光駆動型アクチュエーターの開発とインテリジェントマイクロポンプへの応用

• 研究課題/領域番号: 20360112
• 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: 東京農工大学
• 研究代表者: 渡辺 敏行 東京農工大学, 大学院・工学研究院, 教授 (10210923)
• 研究分担者: 戸谷 健朗 東京農工大学, 工学府, 技術職員 (50397014)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円); 2010年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2009年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2008年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
• キーワード: アクチュエーター / アゾベンゼン / 高分子ゲル / 二光子励起重合 / 光応答性 / マイクロポンプ / 末端架橋法 / 網目構造 / 架橋剤 / インターペネトレートネットワーク / ダイヤモンド構造 / 高分子 / 光駆動

研究概要

光応答性部位であるアゾベンゼンを有し、かつ規則正しい網目構造を有するポリアミド酸ゲルを合成した。このゲルに青色レーザー(405nm)照射すると、アゾベンゼンの異性化に伴いゲルが収縮し、緑色レーザーを照射すると膨潤した。
可視光線下で青色レーザーのOn、Offを繰り返すとゲルが拍動し、その中に含まれている溶媒をはき出し、光応答性ポンプとして機能することが明らかになった。拍動1回あたりの溶媒の吐出量は100plと見積もられた。光照射の際の高分子ゲルからの溶媒の吐出量は3官能性架橋剤から合成したゲルよりも4官能性架橋剤から合成したゲルの方が20%程度多かった。

