(57)【要約】本発明によるアクチュエータ装置は、アクチュエータ（１）およびこのアクチュエータに高周波電圧を印加可能な交流電源（５）を具備する。このアクチュエータは、ポリマーから形成される柔軟性チューブ（２）、内側電極（３）、および外側電極（４）を具備する。柔軟性チューブの長手方向に直交する断面において、内側電極は、柔軟性チューブの内周面の少なくとも一部分に接している。この断面において、外側電極は、柔軟性チューブの外周面の一部分を被覆している。交流電源は、動作時に、１ＭＨｚ以上の周波数を有する高周波電圧をアクチュエータに印加して、断面において内側電極から外側電極に向かう方向にアクチュエータを変位させる。交流電源はまた、アクチュエータへの高周波電圧の印加を停止して、アクチュエータを元の位置に復帰させる。
2018139133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ装置であって、
アクチュエータ、および
前記アクチュエータに高周波電圧を印加可能な交流電源
を具備し、
ここで、
前記アクチュエータは、ポリマーから形成される柔軟性チューブ、内側電極、および外側電極を具備し、
前記柔軟性チューブの長手方向に直交する断面において、前記内側電極は前記柔軟性チューブの内周面の少なくとも一部分に接しており、
前記断面において、前記外側電極は、前記柔軟性チューブの外周面の一部分を被覆しており、
前記断面において、前記外側電極に被覆されている柔軟性チューブの外周面の一部分が、前記内側電極に接する柔軟性チューブの内周面の少なくとも一部分に、前記柔軟性チューブの一部分を間に挟むようにして向かい合っており、かつ
前記交流電源は、動作時に、
１ＭＨｚ以上の周波数を有する前記高周波電圧を前記アクチュエータに印加して、前記断面において前記内側電極から前記外側電極に向かう方向に前記アクチュエータを変位させ、かつ
前記アクチュエータへの前記高周波電圧の印加を停止して、前記アクチュエータを元の位置に復帰させる、
アクチュエータ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記内側電極は、前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成されている、
アクチュエータ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記外側電極は、前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成されている、
アクチュエータ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記高周波電圧は、１００ＭＨｚ以下の周波数を有している、
アクチュエータ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記交流電源は、以下の数式（Ｉ）を充足するように、前記アクチュエータに前記高周波電圧を間欠的に印加可能であり、
６Ｈｚ  ≦  １／（ＯＮ期間＋ＯＦＦ期間）  ≦  ２６Ｈｚ    （Ｉ）
ここで、
前記ＯＮ期間は、前記アクチュエータに前記高周波電圧が印加される期間として定義され、かつ
前記ＯＦＦ期間は、前記アクチュエータに前記高周波電圧が印加されない期間として定義される、
アクチュエータ装置。
【請求項６】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記断面において、前記内側電極は、前記柔軟性チューブの内部を満たすように、前記柔軟性チューブの内周面の全周に接している、
アクチュエータ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記外側電極に被覆されていない柔軟性チューブの外周面の一部分が露出している、
アクチュエータ装置。
【請求項８】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
以下の数式（ＩＩ）が充足される、アクチュエータ装置。
２５％≦被覆率≦７５％    （ＩＩ）
ここで、
被覆率＝（前記断面において、前記外側電極に被覆されている柔軟性チューブの外周面の一部分の長さ）  ／  （前記断面において、前記外側電極に被覆されていない柔軟性チューブの外周面の残りの部分の長さ）。
【請求項９】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記外側電極は、
前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成され、かつ前記柔軟性チューブの外周面の一部分を被覆している第１外側電極部、および
前記第１外側電極部に平行に形成され、かつ前記柔軟性チューブの外周面の一部分を被覆している第２外側電極部
を含み、
前記断面において、前記第１外側電極部および前記第２外側電極部は、非円対称的に配置されている、
アクチュエータ装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記内側電極は、
前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成され、かつ前記柔軟性チューブの内周面の一部分を被覆している第１内側電極部、および
前記第１内側電極部に平行に形成され、かつ前記柔軟性チューブの内周面の一部分を被覆している第２内側電極部
を含み、
前記断面において、前記第１内側電極部および前記第２内側電極部は、非円対称的に配置されている、
アクチュエータ装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記柔軟性チューブは、以下の化学式（Ｉ）により表されるポリマーまたはその共重合体から形成されている、
【化１】
2018139133.tif 000008
ここで、
Ｘ1はハロゲン原子であり、かつ
Ｘ2〜Ｘ4は、それぞれ独立して、水素原子およびハロゲン原子からなる群から選択される１種である、
アクチュエータ装置。
【請求項１２】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記柔軟性チューブは、以下の化学式（ＩＩ）により表される共重合体から形成されている、
【化２】
2018139133.tif 000009
ここで、
Ｘ1はハロゲン原子であり、かつ
Ｘ2〜Ｘ8は、それぞれ独立して、水素原子およびハロゲン原子からなる群から選択される１種である、
アクチュエータ装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のアクチュエータ装置であって、
Ｘ1、Ｘ2、Ｘ5、Ｘ6、およびＸ7はフッ素原子であり、かつ
Ｘ3、Ｘ4、およびＸ8は水素である、
アクチュエータ装置。
【請求項１４】
アクチュエータ装置を駆動する方法であって、前記方法は、以下の工程：
（ａ）  請求項１に記載のアクチュエータ装置を用意する工程、および
（ｂ）  前記内側電極および前記外側電極の間に１ＭＨｚ以上の周波数を有する高周波電圧を印加して、前記断面において前記内側電極から前記外側電極に向かう方向に前記アクチュエータを変位させる工程、
を具備する、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、さらに以下の工程：
（ｃ）  前記高周波電圧の印加を停止して、前記アクチュエータを元の位置に復帰させる工程。
