WO2004026758A1

WO2004026758A1 - 駆動体及びその製造方法

Info

Publication number: WO2004026758A1
Application number: PCT/JP2003/011959
Authority: WO
Inventors: Shingo Sewa; Kazuo Onishi
Original assignee: Eamex Corporation
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2004-04-01
Also published as: JP4575774B2; AU2003264504A1; JPWO2004026758A1

Abstract

アクチュエータ素子において、アクチュエータ素子を主として構成する材料を変えることなしに、優れた変位量及び変位速度を備えたアクチュエータ素子を提供する。アクチュエータ素子が屈曲する方向に面する表面に凹凸を備え、前期凹凸が屈曲を容易にするための波形形状を形成するアクチュエータ素子を用いる。また螺旋状に形成された管状のアクチュエータ素子については、所定の直径のワイヤーを捲きつけて管状体の表面に螺旋状の凹凸を設け、所定の操作を行うことにより螺旋状に形成されたアクチュエータ素子の製造方法により製造する。

Description

明細書駆動体及びその製造方法技術分野

本発明は、湾曲が容易なァクチユエータ素子並びにその製造方法に関する。背景技術

医療用機器やマイクロマシンに用いられているァクチユエータは、柔軟性に富み、小型且つ軽量なァクチユエータが用いられている。このようなァクチユエ一タとしては、湾曲若しくは変形が可能で駆動部として機能する部分であるァクチユエータ素子に、高分子ァクチユエータを用いるものがある。前記高分子ァクチユエータとしては、固体電解質であるイオン交換樹脂成形品の表面に相互に絶縁状態である金属電極を備えたァクチユエータ素子が知られ、その一態様として、例えば、特許第 2 9 6 1 1 2 5号公報または特許第 3 0 3 0 3 6 1号公報には、円筒状のァクチユエータ素子が記載されている。しかし、例えば、前記ァクチユエータを医療用機器であるカテーテルに用いた場合には、ァクチユエータ素子は、治療のために人体の血管の内部に挿入されて複雑な経路を経て目的部位に進行するので、駆動時の変位量がより大きいことが望ましい。さらに、カテーテルを用いた治療を効率良く短時間に終わらせるために、前記ァクチユエータ素子の変位速度は、より速いことが望ましい。また、高分子ァクチユエータは、医療用機器に限らず、ロボットハンドの指部に代表される位置決め装置、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、関節装置、切替え装置、反転装置、卷取り装置、牽引装置、または旋回装置にも用いることが可能である。しかし、実験的な用途にとどまらず、実用的な用途に高分子ァクチユエータを用いるためには、前記ァクチユエータの屈曲（屈曲量）は、従来よりも大きいことが好適である。上記の固体電解質であるイオン交換樹脂成形品の表面に相互に絶縁状態である金属電極を備えたァクチユエータ素子は、電極層とイオン交換樹脂である固定電解質層とを備えている。そのため前記ァクチユエータ素子の湾曲または変形の能力は、固体電解質の変形若しくは変位のし易さ並びに電極層の可撓性若しくは伸縮性に大きく依存することになる。前記固体電解質は、例えば耐久性が要求されるァクチユエータ素子においては材料が限定されてしまうために、ァクチユエ一タ素子としての屈曲の向上を制限する。特に、前記電極層は、通電性を確保するために金属成分を主とする構成を有しているので可撓性若しくは伸縮性が小さく、ァクチユエ一素子としての屈曲を制限することとなる。このため、ァクチユエ一タ素子の屈曲を向上させる方法として、ァクチユエータ素子を構成する材料を選択する方法には限界がある。すなわち、ァクチユエ一タ素子において、ァクチユエータ素子を主として構成する材料を変えることなしに、優れた屈曲（屈曲量）を備えたァクチユエータ素子を容易に提供することが課題となる。発明の開示

