(57)【要約】【課題】センサ部がアクチュエータ部の変位に追従してより容易に変形し、かつ、センサ部によるアクチュエータ部の変位量の制限が抑制できる構造とする。【解決手段】センサ部２０をアクチュエータ部１０よりも厚みが薄くなるようにする。これにより、センサ部２０がアクチュエータ部１０の変位に追従してより容易に変形し、センサ部２０によってより正確に変位量を検出することが可能となる。また、センサ部２０の剛性によってアクチュエータ部１０の変位量を制限することも無い。したがって、センサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータ１００を、センサ部２０がアクチュエータ部１０の変位に追従してより容易に変形し、かつ、センサ部２０によるアクチュエータ部１０の変位量の制限が抑制できる構造とすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン伝導性を有し、一面（１１ａ）および該一面の反対面となる他面（１１ｂ）を有する高分子材料の薄膜によって構成された第１高分子膜（１１）と、前記第１高分子膜の前記一面および前記他面に配置された通電性を有する一対の電極層（１２ａ、１２ｂ）と、を備え、前記電極層への電圧印加に基づいて変位する板状のアクチュエータ部（１０）と、
前記アクチュエータ部の変位量に応じた出力を発生させるセンサ部（２０）と、有し、
前記センサ部は、板状とされた前記アクチュエータ部の側面に対して直接連結されていると共に、前記アクチュエータ部よりも薄くされていることを特徴とするセンサ一体型のイオン伝導性高分子膜アクチュエータ。
【請求項２】
前記アクチュエータ部は、前記一面から垂直方向から見た形状が１対の短辺と１対の長辺とを有する長方形状とされ、該アクチュエータ部における両短辺のうちの一方において、該アクチュエータ部の内側に凹まされた凹部が形成されており、該凹部内における該アクチュエータ部の側面に前記センサ部が直接連結されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ一体型のイオン伝導性高分子アクチュエータ。
【請求項３】
前記アクチュエータ部は、前記一面から垂直方向から見た形状が１対の短辺と１対の長辺とを有する長方形状とされ、該アクチュエータ部における両長辺のうちの一方に沿って、該アクチュエータ部の側面に前記センサ部が直接連結されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ一体型のイオン伝導性高分子アクチュエータ。
【請求項４】
前記センサ部は、前記アクチュエータ部における前記第１高分子膜と同じ構造であり、かつ、前記アクチュエータ部における前記第１高分子膜よりも薄くされた、一面（２１ａ）および該一面の反対面となる他面（２１ｂ）を有する第２高分子膜（２１）と、該第２高分子膜の前記一面および前記他面に配置された通電性を有する一対の電極層（２２ａ、２２ｂ）と、を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のセンサ一体型のイオン伝導性高分子アクチュエータ。
【請求項５】
前記アクチュエータ部と前記センサ部との境界において、前記アクチュエータ部の側面は、該側面のうち前記センサ部と離れた位置の方が該センサ部に近い位置よりも該アクチュエータ部の内側に位置するように傾斜させられており、
前記アクチュエータ部に備えられた前記電極層と前記センサ部に備えられた前記電極層とが分断されて電気的に分離されていることを特徴とする請求項４に記載のセンサ一体型のイオン伝導性高分子アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載のセンサ一体型のイオン伝導性高分子アクチュエータの製造方法であって、
前記高分子膜を、センサ一体型のイオン伝導性高分子アクチュエータのパターン形成した成形版で挟み込むようにプレスし、前記高分子膜の表面にパターンを転写する工程と、前記パターンが転写された前記高分子膜の表面に電極層を形成する工程、を有することを特徴とするセンサ一体型のイオン伝導性高分子アクチュエータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位量の検出を行う変位量センサを一体化したセンサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１において、センサ機能を付けたセンサ一体型のイオン伝導性高分子アクチュエータが提案されている。このセンサ一体型のイオン伝導性高分子アクチュエータは、１枚のイオン伝導層に対して信号入力線と信号出力線とを並べることで、アクチュエータ部とセンサ部とを間隔を隔てて並列配置した構造とされている。このような構造とすることで、アクチュエータ部の変位に伴ってセンサ部も変位することから、センサ部にてその変位量を検出することが可能となる。
【０００３】