を具備する、方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、
前記内側電極は、前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成されている、
方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の方法であって、
前記外側電極は、前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成されている、
方法。
【請求項１８】
請求項１４に記載の方法であって、
前記高周波電圧は、１００ＭＨｚ以下の周波数を有している、
方法。
【請求項１９】
請求項１４に記載の方法であって、
前記交流電源は、以下の数式（Ｉ）を充足するように、前記アクチュエータに前記高周波電圧を間欠的に印加可能であり、
６Ｈｚ  ≦  １／（ＯＮ期間＋ＯＦＦ期間）  ≦  ２６Ｈｚ    （Ｉ）
ここで、
前記ＯＮ期間は、前記アクチュエータに前記高周波電圧が印加される期間として定義され、かつ
前記ＯＦＦ期間は、前記アクチュエータに前記高周波電圧が印加されない期間として定義される、
方法。
【請求項２０】
請求項１４に記載の方法であって、
前記断面において、前記内側電極は、前記柔軟性チューブの内部を満たすように、前記柔軟性チューブの内周面の全周に接している、
方法。
【請求項２１】
請求項１４に記載の方法であって、
前記外側電極に被覆されていない柔軟性チューブの外周面の一部分が露出している、
方法。
【請求項２２】
請求項１４に記載の方法であって、
以下の数式（ＩＩ）が充足される、方法。
２５％≦被覆率≦７５％    （ＩＩ）
ここで、
被覆率＝（前記断面において、前記外側電極に被覆されている柔軟性チューブの外周面の一部分の長さ）  ／  （前記断面において、前記外側電極に被覆されていない柔軟性チューブの外周面の残りの部分の長さ）。
【請求項２３】
請求項１４に記載の方法であって、
前記外側電極は、
前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成され、かつ前記柔軟性チューブの外周面の一部分を被覆している第１外側電極部、および
前記第１外側電極部に平行に形成され、かつ前記柔軟性チューブの外周面の一部分を被覆している第２外側電極部
を含み、
ここで、
前記断面において、前記第１外側電極部および前記第２外側電極部は、非円対称的に配置されている、
方法。
【請求項２４】
請求項１４に記載の方法であって、
前記内側電極は、
前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成され、かつ前記柔軟性チューブの内周面の一部分を被覆している第１内側電極部、および
前記第１内側電極部に平行に形成され、かつ前記柔軟性チューブの内周面の一部分を被覆している第２内側電極部
を含み、
ここで、
前記断面において、前記第１内側電極部および前記第２内側電極部は、互いに非円対称に配置されている、
方法。
【請求項２５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記柔軟性チューブは、以下の化学式（Ｉ）を有するポリマーまたはその共重合体から形成されている、
【化３】
2018139133.tif 000010
ここで、
Ｘ1はハロゲン原子であり、かつ
Ｘ2〜Ｘ4は、それぞれ独立して、水素原子およびハロゲン原子からなる群から選択される１種である、
方法。
【請求項２６】
請求項１４に記載の方法であって、
前記柔軟性チューブは、以下の化学式（ＩＩ）を有する共重合体から形成されている、
【化４】
2018139133.tif 000011
ここで、
Ｘ1はハロゲン原子であり、かつ
Ｘ2〜Ｘ8は、それぞれ独立して、水素原子およびハロゲン原子からなる群から選択される１種である、
方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、
Ｘ1、Ｘ2、Ｘ5、Ｘ6、およびＸ7はフッ素原子であり、かつ
Ｘ3、Ｘ4、およびＸ8は水素である、
方法。
【請求項２８】
アクチュエータ装置であって、
アクチュエータ、および
前記アクチュエータに高周波電圧を印加可能な交流電源
を具備し、
ここで、
前記アクチュエータは、ポリマーから形成される柔軟性チューブ、内側電極、および前記柔軟性チューブの外周面の一部分を被覆している外側電極を具備し、
前記柔軟性チューブの長手方向に直交する断面において、前記内側電極は、前記柔軟性チューブの内周面の一部分に接しており、
前記断面において、前記外側電極は、前記柔軟性チューブの外周面の全周を被覆しており、
前記交流電源は、動作時に、
１ＭＨｚ以上の周波数を有する前記高周波電圧を前記アクチュエータに印加して、前記断面において前記内側電極から前記外側電極に向かう方向に前記アクチュエータを変位させ、かつ
前記アクチュエータへの前記高周波電圧の印加を停止して、前記アクチュエータを元の位置に復帰させる、
アクチュエータ装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載のアクチュエータ装置であって、
前記内側電極は、前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成されている、
アクチュエータ装置。
【請求項３０】
請求項２８に記載のアクチュエータ装置であって、
前記外側電極は、前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成されている、
アクチュエータ装置。
【請求項３１】
請求項２８に記載のアクチュエータ装置であって、
前記高周波電圧は、１００ＭＨｚ以下の周波数を有している、
アクチュエータ装置。
【請求項３２】
請求項２８に記載のアクチュエータ装置であって、
前記交流電源は、以下の数式（Ｉ）を充足するように、前記アクチュエータに前記高周波電圧を間欠的に印加可能であり、
６Ｈｚ  ≦  １／（ＯＮ期間＋ＯＦＦ期間）  ≦  ２６Ｈｚ    （Ｉ）
ここで、
前記ＯＮ期間は、前記アクチュエータに前記高周波電圧が印加される期間として定義され、かつ
前記ＯＦＦ期間は、前記アクチュエータに前記高周波電圧が印加されない期間として定義される、
アクチュエータ装置。
【請求項３３】
請求項２８に記載のアクチュエータ装置であって、
前記内側電極は、
前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成され、かつ前記柔軟性チューブの内周面の一部分を被覆している第１内側電極部、および
前記第１内側電極部に平行に形成され、かつ前記柔軟性チューブの内周面の一部分を被覆している第２内側電極部
を含み、
ここで、
前記断面において、前記第１内側電極部および前記第２内側電極部は、互いに非円対称に配置されている、
アクチュエータ装置。
【請求項３４】
請求項２８に記載のアクチュエータ装置であって、
前記柔軟性チューブは、以下の化学式（Ｉ）を有するポリマーまたはその共重合体から形成されている、
【化５】
2018139133.tif 000012
ここで、
Ｘ1はハロゲン原子であり、かつ
Ｘ2〜Ｘ4は、それぞれ独立して、水素原子およびハロゲン原子からなる群から選択される１種である、
アクチュエータ装置。
【請求項３５】
請求項２８に記載のアクチュエータ装置であって、
前記柔軟性チューブは、以下の化学式（ＩＩ）を有する共重合体から形成されている、
【化６】
2018139133.tif 000013
