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熱電運動素子による新しい学術領域と新産業の創生

研究課題

研究課題/領域番号 11792009
研究種目

地域連携推進研究費

配分区分補助金
研究分野 熱工学
研究機関東北大学

研究代表者

圓山 重直  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80173962)

研究分担者 松本 實 (松本 寛)  東北大学, 多元物質科学研究所, 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)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
14,000千円 (直接経費: 14,000千円)
2001年度: 14,000千円 (直接経費: 14,000千円)
キーワードペルチェ素子 / 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 / 人工補助心筋 / 人工心筋
研究概要

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。
平成11年度(計画初年度)は、素子を構築する材料の選択、素子の設計および制御システムの構築を行った。
平成12年度は構築したシステムを用いて素子の性能評価を行い、素子に求められる基本性能、制御特性、改良点等を抽出し、素子の更なる改良を行った。
平成13年度(計画最終年度)は、前年度までの研究成果を基にして素子を用いた技術を先端技術産業に展開した。素子を用いたセンサーや駆動機構を、構造材料と一体化して制御システムと共に最適運用することで、医療や福祉産業における新産業が創出できる技術に発展可能なレベルまで素子の完成度を高めた。また、人工補助心臓や能動カテーテルの生体実験を充実させ、より小型高効率で機動性の高い医療機器への発展を進めた。
より小型のマイクロマシン用アクチュエータの製作を行い、アクチュエータの動的温度変化のその場計測、素子と形状記憶合金の微視的熱移動の観察を行った。また、より小型となった素子の伝熱学的最適化と機械および電気特性の最適化を進めるとともに、素子の温度制御と温度計測をより精度良く行い、動作性の向上を図った。
実用レベルの能動カテーテルの開発や、人工筋肉を人工補助心臓に取り付けて、心臓内部の流動特性の計測を行った。また、これらの医療機器を動物に装着して、動物実験を行った。さらに、より小型のマイクロマシンへのアクチュエータの応用を検討した。
以上により、マイクロマシン技術を駆使して素子を用いて小型駆動機構を可能にし、広い範囲の産業に応用できるような研究開発が推進できた。
以上の結果から、研究計画に対して100%以上の目標が達成された。

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (59件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (59件)

  • [文献書誌] Y.Yambe et al.: "Actuator Using The Peltier Elements For an Artificial Heart System"ASAIO Journal. Vol.45No.2. 160 (1999)

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  • [文献書誌] Y.Luo et al.: "A Shape Memory Alloy Actuator Using Peltier Modules and R-Phase Transition"Journal of Intelligent Material Systems and Structure. Vol.11No.7. 503-511 (2000)

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  • [文献書誌] 羅雲 他: "熱電変換素子を用いた形状記憶合金アクチュエータ"日本AEM学会誌. 第8巻第3号. 395-402 (2000)

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  • [文献書誌] S.Maruyama et al.: "Proposal of Thermoelectric Actuator and Development of Active Catheter"JSME International Journal. Vol.43No.4. 712-718 (2000)

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  • [文献書誌] T.Yambe et al.: "Smallest ventricular assist system by use of Peltier elements with shape memory alloy"Journal of Congestive Heart Failure and Circulatory Support. Vol.1No.4. 403-405 (2001)

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  • [文献書誌] S.Maruyama et al.: "Development of a Novel Artificial Heart Muscle Using Thermoelectric Actuators"International Journal of Heat and Technology. Vol.19No.2. 75-80 (2001)

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  • [文献書誌] Y.Luo et al.: "Thermomechanical Response of a Novel Shape Memory Alloy Actuator Using Peltier Elements"Proc.of 9th International Symposium on Non-Linear Electromagnetic Systems. 196 (1999)

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  • [文献書誌] 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)

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  • [文献書誌] 圓山重直 他: "熱電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. 第2巻. 491-492 (1999)

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  • [文献書誌] 中村博一 他: "熱電運動素子を用いたSMAアクチュエータの機械特性"日本機械学会1999年年次大会講演論文集. 第1巻. 371-372 (1999)