本発明は、ァクチユエータ素子が屈曲する方向に面する表面に凹凸を備え、前記凹凸が屈曲を容易にするための波形形状を形成するァクチユエータ素子である _c 前記ァクチユエータ素子は、従来のァクチユエータ素子に比べて優れた屈曲（屈曲量）を実現できる。特に、前記ァクチユエータ素子が、前記ァクチユエータ素子の凹凸による波形形状が外側表面の周方向全体に形成されたァクチユエータ素子であって、さらに、形状が蛇腹状であるァクチユエータ素子、または、表面の凹凸が螺旋状に形成されたァクチユエータ素子であることが、従来のァクチユエータ素子に比べて約 2倍以上の優れた屈曲（屈曲量）及び変位速度を実現できる _c しかも、形状が蛇腹状であるァクチユエータ素子、または、表面の凹凸が螺旋状に形成されたァクチユエータ素子は、支持体等に固定された端部と反対側の端部が任意の方向に自在に屈曲しやすいので好ましい。また、本発明は、ァクチユエータ素子の製造方法であって、イオン交換樹脂成形品にワイヤーを捲きつけることのより表面に螺旋状の凹凸を設ける工程、この凸を設けたイオン交換樹成形品に金属錯体を吸着させる工程、前記イオン交換樹脂成形品に吸着された金属錯体に還元剤を作用させることにより前記ィォン交換樹脂の表面に金属を析出させる工程、及び金属が析出したイオン交換樹脂を洗浄液で洗浄する工程を含むァクチユエータ素子の製造方法である。ァクチユエ一タ素子が屈曲する方向に面する表面に凹凸を備え、前記凹凸が屈曲を容易にするための波形形状を形成するァクチユエータ素子は、この製造方法を用いることにより、容易に製造される。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明のァクチユエータ素子の一実施態様例についての概略斜視図でめる。

第 2図は、第 1図のァクチユエータ素子についての概略縦断面図である。

第 3図は、本発明のァクチユエータ素子の一実施態様例についての概略斜視図であ。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明について図を参照して説明するが、本発明は図に示された実施形態に限定されるものではない。

