

Minimally invasive insertion of needles offers considerable advantages over the conventional sensing routes. Moreover sensing at transdermal region is easily accessible without any complications. Measurement of electrolyte abnormalities resulting from prolonged sweating would be easiest way to detect the heatstroke risk. In this regard, we proposed a low cost, facile preparation, easy to use sensor for the detection of ions in transdermal region. Microneedles was achieved by replicating structures from a laser engraved stainless steel master. And then PDMS elastomer was poured on stainless steel master, cured for 2 hours at 70oC and peeled off. The peeled off microneedle array structure is semi flexible and transparent. Then, Au/Ti electrodes were deposited on PDMS using shadow mask to make electrodes for sensing studies. Finally the electrodes were modified using Ag/AgCl and ZnO for sensing characterizations. Electrochemical studies were performed using the conventional three electrode system by employing electrochemical workstation (Bipotentiosrat 2325, ALS Japan). Cyclic voltammetric and amperometric techniques were used for electrochemical analysis of the bare and metal oxide functionalized microneedle electrodes in the range of 10-100 μM.

内視鏡やカテーテルを用いた低侵襲な検査、治療が広く行われるなかで、より精密な検査、治療が求められる。MEMS技術を用いたセンサやアクチュエータを低侵襲医療ツールに実装することで、高機能、多機能な低侵襲医療ツールが実現できる。一方、医療ツールは体内への挿入性や刺入性が求められることから、細径かつ円筒形状が好ましい。本講演では独自の非平面微細加工技術、および非平面基板への実装・組立技術について紹介する。

近年、e-textile用配線として、インクジェット印刷が研究されている。スクリーン印刷と比較してより細い配線が実現できるが、低粘度のものが望ましいため、高粘度の伸縮性インクは使用できない。この研究では複数回インクを積層させることによる電気抵抗の改善、及び伸縮性の改善について検討した。

ナノインプリントは低コストでナノ構造を作製可能であり、MEMS、半導体、偏光子などのパターニング技術として期待されている。しかしながら、ナノインプリント時の気泡（未充填欠陥）の発生は、量産化に向けた課題となっている。本研究では、暗視野照明を用いてナノインプリントモールド全域の樹脂充填の評価を行った。凝縮性ガスとヘリウム雰囲気でナノインプリントした際の気泡発生の仕方や充填性の違いについて検証を行った。

ナノインプリントは各種デバイスの高性能化や小型化に対応できる有望な技術であるが、描画装置の低生産性が事業化への障害となっていた。そこで、本研究では、多種多様なデバイスの作製、およびその量産に向けたナノインプリント用大面積モールドの作製に対応できる、100 nmレベルの微細加工技術を開発した。大電流用電子光学系、大面積描画フィールド用偏向器、高速偏向システム、等の最適化や新規開発を通して従来比40倍以上のスループットを有するポイント型超高速電子ビーム描画装置を開発した。また、大面積ナノインプリントに必要な容積均一化モールドの設計ソフトウェアや作製技術を確立すると共に、凝縮性ガスを用いる高精度貼り合せ装置を開発し、ウェハレベル無欠陥成形を実証した。

フレキシブルかつ小型で高感度なひずみセンサの需要が高まっており、既に本研究室では1mm×5mm厚さ5μmの極薄ひずみセンサが製作されている。MEMSプロセスの都合上、センサとそれを取り付けておくハンドリング用フレームを製造し、製造後このフレームからセンサを取り外す。取り外しの際にセンサが破損することがあるため、本研究では、センサを破損なく取り外すための適切なセンサとフレームの設計について検討した。

畜産牛への濃厚飼料の不適切な投与はルーメン(牛第一胃)のpHを下げ、ルーメンアシドーシスを発症させるため、ルーメン内pHがモニタリングできる無線経口pHセンサの開発が試みられてきたが、それらは電池を使用するため、電池の含む有毒物質や使用期間が限られることなどが問題となる。本研究では、長期連続動作する留置型ルーメンモニタリングデバイスの開発のため、ルーメン液成分を利用し発電するマイクロ発電機を検討した。

