(57)【要約】【課題】  小型で簡易な構造であり、遠方からの指令により駆動制御を行うことができ、軽量で大量生産が可能なアクチュエータおよびその駆動方法を提供する。【課題を解決するための手段】  本発明のアクチュエータは、基板と、基板の一方の表面に形成された水素吸蔵合金を含有する薄膜と、少なくとも薄膜を密閉し、水素を内部に封入した包装体と、薄膜または該薄膜の外表面に形成された表面膜に電気的に接続され、該薄膜に制御された電流を供給する電源と、を備えている。このアクチュエータの薄膜または表面膜に電源から電流を流し、通電により生じた薄膜のひずみ変化を基板へ伝達し、これにより生じた基板の動きを外部へ出力する。【選択図】  図２
2006280048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
基板の一方の表面に形成された水素吸蔵合金を含有する薄膜と、
少なくとも薄膜を密閉し、水素を内部に封入した包装体と、
薄膜または該薄膜の外表面に形成された表面膜に電気的に接続され、該薄膜または表面膜に制御された電流を供給する電源と、を備えることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
基板の一方の表面に水素吸蔵合金を含有する薄膜が形成され、少なくとも薄膜を密閉する包装体の内部に水素が封入されたアクチュエータの薄膜か、または該薄膜の外表面に形成された表面膜に電流を流し、通電により生じた薄膜のひずみ変化を基板へ伝達し、これにより生じた基板の動きを外部へ出力することを特徴とするアクチュエータの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被作動体の曲げ、延びなどの動きを駆動制御するためのアクチュエータおよびその駆動方法に関する。さらに詳しくは、本発明は水素吸蔵合金による水素の吸蔵、放出作用を駆動力として利用したアクチュエータおよびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工筋肉のような運動機能材料の駆動源には、小型で簡易な構造のものが要望されている。水素吸蔵合金は、水素を吸蔵、放出する特異な性質を有するとともに、これに伴い大きな体積変化を起こすことから、アクチュエータとしての利用など各種の応用が提案されており（特許文献１〜８）、運動機能材料の駆動源としての利用も期待できる。
【０００３】
特許文献１では、温度変化に応じた形状記憶材料として水素吸蔵合金を使用し、医療用カテーテルの駆動源として用いている。特許文献２，３，４，６では、水素吸蔵合金に吸収され、これから放出される水素ガスの圧力変動を駆動源とする技術が提案されている。特許文献５，７では、水素吸蔵合金の水素吸蔵量変化と電気抵抗値との関係を利用して水素吸蔵量を測定している。特許文献８では、シート状電気抵抗発熱体に水素吸蔵合金を塗布し、通電により水素吸蔵合金を発熱させて水素を発生させる技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１０２８２８号公報
【特許文献２】特開平０９−２５７１５３号公報
【特許文献３】特開平０８−１００８０８号公報
【特許文献４】特開平０６−１８１９４１号公報
【特許文献５】特開２００３−０４２９８７号公報
【特許文献６】特開平０８−０２６７００号公報
【特許文献７】特開２０００−０９７９３１号公報
【特許文献８】特開２００１−２８９３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、人工筋肉のような運動機能材料の駆動源には、外部からの水素の導入や排気などのための大掛かりな構成を備えることは望ましくなく、小型で簡易な構造であることが要求される。さらに、遠方からの指令制御ができること、軽量化および大量生産が可能であることなどが要求される。
【０００５】