ここで、
Ｘ１はハロゲン原子であり、かつ
Ｘ２〜Ｘ８は、それぞれ独立して、水素原子およびハロゲン原子からなる群から選択される１種である、
アクチュエータ装置。
【請求項３６】
請求項３５に記載のアクチュエータ装置であって、
Ｘ1、Ｘ2、Ｘ5、Ｘ6、およびＸ7はフッ素原子であり、かつ
Ｘ3、Ｘ4、およびＸ8は水素である、
アクチュエータ装置。
【請求項３７】
アクチュエータ装置を駆動する方法であって、前記方法は、以下の工程：
（ａ）  請求項２８に記載のアクチュエータ装置を用意する工程、および
（ｂ）  前記内側電極および前記外側電極の間に１ＭＨｚ以上の高周波電圧を印加して、前記断面において前記内側電極から前記外側電極に向かう方向に前記アクチュエータを変位させる工程、
を具備する、方法。
【請求項３８】
請求項３７に記載の方法であって、さらに以下の工程：
（ｃ）  前記高周波電圧の印加を停止して、前記アクチュエータを元の位置に復帰させる工程、
を具備する、方法。
【請求項３９】
請求項３７に記載の方法であって、
前記内側電極は、前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成されている、
方法。
【請求項４０】
請求項３７に記載の方法であって、
前記外側電極は、前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成されている、
方法。
【請求項４１】
請求項３７に記載の方法であって、
前記高周波電圧は、１００ＭＨｚ以下の周波数を有している、
方法。
【請求項４２】
請求項３７に記載の方法であって、
前記交流電源は、以下の数式（Ｉ）を充足するように、前記アクチュエータに前記高周波電圧を間欠的に印加可能であり、
６Ｈｚ  ≦  １／（ＯＮ期間＋ＯＦＦ期間）  ≦  ２６Ｈｚ    （Ｉ）
ここで、
前記ＯＮ期間は、前記アクチュエータに前記高周波電圧が印加される期間として定義され、かつ
前記ＯＦＦ期間は、前記アクチュエータに前記高周波電圧が印加されない期間として定義される、
方法。
【請求項４３】
請求項３７に記載の方法であって、
前記内側電極は、
前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成され、かつ前記柔軟性チューブの内周面の一部分を被覆している第１内側電極部、および
前記第１内側電極部に平行に形成され、かつ前記柔軟性チューブの内周面の一部分を被覆している第２内側電極部
を含み、
ここで、
前記断面において、前記第１内側電極部および前記第２内側電極部は、非円対称的に配置されている、
方法。
【請求項４４】
請求項３７に記載の方法であって、
前記柔軟性チューブは、以下の化学式（Ｉ）を有するポリマーまたはその共重合体から形成されている、
【化７】
2018139133.tif 000014
ここで、
Ｘ1はハロゲン原子であり、かつ
Ｘ2〜Ｘ4は、それぞれ独立して、水素原子およびハロゲン原子からなる群から選択される１種である、
方法。
【請求項４５】
請求項３７に記載の方法であって、
前記柔軟性チューブは、以下の化学式（ＩＩ）を有する共重合体から形成されている、
【化８】
2018139133.tif 000015
ここで、
Ｘ1はハロゲン原子であり、かつ
Ｘ2〜Ｘ8は、それぞれ独立して、水素原子およびハロゲン原子からなる群から選択される１種である、
方法。
【請求項４６】
請求項４５に記載の方法であって、
Ｘ1、Ｘ2、Ｘ5、Ｘ6、およびＸ7はフッ素原子であり、かつ
Ｘ3、Ｘ4、およびＸ8は水素である、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ装置およびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、圧電アクチュエータを開示している。特許文献２は、チューブ型ピエゾアクチュエータを開示している。特許文献３は、機能素子、機能素子を用いた装置、および機能素子の製造方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９７７５８号公報
【特許文献２】特開２００２−１２５３８３号公報
【特許文献３】特開２００４−２８１７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、新規なアクチュエータ装置およびその駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるアクチュエータ装置は、アクチュエータおよびこのアクチュエータに高周波電圧を印加可能な交流電源を具備する。このアクチュエータは、ポリマーから形成される柔軟性チューブ、内側電極、および外側電極を具備する。柔軟性チューブの長手方向に直交する断面において、内側電極は、柔軟性チューブの内周面の少なくとも一部分に接している。この断面において、外側電極は、柔軟性チューブの外周面の一部分を被覆している。交流電源は、動作時に、１ＭＨｚ以上の周波数を有する高周波電圧をアクチュエータに印加して、断面において内側電極から外側電極に向かう方向にアクチュエータを変位させる。交流電源はまた、アクチュエータへの高周波電圧の印加を停止して、アクチュエータを元の位置に復帰させる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、新規なアクチュエータ装置およびその駆動方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】図１Ａは、実施形態によるアクチュエータ装置の概略図を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、変位したアクチュエータの概略図を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、柔軟性チューブの断面図を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、柔軟性チューブの他の断面図を示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、柔軟性チューブのさらに他の断面図を示す。
【図２Ｄ】図２Ｄは、変位できない柔軟性チューブの断面図を示す。
【図２Ｅ】図２Ｅは、変位できない他の柔軟性チューブの断面図を示す。
【図２Ｆ】図２Ｆは、複数の外側電極を具備する柔軟性チューブの断面図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、アクチュエータを製造する方法に含まれる１工程の概略図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａに続く、アクチュエータを製造する方法に含まれる１工程の概略図を示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３Ｂに続く、アクチュエータを製造する方法に含まれる１工程の概略図を示す。
【図４】図４は、高周波電圧を用いてアクチュエータ装置を駆動する方法における時間と電圧の関係を示すグラフである。
【図５】図５は、低周波電圧を用いてアクチュエータ装置を駆動する方法における時間と電圧の関係を示すグラフである。
【図６】図６は、ソーヤタワー回路の概略図を示す。
【図７】図７は、変位量を定義するためのアクチュエータの概略図を示す。
【図８】図８は、溶融紡糸法の概略図を示す。