環境問題やエネルギー・資源問題などを解決し，持続可能な社会を構築するためには，将来の世代と現在の世代の両方の欲求を満足させるような社会システムのデザインが求められる．著者らは，モデルベースデザインのアプローチと市民参加型合意形成のアプローチを融合した「モデルベースフューチャー・デザイン」の概念を提案し，その方法論の確立に向けた試みを行っている．本講演ではその構想と取り組みの一端を紹介する．

近年，サービス産業が日本経済に占める重要度は増し続けているが，サービス産業の労働生産性は低く，経済成長における大きな課題となっている．本研究では，サービス産業においても特に労働生産性が低いとされている飲食業に着目している．本発表では，遺伝的アルゴリズムを用いて，料理の運搬時における移動距離を最小化するホールのフロアレイアウト作成手法を提案し，計算機実験によりその有効性を検証する．

製品サービスシステム（PSS）の持続性を高めるために，所与のPSSを評価し，その結果から改善を継続することが行われている．一方で，企業の固有事情，ビジネスモデル，戦略等多様な観点でPSSを評価する方法が議論されているが，それら多様な指標や手順を包括する枠組みは未だ存在せず，PSSの適切な評価は容易でない．本稿では，文献調査を通して多様な指標や手順を包括するPSSの統合的評価指標の要件を明確化する．

本研究では，試作を中心とする多品種少量生産の形態をとる企業と対象とする生産管理手法を提案する．提案手法は，プロアクティブスケジューリングを用いた中期的な生産計画段階の管理と，リアクティブスケジューリングによる直近の生産スケジューリングを組み合わせたものである．ケーススタディを通して，提案手法が生産計画段階での受注の不安定な状況や日々の生産時における特急ジョブなどに柔軟に対応できる可能性を有することを示す．

製品とサービスのコモディティ化にさらされる企業が競争優位性を獲得するために，顧客の潜在要求を的確に捉えた設計の実践が求められている．しかし顧客要求分析の現在の主流である定性分析では，分析者や環境の相違で分析結果にばらつきが生じ，製品とサービスの対象価値を絞り込めないという問題が生じている．本稿では，定性分析で得られる顧客要求間の関連性を分析し，製品とサービスに係る戦略設計の支援手法を提案する．

クラウド技術を用い個々の独立企業が持つリソース情報を共有し，その相互利用を可能にするクラウドソースドマニュファクチャリングの実現には，個々の企業の正確な評価値を引き出し，合理的なリソース配分を行う必要がある．そこで本発表では，製造リソースの需要側と供給側が共に入札を行い，最適な配分と取引価格を決める組合せダブルオークションに基いたリソース配分手法を提案し，計算機実験によりその有効性を検証する．

生産シミュレータを生産計画業務適用する際，工程別作業時間などを含む生産シミュレーションモデルの構築・維持が課題になる。この課題に対し，本研究では，(1)固定カメラ映像から取得した作業者状態，(2)SCADAから取得した設備状態，(3)PoPシステムで取得したワーク状態から成る複数の時系列データを用いた作業時間推定技術を開発した。製造現場で取得した実データを用いた評価により，有効性を確認した。

持続可能社会の実現に向けて，製品サービスシステム（PSS）の社会貢献が期待されている．サーキュラーエコノミーの具体手段としても議論されるPSSは，実社会課題の解決に根差して設計される必要があり，実装される社会に属する多様な主体を考慮しつつ適切に設計の目的と目標を設定しなければならない．本稿では，文献調査を通して，持続可能なPSSの目的と目標を論理的に導出する基本的枠組みが満たす要件を整理する．

市場競争の激化により，変種変量生産への対応力を持った生産システムが求められている．変動するオーダーに応じて，リソースの数やレイアウト，工程スケジュールを考慮した総合計画を決定する問題は，各設計変数が相互依存することにより解空間が増大し，組合せ爆発を生じやすい．本講演では，効率的に組合せ集合を表現可能なZDDを用いて，総合計画に拡張可能な工程スケジュールの解空間を組合わせ爆発を抑制しつつ構成法を示す．

