(57)【要約】【課題】簡単な構成で、小型な高分子リニアアクチュエータを提供すること。【解決手段】含水状態または含イオン流体状態のイオン交換樹脂１２０に形成された対向電極を有し、対向電極間に電圧を印加することで、イオン交換樹脂１２０の形状を変形させる高分子リニアアクチュエータ１００であって、イオン交換樹脂１２０の断面形状は、高分子リニアアクチュエータ１００が変形する方向に沿う駆動軸Ａ−Ａ’に関して線対称な中空形状であり、駆動軸Ａ−Ａ’に関して線対称な位置に形成された、周囲の剛性と異なる剛性を有する一対以上の薄肉部１４０、１４１と、中空形状の内壁部及び外壁部にそれぞれ形成された外壁電極１３０、内壁電極１３１を有する。【選択図】        図１
2006288003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水状態または含イオン流体状態のイオン交換樹脂に形成された対向電極を有し、
前記対向電極間に電圧を印加することで、
前記イオン交換樹脂の形状を変形させる高分子リニアアクチュエータであって、
前記イオン交換樹脂の断面形状は、前記高分子リニアアクチュエータが変形する方向に沿う駆動軸に関して線対称な中空形状であり、
前記駆動軸に関して線対称な位置に形成され、周囲の剛性と異なる剛性を有する一対以上の剛性変化部対と、
前記中空形状の内壁部及び外壁部にそれぞれ形成された電極と、
を有することを特徴とする高分子リニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記イオン交換樹脂の断面形状は、中空円筒形状または中空多角柱形状であることを特徴とする請求項１に記載の高分子リニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記一対以上の剛性変化部対は、各々略同一の形状を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の高分子リニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記駆動軸上に、
前記高分子リニアアクチュエータと固定部材とを接続する支持点と、
前記高分子リニアアクチュエータと可動部材とを接続する接続点と、を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の高分子リニアアクチュエータ。
【請求項５】
前記一対以上の剛性変化部対は、前記イオン交換樹脂に設けられた薄肉部であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の高分子リニアアクチュエータ。
【請求項６】
前記一対以上の剛性変化部対は、前記イオン交換樹脂に設けられた厚肉部であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の高分子リニアアクチュエータ。
【請求項７】
前記一対以上の剛性変化部対は、前記イオン交換樹脂に設けられた切り欠きであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の高分子リニアアクチュエータ。
【請求項８】
前記固定部材上に、前記内壁部に形成された電極、または前記外壁部に形成された電極と電気的に接続する付圧アームをさらに有し、
前記付圧アームは、前記高分子リニアアクチュエータを接圧することで、
前記付圧アームを介して、前記内壁部に形成された前記電極及び前記外壁部に形成された前記電極との電気的接続をとると共に、前記高分子リニアアクチュエータを固定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の高分子リニアアクチュエータ。
【請求項９】
前記内壁部に形成された前記電極または前記外壁部に形成された前記電極とは離間した位置に形成されている引き出し用電極と、
前記内壁部に形成された前記電極または前記外壁部に形成された前記電極と、前記引き出し用電極とを接続し、前記イオン交換樹脂の断面部に形成されている接続用電極と、を有し、