【図９】図９は、実施例１によるアクチュエータの電界−分極量のヒステリシス測定結果（すなわち、Ｄ−Ｅ履歴曲線測定の結果）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態が、図面を参照しながら説明される。
【０００９】
図１Ａは、実施形態によるアクチュエータ装置の概略図を示す。図１Ａに示されるように、実施形態によるアクチュエータ装置は、アクチュエータ１および交流電源５を具備している。交流電源５を用いて、アクチュエータ１に高周波電圧が印加される。
【００１０】
（アクチュエータ１）
アクチュエータ１は、柔軟性チューブ２、内側電極３、および外側電極４を具備している。後に詳細に説明されるように、柔軟性チューブ２は、ポリマーから形成される。柔軟性チューブ２は、中空であり、かつ内周面および外周面を有している。図１Ａに示されるように、内側電極３は、柔軟性チューブ２の長手方向（すなわち、図１Ａにおいて上下方向）に沿って形成されていることが望ましい。同様に、外側電極４もまた、柔軟性チューブ２の長手方向に沿って形成されていることが望ましい。後に詳細に説明されるように、図１Ａにおいて、外側電極４は、柔軟性チューブ２の右側の外周面を被覆している。交流電源５を用いてアクチュエータ１に高周波電圧が印加されると、図１Ｂに示されるように、アクチュエータ１は変位する。
【００１１】
図２Ａは、柔軟性チューブ２の断面図を示す。より詳細には、図２Ａは、柔軟性チューブ２の長手方向に直交する断面図を示す。本明細書において用いられる用語「断面」とは、柔軟性チューブ２の長手方向に直交する断面を意味する。
【００１２】
図２Ａに示されるように、内側電極３は、柔軟性チューブ２の内部を満たすように、柔軟性チューブ２の内周面の全周に接していてもよい。内側電極３は、芯電極とも呼ばれ得る。外側電極４は、柔軟性チューブ２の外周面の右側部分２ＲＯを被覆している。一方、柔軟性チューブ２の外周面の左側部分２ＬＯは、露出している。後に詳細に説明されるように、アクチュエータ１に交流電源５を用いて交流電圧が印加されると、内側電極３および外側電極４の間に位置するポリマー（すなわち、図２Ａでは、柔軟性チューブ２の右半分２Ｒ）に電界が印加される。一方、柔軟性チューブ２の左半分２Ｌには電界が印加されない。その結果、アクチュエータ１は、内側電極３から外側電極４に向かう方向（すなわち、図２Ａに含まれる矢印Ｘの方向）に変位する。図２Ａにおいて、内側電極３は中空であってもよい。
【００１３】
図２Ｂは、柔軟性チューブ２の他の断面図を示す。図２Ｂに示されるように、内側電極３は、柔軟性チューブ２の内部を満たす必要はない。加えて、内側電極３は、柔軟性チューブ２の内周面の全部に接する必要はない。図２Ｂに示されるように、内側電極３は、柔軟性チューブ２の内周面の一部分に接していてもよい。図２Ｂでは、内側電極３は、柔軟性チューブ２の内周面の右側部分２ＲＩに接している。一方、内側電極３は、柔軟性チューブ２の内周面の左側部分２ＬＩに接していない。外側電極４は、柔軟性チューブ２の外周面の右側部分２ＲＯを被覆している。一方、柔軟性チューブ２の外周面の左側部分２ＬＯは、露出している。図２Ｂに示される場合においても、アクチュエータ１に交流電源５を用いて交流電圧が印加されると、内側電極３および外側電極４の間に位置するポリマーの部分（すなわち、柔軟性チューブ２の右半分２Ｒ）に電界が印加される。一方、柔軟性チューブ２の左半分２Ｌには電界が印加されない。その結果、アクチュエータ１は、矢印Ｘの方向に変位する。柔軟性チューブ２の内部が内側電極３により満たされている場合（例えば、図２Ａを参照せよ）よりも、柔軟性チューブ２が中空である場合（例えば、図２Ｂを参照せよ）の方が、変位量が大きいと本発明者らは考えている。
【００１４】
図２Ｃは、柔軟性チューブ２のさらに他の断面図を示す。図２Ｃに示されるように、内側電極３は、柔軟性チューブ２の内周面の一部分（すなわち、右側部分２ＲＩ）に接している。さらに、外側電極４は、柔軟性チューブ２の外周面の全面を被覆している。図２Ｃに示される場合においても、アクチュエータ１に交流電源５を用いて交流電圧が印加されると、内側電極３および外側電極４の間に位置するポリマー（すなわち、柔軟性チューブ２の右半分２Ｒ）に電界が印加される。一方、柔軟性チューブ２の左半分２Ｌには電界が印加されない。その結果、アクチュエータ１は、矢印Ｘの方向に変位する。
【００１５】
しかし、図２Ｄに示される場合では、アクチュエータ１は変位しない。図２Ｄでは、内側電極３は、柔軟性チューブ２の内周面の左側部分２ＬＩに接している一方で、外側電極４は、柔軟性チューブ２の外周面の右側部分２ＲＯに接している。図２Ｄでは、アクチュエータ１に交流電源５を用いて交流電圧が印加されても、柔軟性チューブ２に電界がほとんど印加されないため、アクチュエータ１は変位しない。
【００１６】
図２Ｅに示される場合でも、アクチュエータ１は変位しない。なぜなら、内側電極３および外側電極４の間に位置するポリマーのすべてに円対称的に電界が印加されるためである。
【００１７】
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、および図２Ｅから明らかなように、以下の条件（Ｉ）または条件（ＩＩ）のいずれか一方が充足されることが必要とされる。
条件（Ｉ）：
（Ｉa）  当該断面において、内側電極３が、柔軟性チューブ２の内周面の少なくとも一部分（例えば、右側部分２ＲＩ）に接しており、
（Ｉｂ）  当該断面において、外側電極４は、柔軟性チューブ２の外周面の一部分（例えば、右側部分２ＲＯ）を被覆しているが、外側電極４は、柔軟性チューブ２の外周面の全部を被覆しておらず、かつ
（Ｉｃ）  当該断面において、外側電極４は、内側電極３に接する柔軟性チューブ２の内周面の少なくとも一部分（例えば、図２Ｂでは右側部分２ＲＩ、図２Ａでは内側電極３自体）に、柔軟性チューブ２の一部分（例えば、柔軟性チューブ２の右側部分２Ｒ）を間に挟むようにして向かい合っている（図２Ａおよび図２Ｂを参照せよ）。
条件（ＩI）：
（ＩＩａ）  当該断面において、内側電極３が、柔軟性チューブ２の内周面の一部分（例えば、右側部分２ＲＩ）に接しているが、内側電極３は、柔軟性チューブ２の内周面の全部に接しておらず、かつ
（ＩＩｂ）  当該断面において、外側電極４は、柔軟性チューブ２の外周面の全周を被覆している（図２Ｃを参照せよ）。
【００１８】
当該断面において、外側電極４に被覆されている柔軟性チューブ２の外周面の一部分（例えば、右側部分２ＲＯ）の長さの、外側電極４に被覆されていない柔軟性チューブ２の外周面の残りの部分（例えば、左側部分２ＬＯ）の長さに対する比率は、１／３以上３以下であり得る。言い換えれば、（右側部分２ＲＯの長さ）／（（右側部分２ＲＯの長さ）＋（左側部分２ＬＯの長さ））の値は、２５％以上７５％以下であり得る。本明細書において、この値は、被覆率とも呼ばれる。望ましくは、この値（すなわち、被覆率）は、およそ５０％である。
【００１９】
図２Ｆに示されるように、当該断面において、外側電極４は、第１外側電極部４ａおよび第２外側電極部４ｂを含み得る。第１外側電極部４ａおよび第２外側電極部４ｂは、いずれも、柔軟性チューブ２の外周面の一部分を被覆している。第１外側電極部４ａおよび第２外側電極部４ｂは、いずれも、柔軟性チューブ２の長手方向に沿って形成されることが望ましい。ただし、第１外側電極部４ａおよび第２外側電極部４ｂは、当該断面において円対称に配置されてはならない。この場合、図２Ｅに示される場合と同様、アクチュエータ１は変位しない。
【００２０】