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  • [文献書誌] Y.Luo et al.: "Thermo-mechanical Response of A Novel Shape Memory Alloy Actuator Using Peltier Elements"Proc.of Non-Linear Electromagnetic Systems,ISEM 99. 611-614 (2000)

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  • [文献書誌] S.Maruyama et al.: "Basic Development of Mechanical Cardiac Muscle Using Thermoelectric Actuator"Proceedings of International Symposium SMART-2000. 18-21 (2000)

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  • [文献書誌] S.Maruyama et al.: "Proposal of Thermoelectric Actuator and Development of Active Catheter"Proceedings of the Fourth JSME-KSME Thermal Engineering Conference. Vol.3. 679-684 (2000)

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  • [文献書誌] 楠本淳二 他: "人工心臓を目指した能動アクチュエータの開発と流動に関する研究"日本機械学会東北支部第35期総会・講演会講演論文集. 192-193 (2000)

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  • [文献書誌] S.Maruyama et al.: "Development of a Novel Artificial Heart Muscle Using Thermoelectric Actuators"Proc.of the 5th World Conf.on Exp.Heat Transfer,Fluid Mechanics and Thermodynamics 2001. Vol.2. 1207-1211 (2001)

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  • [文献書誌] 円山重直 他: "ペルチェ運動素子による人工心筋の開発"日本機械学会第13回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. No.00-35. 142-143 (2001)

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  • [文献書誌] 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. 第102巻第964号. 184-185 (1999)

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  • [文献書誌] 新聞記事: "介護分野通じ地域に新産業の芽"医療,特許流通ガイド. 7 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 新聞記事: "心臓にペタッ拍動手助け"河北新報. (1999)

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  • [文献書誌] 新聞記事: "カテーテルが動く"日刊工業新聞. (1999)

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  • [文献書誌] 新聞記事: "病変求め管腔内を自在に動く・「能動カテーテル」に東北大がめど"日刊工業新聞. (1999)

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  • [文献書誌] S.Maruyama: "Active Catheter Made of Thermoelectric Mobile Element for Invasion into Highly Complicated Tissues"New Technology Japan. Vol.27No.7. 15 (1999)

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  • [文献書誌] 円山重直: "ペルチェ運動素子を用いた高度医療・福祉システム"東北産学官フェスタ'99,ニューテクベンチャーフォーラム. 57-58 (1999)

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  • [文献書誌] 円山重直: "世界の耳目を集める、医療・福祉器具開発へ『ペルチェ運動素子を用いた高度医療・福祉システムの開発』"活性化情報ESPO. 第79巻第383号. 3-7 (2000)

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  • [文献書誌] Y. Yambe et al.: ""Actuator Using The Peltier Elements For an Artificial Heart System""ASAIO Journal. Vol. 45, No. 2. 160 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Luo et al.: ""A Shape Memory Alloy Actuator Using Peltier Modules and R-Phase Transition""J. of Intelligent Material Systems and Structure. Vol. 11, No. 7. 503-511 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Maruyama et al.: ""Proposal of Thermoelectric Actuator and Development of Active Catheter""JSME International Journal. Vol. 43, No. 4. 712-718 (2000)