(ァクチユエータ素子）

' 図 1は、ァクチユエータ素子の一実施態様例についての概略斜視図である。ァクチユエータ素子 1は、ァクチユエータ素子が屈曲する方向に面する表面に凹凸を備え、前記凹凸が屈曲を容易にするための波形形状を形成するァクチユエータ素子である。ァクチユエ一タ素子 1は、管状であり、凸部 2及び凹部 3を備え、端部 Aと端部 Bの両方に開口部 4を備えている。凸部 2及び囬部 3を具備する前記ァクチユエータ素子の外側面は、略円筒状を形成していることから、 4方向である屈曲方向に面することができる。図 1中のァクチユエータ素子 1は、ァクチユエータ素子の外側面に凹 ώが形成されている。前記外側面において、前記凹凸が周方向 Xに沿ってァクチユエータ素子の周囲を一巡する連続した凹凸が形成されている。前記ァクチユエータ素子は、全体として蛇腹状に形成され、屈曲運動の幅方向に直行する軸 Υの方向に対ェ―タ素子全体に波形形状が形成されている。本発明のァクチユエータ素子は、ァクチユエータ素子が屈曲する方向に面する表面に凹凸を備え、前記凹 ώが屈曲を容易にするための波形形状を形成していれば、特に限定されるものではない。前記波形形状は、屈曲運動の先端となる端部付近（例えば図 1の Α付近）またはその反対側の端部付近（例えば図 1の B付近）の一部分に形成されてもよく、屈曲運動の幅方向に直行する軸 Yの方向に対してァクチユエータ素子の略全体に形成されても良い。また、ァクチユエータ素子の屈曲が、例えば振幅のような、特定の方向にのみ屈曲運動する場合には、当該屈曲運動の方向に面する表面にのみ前記波形形状を形成することが、製造を容易にするために好ましい。本発明のァクチユエータ素子をカテーテル等のァクチユエータとして用いる場合など、先端部分が方向に制限されることなく大きな屈曲をすることが要求される用途に用いる場合には、本発明のァクチユエータ素子の波形形状は、周方向に沿ってァクチユエータ素子の周囲を一巡する連続した凹凸により形成されることが好ましい。前記表面は、略平面であっても良く、図 1 の様に曲面であっても良い。本発明のァクチユエータ素子において、波形形状に形成されている部分がァクチユエータ素子の一部分である場合には、ァクチユエータ素子の両方の端部のうち少なくともどちらか一の端部付近において波形形状に形成された部分が備えられていることが好ましい。ァクチユエータ素子の両方の端部のうちのどちらか一の端部付近において波形形状に形成された部分が備えられ、前記波形形状に形成された端部が支持体等に固定された場合には、波形形状の部分が比較的短くても、他の端部は大きく変位することができるからである。特に前記ァクチユエ一タ素子がカテーテルの先端に用いられる場合には、カテーテルの誘導を容易に行うことができるようにするために、カテーテルの最先端部分の対応する端部が蛇腹状に形成されていることが好ましい。図 1に示すように、凹凸により波形形状が形成されたァクチユエータ素子は、ァクチユエータ素子である管状体に交互に凸部と凹部とが形成されて、蛇腹状を形成している。前記ァクチユエータ素子は、屈曲する方向に面する表面に凹凸を備え、前記凹凸が屈曲を容易にするための波形形状を形成するァクチユエータ素子の一態様でもある。図 2は、図 1に示したァクチユエータ素子 1の概略縦断面図である。ァクチュエータ素子 1には電極層 5と固体電解質層 6とを備えている。本発明の蛇腹状に形成された管状のァクチユエータ素子は、湾曲若しくは変形が可能なァクチユエ —タ素子であって、全体または部分的に蛇腹状に形成されたァクチユエ一タ素子であれば、構成が特に限定されるものではないが、図 2に示すように、湾曲を可能とするために電極層と固体電解質層とを備えていることが好ましい。本発明のァクチユエ一タ素子は、蛇腹状に形成されているので、蛇腹状に形成されて部分についても電極層と固体電解質層とを備えている。前記電極層に通電することにより前記固体電解質層が屈曲若しくは変位を生じるのである。前記電極層は、ァクチユエータ素子 1が屈曲可能な様に形成されていれば良い。特に、屈曲可能な素子を容易に形成することができることから、前記ァクチユエータ素子の電極層は、軸方向に形成された絶縁溝を備えることにより互いに絶縁された 2以上の電極層であることが好ましい。前記電極層は、軸方向に形成された絶縁溝により電極層が円周方向に互いに絶縁された状態で分割されることが、軸 Yに垂直方向に自由に屈曲できるために好ましい。分割された一の電極層が軸方向に形成された前記絶縁溝により他の電極層と互いに絶縁されることにより、ァクチユエータ素子 1は、軸 Yに垂直方向に自由に屈曲できる。図 3は、本発明のァクチユエータ素子であって、螺旋状に形成されているァクチユエータ素子 1 ' を示す概略斜視図である。本発明は、ァクチユエータ素子が屈曲する方向に面する表面に凹凸を備え、前記凹凸が屈曲を容易にするための波形形状を形成するァクチュヱータ素子の一態様であり、表面の凹凸が螺旋状に形成されたァクチユエ一タ素子でもある。螺旋状に形成された管状のァクチユエ一タ素子 1，は、図 1の蛇腹状に形成された管状のァクチユエータ素子 1を同様に、凸部 2 ' 及び凹部 3 ' を備え、端部 A ' と端部 B ' の両方に開口部 4 ' を備えている。図 3のァクチユエータ素子 1 ' は、ァクチユエータ素子の略全体が螺旋状に形成されている。本発明の螺旋状に形成されたァクチユエータ素子は、蛇腹状に形成されたァクチユエータ素子と同様に、大きな屈曲をすることができるのでァクチユエータ素子 1 ' のように屈曲運動の幅方向に直行する軸方向の略全体に形成されることが好ましい。また、本発明のァクチユエータ素子は、螺旋状に形成されている部分がァクチユエータ素子の一部分である場合には、蛇腹状に形成されたァクチユエ一タ素子と同様に、ァクチユエ一タ素子の両方の端部のうち少なくともどちらか一の端部付近に螺旋状に形成された部分が備えられていることが好ましい。ァクチユエータ素子 1 ' は、図 1のァクチユエータ素子 1と同様に、外側面に電極層を備える。また、ァクチユエータ素子 1 ' は、図 1のァクチユエ一タ素子 1と同様の理由により、絶縁溝を備えることが好ましい。本発明のァクチユエータ素子は、図 1〜 3のァクチユエータ素子 1及びァクチユエータ素子 1 ' では中空管状の形状をしているが、中空管状の形状に限定されるものではない。本発明のァクチユエータ素子は、屈曲する方向に面する表面に凹凸を備え、前記凹凸が屈曲を容易にするための波形形状を形成するァクチユエ —タ素子であれば、形状について特に限定されず、例えば、球状、立方、柱状、錐状、棒状、管状、筒状等の立体形状が蛇腹状に形成されたものであってもよい。特に、本発明のァクチユエータ素子は、長手方向を有する立体形状物であることが、屈曲運動を容易にすることができ、より大きな機械的エネルギーを得ることができるので好ましい。前記長手方向を有する立体形状物としては、柱状体、錐状体、棒状体、管状体及び筒状体を例示することができ、中空であってもよい。本発明のァクチユエータ素子が、中空の管状または筒状である場合には、屈曲する方向に面する表面に備えられた凹凸が形成する波形形状が外周面に形成されていても内周面に形成されていても良いが、より大きな屈曲をすることができるので、前記波形形状が外周面及び内周面の両方に形成されていることがより好ましく、さらに波形形状が蛇腹状若しくは螺旋状に形成されていることが特に好ましレ、。本発明のァクチユエータ素子について、ァクチユエータ素子が屈曲する方向に面する表面に凹凸を備え、前記凹凸が屈曲を容易にするための波形形状を形成するァクチユエータ素子の形成方法は、特に限定されるものではなく、公知の形成方法で形成することができる。例えば、前記波形形状が形成された管状のァクチユエータ素子は、金型等で蛇腹状の管状に形成されたイオン交換樹脂成形品に、公知の方法によりメツキを施して金属の電極層を形成することにより得ることができるが、以下の方法で得ることが好ましい。即ち、ァクチユエータ素子の製造方法であって、イオン交換樹脂成形品にワイヤ一を捲きつけることのより表面に螺旋状の凹凸を設ける工程、この凹凸を設けたイオン交換榭成形品に金属錯体を吸着させる工程、前記イオン交換樹脂成形品に吸着された金属錯体に還元剤を作用させることにより前記ィォン交換樹脂の表面に金属を析出させる工程、及び金属が析出したイオン交換樹脂を洗浄液で洗浄する工程、