前記引出し用電極及び前記接続用電極を介して、前記内壁部に形成された前記電極または前記外壁部に形成された前記電極との電気的接続をとることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の高分子リニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子リニアアクチュエータ、特にイオン交換樹脂を用いた高分子リニアアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療機器、産業用ロボット及びマイクロマシン等の分野において、多種多様な動作原理を応用したアクチュエータが研究開発されている。こうした中で注目されているアクチュエータの一つに、高分子アクチュエータがある。高分子アクチュエータは、含水状態のイオン交換樹脂の表面に電極を形成し、電圧の印加により屈曲変形させる構成を有している。高分子アクチュエータは、柔軟な駆動様態であるため、人工筋肉と呼ばれている。そして、高分子アクチュエータは、今後、様々な分野での応用が期待されている。
【０００３】
高分子アクチュエータの変形様態は、その基本動作原理に基づいて、屈曲変形となる。このような、屈曲変形の特性を生かし、高分子アクチュエータを能動カテーテル、または人工臓器として用いる等の提案が数多くなされている。
【０００４】
ここで、アクチュエータの適応対象によっては、屈曲変形では不都合を生ずることがある。例えば、アクチュエータが変形することで、可動部材を駆動する方向が１軸方向である、所謂リニアアクチュエータを用いることが望まれることもある。
【０００５】
例えば、特許文献１には、高分子アクチュエータの屈曲運動を直動運動に変換する構成が開示されている。特許文献１によると、一対の対向した高分子アクチュエータを、絶縁部材を介して配置している。これにより、リニア駆動する高分子リニアアクチュエータの構成を実現している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３１４２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、マイクロマシン等の分野で用いられるアクチュエータは、サイズが数ミリメートル、駆動量が数百マイクロメートルという仕様が求められる。しかしながら、特許文献１で提案されているアクチュエータは、複雑な構成を有している。このため、特許文献１に開示された構成では、小型のリニアアクチュエータを製造することは困難である。
【０００８】
また、特許文献１では、各々対向したアクチュエータは、全く同一の構成とする必要がある。しかしながら、実際は、製造誤差や絶縁部材との接着誤差等により、対向するアクチュエータどうしを全く同一の構成とすることは困難である。対向するアクチュエータどうしが同一の構成ではないとき、アクチュエータ全体は、リニアな駆動、即ち直線運動ではなく、その軌跡が曲線を描く屈曲運動を生じてしまう。このため、特許文献１に開示された構成では、簡便に直線運動を得ることは困難である。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で、小型な高分子リニアアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、含水状態または含イオン流体状態のイオン交換樹脂に形成された対向電極を有し、対向電極間に電圧を印加することで、イオン交換樹脂の形状を変形させる高分子リニアアクチュエータであって、イオン交換樹脂の断面形状は、高分子リニアアクチュエータが変形する方向に沿う駆動軸に関して線対称な中空形状であり、駆動軸に関して線対称な位置に形成され、周囲の剛性と異なる剛性を有する一対以上の剛性変化部対と、中空形状の内壁部及び外壁部にそれぞれ形成された電極とを有することを特徴とする高分子リニアアクチュエータを提供できる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、イオン交換樹脂の断面形状は、中空円筒形状または中空多角柱形状であることが望ましい。