高発生力型の新規自律振動性高分子ゲルの創製

• 研究課題/領域番号: 21750222
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 前田 真吾 早稲田大学, 理工学術院, 助教 (40424808)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2010年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2009年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: ゲルアクチュエータ / ゲル / アクチュエータ / 反応拡散 / ソフトマターの物理 / ナノ制御

研究概要

生体は,流入するエネルギーと生体内部で散逸するエネルギーが均衡して,一定の散逸構造を持つシステムである.その生体内部には,神経細胞の膜電位,心臓の拍動,サーカディアンリズムなど,細胞レベルから一個体至るまでの階層において自律的な機能を有している.このような生体が持つ複雑かつ精密に組み立てられた時空間機能を,人工的に組み上げることができれば,生体を模倣したアクチュエータや自律歩行するゲルロボットや自律駆動ポンプなどの実現が期待できる.本研究では,生体システムと同程度もしくはそれ以上の発生力を有する自律振動性の高分子ゲルの実現を目指す.

研究成果

• [雑誌論文] A Pendulum-Like Motion of Nanofiber Gel Actuator Synchronized with External Periodic pH Oscillation (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Nakagawa, Y.Hara, S.Maeda, S.Hashimoto
  • 雑誌名: Polymers 3(1) ページ: 405-412
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of autonomous gel actuators (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, Y.Hara, S.Hashimoto
  • 雑誌名: Polymers 3(1) ページ: 299-313
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Pendulum-Like Motion of Nanofiber Gel Actuator Synchronized with External Periodic pHOscillation (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Nakagawa, Y.Hara, S.Maeda, S.Hashimoto
  • 雑誌名: Polymers 巻: 3 ページ: 405-412
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of autonomous gel actuators (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, Y.Hara, S.Hashimoto
  • 雑誌名: Polymers 巻: 3 ページ: 299-313
  • 査読あり
• [雑誌論文] ケミカルロボット-化学反応で動くロボット (2010)
  • 著者名/発表者名: 橋本周司, 前田真吾, 原雄介
  • 雑誌名: 未来材料 10(2) ページ: 38-43
• [雑誌論文] Molecular Design and Functional Control of Novel Self-Oscillating Polymers (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Hara, S.Maeda, S.Hashimoto, R.Yoshida
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Science 11(2) ページ: 704-718
  • 査読あり
• [雑誌論文] Active polymer gel actuators (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, Y.Hara, R.Yoshida, S.Hashimoto
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Science 11(1) ページ: 52-66
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autonomous pattern formation driven by chemical energy in gel system (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, Y.Hara, S.Hashimoto
  • 雑誌名: Proc.IEEE Nano 2010 巻: (CD-ROM)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel design of nanofibrous gel actuator by electrospinning (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Nakagawa, Y.Hara, S.Maeda, S.Hashimoto
  • 雑誌名: Proc.IEEE Nano 2010 巻: (CD-ROM)
  • 査読あり
• [雑誌論文] ケミカルロボット-化学反応で動くロボット (2010)
  • 著者名/発表者名: 橋本周司, 前田真吾, 原雄介
  • 雑誌名: 未来材料 巻: 10 ページ: 38-43
• [雑誌論文] Molecular Design and Functional Control of Novel Self-Oscillating Polymers (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Hara, S.Maeda, S.Hashimoto, R.Yoshida
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Science 巻: 11 ページ: 704-718
  • 査読あり
• [雑誌論文] Active polymer gel actuators (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, Y.Hara, R.Yoshida, S.Hashimoto
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Science 巻: 11 ページ: 52-66
  • 査読あり
• [雑誌論文] Active polymer gel actuators (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, Y.Hara, R.Yoshida, S.Hashimoto
  • 雑誌名: International Journal of Molecuiar Science 11(1) ページ: 52-66
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-oscillating gel as novel biomimetic materials (2009)
  • 著者名/発表者名: R.Yoshida, T.Sakai, Y.Hara, S.Maeda, S.Hashimoto, D.Suzuki, Y.Murase
  • 雑誌名: J.controlled.Release 140(3) ページ: 186-193
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of novel self-oscillating molecular robot fueled by organic acid (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Hara, S.Maeda, R.Yoshida, S.Hashimoto
  • 雑誌名: Proc.IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2009) ページ: 2223-2227
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical Robot -Design of Peristaltic Polymer Gel Actuator- (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, Y.Hara, R.Yoshida, S.Hashimoto
