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3次元微細加工技術を用いた自励振動高分子ゲル繊毛アクチュエータに関する基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 13022270
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関立命館大学

研究代表者

田畑 修  立命館大学, 理工学部, 教授 (20288624)

研究分担者 磯野 吉正  立命館大学, 理工学部, 助教授 (20257819)
研究期間 (年度) 2001 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
2002年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2001年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
キーワード自励振動 / ゲル / ルテニウム / シンクロトロン / ケモメカニカルシステム / 繊毛 / 成型加工 / マイクロ / 非線形 / アクチュエータ / 自励新振動 / 高分子 / 3次元微細加工
研究概要

外部からの制御信号がなくても,心臓のように一定リズムで自発的に動作する高分子ゲル製アクチュエータを実現し,生体との親和性の高いケモメカニカルシステムを構築することが本研究の最終目標である.第1ステップとして,繊毛運動をするケモメカニカルアクチュエータの実現可能性を検討している.材料にはルテニウム錯体[Ru(bpy)_3]を共重合させたN-イソプロピルアクリルアミド(N-IPAAm)自励振動ゲルを用いた.自励振動ゲル内ではBZ反応が発生し,一定条件下において自発的なリズムで膨潤収縮を繰り返す特性を示す.
シンクロトロンから放射されるX線を利用したゲルのマイクロ成型加工技術を用いて自励振動ゲルの表面に繊毛状突起のマイクロ構造を形成した人工繊毛を実現した.人工繊毛は底部直径100μm,高さ300μmの円錐台形状構造が250μmピッチでアレイ状に配置された構造である.ゲル中の反応波の伝播に伴う繊毛状突起先端部の挙動を,動画解析処理を用いて測定すると共に,有限要素法(FEM)を用いたシミュレーション結果により解析した.BZ反応によるゲルの膨潤・収縮のFEM解析は,繊毛状突起モデルに初期条件として熱膨張係数と温度場およびヤング率の測定結果を与えて行った.測定により突起先端の楕円軌跡動作が明らかになり,FEM解析により突起先端の楕円軌跡動作にはゲル基部の膨潤・収縮が大きく関与していることが明らかとなった.

報告書

(2件)
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (10件)

  • [文献書誌] Hui You: "Deep X-ray Exposure System with Multistage for 3-D Micro fabrication"Journal of Micromechatronics. JMM01-JS001. (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Osamu Tabata: "Moving mask deep X-ray lithography system with multi stage for 3-D Microfabrication"Microsystem Technologies. 8. 93-98 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Naoki Matsuzuka: "Algorithm for Analyzing Optimal Mask Movement Pattern in Moving Mask Deep X-ray lithography"Micromechatronics and Human Science. 159-164 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Osamu Tabata: "3-D Micro Fabrication Technology using Deep X-Ray Lithography"Proc. of the Korea Micro Electro Mechanical Systems Workshop. 297-302 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Naoki Matsuzuka: "3D Fabrication by Moving Mask Deep X-ray Lithography (M^2DXL) with Multiple Stages"Proc. of the Fifteenth IEEE International Conference on Micro Eloctro Mechanical Systems. 180-183 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Osamu Tabata: "Chemo-Mechanical Actuator using Self-Oscillating Gel for Artificial Cilia"The 16th Annual Int. Conf. on Micro Electro Mechanical Systems. 12-15 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Osamu Tabata: "Ciliary Motion Actuator using Self-Oscillating Gel"Sensors and Actuators. 95. 234-238 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Osamu Tabata: "3D Fabrication By Moving Mask Deep X-ray Lithography (M^2DXL) with Multiple Stages"The 15th Annual Int. Conf. On Micro Electro Mechanical Systems. 180-183 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hui You: "Moving Mask Deep X-ray Lithography System with Multi Stage for 3-D Microfabrication"High Aspect Ratio Micro Structures Technology. 13-14 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hui You: "Moving Mask Deep X-ray Lithography System with Multi Stage for 3-D Microfabrication"18th Sensor Symposium. 73-76 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2018-03-28  

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