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、一対以上の剛性変化部対は、各々略同一の形状を有していることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、駆動軸上に、高分子リニアアクチュエータと固定部材とを接続する支持点と、高分子リニアアクチュエータと可動部材とを接続する接続点と、を設けたことが望ましい。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、一対以上の剛性変化部対は、イオン交換樹脂に設けられた薄肉部であることが望ましい。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、一対以上の剛性変化部対は、イオン交換樹脂に設けられた厚肉部であることが望ましい。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様によれば、一対以上の剛性変化部対は、イオン交換樹脂に設けられた切り欠きであることが望ましい。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様によれば、固定部材上に、内壁部に形成された電極、または外壁部に形成された電極と電気的に接続する付圧アームをさらに有し、付圧アームは、高分子リニアアクチュエータを接圧することで、付圧アームを介して、内壁部に形成された電極及び外壁部に形成された電極との電気的接続をとると共に、高分子リニアアクチュエータを固定することが望ましい。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様によれば、内壁部に形成された電極または外壁部に形成された電極とは離間した位置に形成されている引き出し用電極と、内壁部に形成された電極または外壁部に形成された電極と、引き出し用電極とを接続し、イオン交換樹脂の側断面部に形成されている接続用電極と、を有し、引出し用電極及び接続用電極を介して、内壁部に形成された電極または外壁部に形成された電極との電気的接続をとることが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る高分子リニアアクチュエータは、含水状態または含イオン流体状態のイオン交換樹脂に形成された対向電極を有している。対向電極間に電圧を印加することで、イオン交換樹脂の形状を変形させる。イオン交換樹脂の断面形状は、高分子リニアアクチュエータが変形する方向に沿う駆動軸に関して線対称な中空形状である。駆動軸に関して線対称な位置には、周囲の剛性と異なる剛性を有する一対以上の剛性変化部対が形成されている。そして、中空形状の内壁部及び外壁部にそれぞれ形成された電極を有している。このような構成により、内壁部に形成された電極と、外壁部に形成された電極との間に電圧を印加する。電圧の印加により、イオン交換樹脂内の陽イオンと水分子とが移動する。このとき、剛性変化部は、他の位置に比較して剛性が異なっている。このため、剛性変化部の近傍において、歪みの発生、換言すると応力分布が他の位置とは異なる。また、剛性変化部対は、駆動軸に関して線対称な位置に形成されている。これにより、駆動軸に関して線対称な中空形状のイオン交換樹脂において、駆動軸に線対称な位置に同等な大きさの歪みを集中して生ずる。これにより、高分子リニアアクチュエータは駆動軸に沿って変形する。この結果、簡単な構成で、小型な高分子リニアアクチュエータを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る高分子リニアアクチュエータの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により、この発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の実施例１に係る高分子リニアアクチュエータの斜視構成を示す。図１に示すように、高分子リニアアクチュエータ１００は、中空円筒形状に成形された含水状態のイオン交換樹脂１２０を有している。また、イオン交換樹脂１２０は、含イオン流体状態の材料で構成することもできる。
【００２２】
