電解質アクチュエータを用いた能動機能臓器開発の基礎研究

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イオンポリマーメタル複合体は、導電性電解質膜であるナフィオンなどに白金・金などの貴金属を化学めっきした複合体で、センサーとしてもアクチュエータとしても動作する。1-3Vの電圧で大きな変位を発生し、任意形状に加工が可能で、無音で動作する、制御の容易な能動機能臓器用のアクチュエータとして最適な材料である。平成18年度は、イオンポリマーメタル複合体の発生応力、支持応力を向上するため、市販のNafion膜にはない厚さのアクチュエータ用膜の製作手法を完成し、アクティブ人工気管用アクチュエータを試作した。加熱攪拌器、定温振盪器、精密天秤を利用して膜めっきを行なった。膜力学特性計測用には、ポテンショスタットを用いて定電流・定電圧を維持したパルス波による応答特性を、既存の等尺性張力測定装置、等張性変位測定装置により測定した。また、その電圧・電流に対する発生張力、応答変位特性を計測し、膜の変形メカニズムを検討するとともにアクチュエータ作成に最適な動作条件を検討した。膜の変形メカニズムについては、研究代表者が理化学研究所バイオミメティックコントロール研究センター客員研究員として研究会に参加して検討した。さらに、センサとしての特性を計測し、センサ・アクチュエータ複合体ユニットを試作した。成果を計測自動制御学会SI部門、SPIE Smart Structure and Material (San Diego, USA)および幕張メッセテクノフロンティア2007モーションエンジニアリング展に発表した。