サービスによる持続的な価値の創出にあたっては，サービスの利用に係る顧客状態の経時的な変容の分析が有効である．そしてその手法として，主体が取る多様な状態変容の過程を分析し，表現する等至性モデルの応用が期待される．本研究では，等至性モデルのサービス設計への応用を検討するために，等至性モデルとサービス設計における既存の顧客分析手法を比較し，両者の統合による新しいサービス設計支援の可能性を考察する．

ダイヤモンドを工具として鉄系材料を加工すると，ダイヤモンドが著しく摩耗する現象が知られている．この摩耗のメカニズムはダイヤモンドの黒鉛化や，炭素原子の拡散が原因であると言われている．本研究ではこの現象を利用して，単結晶ダイヤモンド(100)面を溝付け加工した．次に加工面をラマン分光法で分析した．その結果，ダイヤモンドの表面および内部には黒鉛が確認されず，表面の変質は認められなかった．

振動援用切削による表面テクスチャが乾式すべり時のなじみに及ぼす影響を評価した．前報では本手法の有用性を示した．本報では，振動援用切削により黄銅プレート上に面積密度の異なる複数のテクスチャを製作し，面積密度がすべり摩擦挙動に及ぼす影響を評価した結果について報告する．

本研究では，砥粒切れ刃の高さ，形状や分布を計測するために，ステレオ視法を用い，研削機上で砥石作業面トポグラフィの3次元計測が可能なシステムの構築を行ってきた．計測精度の向上を目指し，主に撮像方法を新たに提案し，システムの改善を行った．その結果について報告する．

新たなマイクロ付加加工法の確立を目指し，細電極を利用し大気中において三次元微小構造を放電堆積加工によって製造する試みを実施した．ベクタスキャンとラスタスキャンによる最初の試みによって製造できた構造物の形態について報告する．

ガラス越しに金属箔へレーザを照射して，金属微粒子をガラス内部に導入，移動させる技術がある．本研究の目的は，高出力レーザ照射により，高速に移動する金属微粒子から生じる，金属を含有する軌跡長を制御することである．そこで，レーザ出力，照射時間に対する，軌跡長の変化を調査した．そして，レーザ出力，照射時間の増加に依存して，軌跡長が増大して，最大で2.0mm，最小で0.10mmと軌跡の長さの制御を実現した．

微細デバイスや次世代機能部品製造のために必要とされている3次元微細構造の加工技術が求められている．本研究では，電場強度勾配により生じる光放射圧ポテンシャルに着目することで，回折限界の制限を受けずにナノ粒子を三次元的に集積・加工し，100 nm以下の線幅を持つ3次元ナノ構造を加工することを目指す．本報では，ベッセルビームを用いることで，微粒子の3次元構造化を提案手法に基づき，実験的に証明した．

集積回路の3次元実装を実現するために，シリコン貫通電極(Through Silicon Via, TSV)の開発が進められている。TSVの深孔への導体充填には複数の添加剤を用いた電解銅めっきが検討されているが、添加剤の働きについては未だ不明な点が多く、ボトムアップ堆積のメカニズムは解明されていない。そこで本研究では、詳細な添加剤の働き、特に添加剤同士の相互作用について調べるためのマイクロ流体デバイスの開発を行った。

集積回路の性能向上のため，シリコン貫通電極(Through Silicon Via, TSV)を用いた３次元実装技術開発が進められている．TSVはシリコン基板上の深い孔に導電体を充填する必要があり，ボトムアップ堆積が実現できる電解銅めっきが検討されている．しかし，メカニズムには未だ不明な点が多い．本研究では，めっき挙動の詳細を理解するために，マイクロ流路内にTSVを模した構造を設け，めっき進展をin-situ観察できるマイクロ流体デバイスを製作した．

