(57)【要約】【課題】  高分子アクチュエータ素子の湾曲もしくは変形の応答性を阻害することなく、湾曲若しくは変形が継続或いは繰り返し行われても、イオン交換樹脂成形品の強度低下を防ぐとともに、電極の劣化を抑制して、耐久性の優れた高分子アクチュエータ素子を提供する。【解決手段】  イオン交換樹脂成形品と、該イオン交換樹脂成形品の表面に形成された金属電極とを備えた高分子アクチュエータ素子であって、上記高分子アクチュエータ素子の表面に、柔軟度が２００％である熱可塑性ウレタンゴム、またはイオン交換樹脂により被覆層が連続して形成されている高分子アクチュエータ素子を用いる。【選択図】  図１
2005033991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換樹脂成形品と、該イオン交換樹脂成形品の表面に形成された金属電極層とを備えた高分子アクチュエータ素子であって、
前記高分子アクチュエータ素子の表面に、柔軟度が２００％以上である樹脂により被覆層が連続して形成されていることを特徴とする高分子アクチュエータ素子。
【請求項２】
アクチュエータ素子の形状が膜状または円筒状である請求項１の高分子アクチュエータ素子。
【請求項３】
イオン交換樹脂成形品と、該イオン交換樹脂成形品の表面に形成された金属電極層とを備えた高分子アクチュエータ素子であって、
上記高分子アクチュエータ素子の表面に、イオン交換樹脂により被覆層が連続して形成されていることを特徴とする高分子アクチュエータ素子。
【請求項４】
アクチュエータ素子の形状が膜状または円筒状である請求項３の高分子アクチュエータ素子。
【請求項５】
柔軟度が２００％以上である樹脂が熱可塑性ポリウレタンである請求項１または２に記載の高分子アクチュエータ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン交換樹脂成形品を湾曲および変形させることによりアクチュエータとして機能する高分子アクチュエータ素子に関し、さらに詳細には、医療機器や産業用ロボット、マイクロマシンなどの分野に好適に用いられる高分子アクチュエータ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高分子アクチュエータとして、イオン交換樹脂成形品と、該イオン交換樹脂成形品の表面に相互に絶縁状態で形成された金属電極とを備え、前記イオン交換樹脂成形品の含水状態において、前記金属電極間に電位差をかけて、イオン交換樹脂成形品に湾曲および変形を生じさせることによりアクチュエータとして機能する高分子アクチュエータ素子が提供されている（例えば、特許文献１を参照のこと）。かかる高分子アクチュエータ素子は、断面が円筒の中空状乃至チューブ状をなしていることから、血管挿入用カテーテルや内視鏡の導入部等に使用して医療用チューブとして用いられる点で好ましい。また、人工筋肉等の他の用途に用いる場合には、膜状、板状、柱状等の所望の形状のイオン交換樹脂成形品の表面に金属層を形成し、高分子アクチュエータ素子を形成することも可能である。
【特許文献１】特許第２９６１１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
断面円筒状のイオン交換樹脂成形品を用いた高分子アクチュエータ素子は、前記金属電極間に電位差をかけることで、その円筒状のイオン交換樹脂成形品の中で、イオンに伴われて水分子が電極に移動して、移動側の電極近傍で含水率が増大して成形品が膨潤することによって伸びる。その伸びに応じて、前記高分子アクチュエータ素子は、前記円筒構造において湾曲および変形をする。従って、この素子の湾曲若しくは変形が持続すると、イオン交換樹脂成形品の円筒構造内部の電極近傍の部位で局部的な膨潤状態が継続することになる。また、この素子の湾曲若しくは変形が繰り返されると、イオン交換樹脂成形品の円筒構造内部の電極近傍の部位で膨潤状態と非膨潤状態が繰り返されることになる。因って、これらの現象は、経時的にみて、イオン交換樹脂成形品の強度を低下させ、また当該イオン交換樹脂成形品の表面に形成された電極の劣化を引き起こす。
【０００４】