本発明は上記したような従来技術における課題を解決するためになされたものであり、小型で簡易な構造であり、遠方からの指令により駆動制御を行うことができ、軽量で大量生産が可能なアクチュエータを提供することを目的としている。
【０００６】
また本発明は、小型で簡易な構造の機構によって遠方からの指令により駆動制御を行うことができるアクチュエータの駆動方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のアクチュエータは、基板と、
基板の一方の表面に形成された水素吸蔵合金を含有する薄膜と、
少なくとも薄膜を密閉し、水素を内部に封入した包装体と、
薄膜または該薄膜の外表面に形成された表面膜に電気的に接続され、該薄膜または表面膜に制御された電流を供給する電源と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
本発明のアクチュエータの駆動方法は、基板の一方の表面に水素吸蔵合金を含有する薄膜が形成され、少なくとも薄膜を密閉する包装体の内部に水素が封入されたアクチュエータの薄膜か、または該薄膜の外表面に形成された表面膜に電流を流し、通電により生じた薄膜のひずみ変化を基板へ伝達し、これにより生じた基板の動きを外部へ出力することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のアクチュエータは、小型で簡易な構造であり、遠方からの指令により駆動制御を行うことができ、軽量で大量生産が可能である。
本発明のアクチュエータの駆動方法によれば、小型で簡易な構造の機構によって遠方からの指令により駆動制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明について説明する。図１は、本発明の一実施形態におけるアクチュエータを示した断面図である。図示したように、このアクチュエータ１は、運動機能材料などの被作動体（図示せず）に対して変形する駆動力を出力する基板２を備えている。基板２の一方の表面には、水素吸蔵合金を含有する薄膜３が形成されている。基板２は、柔軟性を有する包装体４の内部に封入され、包装体４の内部空間５には所定量の水素ガスが封入されている。
【００１１】
薄膜３の表面の２箇所において、それぞれリード線７ａ，７ｂが接続され、これらのリード線７ａ，７ｂは電源６に接続されている。電源６から薄膜３に対して制御された電流を流し、あるいは通電のオン、オフを行うことによって、薄膜３の水素吸蔵合金から水素が吸脱蔵され、これにより薄膜３が膨張、収縮する変形を起こす。この薄膜３の変形が基板３に伝達されて基板３が変形し、この基板３の変形がアクチュエータとしての外部への駆動出力となる。
【００１２】
図１０は、本発明の他の実施形態におけるアクチュエータを示した断面図である。このアクチュエータ１では、水素吸蔵合金を含有する薄膜３の外表面に、通電により発熱する表面膜９が形成されている。この表面膜９は、抵抗熱を発生する金属等の材料で形成され、その表面の２箇所において、それぞれリード線７ａ，７ｂが接続され、これらのリード線７ａ，７ｂは電源６に接続されている。電源６から表面膜９に対して制御された電流を流し、あるいは通電のオン、オフを行うことによって、表面膜９が発熱または放熱する。この表面膜９の温度変化が薄膜３に伝達されて、薄膜３の水素吸蔵合金から水素が吸脱蔵され、これにより薄膜３が膨張、収縮する変形を起こす。この薄膜３の変形が基板３に伝達されて基板３が変形し、この基板３の変形がアクチュエータとしての外部への駆動出力となる。
【００１３】
本発明において薄膜を基板上に形成する方法としては、例えば、物理気相法、化学気相法、物理化学的な気相法などを挙げることができ、このような方法によって水素吸蔵合金を基板上に堆積させる。その表面にさらに上記の表面膜を形成する場合にも、同様の方法を用いることができる。薄膜を基板上に形成する特に好ましい方法としては、フラッシュ蒸着法を挙げることができる。通常は、薄膜は実質的に水素吸蔵合金のみからなるが、場合によっては薄膜に他の成分を含有させてもよい（以下、水素吸蔵合金のみからなる薄膜および他成分を含有する薄膜を総称して「水素吸蔵合金の薄膜」という）。