研究成果

• [雑誌論文] Generation of dielectric barrier discharge plasma in supercritical argon (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Suga, T. Nakajima, T. Watanabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 49(7)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of quenching mechanism in thermoreversible fluorescence recording materials using thermo-chromic fluorescence resonance energy transfer(tc-FRET) (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Hirata, M. Vach, T. Watanabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 49(5)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高分子フォトニクスナノ構造制御材料のフォトニクスデバイスへの展開 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡辺敏行
  • 巻: 59(5)
  • ページ: 321-324
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasma optical emission spectrometry in supercritical fluid for material synthesis process (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Suga, T. Watanabe
  • 雑誌名: Trans. Mater. Res. Soc. Jpn 巻: 35(1) ページ: 15-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Simple Fabrication Method for Three-Dimensional Gold Nanoparticle Electrodes and Their Application to the Study of the Direct Electrochemistry of Cytochrome c (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Murata, K. Kajiya, M. Nukaga, Y. Suga, T. Watanabe, N. Nakamura, H. Ohno
  • 雑誌名: Electroanalysis 巻: 22(2) ページ: 185-190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Material transformation from carbon dioxide to nanodiamonds by plasma enhanced chemical supercritical fluid deposition (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Watanabe, Y.Suga
  • 雑誌名: Jasco Report 巻: 10 ページ: 41-49
• [雑誌論文] Plasma optical emission spectrometry in supercritical fluid for material synthesis nrocess (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Suga, T.Watanabe
  • 雑誌名: Trans.Mater.Res.Soc.Jpn. 巻: 35 ページ: 15-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Jpn.J.Appl.Phys. (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Hirata, M.Vach, T.Watanabe
  • 雑誌名: Investigation of quenching mechanism in thermoreversible fluorescence recording materials using thermo-chromic fluorescence resonance energy transfer (tc-FRET) 巻: 49
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of dielectric barrier discharge plasma in supercritical argon (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Suga, T.Nakajima, T.Watanabe
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 巻: 49
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Simple Fabrication Method for Three-Dimensional Gold Nanoparticle Electrodes and Their Application to the Study of the Direct Electrochemistry of Cytochrome c (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Murata, K.Kajiya, M.Nukaga, Y.Suga, T.Watanabe, N.Nakamura, H.Ohno
  • 雑誌名: Electroanalysis 28 ページ: 185-190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of quenching mechanism in thermoreversible fluorescence recording materials using thermo-chromic fluorescence resonance energy transfer (tc-FRET) (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Hirata, M.Vach, T.Watanabe
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 49(in press) ページ: 1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasma optical emission spectrometry in supercritical fluid for material synthesis process (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Suga, T.Watanabe
  • 雑誌名: Trans.Mater.Res.Soc.Jpn. (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scattering-type polarizers consisting of fiber/matrix and method to enhance polarization property (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Totani, H. Hayashi, T. Watanabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 48(8)
  • NAID: 40016704668
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scattering-type polarizers consisting of fiber/matrix and method to enhance polarization property (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Totani, H.Hayashi, T.Watanabe
  • 雑誌名: Jpn, J.Appl.Phys. 48
  • NAID: 40016704668
  • 査読あり
• [雑誌論文] 2光子吸収材料とその応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡辺敏行
  • 雑誌名: 機能材料 29 ページ: 48-60
• [雑誌論文] (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡辺敏行
  • 雑誌名: 光学材料の屈折率制御技術(第1編第3章 分子配向と屈折率)(シーエムシー出版) ページ: 31-41
• [雑誌論文] 断面が三角形の繊維1本による透過光の方向制御および偏光の分離機能 (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Mori, T. Yamamoto, E. Kato, K. Totani, T. Watanabe
  • 雑誌名: J. Nannosci. NanoTech. (in press)
  • NAID: 10021127258
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversible fluorescent on-off recording in a highly transparent polymeric material utilizing fluorescent resonance energy transfer(FRET) induced by heat treatment (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Hirata, T. Watanabe, KS. Lee
  • 雑誌名: Adv. Func. Mater 巻: 8(19) ページ: 2869-2879
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversible fluorescent on-off recording in a highly transparent polymericmaterial utilizing fluorescent resonance energy transfer (FRET)inducedby heat treatment (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Hirata, T. Watanabe
  • 雑誌名: Adv. Func. Mater. 18 ページ: 2869-2879
  • 査読あり
• [雑誌論文] 断面が三角形の繊維1本による透過光の方向制御および偏光の分離機能 (2008)
  • 著者名/発表者名: 戸谷健朗, 渡辺敏行, 林秀樹
  • 雑誌名: 繊維学会誌 64 ページ: 171-177
  • NAID: 10021127258
  • 査読あり
• [雑誌論文] 感熱型蛍光記録材料 (2008)
  • 著者名/発表者名: 渡辺敏行, 平田修造
  • 雑誌名: 工業材料 56 ページ: 82-83
• [雑誌論文] 二光子励起重合によるマイクロニードルアレイ作製と細胞牽引力測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 渡辺敏行, 中広貴
  • 雑誌名: 未来材料 8(5) ページ: 6-9
• [学会発表] 光照射によって屈曲挙動を示す高分子ゲル (2011)
  • 著者名/発表者名: 草野大地、吉原直希、村上義彦、渡辺敏行
  • 学会等名: 第20回インテリジェント材料/材料システムシンポジウム
  • 発表場所: 東京女子医大
  • 年月日: 2011-01-16
• [学会発表] 光照射によって屈曲挙動を示す高分子ゲル (2011)
  • 著者名/発表者名: 草野大地、吉原直希、村上義彦、渡辺敏行
  • 学会等名: 第20回インテリジェント材料/材料システム
  • 発表場所: 東京女子医大(東京)
  • 年月日: 2011-01-06
