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用铂和金等贵金属化学镀制的导电电解质膜（例如 Nafion），可用作传感器和执行器。它在1-3V的电压下产生大位移，可以加工成任何形状，并且运行安静，使其成为一种易于控制的材料，非常适合作为活跃功能器官的执行器。 2006年，为了改善离子聚合物金属复合材料的产生应力和支撑应力，我们完成了制造市售Nafion膜所没有的厚度的执行器膜的方法，并原型制作了主动式人工气管执行器。使用加热搅拌器、恒温摇床和精密天平进行镀膜。为了测量膜的机械性能，使用现有的等长张力测量装置和等张位移测量装置，使用恒电位仪，使用维持恒定电流和电压的脉冲波来测量响应特性。我们还测量了所产生的张力和对电压和电流的响应位移特性，研究了膜的变形机制，并研究了创建执行器的最佳操作条件。首席研究员作为理化学研究所仿生控制研究中心的客座研究员参加了一个研究小组，对膜变形的机制进行了研究。此外，我们测量了传感器的特性并制造了原型传感器-执行器复合单元。研究结果在仪器与控制工程师协会 SI 分部、SPIE 智能结构与材料（美国圣地亚哥）以及 Makuhari Messe Techno Frontier 2007 运动工程展览会上进行了展示。

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