【００１４】
水素吸蔵合金は、水素を吸蔵することで体積膨張を起こし、例えばランタン・ニッケル系合金では２５％もの体積膨張を起こす。この水素吸蔵による体積膨張は、自らを微粉化するほどの発生応力を有している。後述するＡＢ5系の水素吸蔵合金は、常温付近では気
体水素を吸収し、加熱すると吸収した水素を放出する。すなわち、水素吸蔵合金に熱が加
わると水素が放出され易くなり、冷却されると水素が吸蔵され易くなる。
【００１５】
水素吸蔵合金の吸蔵・放出反応は可逆的であり、水素ガスの圧力が平衡圧力よりも高ければ、反応は金属化合物を形成して水素を吸蔵する方向に進み、反応熱ΔＨを伴う。一方、水素ガスの圧力が平衡圧力よりも低ければ、反応は合金から水素ガスを放出する方向に進み、ΔＨの吸熱を伴う。
【００１６】
水素吸蔵合金の種類によっては、初期段階では水素化反応が起こりにくいことがあり、この場合には反応が起こり易くするために熱処理を施す必要がある。
本発明で用いられる水素吸蔵合金としては、特に限定されないが、大気圧で水素の吸蔵、放出ができるものが好ましい。水素吸蔵合金の典型的な例としては、ＡＢ5系合金を挙
げることができる。
【００１７】
ＡＢ5系合金には希土類が多く、ＬａＮｉ5などのランタン・ニッケル系合金がよく知られている。ランタン・ニッケル系合金は、常温付近で水素を吸蔵・放出することができ、合金相と水素化合物相とが共存する濃度範囲では、合金中に含まれる水素量に水素圧が影響されない。また、吸蔵時と放出時における平衡水素圧の差、すなわちヒステリシスが小さく、初期活性化が容易で、水素の吸蔵速度および放出速度も速い。また、他のガスに被毒されても活性が低下しにくいなど、水素吸蔵合金としては理想的な特徴を有している。
【００１８】
ランタン・ニッケル系合金としては、ＬａＮｉx系合金（ここで、化学量論的な係数ｘ
は４〜７の範囲内である）を代表的な例として挙げることができる。この他、さらに第３、第４の元素を添加して合金の性能、特性を改良したものを用いてもよい。そのようなランタン・ニッケル系合金としては、例えば、第３の元素としてコバルトを添加したＬａＮｉxＣｏy合金などを挙げることができる。
【００１９】
ランタンは水素吸蔵能力が非常に高い元素であるが、比較的高価であるため、工業的な使用を考慮して、ランタンと他の金属とを混合したミッシュ・メタル（Ｍｍ、希土類金属の混合体）を用いて、これをランタンと置き換えたＭｍＮｉ5が開発され、実用化されて
いる（「水素吸蔵合金のおはなし」、大西敬三、日本規格協会（２００３年））。本発明ではこのミッシュ・メタルを用いた水素吸蔵合金を用いてもよい。
【００２０】
ランタン・ニッケル系合金以外の水素吸蔵合金としては、安価であるチタン系、高い水素吸蔵能力を有し初期活性化が容易でヒステリシスが小さいジルコニウム系、資源的に豊富で安価なカルシウム系およびマグネシウム系などがあり、この他ベリリウム系、アルミニウム系の水素吸蔵合金などがある。
【００２１】
基板上に水素吸蔵合金の薄膜を形成した後、薄膜の表面にパラジウム、白金などによって触媒層を形成することが好ましい。特に好ましくはパラジウムが用いられる。水素吸蔵合金の薄膜表面に触媒層を形成することによって、水素の吸脱蔵反応を促進させる（応答速度を高める）ことができる。触媒金属層の成膜は、例えばマグネトロンスパッタリング装置を用いて行うことができる。
【００２２】
水素吸蔵合金を含有する薄膜の厚さは、０．５μｍ〜２μｍであることが好ましい。薄膜の厚さが薄いと水素吸蔵量が少なくなり、薄膜が厚過ぎると基板から薄膜が剥離することがある。
【００２３】
本発明で用いられる基板の形成材料には、水素によって基板が変化を受けないこと、耐熱性および柔軟性があること、基板に対する薄膜の接着性が良好であることなどを満足するものが用いられる。基板に耐熱性がないと、フラッシュ蒸着法などにより成膜する際に
