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レーザー合成技術を駆使した鋳型フリーの自励振動マイクロゲルアクチュエータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H03209
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

原 雄介  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (90452135)

研究分担者 中住 友香  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究員 (80738021)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2018年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2017年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
キーワードゲル / アクチュエータ / レーザー / 合成技術 / マイクロ流路 / BZ反応 / 微細構造 / 自励振動 / 合成 / マイクロ・ナノデバイス / マイクロマシン / 高分子合成 / 高分子構造・物性 / 高性能レーザー
研究成果の概要

本研究では、マイクロ流路等の微小な空間において、レーザー光を用いることで鋳型を用いることなくマイクロゲルアクチュエータを合成することを目指した。微小空間において、ゲルアクチュエータを自励駆動させるため、本研究では化学反応を直接的に力学的なエネルギーに変換して駆動するゲルを用いて検討を行った。干渉させたレーザー光で任意の大きさや構造周期を持つマイクロスケールのゲルを合成するため、モノマー、架橋剤、開始剤、反応促進剤等の組成および濃度の検討を行った。ゲルの駆動評価は、温度一定の条件でBZ基質濃度の影響について検討を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、幅広い分野で微量分析に応用されているマイクロ流路等に利用可能な、ゲルアクチュエータに関する技術開発である。生体同様にソフトでウェットな性質を持つゲルアクチュエータは、微小化しても筋肉同様に性能を維持することが可能である。本研究では微小なゲルアクチュエータを、干渉したレーザー光で作製する手法を提案した。このような技術を発展させることにより、マイクロ流路等を用いた分析技術の発展に貢献できると考えている。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 5件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Effect of polymer concentration on the lifetime and transmittance behavior of a self-oscillating polymer chain with a high lower critical solution temperature2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoka Nakazumi、Yusuke Hara
    • 雑誌名

      MATEC Web of Conferences

      巻: 130 ページ: 07002-07002

    • DOI

      10.1051/matecconf/201713007002

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analysis of self-oscillating behaviors aimed at the development of a molecular robot with organic acids as fuel2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoka Nakazumi、Yusuke Hara
    • 雑誌名

      IOP Conference Series: Materials Science and Engineering

      巻: 242 ページ: 012095-012095

    • DOI

      10.1088/1757-899x/242/1/012095

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Influence of the Belousov?Zhabotinsky substrate concentration on the lifetime and self-oscillating behavior of a polymer solution2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoka Nakazumi、Yusuke Hara
    • 雑誌名

      MATEC Web of Conferences

      巻: 130 ページ: 07003-07003

    • DOI

      10.1051/matecconf/201713007003

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 自励振動ゲルを動力源とするマイクロ流体素子の開発2019

    • 著者名/発表者名
      原 雄介、中住 友香
    • 学会等名
      日本油化学会第58回年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of self-oscillating gel actuators for application to microfluidic devices and soft robots2019

    • 著者名/発表者名
      原 雄介
    • 学会等名
      アクティブマター研究会2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Self-oscillating polymer chains and gels for autonomous soft robots2018

    • 著者名/発表者名
      原 雄介
    • 学会等名
      The 5th International Conference on Nanomechanics and Nanocomposites
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 新規自励振動ゲルアクチュエータの開発とPOCTへの応用について2017

    • 著者名/発表者名
      原 雄介
    • 学会等名
      九州大学 先導物質化学研究所 講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] POCTの実現を目指したポンプ一体化型マイクロチップの開発2017

    • 著者名/発表者名
      原 雄介
    • 学会等名
      公益社団法人日本油化学会若手の会委員会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Self-oscillating polymer gel actuators for chemical robots2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Hara
    • 学会等名
      The International Conference on Composite Material, Polymer Science and Engineering
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 自励振動ゲルアクチュエータの開発とケミカルロボティクスの開拓研究2017

    • 著者名/発表者名
      原 雄介
    • 学会等名
      福岡工業大学 総合研究機構 講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 化学反応を駆動源とする自励振動ゲルアクチュエータの開発とケミカルロボティクスの開拓研究2017

    • 著者名/発表者名
      原 雄介
    • 学会等名
      有機エレクトロニクス材料研究会 第222回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Analysis of self-oscillating behaviors aimed at the development of a molecular robot with organic acids as fuel2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoka Nakazumi, Yusuke Hara
    • 学会等名
      The 2017 International Conference on Materials Science and Mechanical Manufacturing Engineering
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of polymer concentration on the lifetime and transmittance behavior of a self-oscillating polymer chain with a high lower critical solution temperature2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoka Nakazumi, Yusuke Hara
    • 学会等名
      The International Conference on Composite Material, Polymer Science and Engineering
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of the Belousov-Zhabotinsky substrate concentration on the lifetime and self-oscillating behavior of a polymer solution2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoka Nakazumi, Yusuke Hara
    • 学会等名
      The International Conference on Composite Material, Polymer Science and Engineering
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 病原菌の即時分析システムの開発を目指したマイクロチップの研究2017

    • 著者名/発表者名
      原 雄介、中住 友香
    • 学会等名
      日本スポーツ歯科医学会 第28回総会・学術大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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