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  • [文献書誌] T. Yambe et al.: ""Smallest ventricular assist system by use of Peltier elements with shape memory alloy""J. of Congcstive Heart Failure and Circulatory Support. Vol. 1, No. 4. 403-405 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Maruyama et al.: ""Development of a Novel Artificial Heart Muscle Using Thermoelectric Actuators""International Journal of Heat and Technology. Vol. 19, No. 2. 75-80 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Luo et al.: ""Thermomechanical Response of a Novel Shape Memory Alloy Actuator Using Peltier Elements""Proc. Of 9th International Symp. On Non-Linear Electromagnetic Systems. 196 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 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)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Luo et al.: ""Thermo-mechanical Response of A Novel Shape Memory Alloy Actuator Using Peltier Elements""Proc. Of Non-Linear Electromagnetic Systems, ISEM 99. 611-614 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Maruyama et al.: ""Basic Development of Mechanical Cardiac Muscle Using Thermoelectric Actuator""Proc. Of International Symposium SMART-2000. 18-21 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Maruyama et al.: ""Proposal of Thermoelectric Actuator and Development of Active Catheter""Proc. Of the 4th JSME-KSME Thermal Engineering Conference. Vol. 3. 679-684 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Maruyama et al.: ""Development of a Novel Artificial Heart Muscle Using Thermoelectric Actuators""Proc. Of the 5th World Conf. on Exp. Heat Transfer, Fluid Mech. And Thermodynamics. Vol. 2. 1207-1211 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Maruyama: ""Active Catheter Made of Thermoelectric Mobile Element for Invasion into Highly Complicated Tissues""New Technology Japan. Vol. 27, No. 7. 15 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 円山重直 他: "ペルチェ運動素子による人工心筋の開発"日本機械学会第13回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. No.00-35. 142-143 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] S.Maruyama et al.: "Development of a Novel Artificial Heart Muscle Using Thermoelectric Actuators"Proc.of Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics 2001. Vol.II. 1207-1211 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamabe et al.: "Smallest ventricular assist system by use of Peltier elements with shape memory alloy"Journal of Congestive Heart Failure and Circulatory Support. Vol.1, No.4. 403-405 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 楠本淳二: "人工心臓を目指した能動アクチュエータの開発と流動に関する研究"日本機械学会東北支部35期総会・講演会 講演論文集. 192-193 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Shigenao Maruyama: "Proposal of Thermoelectric Actuator and Development of Active Catheter"JSME International Journal, Series B. Vol.43・No.4. 712-718 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Shigenao Maruyama: "Proposal of Thermoelectric Actuator and Development of Active Catheter"Proceedings of The Fourth JSME-KSME Thermal Engineering Conference. Vol.3. 679-684 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Shigenao Maruyama: "Basic Development of Mechanical Cardiac Muscle Using Thermoelectric Actuator"Proceedings of Third International Symposium on Shape Memory Alloys and Related Technology (SMART-2000). IFS-TMO12. 18-21 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 羅雲: "熱電変換素子を用いた形状記憶合金アクチュエータ"日本AEM学会誌. Vol.8・No.3. 109-116 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Luo: "Application of an SMA Valve to Artificial Sphincters"Proceedings of Third International Symposium on Shape Memory Alloys and Related Technology (SMART-2000). IFS-TMO12. 22 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Matsumoto: "The Change of Specific Heat Accompanied with Phase Transformations of Nonstoichiometric Ni_2MnGa"Proceedings of Third International Symposium on Shape Memory Alloys and Related Technology (SMART-2000). IFS-TMO12. 9-10 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] V.V.Khovailo: "Premartensitic and Martensitic Phenomenon in Ni-Mn-Ga Alloys"Proceedings of Third International Symposium on Shape Memory Alloys and Related Technology (SMART-2000). IFS-TMO12. 45 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] R.Note: "Control Method of Ni_2MnGa Alloy's Composition"Proceedings of Third International Symposium on Shape Memory Alloys and Related Technology (SMART-2000). IFS-TMO12. 53 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] J.Qiu: "High-Speed Response of SMA Actuator"Proceedings of Third International Symposium on Shape Memory Alloys and Related Technology (SMART-2000). IFS-TMO12. 60-61 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 棚橋善克: "極細径超音波プローブによる診断"泌尿器科紀要. 46巻. 861 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 棚橋善克: "泌尿器科領域における超音波の最新技術とBreakthrough"第88回日本泌尿器科学会総会パネルディスカッション「尿路画像診断における最新技術」. 14-18 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] S.Maruyama: "Active Catheter Made of Thermoelectric Mobile Element for Invasion into Highly Complicated Tissues"New Technology Japan. 27・7. 15 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Luo: "Thermomechanical Response of a Novel Shape Memory Alloy Actuator Using Peltier Elements"International Symposium on Non-Linear Electromagnetic systems. 196 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Yambe: "Actuator Using The Peltier Elements For an Artificial Heart System"ASAIO Journal. 45・1. 160 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 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)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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