特に、断面が円筒構造のイオン交換樹脂成形品を用いた高分子アクチュエータ素子は、断面中実構造のイオン交換樹脂成形品に比べてイオン交換樹脂層が薄いために、強度が小さい。同様に、膜状の高分子アクチュエータ素子もイオン交換樹脂層が薄いため、強度が小さい。また、膨潤しているためにイオン交換樹脂の柔軟度が小さく、切断されやすい。したがって、イオン交換樹脂成形品上に電極層が形成された高分子アクチュエータ素子は、高分子アクチュエータ素子の耐久性の向上、電極の劣化の防止及び柔軟度の向上が課題となる。
【０００５】
本発明の目的は、当該素子の湾曲もしくは変形の応答性を阻害することなく、湾曲若しくは変形が継続或いは繰り返し行われても、イオン交換樹脂成形品の強度低下を防ぐとともに、電極の劣化を抑制して、耐久性の優れた高分子アクチュエータ素子を提供すること、及び該高分子アクチュエータ素子が膨潤しても柔軟度を維持することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、上記課題を解決するために、イオン交換樹脂成形品と、該イオン交換樹脂成形品の表面に形成された金属電極とを備えた高分子アクチュエータ素子であって、上記高分子アクチュエータ素子の表面に、柔軟度が２００％である樹脂により被覆層が連続して形成されていることを特徴とする高分子アクチュエータ素子を採用した。なお、本願において、柔軟度とは、ＡＳＴＭ  Ｄ４１２に準拠する引張破断伸び（Ｕｌｔｉｍａｔｅ  Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ％）をいうものである。
【０００７】
また、本発明者らは、上記課題を解決するために、イオン交換樹脂成形品と、該イオン交換樹脂成形品の表面に形成された金属電極とを備えた高分子アクチュエータ素子であって、上記高分子アクチュエータ素子の表面に、イオン交換樹脂により被覆層が連続して形成されていることを特徴とする高分子アクチュエータ素子を用いることにより上記課題を解決することをも見出し、本発明に至った。
【発明の効果】
【０００８】
従って、本発明の高分子アクチュエータ素子は、上記素子表面に樹脂の被覆層が連続形成されていることから、金属電極が樹脂により被覆され、当該高分子アクチュエータ素子の湾曲若しくは変形にかかわる速い応答性を確保しながら、湾曲若しくは変形が継続或いは繰り返し行われても、該被覆層が形成されていない高分子アクチュエータ素子と比較して、電極の劣化が抑制されて、耐久性が向上する。また、該被覆層が形成されていない素子として比較して、耐衝撃性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の高分子アクチュエータ素子の一実施態様にかかる円筒状のアクチュエータ素子の概略斜視図である。図１において、１は断面が円筒構造のイオン交換樹脂成形品である。２はイオン交換樹脂成形品１の表面に相互に絶縁状態で形成された金属電極である。本実施態様の金属電極２は、イオン交換樹脂成形品１の表面に金属錯体を吸着させ、還元剤により該金属錯体を還元して、前記イオン交換樹脂成形品１の表面に金属を析出させ、これを繰り返すことによって、イオン交換樹脂成形品１の表面から内部へと形成する金属層にて構成している。
【００１０】
３は溝形状の絶縁帯である。この絶縁帯３は、円筒状イオン交換樹脂成形品の外表面に形成された金属層を例えばレーザー光を照射することによって、当該照射部分の金属層を除去して形成している。因って、本実施態様の金属電極２は、図示の通り、溝形状の絶縁帯３によって複数の相互に電気的に絶縁された金属電極２ａ,２ｂ,２ｃ,２ｄで構成されている。
【００１１】
この高分子アクチュエータ素子は、この各金属電極２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに、リード線４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの一端をそれぞれ電気的に接続し、イオン交換樹脂成形品１を挟んで互いに対向する電極４ａと４ｃ、４ｂと４ｄに電圧を印加することにより、４方向に湾曲することができ、しかもこの湾曲の方向を組み合わせることより、回転できるようになっている。
【００１２】