、蒸着時に熱によって基板が大きくひずんだり、基板が融けたりすることがある。基板の形成材料の具体例としては、ポリイミドなどの耐熱性樹脂材料、銅、アルミニウムなどの金属材料などが挙げられる。
【００２４】
特に、ポリイミドは耐熱性が高く、その表面に成膜した水素吸蔵合金が剥がれにくい。
基板の寸法および形状は、駆動対象である被作動体に応じて適宜に決めることができるが、基板が厚過ぎると弾性力が変形の障害になることがある。また、基板が薄過ぎるとフラッシュ蒸着の際に基板が融けることがある。ポリイミドの基板では、その厚さは一例として１００μｍ〜１５０μｍである。
【００２５】
本発明で用いられる包装体は、少なくとも水素吸蔵合金の薄膜を覆い、水素吸蔵合金に吸脱蔵される水素を封入する。一つの態様では、基板と薄膜とからなる二層体の全体が包装体に包装される。包装体の形成材料には、基板の変形に追従する柔軟性を有し、且つ水素を透過し難いものが用いられる。包装体の形成材料の具体例としては、密度の高い、ガスバリヤー性を有する高分子材料などが挙げられる。
【００２６】
基板と薄膜とからなる二層体は、例えば次の方法によって包装体の内部に封入することができる。まず、チューブ状に成形した樹脂材を用意する。この樹脂材の内部に、薄膜に接続したリード線を外部に引き出した状態で二層体を収納する。その後、チューブの両端部を熱圧着あるいは他の封止部材との接続によってシールする。あるいは、水素を透過し難い樹脂材を溶解または分散した液状物を、少なくとも薄膜を覆うように塗布し、または吹き付ける。その後、溶剤の除去または硬化反応によって包装被膜を形成する。
【００２７】
包装体の材質、包装形態、二層体の封入方法などは、二層体の材質などを考慮して、場合に応じて適宜に選択することができる。
本発明のアクチュエータでは、薄膜の少なくとも２箇所が制御用の電源に接続される。電源は、薄膜に対して制御された電流を流し、薄膜の少なくとも一部を発熱させる。これによって、薄膜の水素吸蔵合金に吸蔵された水素が包装体の内部空間に放出され、水素の吸蔵によりひずみ変形を起こした薄膜が、水素を吸蔵する前における元の状態に戻る方向へ変形する。この変形が基板に伝達されて基板が変形し、基板の変形が外部に出力される。
【００２８】
基板の変形は、薄膜に流す電流値に依存し、場合によっては薄膜上の通電位置によって変形の仕方が変わる。基本的には、薄膜に流す電流値が大きくなる程、水素吸蔵前における元の状態に戻る方向への変形が大きくなる。したがって、運動機能材料などの被作動体の変形量、例えば屈曲の度合いなどを、薄膜に流す電流値によって制御することができる。
【００２９】
薄膜上の通電位置によって変形の仕方が変わる場合などには、薄膜の３箇所以上に電極を設けて、電源から任意の２つの電極間に電流を流すようにしてもよい。この場合、電流を流す場所によって発熱箇所が変わるので、薄膜における所定の領域の水素が選択的に放出され易くなり、駆動の場所を制御することができる。
【００３０】
薄膜へ流す電流の大きさは、通電により水素吸蔵合金を発熱させて温度を変化させる必要があるので、所定量以上とする必要がある。ポリイミド基板上にランタン・ニッケル系合金の薄膜を形成した二層体を用いたアクチュエータでは、薄膜へ流す電流値を例えば１００ｍＡ以上とする必要がある。
【００３１】
薄膜へ電流を供給する電源は、直流電源、交流電源のいずれであってもよい。規定された１つの電流値を薄膜へ供給し、電流供給のオン・オフによって基板を変形させるように
してもアクチュエータとして機能させることができるが、薄膜へ流す電流の大きさを断続的（例えば１００ｍＡ、１５０ｍＡ、２００ｍＡなどのように）または連続的に調節できる電源を用いることが望ましく、これによって被作動体の変形量を電流値によって制御することができる。
【００３２】
