JP4447343B2 - 駆動機構及びその作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、駆動部を備えた駆動機構及びその作動方法に関する。

ポリピロールなどの導電性高分子は、電気化学的な酸化還元によって伸縮あるいは変形する現象である電解伸縮を発現することが知られている。導電性高分子を含む成形品は、電圧を印加することにより、この電解伸縮により駆動することができ、アクチュエータ若しくは駆動機構の駆動部に用いることができる。この導電性高分子成形品を用いたアクチュエータ若しくは駆動機構は、人工筋肉、ロボットアーム、義手等の用途として応用が期待され、近年注目されている。

導電性高分子成形品を用いたアクチュエータとしては、セル内に電解液、対極及びポリピロールフィルムを備えたアクチュエータの構成が１９９７年に報告されている（例えば、非特許文献１参照）。このアクチュエータはポリピロールフィルム及び対極が電解液に浸漬された状態で対極とポリピロールフィルムとの間に電圧を印加することによりポリピロールフィルムが伸縮し、ポリピロールフィルムが１４．６ＭＰａ（４５ｇ）の負荷を受けながらも１％の伸縮をすることが記載されている。つまり、このアクチュエータは、電解伸縮により、長さ方向に１４ＭＰａの力を発生させることができる。
デラ・サンタ（Ａ．Ｄｅｌｌａ Ｓａｎｔａ）、外２名、「ポリピロール導電性高分子リニアアクチュエータの性能と運動能力（Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄ ｗｏｒｋ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ａ ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒ ｌｉｎｅａｒ ａｃｔｕａｔｏｒ）」、シンセティックメタルズ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｍｅｔａｌｓ）、エルゼビア サイエンス（Ｅｌｓｃｖｉｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ）、１９９７年、第９０巻、Ｐ９３−１００

前記アクチュエータは、導電性高分子を含む成形品が膜状であるために、駆動部として用いる場合には、チャックなどによって挟み、アクチュエータとして固定する必要がある。

しかし、膜状の導電性高分子成形品をチャック爪などでチャックすることにより固定する方法は、強い力でチャックした場合には膜が欠損して十分に固定できないことがあり、また、導電性高分子の有する可撓性により導電性高分子成形品が変形してチャックすることが難しい場合がある。そのため、膜状の導電性高分子成形品をチャックすることにより位置を固定することは難しく、また、チャックする部材をシャフト等に接続して前記導電性高分子成形品の駆動を駆動力として取り出すことも難しい。

また、導電性高分子の伸縮運動による駆動で発生する力について、大きな発生力を得るために複数枚の導電性高分子薄膜を厚さ方向に積層して素子を得た場合に、前記素子の両端をチャックすることにより固定する方法は、全ての層に同じテンションをかけることが難しく、素子（積層体）を固定する方法としては不適当であった。

また、駆動装置等の駆動部として用いられる方法としては、ワイヤーによる牽引や、モーターによる回転など、機械的若しくは電気的な駆動方法が通常である。しかし、ワイヤーによる牽引で駆動させる場合には、ワイヤーのネジ止めや、滑車を備えるなど、構造が複雑になる。モーターにより駆動する場合には、振動や音を発生して静粛性に問題があり、構造が大掛かりになり、軽量化も難しい。また、素子に電圧印加することにより電気化学的な伸縮動作で駆動する素子を複数の支持体に掛架させて、前記素子の伸縮動作で駆動させる駆動機構は知られていない。

本発明の目的は、容易に固定することができ、複層体とした場合であっても容易に固定することができる駆動部を含むアクチュエータを提供することである。

本発明者らは、鋭意検討の結果、無端帯状、リング状若しくは捲回体である駆動部と、前記駆動部を掛架するための複数の支持体とを備え、前記支持体に前記駆動部を張架したことを特徴とする駆動機構を用いることによっても、駆動部の固定が容易であり、前記駆動部を駆動させた際に前記支持体に駆動力が伝わって、容易に駆動力を得ることができることを見出し、本発明に至った。また、本発明者らは、捲回体である駆動部と前記駆動部を掛架するための複数の支持体とを備えた駆動機構であって、掛架されるための空間部を前記駆動部の内側に備え、前記支持体に前記駆動部を張架したことを特徴とする駆動機構を用いることにより、駆動部の固定が容易であり、前記駆動部を駆動させた際に前記支持体に駆動力が伝わって、容易に駆動力を得ることができることを見出し、本発明に至った。

また、無端帯状若しくはリング状の駆動部と、前記駆動部を掛架するための駆動部取付用支持体を備え、前記駆動部を張架するための補助支持体とを備えたことを特徴とする駆動機構を用いることにより、駆動部の固定が容易であり、しかも、前記駆動部を前記補助支持体に略Ｓ字状、略Ｍ字状若しくはこれらの連続した形状、ジグザグ状、渦巻き状または折り畳み状に保持することも容易であるので、駆動部が例えば２０ｃｍ以上のように長い場合であっても、省スペース化を図ることができ、コンパクトな状態で駆動部を容易に保持することができる。

上記アクチュエータにおいて、少なくとも一の端部のループ状部を備えた駆動体を駆動部に用いることにより、ループ状部を駆動部取付用支持体に掛けて、支持体に巻き付けることにより、容易に捲回体である駆動部を形成することができる。

さらに、前記駆動部が、電解伸縮により最大の伸縮率が８％以上である導電性高分子を材料として含み、アクチュエータの駆動時における前記駆動部の伸縮率を最大の伸縮率の５０％以下となるように前記駆動部を伸縮させるアクチュエータの駆動方法を用いることにより、駆動部を長くすることにより伸縮量を大きくすることができ、最大伸縮率の５０％以下の伸縮率で伸縮させることで伸縮速度を速くすることができる。

（第一の発明）
本願発明は、駆動部と、前記駆動部を掛架するための複数の支持体を備え、前記支持体に前記駆動部を張架したことを特徴とする駆動機構であり、前記駆動部は無端帯状であってもリング状であっても良く、掛架されるための空間部を前記駆動部の内側に備えた捲回体である駆動部であっても良い。前記駆動部が自己伸縮運動することにより、支持体を動かすことができる。本発明を第一の発明とする。

前記駆動部は、自己伸縮するものであればよい。前記駆動部は、電気、湿度等により駆動部自身が伸縮するものであれば特に限定されるものではなく、導電性高分子や導電性材料を含む樹脂を含む駆動部であってもよい。前記駆動部は、特に、導電性高分子を含む駆動部であることが好ましく、前記駆動部と対極との間に電解質が介在する状態で電圧印加されることにより前記駆動部中の導電性高分子が電気化学的な伸縮動作をするので、伸縮の制御が容易である。前記駆動部は、導電性高分子を含み、２つ以上の支持体に掛架させることができるので、駆動部としての設置が容易であり、支持体を駆動部内側面で握持されせることができるので、容易に駆動させることができる。

前記の駆動機構において、前記駆動部は、無端帯状であってもリング状であっても良く、掛架されるための空間部を前記駆動部の内側に備えた捲回体である駆動部であっても良い。前記駆動部がこれらの構造であることにより、２つ以上の支持体に掛架させることができるので、駆動部としての設置が容易であり、支持体を駆動部内側面で握持させることができるので、容易に駆動させることができ、前記駆動部の固定も容易である。