この高分子アクチュエータ素子は、図示の通り、上記金属電極２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの表面と前記絶縁帯３の表面に、柔軟度が２００％である樹脂若しくはイオン交換樹脂により形成された被覆層５が連続して形成されている。
【００１３】
図２は、本発明の高分子アクチュエータ素子の一実施態様例である膜状アクチュエータ素子の概略斜視図である。膜状のイオン交換樹脂成型品６上には、金属電極７、７’が形成されている。金属電極７、７’上には、それぞれ被覆層８、８’が平面的に連続した樹脂層として形成されている。この高分子アクチュエータ素子は、リード線９、９’の一端をそれぞれ被覆層８、８’を貫通して金属電極７、７’に電気的に接続し、イオン交換樹脂成形品５を挟んで互いに対向する電極７、７’に電圧を印加することにより、図２の上下方向に湾曲する。前記の膜状の高分子アクチュエータ素子は、イオン交換樹脂成型品、金属電極及び被覆層が積層され形成されて、側面に被覆層が形成されていないが、側面に被覆層を形成しても良い。前記高分子アクチュエータ素子の側面にも被覆層を形成した場合、即ち前記高分子アクチュエータ素子の全面に被覆層を形成した場合には、前記高分子アクチュエータ素子は、優れた耐久性を有する。
【００１４】
従って、本実施態様の高分子アクチュエータ素子は、上記金属電極の表面と前記絶縁帯の表面に前記被覆層が連続形成されていることから、イオン交換樹脂成形品の内部の電極近傍の部位にて起こる水分子による膨潤に対して、電極の劣化が抑制されて、耐久性が向上する。また、前記被覆層を設けることで素子の柔軟度が向上する。被覆層がイオン交換樹脂でない樹脂の場合、本実施態様の高分子アクチュエータ素子は、上記金属電極の表面と前記絶縁帯の表面に高分子樹脂の被覆層が連続形成されていることから、例えばこれを医療機器または器具として生体内で使用する際に、周りがたとえ電解質であっても漏電することもなく、素子内のイオンと置換して変位性能の劣化を起こすこともない。また、素子表面において電気分解が起こり、表面に気泡が付着することも抑制できる。被覆層がイオン交換樹脂の場合、被覆層が素子と同様に水を含み膨潤するため、素子が膨潤しやすく、湾曲を低下させない。
【００１５】
本発明において、前記被覆層は、柔軟度が２００％以上である樹脂により形成された被覆層を用いることができる。前記被覆層の柔軟度が２００％以上である樹脂により形成されることにより、湾曲もしくは変形の応答性を阻害することなく、高分子アクチュエータ素子の耐久性の向上及び電極の劣化の防止をすることができる。前記被覆層が柔軟度２００％未満である熱可塑性エラストマーにより形成された場合には、高分子アクチュエータ素子を固定して電極層に電圧を印加させて湾曲若しくは変形させた場合に、電極層の伸縮に追随できないために高分子アクチュエータ素子の固定部分で電極層の破断が生じる。あるいは、前記被覆層の柔軟度が湾曲を大きく阻害する。前記高分子樹脂の被覆層を、イオン交換樹脂成形品の円筒構造体の内周面に設けられていてもよく、また内周面、外周面の双方に設けられていてもよい。また、前記被覆層の形成方法も格別限定されず、例えばコーティングによって形成することができる。なお、上述では、円筒状の構造体の場合を述べたが、高分子アクチュエータ素子の形状は、例えば、膜状であって、イオン交換樹脂層が１対の電極層に挟まれる構造であってもよい。この膜状構造の場合において、前記被覆層は、膜状の高分子アクチュエータ素子の全面を覆うことができる。
【００１６】
前記樹脂は、柔軟度が２００％以上であれば組成が特に限定されるものではないが、柔軟性に富んだエラストマーが好ましく、柔軟な熱可塑性ポリウレタンを用いることが、柔軟度が大きく密着性が良好であるために特に好ましい。柔軟な熱可塑性ポリウレタンとしては、商品名「アサフレックス  ８２５」（柔軟度２００％、旭化成社製）、商品名「ペレセン  ２３６３−８０Ａ」（柔軟度５５０％）、「ペレセン  ２３６３−８０ＡＥ」（柔軟度６５０％）、「ペレセン  ２３６３−９０Ａ」（柔軟度５００％）、「ペレセン  ２３６３−９０ＡＥ」（柔軟度５５０％）、（以上、ダウ・ケミカル社製）を用いることができる。また、前記柔軟度は、柔軟度が２００％以上であれば良いが、被覆層による影響により湾曲の障害が小さいことから、柔軟度が５００％以上であることが好ましく、６００％以上であることが更に好ましい。なお、本発明の柔軟度２００％以上である樹脂により形成された被複層は、柔軟度が２００％以上である樹脂を基体樹脂として含むものであるが、被複層の層全体として柔軟度が２００％を低下しなければ、顔料、充填剤、及びその他の添加剤を含むことができる。
