ゲルを用いたソフトマイクロポンプの開発に関する研究

利用凝胶的软微型泵的开发研究

基本信息

批准号：
17040015
负责人：
鈴木淳史
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

不連続かつ可逆的に体積変化するハイドロゲルの特性を利用し、ゲル内部の溶液の流動を、ごく小さな外部環境(温度など)の変化により制御あるいは駆動できるようにするために、以下の研究を実施した。(1)熱応答性のN-イソプロピルアクリルアミドと、熱的に安定なアクリルアミドを初めとした様々な高分子からなるハイブリッドゲルを、前年度と同様に光重合開始剤を用いて合成した。合成温度または溶媒の種類を選択して、合成時の疎水-親水バランスを変化させることにより、高分子網目の相分離を利用した不均一性を導入することができた。さらに、架橋密度を変化させることにより、ネットワークゲルからコロイドゲルまでの多様な網目構造を作成した。(2)前年度と同様の方法で流速、流量、緩和時間の測定を行ない、ゲルの不均一な網目構造と相分離構造を取り入れた輸送モデルにより、ハイブリッドゲルの特性を評価した。ゲルの変形速度は網目構造に依存し、特性時間が著しく変化した。低温恒温水槽により体温付近の温度を精密に制御するための最適な制御条件を検討し、ハイブリッドゲルの合成条件にフィードバックしながら、流れの制御に最適なシステムの構築原理を明らかにすることができた。(3)前年度の研究結果を踏まえ、実用に適したバルブおよびポンプを設計・製作した。長期の繰り返し動作による耐久性等、デバイスの寿命や耐久性の検討を行なった。また温度や圧力の急激な変化による性能変化や、不純物が混入した場合の耐久性など、実際の使用を想定した状況の性能測定を行なった。以上、ゲルを用いた新しいソフトマイクロアクチュエータの開発原理を築くことができた。

我们进行了以下研究，目的是利用水凝胶体积不连续且可逆地变化的特性，通过外部环境（温度等）的微小变化来控制或驱动凝胶内部溶液的流动。执行。 (1) 与去年一样，使用光引发剂合成了由各种聚合物组成的混合凝胶，包括热响应性 N-异丙基丙烯酰胺和热稳定丙烯酰胺。通过选择合成温度或溶剂类型来改变合成过程中的疏水-亲水平衡，我们能够利用聚合物网络中的相分离引入异质性。此外，通过改变交联密度，我们创建了从网络凝胶到胶体凝胶的各种网络结构。 (2)我们使用与前一年相同的方法测量了流速、流量和弛豫时间，并使用结合了凝胶的异质网络结构和相分离结构的传输模型评估了混合凝胶的性能。凝胶的变形速率取决于网络结构，特征时间变化显着。我们研究了使用低温恒温水浴精确控制接近体温的温度的最佳控制条件，在反馈混合凝胶的合成条件的同时，我们能够阐明构建最佳系统的原理用于流量控制。 (3)根据前一年的研究成果，设计制造了适合实际使用的阀门和泵。我们调查了设备的使用寿命和耐用性，包括长期重复操作的耐用性。我们还测量了模拟实际使用条件下的性能，包括由于温度和压力突然变化而导致的性能变化，以及被杂质污染时的耐用性。如上所述，我们能够建立使用凝胶的新型软微执行器的开发原理。