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2011 年度 実績報告書

電子導電性高分子アクチュエータを用いた能動カテーテルの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21560261
研究機関和歌山大学

研究代表者

土谷 茂樹  和歌山大学, システム工学部, 教授 (30283956)

研究分担者 幹 浩文  和歌山大学, システム工学部, 助教 (20403363)
菊地 邦友  和歌山大学, システム工学部, 助教 (20588058)
キーワード高分子アクチュエータ / ソフトアクチュエータ / 導電性高分子 / ポリピロール / 電界伸縮 / カテーテル / 能動カテーテル
研究概要

本研究は、電子導電性高分子をアクチュエータとしこれに電圧を印加することで屈曲制御可能な能動カテーテルを開発することを目的とした。提案カテーテルは樹脂細管の4側面にアクチュエータを設け、その表面をアクチュエータ駆動用の固体電解質で被覆した構造を有する。対向する一対のアクチュエータ間に電圧を印加し、これらが電界伸縮することで樹脂細管は屈曲動作する。最終年度の平成23年度は、(1)カテーテル作製のための要素技術の完成度向上、(2)樹脂細管表面への高精度ポリピロール(電子導電性高分子の一種。PPyと略す)パターンの形成、(3)能動カテーテルの第2次試作、(4)試作カテーテルの評価と課題抽出、を目指した。低剛性、高導電性で樹脂細管との密着性に優れたPPy電解重合用電極の形成が要素技術上の課題であるため、シリコーン樹脂細管(直径1mm)表面にスパッタ法と無電解めっき法によわ金薄膜を形成すると共に、同薄膜上へのPPyの電解重合に成功した。さらに、エキシマレーザ加工装置を用いてシリコーン樹脂細管全周に形成した金とPPyの積層膜を部分的に除去し、細管の軸方向に幅150μmの分離溝を形成することで、樹脂細管の4側面にPPyアクチュエータを形成することに成功した。次に有限要素法解析を用いてアクチュエータ駆動時のカテーテルの屈曲変位を計算し、目標とする屈曲曲率半径(20~30mm)が達成可能な樹脂細管の直径と金電極の厚み求めた。その後、シリコーン樹脂細管(直径1mm)表面に設けた4分割したPPyアクチュエータを駆動用電解質ゲルで被覆し、能動カテーテルを試作した。試作したカテーテルの対向アクチュエータ間に10μAの直流電流を流すことにより金電極およびPPyの剥離が無く曲率半径23.4mmの屈曲動作が得られた。また、±10μA,15mHzの矩形電流の印加により、繰り返し屈曲動作も確認できた。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Simultaneous In situ Measurement of Silicon Substrate Temperature and Silicon Dioxide Film Thickness during Plasma Etching of Silicon Dioxide Using Low-Coherence Interferometry2012

    • 著者名/発表者名
      C.Koshimizu, T.Ohta, T.Matsudo, S.Tsuchitani, M.Ito
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: Vol.51 ページ: 046201-1-046201-6

    • DOI

      10.1143/JJAP.51.046201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparative study of bending characteristics of ionic polymer actuators containing ionic liquids for modeling actuation2011

    • 著者名/発表者名
      K.Kikuchi, T.Sakamoto, S.Tsuchitani, K.Asaka
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: Vol.109 ページ: 073505-1-073505-11

    • DOI

      10.1063/1.3556434

    • 査読あり
  • [学会発表] PVDF-HFP多孔質体を駆動電解質として用いた空気中駆動型アクチュエータの開発2012

    • 著者名/発表者名
      福原佑樹, 土谷茂樹, 菊地邦友, 幹浩文
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部関西学生会平成23年度学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2012-03-15
  • [学会発表] プラズマ照射によるイオン交換膜の改質を用いたイオン導電性高分子アクチュエータのパターン電極の作製と評価2012

    • 著者名/発表者名
      谷口智久, 菊地邦友, 幹浩文, 土谷茂樹
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部関西学生会平成23年度学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2012-03-15
  • [学会発表] PVDF film micro fabrication for the robotics skin sensor having flexibility and high sensitivety2011

    • 著者名/発表者名
      H.Han, Y.Nakagawa, Y.Takai, K.Kikuchi, S.Tsuchitani
    • 学会等名
      5th Int.Conf.Sensing Technology
    • 発表場所
      Palmerston North, New Zealand
    • 年月日
      20111200
  • [学会発表] Formation of a patterned electrode for ion conductive polymer actuator using a plasma treatment method as a MEMS technology2011

    • 著者名/発表者名
      K.Kikuchi, S.Tsuchitani, I.Shimizu
    • 学会等名
      EuroEAP 2011 : 1st Int.Conf.Electromechanically Active Polymer transducers and artificial muscles
    • 発表場所
      Pisa, Italy
    • 年月日
      20110608-20110609
  • [学会発表] Electromechanical properties of Flemion-based ionic polymer actuatorsion-exchanged with ionic liquids2011

    • 著者名/発表者名
      M.Okamoto, S.Tsuchitani, K.Kikuchi
    • 学会等名
      EuroEAP 2011 : 1st Int.Conf.Electromechanically Active Polymer transducers and artificial muscles
    • 発表場所
      Pisa, Italy
    • 年月日
      20110608-20110609
  • [学会発表] 導電性高分子アクチュエータを用いた能動マイクロカテーテルの開発2011

    • 著者名/発表者名
      花山由宇, 菊地邦友, 土谷茂樹
    • 学会等名
      ROBOMEC 2011 IN OKAYAMA
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      20110500
  • [学会発表] 多自由度イオン導電性高分子アクチュエータの開発2011

    • 著者名/発表者名
      菊地邦友, 清水一平, 土谷茂樹
    • 学会等名
      ROBOMEC 2011 IN OKAYAMA
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      20110500
  • [学会発表] IPMCの電気機械特性に与えるイオン交換時の溶媒の影響2011

    • 著者名/発表者名
      金壮憲, 中村佳寛, 岡本正臣, 菊地邦友, 幹浩文, 土谷茂樹, 安積欣志
    • 学会等名
      第12回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2011)
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2011-12-24
  • [学会発表] IPMCにおけるSF6プラズマを用いた電極のパターンめっきの作製と評価2011

    • 著者名/発表者名
      谷口智久, 清水一平, 菊地邦友, 幹浩文, 土谷茂樹, 安積欣志
    • 学会等名
      第12回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2011)
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2011-12-24
  • [学会発表] 高分子アクチュエータを用いたパワーアシストグローブに関する基礎検討2011

    • 著者名/発表者名
      小田慧, 泉谷惇嗣, 木下雄樹, 菊地邦友, 幹浩文, 丸典明, 土谷茂樹, 安積欣志
    • 学会等名
      第12回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2011)
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2011-12-24
  • [学会発表] Development of an Active Micro Catheter Using a Conducting Polymer Actuator and Silicone Tube2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Hanayama, S.Tsuchitani, K.Kikuchi
    • 学会等名
      2011 IEEE/SICE Int.Symp.System Integration (SII2011)
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2011-12-22
  • [学会発表] Equivalent Circuit and Its Effects on Actuation of Flemion-based IPMC2011

    • 著者名/発表者名
      S.Tsuchitani, M.Okamoto, K.Kikuchi
    • 学会等名
      6th World Congress on Biomimetics, Articial Muscles and Nano-Bio
    • 発表場所
      Cergy-Pontoise, Paris, France
    • 年月日
      2011-10-25

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公開日: 2013-06-26  

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