Development of functional microcapsule based on piezoelectric PVDF films

本研究では，有機強誘電体であるポリフッ化ビニリデン（PVDF）フィルムを用いて，消化器官内でマイクロカプセルを移動させる機構の開発を目的とする。PVDFフィルムに配向分極処理や表面加工を施すことにより，電圧印加時のPVDFフィルムのひずみ量を制御して，マイクロカプセルの移動機構を確立する。これにより，診察や治療を行う検査部位にマイクロカプセルを誘導したり，任意の場所に滞留したりして治療を継続できる。さらに，我々が開発したPVDFフィルムを用いた水素ガスセンサをpHセンサへ応用してマイクロカプセルに取り付け，消化器官のpH値を測定することによって，健康状態をリアルタイムにモニターできるようなデバイスの構築を目指す。令和4年度は電圧印加時に比較的変位量の大きい逆圧電性を有したPVDF系強誘電体（P（VDF-TrFE-CTFE））フィルムを用いて，マイクロカプセルの移動機構の検討を行った。PVDF系強誘電体フィルムを3種類の有機溶媒で溶液塗布法にて作製し，フィルムに直流電圧を印加した時の変位量の測定を行った。その結果，HMPA（ヘキサメチルリン酸トリアミド）溶媒で作製したフィルムの変位量が最も大きかった。フィルムの膜厚が小さいほど，電圧印加時の変位量が大きくなる傾向が見られ，印加電圧の増加に伴い変位量が大きくなることが確認できた。さらに，PVDFフィルムにパラジウム（Pd）を堆積させたpHセンサについては，実際の消化液に近い溶液を用いてpH値を調整し，フィルムからの出力電圧の測定を行った結果，溶液のpH値の変化に伴いpHセンサの出力電圧が変化することが確認できた。

本研究では，有機強誘電体であるポリフッ化ビニリデン（PVDF）フィルムを用いて，消化器官内でマイクロカプセルを移動させる機構の開発を目的とする。PVDFフィルムに配向分極処理や表面加工を施すことにより，電圧印加時のPVDFフィルムのひずみ量を制御して，マイクロカプセルの移動機構を確立する。これにより，診察や治療を行う検査部位にマイクロカプセルを誘導したり，任意の場所に滞留したりして治療を継続できる。さらに，我々が開発したPVDFフィルムを用いた水素ガスセンサをpHセンサへ応用してマイクロカプセルに取り付け，消化器官のpH値を測定することによって，健康状態をリアルタイムにモニターできるようなデバイスの構築を目指す。令和4年度は電圧印加時に比較的変位量の大きい逆圧電性を有したPVDF系強誘電体（P（VDF-TrFE-CTFE））フィルムを用いて，マイクロカプセルの移動機構の検討を行った。PVDF系強誘電体フィルムを3種類の有機溶媒で溶液塗布法にて作製し，フィルムに直流電圧を印加した時の変位量の測定を行った。その結果，HMPA（ヘキサメチルリン酸トリアミド）溶媒で作製したフィルムの変位量が最も大きかった。フィルムの膜厚が小さいほど，電圧印加時の変位量が大きくなる傾向が見られ，印加電圧の増加に伴い変位量が大きくなることが確認できた。さらに，PVDFフィルムにパラジウム（Pd）を堆積させたpHセンサについては，実際の消化液に近い溶液を用いてpH値を調整し，フィルムからの出力電圧の測定を行った結果，溶液のpH値の変化に伴いpHセンサの出力電圧が変化することが確認できた。