| 研究課題/領域番号 |
19K14944
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 (2020-2022)
信州大学 (2019) |
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研究代表者 |
堀井 辰衛 東京工業大学, 生命理工学院, 研究員 (90839226)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 誘電エラストマーアクチュエータ / グラビアコート / ナノシート / 歪みセンサ / ワイヤレス / 静電容量型センサ / SWCNT / SB / 無線 / SBS / 曲げ剛性 / 織機 / PVCゲル / 芯鞘構造ゲルファイバー / 織物構造アクチュエータ / 人工筋肉 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
可塑化ポリ塩化ビニル（PVC）ゲルにカーボンブラックを分散させた伸縮性導電ファイバーを、可塑化PVCゲルファイバーに内包した芯鞘構造PVCゲルファイバーと、陽極ファイバーから成る、織物構造アクチュエータは大気中で大変形し、低消費電力、高耐久性という優れた性能を示すため、サポートウェア等への実用化が期待される。一方、アクチュエータの製造はすべて手作業のため、小さなサイズのアクチュエータでも完成までに時間を要する。本研究では、織物構造アクチュエータの製造工程・時間の短縮を目的とする。また、芯鞘構造PVCゲルファイバーと陽極繊維を織り込む際の本数や間隔を自在に変化させることの出来る織機を作製する。
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| 研究成果の概要 |
近年、PVCゲルの様な誘電ゲルや誘電エラストマーを用いたソフトアクチュエータの低電圧駆動化や効率的製造手法の開発に関する研究が数多く報告されており、人工筋肉や触覚提示デバイスへの応用が期待されている。本研究では織物型PVCゲルアクチュエータの半自動生産を可能にする織機の設計を実施した。
その後、触覚提示デバイスへ適用可能かつ皮膚貼付可能な積層型誘電エラストマーアクチュエータ（DEA）の作製評価と、皮膚へ貼付可能な静電容量型薄膜歪みセンサを開発した。センサを無線ユニットと組み合わせることでリアルタイムで身体動作（指の屈伸、嚥下）を測定することが可能となった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
日常生活や作業、運動時の身体動作を長期、即時計測し、その情報を離れた人間の感覚器官に伝達可能な触覚デバイスを開発すれば、特殊技術の教示や疾病の早期発見への貢献が期待できる。しかし、従来のセンサ、触覚デバイスは重く硬質であるため、皮膚の変形等を捉えるのが困難である。柔軟な触覚デバイスの報告は数多くあるが、生体組織との間の機械特性の差により自然な体の動きを妨げやすい。すなわち、生体組織に対して曲げ剛性が低く、伸縮性に富んだデバイスが重要である。このような触覚デバイスを創生することで、自然な身体動作を即時検出し、身体動作情報を伝達するような新たなシステムやヘルスケアモニタリングへの貢献が期待できる。
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