イオン交換樹脂１２０の外壁部（中空円筒の外周部）には、外壁電極１３０が形成されている。また、イオン交換樹脂１２０の内壁部（中空円筒の内周部）には、内壁電極１３１が形成されている。さらに、イオン交換樹脂１２０には、同一形状の薄肉部１４０、１４１が形成されている。薄肉部１４０、１４１は、剛性変化部対に対応する。
【００２３】
図２は、高分子リニアアクチュエータ１００を駆動するための電源を接続した状態の斜視構成を示す。高分子リニアアクチュエータ１００の外壁電極１３０と内壁電極１３１との間に、駆動用可変電源１５０を接続する。駆動用可変電源１５０は、外壁電極１３０と内壁電極１３１との間に任意の電圧を印加する。
【００２４】
図３は、高分子リニアアクチュエータ１００を側面から見た断面形状の構成を示す。図３において、高分子リニアアクチュエータ１００の形状が変化する方向、即ち駆動方向を駆動軸Ａ−Ａ’として示す。イオン交換樹脂１２０の断面形状は、高分子リニアアクチュエータ１００が変形する方向に沿う駆動軸Ａ−Ａ’に関して線対称な中空円筒形状である。また、薄肉部１４０及び薄肉部１４１は、駆動軸Ａ−Ａ’に関して線対称な位置に形成されている。薄肉部１４０、１４１は、薄肉部１４０、１４１の周囲の剛性とは異なる剛性、例えば周囲の剛性よりも小さい（低い）剛性を有している。
【００２５】
高分子リニアアクチュエータ１００の外周部の図３における下端部分は、固定部材１８０と支持点１６０ａで支持、固定されている。なお、高分子リニアアクチュエータ１００の内周部の図３における下端部分を、固定部材（不図示）と支持点１６０ｂで支持、固定する構成でも良い。
【００２６】
また、高分子リニアアクチュエータ１００の外周部の図３における上端部分は、可動部材１９０と接続点１６１ａで当接している。高分子リニアアクチュエータ１００の内周部の図３における上端部分を、可動部材（不図示）と接続点１６１ｂで当接する構成でも良い。可動部材１９０は、高分子リニアアクチュエータ１００が駆動する対象物である。
【００２７】
駆動用可変電源１５０は、外壁電極１３０と内壁電極１３１との間に電圧を印加する。印加電圧に応じて、イオン交換樹脂１２０内で陽イオンが移動する。同時に、陽イオンの移動に応じて、極性分子である水分子もイオン交換樹脂１２０内で移動する。
【００２８】
ここで、外壁電極１３０には負電圧を、内壁電極１３１には正電圧をそれぞれ印加する場合を考える。この場合、陽イオン及び水分子は、外壁電極１３０側に移動する。これにより、外壁部と内壁部とでは膨潤差が生じる。例えば、外壁電極１３０側において、陽イオン及び水分子が豊富になる。また、内壁電極１３１側で陽イオン及び水分子が枯渇する。このため、外壁側に伸び、内壁側に縮みが生じる。
【００２９】
ここで、イオン交換樹脂１２０が単なる均一な中空円筒形状であるとき、即ち薄肉部１４０、１４１が形成されていないときを考える。この時は、外壁部及び内壁部に伸びや縮みが生じても、内外壁に発生する歪が円周上で全て等しくなる。このため、最終的には半径方向の歪のみ発生する。この結果、中空円筒形状の全体形状は殆ど変形せず、一定の形状のままである。
【００３０】
これに対して、本実施例では、イオン交換樹脂１２０に、薄肉部１４０、１４１を形成している。これにより、外壁部における薄肉部１４０、１４１の位置に歪が集中的に発生するような分布が生ずる。また、歪みの分布は、駆動軸Ａ−Ａ’に関して線対称である。さらに、薄肉部１４０と薄肉部１４１とは、同一の形状を有している。この結果、薄肉部１４０と薄肉部１４１とにおいて、同等の歪を生ずる。このように、薄肉部１４０、１４１に同等の大きさの歪が集中し、かつ半径方向以外に回転方向の歪が発生する。このため、イオン交換樹脂１２０の形状が大きく変化する。
【００３１】
図４は、高分子リニアアクチュエータ１００の変形の様子を示す。図４において、電圧印加前（変形前）の状態を破線、電圧印加後（変形後）の状態を実線でそれぞれ示す。高分子リニアアクチュエータ１００は、駆動軸Ａ−Ａ’に沿って変形量ｄだけ縮む方向に変形する。このように、高分子リニアアクチュエータ１００は、駆動軸Ａ−Ａ’に沿った方向に伸縮するリニアアクチュエータとして動作する。
【００３２】
