粘液を利用する医療用機器の無侵襲的推進法の研究

利用粘液的医疗器械无创推进方法的研究

基本信息

  • 批准号:
    08878172
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.09万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Exploratory Research
  • 财政年份:
    1996
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1996 至 1997
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ミミズと同様に伸縮運動によって医療用マイクロロボットを移動させるための基礎研究を行い,粘液による流体くさび作用を利用して滑り方向によって摩擦を変化させて往復運動を一方向への直進運動に変換することを試みた.ピンオンディスク型の摩擦試験機を製作し,傾斜したシリコンラバーの板をピンに取りつけてシリコンオイルを満たしたディスク上に置き,ディスクの回転方向が変わった時の起動摩擦とそれに続く定常回転時の動摩擦を測定した.摩擦は起動時に急上昇した後,一定値に漸近した.滑り方向にすきまが減少する正回転の場合には,起動摩擦に及ぼす速度の影響はほとんど見られなかったが,逆回転時には速度が高いほど摩擦が高かった.一方,回転方向に関わらず滑り速度が高くなると定常摩擦が少し増加する傾向が見られた.以上の実験のすべてにおいて,正回転時の摩擦は逆回転時の摩擦よりも低かった.したがって伸縮運動によって複数の摩擦部の距離を変化させれば往復運動を一方向への直進運動に変換することができるはずである.この仮説を証明するための実験装置を製作した.ステンレス鋼製の平板を直動軸受で支えて水平方向に低摩擦で移動できるようにしてシリコンオイルを満たした.一方,油圧シリンダー用のラバーパッキングを2個取り付けてクランクメカニズムによってそれらの間隔を正弦波状に変化させて平板との間で流体くさび作用を生じさせて平板の移動量を測定した.その結果,平板が一方向に移動することを確認したが,回転方向の変化した直後に逆運動が見られた.これは運動方向の変化に対して摩擦の変化に時間後れがあるためと考えられる.したがって効率的な駆動のためには往復運動の速度を高くするだけでなく,その行程を長くしなければならないことがわかった.
我们将进行基础研究,研究如何通过类似于蚯蚓的伸缩运动来移动医疗微型机器人,并利用粘液的流体楔效应,通过根据滑动方向改变摩擦力,将往复运动转换为一个方向的线性运动。销盘式摩擦测试仪,将倾斜的硅橡胶板固定在销上,并将其放置在充满硅油的圆盘上,测量圆盘旋转方向改变时的起始摩擦力。我们测量了稳定旋转期间的摩擦力和随后的动摩擦力。摩擦力在启动时急剧上升,然后渐近到恒定值。在正向旋转的情况下,间隙沿滑动方向减小,速度对启动摩擦力的影响为几乎可以忽略不计。但是,在反向旋转期间,速度越高,摩擦力就越大。另一方面,无论旋转方向如何,随着旋转时摩擦力的增加,稳定摩擦力都会略有增加。是反向旋转时的摩擦力。因此,通过伸缩运动改变多个摩擦部件的距离,应该可以将往复运动转换为一个方向的直线运动。我们创建了一个实验装置来证明这一假设。一块由不锈钢制成的平板由一个不锈钢支撑。直线轴承使其能够以低摩擦水平移动,并充满硅油。同时,液压缸附有两个橡胶垫,并通过曲柄机构移动。通过以正弦方式改变间隔,在平板与平板之间产生流体楔作用来测量平板的移动量。结果,确认了平板向一个方向移动,但是紧接着,观察到反向运动,这被认为是由于摩擦力的变化相对于运动方向的变化存在时间滞后,因此,为了有效驱动。有必要简单地增加往复运动的速度,结果证明该过程必须更长。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Ken Ikeuchi: "Locomotion of Medical Micro Robot with Spiral Ribs Using Mucus." MHS'96,IEEE. 217-222 (1996)
Ken Ikeuchi:“使用粘液的螺旋肋医用微型机器人的运动。”
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
藤田 茂樹: "軟らかい材料を使った人工関節の流体膜の形成過程" 日本トライボロジー学会トライボロジー会議予稿集. 122-123 (1997)
Shigeki Fujita:“使用软材料的人工关节的流体膜形成过程”日本摩擦学会摩擦学会议记录 122-123 (1997)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
藤田 茂樹: "EHL膜の形成過程の可視化" 日本トライボロジー学会トライボロジー会議予稿集. 68-69 (1997)
Shigeki Fujita:“EHL 薄膜形成过程的可视化”日本摩擦学会摩擦学会议记录 68-69 (1997)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
池内 健: "医療用マイクロロボットの往復動による推進法" 日本機械学会第10回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. 97・72. 625-626 (1998)
Ken Ikeuchi:“使用往复运动的医疗微型机器人的推进方法”第10届日本机械工程师学会生物工程会议记录97・72(1998)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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