• [学会発表] Reversible Fluorescent On-Off Recording in a Highly Transparent Polymeric Material Utilizing Fluorescence Energy Transfer for Multilayer Recording System (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe, S. Hirata, K. Totani
  • 学会等名: Pacific Chem
  • 発表場所: Hawai, USA
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] Reversible Fluorescent On-Off Recording in a Highly Transparent Polymeric Material Utilizing Fluorescence Energy Transfer for Multilayer Recording System (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Watanabe, S.Hirata, K.Totani
  • 学会等名: Pacific Chem., 2010
  • 発表場所: Hawaii 招待講演
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] Elastic properties of rigid polymer gels linked by symmetrical tetrafu nctional cross-linker (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Yoshihara, D.Kusano, T.Watanabe, Y.Nomoto, T.Sakai, M.Shibayama
  • 学会等名: Pacific Chem., 2010
  • 発表場所: Hawari
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] 立体的に対称な四官能架橋剤を用いた末端架橋型剛直性高分子ゲルの物性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉原直希,草野大地,渡辺敏行,野本祐作,柴山充弘,酒井崇匡
  • 学会等名: 第59回高分子学会討論会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] 立体的に対称な四官能架橋剤を用いた末端架橋型剛直性高分子ゲルの物性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉原直希, 草野大地, 渡辺敏行, 野本祐作, 柴山充弘, 酒井崇匡
  • 学会等名: 第59回高分子学会討論会
  • 発表場所: 北海道大学(北海道)
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] 高分子修飾リボソームの近赤外光による分解挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡辺敏行, 鈴木彩衣, 河野健司
  • 学会等名: 平成22年度繊維学会年次大会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京)
  • 年月日: 2010-06-17
• [学会発表] 常温大気中で高輝度長寿命の有機蓄光機能の発現させるための材料のデザインルール (2010)
  • 著者名/発表者名: 戸谷健朗、渡辺敏行、平田修造、安達千波矢
  • 学会等名: 電子情報通信学会
  • 発表場所: NTT武蔵野研究開発センター(東京)
  • 年月日: 2010-05-27
• [学会発表] Synthesis and mechanical properties of novel rigid polymer gels by using hinge-liked cross-linker (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Yoshihara, N. Hosono, T. Sakai and T. Watanabe
  • 学会等名: Gel Sympo 2009
  • 発表場所: Kwansei Gakuin Univ
  • 年月日: 2009-12-03
• [学会発表] 新規ヒンジ型架橋高分子ゲルの力学物性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉原直希,細野暢彦,渡辺敏行
  • 学会等名: 第58回高分子討論会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] ノルボルネン部位を有する2,4-ジアミノ-s-トリアジン誘導体の合成と開環メタセシス重合性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤田弘幸, 大石哲也, XUE Boyong, 前山勝也, 豊田昭徳, 渡辺敏行
  • 学会等名: 第58回高分子討論会
  • 発表場所: 熊本県 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] 3次元微細足場材料の弾性率が細胞挙動に与える影響III (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤佳苗, 渡辺敏行, 原田伊知郎, 赤池敏宏
  • 学会等名: 第58回高分子討論会
  • 発表場所: 熊本県 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] ヒンジ型架橋剤を利用した新規剛直性高分子ゲルの合成と評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉原直希,細野暢彦,渡辺敏行、細野暢彦
  • 学会等名: 平成21年度繊維学会年次大会
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2009-06-11
• [学会発表] ヒンジ型架橋剤を利用した新規剛直性高分子ゲルの合成と評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉原直希, 細野暢彦, 渡辺敏行
  • 学会等名: 平成21年度繊維学会年次大会
  • 発表場所: 東京都タワーホール船堀
  • 年月日: 2009-06-11
• [学会発表] 3次元微細足場材料の弾性率が細胞挙動に与える影響II (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤佳苗, 渡辺敏行, 原田伊知郎, 赤池敏宏
  • 学会等名: 平成21年度繊維学会年次大会
  • 発表場所: 東京都タワーホール船堀
  • 年月日: 2009-06-11
• [学会発表] 常温大気中で高効率な蓄光機能を示す有機材料のデザインルール (2009)
  • 著者名/発表者名: 平田修造, 戸谷健朗、渡辺敏行
  • 学会等名: 平成21年度繊維学会年次大会
  • 発表場所: 東京都タワーホール船堀
  • 年月日: 2009-06-11
• [学会発表] Reversible thermosensitive recording of fluorescent and long-lived phosphorescence images and their applications (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Watanabe, S.Hirata
  • 学会等名: The Forth East Asia Symposium on Functional Dyes and Advanced Materials
  • 発表場所: Osaka Japan
  • 年月日: 2009-06-05
• [学会発表] ヒンジ型架橋剤を利用した新規剛直性高分子ゲルの合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉原直希,細野暢彦,渡辺敏行
  • 学会等名: 第58回高分子年次大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2009-05-27
• [学会発表] ヒンジ型架橋剤を利用した新規剛直性高分子ゲルの合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉原直希, 細野暢彦, 渡辺敏行
  • 学会等名: 第58回高分子年次大会
  • 発表場所: 兵庫県 神戸国際会議場
  • 年月日: 2009-05-27
• [学会発表] 3次元微細足場材料の弾性率が細胞挙動に与える影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤佳苗, 渡辺敏行, 原田伊知郎, 赤池敏宏
  • 学会等名: 第58回高分子年次大会
  • 発表場所: 兵庫県 神戸国際会議場
  • 年月日: 2009-05-27
• [学会発表] 2,-4-ジアミノ-s-トリアジニル基を有するポリノルボルネンの合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤田弘幸, 大石哲也, XUE Boyong, 豊田昭徳, 秋山三郎, 渡辺敏行
  • 学会等名: 第58回高分子年次大会
  • 発表場所: 兵庫県 神戸国際会議場
  • 年月日: 2009-05-27
• [学会発表] Reversible thermosensitive recording of fluorescent and long-lived phosphorescence images (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Watanabe, K.Totani, S.Hirata
  • 学会等名: ME&D meeting
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2009-05-21
• [学会発表] 波面制御されたレーザー光による二光子励起重合の分解能向上 (2008)
  • 著者名/発表者名: 豊田耕平, 尾松孝茂, 渡辺敏行
  • 学会等名: 第57回高分子討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学
  • 年月日: 2008-09-24
• [学会発表] 波面制御されたレーザー光を利用した二光子励起重合 (2008)
  • 著者名/発表者名: 豊田耕平, 尾松孝茂, 渡辺敏行
  • 学会等名: 繊維学会年次大会
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2008-06-20
• [図書] 高効率二光子吸収材料 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡辺敏行
  • 総ページ数: 200
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 光学材料の屈折率制御技術 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡辺敏行、魚津吉弘
  • 総ページ数: 326
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 光学材料の屈折率制御技術 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡辺敏行
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 「光学材料の屈折率制御技術」第1編第3章 分子配向と屈折率 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡辺敏行
  • 出版者: シーェムシー出版
• [図書] 光学材料の屈折率制御技術 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡辺敏行,魚津吉弘
  • 出版者: シーェムシー出版
• [図書] 次世代医療のための高分子材料工学 (2008)
  • 著者名/発表者名: 渡辺敏行、中広貴
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 「次世代医療のための高分子材料工学」第1章第5節 二光子励起重合による三次元細胞培養材料 (2008)
  • 著者名/発表者名: 渡辺敏行,中広貴
  • 出版者: シーェムシー出版
• [備考]
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~watanabe
• [産業財産権] 新規グアナミン化合物、その誘導体及びそれらの製造方法 (2010)
  • 発明者名: 大石哲也、渡辺敏行、藤田弘幸、秋山三郎、豊田昭徳
  • 権利者名: 大石哲也、東京農工大学
  • 産業財産権番号: 2010-100674
  • 出願年月日: 2010-04-26