導電性高分子のソフトアクチュエータによる医療機器の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555095
• Research Institution: Kyshu Institute of Technology
• Principal Investigator: 金藤 敬一 九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 教授 (70124766)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 瀬和 信吾 株式会社イーメックス, 主幹研究員 ; 高嶋 授 九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 助手 (10226772)
• Keywords: 生体機能素子 / 導電性高分子 / ソフトアクチュエータ / 支持電解質濃度

Research Abstract

導電性高分子ポリピロール(PPy)は、電解重合法により変形駆動を呈するフィルムが作製される。電解重合時に使用する支持電解質中のアニオンを選定することにより、アノード膨張及びカソード膨張の対称的な膨張極性を有するポリピロール自立フィルムを作製出来ることが明らかとなった。こうした、両対称的な膨張特性を有するポリピロールフィルムを表裏面に連続的に成膜することで、単膜で大きく屈曲運動を示すバイモフル駆動フィルム(バイアイオニックアクチュエータ)を作製出来ることが明らかとなった。この屈曲フィルムを用い、幾つかの構造体に組み合わせることに、煽動的な変形運動を示すアクティブリングや唇型駆動を示すリング等さまざまな運動体を作製することに成功した。以上の運動体によるデモンストレーションから、バイアイオニックアクチュエータが生体的な駆動素子として十分活用可能であることが示された。PPyバイアイオニックアクチュエータの駆動系を形成するPPy単体フィルムのカソード膨張性及びアノード膨張性はまた、独自のフィルム変形直接測定法の結果から、比較的希釈な塩化ナトリウム水溶液0.005M中においても、明瞭な伸縮運動を呈した。海水(約1M)及び生理食塩水(0.1〜0.5M)等の濃度を考慮すると、アノード、カソード各膨張性フィルムはこうした生体系電解水溶液中でも安定に変形駆動を示すことが明らかとなった。以上の結果から、両膨張性フィルムを応用したPPyバイアイオニックアクチュエータもまた、生体系電解液溶液中で屈曲性能を発現させることを示し、生体系機能素子等への高い応用性が示された。

Research Products

• [Publications] M.Fuchiwaki, W.Takashima, K.Kaneto: "Soft actuators based on poly(3-alkylthiophene)films upon electrochemical oxidation and reduction"Molecular Crystals Liquid Crystals. 374. 513-520 (2002)
• [Publications] W.Takashima, S.S.Pandey, K.Kaneto: "Investigation of bi-ionic contribution for the enhancement of bending actuation in polypyrrole film"Sensors and Actuators B. 89・1-2. 48-52 (2003)
• [Publications] Wataru Takashima, Shyam S.Pandey, Keiichi Kaneto: "Bi-ionic actuators by polypyrrole film"Synthetic Metals. (to be published). (2003)
• [Publications] M.Fuchiwaki, W.Takashima, S.S.Pandey, K.Kaneto: "Proposal of novel actuators using conducting polymer laminates"Synthetic Metals. (to be published). (2003)
• [Publications] Wataru Takashima, Shyam S.Pandey, Keiichi Kaneto: "Cyclicvoltammetric and electochmomechanical characteristics of freestanding polypyrrole films in diluted media"Thin Solid Films. (accepted for publication). (2003)
• [Publications] Shyam S.Pandey, Wataru Takashima, Keiichi Kaneto: "Structure-property correlation electrochemomechanical deformation in polypyrrole films"Thin Solid Films. (accepted for publication). (2003)
• [Publications] Keiichi KANETO, Masamitsu KANEKO: "Polymer Microactuators"RAPRA Technology Ltd.,. 26 (2002)