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2016 年度 実施状況報告書

高分子ロボットカテーテルシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K16342
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

堀内 哲也  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 無機機能材料研究部門, 研究員 (60738061)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードイオン導電性高分子 / カテーテル / 断面二次モーメント / トラック形状
研究実績の概要

イオン導電性高分子アクチュエータの筆頭論文を2報発表し、更にもう1報筆頭論文を投稿(2017/5現在、revise中)した。特に最新の論文は、カテーテル形状のアクチュエータの変位特性を劇的に向上させるものである。カテーテルはチューブ形状を有しているため、断面二次モーメントが高く、アクチュエータとして動作させるには不利な構造である。そこで我々はカテーテルを更に変形させてトラック形状(円を一方向に潰した形状)にすることで、断面二次モーメントを低下させ、それによってカテーテルアクチュエータの変位特性の向上に成功した。例えば直径1mm、厚さ0.1mmのカテーテルの場合、真円時の断面二次モーメントに比べ、トラック形状アクチュエータは理論値で約160倍の屈曲率を獲得できる。更に我々は実際に試作し、真円時の6倍の屈曲率をもつアクチュエータの作成に成功した。なお、イオン導電性アクチュエータはソフトアクチュエータに該当するため、例え真円パイプ形状から離れた断面形状を有していたとしても、内部金属製の真円ガイドワイヤを通すことは可能である。本成果をSensors and Actuatorsに現在投稿中、更に特許も申請中である。しかし一方で、断面二次モーメント低下による手術のしにくさが発生しないか、と査読者から指摘を受けている。特に血管内のような脈動流速環境下ではアクチュエータの位置保持が特に難しくなる可能性もある。ここは今年度の研究計画で実験・検証する予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

研究実績の概要の記載の通り、カテーテル変位特性に関する研究で大きな成果を挙げたものの、当初の計画ではユーザインターフェース部分の試作がこの年における主業務のはずであり、それは終わっていない。しかし論文投稿数は計画より2本も多く、必ずしも不調とはいえない年であった。

今後の研究の推進方策

昨年度は所属組織の都合上、計画を曲げても論文投稿数を増やさなくては成らなかったため、インターウェースの試作を延期したが、今年は6月までに試作を終える。既に部品は発注済である。更に、前年度の論文で、断面二次モーメント低下による性能向上は達成したものの、これが流速内で欠点にならないかという点が査読者からも指摘されている。この流速実験で論文投稿を行うことが本年度のゴールと考えている。これにより血管内での性能評価がより客観的になると確信している。

次年度使用額が生じた理由

国際学会への出張が偶然、韓国という近場で行われたため

次年度使用額の使用計画

2017年7月にまた国際学会での発表を予定している

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Voltage-controlled IPMC actuators for accommodating intra-ocular lens systems2017

    • 著者名/発表者名
      Horiuchi Tetsuya、Mihashi Toshifumi、Fujikado Takashi、Oshika Tetsuro、Asaka Kinji
    • 雑誌名

      Smart Materials and Structures

      巻: 26 ページ: 045021~045021

    • DOI

      10.1088/1361-665X/aa61e8

  • [雑誌論文] Voltage-controlled accommodating IOL system using an ion polymer metal composite actuator2016

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Horiuchi, Toshifumi Mihashi, Takashi Fujikado, Tetsuro Oshika, and Kinji Asaka
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 24 ページ: 23280-2328

    • DOI

      10.1364/OE.24.023280

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A multi-physical model for charge and mass transport in a flexible ionic polymer sensor2016

    • 著者名/発表者名
      Zicai Zhu ; Kinji Asaka ; Kentaro Takagi ; Alvo Aabloo ; Tetsuya Horiuchi
    • 雑誌名

      Electroactive Polymer Actuators and Devices (EAPAD)

      巻: 9798 ページ: -

    • DOI

      10.1117/12.2218238

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The effect of ambient humidity on the electrical response of ion-migration-based polymer sensor with various cations2016

    • 著者名/発表者名
      Zicai Zhu, Tetsuya Horiuchi, Karl Kruusamae, Longfei Chang and Kinji Asaka
    • 雑誌名

      Smart Materials and Structures

      巻: 25 ページ: -

    • DOI

      10.1088/0964-1726/25/5/055024

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Influence of Ambient Humidity on the Voltage Response of Ionic Polymer Metal Composite Sensor2016

    • 著者名/発表者名
      Zicai Zhu, Tetsuya Horiuchi, Karl Kruusamae, Longfei Chang, and Kinji Asaka
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 120 ページ: 3215-3225

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.5b12634

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of cation on electrical responses of ionic polymer-metal composite sensors at various ambient humidities2016

    • 著者名/発表者名
      Zicai Zhu, Tetsuya Horiuchi, Kentaro Takagi, Jun Takeda, Longfei Chang, and Kinji Asaka
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 120 ページ: -

    • DOI

      10.1063/1.4961732

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multi-physical model of cation and water transport in ionic polymer-metal composite sensors2016

    • 著者名/発表者名
      Zicai Zhu, Longfei Chang, Tetsuya Horiuchi, Kentaro Takagi, Alvo Aabloo, and Kinji Asaka
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 119 ページ: -

    • DOI

      10.1063/1.4944647

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] イオン導電性高分子を利用した次世代ロボットカテーテル2017

    • 著者名/発表者名
      堀内哲也、安積欣志
    • 学会等名
      産総研 技術シーズ発表会
  • [学会発表] IPMCアクチュエータの医療応用2017

    • 著者名/発表者名
      堀内哲也
    • 学会等名
      第二回関西バイオ医療研究会
  • [学会発表] 産総研におけるスポーツ材料の取り組み2016

    • 著者名/発表者名
      三木 恒久、原 雄介、岩本 伸一朗、堀内 哲也、田嶌 一樹、藤代 芳伸、花岡 隆昌、村山 宣光
    • 学会等名
      日本MRS年次大会
    • 発表場所
      横浜情報文化センター(神奈川)
    • 年月日
      2016-12-21 – 2016-12-21
  • [学会発表] イオン導電性高分子における医療用アクチュエータ2016

    • 著者名/発表者名
      堀内哲也、安積欣志
    • 学会等名
      日本MRS研究会「ソフトアクチュエータ産業化研究会」シンポジウム
    • 発表場所
      波止場会館(神奈川)
    • 年月日
      2016-12-19 – 2016-12-19
  • [学会発表] イオン導電性高分子アクチュエータの医療応用2016

    • 著者名/発表者名
      堀内哲也、安積欣志
    • 学会等名
      第6回CSJ化学フェスタ2016
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京)
    • 年月日
      2016-11-14 – 2016-11-16
  • [学会発表] Accommodating Intraocular Lens with Ion Metal Polymer Composite Actuator2016

    • 著者名/発表者名
      堀内哲也
    • 学会等名
      Topical Meeting on Soft Robotics
    • 発表場所
      理化学研究所(埼玉)
    • 年月日
      2016-10-27 – 2016-10-28
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Accommodating IOL with IPMC actuator2016

    • 著者名/発表者名
      堀内 哲也, 三橋 俊文, 不二門 尚,安積 欣志
    • 学会等名
      Asian-Australasian Conference on Composite Materials
    • 発表場所
      Bexco(釜山、韓国)
    • 年月日
      2016-10-16 – 2016-10-19
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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