【００１７】
本発明において、前記被覆層は、イオン交換樹脂により形成された被覆層を用いることができる。本発明の高分子アクチュエータ素子を水中で駆動させる場合には、イオン交換樹脂により形成された被覆層を備えた高分子アクチュエータ素子を水中に浸漬させることにより、被覆層を形成するイオン交換樹脂の膨潤が生じる。この膨潤により、前記被覆層は、変形が容易となり、高分子アクチュエータ素子の湾曲若しくは変形に追随することができるので、湾曲もしくは変形の応答性を阻害することなく、しかも被覆層の剥離を生じることなしに、高分子アクチュエータ素子の耐久性の向上及び電極の劣化の防止をすることができる。
【００１８】
また、前記被覆層をイオン交換樹脂によって形成した高分子アクチュエータ素子は、当該イオン交換樹脂層が水を通すため、イオン交換樹脂以外の前記樹脂の被覆層を備えた高分子アクチュエータ素子と比較して、膨潤速度が速く、強度を確保しながら十分な膨潤が得られる点で好ましい。イオン交換樹脂としては、例えばパーフルオロスルホン酸樹脂、パーフルオロカルボン酸樹脂など公知のイオン交換樹脂を用いることができる。なお、イオン交換樹脂は前記円筒状のイオン交換樹脂成形品と別種のイオン交換樹脂を用いることもできるが、同種のイオン交換樹脂を用いることが好ましい。
【００１９】
なお、前記高分子樹脂の被覆層の厚みも限定されないが、３〜２０μｍ、特に４〜８μｍの厚みで形成することが好ましい。前記高分子樹脂の被覆層の厚みが１μｍより薄い場合は、断面円筒状の高分子アクチュエータ素子において強度確保が必ずしも十分でない。一方、前記高分子樹脂の被覆層の厚みが２０μｍを超える場合は、当該高分子アクチュエータ素子の湾曲若しくは変形にかかわる応答性の迅速性の点で必ずしも十分でない。断面円筒状の高分子アクチュエータ素子において、素子の湾曲若しくは変形についての優れた応答性を確保しつつ、強度の向上を図るには、前記高分子樹脂の被覆層の厚みを３〜２０μｍ、特に４〜８μｍの厚みで形成することが好適である。
【００２０】
本発明の高分子アクチュエータ素子の被覆層は、層を形成するための樹脂成分として、柔軟度が２００％以上である樹脂、またはイオン交換樹脂により被覆層が連続して形成されていれば良い。
【００２１】
本発明の高分子アクチュエータ素子において、被覆層が形成される、表面に金属電極層が形成されたイオン交換樹脂成形品は、公知の製造方法により得ることができる。例えば、イオン交換樹脂膜を白金錯体や金錯体等の金属錯体を含む水溶液中に浸漬することにより金属錯体を吸着させ、吸着された金属錯体を還元剤で還元させて金属を析出させる無電解メッキ法により電極の形成を行い、この吸着・還元の工程を繰り返し行うことにより、前記金属電極層が形成されたイオン交換樹脂成形品を得ることができる。
【００２２】
吸着・還元の工程を繰り返しは、アクチュエータとして屈曲等の変位をすることができるような金属量を高分子電解質上に確保するために、それぞれの工程が６回以上繰り返して行うことができる。吸着工程と該吸着工程の後に行われる還元工程を組として、この組を複数繰り返して行う場合には、還元工程の後に、吸着工程を容易に行うことができるようにするために、金属が析出したイオン交換樹脂膜を洗浄する洗浄工程を行うことが好ましい。また、前記吸着工程の前工程として、良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒を浸透させてイオン交換樹脂膜を膨潤させる膨潤工程を行うことが、従来に比べてより大きな屈曲をするアクチュエータ素子が得られることから好ましい。前記膨潤工程は、膨潤した前記高分子電解質が所定の形状を有し、前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さが前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して１１０％以上である膨潤工程とすることができる。