を含むァクチユエータ素子の製造方法により、前記ァクチユエータ素子を容易な作業により形成することができる。また、本発明である螺旋状に形成された管状ァクチユエータ素子は、蛇腹状に形成された管状のァクチユエータ素子と同様に、全体または一部分に螺旋状に形成された部分を備えているが、この螺旋状に形成さている部分の形成方法、特に限定されるものではなく、公知の形成方法で形成することができる。例えば、蛇腹状に形成された管状のァクチユエータ素子は、固体電解質の管状体として、蛇腹状の管状のイオン交換樹脂成形品に公知の方法によりメツキを施して金属の電極層を形成することにより簡単に得ることができるが、以下の方法で得ることが好ましい。蛇腹状に形成されたァクチユエ一タ素子の製造方法としては、管状体であるィオン交換樹脂成形品に所定の直径のワイヤーを捲きつけて管状体の表面に蛇腹状の凹凸を設ける工程、この凹凸を設けた管状のイオン交換樹成形品に金属錯体を吸着させる工程、前記ィオン交換樹脂成形品に吸着された金属錯体に還元剤を作用させることにより前記イオン交換樹脂の表面に金属を析出させる工程、及び、金属が析出したイオン交換樹脂を洗浄液で洗浄する工程を含むァクチユエータ素子の製造方法を用いることにより、本発明である蛇腹状に形成されたァクチユエータ素子を簡便な方法で形成することができる。なお、前記ワイヤーの直径は、所望の凹凸を管状のァクチユエータ素子に与えるために、適宜選択されれば良い。また、螺旋状に形成された管状ァクチユエータ素子を得る方法としては、ァクチユエータ素子の製造方法であって、ィォン交換樹脂成形品にワイヤーを捲きつけることのより表面に螺旋状の凹凸を設ける工程、この凹凸を設けたイオン交換樹成形品に金属錯体を吸着させる工程、前記ィォン交換樹脂成形品に吸着された金属錯体に還元剤を作用させることにより前記ィオン交換樹脂の表面に金属を析出させる工程、及び金属が析出したイオン交換樹脂を洗浄液で洗浄する工程を含むァクチユエ一タ素子の製造方法である。本発明である蛇腹状に形成された管状のァクチユエータ素子及び螺旋状に形成された管状ァクチユエータ素子は、凸部及び凹部を備えているが、凸部の頂部と凹部の底部が、角を形成していても曲面を形成していても良いが、凸部の頂部と凹部の底部とにも容易にメツキを施すこができ、ァクチユエータ素子の屈曲または変位の際に前記頂部若しくは前記底部とにおいての電極層の断線が生じにくいので、凸部の頂部と間部の底部とが曲面を形成していることが好ましい。また、前記ァクチユエータ素子における凹凹間ピッチ（図 1または図 3における dまたは d ' ) は、特に限定されるものではないが、管状体の直径 0 . 8 mmに対して 0 . 1〜0 . 3 mmであれば凸部の頂部と凹部の底部とにも容易にメツキを施すこができるので好ましい。また、凸部の頂部と凹部の底部との差である凹凸の深さ（図 1または 3における eまたは e ' ) は、特に限定されるものではないが、ァクチユエータ素子の厚さ（図 1または図 3における a— b、または a ' — b ' ) に対して 1 0 %〜2 0 0 %であることが好ましい。