また、本発明のアクチュエータにおける別の態様では、水素吸蔵合金の薄膜の外表面に表面膜が形成され、この表面膜の少なくとも２箇所が制御用の電源に接続される。電源は、この表面膜に対して制御された電流を流し、表面膜は抵抗熱によって発熱される。この表面膜からの熱伝達によって薄膜を発熱させる。これによって、薄膜の水素吸蔵合金に吸蔵された水素が包装体の内部空間に放出され、水素の吸蔵によりひずみ変形を起こした薄膜が、水素を吸蔵する前における元の状態に戻る方向へ変形する。この変形が基板に伝達されて基板が変形し、基板の変形が外部に出力される。
【００３３】
本発明のアクチュエータは、その一方の面が被作動体に取り付けられて、被作動体の曲がり、延びなどを制御する。本発明のアクチュエータが用いられる被作動体としては、運動機能材料などを挙げることができ、例えば腕や膝の曲げ、延びを行うための人工筋肉として使用される。
【００３４】
以上に説明した本発明のアクチュエータによれば、水素が包装体に封入されているので一定の水素圧力下にて水素が吸蔵されており、包装体内において吸蔵された水素と気相中の水素とが一定圧力下で平衡状態となっているので、薄膜に流す電流値を変化させることでひずみ量を制御できる。包装体に収容される水素の圧力は、場合によるが、例えば常圧〜数気圧程度である。なお、薄膜のひずみ変化がもたらす電気抵抗率の変化量は非常に小さい。
【００３５】
以下、本発明のアクチュエータの駆動について、図２および図３を参照しながら説明する。図２（ａ）に示したように、基板２と薄膜３とからなる二層体は、包装体４に封入された水素を吸蔵することにより、予めひずみ変形を起こしている。この状態から、電源６より薄膜３に電流を流すと、薄膜３は発熱し、これによって包装体４の内部空間へ水素が放出される。なお、図１０に示したように薄膜３の基板２とは反対側に通電により発熱する表面膜９を形成した場合には、表面膜９が発熱して薄膜３にその熱が伝わることによって薄膜３が発熱し、これにより包装体４の内部空間へ水素が放出される。
【００３６】
すると、薄膜３は、水素吸蔵によりひずみ変形を起こす前における元の状態に戻る方向へ変形し、この変形が基板２に伝達される。これによって、図２（ｂ）に示したように、基板２と薄膜３とからなる二層体は平坦となる方向へ変形する。
【００３７】
次に電源６から薄膜３への電流供給を止めると、薄膜３の水素吸蔵合金は常温に戻って包装体４の内部空間に封入された水素ガスを再び吸蔵し、ひずみ変形を起こす。その結果、基板２と薄膜３とからなる二層体は図２（ｃ）に示したように屈曲する方向へ変形する。
【００３８】
被作動体を本発明のアクチュエータに取り付けて被作動体の曲げ、延びを制御する例を図３に示した。図２の場合と同様に、基板２と薄膜３とからなる二層体は、包装体４に封入された水素を吸蔵することにより、予めひずみ変形を起こしている（図３（ａ））。これにより、アクチュエータ１を取り付けた被作動体８は屈曲している。
【００３９】
この状態から、電源６より薄膜３に電流を流すと、薄膜３は発熱し、これによって包装体４の内部空間へ水素が放出される。すると、薄膜３は、水素吸蔵によりひずみ変形を起こす前における元の状態に戻る方向へ変形し、この変形が基板２に伝達される。これによ
って、図３（ｂ）に示したように、基板２と薄膜３とからなる二層体は平坦となる方向へ変形する。これにより、被作動体８は、平坦状に延びる方向へ力を受けて変形する。
【００４０】
次に電源６から薄膜３への電流供給を止めると、薄膜３の水素吸蔵合金は常温に戻って包装体４の内部空間に封入された水素ガスを再び吸蔵し、ひずみ変形を起こす。その結果、基板２と薄膜３とからなる二層体は図３（ｃ）に示したように屈曲する方向へ変形する。これにより、被作動体８は、図３（ｂ）の状態から再び屈曲する方向へ力を受けて変形する。
【００４１】
図２および図３では、電源から薄膜へ流す電流のオン・オフによる駆動を行う例を示したが、電源から薄膜へ流す電流値を変更することによってアクチュエータによる駆動量を調節することも可能である。図４にその例を示した。図４（ａ）に示したように、基板２と薄膜３とからなる二層体は、包装体４に封入された水素を吸蔵することにより、予めひずみ変形を起こしている。この状態から、電源６より薄膜３に所定値の電流を流すと、薄膜３は発熱し、これによって包装体４の内部空間へ水素が放出される。
