| 研究課題/領域番号 |
21K18669
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分18:材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
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| 研究機関 | お茶の水女子大学 |
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研究代表者 |
矢菅 浩規 お茶の水女子大学, 基幹研究院, 特別研究員(PD) (10844582)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
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| キーワード | 微小液滴 / 脂質二分子膜 / マイクロ構造 / 液滴ネットワーク / 微細加工 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，動物が骨格と関節によりその運動を規定しているように，予め変形特性が設計された骨格を導入することにより，変形が自在に設計できる組織様材料を用いたアクチュエータの実現を目指す．ここでの組織様材料とは，多数の液滴から成るネットワークである．本研究では，アクチュエータの駆動力となる液滴間の相対的な体積変化機構を実装し，変形が規定された骨格構造を液滴間に介在させることで，自在な変形を生み出すアクチュエータを実証する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では、液滴ネットワークを用いた微小ソフトロボットの実現に向け、動物の骨格や関節に習ったアクチュエータの開発に取り組んだ。具体的には、微小な骨格構造が介在した液滴ネットワークを形成し、骨格部分に工夫を施すことで特定の変形を生じやすくし、刺激応答性ゲルを用いて変形させるというものである。研究成果として、骨格となるマイクロスケールの格子構造中でゲルビーズの接合を実証し、ゲルビーズのネットワークの温度変化によって微かながら変形を確認した。さらに、設計自由度の向上と微小化に向け、２光子造形法を用いて製作した構造中での微小液滴の生成も実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまで、液滴ネットワークを用いたアクチュエータの研究はシンプルな曲げ変形の実証に留まってきた。これは、これまでの多くの研究では、化学・材料のアプローチが注目されアクチュエータの研究に本来必要な機構学や機械力学、材料力学の視点が欠けていたからであると考えられる。
本研究では、液滴ネットワークに変形可能な骨格構造を介在させるという機械工学的なアプローチによって、アクチュエータの設計性の向上に取り組んだ。本研究の成果は、アクチュエータ研究において本来重要である機械工学に立ち返って液滴ネットワークを考えることを提案するものであり、当該研究分野の流れを変えるという学術的意義がある。
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