多孔質シリコンを多孔質金に改質した構造をベースとした触媒開発を進めているが，金使用量を削減する必要がある．そこで，多孔質シリコンのシリコンを残したまま，シリコン表面を金でコーティングすることを検討してきた．最近，1価の金イオンを用いることで，シリコン表面に金膜を形成できることが報告された．本研究では，1価の金イオンを用いて，多孔質シリコン層への金堆積を試みた．

我々は，これまでに電気化学原子層堆積法(ALD)によるAu-Pd-Pt多層触媒の作製，そして小型燃料電池への応用研究を行ってきた．ALDにより多孔質Au上にPdとPtの原子層を堆積形成したAu-Pd-Pt多層触媒は，O₂と100 ppm COを含んだH₂を用いた場合でも約100 mW/cm²の発電を行うことができ，性能低下がないことを確認している．作製したPdとPtの原子層が高いCO耐性を示している．本発表では，作製したAu-Pd-Pt多層触媒の電子顕微鏡による構造評価について発表する．

リードフレーム用銅ニッケル合金の酸化被膜除去および粗化処理について，Na₂SO₄電解酸化水を用いて，H₂SO₄溶液およびNaCl電解酸化水を比較しながら検討を行った．その結果，Na₂SO₄電解酸化水はH₂SO₄溶液と同様に酸化被膜を除去でき，NaCl電解酸化水と比べ，塩素および塩化物イオンによる汚染が発生しない．酸化被膜除去を行った表面において，突起およびディンプルの発生も少なく，平滑度が高い．

本講演では，パラメトリック曲面を対象としたツールパス生成に主眼を置いて，その研究論文を年代別に俯瞰すると共に，微分幾何学的アプローチについて紹介する．また，現状と今後の展望について述べる．

本研究では，レーザを用いた加飾や型抜き等に利用可能な，2次元パターンを3次元上の自由曲面上に歪み無くマッピングする手法を提案する．本手法によって，定義された2次元パターンを，距離と方向を担保しつつ，自由曲面上に転写することが出来る．本稿では，そのアルゴリズムの概要と，いくつかの適用例について言及し，本手法の有用性を示す．

鋳造品などの中空品の肉厚検査では，製品を切断しキャリパーゲージで測定することが一般的だが、計測箇所が離散的、時間がかかる、製品を再利用できない等の課題があった．今回X線CT装置を用いて製品を計測し，得られた撮影データと適切に処理することで製品の表面形状を正確に表現し，球接触計算手法で製品の肉厚を計算する技術を開発した．本手法により，従来手法と同等の寸法計測精度で製品全体の計測が可能となり、処理時間や製品の再利用性についても満足できる見通しが付いたので報告する.

自動車用部品金型の製造では、３軸制御のマシニングセンタによる走査線加工が広く用いられている。この走査線経路はCAD等で設計された金型表面形状と工具との接触点を計算することで導出される。この表面形状は、自由曲面をポリゴンで高精度に近似した多数の多面体として取り扱われ、経路生成に長い処理時間とメモリ量が必要とされている。本研究では、この導出にGPUとして知られる並列演算デバイスを導入し、効率的な接触点の探索とオフセット形状の生成を実施するアルゴリズムを提案する。開発手法により、メモリ使用量を抑制しながら高速かつ高精度な工具経路点の導出が可能となっている。

切削シミュレータはボクセルと呼ばれる微小な立方体を基本概念とし，その集合で工具，工作物を表現するのが一般的であり，高速化に関するさまざまな研究が行われている．本研究では従来のボクセルでなく，多角形のポリゴンを使用し，CG分野の技術であるVattiクリッピングを用いてリアルタイム切削シミュレータを開発する．本報では3次元切削シミュレータ開発の基礎部分のアルゴリズムに関して報告する．

近年のCAD/CAMシステムの発展により，容易にNCプログラムを生成することが可能となったが，加工をする上で重要な切削条件の決定は熟練技能者の知識や経験に頼っているのが現状である．そこで膨大なデータを有する工具カタログに対して，データマイニング手法を適用した切削条件支援システムを提案している．機械学習の決定木とランダムフォレストにより予測モデルを構築し，ケーススタディとして切削条件を予測して切削実験を行った．