  • 雑誌名: Proc.IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2009) ページ: 4325-4330
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of novel self-oscillating gel actuator for achievement of chemical robot (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Nakamaru, S.Maeda, Y.Hara, S.Hashimoto
  • 雑誌名: Proc.IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2009) ページ: 4319-4324
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of autonomous swelling-deswelling behavior for a Polymer Gel (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Nakamaru, S.Maeda, Y.Hara, S.Hashimoto
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.B 113(14) ページ: 4609-4613
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-oscillating gel as novel biomimetic materials (2009)
  • 著者名/発表者名: R.Yoshida, T.Sakai, Y.Hara, S.Maeda, et al.
  • 雑誌名: J.controlled.Released 140(3) ページ: 186-193
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autonomous pattern formation driven by chemical energy in gel system
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, Y.Hara, S.Hashimoto
  • 雑誌名: Proc.IEEE nano 2010 (in press).
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel design of nanofibrous gel actuator by electrospinning
  • 著者名/発表者名: H.Nakagawa, Y.Hara, S.Maeda, S.Hashimoto
  • 雑誌名: Proc.IEEE nano 2010 (in press).
  • 査読あり
• [学会発表] 振動反応で駆動する化学ロボット (2010)
  • 著者名/発表者名: 前田真吾
  • 学会等名: 第47回自律分散システム部会研究会
  • 発表場所: 首都大学(招待講演)
  • 年月日: 2010-12-04
• [学会発表] Autonomous pattern formation driven by chemical energy in gel system (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, Y.Hara, S.Hashimoto
  • 学会等名: IEEE International conference on nanotechnology 2010
  • 発表場所: Seoul
  • 年月日: 2010-08-19
• [学会発表] A novel design of nanofibrous gel actuator by electrospinning (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Nakagawa, Y.Hara, S.Maeda, S.Hashimoto
  • 学会等名: IEEE International conference on nanotechnology 2010
  • 発表場所: Seouol
  • 年月日: 2010-08-19
• [学会発表] 化学反応波とカップルした高分子ゲルの運動について (2010)
  • 著者名/発表者名: 前田真吾, 原雄介, 秋元琢磨, 橋本周司
  • 学会等名: 第65回日本物理学会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-26
• [学会発表] 表面改質手法を用いたゲルの接着手法に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部秀和, 原雄介, 前田真吾, 橋本周司
  • 学会等名: 第21回高分子ゲル研究討論会,東京大学山上会館大会議
  • 年月日: 2010-01-14
• [学会発表] 高速駆動するゲルアクチュエータの創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中丸啓, 原雄介, 前田真吾, 吉田亮, 橋本周司
  • 学会等名: 第21回高分子ゲル研究討論会,vol.21,pp.91-92,東京大学山上会館大会議
  • 年月日: 2010-01-14
• [学会発表] 表面改質手法を用いたゲルの接着手法に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部秀和, 原雄介, 前田真吾, 橋本周司
  • 学会等名: 第21回高分子ゲル研究討論会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2010-01-14
• [学会発表] 高速駆動するゲルアクチュエータの創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中丸啓, 原雄介, 前田真吾, 橋本周司
  • 学会等名: 第21回高分子ゲル研究討諭会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2010-01-14
• [学会発表] 高分子鎖の化学構造が与える凝集・解離自励振動現象への影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 原雄介, 前田真吾, 橋本周司, 吉田亮
  • 学会等名: 第19回非線形反応と協同現象研究会(Poster)
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2010-01-09
• [学会発表] 高分子鎖の化学構造が与える凝集・解離自励振動現象への影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 原雄介, 前田真吾, 橋本周司, 吉田亮
  • 学会等名: 第19回非線形反応と協同現象研究会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2010-01-09
• [学会発表] Autonomous pattern formation driven by chemical energy in gel system (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, Y.Hara, S.Hashimoto
  • 学会等名: IEEE International conference on nanotechnology 2010 (IEEE Nano 2010)(Poster).
  • 発表場所: Seoul, Korea.
• [学会発表] A novel design of nanofibrous gel actuator by electrospinning (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Nakagawa, Y.Hara, S.Maeda, S.Hashimoto
  • 学会等名: IEEE International conference on nanotechnology 2010 (IEEE Nano 2010)(Poster).
  • 発表場所: Seoul, Korea.
• [学会発表] 自発的に運動する高分子ゲルアクチュエーターの設計 (2010)
  • 著者名/発表者名: 前田真吾, 原雄介, 橋本周司
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
• [学会発表] エレクトロスピニング法によるナノファイバーアクチュエータの創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中川裕貴, 前田真吾, 原雄介, 橋本周司
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
