第5回人工筋肉と自己修復: 生物の筋肉に学ぶ(釜道)

第5回人工筋肉と自己修復: 生物の筋肉に学ぶ(釜道)

1.アクチュエータ
・オジギソウに学ぶ
・生体筋のしくみ
2.人工筋肉(ソフトアクチュエータ)
・代表的な高分子アクチュエータ
・イオン導電性高分子アクチュエータ
・釣り糸人工筋
2.自己修復


1.アクチュエータ
・オジギソウに学ぶ
エコ・フロンティア〜自然に学ぶ科学技術 (5)オジギソウの動きに学ぶ高分子アクチュエーター2010.01.01
アクチュエータとはエネルギーを動力に変える機器のこと。イオンの移動を利用して力を発生する高分子アクチュエータは、オジギソウが葉をたたむのと同じ原理を使って開発された動力源です。静かで小さく、生物の「やわらかい」動きを実現できる高分子アクチュエータは、点字ディスプレイ等への応用も進められています。

アクチュエーター工学入門
アクチュエータ工学入門 「動き」と「力」を生み出す驚異のメカニズム (ブルーバックス)

鈴森/康一東京工業大学 工学院 機械系 ロボティクス 鈴森 康一 教授
鈴森康一 · 外径2ミリの細径人工筋肉が描く“しなやか”なロボットの未来 · 強さ・速さ・精度の高さを追究してももはや本当に画期的なものは生まれない …

エネルギーの元をたどると、太陽からの光エネルギー?
エネルギー変換の化学エネルギーの基礎知識

・生体筋のしくみ
筋組織の3つの種類: 骨格筋、心筋および平滑筋の機能 …
心筋は心臓を収縮して、血液を送り出します。 平滑筋組織は、胃や膀胱のように生体機能を促進するために形を変える臓器を形成します。 人体の筋 …
筋のタンパク質(アクチン・ミオシン)
生体の構造生成に使われているタンパク質のことを構造タンパク質といいます。 … 筋肉においては、細いフィラメントの長さを一定に保つ仕組みを担っていると考えられ …
NHK高校講座 | 生物基礎 | 第6回 呼吸
ATPが1個分解されると、その色素が1個できる。」 野地さんは、ADPとリン酸からATPを合成する酵素「ATP合成酵素」を研究しています。
ATPのエネルギー放出の分子メカニズム〜|お知らせ|東北 …
2019/05/23 — 図2の左はATP分子の模式図です。この分子が、水1分子と反応して、図2の右上のようにADPとPi(無機リン酸)に分解(加水分解)するときにエネルギーを …

2.人工筋肉(ソフトアクチュエータ)
従来のアクチュエータ→高出力、高精度、重圧長大で、高剛性
人工筋肉→軽い、力強い、柔らかい、生体筋の組織や性質を模倣して、筋肉のような動きを目指す
(メカトロニクス分野における人間との協調作業やバイオミメティクスなどへの応用が期待)

スマートマテリアル
材料自身が状況・環境を感知しそれに対して適切な反応を行う最先端の機能材料で、インテリジェントマテリアルとも呼ばれる。例えば、ある反応において、加熱を止めるあるいは冷却する操作が必要になったとき、従来は温度センサーで監視しながら、組み込んだプログラムにより、ある制御温度以上になると電力を切る、あるいはアクチュエーターによってファンなどを動作させる、といった操作が必要であった。一方、スマートマテリアルは、材料それ自身がセンサーでありかつアクチュエーターであるため、自分でこれらの操作を行うことができるので、システムの簡略化、小型化、高い信頼性が実現する。

機能性高分子材料
特徴的な分子構造や反応性のある基をもつことなどによって,特別な機能を現す高分子化合物広義にはタンパク質や核酸などの生体高分子を含めることもあるが,ふつうは合成の高分子化合物をさす。繊維プラスチックなど一般的な高分子化合物が,物理的強度と化学的安定性を利用した構造形成材料として使われるのに対し,それ以外の特殊な機能をもつものを区別していう。たとえば,大量の水を吸収・保持できる吸水性高分子フォトレジストに用いられる感光性高分子イオン交換樹脂などが典型的なもの。そのほか,物質の分離機能をもった高分子膜,人工血管・人工心臓弁・人工歯などの生体適合性高分子,電子機能をもつ光導電性高分子,通電性や圧電性をもつ高分子など多様なものがある。

・代表的な高分子アクチュエータ

–誘電体高分子アクチュエータ
導電性高分子アクチュエータ | イーメックス株式会社
導電性高分子アクチュエータ(人工筋肉). 導電性高分子に電気をかけると伸縮する特性は従来より知られていましたが、今回、世界で初めて伸縮率20%以上を達成すること …
誘電子エラマトマー誘電エラストマー – Wikipedia
誘電性エラストマー (ゆうでんせいエラストマー)は、電場により大きなひずみ(400%を超える)を生成するエラストマーである。マクスウェル応力を利用して電気 …

–電子伝導性高分子アクチュエータ
導電性ゲル Conducting Gels: 流れない流体に電気を流すお話
2020/07/13 — イオン担持ゲル(イオン液体ベース)のアクチュエータ3層構造をしており、真ん中は高分子にイオン液体を含浸させた電解質層、その外側に同じ高分子内に …

–イオン伝導性高分子アクチュエータ
2015-029379号 イオン伝導性高分子アクチュエータ – astamuse
2015/02/12 — 技術に関する情報を探すならアスタミューゼ。こちらはイオン伝導性高分子アクチュエータ(公開番号 特開2015-029379号)の詳細情報です。
IPMC・高分子人工筋肉の詳細 – ケー・ブラッシュ商会
2016/04/18 — IPMC(イオン交換ポリマーメタル複合体)の動作原理・製作方法・応用分野について紹介します。
高分子アクチュエータのモデル化と制御 ~セルフセンシング …
2021/03/22 — 高分子アクチュエータの一つであるイオン導電性高分子・貴金属接合体(IPMC:Ionic polymer metal composite)は、パワーがないものの安価に作成でき、 …

・釣り糸人工筋

2.自己修復

じこしゅうふく‐ざいりょう〔ジコシウフクザイレウ〕【自己修復材料】傷がついたりひび割れが生じたりしたときに自己修復する材料。知的材料の一種。材料中の成分が空気と反応して酸化膜で傷を覆ったり、あらかじめ混合された修復材が流れ出てひび割れを埋めたりするもののほか、紫外線)の照射によって傷が消える塗料などが知られる。自己修復素材自己治癒材料

自己修復材料の開発動向と今後の展開可能性 – 三菱総研
2020/07/13 — 自己修復材料の分類方法は複数存在するが、材料特性に着目した場合は、主に金属、セラミックス、ガラス、ポリマー、エラストマーの5点に分類される(図1) …

凹み傷も切り傷も自己修復できるコーティング材料を開発
2016/11/11 — 共同発表:凹み傷も切り傷も自己修復できるコーティング材料を開発~車のコーティングから止血シートまで幅広い分野で製品化に繋がる可能性~

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