(固定電解質層及び電極層）

また、本願における発明であるァクチユエ一素子が屈曲する方向に面する表面に凹凸を備え、前記凹凸が屈曲を容易にするための波形形状を形成するァクチユエータ素子は、図 2に示すように、屈曲可能な構造を容易に形成することができることから、固定電解質層と電極層とを備えていることが好ましい。前記固体電極層としては、特に限定されるものではなく、イオン交換樹脂を用いることが好ましい。特に、前記固体電解質層は、耐久性のためにフッ素系イオン交換樹脂を用いることがより好ましい。前記電極層についても特に限定されるものではなく、通電性を有する層であれば特に限定されるものではないが、固体電解質にメツキを施すことにより簡単に電極層を形成することができることから、金属電極層であることが好ましく、通電性の良い銅（C u )、金（A u )、銀（A g )、白金（P t ) などの電導性金属を主として含む電極層であることがより好ましい。

(用途)

前記ァクチユエータ素子は、多数の部品を必要としないために、構造が簡単であり、屈曲が大きく、しかも軽量であることから、種々の装置の駆動部または押圧部に好適に用いることができる。つまり、ァクチユエータ素子が屈曲する方向に面する表面に凹凸を備え、前記凹凸が屈曲を容易にするための波形形状を形成するァクチユエータ素子は、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、及び関節装置として好適である。また、前記ァクチユエータ素子は押圧装置として好適である。前記ァクチユエータ素子は、 O A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、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。前記ァクチユエ一タは、例えば、 O A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、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、または曲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、前記ァクチユエータ素子は、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、前記ァクチユエータ素子は、関節装置における駆動部として、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。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例及び比較例を記載するが、これらに特に限定されるものではない。なお、イオン交換樹脂成形品についての a、 b、 c、及ぴ dは、図 1 及び図 3に示すように、蛇腹状又は螺旋状の管状体についての、開口部外形、開口部内径、長さ、凹凹間ピッチを示す。

(ィオン交換樹脂成形品 A及び Bの製造例）

イオン交換膜（パーフルォロカルボン酸樹脂、イオン交換容量 1. 8 0me q Zg、商品名「フレミオン」、旭硝子社製）を用いて公知の射出成形方法により a = 0. 8 mm, b = 0. 5 mm, c = 20 mm_N d = 1. 5 mmの蛇腹状の管状体であるイオン交換樹脂成形品 Aを得た。イオン交換膜（パーフルォロカルボン酸樹脂、イオン交換容量 1. 80me q/g、商品名「フレミオン」、旭硝子社製）を用いて公知の射出成形方法により、 a = 0. 6mm、 b = 0. 4mm、 c = 2 Omm, d= 1. 5 mmの蛇腹状の管状体であるイオン交換樹脂成形品 B を得た。