【００２３】
前記良溶媒は、無電解メッキ方法により最終的に得られる積層体の用途等に応じて採用される高分子電解質の組成に応じて、適した溶媒種を用いることができる。前記良溶媒は、複数種類の良溶媒を混合して用いても良い。前記良溶媒としては、例えば、メタノール、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等を用いることができる。前記高分子電解質が、パーフルオロカルボン酸樹脂またはパーフルオロスルホン酸樹脂である場合には、メタノール、エタノール、プロパノール、ヘキサフルオロ−２−プロパノール、ジエチレングリコール、グリセリンを用いることができる。特に、前記膨潤工程において、前記高分子電解質がパーフルオロカルボン酸樹脂またはパーフルオロスルホン酸樹脂である場合に、メタノールまたはメタノールを含む溶媒を浸透させて、膨前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さを前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して１１０％以上に膨潤することが好ましい。これは、メタノールは、膨潤がしやすく取り扱いが容易であるので、作業性が良好であるからである。
【００２４】
このようにして得られた高分子電解質と電極層との積層体は、高分子電解質の内部方向に金属層が成長して電極が形成されており、高分子電解質と電極層との界面において、電極層の断面がフラクタル状の構造を形成することができる。前記フラクタル構造を備えた高分子電解質と電極層の接合体は、大きな屈曲をすることができる。また、この様な膨潤工程を用いた製造方法により得られた金属電極層とイオン交換樹脂との積層体若しくは接合体の表面に、上述の被複層を形成することにより、大きな湾曲をすることができ、しかも電極の劣化が抑制され、耐久性が向上するので、医療機器や産業用ロボット、マイクロマシンなどの分野に好適に用いられる高分子アクチュエータ素子として、更に好適である。
【実施例】
【００２５】
（実施例１）
膜厚２００μｍの膜状フッ素樹脂系イオン交換樹脂成形品（旭硝子社製フレミオン膜、パーフルオロカルボン酸膜、イオン交換容量１．４４ｍｅｑ／ｇ）に、＃８００のアルミナ粒子で表面粗化を行った後、下記（１）〜（３）の工程を２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。
【００２６】
（１）吸着工程：フェナントロリン金塩化物水溶液に２４時間浸漬し、成形品内にフェナントロリン金錯体を吸着させる。
（２）析出工程：亜硫酸ナトリウムとNaOHとを含む水溶液中で、吸着したフェナントロ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る。このとき、水溶液の温度を６０〜８０℃とし、亜硫酸ナトリウムを徐々に添加しながら、６時間フェナントロリン金錯体の還元を行う。
（３）洗浄工程：表面に金電極が形成したイオン交換樹脂成形品を取り出し、７０℃の水で１時間洗浄する。
【００２７】
次に、熱可塑性ポリウレタン（商品名「ペレセン２３６３−８０ＡＥ」、ダウケミカル社製）をテトラヒドロフランに溶かした溶液に、金電極が形成された前記素子をディッピングし、上記素子の外表面に膜厚５μｍのポリウレタン樹脂被覆層が形成された実施例１の高分子アクチュエータ素子を得た。
【００２８】
（実施例２）
熱可塑性ポリウレタン（商品名「ペレセン２３６３−８０ＡＥ」、ダウケミカル社製）を熱可塑性ポリウレタン（商品名「ペレセン２３６３−９０Ａ」、ダウケミカル社製、）に替えた以外は実施例１と同様にして、上記素子の外表面に膜厚６μｍのポリウレタン樹脂被覆層が形成された実施例２の高分子アクチュエータ素子を得た。
【００２９】
（実施例３）
熱可塑性ポリウレタン（商品名「ペレセン２３６３−８０ＡＥ」、ダウケミカル社製）をイオン交換樹脂（パーフルオロスルホン酸樹脂、商品名「フレミオン溶液ＦＦＳ−１」、旭硝子社製、イオン交換容量１．１ｍｅｑ／ｇ）に替えた以外は実施例１と同様にして、上記素子の外表面に膜厚７μｍの被覆層が形成された実施例３の高分子アクチュエータ素子を得た。
