マイクロファイバの自己折り畳みによる複合ゲル３次元構造構築

• 研究課題/領域番号: 15H05513
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 尾上 弘晃 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (30548681)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 24,180千円 (直接経費: 18,600千円、間接経費: 5,580千円); 2017年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2016年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円); 2015年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
• キーワード: 自己折りたたみ / 刺激応答性ゲル / マイクロ流体デバイス / ハイドロゲル / マイクロファイバ / マイクロ・ナノデバイス / 機能性材料 / 自己組織化

研究成果の概要

本研究の目的は，外部刺激により変形可能な刺激応答性ハイドロゲルをマイクロファイバ状に成形し，マイクロファイバの自己折りたたみにより複雑な３次元構造を形成する技術を確立することである．マイクロ流体デバイスを利用し，一部分が膨潤・収縮する機能を持つ機能性マイクロファイバ形状を構築した．このマイクロファイバを温度およびpHで刺激することにより，伸縮をするスプリング型のソフトアクチュエータや送液可能なチューブ状マイクロポンプ，バンドル構造をもつ人工筋肉アクチュエータの構築に成功した．

研究成果

• [雑誌論文] Functionalized core-shell hydrogel microsprings by anisotropic gelation with bevel-tip capillary (2017)
  • 著者名/発表者名: Koki Yoshida, Hiroaki Onoe
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 45987-45987
  • DOI: 10.1038/srep45987
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 竹槍状微細管を用いたハイドロゲルマイクロスプリングの構築とアクチュエータへの応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田光輝, 尾上弘晃
  • 雑誌名: 電気学会論文誌E 巻: -
  • NAID: 130005262095
  • 査読あり
• [学会発表] Spring-shaped stimuli-responsive hydrogel actuator for magnifying compression and expansion motions (2018)
  • 著者名/発表者名: Koki Yoshida, Shunsuke Nakajima, Ryuji Kawano, Hiroaki Onoe
  • 学会等名: The 31st International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS)
  • 国際学会
• [学会発表] 複合ハイドロゲル構造による温度・pH応答性マイクロゲルファイバ (2017)
  • 著者名/発表者名: 中島駿介, 川野竜司, 尾上弘晃
  • 学会等名: 第28回高分子ゲル討論会
  • 発表場所: 東京大学（東京都・文京区）
  • 年月日: 2017-01-26
• [学会発表] Stimuli-responsive hydrogel microsprings for multiple and complex actuation (2017)
  • 著者名/発表者名: Koki Yoshida, Shunsuke Nakajima, Ryuji Kawano, Hiroaki Onoe
  • 学会等名: The 30th Internationla Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS)
  • 発表場所: Las Vegas (USA)
  • 年月日: 2017-01-22
  • 国際学会
• [学会発表] Hydrogel Microfibers for Biochemical Applications (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Onoe
  • 学会等名: The 28th International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS 2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hydrogel microfibers for biomedical applications (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Onoe
  • 学会等名: The 10th Vietnam-Japan Scientific Exchange Meeting (VJSE2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 大変形可能な刺激応答性マイクロスプリングアクチュエータ (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田光輝, 中島駿介, 川野竜司, 尾上弘晃
  • 学会等名: 日本機械学会2017年度年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] Stimuli-responsive microfiber-bundle actuator with hierarchical alignment (2017)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Nakajima, Ryuji Kawano, Hiroaki Onoe
  • 学会等名: The 19th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] 内部パターンを有する刺激応答性マイクロゲルファイバ (2017)
  • 著者名/発表者名: 中島駿介, 川野竜司, 尾上弘晃
  • 学会等名: 第8回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
• [学会発表] 竹槍状先端を用いた機能性コアシェルマイクロスプリングの構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田光輝, 尾上弘晃
  • 学会等名: 第33回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • 発表場所: 平戸文化センター（長崎県・平戸市）
  • 年月日: 2016-10-24
• [学会発表] Functionalized core-shell hydrogel microsprings fabricated with bevel-tip microfluidic capillary (2016)
  • 著者名/発表者名: Koki Yoshida, Hiroaki Onoe
  • 学会等名: The 20th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Science (microTAS)
  • 発表場所: Dublin (Ireland)
  • 年月日: 2016-10-09
  • 国際学会
• [学会発表] Stimuli-responsive microfiber fabricated with double-network hydrogel (2016)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Nakajima, Ryuji Kawano, Hiroaki Onoe
  • 学会等名: The 20th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Science (microTAS)
  • 発表場所: Dublin (Ireland)
  • 年月日: 2016-10-09
  • 国際学会
• [学会発表] Size control and complex compartmentalization of hydrogel microsprings (2016)
  • 著者名/発表者名: Koki Yoshida, Hiroaki Onoe
  • 学会等名: Asia-Pacific Conference of Transducers and Micro-Nano Technology (APCOT) 2016
  • 発表場所: Kanazawa (Japan)
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] 複合ハイドロゲル構造による刺激応答性マイクロゲルファイバ (2016)
  • 著者名/発表者名: 中島駿介, 川野竜司, 尾上弘晃
  • 学会等名: 化学とマイクロ・ナノシステム学会第33回研究会（CHEMINAS 33）
  • 発表場所: 東京大学（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2016-04-25
• [学会発表] 多機能化に向けた複数区画断面ハイドロゲルマイクロスプリングの構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田光輝, 尾上弘晃
  • 学会等名: 化学とマイクロ・ナノシステム学会第33回研究会（CHEMINAS 33）
  • 発表場所: 東京大学（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2016-04-25
• [学会発表] 複合ハイドロゲル構造によるマイクロアクチュエータ構築技術 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中島駿介, 川野竜司, 尾上弘晃
  • 学会等名: 日本機械学会第7回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター（新潟県，新潟市）
  • 年月日: 2015-10-28
• [学会発表] 非対称ゲル化によるハイドロゲルマイクロスプリングの構築とアクチュエータへの応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田光輝, 尾上弘晃
  • 学会等名: 電気学会第32回センサ・マイクロマシンと応用システム
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター（新潟県，新潟市）
  • 年月日: 2015-10-28
• [学会発表] Shape dependence of bevel-tip capillaries for continuously-formed hydrogel microsprings (2015)
  • 著者名/発表者名: Koki Yoshida, Hiroaki Onoe
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Microchemistry and Microsystem (ISMM2015)
  • 発表場所: Kyoto (Japan)
  • 年月日: 2015-06-21
  • 国際学会
• [図書] Micro/Nano Technologies (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Onoe, Koki Yoshida
  • 総ページ数: 19
  • 出版者: Springer Nature Singapore Pte Ltd.
• [図書] ゲル化・増粘剤の使い方，選び方 事例集 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中島駿介，尾上弘晃
  • 総ページ数: 9
  • 出版者: 技術情報協会
• [備考] 慶應義塾大学 理工学部 機械工学科 尾上研究室
  • URL: http://www.onoe.mech.keio.ac.jp/index-j.html
• [産業財産権] 刺激応答性ファイバ，刺激応答性ファイバの製造方法，及び刺激応答性ファイバの製造装置 (2016)
  • 発明者名: 尾上弘晃, 中島駿介
  • 権利者名: 学校法人慶應義塾
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-199517
  • 出願年月日: 2016-10-07