(ィオン交換樹脂成形品 Cの製造例）

イオン交換膜（パーフルォロカルボン酸樹脂、商品名「フレミオン」、旭硝子社製）を用いて公知の射出成形方法により円筒状の管状体を成形し、その管状体にワイヤーを螺旋状に捲きつけることにより表面に螺旋状の凹 ώを設けて、 a = 0. 6 mm, b = 0. 4 mm, c = 20mm、 d = 1. 5 mmのである螺旋状に形成されたイオン交換樹脂成形品を得た。

(イオン交換樹脂成形品 Dの製造例）

イオン交換膜（パーフルォロカルボン酸樹脂、商品名「フレミオン」、旭硝子社製）を用いて公知の射出成形方法により円筒状の管状体を成形し、 a =0. 6 mm, b = 0. 4mm、 c = 20 mmのである円筒状のイオン交換樹脂成形品を得た。

(実施例 1 )

イオン交換樹脂成形品 Aに対して #800 のァノレミナ粒子で表面粗化を行つた後、下記 (1)〜(3)の工程を 7サイクル繰り返して実施し、イオン交換樹脂成形品表面へ金電極を形成させた。（1)吸着工程：フエナントリン金塩化物水溶液に 2 4時間浸漬し、成形品内にフナントリン金錯体を吸着させ、（2)析出工程：亜硫酸ナトリゥムを含む水溶液中で、吸着したフエナントリン金錯体を還元して、イオン交換樹脂成形品表面に金電極を形成させた。このとき、水溶液の温度を 6 0〜8 0 °Cとし、亜硫酸ナトリウムを徐々に添加しながら、 6時間フエナントリン金錯体の還元を行った。次いで、（3 ) 洗浄工程：表面に金電極が形成したィオン交換樹脂成形品を取り出し、 7 0 °Cの水で 1時間洗浄し、金電極が形成されたィォン樹脂成形品を得た。この金電極が形成されたイオン樹脂成形品を公知のエキシマレーザー加工装置を用いて長手方向に直線的にレーザー照射することにより合計 4本の絶縁溝を形成し、 2組の電極対を形成した。この 2組の電極対が形成されたイオン交換樹脂成形品を 0 . 5 M ( C ₄H ₉ ) ₄^^。 1水溶液に2 4時間浸漬することにより実施例 1の蛇腹状に形成されたァクチユエータ素子を得た _c

(実施例 2及び 3 )

ィォン交換樹脂成形品 Aの替わりに、ィォン交換樹脂成形品 Bまたはイオン交換樹脂成形品 Cを用いたこと以外は、実施例 1と同様の方法によりァクチユエ一タ素子を得て、それぞれ実施例 2または実施例 3の蛇腹状または螺旋状に形成されたァクチユエータ素子とした。

(比較例）

イオン交換樹脂成形品 Aの替わりに、イオン交換樹脂成形品 Dを用いたこと以外は、実施例 1と同様の方法によりァクチユエ一タ素子を得て、比較例 1の凹凸のない円筒状のァクチユエータ秦子とした。

(評価）

実施例 1 〜 3及び比較例の各ァクチユエータ素子について、それぞれの電極にそれぞれリード取り付けて電源と接続した。各ァクチユエータ素子について、ァクチユエータ素子の一端を支持体で固定して、先端 (他端) が鉛直下向きとなるように水中に設匱し、鉛直下向き 0 . 1 Hzの矩形波で 2 . 0 V、 2 . 5 V、及び 3 . O Vの電圧をそれぞれ 3 0秒間印加し、ァクチユエータ素子の支持体による固定部分からァクチユエータ素子先端部分までについての曲がりを円に近似して極率半径を測定し、下記の評価基準で評価した。結果は表 1に示す。

(評価基準）

〇： 3 0秒間の印加による屈曲で、極率半径が 6 mm以下で良好である。

Δ： 3 0秒間の印加による屈曲で、極率半径が 7 m m以上、 8 mm以下であり、カテーテル等のァクチユエ一タ素子として実用可能である。

X ： 3 0秒間の印加による屈曲で、極率半径が 9 m m以上であり、カテーテル等の大きな屈曲が要求されるァクチユエータ素子には不向きである。

(表 1 )