また、特許文献１においては、信号入力線と信号出力線とを積層することで、アクチュエータ部とセンサ部とを重ね合わせて配置した構造のセンサ一体型のイオン伝導性高分子アクチュエータも提案されている。このような構造としても、アクチュエータの変位に伴ってセンサ部も変位することから、センサ部にてその変位量を検出することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１８９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、単にセンサ部とアクチュエータ部とを並列配置した構造では、センサ部の剛性により、センサ部がアクチュエータ部の変位に十分に追従できず、センサ部とアクチュエータ部との間でねじれが生じてしまう。このため、センサ部によって正確な変位量を検出できないという問題がある。一方、センサ部とアクチュエータ部とを積層する場合、厚くなることでアクチュエータ部の変位量を制限するという問題がある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、センサ部がアクチュエータ部の変位に追従してより容易に変形し、かつ、センサ部によるアクチュエータ部の変位量の制限が抑制できる構造のセンサ一体化型のイオン伝導性高分子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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１ないし５に記載の発明では、イオン伝導性を有し、一面（１１ａ）および該一面の反対面となる他面（１１ｂ）を有する高分子材料の薄膜によって構成された第１高分子膜（１１）と、第１高分子膜の一面および他面に配置された通電性を有する一対の電極層（１２ａ、１２ｂ）と、を備え、電極層への電圧印加に基づいて変位する板状のアクチュエータ部（１０）と、アクチュエータ部の変位量に応じた出力を発生させるセンサ部（２０）と、有し、センサ部は、板状とされたアクチュエータ部の側面に対して直接連結されていると共に、アクチュエータ部よりも薄くされていることを特徴としている。
【０００８】
このように、センサ部をアクチュエータ部よりも厚みが薄くなるようにしている。このため、センサ部がアクチュエータ部の変位に追従してより容易に変形し、センサ部によってより正確に変位量を検出することが可能となる。また、センサ部の剛性によってアクチュエータ部の変位量を制限することも無い。したがって、センサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータを、センサ部がアクチュエータ部の変位に追従してより容易に変形し、かつ、センサ部によるアクチュエータ部の変位量の制限が抑制できる構造とすることができる。
【０００９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるセンサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータの斜視模式図である。
【図２】図１に示すセンサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータの上面図である。
【図３】図２のIII−III'断面図である。
【図４】図１〜図３に示すセンサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータの製造工程を示した断面図である。
【図５】（ａ）は図１に示すセンサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータの断面図、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ（ａ）における領域Ｒ１、Ｒ２の部分拡大図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかるセンサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータの断面図である。
【図７】図６に示すセンサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータの製造工程を示した断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態にかかるセンサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータの上面図である。
【図９】他の実施形態で説明するセンサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータの斜視模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかるセンサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータについて、図１〜図３を参照して説明する。
【００１３】
図１〜図３に示すように、センサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータ１００は、アクチュエータ部１０とセンサ部２０とが一体化されることで構成されている。
【００１４】