図１は、第一の発明における一の実施態様についての模式図である。図１は台１１の上に、支持体１２１、１２２がそれぞれ摺動溝１３１、１３２に沿って摺動するように設けられている。２つの支持体に無端帯状の導電性高分子成形品である駆動部１４が掛架されている。さらに２つの支持体には、握部１５１、１５２が設けられている。本実施態様の駆動機構においては、この駆動機構を電解質溶液中に設置して、駆動部にリードを介して電極に接続し、また電解質溶液中に対極を設置して、前記対極にリードを介して電極に接続し、駆動部と対極とに電圧を印加して、駆動部を電解伸縮することにより、２つの握部で対象物を挟持することができる。

図２は、第一の発明における第二の実施態様についての模式図である。本実施態様は、駆動部が複数ある場合の一例であり、台２１上に支持体２２１、２２２、２２３、２２４があり、２つの独立の駆動部２３１、２３２が掛架されている。図１の実施態様と同様に、本実施態様においては、支持体２２１、２２３と支持体２２２、２２４の各組に互いに向かい合うように握部を設置することで、駆動部を電解伸縮することにより、２組の握部で対象物をそれぞれ挟持することができる。

図３は、第一の発明における第三の実施態様についての模式図である。図３の実施態様は、支持体が、複数の部材に配され、駆動部が複数の部材に跨るように前記支持体に掛架されている構成の場合である。図３においては、第一部材３１が、第二部材３２と摺動しながら旋回できるように止めビス３３で第二部材と接続されている。駆動部３４は、第一部材の円柱状若しくは円筒状の支持体３５と第二部材の円柱若しくは円筒状の支持体３６とに掛架され、棒状の補助支持体３７、３８により押圧されて張架している。前記駆動部が収縮した場合には第一部材が旋回運動をはじめ、前記駆動部が伸張した場合には、前記第一部材が元の位置に戻り、旋回運動とすることができる。この駆動構造は、産業用ロボットや人体の関節機構として用いることができ、さらに旋回による摺動部分に球関節を用い、駆動部も側面にも設けることで、自由な旋回運動をする関節機構とすることができる。

図４は、第一の発明における第四の実施態様についての模式図である。図４においても、支持体が、複数の部材に配され、駆動部が複数の部材に跨るように前記支持体に掛架されている構成の場合である。駆動部４４が第一部材４１の支持体４５１、４５２間で複数回捲回されて掛架され、さらに、第二部材４２の支持体４６１、４６２間においても複数回捲回されて掛架されている。支持体４５１、４５２間及び支持体４６１、４６２間で複数回捲回されることにより、駆動部の長さを長くすることができ、駆動部が例えば２０ｃｍ以上のように長い場合であっても、省スペース化を図ることができ、コンパクトな状態で駆動部を容易に保持することができる。最大の伸縮率の５０％である伸縮率の伸縮をさせることにより、駆動部が優れた伸縮速度を生じることにより、旋回速度を大きく向上させることができる。

（第二の発明）
また、本願第二の発明の駆動機構は、無端帯状若しくはリング状の駆動部と、前記駆動部を掛架するための駆動部取付用支持体を備え、前記駆動部を張架するための補助支持体とを備えたことを特徴とする駆動機構でもある。

図５は、第二の発明の駆動機構における一の実施態様についての側面からの模式図である。図５は、前記駆動機構を適用した指状の構造体の側面図である。この指状構造体は、２つの駆動部が用いられ、駆動部５１は支持体５２１と支持体５２２に掛架され、補助支持体５２３により押圧されて、支持体に張架された状態になっている。また、駆動部５３は支持体５２４と支持体５２５とに掛架され、支持体５２２により押圧されて支持体に張架されている。駆動部５１が収縮することにより中節骨部５４が関節部５５において摺動しながら旋回し、駆動部５３が収縮することにより末節骨部５６が関節部５７において摺動しながら旋回する。これらの各骨部の旋回運動により、指の曲げ伸ばしを実現することができ、義手へ応用することができる。

前記駆動機構は、指以外にも人体の機構を人工的に構成することが可能である。例えば、前記駆動部は、導電性高分子を含み、電解伸縮による伸縮率が３％以上である場合には、人工筋肉として用いることが可能である。前記駆動機構を人工筋肉として用いた場合に、前記支持体を人体の腱部分として用いることにより、人工的な人体部位を作ることが可能である。例えば、指においては、ＤＩＰ関節、ＰＩＰ関節、ＭＰ関節に相当する関節部を供えた複数の部材の集合体に、各部材に指の腱部分に相当する位置に支持体を設け、指の屈筋群及び伸筋群に相当する駆動部をこれらの支持体に張架することで、前記駆動部の伸縮により複雑な指の動きを容易に再現することができる。

図６は、第二の発明の駆動機構における他の実施態様例についての斜視図である。筐体６１は、駆動機構を備えるハウジング６２を内部に収納する。筐体６１は、筐体の蓋部が備えるアーム６４１に可動支持体６５が取付けられている。ボックス状のハウジング６２は、可動支持体６５が摺動する摺動溝６６１を備えている。前記摺動溝は、一組の対面するする側面にそれぞれ設けられている。可動支持体６５は両方の摺動溝に摺動可能なように取付けられている。前記摺動溝と可動支持体とが摺動するように前記ハウジングを可動させることにより、ロッド６３が駆動して、外部に対して力を与える。

図７は、図６における駆動機構のＡ−Ａ断面図である。ハウジング６２には、内部に駆動部取付用支持体６８１〜６８７が設けられて、該駆動部取付用支持体に駆動部６７が掛架されている。無端帯状の駆動部６７は、補助支持体６９１、６９２並びに可動支持体６５に掛けられて、張架されている。駆動部６７は、駆動部取付用支持体６８１〜６８７及び補助支持体６９１、６９２に、略Ｓ字状、略Ｍ字状若しくはこれらの連続した形状ジグザグ状、渦巻き状または折り畳み状に保持されている。駆動部６７が電圧を印加することにより駆動する場合には、前記駆動部取付用支持体、前記補助支持体及び前記可動支持体が電極としての機能も有することにより、各支持体に電圧を印加することで、駆動部６７が伸縮して駆動する。前駆駆動部が駆動することにより、可動支持体６５が摺動溝６６２と摺動し、ハウジング６２は、筐体６１の蓋により支えられながら、図７における左右方向に駆動する。この駆動において、駆動部６７が収縮することにより、可動支持体６５は図７における右方向の力が与えられる。この可動支持体が蓋７０のアーム６４２に取付けられているために筐体に固定されているので、筐体に対して摺動可能なハウジングは駆動することとなる。図７の左方向に摺動したハウジングは、駆動部６７を伸長させることにより、バネ部材７２の力により右方向に摺動する。このハウジングの駆動により、ハウジングに設けられたロッド６３が筐体の外部において図７における左右方向に駆動して、駆動部の駆動による力を外部に与えることができる。なお、前記バネ部材７２は必ずしも必要ではなく、例えば駆動部６７を可動支持体に固定する等の方法により、図７の右方向への駆動も可能となる。

図８は、図６の駆動機構におけるハウジングの斜視図である。ハウジング６２は、駆動部取付用支持体６８１〜６８７及び補助支持体６９１、６９２を備えている。前記駆動部取付用支持体及び補助支持体は、駆動部と各支持体との摩擦をなくすために駆動部の駆動により周方向への回転が可能なように取付けられていることが好ましいことから、ピポット軸受けによりハウジングに取付けられている。

