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

使用电解质执行器进行主动功能器官发育的基础研究

基本信息

批准号：
17040024
负责人：
伊原正
金额：
$ 2.88万
依托单位：
Suzuka University of Medical Science
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

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。

离子聚合物金属复合材料是由化学镀板制成的，该复合材料用贵金属（如铂和金）（导电电解质膜）上的贵金属制成，并作为传感器和执行器起作用。它可以在1-3V的电压下产生大型位移，可以将其处理成任意形状，并且是默默工作且易于控制的主动功能器官的理想材料。在2006年，为了提高离子聚合物金属复合材料的产生应力和支持应力，我们完成了一种制造一种厚度的执行膜的方法，该膜在市售的Nafion膜中找不到，并创建了活跃的人工气管执行器的原型。使用加热搅拌器，恒温振荡器和精确平衡进行膜镀膜。为了测量膜机械性能，使用现有的等距测量设备和等渗位移测量设备测量了由恒定电流和电压保持在恒定电流和电压下的脉冲波引起的响应特性。此外，测量了电压和电流的产生的张力和响应位移特性，并检查了膜的变形机理，并检查了执行器生产的最佳工作条件。首席研究员研究了Riken仿生控制研究中心的客座研究人员，检查了膜变形的机制。此外，通过测量传感器的特性来制造传感器传感器复合单元。结果在仪器和自动化控制，SPIE智能结构和材料学会的SI部门（美国圣地亚哥）和Makuhari Messe Techno Frontier 2007 Motion Engineering展览展示。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Sensor-actuator coupled device for active tracheal tube using solid polymer electrolyte membrane

使用固体聚合物电解质膜的主动气管插管传感器-执行器耦合装置

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
SPIE's 14th Annual International Symposium on Smart Structures and Materials
影响因子：
0
作者：
T.Ihara;T.Nakamura;T.Mukai;K.Asaka
通讯作者：
K.Asaka

Fabrication of Solid Polymer Electrolyte Membrane for Medical use and its Mechanical Characteristics under Biomimetic Circumstances

医用固体高分子电解质膜的制备及其仿生环境下的力学特性