アクチュエータ部１０は、アクチュエータ素子によって構成されている。アクチュエータ素子には、旋回運動をするロータリーアクチュエータや、直線的な運動をするリニアアクチュエータがある。これらは、方向や角度を調整する位置決め装置など種々の用途に用いられている。アクチュエータにもさまざまな種類があるが、その中でも、イオン伝導性高分子アクチュエータ１００は、低い電圧で大きな変位量を得ることができることから、医療分野など多くの分野で注目されているアクチュエータである。
【００１５】
図１および図２に示すように、アクチュエータ部１０は、上面形状が１対の短辺と１対の長辺を有する長方形状とされた板状とされている。そして、両短辺のうちの一方において、アクチュエータ部１０には内側に凹まされた凹部が形成されており、この凹部内におけるアクチュエータ部１０の側面にセンサ部２０が直接連結された構造とされている。具体的には、アクチュエータ部１０における一方の短辺のうちの中間位置、つまりその短辺と両長辺とによって構成される角部よりも内側の位置に、四角形状のセンサ部２０が取り付けられ、アクチュエータ部１０によってセンサ部２０の三辺を囲んでいる。
【００１６】
図３に示すように、アクチュエータ部１０は、高分子膜１１、電極層１２ａ、１２ｂを有した構成とされており、図示しない電源装置および制御装置によって駆動される。
【００１７】
高分子膜１１は、イオン伝導性を有する高分子材料の薄膜によって構成されている。高分子膜１１の表面側となる一面１１ａとその反対面となる他面１１ｂには、アクチュエータ部１０の長手方向と垂直に延設された複数の溝部１１ｃ、１１ｄが形成されている。複数の溝部１１ｃ、１１ｄは所定間隔毎に並べられており、高分子膜１１の一面１１ａおよび他面１１ｂにストライプ状の凹凸が形成された状態になっている。
【００１８】
電極層１２ａ、１２ｂは、高分子膜１１を狭持する一対の電極層を構成するもので、それぞれ、導電性を有する金属薄膜によって構成されている。電極層１２ａ、１２ｂは、高分子膜１１の両面に、シート状に形成されている。
【００１９】
これら高分子膜１１、および電極層１２ａ、１２ｂは、例えば以下の材料によって構成される。
【００２０】
まず、高分子膜１１および電極層１２ａ、１２ｂの構成材料としては、高分子膜１１に対して電極層１２ａ、１２ｂが接合されて、高分子膜１１に対して電極層１２ａ、１２ｂが剥離することがないものが好ましい。
【００２１】
電極層１２ａ、１２ｂとしては、通電性（すなわち、電気伝導性）を有する材料であれば特に限定されるものではなく、どのような材料であっても良い。電極層１２ａ、１２ｂは、高分子膜１１にメッ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、通電性の良い銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）などの電導性金属を主として含む金属電極材料であることが好ましい。特に、金、白金、パラジウム、及びロジウムからなる群より選ばれた、少なくとも１種以上の金属を含む金属電極材料によって電極層１２ａ、１２ｂを構成するとより好ましい。
【００２２】
高分子膜１１は、加工が容易であることからイオン交換樹脂を主とした構成であることが好ましく、例えばイオン交換樹脂に電解液が充填されることにより構成されている。イオン交換樹脂としては、特に限定されるものではなく、公知の樹脂を用いることができ、ポリエチレン、ポリスチレン、フッ素樹脂などにスルホン酸基、カルボキシル基などの親水性官能基を導入したものを用いることができる。特に、剛性が適度でありイオン交換量が大きく、耐薬品性及び繰り返し曲げに対する耐久性が良好であるために、イオン交換樹脂として、フッ素樹脂にスルホン酸基及び／またはカルボキシル基を導入した陽イオン交換樹脂を用いることが好ましい。
【００２３】
このような樹脂としては、例えばパーフルオロスルホン酸樹脂（商品名「Ｎａｆｉｏｎ」、ＤｕＰｏｎｔ社製）、パーフルオロカルボン酸樹脂（商品名「フレミオン」、旭硝子社製）、ＡＣＩＰＬＥＸ（旭化成工業社製）、ＮＥＯＳＥＰＴＡ（トクヤマ社製）を用いることができる。
【００２４】
また、電解液としては、イオン性液体を含有することが好ましい。イオン性液体とは、常温溶融塩とも呼ばれるものであり、室温（２５℃程度）での蒸気圧がほとんどない。このイオン性液体は、経時の蒸発等がなく、イオン伝導性高分子アクチュエータ１００の変位量・変形量などの経時による変化が生じ難いことから、長期間の駆動に好適である。
【００２５】
イオン性液体については、特に限定なく使用することができる。なかでも、イオン性液体が、テトラアルキルアンモニウムイオン、ジアルキルイミダゾリウムイオン、トリアルキルイミダゾリウムイオンなどのイミダゾリウムイオン、アルキルピリジニウムイオン、ピラゾリウムイオン、ピロリウムイオン、ピロリニウムイオン、ピロリジニウムイオン、およびピペリジニウムイオンからなる群より少なくとも一種選ばれたカチオンと、ＰＦ6-、ＢＦ4-、ＡｌＣｌ4-、ＣｌＯ4-、および下記化学式（Ｉ）で示されるスルホニウムイミドアニオンからなる群より少なくとも一種選ばれたアニオンとの組合せからなる塩を含むことが好ましい。これらのイオン性液体は単独で使用してもよく、また２種以上を混合して使用してもよい。なお、下記の化学式１において、ｎおよびｍは任意の整数である。