図９は、図８のハウジングのＢ−Ｂ断面図である。ハウジング６２は側面にピポット軸受け７１１〜７１４を備え、ピポット軸受け７１１、７１３により駆動部取付用支持体６８３がハウジングに取付られている。また、ピポット軸受け７１２、７１４により駆動部取付用支持体６８６がハウジングに取付られている。図９において、ピポット軸受け７１１、７１２にねじ込み式のピポット軸受けを採用することにより、前記駆動部取付用支持体は、ハウジングに容易に取付けることができるようになる。また、補助支持体及び可動支持体も、駆動部取付用支持体と同様に、ピポット軸受けによりハウジングに取付けられることが好ましく、該ピポット軸受けがねじ込み式のピポット軸受けであることがより好ましい。

図６の駆動機構において、前記駆動部が、導電性高分子を含み、該導電性高分子の電解伸縮により駆動する場合には、駆動機構が対極及び電解質を含むことが好ましい。前記対極及び前記電解質は、作用電極である各支持体が電圧を印加することで、駆動部が駆動できるように筐体、またはハウジング等に設ければよい。例えば、前記対極を筐体の内壁面に設け、ハウジング内部及び筐体内部に電解液を充填することにより、各支持対への電圧印加により駆動部は電解伸縮をして、ハウジング及びハウジングにとり付けられたロッド６３が駆動する。

なお、本願の第二の発明において、前記駆動部は、駆動部自身が伸縮するものであれば、伸縮のメカニズムが特に限定されるものではないが、前記駆動部の伸縮量を制御することが容易であることから、前記駆動部が導電性高分子を含み、該導電性高分子の電圧印加による電気化学的な伸縮動作で前記駆動部が伸縮することが好ましい。

また前記補助支持体は、前記駆動部と外面で接している状態である。前記駆動部が伸縮して駆動部全体の長さが伸び縮みすることで、牽引等の対象物と連結させる連結部材を介して該対象物に力を与えるので、前記補助支持体は、ピポット軸受けにより取付けられていることが好ましく、または、前記駆動部との摩擦抵抗を低くするためにスリーブ及び／またはベアリングを備えていることが好ましい。前記駆動部が、前記補助支持体のスリーブ及び／またはベアリングにおいて、前記補助支持体と接していることにより、前記駆動部の伸縮を阻害する摩擦が少ないので、伸縮速度の向上を図ることができる。

また、本願第二の発明の駆動機構において、電解質及び対極をさらに備えることにより、電解伸縮による駆動を生じるアクチュエータとすることもできる。すなわち、前記アクチュエータは、駆動部、電解質及び対極を備えたアクチュエータであって、前記駆動部の形状が無端帯状若しくはリング状であり、前記駆動部を掛架するための駆動部取付用支持体を備え、前記駆動部を張架するための補助支持体とを備えたことを特徴とするアクチュエータとなる。

本願第二の発明である駆動機構を用いたアクチュエータは、前記駆動機構を備え、駆動部、電解質及び対極を備えていれば特に限定されるものではない。例えば、図１乃至図５の駆動機構体を固体または液状の電解質に浸漬しすることで、駆動部及び対極に電圧を印可することにより駆動することにより、前記アクチュエータを駆動することができる。また、上述の前記駆動部取付け板を筐体の一部として、前記駆動部を筐体内部に収納できるようにすることもできる。また、前記駆動部を駆動させるための駆動部に電圧を印加する方法としては、特に限定されるものではない。

（導電性高分子を含む駆動部）
前記駆動部は、前記駆動部が導電性高分子を含む場合には、導電性高分子を含み、電解伸縮により駆動するのであるが、前記導電性高分子としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフェニレンなど用いることができるが、分子鎖にピロール及び／またはピロール誘導体を含む導電性高分子であることが、製造が容易であり、導電性高分子として安定であるだけではなく、電解伸縮性能に優れているために好ましい。

前記駆動部は、ドーパントとしてｐ−トルエンスルホン酸ナトリウムを含む導電性高分子のような従来の導電性高分子を含むものであっても良い。また、第一の発明のアクチュエータを大きな伸縮を必要とする用途に用いる場合には、前記駆動部は、前記駆動部に含まれる導電性高分子が、電解重合法により製造する導電性高分子の製造方法であって、前記電解重合法が、エーテル結合、エステル結合、カーボネート結合、ヒドロキシル基、ニトロ基、スルホン基及びニトリル基のうち、少なくとも１つ以上の結合あるいは官能基を含む有機化合物及び／又はハロゲン化炭化水素を溶媒として含む電解液を用い、前記電解液がトリフルオロメタンスルホン酸イオン及び／または中心原子に対してフッ素原子を複数含むアニオンを含む導電性高分子の製造方法により製造された導電性高分子であることが好ましい。前記駆動部が前記製造方法により製造された導電性高分子を含む駆動部である場合には、前記駆動部の１酸化還元サイクル当たりの伸縮率を容易に３％以上とすることができ、アクチュエータを人工筋肉等の大きな伸縮率が要求される用途に用いることができる。

また、前記電解液中に、公知のドーパントを含んでいても良く、より大きな１酸化還元サイクル当たりの伸縮率を得るためにトリフルオロメタンスルホン酸イオン及び／または中心原子に結合するフッ素原子を複数含むアニオンを含むことが好ましい。更に、得られた導電性高分子の１酸化還元サイクル当たりの伸縮率が１６％以上とするために、前記電解液として、上記のトリフルオロメタンスルホン酸イオン及び／または中心原子に対してフッ素原子を複数含むアニオンの替りに、化学式（１）
（Ｃ_ｎＦ_{（２ｎ＋１）}ＳＯ_２）（Ｃ_ｍＦ_{（２ｍ＋１）}ＳＯ_２）Ｎ^- （１）
（ここで、ｎ及びｍは任意の整数。）
で表されるパーフルオロアルキルスルホニルイミドイオンをアニオンとして含む電解液を用いることが好ましい。

前記有機化合物としては、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン（以上、エーテル結合を含む有機化合物）、γ−ブチロラクトン、酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸-t-ブチル、１，２−ジアセトキシエタン、３−メチル−２−オキサゾリジノン、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸ブチル、フタル酸ジエチル（以上、エステル結合を含む有機化合物）、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート（以上、カーボネート結合を含む有機化合物）、エチレングリコール、１−ブタノール、１−ヘキサノール、シクロヘキサノール、１−オクタノール、１−デカノール、１−ドデカノール、１−オクタデカノール（以上、ヒドロキシル基を含む有機化合物）、ニトロメタン、ニトロベンゼン（以上、ニトロ基を含む有機化合物）、スルホラン、ジメチルスルホン（以上、スルホン基を含む有機化合物）、及びアセトニトリル、ブチロニトリル、ベンゾニトリル（以上、ニトリル基を含む有機化合物）を例示することができる。なお、ヒドロキシル基を含む有機化合物は、特に限定されるものではないが、多価アルコール及び炭素数４以上の１価アルコールであることが、伸縮率が良いために好ましい。なお、前記有機化合物は、前記の例示以外にも、分子中にエーテル結合、エステル結合、カーボネート結合、ヒドロキシル基、ニトロ基、スルホン基及びニトリル基のうち、２つ以上の結合あるいは官能基を任意の組合わせで含む有機化合物であってもよい。