【００４２】
すると、薄膜３は、水素吸蔵によりひずみ変形を起こす前における元の状態に戻る方向へある程度変形し、この変形が基板２に伝達される。これによって、図４（ｂ）に示したように、基板２と薄膜３とからなる二層体は平坦となる方向へある程度変形する。
【００４３】
次に、電源６より薄膜３にさらに大きい電流を流すと、薄膜３の発熱が促進され、これによって包装体４の内部空間へ水素がさらに放出される。
すると、薄膜３は、水素吸蔵によりひずみ変形を起こす前における元の状態に戻る方向へさらに変形し、この変形が基板２に伝達される。これによって、図４（ｃ）に示したように、基板２と薄膜３とからなる二層体は平坦となる方向へさらに変形する。
実施例
以下、具体的な実施例により本発明を説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
[実施例１]
特開２００３−１０２８２８号公報に記載されたフラッシュ蒸着装置を用いてポリイミドフィルム基板(横幅×縦幅＝１８ｍｍ×１８ｍｍ、厚さ１２５μｍ）上にＬａ−Ｎｉ系
合金薄膜を形成した。
【００４４】
図５に示したように、このフラッシュ蒸着装置１１は、排気路１３から真空排気される真空容器１２によって取り囲まれている。真空容器１２の下部にはフラッシュ加熱ユニット１４が設けられ、真空容器１２の上部にはガイドポスト２１に固定された試料保持部２０が設けられている。
【００４５】
フラッシュ加熱ユニット１４はヒータ１５およびホッパー１９を備えている。ヒータ１５は、絶縁部材１８を介して複数のポスト１７に支持され、図示しない電源から給電されるようになっている。ホッパー１９に原料粉１６が収容され、適量の原料粉１６がホッパー１９からヒータ１５上に投下されるようになっている。
【００４６】
ヒータ１５を高温状態とし、この上にホッパー１９から所定量の原料粉１６を投下すると、原料粉１６は一瞬にして金属蒸気となり、試料保持部２０に保持された基板２の表面に蒸着され、所望の薄膜が得られる。
【００４７】
粒径が１００μｍ〜１５０μｍであるＬａＮｉ5の粉末をホッパー１９に入れ、銅製の
試料保持部２０にポリイミド基板（横幅×縦幅＝１８ｍｍ×１８ｍｍ、厚さ１２５μｍ）を接着テープで固定した後、真空容器１２の内部を排気することにより８．２５×１０-5
Ｐａの真空度に到達させた。
【００４８】
タングステン板からなるヒータ１５を２３００Ｋに加熱し、このヒータ１５上にホッパー１９からＬａＮｉ5の粉末を投下し、ホルダ２０に保持されたポリイミド基板２の表面
に５０８秒の間蒸着を行った。成膜中の真空度は３．０６×１０-3Ｐａ、成膜速度は２．６×１０-3μｍ／ｓ、ポリイミド基板の最高温度は４０９Ｋであった。
【００４９】
作製した薄膜の組成をエネルギー分散型Ｘ線分光法を用いて分析した結果、薄膜の組成はＬａＮｉ4.6であった。
次に、マグネトロンスパッタリング装置を用いて、水素吸蔵合金の薄膜を形成したポリイミド基板の薄膜表面に触媒であるパラジウムを蒸着した。表面触媒処理の条件は、到達真空度１．０×１０-3Ｐａ、ＲＦ出力２００Ｗ、成膜時間１０秒であった。得られたパラジウム膜の厚さは２５ｎｍであった。また、走査型電子顕微鏡を用いて薄膜断面を観察したところ、薄膜の厚さは１．３２μｍであった。
【００５０】
このようにして得られた二層体を用いて、図６に示した装置により、薄膜に１００ｍＡの電流を流した時の二層体のひずみ変化および温度変化を測定した。
図７に示したように、二層体の薄膜３の下端部にクリップ状の電極４１を取り付け、ガラス製の反応管３９の内部に設けたクリップ電極４０に、二層体の上端部を挟んで固定した。クリップ電極４０および電極４１は図６の可変電流電源３６に電気的に接続されている。
【００５１】