【００２６】
（ＣｎＦ(2n+1)ＳＯ3）（ＣmＦ(2m+1)ＳＯ2）Ｎ-    ・・・  （化学式１）
一方、センサ部２０は、アクチュエータ部１０に対して一体化されることで、アクチュエータ部１０の変位に追従して変形させられ、この変形に基づいてアクチュエータ部１０の変位量を検出する。
【００２７】
本実施形態の場合、センサ部２０を高分子膜２１と電極層２２ａ、２２ｂとによって構成している。高分子膜２１および電極層２２ａ、２２ｂは、アクチュエータ部１０における高分子膜１１および電極層１２ａ、１２ｂと同じ材料で構成されており、アクチュエータ部１０およびセンサ部２０は同時に形成されている。ただし、電極層２２ａ、２２ｂは、それぞれアクチュエータ部１０における電極層１２ａ、１２ｂから絶縁分離されており、互いに独立した電位となっている。
【００２８】
センサ部２０は、アクチュエータ部１０よりも厚みが薄くされている。具体的には、センサ部２０における高分子膜２１の厚みがアクチュエータ部１０における高分子膜１１のうち溝部１１ｃ、１１ｄとされていない部分の厚み、好ましくは溝部１１ｃ、１１ｄとされている部分の厚みよりも薄くされている。これにより、センサ部２０における高分子膜２１および電極層２２ａ、２２ｂの合計膜厚が、アクチュエータ部１０における高分子膜１１と電極層１２ａ、１２ｂの合計膜厚よりも小さくなっている。このため、センサ部２０はアクチュエータ部１０よりも変形し易くなっている。
【００２９】
以上のような構造により、本実施形態にかかるセンサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータ１００が構成されている。このように構成されるセンサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータ１００は、図示しない電源装置および制御装置によって駆動される。
【００３０】
すなわち、アクチュエータ部１０の電極層１２ａ、１２ｂの間に電圧を印加することでこれらの間に電場を形成する。これにより、アクチュエータ部１０は、アクチュエータ部１０における長手方向の中心を通る短辺と平行な軸線を中心軸Ｌ１とし、図１中の軸線を変形軸Ｌ２として、中心軸Ｌ１を変形中心として変形軸Ｌ２の両端が近づくように変形（屈曲）する。このときの変位量は、基本的には制御装置によって制御される電源装置からの印加電圧に基づいて決まることから、要求する変位量に応じて、制御装置が電源装置からの印加電圧を制御することで、アクチュエータ部１０を所望の変位量で変形させることができる。
【００３１】
具体的には、電極層１２ａ、１２ｂに電源装置から電圧を印加して電極層１２ａ、１２ｂの間に電場が形成された時に、高分子膜１１内を動くことができるプラスイオンが電場によって負極電極側に引き寄せられる。これにより、高分子膜１１のうち負極電極側が膨らむことによってアクチュエータ部１０が屈曲する。そして、電極層１２ａ、１２ｂの間に面方向亘って一様に電圧をかけた場合、屈曲後のアクチュエータ部１０の曲率半径Ｒは面方向全域においてほぼ一定となる。また、印加電圧と曲率半径Ｒは概ね反比例する関係となり、印加電圧を高くするほどアクチュエータ部１０の曲率半径Ｒが小さくなる。
【００３２】
また、高分子膜１１内において負極電極側に引き寄せられるプラスイオンの量は、電極層１２ａ、１２ｂと高分子膜１１の界面の表面積が大きいほど多くなる。そして、本実施形態では、高分子膜１１の一面１１ａおよび他面１１ｂに溝部１１ｃ、１１ｄを形成していることから、高分子膜１１の一面１１ａおよび他面１１ｂと電極層１２ａ、１２ｂと界面の表面積が大きくなっている。このため、高分子膜１１の一面１１ａおよび他面１１ｂのうち負極電極側とされる側により多くのプラスイオンを引き寄せることが可能となり、より効果的にアクチュエータ部１０を屈曲させることが可能となる。
【００３３】
そして、アクチュエータ部１０が変位すると、それに追従してセンサ部２０も変位させられる。この変位に伴って、センサ部２０の両電極層２２ａ、２２ｂの間の電圧変化が生じることから、この電圧変化を制御装置に入力することで、制御装置においてアクチュエータ部１０の変位を検出することが可能となる。制御装置では、このアクチュエータ部１０の変位の検出結果に基づいて、アクチュエータ部１０の変位が要求した変位となるようにフィードバック制御を行うことで、より正確にアクチュエータ部１０の変位を制御している。
【００３４】
このとき、本実施形態では、センサ部２０をアクチュエータ部１０よりも厚みが薄くなるようにしている。このため、センサ部２０がアクチュエータ部１０の変位に追従してより容易に変形し、センサ部２０によってより正確に変位量を検出することが可能となる。また、センサ部２０の剛性によってアクチュエータ部１０の変位量を制限することも無い。したがって、センサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータ１００を、センサ部２０がアクチュエータ部１０の変位に追従してより容易に変形し、かつ、センサ部２０によるアクチュエータ部１０の変位量の制限が抑制できる構造とすることができる。
【００３５】
次に、本実施形態のイオン伝導性高分子アクチュエータ１００の製造方法の一例について説明する。