また、前記製造方法において、電解液に溶媒として含まれるハロゲン化炭化水素は、炭化水素中の水素が少なくとも１つ以上ハロゲン原子に置換されたもので、電解重合条件で液体として安定に存在することができるものであれば、特に限定されるものではない。

前記ハロゲン化炭化水素としては、例えば、ジクロロメタン、ジクロロエタンを挙げることができる。前記ハロゲン化炭化水素は、１種類のみを前記電解液中の溶媒として用いることもできるが、２種以上併用することもできる。また、前記ハロゲン化炭化水素は、上記の有機化合物との混合をして用いてもよく、該有機溶媒との混合溶媒を前記電解液中の溶媒として用いることもできる。

前記電解重合法に用いられる電解液には、電解重合される有機化合物（例えば、ピロール）およびトリフルオロメタンスルホン酸イオン及び／または中心原子に対してフッ素原子を複数含むアニオンを含む。この電解液を用いて電解重合を行うことにより、電解伸縮において１酸化還元サイクル当たりの伸縮率及び／または特定時間あたりの変位率が優れた導電性高分子を得ることができる。上記電解重合により、トリフルオロメタンスルホン酸イオン及び／または中心原子に対してフッ素原子を複数含むアニオンが導電性高分子に取り込まれることになる。

前記トリフルオロメタンスルホン酸イオン及び／または中心原子に対してフッ素原子を複数含むアニオンは、電解液中の含有量が特に限定されるものではないが、電解液中に０．１〜３０重量％含まれるのが好ましく、１〜１５重量％含まれるのがより好ましい。

トリフルオロメタンスルホン酸イオンは、化学式ＣＦ_３ＳＯ_３ ⁻で表される化合物である。また、中心原子に対してフッ素原子を複数含むアニオンは、ホウ素、リン、アンチモン及びヒ素等の中心原子に複数のフッ素原子が結合をした構造を有している。中心原子に対してフッ素原子を複数含むアニオンとしては、特に限定されるものではないが、テトラフルオロホウ酸イオン（ＢＦ_４ ⁻）、ヘキサフルオロリン酸イオン（ＰＦ_６ ⁻）、ヘキサフルオロアンチモン酸イオン（ＳｂＦ_６ ⁻）、及びヘキサフルオロヒ酸イオン（ＡｓＦ_６ ⁻）を例示することができる。なかでも、ＣＦ_３ＳＯ_３ ⁻、ＢＦ_４ ⁻及びＰＦ_６ ⁻が人体等に対する安全性を考慮すると好ましく、ＣＦ_３ＳＯ_３ ⁻及びＢＦ_４ ⁻がより好ましい。膜質の優れた導電性高分子膜を得るためにＣＦ_３ＳＯ_３ ^―が特に好ましい。前記の中心原子に対してフッ素原子を複数含むアニオンは、１種類のアニオンを用いても良く、複数種のアニオンを同時に用いても良く、さらには、トリフルオロメタンスルホン酸イオンと複数種の中心原子に対しフッ素原子を複数含むアニオンとを同時に用いても良い。

前記電解重合法に用いられる電解液には、前記有機化合物溶媒と前記トリフルオロメタンスルホン酸イオン及び／または中心原子に対してフッ素原子を複数含むアニオンとの溶液中に、導電性高分子の単量体を含み、さらにポリエチレングリコールやポリアクリルアミドなどの公知のその他の添加剤を含むこともできる。

前記電解重合法は、導電性高分子単量体の電解重合として、公知の電解重合方法を用いることが可能であり、定電位法、定電流法及び電気掃引法のいずれをも用いることができる。例えは、前記電解重合は、電流密度０．0１〜２０ｍＡ／ｃｍ²、反応温度−７０〜８０℃、好ましくは電流密度０．１〜２ｍＡ／ｃｍ^２、反応温度−３０〜３０℃の条件下で行うことができる。

前記駆動部は、導電性高分子が含まれる他に、駆動部としての抵抗値を低下させるために、金属線や導電性酸化物などの導電性材料を適宜含むことができる。また、導電率が１．０×１０^３S／ｃｍ以上である導電性基体と複合化させることにより、導電性基体と導電性高分子との複合構造体としてもよい。

前記導電性基体としては、前記導電性基体が伸縮性を有し、前記導電性基体の導電率が１．０×１０^３Ｓ／ｃｍ以上であれば特に限定されるものではない。前記導電性基体の導電率が１．０×１０^３Ｓ／ｃｍ以上であることにより、前記導電性基体を含む導電性高分子複合構造体のサイズを大きくしても、アクチュエータとして実用可能である大きな伸縮を得ることが可能となる。

前記導電性基体は、伸縮性を発揮し、導電率が１．０×１０^３S／ｃｍ以上であれば、材質が特に限定されるものではない。前記材質は、導電性及び機械的強度の面から見て、金属、金属メッキした高分子繊維、及び炭素材料であることが好ましい。前記導電性基体の構造は、導電性基体が金属等の非伸縮性の材料を含むことによって導電率１．０×１０^３Ｓ／ｃｍ以上の導電性を有する場合には、伸縮可能な構造とすることが好ましい。導電性基体が伸縮可能であることにより、導電性基体が導電性高分子と複合化された導電性高分子複合構造体は、アクチュエータとして実用可能な伸縮等の変位を得ることができる。また、前記導電性高分子複合構造体は、導電性基体が前記導電性高分子複合構造体において芯材としても機能し得ることから、機械的強度も向上できる。

前記伸縮可能な構造は、伸縮可能であれば特に限定されるものではない。前記伸縮可能な構造は、板状や直線線分状の構造と異なり、コイル型ばね、板ばね及びメッシュの様に縦断面において導電性基体を構成する部材間に空間を有する構造を備えた構造であることが好ましい。前記伸縮可能な構造としては、バネ状部材、網目状部材、繊維構造シートを代表的に例示することができる。

（支持体）
本願の第一及び第二の発明の駆動機構における支持体は、前記駆動部が掛架できるものであって、２つ以上の複数個が駆動機構に備えてあれば特に限定されるものではない。前記支持体の形状は、棒状であるが、無端帯状またはリング状である前記駆動部が掛架できるものであれば、棒状、筒状、円柱状や角柱状等の所望の形状とすることができる。

これらの図においては、前記支持体は、導電性を有し、リードを介して電源と接続されることにより、当該支持体に導電性高分子を含む駆動部が掛架されることで、当該駆動部に電圧を印加することができる。しかし、前記支持体は、必ずしも導電性を有する必要がなく、前記支持体が導電性を有さない場合には、前記駆動部に電源に接続されたリードを直接接続することで、前記駆動部に電圧を印加することが可能となる。前記支持体が導電性を有する場合には、導電性を示す材料を含むことで導電性を示すものであればよく、例えば、金、白金、タングステン、ニッケルであってもよく、表面にこれらの材料が形成されているものでも良い。前記支持体が複数設置されている場合には、各支持体から電位を与えることができるので、駆動部が長い場合には、伸縮速度を向上させることができ、特に５０ｍｍ以上長さの駆動部である場合には、支持体間の間隔を５０ｍｍ以内にして、各支持体に電位を与えることにより伸縮速度の向上を図ることができる。