また、外壁電極１３０には正電圧を、内壁電極１３１には負電圧をそれぞれ印加する場合を考える。この場合、陽イオン及び水分子は、内壁電極１３１側に移動する。これにより、外壁部と内壁部とでは膨潤差が生じる。例えば、外壁電極１３０側において、陽イオン及び水分子が枯渇する。また、内壁電極１３１側で陽イオン及び水分子が豊富になる。このため、外壁側に縮み、内壁側に伸びが生じる。これにより、高分子リニアアクチュエータ１００は、駆動軸Ａ−Ａ’に沿って伸びる方向に変形する。
【００３３】
また、陽イオン及び水分子の移動量は、印加電圧に対応している。このため、駆動用可変電源１５０により印加電圧を制御することで、高分子リニアアクチュエータ１００の変形量ｄを制御できる。
【００３４】
印加電圧の制御方法としては、例えば、以下の（１）〜（４）のような方法を用いることができる。
（１）一定電圧の電圧値を変化させる定電圧制御方法、
（２）一定電流の電流値を変化させる定電流制御方法、
（３）矩形波のデューティー比を変化させるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御方法、
（４）オフセット値と周期波形とを重畳させ、波高値を変化させるオフセット交流制御。なお、これらの方法に限られず、他の制御方法を用いることもできる。
【００３５】
（変形例）
図５は、本発明の実施例２に係る高分子リニアアクチュエータ２００を側面から見た断面形状の構成を示す。実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３６】
薄肉部２４０と薄肉部２４１とは、駆動軸Ａ−Ａ’に対して線対称となる位置に形成されている。また、薄肉部２４２と薄肉部２４３とは、駆動軸Ａ−Ａ’に対して線対称となる位置に形成されている。このような構成においても、実施例１と同様の原理により、高分子リニアアクチュエータ２００は、駆動軸Ａ−Ａ’に沿った方向に変形する。このため、高分子リニアアクチュエータ２００は、駆動軸Ａ−Ａ’に沿った方向に伸縮するリニアアクチュエータとして動作する。
【００３７】
また、本発明の理解を深めるために、所望の駆動軸の方向へ変形しないアクチュエータの２つの構成例を図６、図７に基づいて説明する。図６は、所望の駆動軸Ａ−Ａ’に沿った方向へはリニアに駆動しない例を示す。薄肉部１４１、１４２は、軸Ｂ−Ｂ’に線対称な位置に形成されている。このため、高分子リニアアクチュエータ１００は、軸Ｂ−Ｂ’に沿った方向に変形する。しかしながら、所望の駆動軸Ａ−Ａ’に沿った方向へは、リニアに変形せず、軸外に変化してしまう。このように、図６に示す構成は、リニアアクチュエータとしては機能する一方、所望の駆動軸Ａ−Ａ’に沿った方向にはリニアに変形しない例である。
【００３８】
また、図７は、所望の駆動軸Ａ−Ａ’に沿った方向へはリニアに駆動しない他の例を示す。薄肉部３４０と薄肉部３４１とは、駆動軸Ａ−Ａ’に関して線対称となる位置に形成されている。しかしながら、薄肉部３４０の形状と、薄肉部３４１の形状とは同一ではなく異なっている。このため、薄肉部３４０に生ずる歪みの大きさと、薄肉部３４１に生ずる歪みの大きさとが異なる。このため、高分子リニアアクチュエータ３００は、所望の駆動軸Ａ−Ａ’に沿った方向へは、リニアに変形せず、軸外に変化してしまう。
【００３９】
なお、イオン交換樹脂１２０に含水されている素材は、水に限るものではない。例えば、極性をもつ分子構造であれば、イオン流体等の液体でも良い。
【００４０】
次に、図８、図９、図１０を用いて高分子リニアアクチュエータ１００の３つの異なる電気的接続の構成を説明する。図８は、高分子リニアアクチュエータ１００の電気的接続の第１の構成例を示す。固定部材１８０上には、外壁電極用リード電極１７２と、内壁電極用リード電極１７１と、付圧アーム１７０とが形成されている。外壁電極用リード電極１７２は、外壁電極１３０と電気的接続をとるように形成されている。内壁電極用リード電極１７１は、内壁電極１３１と電気的接続をとるように構成されている。そして、付圧アーム１７０は、内壁電極１３１と内壁電極用リード電極１７１とを接続するように構成されている。
【００４１】
付圧アーム１７０は、弾性を有する金属板で構成されている。付圧アーム１７０は、内壁部を付圧することで高分子リニアアクチュエータ１００を固定する。これにより、外壁電極１３０は外壁電極用リード電極１７２に押圧される。このため、外壁電極１３０と外壁電極用リード電極１７２との電気的接続をとることができる。