(結果）

実施例 1及び 2のァクチユエータ素子は、蛇腹状に成形された管状のァクチュエータ素子であり、表面に凹凸が形成されていない従来のァクチユエータ素子である比較例のァクチユエータ素子と比べて、 3 0秒という短時間に従来より大きな屈曲が得られ、良好であった。特に、印加電圧 3 . O Vにおいては、極率半径が約 2倍小さく、従来にない大きな屈曲が得られ、優れた屈曲を示した。実施例 3のァクチユエータ素子は、螺旋状に成形された管状のァクチユエータ素子であり、側面に対して凹凸が形成されていない従来のァクチユエータ素子である比較例のァクチユエータ素子と比べて、 3 0秒という短時間に従来より大きな屈曲が得られ、良好であった。特に、印加電圧 3 . O Vにおいては、極率半径が約 2倍小さく、従来にない大きな屈曲が得られ、優れた屈曲を示した。即ち、本発明のァクチユエータ素子であるァクチユエ一タ素子が屈曲する方向に面する表面に凹凸を備え、前記凹凸が屈曲を容易にするための波形形状を形成するァクチユエータ素子は、実施例 1〜3に示すように優れた屈曲を示した。産業上の利用可能性

本発明のァクチユエータ素子は、ァクチユエータの駆動部に用いることができ、従来のァクチユエータ素子に比べて同一電圧での変位量が大きいので、電気エネルギーを機械的エネルギーに変換する効率が高く、同一電圧でよりァクチユエ一タとしての大きな駆動力を得ることができる。また、前記ァクチユエータ素子は、変位速度も速いために、ァクチユエータ素子の金属電極に電圧をかけてから変形が終了するまでの時間が短いので、変形の指示に対する応答性が速く、ァクチュエータとしての操作性も良好となる。本発明のァクチユエータ素子が高分子ァクチユエータ素子である場合には、マイク口サージェリ一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、ソフトマュュピュレーター、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、前記ァクチユエータ素子は、多数の部品を必要としないために、構造が簡単であり、屈曲が大きく、しかも軽量であることから、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、関節装置、及び押圧装置として好適である。

Claims

請求の範囲

1 . ァクチユエータ素子が屈曲する方向に面する表面に凹凸を備え、前記凹凸が屈曲を容易にするための波形形状を形成するァクチユエータ素子。

2 . 固体電解質層上に金属層を備え、該金属層が前記ァクチユエータ素子の外側面を形成する請求の範囲 1に記載のァクチユエータ素子。

3 . 前記ァクチユエータ素子の形状が管状である請求の範囲 1に記載のァクチュエータ素子。 '

4 . 表面の凹凸が蛇腹状であるァクチユエータ素子。

5 . 固体電解質層上に金属層を備え、該金属層が前記ァクチユエータ素子の外側面を形成する請求の範囲 4に記载のァクチユエータ素子。

6 . 前記ァクチユエータ素子の形状が管状である請求の範囲 4に記載のァクチュエータ素子。

7 . 表面の凹凸が螺旋状に形成されたァクチユエータ素子。

8 . 固体電解質層上に金属層を備え、該金属層が前記ァクチユエータ素子の外側面を形成する請求の範囲 7に記載のァクチユエータ素子。

9 . 前記ァクチユエータ素子の形状が管状である請求の範囲 7に記載のァクチュエータ素子。

1 0 . ァクチユエータ素子の製造方法であって、

イオン交換樹脂成形品にワイヤーを捲きつけることのより表面に螺旋状の凹凸を設ける工程、

この凹凸を設けたイオン交換樹成形品に金属錯体を吸着させる工程、前記イオン交換樹脂成形品に吸着された金属錯体に還元剤を作用させることにより前記ィォン交換樹脂の表面に金属を析出させる工程、及び

金属が析出したイオン交換樹脂を洗浄液で洗浄する工程

を含むァクチユエータ素子の製造方法。

1 1 . ァクチユエータ素子が屈曲する方向に面する表面に凹凸を備え、前記 ffl凸が屈曲を容易にするための波形形状を形成するァクチユエータ素子を駆動部に用いた位置決め装置、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、または関節装置。

1 2 . ァクチユエータ素子が屈曲する方向に面する表面に凹凸を備え、前記凹凸が屈曲を容易にするための波形形状を形成するァクチユエータ素子を押圧部に用いた押圧装置。