前記支持体は、駆動機構中に２つ以上複数含んでいれば良く、特に個数が限定されるものではない。前記支持体は、駆動部が張架されるので、２本以上であることが好ましい。前記支持体は、一つの駆動部が２つの支持体に張架されても良く、３つ以上の支持体に張架されてもよい。また、前記支持体は、１つの支持体に２つ以上の駆動部が張架されても良い。また、前記駆動機構において、駆動部を支持体に張架するために、前記駆動部を押圧若しくは牽引するための、ピン等の補助支持体を用いることができる。

図１〜図９においてはリード線及び電源が明示されてないが、前記支持体は、導電性を有し、リードを介して電源と接続されることにより、当該支持体に導電性高分子を含む駆動部が掛架されることで、当該駆動部に電圧を印加することができる。しかし、前記支持体は、必ずしも導電性を有する必要がなく、前記支持体が導電性を有さない場合には、前記駆動部に電源に接続されたリードを直接接続することで、前記駆動部に電圧を印加することが可能となる。

（電解質）
第一及び第二の発明の駆動機構は、駆動部に導電性高分子を含む場合には電解質を含む。前記電解質は、通常の導電性高分子を駆動部とするアクチュエータと同様に、駆動部と接するように配置され、駆動部と対極とが電解質を介するように配置されていればよい。前記電解質は、特に限定されるものではなく、液状であってもよく、固体電解質でもよい。前記電解質が液状である場合には、水溶媒であっても、有機溶媒であっても良いが、毒性が低く揮発する速度が比較的遅いために取り扱いが容易であり、大きな伸縮を得ることができるため、水溶媒であることが好ましい。前記電解液が固体電解質である場合には、ゲル高分子電解質であっても完全固体高分子電解質であってもよいが、電解質中のイオン伝導度が大きいためにゲル高分子電解質が好ましい。前記ゲル高分子電解質に用いるゲルとしては、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、寒天などを用いることが、水溶液電解質と複合させ、容易にゲル高分子電解質を調製できるので好ましい。前記電解質は、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、中心原子に対してフッ素原子を複数含むアニオン及び炭素数３以下のスルホン酸塩からなる群より少なくとも１以上選ばれた化合物を含む電解質とすることが、導電性高分子を含む駆動部が１酸化還元サイクル当たりのさらに大きな伸縮を生じることが可能となるので、好ましい。

（対極）
本願の第一及び第二の発明の駆動機構は、駆動部に導電性高分子を含む場合には対極を含む。前記対極は、通常の導電性高分子を駆動部とするアクチュエータと同様に、電解質と接するように配置され、駆動部と対極とが電解質を介するように配置されていればよい。前記対極としては、電極として用いることができる導電性材料で形成されているものであれば、形状が特に限定されるものではなく、棒状、線状、膜状及び板状であっても良い。また、前記対極の材質は、特に限定されるものではなく、種類として金、白金等の貴金属を含む金属であっても良く、導電性樹脂やＩＴＯガラス等の導電性非金属であっても良いが、腐食しにくくて加工が容易なことから貴金属であることが好ましく、白金または金であることがより好ましい。

（界面活性剤）
また、本願発明の駆動機構において、電解質中に界面活性剤を含むことが好ましい。前記駆動部が駆動することにより、上述の補助支持体や連結部材等のような駆動部と接する部材がある場合には、前記の電解質中に界面活性剤を含むことにより、駆動部の駆動が回摺する場合であっても、駆動部と接する部材と接触部付近における駆動部の摩耗を防止することができる。

前記界面活性剤としては、特に限定されるものではなく、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤や両性イオン型界面活性剤などを用いることができるが、イオン的に中性の界面活性剤を用いることがドーパントとの相互作用を生じることが少ないので好ましい。前記界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレン（８）イソオクチルフェニルエーテル（商品名「トリトン Ｘ−１１４」、和光純薬社製）、ポリオキシエチレン（１０）イソオクチルフェニルエーテル（商品名「トリトン Ｘ−１００」、アルドリッチ社製）を用いることができる。

前記界面活性剤は、電解質中に含まれれば、特に濃度が限定されるものではなく、界面活性剤の種類に応じて適宜濃度調整することができる。例えば、界面活性剤として、ポリオキシエチレン（８）イソオクチルフェニルエーテルを用いた場合には、０．１重量％〜５０重量％の濃度範囲で電解質中に含むことができ、駆動部の表面に対する配向が小さい界面活性剤を用いる場合には含有量を前記範囲よりも大きくすることができる。なお、前記電解質は、特に限定されるものではないが、ゲル状または液状の電解質であることが好ましい。

（駆動方法）
また、本願発明は、上記の第一乃至第二の発明の駆動機構を駆動させる駆動方法でもある。特に、駆動部が導電性高分子を含む場合において、電解伸縮により最大の伸縮率が８％以上である導電性高分子を材料として含んで、駆動時における前記駆動部の伸縮率を最大の伸縮率の５０％以下となるように駆動部を伸縮させるアクチュエータの駆動方法を用いることが、所望の長さの変位をより短時間の駆動で得ることができるので、好ましい。前記伸縮率とは、伸長した状態の駆動部の長さ（Ｌ）に対する伸長した状態から収縮した状態へ変位した際の駆動部の長さの差（変位量、Ｄ）の割合（Ｄ／Ｌ×１００（％））をいい、最大の伸縮率とは、最も伸長した状態の駆動部の長さ（Ｌｍｉｎ）に対する最も伸長した状態から最も収縮した状態に変位した際の駆動部の長さの差（変位量、Ｄｍａｘ）の割合（Ｄｍａｘ／Ｌｍｉｎ×１００（％））をいう。

例えば、最大の伸縮率が１２％である電気化学的な伸縮をする導電性高分子（短冊状、長さ１４ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ０．０２ｍｍ）について、−０．７Ｖ ｖｓ Ａｇ／Ａｇ^＋の電圧を印加した場合において、この導電性高分子は、最大の伸縮率（１２％）の６２．５％である伸縮率（７．５％）の伸縮をさせるのに、駆動開始から８０秒を要する。これに対し、この導電性高分子において、最大の伸縮率（１２％）の５０％である伸縮率（６％）の伸縮は、駆動開始から２０秒で行うことができるので、短時間で大きな伸縮を行うことができる。さらに、前記の５０％である伸縮率（６％）を、３０％である伸縮率（４％）とすることで、伸縮に要する時間が７秒とすることができるので、アクチュエータの駆動時における前記駆動部の伸縮率を最大の伸縮率の３０％以下となるように前記駆動部を伸縮させる駆動方法は、より短時間に伸縮するので実用的用途に好適に用いることができる。

最大の伸縮率よりも小さな伸縮率で駆動部を駆動させることがより短時間で行われることの要因としては、電解伸縮での最大の伸縮率が８％以上である導電性高分子は、最大の伸縮率が１〜３％の電解伸縮である導電性高分子に比べて、電解質中のイオンを出し入れしやすい構造であることが考えられる。そのために伸縮する際の初期のイオンの出し入れが早く、伸縮が大きくなるにつれて導電性高分子中のイオン占有量が増えて、又は減少してイオン反発等によりイオン出入速度が低下することが考えられる。

