柔剛可変可能なダイラタント流体を用いた流体静力学的骨格

本研究では，身体補助や拡張を目的とした身体装着型デバイスの身体固定方法として，内部圧力が高まった場合のみに骨格構造を形成できる流体静力学的骨格の応用を試みる．この柔剛可変骨格を実現して，装着型アシストデバイスの骨格構造により発生するトレードオフを改善することで身体機能補助・拡張に寄与できるか検討する．具体的には，流体静力学的骨格構造を瞬時に形成させる方法を検証している．本年度は，流体静力学的骨格構造を瞬時に形成するために利用を検討しているダイラタンシー流体の特性把握方法の検討と，特性の実験的検討を行った．ダイラタンシー流体として片栗粉と水の混合液が有名であるが，剪断速度の増加に対し，剪断応力(抗力)が加速度的に増加し，一時的に疑似固体化する．この現象を簡便に実験観察および計測する機器を製作した．また，それを用いて，片栗粉と水を主剤に，それらの分量の調整と，オイルや高分子ポリマ，ガラスビーズなどの他の混合物を加えた場合の特性を実験的に検討した．実験の結果，薄いシート形状でこの，ダイラタンシー流体の特性を利用するためには，粉体成分（片栗粉など）が流動性を持ちつつ沈殿しないようにする溶媒の比重調整が重要であることを見出した．また，システム全体の軽量化のために，ダイラタンシー流体を薄いシート形状とすることと柔剛可変特性のトレードオフがあることも分かった．また，片栗粉を主原料としたダイラタンシー流体は時間が経過すると性能が劣化することも分かり，その抑制の必要性も課題であることを見出した．

本研究では，身体補助や拡張を目的とした身体装着型デバイスの身体固定方法として，内部圧力が高まった場合のみに骨格構造を形成できる流体静力学的骨格の応用を試みる．この柔剛可変骨格を実現して，装着型アシストデバイスの骨格構造により発生するトレードオフを改善することで身体機能補助・拡張に寄与できるか検討する．具体的には，流体静力学的骨格構造を瞬時に形成させる方法を検証している．本年度は，流体静力学的骨格構造を瞬時に形成するために利用を検討しているダイラタンシー流体の特性把握方法の検討と，特性の実験的検討を行った．ダイラタンシー流体として片栗粉と水の混合液が有名であるが，剪断速度の増加に対し，剪断応力(抗力)が加速度的に増加し，一時的に疑似固体化する．この現象を簡便に実験観察および計測する機器を製作した．また，それを用いて，片栗粉と水を主剤に，それらの分量の調整と，オイルや高分子ポリマ，ガラスビーズなどの他の混合物を加えた場合の特性を実験的に検討した．実験の結果，薄いシート形状でこの，ダイラタンシー流体の特性を利用するためには，粉体成分（片栗粉など）が流動性を持ちつつ沈殿しないようにする溶媒の比重調整が重要であることを見出した．また，システム全体の軽量化のために，ダイラタンシー流体を薄いシート形状とすることと柔剛可変特性のトレードオフがあることも分かった．また，片栗粉を主原料としたダイラタンシー流体は時間が経過すると性能が劣化することも分かり，その抑制の必要性も課題であることを見出した．