1999 Fiscal Year Annual Research Report

熱電運動素子による新しい学術領域と新産業の創生

Research Project

Project/Area Number	11792009
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	圓山重直東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80173962)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	松本寛東北大学, 素材工学研究所, 講師 (30006043) 小濱泰昭東北大学, 流体科学研究所, 教授 (60006202) 高木敏行東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20197065) 江刺正喜東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (20108468) 山家智之東北大学, 加齢医学研究所, 助教授 (70241578)
Keywords	ペルチェ素子 / 形状記憶合金 / ペルチェ運動素子 / 熱電運動素子 / 能動カテーテル / 人工心筋
Research Abstract	本研究では、電気で熱を移動させるペルチェ素子と、温度によって形状が変化する形状記憶合金を融合させた新しいアクチュエーターである熱電運動素子を開発し、医療・福祉産業への応用展開を行うことを目的としている。ペルチェ素子は一定状態で作動させたときの冷却能力に限界があるが、熱を電気で移動させる素子で利用すると、電気ヒーターよりはるかに効率良く加熱冷却が可能である。形状記憶合金の作動には通常、電気加熱が用いられるが、効率や応答速度に限界がある。ペルチェ素子と形状記憶合金を融合しペルチェ運動素子とすることによって、アクチュエーターの小型高速化と効率化ができる可能性がある。プロジェクトの初期段階では、既存のペルチェモジュールを使用した運動素子の試作を行ったが実用に耐える小さな運動素子はできなかった。そこで、半導体素子であるペルチェ素子を個々に購入し、立体的に組み立て直径1mmの形状記憶合金と組み合わせることによって、直径8mmの能動カテーテルを開発した。このカテーテルは任意の曲げ動作とねじれ動作が可能である。ねじれ動作が可能なこの種の能動カテーテルは世界ではじめてである。さらに、ペルチェ素子とヒートシンクを組み合わせることによって、人工補助心臓を目指した人工心筋の開発を行った。従来の電気加熱型形状記憶合金では応答速度が数十秒必要であったが、ペルチェ素子とヒートシンクを立体的に組み合わせた本人工筋肉は最高1Hzの高速動作が可能となった。以上の結果から、本年度の研究成果は100%以上の目標が達成された。

Research Products
(8 results)

All Other

All Publications (8 results)

[Publications] S.Maruyama: "Active Catheter Made of Thermoelectric Mobile Element for Invasion into Highly Complicated Tissues"New Technology Japan. 27・7. 15 (1999)
[Publications] 円山重直: "マイクロメカニズムと熱流動現象"日本機械学会誌. 102・964. 184-185 (1999)
[Publications] S.Maruyama: "A Novel Shape Memory Alloy Actuators Using Peltier Elements"Proc.of International Seminar on Shape Memory Alloys and Related Technology. 46-48 (1999)
[Publications] Y.Luo: "Thermomechanical Response of a Novel Shape Memory Alloy Actuator Using Peltier Elements"International Symposium on Non-Linear Electromagnetic systems. 196 (1999)
[Publications] 中村博一: "熱電運動素子を用いたSMAアクチュエータの機械特性"1999年年次大会講演論文集. 1. 371-372 (1999)
[Publications] Y.Yambe: "Actuator Using The Peltier Elements For an Artificial Heart System"ASAIO Journal. 45・1. 160 (1999)
[Publications] 円山重直: "熱運動素子を用いた能動カテーテルの開発"第36回日本伝熱シンポジウム講演論文集. II. 491-492 (1999)
[Publications] 円山重直: "知的構造としての熱電運動素子の提案"第76回全国大会講演論文集. I. 327-328 (1999)

1999 Fiscal Year Annual Research Report

熱電運動素子による新しい学術領域と新産業の創生

Principal Investigator

圓山 重直 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80173962)

Research Products

[Publications] S.Maruyama: "Active Catheter Made of Thermoelectric Mobile Element for Invasion into Highly Complicated Tissues"New Technology Japan. 27・7. 15 (1999)

[Publications] 円山重直: "マイクロメカニズムと熱流動現象"日本機械学会誌. 102・964. 184-185 (1999)

[Publications] S.Maruyama: "A Novel Shape Memory Alloy Actuators Using Peltier Elements"Proc.of International Seminar on Shape Memory Alloys and Related Technology. 46-48 (1999)

[Publications] Y.Luo: "Thermomechanical Response of a Novel Shape Memory Alloy Actuator Using Peltier Elements"International Symposium on Non-Linear Electromagnetic systems. 196 (1999)

[Publications] 中村博一: "熱電運動素子を用いたSMAアクチュエータの機械特性"1999年年次大会講演論文集. 1. 371-372 (1999)

[Publications] Y.Yambe: "Actuator Using The Peltier Elements For an Artificial Heart System"ASAIO Journal. 45・1. 160 (1999)

[Publications] 円山重直: "熱運動素子を用いた能動カテーテルの開発"第36回日本伝熱シンポジウム講演論文集. II. 491-492 (1999)

[Publications] 円山重直: "知的構造としての熱電運動素子の提案"第76回全国大会講演論文集. I. 327-328 (1999)

圓山重直東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80173962)