上記駆動方法においては、上述の最大伸縮率が１２％である導電性高分子においては、駆動開始２０秒後での単位時間当たりの伸縮率が０．３％／ｓであるのに対し、駆動開始１０秒後での単位時間当たりの伸縮率が約０．４７％／ｓであり、駆動時間が短いほど単位時間当たりの伸縮率が短くなる。つまり、上記駆動方法においては、所望の伸縮長さを得るためには、駆動部を構成する導電性高分子（駆動体）の長さを長くすることにより、（１）従来の伸縮量よりも長い伸縮量を得ることができ、（２）さらに、所望の伸縮長さが最大の伸縮率よりも５０％以下となるような導電性高分子（駆動体）の長さである場合には速い駆動をさせることができる。伸縮率が大きく、さらに速い伸縮をする駆動をする駆動機構は、ロボットや義手などの実用的用途として有利であるために、各種装置の駆動装置等に好適である。

（用途）
上記の第一及び第二の発明における駆動機構は、より大きな伸縮率を得ることが容易であるので、変位が小さくても用いることができるスイッチやセンサー等の用途以外に、変位が大きい用途である人工筋肉としても好適に用いることがでる。つまり、本発明の駆動機構は、変位が小さい用途にしか用いることができなかった導電性高分子を含む駆動機構を、人工筋肉等の変位が大きな用途へと用途拡大を図ることができる。また、第一の発明及び第二の発明は、リードに緩衝機能を有するリードを用いてもよい。前記駆動機構は、リニアアクチュエータとして用いることも可能であり、駆動装置や押圧装置として用いることができる。前記駆動機構において駆動部の１酸化還元サイクルあたりの伸縮率が３％以上である場合には、シャフトが３％以上伸縮して、駆動機構として３％以上の伸縮を得ることができ、人工筋肉等の変位が大きな用途へと用途に好適に用いることができる。本発明の駆動機構は、電気により導電性高分子が駆動する駆動機構であるので、駆動時に無音であるために、室内用途装置における駆動部または押圧部として好適である。また、前記駆動機構は、金属部品が少ないために従来のリニアアクチュエータに比べて軽量であるので、位置決め装置、姿勢制御装置、昇降装置、搬送装置、移動装置、調節装置、調整装置、誘導装置並びに関節装置の駆動部として好適に用いることができる。

上記の第一の発明及び第二の発明の駆動機構は、人工筋肉として用いるためには、前記駆動部の伸縮率が、駆動機構としての大きな伸縮を得ることができるために、１酸化還元サイクル当たりの３％以上、より好ましくは６％以上であることが好ましい。

上記の本願発明の駆動機構は、人工筋肉、ロボットアームや義手に好適に使用することができる。また、マイクロサージェリー技術におけるピンセット、ハサミ、鉗子、スネア、レーザメス、スパチュラ、クリップなどの医療器具、検査や補修等を行う各種センサー若しくは補修用工具など、健康器具、湿度計、湿度計コントロール装置、ソフトマニュピュレーター、水中バルブ、ソフト運搬装置などの工業用機器、金魚などの水中モービル、または動く釣り餌や推進ヒレなどのホビー用品などの水中で用いられる物品についても好適に使用することができる。