【００４２】
また、内壁電極１３１は、付圧アーム１７０を介して内壁電極用リード電極１７１と電気的接続をとることができる。さらに、付圧アーム１７０により、高分子リニアアクチュエータ１００を固定部材１８０に固定することができる。
【００４３】
図９は、高分子リニアアクチュエータ１００の電気的接続の第２の構成例を示す。棒状の固定部材２８０は、高分子リニアアクチュエータ１００の中空部を貫通するように配置されている。付圧アーム２７０は、外壁部を付圧することで高分子リニアアクチュエータ１００を固定する。また、内壁電極用リード電極２７１、外壁電極用リード電極２７２がそれぞれ形成されている。その他の各電極の構成は図８で説明した構成と同様であるため、省略する。
【００４４】
図１０は、高分子リニアアクチュエータ１００の電気的接続の第３の構成例を示す。固定部材１８０には、外壁電極用リード電極３７２が形成されている。外壁電極用リード電極３７２は、外壁電極１３０と電気的接続をとるように形成されている。また、可動部材（図１０では不図示）には、内壁電極用リード電極３７１が形成されている。内壁電極用リード電極３７１は、内壁電極１３１と電気的接続をとるように形成されている。
【００４５】
また、外壁電極１３０は、内壁電極用リード電極３７１との接続点近傍で、溝３７４で分断されている。図１０において、中空円筒形状のイオン交換樹脂１２０の上部分に位置する分断された部分には、内壁電極引き出し用電極３７５が形成されている。また、イオン交換樹脂１２０の側面の断面部には、内壁電極接続用電極３７３が形成されている。内壁電極接続用電極３７３は、内壁電極１３１と、内壁電極引き出し用電極３７５とを接続する。
【００４６】
導電性接着剤を用いて、固定部材１８０との支持点１６０ａにおいて、外壁電極１３０と外壁電極用リード電極３７２との間の電気的接続をとることができる。同様に導電性接着剤を用いて、可動部材（不図示）との接続点において、内壁電極引き出し用電極３７５と内壁電極用リード電極３７１との間の電気的接続をとることができる。同時に、高分子リニアアクチュエータ１００を固定部材１８０に固定することができる。
【００４７】
上述した３つの電気的接続の構成例では、外壁電極１３０と内壁電極１３１との電気的接続点を、支持点１６０ａ、１６０ｂ及び接続点１６１ａ、１６１ｂに設定できる。このため、簡単な構成で電気的接続をとることができる。なお、固定部材１８０、２８０、可動部材１９０、支持点１６０ａ、１６０ｂ、接続点１６１ａ、１６１ｂは便宜上設定したものである。固定部材の作用と、可動部材の作用とは、それぞれ同等である。このため、固定部材と可動部材とを相互に交換しても良い。
【００４８】
（製造方法）
次に、高分子リニアアクチュエータ１００の製造方法を説明する。図１１は、高分子リニアアクチュエータ１００の製造手順を示す図である。図１１の（ａ）において、イオン交換樹脂１２０を中空の円筒チューブ状に成形する。図１１の（ｂ）において、切削加工やレーザー加工を用いて、イオン交換樹脂１２０の外壁部に薄肉部１４０及び薄肉部１４１を成形する。図１１の（ｃ）において、メッキ等により、イオン交換樹脂１２０の外壁部に外壁電極１３０、及び内壁部に内壁電極１３１をそれぞれ形成する。そして、図１１の（ｄ）において、必要な厚さに切断する。これにより、高分子リニアアクチュエータ１００を、容易に、大量かつ安価に製造できる
【実施例２】
【００４９】
図１２は、本発明の実施例２に係る高分子リニアアクチュエータ４００を側面から見た断面形状の構成を示す。実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１２において、高分子リニアアクチュエータ４００の形状が変化する方向、即ち駆動方向を駆動軸Ａ−Ａ’として示す。イオン交換樹脂１２０の断面形状は、駆動軸Ａ−Ａ’に関して線対称な中空円筒形状である。また、厚肉部４４０及び厚肉部４４１は、駆動軸Ａ−Ａ’に関して線対称な位置に形成されている。厚肉部４４０、４４１は、厚肉部４４０、４４１の周囲の剛性と異なる剛性、例えば周囲の剛性より大きい（高い）剛性を有している。このような構成においても、実施例１と同様の原理により、高分子リニアアクチュエータ４００は、駆動軸Ａ−Ａ’に沿った方向に変形する。このため、高分子リニアアクチュエータ４００は、駆動軸Ａ−Ａ’に沿った方向に伸縮するリニアアクチュエータとして動作する。
