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ソフトデバイスグループ

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グループ紹介

ソフトデバイスグループはゴムや圧電高分子を利用した、低剛性で安全なデバイスの研究を行っています。ゴムならではの柔らかな動作や、製作の容易さ、構造による特性等を利用して、医療分野や測定技術、ロボットの皮膚等への応用を目指しています。

研究内容

μ構造集積ラバーシート

  自然界に存在する生物の多くは,柔軟で微細な構造を持ち,摩擦制御や剛性制御,粘着制御のようなマクロ機能を実現している.ヤモリの足先は数nmの微細毛が存在し,これが高い粘着力を実現している.てんとう虫は吸盤状と針状の構造体を持ち,特殊な分泌液により摩擦を制御している.ハスの葉に見られる撥水効果,蝶などに見られる構造色などの微細構造による特性も存在している.
  本研究では,表面に微細構造を集積したシートを,ゴムのような柔軟材料から製作することによって,摩擦制御,構造色制御,濡れ性制御などの機能実現を目指す.

64脚ラバーシート

回折格子を転写したラバーシート

ソフトアクチュエータ搭載型把持・変位検出センサ

変位センサ

把持センサ

  本研究では、ソフトアクチュエータの一つである大湾曲ラバーアクチュエータに柔軟センサを搭載し、物体の把持や変位の検出を目指す。
  現段階では、センサ材料にペースト状にすることで柔軟性を有する圧電高分子材料P(VDF/TrFE)を用いて、製作したセンサを変位センサと把持センサとしてアクチュエータに搭載している。完成したアクチュエータを負圧で変形させた際のセンサ信号から、物体を把持した際の変位・把持の独立検出を確認している。
  今後は物体を把持した際のアクチュエータの力分布確認のため、センサ搭載箇所を増やすことや、安全性向上のため、センサ出力をもとにアクチュエータの制御を行っていく。

歯科咬合検査デバイス

  健全な咀嚼を実現するためには,歯に局所的な過負荷を与えない正常な咬合が必要不可欠とされている。しかし、咬合検査における診断は、歯科医師の技術と主観に依存してしまう。
  そこで、本研究では,咬合音を検出、評価することで、歯科医師の技術と主観に依存しない咬合検査が可能となる新しい歯科用デバイスの開発を目指している。本デバイスは、ラバー吸盤と小型マイクロホンから構成される。ラバー吸盤に負圧を印加することでデバイスを上顎側の歯面に吸着させ、咬合を行うことで発生した咬合音を小型マイクロホンで測定する。

歯科咬合検査デバイス

心筋細胞把持を目指した空気圧マイクログリッパー

ミニグリッパー

  心臓は心筋細胞(20×100×7μm)が収縮を繰り返すことによって血液を体に循環させている。しかし、この心筋細胞の収縮が隣接する他の心筋細胞への負荷となっているため、心筋細胞は常に負荷を受けている状態にある。また、不整脈や心不全も心筋細胞に対する負荷からくるものであるため、単離した心筋細胞に負荷を与え観察することが急務になっている。
  現段階では心筋細胞に対して十分な機械的負荷を与えられていないため、本研究では2つのグリッパーで心筋細胞を挟み正確な位置決めと十分な負荷を与える。また、グリッパーを空気圧駆動にすることにより、電磁ノイズをなくすことでより生体内における心筋細胞の動的状況を再現することを目指す。

非対称マイクロ吸盤による機能性ラバーシート

  自然界に存在する生物の多くは、柔軟な微細構造が形成された表面上に、摩擦制御や剛性制御、粘着制御のようなマクロ機能を実現している。
  本研究では,ゴム表面にマイクロ吸盤を集積形成することで,段差や曲面のある表面でも吸着を行い,また吸着力に異方性を有するフレキシブルな吸着メカニズムの実現を目指す.様々な凸凹表面への吸着,着脱の切り替え機能を有する機能性ラバーシートとして,ロボットスキンへの応用も期待できる.

マイクロ吸盤の光学顕微鏡画像