【００３０】
（実施例４）
熱可塑性ポリウレタン（商品名「ペレセン２３６３−８０ＡＥ」、ダウケミカル社製）をスチレン系樹脂（商品名「アサフレックス  ８２５」、旭化成社製）に替えた以外は、実施例１と同様にして、上記素子の外表面に膜厚７μｍのポリウレタン樹脂被覆層が形成された実施例４の高分子アクチュエータ素子を得た。
【００３１】
（比較例１）
膜厚２００μｍの膜状フッ素樹脂系イオン交換樹脂成形品（旭硝子社製フレミオン膜、パーフルオロカルボン酸膜、イオン交換容量１．４４ｍｅｑ／ｇ）に、＃８００のアルミナ粒子で表面粗化を行った後、下記（１）〜（３）の工程を２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、被覆層を備えていない比較例１の高分子アクチュエータ素子を得た。
（１）吸着工程：フェナントロリン金塩化物水溶液に２４時間浸漬し、成形品内にフェナントロリン金錯体を吸着させる。
（２）析出工程：亜硫酸ナトリウムとＮａＯＨとを含む水溶液中で、吸着したフェナントロ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る。このとき、水溶液の温度を６０〜８０℃とし、亜硫酸ナトリウムを徐々に添加しながら、６時間フェナントロリン金錯体の還元を行う。
（３）洗浄工程：表面に金電極が形成したイオン交換樹脂成形品を取り出し、７０℃の水で１時間洗浄する。
【００３２】
（比較例２）
熱可塑性ポリウレタン（商品名「ペレセン２３６３−８０ＡＥ」、ダウケミカル社製）に替えてポリ塩化ビニル樹脂（商品名「Ｄ２０３３」、柔軟度１７０％アプコ社製）を用いた以外は、実施例１と同様にして、膜厚５μｍのポリ塩化ビニル樹脂被覆層が形成された比較例２の高分子アクチュエータ素子を得た。
【００３３】
〔評価〕
実施例１〜４、並びに比較例１及び２の高分子アクチュエータ素子について、変位量、電極劣化度、耐久性及び膨潤時間を下記の方法でそれぞれ測定した。結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
2005033991.tif 000003
【００３５】
（変位量）
実施例１〜４並びに比較例１及び２のアクチュエータ素子について、それぞれの電極端部に、白金プレートを対向電極とし、アクチュエータ素子を水中に保持し、リードを介して電源と接続して、電圧を印加し（０．１Ｈｚ、±２．０Ｖの方形波）、変位量を測定した。なお、変位量は、実施例１〜４並びに比較例１及び２のアクチュエータの一端から６ｍｍの位置で固定し、固定した際の固定部位から５ｍｍの位置について、＋２．０Ｖを印加した場合の該位置と−２．０Ｖを印加した場合の該位置との距離を変位量（湾曲量）として測定した。
【００３６】
（電極劣化度）
実施例１〜４及び比較例１及び２の高分子アクチュエータ素子のそれぞれについて、上記の変位量の測定条件で、１００時間電圧を印加した後に、断面観察することで電極の劣化を確認し、下記基準により電極劣化度を評価した。
（評価基準）
◎：樹状のフラクタル構造が８０％以上残っている。
○：樹状のフラクタル構造が６０％以上から８０％未満残っている。
△：樹状のフラクタル構造が４０％以上から６０％未満残っている。
×：樹状のフラクタル構造が４０％未満残っている。
【００３７】
（耐久性）
実施例１〜４及び比較例１及び２の高分子アクチュエータ素子のそれぞれについて、上記の変位量の測定条件で、電圧を印加し、２４時間毎に変位の有無を確認して、変位が持続する期間（日）を確認した。
【００３８】
（膨潤時間）
実施例１〜４並びに比較例１及び２の高分子アクチュエータ素子のそれぞれについて、長さ１０ｍｍ、幅１ｍｍの試験片を作成した。各試験片を純水中に浸漬し、電極を形成する際の基材として用いたイオン交換樹脂が７０％膨潤するまでの時間を測定した。なお、実施例１〜３及び比較例２の試験片については、高分子アクチュエータ素子の先端及び側面のイオン交換樹脂が露出する状態となるように成形して、純水中に浸漬した。
【００３９】