【００５０】
（第１の変形例）
図１３は、本実施例の第１の変形例に係る高分子リニアアクチュエータ５００を側面から見た断面形状の構成を示す。図１３において、高分子リニアアクチュエータ５００の形状が変化する方向、即ち駆動方向を駆動軸Ａ−Ａ’として示す。イオン交換樹脂１２０の断面形状は、駆動軸Ａ−Ａ’に関して線対称な中空円筒形状である。
【００５１】
薄肉部５４０及び薄肉部５４１は、外壁部の駆動軸Ａ−Ａ’に関して線対称な位置に形成されている。薄肉部５４２及び薄肉部５４３は、内壁部の駆動軸Ａ−Ａ’に関して線対称な位置に形成されている。薄肉部５４０、５４１、５４２、５４３は、それぞれ周囲の剛性と異なる剛性を有している。このような構成においても、実施例１と同様の原理により、高分子リニアアクチュエータ５００は、駆動軸Ａ−Ａ’に沿った方向に変形する。このため、高分子リニアアクチュエータ５００は、駆動軸Ａ−Ａ’に沿った方向に伸縮するリニアアクチュエータとして動作する。
【００５２】
（第２の変形例）
図１４は、本実施例の第２の変形例に係る高分子リニアアクチュエータ６００を側面から見た断面形状の構成を示す。図１４において、高分子リニアアクチュエータ６００の形状が変化する方向、即ち駆動方向を駆動軸Ａ−Ａ’として示す。イオン交換樹脂１２０の断面形状は、駆動軸Ａ−Ａ’に関して線対称な中空円筒形状である。
【００５３】
平面状の薄肉部６４０及び平面状の薄肉部６４１は、外壁部の駆動軸Ａ−Ａ’に関して線対称な位置に形成されている。薄肉部６４０、６４１は、それぞれ周囲の剛性と異なる剛性を有している。このような構成においても、実施例１と同様の原理により、高分子リニアアクチュエータ６００は、駆動軸Ａ−Ａ’に沿った方向に変形する。このため、高分子リニアアクチュエータ６００は、駆動軸Ａ−Ａ’に沿った方向に伸縮するリニアアクチュエータとして動作する。
【００５４】
（第３の変形例）
図１５は、本実施例の第３の変形例に係る高分子リニアアクチュエータ７００を側面から見た断面形状の構成を示す。図１５において、高分子リニアアクチュエータ７００の形状が変化する方向、即ち駆動方向を駆動軸Ａ−Ａ’として示す。イオン交換樹脂１２０の断面形状は、駆動軸Ａ−Ａ’に関して線対称な中空多角柱形状、例えば中空八角形形状である。
【００５５】
薄肉部７４０及び薄肉部７４１は、外壁部の駆動軸Ａ−Ａ’に関して線対称な位置に形成されている。薄肉部７４０、７４１は、それぞれ周囲の剛性と異なる剛性を有している。このような構成においても、実施例１と同様の原理により、高分子リニアアクチュエータ７００は、駆動軸Ａ−Ａ’に沿った方向に変形する。このため、高分子リニアアクチュエータ７００は、駆動軸Ａ−Ａ’に沿った方向に伸縮するリニアアクチュエータとして動作する。
【００５６】
（第４の変形例）
図１６の（ａ）は、本実施例の第４の変形例に係る高分子リニアアクチュエータ８００を側面から見た断面形状の構成を示す。図１６の（ａ）において、高分子リニアアクチュエータ８００の形状が変化する方向、即ち駆動方向を駆動軸Ａ−Ａ’として示す。イオン交換樹脂１２０の断面形状は、駆動軸Ａ−Ａ’に関して線対称な中空円筒形状である。
【００５７】
図１６の（ｂ）に示すように、切り欠き部８４０及び切り欠き部８４１は、外壁部の駆動軸Ａ−Ａ’に関して線対称な位置に形成されている。切り欠き部８４０及び切り欠き部８４１は、それぞれ周囲の剛性と異なる剛性、例えば周囲の剛性よりも小さい（低い）剛性を有している。このような構成においても、実施例１と同様の原理により、高分子リニアアクチュエータ８００は、駆動軸Ａ−Ａ’に沿った方向に変形する。このため、高分子リニアアクチュエータ８００は、駆動軸Ａ−Ａ’に沿った方向に伸縮するリニアアクチュエータとして動作する。
【００５８】