産業用ロボットは絶対位置決め精度を保証しておらず指令通り位置決めを行うことが困難である．また剛性やティーチングの煩雑さから切削加工への適用例は非常に少ない．本研究では，産業用ロボットの持つ非線形な固有の座標系を把握し，これに基づき工具経路を補正することで精度を向上させることにした．そのために，ARマーカとカメラを用いたロボット手先位置の取得方法について検討する．

早期肺がん手術などでは，執刀医が手術時に臓器表面を撫で，腫瘤の存在を確かめながら摘出範囲を決めていた．しかし内視鏡手術の普及により臓器表面に直接触れることが困難となったため，スコープ状の病変探査器具が必要とされている．そこで，スコープ先端に取り付けた感圧センサと機械的な圧力ピックアップにより，執刀医に腫瘤の存在を提示するセンサ付きスコープを開発した．

我々は、変動電界を用いて微小液滴を非接触で撹拌できる電界撹拌技術を独自に開発し、本技術により抗原抗体反応を迅速化出来ることを確認し医療やバイオ分野に応用してきた。今回は、微量液滴が付着する基板との接触角を電界にて制御し、さらに、平行平板電極の距離を変化させ電界強度を制御することによって、撹拌を行いながら、その液滴を移動することができる新たな技術を開発した。その技術について報告する。

本研究では，農作物の病害などの早期発見・予防を目的とし，植物・土壌サンプルからの遺伝子検査を迅速かつ簡便に実施するための高感度なオンチップ感染症診断デバイスの開発を目標としている．本報では，遺伝子増幅の可否判断(蛍光観察)に必要となる反応試薬量を確保するために，半球ビーズを用いたソフトリソグラフィ技術を開発した．さらに，加温の際にデバイス内の溶液が蒸発する原因を調査し，デザインの最適化を検討した．

医療技術や、バイオテクノロジーを利用する分野において、核酸やタンパク質を細胞に導入する技術は必要不可欠である。本研究では、電界撹拌技術と遺伝子導入技術を組み合わせることで新たな技術を開発することを目的としている。前報までにおいては、ヒト培養細胞へ電界撹拌を施した際の評価を行ってきた。今回は、これまでの知見を活かし、ヒト培養細胞を用いた生化学実験に同技術を適用した際の結果について報告する。

We have fabricated a three-layer transparent device, that will encapsulate single cells and eject them in parallel after encapsulation. Micro device consists of three layers: a) Cell channel, that includes the cell path and trapping chamber, where cell will be trapped because of overhang structure and specific design of device. b) Pneumatic channel, pressure will be applied via pneumatic channel once cells are encapsulated in trapped chamber, and this applied pressure will deflect the variable membrane that work as valve. c) Openings, opening are designed next to trapping chamber and can be actuated by the deflection of variable membrane. openings are made for parallel ejection of encapsulated cells. Since this device is made of SU8 and PDMS hence it is transparent. Because of its transparency, cell and liquid can be observed in real time.To encapsulate the single cells, first cell will be flown into the cell channel at this time opening will be kept closed by deflection of variable membrane, now once cells are trapped into the channel, oil will be flown to the same direction to encapsulate the cells and after encapsulation opening will be opened and cell will be ejected parallel.

本研究では，支柱配列を用いた粒子分離手法であるDeterministic Lateral　Displacement （DLD）法を液滴の反応場へと応用し，ハイドロゲル微粒子の連続生成を試みた．十字流路（幅100 μm，高さ100 μm）により生成したアルギン酸ナトリウム滴を，その下流に接続したDLD流路へと導入し，流路内に形成したCa²⁺を含む油中水型エマルション，および水溶液からなる多相並行流を斜行・横断させることで，架橋反応によるゲル微粒子（~96 μm）の生成，および水相への置換を実現した．