また、上記の本願発明の駆動機構は、ＯＡ機器、アンテナ、ベッドや椅子等の人を乗せる装置、医療機器、エンジン、光学機器、固定具、サイドトリマ、車両、昇降器械、食品加工装置、清掃装置、測定機器、検査機器、制御機器、工作機械、加工機械、電子機器、電子顕微鏡、電気かみそり、電動歯ブラシ、マニピュレータ、マスト、遊戯装置、アミューズメント機器、乗車用シミュレーション装置、車両乗員の押さえ装置及び航空機用付属装備展張装置において、直線的な駆動力を発生する駆動部若しくは円弧部からなるトラック型の軌道を移動するための駆動力を発生する駆動部、または直線的な動作若しくは曲線的な動作をする押圧部として好適に用いることができる。前記駆動機構及び駆動機構は、例えば、ＯＡ機器や測定機器等の上記機器等を含む機械全般に用いられる弁、ブレーキ及びロック装置において、直線的な駆動力を発生する駆動部もしくは円弧部からなるトラック型の軌道を移動するための駆動力を発生する駆動部、または直線的な動作をする押圧部として用いることができる。また、前記の装置、機器、器械等以外においても、機械機器類全般において、位置決め装置の駆動部、姿勢制御装置の駆動部、昇降装置の駆動部、搬送装置の駆動部、移動装置の駆動部、量や方向等の調節装置の駆動部、軸等の調整装置の駆動部、誘導装置の駆動部、及び押圧装置の押圧部として好適に用いることができる。また、上記の本願発明の駆動機構及び駆動機構は、関節装置における駆動部として、関節中間部材等の直接駆動可能な関節部または関節に回転運動を与える駆動部に好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、ＣＡＤ用プリンター等のインクジェットプリンターにおけるインクジェット部分の駆動部、プリンターの前記光ビームの光軸方向を変位させる駆動部、外部記憶装置等のディスクドライブ装置のヘッド駆動部、並びに、プリンタ、複写機及びファックスを含む画像形成装置の給紙装置における紙の押圧接触力調整手段の駆動部として好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、電波天文用の周波数共用アンテナ等の高周波数給電部を第２焦点へ移動させるなどの測定部や給電部の移動設置させる駆動機構の駆動部、並びに、車両搭載圧空作動伸縮マスト（テレスコーピングマスト）等のマストやアンテナにおけるリフト機構の駆動部に好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、椅子状のマッサージ機のマッサージ部の駆動部、介護用又は医療用ベッドの駆動部、電動リクライニング椅子の姿勢制御装置の駆動部、マッサージ機や安楽椅子等に用いられるリクライニングチェアのバックレスト・オットマンの起倒動自在にする伸縮ロッドの駆動部、椅子や介護用ベッド等における背もたれやレッグレスト等の人を乗せる家具における可倒式の椅子の背もたれやレッグレスト或いは介護用ベッドの寝台の旋回駆動等に用いられる駆動部、並びに、起立椅子の姿勢制御のため駆動部に好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、検査装置の駆動部、体外血液治療装置等に用いられている血圧等の圧力測定装置の駆動部、カテーテル、内視鏡装置や鉗子等の駆動部、超音波を用いた白内障手術装置の駆動部、顎運動装置等の運動装置の駆動部、病弱者用ホイストのシャシの部材を相対的に伸縮させる手段の駆動部、並びに、介護用ベッドの昇降、移動や姿勢制御等のための駆動部に好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、エンジン等の振動発生部からフレーム等の振動受部へ伝達される振動を減衰させる防振装置の駆動部、内燃機関の吸排気弁のための動弁装置の駆動部、エンジンの燃料制御装置の駆動部、並びにディーゼルエンジン等のエンジンの燃料供給装置の駆動部として好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、手振れ補正機能付き撮像装置の校正装置の駆動部、家庭用ビデオカメラレンズ等のレンズ駆動機構の駆動部、スチルカメラやビデオカメラ等の光学機器の移動レンズ群を駆動する機構の駆動部、カメラのオートフォーカス部の駆動部、カメラ、ビデオカメラ等の撮像装置に用いられるレンズ鏡筒の駆動部、光学望遠鏡の光を取り込むオートガイダの駆動部、立体視カメラや双眼鏡等の２光学系を有する光学装置のレンズ駆動機構または鏡筒の駆動部、光通信、光情報処理や光計測等に用いられるファイバ型波長可変フィルタの波長変換のファイバに圧縮力を与える駆動部若しくは押圧部、光軸合せ装置の駆動部、並びに、カメラのシャッタ機構の駆動部に好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、ホース金具をホース本体にカシメ固定する等の固定具の押圧部に好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、自動車のサスペンションの巻ばね等の駆動部、車両のフューエルフィラーリッドを解錠するフューエルフィラーリッドオープナーの駆動部、ブルドーザーブレードの伸張及び引っ込みの駆動の駆動部、自動車用変速機の変速比を自動的に切り替える為やクラッチを自動的に断接させる為の駆動装置の駆動部に好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、座板昇降装置付車椅子の昇降装置の駆動部、段差解消用昇降機の駆動部、昇降移載装置の駆動部、医療用ベッド、電動ベッド、電動テーブル、電動椅子、介護用ベッド、昇降テーブル、ＣＴスキャナ、トラックのキャビンチルト装置、リフター等や各種昇降機械装置の昇降用の駆動部、並びに重量物搬送用特殊車両の積み卸し装置の駆動部に好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、食品加工装置の食材吐出用ノズル装置等の吐出量調整機構の駆動部に好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、清掃装置の台車や清掃部等の昇降等の駆動部に好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、面の形状を測定する３次元測定装置の測定部の駆動部、ステージ装置の駆動部、タイヤの動作特性を検知システム等のセンサー部分の駆動部、力センサーの衝撃応答の評価装置の初速を与える装置の駆動部、孔内透水試験装置を含む装置のピストンシリンダのピストン駆動装置の駆動部、集光追尾式発電装置における仰角方向へ動かすための駆動部、気体の濃度測定装置を含む測定装置のサファイアレーザー発振波長切替機構のチューニングミラーの振動装置の駆動部、プリント基板の検査装置や液晶、ＰＤＰなどのフラットパネルディスプレイの検査装置においてアライメントを必要とする場合にＸＹθテーブルの駆動部、電子ビーム（Ｅビーム）システム又はフォーカストイオンビーム（ＦＩＢ）システムなどの荷電粒子ビームシステム等において用いる調節可能なアパーチャー装置の駆動部、平面度測定器における測定対象の支持装置若しくは検出部の駆動部、並びに、微細デバイスの組立をはじめ、半導体露光装置や半導体検査装置、３次元形状測定装置などの精密位置決め装置の駆動部に好適に使用できる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、電気かみそりの駆動部、並びに、電動歯ブラシの駆動部に好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、三次元物体の撮像デバイス或いはＣＤ、ＤＶＤ共用の読み出し光学系の焦点深度調整用デバイスの駆動部、複数の駆動機構によって駆動対象面を能動曲面としてその形状を変形させることによって所望の曲面を近似的に形成して焦点位置を容易に可変できる可変ミラーの駆動部、光ピックアップ等の磁気ヘッドの少なくとも一方を有する移動ユニットを直線移動させることが可能なディスク装置の駆動部、リニアテープストレージシステム等の磁気テープヘッド駆動機構アセンブリのヘッド送り機構の駆動部、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリなどに適用される画像形成装置の駆動部、磁気ヘッド部材等の搭載部材の駆動部、集束レンズ群を光軸方向に駆動制御する光ディスク原盤露光装置の駆動部、光ヘッドを駆動するヘッド駆動手段の駆動部、記録媒体に対する情報の記録又は記録媒体に記録された情報の再生を行う情報記録再生装置の駆動部、並びに、回路しゃ断器（配電用回路しゃ断器）の開閉操作の駆動部に好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、ゴム組成物のプレス成形加硫装置の駆動部、移送される部品について単列・単層化や所定の姿勢への整列をさせる部品整列装置の駆動部、圧縮成形装置の駆動部、溶着装置の保持機構の駆動部、製袋充填包装機の駆動部、マシニングセンタ等の工作機械や射出成形機やプレス機等の成形機械等の駆動部、印刷装置、塗装装置やラッカ吹き付け装置等の流体塗布装置の駆動部、カムシャフト等を製造する製造装置の駆動部、覆工材の吊上げ装置の駆動部、無杼織機における房耳規制体等の駆動装置、タフティング機の針駆動システム、ルーパー駆動システム、およびナイフ駆動システム等の駆動部、カム研削盤や超精密加工部品等の部品の研磨を行う研磨装置の駆動部、織機における綜絖枠の制動装置の駆動部、織機における緯糸挿通のための経糸の開口部を形成する開口装置の駆動部、半導体基板等の保護シート剥離装置の駆動部、通糸装置の駆動部、ＣＲＴ用電子銃の組立装置の駆動部、衣料用縁飾り、テーブルクロスやシートカバー等に用途をもつトーションレースを製造するためのトーションレース機におけるシフターフォーク駆動選択リニア制御装置の駆動部、アニールウィンドウ駆動装置の水平移動機構の駆動部、ガラス溶融窯フォアハースの支持アームの駆動部、カラー受像管の蛍光面形成方法等の露光装置のラックを進退動させる駆動部、ボールボンディング装置のトーチアームの駆動部、ボンディングヘッドのXY方向への駆動部、チップ部品のマウントやプローブを使った測定などにおける部品の実装工程や測定検査工程の駆動部、基板洗浄装置の洗浄具支持体の昇降駆動部、ガラス基板を走査される検出ヘッドを進退させる駆動部、パターンを基板上に転写する露光装置の位置決め装置の駆動部、精密加工などの分野においけるサブミクロンのオーダで微小位置決め装置の駆動部、ケミカルメカニカルポリシングツールの計測装置の位置決め装置の駆動部、導体回路素子や液晶表示素子等の回路デバイスをリソグラフィ工程で製造する際に用いられる露光装置及び走査露光露光装置に好適なステージ装置の位置決めのための駆動部、ワーク等の搬送あるいは位置決め等の手段の駆動部、レチクルステージやウエハステージ等の位置決めや搬送のための駆動部、チャンバ内の精密位置決めステージ装置の駆動部、ケミカルメカニカルポリシングシステムでのワークピースまたは半導体ウェーハの位置決め装置の駆動部、半導体のステッパー装置の駆動部、加工機械の導入ステーション内に正確に位置決めする装置の駆動部、ＮＣ機械やマシニングセンター等の工作機械等またはＩＣ業界のステッパーに代表される各種機器用のパッシブ除振及びアクティブ除振の除振装置の駆動部、半導体素子や液晶表示素子製造のリソグラフィ工程に使用されるの露光装置等において光ビーム走査装置の基準格子板を前記光ビームの光軸方向に変位させる駆動部、並びに、コンベヤの横断方向に物品処理ユニット内へ移送する移送装置の駆動部に好適に使用できる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、電子顕微鏡等の走査プローブ顕微鏡のプローブの位置決め装置の駆動部、並びに、電子顕微鏡用試料微動装置の位置決め等の駆動部に好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、自動溶接ロボット、産業用ロボットや介護用ロボットを含むロボットまたはマニピュレータにおけるロボットアームの手首等に代表される関節機構の駆動部、直接駆動型以外の関節の駆動部、ロボットの指のそのもの、ロボット等のハンドとして使用されるスライド開閉式チャック装置の運動変換機構の駆動部、細胞微小操作や微小部品の組立作業等において微小な対象物を任意の状態に操作するためのマイクロマニピュレータの駆動部、開閉可能な複数のフィンガーを有する電動義手等の義肢の駆動部、ハンドリング用ロボットの駆動部、補装具の駆動部、並びにパワースーツの駆動部に好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、サイドトリマの上回転刃又は下回転刃等を押圧する装置の押圧部に好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、パチンコ等の遊戯装置における役物等の駆動部、人形やペットロボット等のアミューズメント機器の駆動部、並びに、乗車用シミュレーション装置のシミュレーション装置の駆動部に好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、上記機器等を含む機械全般に用いられる弁の駆動部に用いることができ、例えば、蒸発ヘリウムガスの再液化装置の弁の駆動部、ベローズ式の感圧制御弁の駆動部、綜絖枠を駆動する開口装置の駆動部、真空ゲート弁の駆動部、液圧システム用のソレノイド動作型制御バルブの駆動部、ピボットレバーを用いる運動伝達装置を組み込んだバルブの駆動部、ロケットの可動ノズルのバルブの駆動部、サックバックバルブの駆動部、並びに、調圧弁部の駆動部に好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、上記機器等を含む機械全般に用いられるブレーキの押圧部として用いることができ、例えば、非常用、保安用、停留用等のブレーキやエレベータのブレーキに用いて好適な制動装置の押圧部、並びに、ブレーキ構造もしくはブレーキシステムの押圧部に好適に用いることができる。