図示しないが、内側電極３もまた、第１内側電極部および第２内側電極部を含み得る。第１内側電極部および第２内側電極部は、いずれも、柔軟性チューブ２の内周面の一部分に接している。第１内側電極部および第２内側電極部は、いずれも、柔軟性チューブ２の長手方向に沿って形成されることが望ましい。
【００２１】
柔軟性チューブ２の断面は円形であり得るが、しかし、アクチュエータ１が交流電源５を用いた交流電圧の印加により変形できる限り、柔軟性チューブ２の断面の形状は特に限定されない。柔軟性チューブ２の断面の形状の例は、円形、楕円形、または多角形である。
【００２２】
柔軟性チューブ２は、ポリマーから形成されている。望ましくは、柔軟性チューブ２は、以下の化学式（Ｉ）により表されるポリマーまたはその共重合体から形成される。
【化１】
2018139133.tif 000003
ここで、
Ｘ1はハロゲン原子であり、
Ｘ2〜Ｘ4は、それぞれ独立して、水素原子およびハロゲン原子からなる群から選択される１種である。
化学式（Ｉ）において、ハロゲン原子はフッ素原子であることが望ましい。
【００２３】
より望ましくは、柔軟性チューブ２は、以下の化学式（ＩＩ）により表される共重合体から形成される。
【化２】
2018139133.tif 000004
ここで、
Ｘ1はハロゲン原子であり、かつ
Ｘ2〜Ｘ8は、それぞれ独立して、水素原子およびハロゲン原子からなる群から選択される１種である。
化学式（ＩＩ）においても、ハロゲン原子はフッ素原子であることが望ましい。
【００２４】
一例として、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ5、Ｘ6、およびＸ7はフッ素原子であり、かつＸ3、Ｘ4、およびＸ8は水素である。言い換えれば、柔軟性チューブ２は、フッ化ビニリデンおよび三フッ化エチレンのコポリマー（以下、「Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）コポリマー」という）から形成され得る。
【００２５】
上記のように、柔軟性チューブ２は圧電ポリマーから形成されることが望ましい。柔軟性チューブ２が圧電ポリマーから形成される場合、分極処理が圧電ポリマーに施されることが望ましい。分極処理により、圧電ポリマーの分極が内側電極３から外側電極４への方向に配向される。分極処理のために、ソーヤタワー回路が用いられ得る。なお、分極処理は省略され得る。
【００２６】
（アクチュエータ１の製法）
アクチュエータ１は、以下のように製造され得る。図３Ａに示されるように、直線状の金属ワイヤーから形成される内側電極３の外周面にポリマーが形成される。このようにして、柔軟性チューブ２が内側電極３の外周面に形成される。次に図３Ｂに示されるように、柔軟性チューブ２の一端（図３Ｂでは下端）が除去されて、内側電極３の一端３１が露出される。次いで図３Ｃに示されるように、柔軟性チューブ２の外周面の一部分（図３Ｃでは右半分）がスパッタ法により金属により被覆され、外側電極４が形成される。このようにして、アクチュエータ１が製造される。詳細は、後述される実施例を参照せよ。実施例を参照した当業者は、実施形態によるアクチュエータ１を容易に製造し得る。必要であれば、アクチュエータ１は分極処理に供され得る。
【００２７】
図１Ａに示されるように、導電性ペースト２１ａおよび２１ｂを用いて、金属テープ２１ａおよび２１ｂを表面に具備する基板２９に、内側電極３の露出している一端および外側電極４の一部分が固定される。金属テープ２１ａおよび２１ｂに、交流電源５が電気的に接続される。このようにして、実施形態によるアクチュエータ装置が得られる。
【００２８】
図１Ａに示されるように、アクチュエータ１の基板２９に固定された一部分は、固定端部２２と呼ばれる。固定端部２２は、長さＦＸＬ（以下、固定長ＦＸＬという）を有する。アクチュエータ１の残りの部分は、自由部分２３と呼ばれる。自由部分２３は、長さＦＲＬ（以下、自由長ＦＲＬという）を有する。
【００２９】
（交流電源５）
１ＭＨｚ以上の周波数を有する高周波電圧が、アクチュエータ１に交流電源５を用いて印加される。本明細書では、「高周波電圧」とは、１ＭＨｚ以上の周波数を有する交流電圧を意味する。一方、本明細書では、「低周波電圧」とは、１０００ＫＨｚ未満の周波数を有する交流電圧を意味する。交流電圧は、望ましくは、１ボルト以上１００ボルト以下、より望ましくは３ボルト以上３０ボルト以下、さらにより望ましくは、４ボルト以上１０ボルト以下のピークトゥピーク電圧を有する。アクチュエータ装置のユーザは、アクチュエータ１を交流電源５に電気的に接続することにより、アクチュエータ装置を用意する。あるいは、アクチュエータ装置のユーザは、アクチュエータ１および交流電源５を具備するアクチュエータ装置を購入することにより、アクチュエータ装置を用意する。
【００３０】
高周波電圧がアクチュエータ１に印加された場合には、図１Ｂに示されるように、アクチュエータ１の自由部分２３はＸ方向に変位する。図４に示されるように、高周波電圧がアクチュエータ１に印加されている間には、プラスの電圧およびマイナスの電圧が高周波でアクチュエータ１に交互に印加されるにも拘わらず、アクチュエータ１の変位が維持される。すなわち、高周波電圧がアクチュエータ１に印加されている間には、自由部分２３は、元の位置に復帰せず、かつ、Ｘ方向とは反対の方向に変位しない。
【００３１】
一方、アクチュエータ１への電圧の印加を停止すると、アクチュエータ１は元の位置に復帰する。
【００３２】
以下、本明細書では、電圧がアクチュエータ１に印加されている期間が、「ＯＮ期間」と定義される。一方、本明細書では、電圧がアクチュエータ１に印加されていない期間、すなわち、アクチュエータ１への電圧の印加が停止されている期間が、「ＯＦＦ期間」と定義される。
【００３３】
一例として、ＯＮ期間およびＯＦＦ期間の間には、以下の数式（Ｉ）が成立することが望ましい。
６Ｈｚ  ≦  １／（ＯＮ期間＋ＯＦＦ期間）  ≦  ２６Ｈｚ    （Ｉ）
アクチュエータ１は、６Ｈｚ以上２６Ｈｚ以下の共振周波数を有すると本発明者らは考えている。そのため、当該共振周波数では、アクチュエータ１の変位量は並外れたものとなる。後述される表３を参照せよ。数式（Ｉ）が成立するように、交流電源５は高周波電圧を間欠的にアクチュエータ１に印加し得る。
【００３４】
ＯＮ期間およびＯＦＦ期間のデューティー比（すなわち、（ＯＮ期間の長さ）／（（ＯＮ期間の長さ）＋（ＯＦＦ期間の長さ）））は限定されない。一例として、デューティー比は０．５である。
【００３５】
１０００ＫＨｚ未満の周波数を有する電圧（すなわち、低周波電圧）がアクチュエータ１に印加された場合、図５に示されるように、ＯＮ期間では、アクチュエータ１の自由部分２３は、プラス位相（すなわち、プラス電圧が印加される期間）およびマイナス位相（すなわち、マイナス電圧が印加される期間）に同期して、それぞれＸ方向（本パラグラフおよび図５では、「＋Ｘ方向」という）またはその逆方向（同様に、「−Ｘ方向」という）に変位する。電圧が印加されない瞬間（すなわち、アクチュエータ１に０ボルトの電圧が印加される瞬間）では、アクチュエータ１の自由部分２３は、元の位置に復帰する。本発明の趣旨には、低周波電圧によるアクチュエータ１の駆動は含まれない。
【００３６】
（実施例１）
（アクチュエータ１の作製）
実施例１によるアクチュエータ１が、以下のように作製された。
【００３７】
まず、３０マイクロメートルの直径を有する銅ワイヤーから形成される内側電極３が、アセトンを用いて洗浄された。次いで、内側電極３の側面に紫外線が５分間照射された。
【００３８】
