2003 Fiscal Year Annual Research Report

イオンポリマーメタル複合体を用いた人工心筋開発の基礎研究

Research Project

Project/Area Number	12680852
Research Institution	Suzuka University of Medical Science
Principal Investigator	筏義人鈴鹿医療科学大学, 医用工学部, 教授 (00025909)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	若林成知鈴鹿医療科学大学, 保健衛生学部, 講師 (40191720) 伊原正鈴鹿医療科学大学, 医用工学部, 教授 (70261039)
Keywords	人工筋肉 / 導電性ポリマー / センサー / 生体材料 / 高分子電解質膜 / アクチュエータ / グラフト / 等尺性張力
Research Abstract	イオン交換ポリマーメタル複合体(IPMC)は、水で膨潤した高分子電解質膜に金属電極をめっき接合したメカノケミカル・アクチュエータ材料である。これは、低電圧で大きな変位を発生し、生体の筋組織と同様に容量性および抵抗性素子として湿度の高い環境で効率よく動作する。IPMC膜に電界を加えると、膜の片側で引張歪が、反対側で圧縮歪が生ずる。これは、膜内のイオンが電界によって移動するためと考えられているが、表面電荷の相互作用によるメカニズムも考えられている。IPMCを用いたアクティブアクチュエータの特性を計測し、人工心筋の開発可能性を検討した。パーフルオロスルホン酸膜(デュポン社製Nafion117)の両面をサンドブラスト加工で表面を粗化して表面積を増大したのち、イオン交換反応で金錯イオンを吸着させた。この金イオンを還元し、膜の表面に金を析出させた。また、Nafion resinを用いて任意の厚み、形状に加工する手法を開発した。金を接合した膜を短冊状に裁断して水中に片持ち支持し、接合膜の両面に取り付けた白金リード線間に2 Vの方形波電圧を加え、試験片がアノード側に彎曲することを確認した。また、この時発生する張力をアイソトニックトランスデューサおよびアイソメトリックトランスデューサを用いて測定した。発生応力は電界に比例し、膜幅についても上限レベルまでは一定の増加を示した。膜長については発生応力との相関があまり見られなかった。膜厚については、厚みの約1.5乗に比例して発生応力が増加した。国内でも、計測自動制御学会にソフトマテリアル機能応用調査研究会という分科会が発足し、産業技術総合研究所、理化学研究所を中心に最前線の研究者が研究成果を報告し、また意見交換を行っている。研究分担者(伊原正)も研究会委員の1人である。

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] T.Ihara.T.Masuda.T.Nakamura, Y.Ikada, K.Asaka, N.Fujiwara, K.Oguro: "Isotonic Tension and Isometric Displacement Measurement of a Solid Polymer Electrolyte Membrane-Gold"Proceedings of the Society of Instrument & Control Engineers. (2003)
[Publications] 伊原正, 中村太郎, 筏義人, 小黒啓介, 安稚欣志, 藤原直子: "イオンポリマーメタル複合休アクティブ人工血管の基礎研究"第43回日本ME学会大会論文集. 第43巻特別号. (2004)
[Publications] 中村太郎, 伊原正, 筏義人, 小黒啓介, 安稚欣志, 藤原直子: "イオンポリマーメタル複合体アクティブ人工気管応用の基礎研究"第43回日本ME学会大会論文集. 第43巻特別号. (2004)
[Publications] T.Ihara, T.Nakamura, T.Nakamura, Y.Ikada, K.Asaka, Na.Fujiwara, K.Oguro: "Isotonic Tension and Isometric Displacement Measurement of a Solid Polymer Electrolyte Membrane-Gold"Proceedings of The First World Congress on Biomimetics & Artificial Muscles. 1. (2003)
[Publications] 中村太郎, 伊原正, 増田竜樹, 小黒啓介, 安稚欣志, 藤原直子, 筏義人: "イオンポリマーメタル複合体駆動回路の基礎研究"日本ME学会雑誌. 第42巻特別号. (2003)
[Publications] 伊原正, 小黒啓介, 安稚欣志, 藤原直子, 筏義人: "イオンポリマーメタル複合体を用いたアクチュエータ駆動機構の基礎研究"日本ME学会雑誌. 第42巻特別号. (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

イオンポリマーメタル複合体を用いた人工心筋開発の基礎研究

Principal Investigator

筏 義人 鈴鹿医療科学大学, 医用工学部, 教授 (00025909)

Research Products

[Publications] T.Ihara.T.Masuda.T.Nakamura, Y.Ikada, K.Asaka, N.Fujiwara, K.Oguro: "Isotonic Tension and Isometric Displacement Measurement of a Solid Polymer Electrolyte Membrane-Gold"Proceedings of the Society of Instrument & Control Engineers. (2003)

[Publications] 伊原 正, 中村太郎, 筏 義人, 小黒啓介, 安稚欣志, 藤原直子: "イオンポリマーメタル複合休アクティブ人工血管の基礎研究"第43回日本ME学会大会論文集. 第43巻特別号. (2004)

[Publications] 中村太郎, 伊原 正, 筏 義人, 小黒啓介, 安稚欣志, 藤原直子: "イオンポリマーメタル複合体アクティブ人工気管応用の基礎研究"第43回日本ME学会大会論文集. 第43巻特別号. (2004)

[Publications] T.Ihara, T.Nakamura, T.Nakamura, Y.Ikada, K.Asaka, Na.Fujiwara, K.Oguro: "Isotonic Tension and Isometric Displacement Measurement of a Solid Polymer Electrolyte Membrane-Gold"Proceedings of The First World Congress on Biomimetics & Artificial Muscles. 1. (2003)

[Publications] 中村太郎, 伊原 正, 増田竜樹, 小黒啓介, 安稚欣志, 藤原直子, 筏 義人: "イオンポリマーメタル複合体駆動回路の基礎研究"日本ME学会雑誌. 第42巻特別号. (2003)

[Publications] 伊原 正, 小黒啓介, 安稚欣志, 藤原直子, 筏 義人: "イオンポリマーメタル複合体を用いたアクチュエータ駆動機構の基礎研究"日本ME学会雑誌. 第42巻特別号. (2003)

筏義人鈴鹿医療科学大学, 医用工学部, 教授 (00025909)

[Publications] 伊原正, 中村太郎, 筏義人, 小黒啓介, 安稚欣志, 藤原直子: "イオンポリマーメタル複合休アクティブ人工血管の基礎研究"第43回日本ME学会大会論文集. 第43巻特別号. (2004)

[Publications] 中村太郎, 伊原正, 筏義人, 小黒啓介, 安稚欣志, 藤原直子: "イオンポリマーメタル複合体アクティブ人工気管応用の基礎研究"第43回日本ME学会大会論文集. 第43巻特別号. (2004)

[Publications] 中村太郎, 伊原正, 増田竜樹, 小黒啓介, 安稚欣志, 藤原直子, 筏義人: "イオンポリマーメタル複合体駆動回路の基礎研究"日本ME学会雑誌. 第42巻特別号. (2003)

[Publications] 伊原正, 小黒啓介, 安稚欣志, 藤原直子, 筏義人: "イオンポリマーメタル複合体を用いたアクチュエータ駆動機構の基礎研究"日本ME学会雑誌. 第42巻特別号. (2003)