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ゲルを用いたソフトマイクロポンプの開発に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17040015
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関横浜国立大学

研究代表者

鈴木 淳史  横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (90162924)

研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2006年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2005年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワードハイドロゲル / 溶媒流れ / 摩擦係数相転移 / 相転移 / 相関長 / ハーゲンポアゼイユ / 不均一構造 / マイクロポンプ
研究概要

不連続かつ可逆的に体積変化するハイドロゲルの特性を利用し、ゲル内部の溶液の流動を、ごく小さな外部環境(温度など)の変化により制御あるいは駆動できるようにするために、以下の研究を実施した。
(1)熱応答性のN-イソプロピルアクリルアミドと、熱的に安定なアクリルアミドを初めとした様々な高分子からなるハイブリッドゲルを、前年度と同様に光重合開始剤を用いて合成した。合成温度または溶媒の種類を選択して、合成時の疎水-親水バランスを変化させることにより、高分子網目の相分離を利用した不均一性を導入することができた。さらに、架橋密度を変化させることにより、ネットワークゲルからコロイドゲルまでの多様な網目構造を作成した。
(2)前年度と同様の方法で流速、流量、緩和時間の測定を行ない、ゲルの不均一な網目構造と相分離構造を取り入れた輸送モデルにより、ハイブリッドゲルの特性を評価した。ゲルの変形速度は網目構造に依存し、特性時間が著しく変化した。低温恒温水槽により体温付近の温度を精密に制御するための最適な制御条件を検討し、ハイブリッドゲルの合成条件にフィードバックしながら、流れの制御に最適なシステムの構築原理を明らかにすることができた。
(3)前年度の研究結果を踏まえ、実用に適したバルブおよびポンプを設計・製作した。長期の繰り返し動作による耐久性等、デバイスの寿命や耐久性の検討を行なった。また温度や圧力の急激な変化による性能変化や、不純物が混入した場合の耐久性など、実際の使用を想定した状況の性能測定を行なった。
以上、ゲルを用いた新しいソフトマイクロアクチュエータの開発原理を築くことができた。

報告書

(2件)
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Switching of Water Flow Through Stimuli-responsive Hydrogels2007

    • 著者名/発表者名
      A.Suzuki, G.Kondo
    • 雑誌名

      Mater. Res. Soc. Symp. Proc. (Electronic papers only - No book published 947E

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Water flow in poly(N-isopropylacrylamide) gels2006

    • 著者名/発表者名
      A.Suzuki, M.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics 125巻・17号

      ページ: 174901-74906

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A simple technique to measure the friction coefficient between polymer network of hydrogels and water2005

    • 著者名/発表者名
      M.Yoshikawa, R.Ishii, J.Matsui, A.Suzuki, M.Tokita
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 44巻・11号

      ページ: 8196-8200

    • NAID

      10016872008

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [産業財産権] 特許権2005

    • 発明者名
      鈴木淳史
    • 権利者名
      横浜国立大学
    • 産業財産権番号
      2005-344113
    • 出願年月日
      2005-11-29
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2018-03-28  

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