これとは別に、フッ化ビニリデンおよび三フッ化エチレンのコポリマー（以下、「Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）コポリマー」という、株式会社クレハから購入、商品名：ＫＦＷ＃２２００）が、摂氏９０度に維持された炭酸ジエチルに溶解された。このようにして、ディップコーティング溶液を得た。Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）コポリマーにおけるフッ化ビニリデンおよび三フッ化エチレンの共重合比率（重量比）は、７５：２５であった。
【００３９】
次に、ディップコーティング溶液に銅ワイヤーが浸漬され、内側電極３の周面をＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）コポリマーを用いて被覆した。このようにして、図３Ａに示されるように、内側電極３の側面が、Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）コポリマーから形成される柔軟性チューブ２によって被覆された。柔軟性チューブ２は、およそ２０マイクロメートルの厚みを有していた。
【００４０】
３０ミリメートルの長さを有するように、柔軟性チューブ２は、内側電極３と共にカットされた。
【００４１】
カットされた柔軟性チューブ２の一端は、摂氏９０度に維持された炭酸ジエチルに３分間浸漬され、当該一端を被覆するＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）コポリマーの下端部を除去した。このようにして、図３Ｂに示されるように、カットされた内側電極３の一端は露出された。露出された内側電極３の一部分は、２ミリメートルの長さを有していた。露出された内側電極３の一部分はポリイミドフィルム（図示せず）を用いてマスクされた。
【００４２】
柔軟性チューブ２の外周面の半分に、スパッタ法によりアルミニウムが蒸着された。このようにして、図３Ｃに示されるように、アルミニウムから外側電極４が形成された。外側電極４は、およそ１００ナノメートルの厚みを有していた。外側電極４は、柔軟性チューブ２の長手方向に沿って形成され、かつ柔軟性チューブ２の外周面のおよそ半分を被覆していた。言い換えれば、柔軟性チューブ２の外周面のおよそ半分は外側電極４によって被覆されていた一方で、柔軟性チューブ２の外周面の残り半分は、外側電極４によって被覆されず、露出していた。次いで、ポリイミドフィルムが除去された。このようにして、実施例１によるアクチュエータ１が得られた。言い換えれば、柔軟性チューブ２の内周面およびに外周面に、それぞれ、内側電極３および外側電極４が形成された。
【００４３】
（アクチュエータ１の基板２９への貼付）
図１に示されるように、実施例１によるアクチュエータ１は、以下のように基板２９に貼付された。基板２９は、その表面に第１銅テープ２１ａおよび第２銅テープ２１ｂを有していた。第１銅テープ２１ａは第２銅テープ２１ｂから電気的に絶縁されていた。露出された内側電極３の一部分および外側電極４の下端の一部分が、それぞれ、第１銅テープ２１ａおよび第２銅テープ２１ｂに導電性ペースト２０ａおよび２１ｂを用いて固着された。このようにして、アクチュエータ１の下端（すなわち、露出された内側電極３の一部分）が固定端部２２として機能した。一方、アクチュエータ１の下端以外の部分は、自由部分２３として機能した。
【００４４】
（分極処理）
図６に示されるように、実施例１によるアクチュエータ１は、分極処理に供された。図６は、分極処理のために用いられるソーヤタワー回路の概略図を示す。図６に示されるように、実施例１において用いられたソーヤタワー回路は、オシロスコープ１０、交流電圧源１１（アジレントテクノロジーから購入、商品名：３３２５０Ａ）、ＡＣ／ＤＣ増幅器１２（株式会社エヌエフ回路設計ブロックから購入、商品名：ＨＶＡ４３２２）、高抵抗器１３（０．１メガオーム〜１０ギガオーム、株式会社日本ファインケムより購入、商品名：ＲＨ６ＨＶＳ）、キャパシタ１４（２．６マイクロファラド＠１ＫＨｚ）、およびプローブ１５（テクトロニクス株式会社より購入、商品名：Ｐ３０００）を具備していた。実施例１によるアクチュエータ１は、オイル１６に浸漬された。図９は、実施例１によるアクチュエータ１の電界−分極量のヒステリシス測定結果（すなわち、Ｄ−Ｅ履歴曲線測定の結果）を示すグラフである。実施例１によるアクチュエータ１は、６０ｍＣ／ｍ2の残留分極を有していた。
【００４５】
（高周波駆動）
図１に示されるように、交流電源５（アジレントテクノロジー株式会社より購入、商品名：３３２５０Ａ）が実施例１によるアクチュエータ１に電気的に接続された。自由長ＦＲＬは２５ミリメートルであった。固定長ＦＸＬは５ミリメートルであった。交流電源５を用いて、１０ボルトのピークトゥピーク電圧を有する高周波電圧が、実施例１によるアクチュエータ１に印加された。高周波電圧は、正弦波の交流電圧であった。高周波電圧の周波数は、１ＭＨｚであった。
【００４６】
図４に示されるように、高周波電圧は、０．０５秒のＯＮ期間にアクチュエータ１に印加された一方で、０．０５秒のＯＦＦ期間には、高周波電圧はアクチュエータ１に印加されなかった。ＯＮ期間およびＯＦＦ期間は交互に繰り返された。図４に示されるように、ＯＮ期間にアクチュエータ１の自由部分２３はＸ方向に変位した一方で、ＯＦＦ期間には、アクチュエータ１の自由部分２３は変位せず、元の位置に復帰した。ＯＮ−０ＦＦ周波数は、１０Ｈｚ（＝１／（（ＯＮ期間：０．０５秒）＋（ＯＦＦ期間：０．０５秒）））であった。ＯＮ−ＯＦＦデューティー比は、０．５（＝（ＯＮ期間：０．０５秒）／（（ＯＮ期間：０．０５秒）＋（ＯＦＦ期間：０．０５秒）））であった。
【００４７】
より詳細には、図４に示されるように、後述される低周波駆動の場合とは異なり、ＯＮ期間には、プラスの電圧およびマイナスの電圧が高周波でアクチュエータ１に交互に印加されるにも拘わらず、アクチュエータ１の自由部分２３のＸ方向への変位が維持された。さらに、ＯＮ期間には、アクチュエータ１の自由部分２３は、元の位置に復帰せず、かつ、当該一方向とは反対の方向に変位することもなかった。
【００４８】
このように、ＯＮ期間では、アクチュエータ１の自由部分２３は、アクチュエータ１に印加される高周波電圧のプラス位相（すなわち、プラス電圧が印加される期間）およびマイナス位相（すなわち、マイナス電圧が印加される期間）に同期しなかった。アクチュエータ１の自由部分２３は、元の位置に復帰せず、かつ、当該Ｘ方向とは反対の方向に変位することもなかった。ＯＮ期間では、アクチュエータ１の自由部分２３は、図７に示されるように、Ｘ方向に変位したままであった。本明細書では、アクチュエータ１のこのような動作（すなわち、変位）が、「高周波駆動」と呼ばれる。
【００４９】
言うまでもないが、固定端部２２は、ＯＮ期間およびＯＦＦ期間の両方の間、変位しなかった。
【００５０】
自由部分２３の変位量Ｄが測定された。図７は、自由部分２３の変位量Ｄの測定の概略図を示す。本明細書では、図７に示されるように、変位量Ｄは、ＯＦＦ期間での自由部分２３の位置およびＯＮ期間での自由部分２３の位置の間の距離として定義される。
【００５１】
（周波数の変化に伴う変位量Ｄの測定）
実施例１では、高周波電圧の周波数は、以下の表１に示されるように変更された。各周波数における変位量Ｄが測定された。
【００５２】
【表１】
2018139133.tif 000005
【００５３】