図６において、３３ａは試料表面の温度を計測するためのＣＡ熱電対、３３ｂは雰囲気温度を計測するための熱電対、３８は二層体の形状変化を撮影するためのビデオレコーダである。３１は水素ガスボンベ、３２は圧力計、３４は、反応管３９へ水素ガスを供給する前に真空引きをするためのロータリーポンプである。
【００５２】
ロータリーポンプ３４によって反応管３９の内部を排気した後、バルブ３５ｃを閉じて真空とした反応管３９の内部へ、バルブ３５ａとバルブ３５ｂとを開放することにより水素ガスボンベ３１から水素ガスを供給し、直ぐにバルブ３５ａとバルブ３５ｂとを閉じて、３気圧の水素ガスを反応管３９の内部に導入した。これによって反応管３９の内部は水素ガスが密封された空間となり、時間の経過とともにＬａ−Ｎｉ薄膜３が水素ガスを吸収して体積膨張し、ひずみ変形が起きて二層体が屈曲した。
【００５３】
薄膜３による水素の吸脱蔵が平衡状態となった後、可変電流電源３６から薄膜３へ１００ｍＡの電流を流し続けた。この時の二層体の形状変化をビデオレコーダ３８で撮影し、ビデオレコーダ３８に記録された映像を静止画としてキャプチャーし、通電開始から経過時間毎の二層体の曲率半径を読み取った。次に、その値を下記の式（Ｉ）に代入し、ひずみεtを算出した。
εt＝η／ρ      （Ｉ）
（ここで、ηは中立面からの距離、ρは中立面までの曲率半径である。なお、中立面を基板と薄膜との界面とし、ηを薄膜の厚さとして計算した。）
上記により得られたひずみεtから、下記の式（ＩＩ）より変形ひずみΔεtを算出した。
Δεt＝εt−εt0      （ＩＩ）
（ここで、εt0は変位前のひずみ、εtは変位によって生じたひずみである。）
通電開始後の時間に対するΔεtの変化を図８に示した。また、通電開始後の時間に対
する薄膜表面の温度変化を図９に示した。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態におけるアクチュエータを示した断面図である。
【図２】図２は、本発明のアクチュエータの駆動方法を説明する図である。
【図３】図３は、本発明のアクチュエータにより被作動体を変形させる例を説明する図である。
【図４】図４は、本発明のアクチュエータの駆動方法を説明する図である。
【図５】図５は、フラッシュ蒸着装置を示した図である。
【図６】図６は、基板とその表面に形成された水素吸蔵合金薄膜とからなる二層体について、水素吸蔵合金薄膜に通電した後の二層体のひずみ変化および水素吸蔵合金薄膜の温度変化を測定する装置を示した図である。
【図７】図７は、図６の装置の反応管内部への二層体の取り付け状態と水素吸蔵合金薄膜への電極の取り付け状態を示した図である。
【図８】図８は、実施例における通電開始後のΔεtの変化を示したグラフである。
【図９】図９は、実施例における通電開始後の薄膜表面の温度変化を示したグラフである。
【図１０】図１０は、本発明の他の実施形態におけるアクチュエータを示した断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  アクチュエータ
２  基板
３  薄膜
４  包装体
５  内部空間
６  電源
７ａ，７ｂ  リード線
８  被作動体
９  表面膜
１１  フラッシュ蒸着装置
１２  真空容器
１３  排気路
１４  フラッシュ加熱ユニット
１５  ヒータ
１６  原料粉
１７  ポスト
１８  絶縁部材
１９  ホッパー
２０  試料保持部
２１  ガイドポスト
３１  水素ガスボンベ
３２  圧力計
３３ａ，３３ｂ  熱電対
３４  ロータリーポンプ
３５ａ〜３５ｃ  バルブ
３６  可変電流電源
３７  電圧計
３８  ビデオレコーダ
３９  反応管
４０  クリップ電極
４１  電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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