• [学会発表] ケミカルロボットの設計 (2009)
  • 著者名/発表者名: 前田真吾
  • 学会等名: 第7回「ぬれ・接着・破壊」の物理
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2009-12-12
• [学会発表] 生体環境下で自律駆動する化学ロボットの創製と自励粘性振動の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原雄介, 前田真吾, 吉田亮, 橋本周司
  • 学会等名: 第18回ポリマー材料フォーラム(Poster)
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2009-11-26
• [学会発表] 生体環境下で自律駆動する化学ロボットの創製と自励粘性振動の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原雄介, 前田真吾, 吉田亮, 橋本周司
  • 学会等名: 第18回ポリマー材料フオーラム
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2009-11-26
• [学会発表] BZ反応とミクロ相分離した高分子ゲルの力学振動について (2009)
  • 著者名/発表者名: 前田真吾, 原雄介, 橋本周司
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会(Poster)
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] BZ反応とミクロ相分離した高分子ゲルの力学振動について (2009)
  • 著者名/発表者名: 前田真吾, 原雄介, 橋本周司
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] 生態環境下で自律駆動する化学ロボットの分子設計と自励粘性振動の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原雄介, 前田真吾, 吉田亮, 橋本周司
  • 学会等名: 第62回コロイドおよび界面化学討論会(Poster)
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2009-09-19
• [学会発表] 生態環境下で自律駆動する化学ロボットの分子設計と自励粘性振動の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原雄介, 前田真吾, 橋本周司
  • 学会等名: 第62回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2009-09-19
• [学会発表] 高機能薬物放出デバイスを目指した新規デンドリマーゲルの機能制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原雄介, 前田真吾, 橋本周司
  • 学会等名: 第58回高分子討論会(Poster)
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] 誘電エラストマーアクチュエータの周波数応答特性と発生力に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石井友章, 原雄介, 前田真吾, 橋本周司
  • 学会等名: 第58回高分子討論会(Oral)
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] 無機微粒子を用いたゲルの接着手法に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 阿部秀和, 原雄介, 前田真吾, 橋本周司
  • 学会等名: 第58回高分子討論会(Oral)
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] 高機能薬物放出デバイスを目指した新規デンドリマーゲルの機能制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原雄介, 前田真吾, 橋本周司
  • 学会等名: 第58回高分子討論会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] 誘電エラストマーアクチュエータの周波数応答特性と発生力に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石井友章, 原雄介, 前田真吾, 橋本周司
  • 学会等名: 第58回高分子討論会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] 無機微粒子を用いたゲルの接着手法に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 阿部秀和, 原雄介, 前田真吾, 橋本周司
  • 学会等名: 第58回高分子討論会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] ゲルアクチュエータの高強度化と駆動特性に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中丸啓, 原雄介, 前田真吾, 橋本周司
  • 学会等名: 第58回高分子討論会(Oral)
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] ゲルアクチュエータの高強度化と駆動特性に関ずる研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中丸啓, 原雄介, 前田真吾, 橋本同司
  • 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] 生体環境下で自律駆動するゲルロボットの創製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原雄介, 前田真吾, 橋本周司
  • 学会等名: 日本化学会第3回関東支部大会(Poster)
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] 生体環境下で自律駆動するゲルロボットの創製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原雄介, 前田真吾, 橋本周司
  • 学会等名: 日本化学会第3回関東支部大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] Development of novel molecular robots fueled by organic acid (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Hara, S.Maeda, R.Yoshida, S.Hashimoto
  • 学会等名: IEEE/RSJ International conference on Interigent robot and systems 2009 (IROS 2009)(Oral).
  • 発表場所: St.Louis, USA.
• [学会発表] Chemical Robot Design of Peristaltic Polymer Gel (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Maeda, Y.Hara, R.Yoshida, S.Hashimoto
  • 学会等名: IEEE/RSJ International conference on Interigent robot and systems 2009 (IROS 2009)(Oral).
  • 発表場所: St.Louis, USA.
• [学会発表] Development of novel self-oscillating gel actuator for achievement of chemical robot (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Nakamaru, S.Maeda, Y.Hara, S.Hashimoto
  • 学会等名: IEEE/RSJ International conference on Interigent robot and systems 2009 (IROS 2009)(Oral).
  • 発表場所: St.Louis, USA.
• [備考] 新聞・記事
• [備考] NewScientist "Chemical 'caterpillar' points to electronics-free robots", April, 2009.
• [備考] 日本経済新聞2009年7月20日「自力で動く高分子開発早大など人工心臓に応用」
• [備考] 日刊工業新聞2009年6月29日「早大、自律移動のゲル開発-化学反応で駆動-」