表１から明らかなように、高周波電圧が１ＭＨｚ以上の周波数を有する場合、アクチュエータ１は変位する。変位量Ｄの観点からは、望ましくは、高周波電圧は、４０ＭＨｚ以上７０ＭＨｚ以下の周波数を有する。より望ましくは、高周波電圧は、４０ＭＨｚ以上６０ＭＨｚ以下の周波数を有する。高周波電圧の上限の一例は、８０ＭＨｚである。
【００５４】
（ピークトゥピーク電圧の変化に伴う変位量Ｄの測定）
次に、ピークトゥピーク電圧が、以下の表２に示されるように変更された。各ピークトゥピーク電圧における変位量Ｄが測定された。高周波電圧の周波数は４０ＭＨｚであった。
【００５５】
【表２】
2018139133.tif 000006
【００５６】
表２から明らかなように、ピークトゥピーク電圧の増加に伴い、変位量Ｄが増加する。
【００５７】
（ＯＮ−０ＦＦ周波数の変化に伴う変位量Ｄの測定）
さらに、ＯＮ−０ＦＦ周波数が、以下の表３に示されるように変更された。各ＯＮ−０ＦＦ周波数における変位量Ｄが測定された。高周波電圧の周波数は２５ＭＨｚであった。ピークトゥピーク電圧は、１０ボルトであった。
【００５８】
【表３】
2018139133.tif 000007
【００５９】
表３から明らかなように、ＯＮ−ＯＦＦ周波数が２２Ｈｚの場合に、変位量Ｄは並外れている。そのため、本発明者らは、実施例１によるアクチュエータ１は、２２Ｈｚの共振周波数を有すると考えた。
【００６０】
本明細書においては、ＯＮ−０ＦＦ周波数は、以下の数式（ＩＩ）に基づいて定義される。
（ＯＮ−０ＦＦ周波数）＝１／（（ＯＮ期間の時間）＋（ＯＦＦ期間の時間））  （ＩＩ）
「ＯＮ−０ＦＦ周波数」は、「間欠周波数」とも呼ばれ得る。
【００６１】
（参考：低周波駆動）
交流電源５を用いて、６０ボルトのピークトゥピーク電圧を有する低周波電圧が、実施例１によるアクチュエータ１に印加された。低周波電圧は、正弦波の交流電圧であった。低周波電圧の周波数は、１Ｈｚ〜３０Ｈｚであった。
【００６２】
図５に示されるように、高周波駆動の場合とは異なり、低周波駆動では、ＯＮ期間では、アクチュエータ１の自由部分２３は、プラス位相（すなわち、プラス電圧が印加される期間）およびマイナス位相（すなわち、マイナス電圧が印加される期間）に同期して、それぞれＸ方向またはＸ方向とは逆の方向に変位した。電圧が印加されない瞬間（すなわち、アクチュエータ１に０ボルトの電圧が印加される瞬間）では、アクチュエータ１の自由部分２３は、元の位置に復帰した。低周波電圧の周波数が２２Ｈｚである場合に、実施例１によるアクチュエータ１は、７．５マイクロメートルという最も大きな変位量Ｄを有していた。
【００６３】
（実施例２）
実施例２では、ディップコーティング法に代えて溶融紡糸法によって内側電極３の側面にＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）コポリマーから形成される柔軟性チューブ２が被覆されたこと以外は、実施例１と同様にアクチュエータ１が作製された。
【００６４】
図８は、溶融紡糸法の概略図を示す。実施例２では、銅ワイヤーから形成される内側電極３は、第１プーリー３３にガイドされ、溶融炉３０に導入された。溶融炉３０の内部で、内側電極３の側面にＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）コポリマーから形成される柔軟性チューブ２が被覆された。溶融炉３０の内部では、柔軟性チューブ２は、摂氏２７０度に加熱された。このように被覆された銅ワイヤーから形成される内側電極３は、０．５ミリメートルの内径を有するダイ３１を通り、溶融炉３０から押し出された。このようにして押し出された内側電極３は、第２プーリー３２にガイドされ、２ｒｐｍ／分の速度で巻き取られた。
【００６５】
２５ＭＨｚの高周波電圧の周波数、１０ボルトのピークトゥピーク電圧、および１ＨｚのＯＮ−０ＦＦ周波数の条件下で、実施例２によるアクチュエータ１の変位量Ｄが測定された。その結果、実施例２によるアクチュエータ１の変位量Ｄは、７５マイクロメートルであった。
【００６６】
（実施例３）
実施例３では、以下の事項（Ｉ）〜（ＩＩＩ）を除き、実施例１の場合と同様にアクチュエータ１が作製された。
（Ｉ）  自由長ＦＲＬが３７ミリメートルであり、かつ固定長ＦＸＬが５ミリメートルであったこと。
（ＩＩ）  銅ワイヤから形成される内側電極３に代えて、２０マイクロメートルの直径を有するピアノ線（すなわち、炭素鋼）から形成される内側電極３を用いたこと。
（ＩＩＩ）  分極処理は実施されなかったこと
【００６７】
２５ＭＨｚの高周波電圧の周波数、１０ボルトのピークトゥピーク電圧、および１ＨｚのＯＮ−０ＦＦ周波数の条件下で、実施例３によるアクチュエータ１の変位量Ｄが測定された。その結果、実施例３によるアクチュエータ１の変位量Ｄは、３８マイクロメートルであった。
【００６８】
（比較例１）
比較例１では、１０Ｈｚの低周波電圧の周波数および６０ボルトのピークトゥピーク電圧の条件下で、実施例１によるアクチュエータ１の変位量Ｄが測定された。比較例１では、ＯＦＦ期間はなく、かつ常にＯＮ期間であった。その結果、比較例１では、アクチュエータ１の変位量Ｄは、ほぼ０マイクロメートルであった。すなわち、比較例１では、アクチュエータ１は動作しなかった。
【００６９】
（比較例２）
比較例２では、１Ｈｚの低周波電圧の周波数および６０ボルトのピークトゥピーク電圧の条件下で、実施例２によるアクチュエータ１の変位量Ｄが測定された。比較例２では、ＯＦＦ期間はなく、かつ常にＯＮ期間であった。その結果、比較例２では、アクチュエータ１の変位量Ｄは、ほぼ０マイクロメートルであった。すなわち、比較例２では、アクチュエータ１は動作しなかった。
【００７０】
（比較例３）
比較例３では、１Ｈｚの低周波電圧の周波数および６０ボルトのピークトゥピーク電圧の条件下で、実施例３によるアクチュエータ１の変位量Ｄが測定された。比較例３では、ＯＦＦ期間はなく、かつ常にＯＮ期間であった。その結果、比較例３では、アクチュエータ１の変位量Ｄは、ほぼ０マイクロメートルであった。すなわち、比較例３では、アクチュエータ１は動作しなかった。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明によるアクチュエータ装置は、人工筋肉として用いられ得る。
【符号の説明】
【００７２】
１  アクチュエータ装置
２  柔軟性チューブ
２Ｌ  柔軟性チューブの左半分
２ＬＩ  柔軟性チューブの内周面の左側部分
２ＬＯ  柔軟性チューブの外周面の左側部分
２Ｒ  柔軟性チューブの右半分
２ＲＩ  柔軟性チューブの内周面の右側部分
２ＲＯ  柔軟性チューブの外周面の右側部分
３  内側電極
３０  溶融炉
３１  ダイ
３２  第２プーリー
３３  第１プーリー
４  外側電極
４ａ  第１外側電極部
４ｂ  第２外側電極部
５  交流電源
１０  オシロスコープ
１１  交流電圧源
１２  ＡＣ／ＤＣ増幅器
１３  高抵抗器
１４  コンデンサ
１５  プローブ
１６  オイル
２０ａ  導電性ペースト
２０ｂ  導電性ペースト
２１ａ  金属テープ
２１ｂ  金属テープ
２２  固定端部
２３  自由部分
２９  基板
３１  内側電極の一端
Ｄ  変位量
ＦＲＬ  自由長
ＦＸＬ  固定長
【図１Ａ】
2018139133.tif 000016
【図１Ｂ】
2018139133.tif 000017
【図２Ａ】
2018139133.tif 000018
【図２Ｂ】
2018139133.tif 000019
【図２Ｃ】
2018139133.tif 000020
【図２Ｄ】