（結果）
本発明の高分子アクチュエータ素子である実施例１の高分子アクチュエータ素子は、柔軟度２００％以上である熱可塑性ポリウレタンゴムにより被覆層が形成されているので、電極の劣化及び耐久性に優れていた。これに対し、比較例１の高分子アクチュエータ素子は、被覆層を備えていないために、電極の劣化及び耐久性が不良であった。
【００４０】
本発明の高分子アクチュエータ素子である実施例２の高分子アクチュエータ素子についても、柔軟度５００％である熱可塑性ポリウレタンゴムにより被覆層が形成されているので、実施例１と同様に、電極の劣化及び耐久性に優れていた。
【００４１】
実施例１及び実施例２の高分子アクチュエータ素子は、被覆層の柔軟度が大きいために、被覆層の柔軟度が２００％である実施例４の高分子アクチュエータ素子に比べて変位が大きい。そのため、実施例１及び実施例２の高分子アクチュエータ素子は、カテーテルの先端部分などの大きな湾曲量を必要とする実用的な用途として、好適である。また、実施例１のアクチュエータ素子は、柔軟度が６５０％以上であるので、実施例２のアクチュエータ素子よりも変位量に優れており、カテーテルの先端部分などの大きな湾曲量を必要とする実用的な用途として、特に好適である。
【００４２】
本発明の高分子アクチュエータ素子である実施例３の高分子アクチュエータ素子は、被覆層がイオン交換樹脂で形成されているので、電極の劣化及び耐久性に優れていた。また、実施例３の高分子アクチュエータ素子は膨潤に必要な時間が実施例１及び２の高分子アクチュエータ素子に比べて膨潤に必要な時間が１／６以下であった。つまり、実施例３の高分子アクチュエータ素子は、電解液等の水中に浸漬してから極めて短時間でアクチュエータとして使用可能な状態になるので、アクチュエータ素子として、作業性に優れている。
【００４３】
また、比較例２の高分子アクチュエータは、被覆層として、柔軟度が２００％未満の樹脂を用いているために、変位量が少なく、カテーテルの先端部分などの大きな湾曲量を必要とする実用的な用途として、不適であった。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、イオン交換樹脂成形品を湾曲および変形させることによりアクチュエータとして機能する高分子アクチュエータ素子として、耐久性及び電極の耐劣化性に優れているので、高分子アクチュエータ素子として好適であり、特に、医療機器や産業用ロボット、マイクロマシンなどの分野に好適に用いられる高分子アクチュエータ素子として好適である。特に、本発明の高分子アクチュエータ素子について、被覆層がイオン交換樹脂により被覆層が連続して形成されている被覆層である場合には、イオン交換樹脂層が駆動に十分な膨潤状態となるまでに必要な時間が短時間であるために、水中で駆動する高分子アクチュエータ素子、特に魚模型の駆動源としてのアクチュエータ素子として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一の実施態様である円筒状高分子アクチュエータ素子の概略斜視図。
【図２】本発明の他の実施態様である膜状高分子アクチュエータ素子の概略斜視図。
【符号の説明】
【００４６】
１                              円筒構造のイオン交換樹脂成形品
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ          金属電極
３                              絶縁帯
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ          リード線
５                              被覆層
６                              膜状のイオン交換樹脂成形品
７，７’                        金属電極
８，８’                        被覆層
９，９’                        リード線
【図１】
2005033991.tif 000004
【図２】
2005033991.tif 000005