【００３６】
まず、高分子膜１１を形成する工程を行う。例えば、インクジェット印刷法やスクリーン印刷法などの印刷方法により、高分子膜１１、２１を構成するための高分子膜３０を図示しない基板上に形成する。そして、この形成された高分子膜３０を基板から剥がすことで、一枚の高分子膜３０を形成する。または、イオン導電性を有する樹脂を型に流し込むことにより図示しない型内に高分子膜３０を形成し、この形成された高分子膜３０を型内から取り出すことで、一枚の高分子膜３０を形成する。
【００３７】
次に、図４（ａ）に示す工程として、本実施形態にかかるセンサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータのパターンを形成した成形版３１を有するナノインプリント装置を用意し、成形版３１を高分子膜３０の一面３０ａおよび他面３０ｂに配置する。そして、図４（ｂ）に示す工程として、成形版３１によって高分子膜３０を挟み込むようにプレスする。これにより、成形版３１の表面パターンが転写され、高分子膜３０によって、アクチュエータ部１０に備えられる高分子膜１１とセンサ部２０に備えられる高分子膜２１を同時に形成する。つまり、高分子膜３０のうちアクチュエータ部１０の形成位置に溝部１１ｃ、１１ｄを形成すると共に、センサ部２０の形成位置を凹ませる。
【００３８】
このとき、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、アクチュエータ部１０とセンサ部２０との境界位置においては、センサ部２０の表面に対する法線とアクチュエータ部１０の側面との為す角度（Ｓ）がマイナス（−）または０となるようにしている。なお、アクチュエータ部１０の側面のうち最もセンサ部２０に近い位置の方がセンサ部２０から離れた位置よりもアクチュエータ部１０の外側に位置するように当該側面が傾斜している場合のことを、角度（Ｓ）がプラス（＋）となる場合としている。逆に、アクチュエータ部１０の側面のうち最もセンサ部２０から離れた位置の方がセンサ部２０に近い位置よりもアクチュエータ部１０の内側に位置するように当該側面が傾斜している場合のことを、角度（Ｓ）がマイナスとなる場合としている。
【００３９】
具体的には、成形版３１のパターンとして形成されているセンサ部２０の形成位置を凹ませるための凸部が先太りとなるように凸部の側面を傾斜させることで、アクチュエータ部１０の側面が上記形状となるようにしている。
【００４０】
また、図５（ａ）、（ｃ）に示すように、アクチュエータ部１０内における溝部１１ｃ、１１ｄについては、その側面と底面との為す角度（Ａ）がプラスとなるようにしている。つまり、溝部１１ｃ、１１ｄの側面が、溝部１１ｃ、１１ｄの幅が深くなるほど小さくなる方向に傾斜している場合をプラス、広くする方向に傾斜している場合をマイナスとして、プラスとなるようにしている。具体的には、成形版３１のパターンとして形成されている溝部１１ｃ、１１ｄの形成位置を凹ませるための凸部が先細りとなるように凸部の側面を傾斜させることで、溝部１１ｃ、１１ｄの側面が上記形状となるようにしている。この後、図４（ｃ）に示す工程として、成形版３１から高分子膜３０を取り外す。
【００４１】
そして、図４（ｄ）に示す工程として、高分子膜３０の一面３０ａおよび他面３０ｂの上に例えば蒸着法などによって電極層３２を成膜する。これにより、高分子膜１１の一面１１ａおよび他面１１ｂに電極層１２ａ、１２ｂが成膜されると共に、高分子膜２１の一面２１ａおよび他面２１ｂに電極層２２ａ、２２ｂが成膜される。
【００４２】
このとき、アクチュエータ部１０の側面を上記のように傾斜させているため、アクチュエータ部１０とセンサ部２０との境界位置では、電極層１２ａと電極層２２ａとが分断されると共に、電極層１２ｂと電極層２２ｂとが分断される。したがって、電極層１２ａ、１２ｂは、それぞれ電極層２２ａ、２２ｂから絶縁分離された状態となる。
【００４３】
これにより、高分子膜１１、２１の一面１１ａ、２１ａおよび他面１１ｂ、２１ｂ上に電極層１２ａ、１２ｂ、２１ａ、２１ｂが形成されているセンサ一体型のイオン伝導性高分子アクチュエータ１００が完成する。
【００４４】
このように、ナノインプリントによってアクチュエータ部１０と共にセンサ部２０を形成できることから、容易にセンサ一体型のイオン伝導性高分子アクチュエータ１００を製造することが可能となる。そして、アクチュエータ部１０とセンサ部２０との境界位置におけるアクチュエータ部１０の側面の角度（Ｓ）やアクチュエータ部１０内における溝部１１ｃ、１１ｄの側面の角度（Ａ）を上記角度としている。このため、単に蒸着法などによる成膜によって電極層１２ａ、１２ｂをそれぞれ電極層２２ａ、２２ｂから容易に絶縁分離させることが可能となる。
【００４５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してセンサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータ１００の形状を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００４６】