上記の本願発明の駆動機構は、例えば、上記機器等を含む機械全般に用いられるロック装置の押圧部として用いることができ、例えば、機械的ロック装置の押圧部、車両用ステアリングロック装置の押圧部、並びに、負荷制限機構及び結合解除機構を合わせ持つ動力伝達装置の押圧部に好適に用いることができる。

本願の第一乃至第二の発明の駆動機構は、支持体に掛架することで容易に固定化することができ、特に駆動部を複層構造とした場合であっても各層に同じテンションをかけることができるので、大きな発生力をえる駆動機構として好適である。また、前記駆動機構は、駆動部が支持体に掛架され、各駆動部が独立で駆動することができるので、複雑な構造に用いることができ、空間的なスペースが狭い場合や人体のような複雑な動きをする構造体とするのに好適である。

上述のように本願の第一及び第二の発明の駆動機構は、容易に固定することができ、また、電気により導電性高分子が駆動するアクチュエータであるので、駆動時に無音であるために、室内用途装置における駆動部または押圧部として好適である。また、前記駆動機構は、金属部品が少ないために従来のリニアアクチュエータに比べて軽量であるので、この軽量という性質を専ら利用することにより位置決め装置、姿勢制御装置、昇降装置、搬送装置、移動装置、調節装置、調整装置、誘導装置並びに関節装置の駆動部として用いることで、軽量化が図れるので、好適に用いることができる。

第一の発明における一の実施態様についての模式図。 第一の発明における第二の実施態様についての模式図。 第一の発明における第三の実施態様についての模式図。 第一の発明における第四の実施態様についての模式図。 第二の発明の駆動機構における一の実施態様についての側面からの模式図。 第二の発明の駆動機構における他の実施態様例についての斜視図。 図６における駆動機構のＡ−Ａ断面図である。 図６の駆動機構におけるハウジングの斜視図である。 図８のハウジングのＢ−Ｂ断面図。

符号の説明

１ 駆動機構
１１ 台
１２１、１２２ 支持体
１３１、１３２ 摺動溝
１４ 駆動部
１５１、１５２ 握部
２２１、２２３ 支持体
２２２、２２４ 支持体
２３１、２３２ 駆動部
３１ 第一部材
３２ 第二部材
３３ 止めビス
３４ 駆動部
３５、３６ 支持体
３７、３８ 補助支持体
４１ 第一部材
４２ 第二部材
４３ 止めビス
４４ 駆動部
４５１、４５２ 支持体
４６１、４６２ 支持体
５１、５３ 駆動部
５２１、５２２ 支持体
５２４、５２５ 支持体
５２３ 補助支持体
５４ 中節骨部
５５、５７ 関節部、
５６ 末節骨部
６１ 筐体
６２ ハウジング
６３ ロッド
６４１ アーム
６５ 可動支持体
６６１、６６２ 摺動溝
６７ 駆動部
６９１、６９２ 補助支持体
７０ 蓋
７１１、７１２、７１３、７１４ ピポット軸受け
７２ バネ部材

Claims (14)

1. 無端帯状、リング状若しくは捲回体である駆動部と、前記駆動部を掛架するための複数の支持体を備え、
   前記支持体に前記駆動部を張架し、
   前記駆動部が導電性高分子を含み、前記駆動部が電気化学的な伸縮動作をすることにより駆動することを特徴とする駆動機構。
2. 前記捲回体が、空間部を前記駆動部の内側に備え、前記支持体に前記駆動部を張架したことを特徴とする請求項２に記載の駆動機構。
3. 前記駆動部を複数備えた請求項１または２に記載の駆動機構。
4. 前記支持体がピン状の支持体である請求項１から３のいずれかに記載の駆動機構。
5. 前記支持体が導電性を有し、前記支持体を介して前記駆動部に電圧を印加することにより前記駆動部が駆動する請求項１から４のいずれかに記載の駆動機構。
6. 前記支持体が、複数の部材に配され、前記駆動部が複数の部材に跨るように前記支持体に掛架されている請求項１から５のいずれかに記載の駆動機構。
7. 一の部材が他の部材に対して旋回可能なように設置され、前記駆動部が該一の部材の支持体間で張架するように捲回され、前記駆動部が該他の部材の支持体間で張架するように捲回されることにより、前記駆動部が該一の部材と該他の部材とで張架されていることを特徴とする請求項６に記載の駆動機構。
8. 請求項６または請求項７に記載の前記駆動機構を用いた指状構造体。
9. 無端帯状若しくはリング状の駆動部と、前記駆動部を掛架するための駆動部取付用支持体を備え、
   前記駆動部を張架するための補助支持体とを備え、
   前記駆動部が導電性高分子を含み、該導電性高分子の電圧印加による電気化学的な伸縮動作で前記駆動部が伸縮することを特徴とする駆動機構。
10. 前記駆動部が前記補助支持体の外周面と接するように張架され、前記駆動部が前記補助支持体に略Ｓ字状、略Ｍ字状若しくはこれらの連続した形状、ジグザグ状、渦巻き状または折り畳み状に保持されていることを特徴とする請求項９に記載の駆動機構。
11. 前記補助支持体に前記駆動部が摺動可能とするためのスリーブまたはベアリングを備えることを特徴とする請求項９または１０に記載の駆動機構。
12. 筐体がハウジングを備え、
    前記ハウジングが前記駆動部、前記駆動部取付用支持体、及び補助支持体を備え、
    前記筐体に可動支持体が取付けられ、
    前記駆動部が前記駆動部取付用支持体、前記補助支持体及び前記可動支持体に掛けられ、
    前記ハウジングが前記可動支持体と摺動する摺動溝を備え、
    前記ハウジングがロッドを備えることを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載の駆動機構。
13. 前記駆動部取付用支持体、補助支持体及び可動支持体がピポット軸受けによりハウジングに取付けられている請求項９から１２のいずれかに記載の駆動機構。
14. 請求項９から１３のいずれか１項に記載の駆動機構の作動方法であって、駆動部が、電解伸縮により最大の伸縮率が８％以上である導電性高分子を材料として含み、アクチュエータの駆動時における前記駆動部の伸縮率を最大の伸縮率の５０％以下となるように前記駆動部が伸縮することを特徴とする作動方法。

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