なお、本発明に係る高分子リニアアクチュエータは、上記各実施例で説明した構成に限られるものではなく、これらの構成の組み合わせ、また、同様の効果を有する構成も含まれる。例えば、イオン交換樹脂１２０の断面形状は、駆動軸Ａ−Ａ’に関して線対称であれば、楕円形状や自由曲線形状でも良い。また、剛性変化部対は、形状を周囲と異ならせるものに限られない。例えば、イオン交換樹脂１２０を構成する材料において密度分布を異ならせる構成でも良い。具体的には、イオン交換樹脂１２０を構成する材料の一部に肉抜き穴のような部分を設けて、粗密な密度分布を実現することもできる。さらに、剛性変化部対の数は、１つ以上であればいくつでも良い。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な応用例をとることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように、本発明に係る高分子リニアアクチュエータは、簡単な構成で、小型なリニアアクチュエータに適している。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例１に係る高分子リニアアクチュエータの斜視構成を示す図である。
【図２】実施例１の高分子リニアアクチュエータの斜視構成を示す他の図である。
【図３】実施例１の高分子リニアアクチュエータを側面から見た断面形状を示す図である。
【図４】実施例１の高分子リニアアクチュエータの変化の様子を示す図である。
【図５】実施例１の変形例の高分子リニアアクチュエータを側面から見た断面形状を示す図である。
【図６】所望の駆動軸に沿ってリニアに変化しない高分子リニアアクチュエータを側面から見た断面形状を示す図である。
【図７】所望の駆動軸に沿ってリニアに変化しない高分子リニアアクチュエータを側面から見た断面形状を示す他の図である。
【図８】実施例１の高分子リニアアクチュエータの電気的接続の構成を示す図である。
【図９】実施例１の高分子リニアアクチュエータの電気的接続の構成を示す他の図である。
【図１０】実施例１の高分子リニアアクチュエータの電気的接続の構成を示す別の図である。
【図１１】実施例１の高分子リニアアクチュエータの製造方法を示す図である。
【図１２】実施例２の高分子リニアアクチュエータを側面から見た断面形状を示す図である。
【図１３】実施例２の第１の変形例の高分子リニアアクチュエータを側面から見た断面形状を示す図である。
【図１４】実施例２の第２の変形例の高分子リニアアクチュエータを側面から見た断面形状を示す図である。
【図１５】実施例２の第３の変形例の高分子リニアアクチュエータを側面から見た断面形状を示す図である。
【図１６】実施例２の第４の変形例の高分子リニアアクチュエータを側面から見た断面形状を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１００  高分子リニアアクチュエータ
１２０  イオン交換樹脂
１３０  外壁電極
１３１  内壁電極
１４０、１４１  薄肉部
１５０  駆動用可変電源
１６０ａ、１６０ｂ  支持点
１６１ａ、１６１ｂ  接続点
１７０  付圧アーム
１７１  内壁電極用リード電極
１７２  外壁電極用リード電極
１８０  固定部材
１９０  可動部材
２００  高分子リニアアクチュエータ
２４０、２４１、２４２、２４３  薄肉部
２７０  付圧アーム
２７１  内壁電極用リード電極
２７２  外壁電極用リード電極
２８０  固定部材
３００  高分子リニアアクチュエータ
３４０、３４１  薄肉部
３７１  内壁電極用リード電極
３７２  外壁電極用リード電極
３７３  内壁電極接続用電極
３７４  溝
３７５  内壁電極引き出し用電極
４００  高分子リニアアクチュエータ
４４０、４４１  厚肉部
５００  高分子リニアアクチュエータ
５４０、５４１、５４２、５４３  薄肉部
６００  高分子リニアアクチュエータ
６４０、６４１  平面状の薄肉部
７００  高分子リニアアクチュエータ
７４０、７４１  薄肉部
８００  高分子リニアアクチュエータ
８４０、８４１  切り欠き部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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