図６に示すように、本実施形態では、アクチュエータ部１０における高分子膜１１の一面１１ａにのみ溝部１１ｃを形成しており、他面１１ｂには図１に示したような溝部１１ｄを形成していない構造としている。このように、他面１１ｂについては平坦面としたセンサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータ１００としても良い。このような構成のセンサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータ１００は、例えば他面１１ｂを鏡面として用いるような場合に適している。
【００４７】
なお、電極層１２ｂ、２２ｂについては、本実施形態では分離していないが、例えば接地電位とされる負極電極として用いれば良い。勿論、これらを分断して絶縁分離し、独立した電位となるようにしても良い。
【００４８】
このように構成されるセンサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータ１００の製造方法は、基本的には第１実施形態と同様である。ただし、図７（ａ）〜（ｄ）に示すようにナノインプリント装置による成形版３１によるパターン形成を高分子膜３０の一面３０ａ側にのみ行い、他面３０ｂ側についてはパターン形成を行わないで良い。
【００４９】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１、第２実施形態に対してセンサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータ１００のセンサ部２０の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５０】
図８に示すように、本実施形態では、センサ部２０を歪み抵抗２３によって形成している。歪み抵抗２３は、アクチュエータ部１０の変位に追従してセンサ部２０が変位すると、例えばピエゾ効果などによって抵抗値を可変させる。この歪み抵抗２３の抵抗値変化を電流値もしくは電圧値として制御装置に入力することで、アクチュエータ部１０の変位量を検出することができる。
【００５１】
このように、センサ部２０をアクチュエータ部１０と同じ構成としなくても良い。なお、このような構成のセンサ部２０は、高分子膜２１の表面に半導体薄膜を貼り付け、半導体薄膜に拡散抵抗で構成される歪み抵抗２３を形成することなどによって形成可能である。
【００５２】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００５３】
上記第１〜第３実施形態では、センサ一体化型のイオン伝導性高分子アクチュエータ１００として、上面形状が長方形のものの短辺の一辺にセンサ部２０を配置した構造とした。しかしながら、これは一例を示したに過ぎず、他の構造であっても良い。すなわち、アクチュエータ部１０の側面に対してセンサ部２０が直接連結されることで一体化された構造であれば良い。
【００５４】
例えば、図９に示すように、長方形状のアクチュエータ部１０の一方の長辺に沿って、アクチュエータ部１０の側面に直接連結させてセンサ部２０を併設しても良い。このような構造とする場合、アクチュエータ部１０とセンサ部２０とが平行に配置されることになるが、センサ部２０の厚みをアクチュエータ部１０よりも薄くしているため、アクチュエータ部１０の変位に追従してセンサ部２０が変形する。したがって、第１実施形態のようにアクチュエータ部１０にセンサ部２０が囲まれている方がよりアクチュエータ部１０の変位に追従してセンサ部２０も変位できるものの、ほぼこれと同様の効果を得ることが可能となる。
【００５５】
さらに、上記第１実施形態では、アクチュエータ部１０の一面１１ａおよび他面１１ｂに溝部１１ｃ、１１ｄを備えた構造とした。これは、よりプラスイオンが多く引き寄せられるようにするためである。しかしながら、これも単なる一例を示したに過ぎず、一面１１ａ、１１ｄが共に平坦面であっても良い。
【００５６】
上記第１〜第３実施形態では、プラスイオンが電場に応じて移動するセンサ一体型のイオン伝導性高分子アクチュエータ１００について説明したが、これに代えて、マイナスイオンが電場に応じて移動するもの、またはプラスイオン、マイナスイオン両方が動く場合に対して本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１００                          イオン伝導性高分子アクチュエータ
１０                            アクチュエータ部
１１、２１、３０                高分子膜
１１ａ、２１ａ、３０ａ          一面
１１ｂ、２１ｂ、３０ｂ          他面
１２ａ、１２ｂ、２２ａ、２２ｂ  電極層
２０                            センサ部
２３                            抵抗
３１                            成形版
【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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