2018139133.tif 000021
【図２Ｅ】
2018139133.tif 000022
【図２Ｆ】
2018139133.tif 000023
【図３Ａ】
2018139133.tif 000024
【図３Ｂ】
2018139133.tif 000025
【図３Ｃ】
2018139133.tif 000026
【図４】
2018139133.tif 000027
【図５】
2018139133.tif 000028
【図６】
2018139133.tif 000029
【図７】
2018139133.tif 000030
【図８】
2018139133.tif 000031
【図９】
2018139133.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月25日(2018.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ装置であって、
アクチュエータ、および
前記アクチュエータに高周波電圧を印加可能な交流電源
を具備し、
ここで、
前記アクチュエータは、ポリマーから形成される柔軟性チューブ、内側電極、および外側電極を具備し、
前記柔軟性チューブの長手方向に直交する断面において、前記内側電極は前記柔軟性チューブの内周面の少なくとも一部分に接しており、
前記断面において、前記外側電極は、前記柔軟性チューブの外周面の一部分を被覆しており、
前記断面において、前記外側電極に被覆されている柔軟性チューブの外周面の一部分が、前記内側電極に接する柔軟性チューブの内周面の少なくとも一部分に、前記柔軟性チューブの一部分を間に挟むようにして向かい合っており、かつ
前記交流電源は、動作時に、
１ＭＨｚ以上の周波数を有する前記高周波電圧を前記アクチュエータに印加して、前記断面において前記内側電極から前記外側電極に向かう方向に前記アクチュエータを変位させ、かつ
前記アクチュエータへの前記高周波電圧の印加を停止して、前記アクチュエータを元の位置に復帰させる、
アクチュエータ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記内側電極は、前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成されている、
アクチュエータ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記外側電極は、前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成されている、
アクチュエータ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記高周波電圧は、１００ＭＨｚ以下の周波数を有している、
アクチュエータ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記交流電源は、以下の数式（Ｉ）を充足するように、前記アクチュエータに前記高周波電圧を間欠的に印加可能であり、
６Ｈｚ  ≦  １／（ＯＮ期間＋ＯＦＦ期間）  ≦  ２６Ｈｚ    （Ｉ）
ここで、
前記ＯＮ期間は、前記アクチュエータに前記高周波電圧が印加される期間として定義され、かつ
前記ＯＦＦ期間は、前記アクチュエータに前記高周波電圧が印加されない期間として定義される、
アクチュエータ装置。
【請求項６】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記断面において、前記内側電極は、前記柔軟性チューブの内部を満たすように、前記柔軟性チューブの内周面の全周に接している、
アクチュエータ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記外側電極に被覆されていない柔軟性チューブの外周面の一部分が露出している、
アクチュエータ装置。
【請求項８】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
以下の数式（ＩＩ）が充足される、アクチュエータ装置。
２５％≦被覆率≦７５％    （ＩＩ）
ここで、
被覆率＝（前記断面において、前記外側電極に被覆されている柔軟性チューブの外周面の一部分の長さ）  ／  （前記断面において、前記外側電極に被覆されていない柔軟性チューブの外周面の残りの部分の長さ）。
【請求項９】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記外側電極は、
前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成され、かつ前記柔軟性チューブの外周面の一部分を被覆している第１外側電極部、および
前記第１外側電極部に平行に形成され、かつ前記柔軟性チューブの外周面の一部分を被覆している第２外側電極部
を含み、
前記断面において、前記第１外側電極部および前記第２外側電極部は、非円対称的に配置されている、
アクチュエータ装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記内側電極は、
前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成され、かつ前記柔軟性チューブの内周面の一部分を被覆している第１内側電極部、および
前記第１内側電極部に平行に形成され、かつ前記柔軟性チューブの内周面の一部分を被覆している第２内側電極部
を含み、
前記断面において、前記第１内側電極部および前記第２内側電極部は、非円対称的に配置されている、
アクチュエータ装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記柔軟性チューブは、以下の化学式（Ｉ）により表されるポリマーまたはその共重合体から形成されている、
【化１】
2018139133.tif 000033
ここで、
Ｘ１はハロゲン原子であり、かつ
Ｘ２〜Ｘ４は、それぞれ独立して、水素原子およびハロゲン原子からなる群から選択される１種である、
アクチュエータ装置。
【請求項１２】
請求項１に記載のアクチュエータ装置であって、
前記柔軟性チューブは、以下の化学式（ＩＩ）により表される共重合体から形成されている、
【化２】
2018139133.tif 000034
ここで、
Ｘ１はハロゲン原子であり、かつ
Ｘ２〜Ｘ８は、それぞれ独立して、水素原子およびハロゲン原子からなる群から選択される１種である、
アクチュエータ装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のアクチュエータ装置であって、
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ５、Ｘ６、およびＸ７はフッ素原子であり、かつ
Ｘ３、Ｘ４、およびＸ８は水素である、
アクチュエータ装置。
【請求項１４】
アクチュエータ装置を駆動する方法であって、前記方法は、以下の工程：
（ａ）  請求項１に記載のアクチュエータ装置を用意する工程、および
（ｂ）  前記内側電極および前記外側電極の間に１ＭＨｚ以上の周波数を有する高周波電圧を印加して、前記断面において前記内側電極から前記外側電極に向かう方向に前記アクチュエータを変位させる工程、
を具備する、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、さらに以下の工程：
（ｃ）  前記高周波電圧の印加を停止して、前記アクチュエータを元の位置に復帰させる工程、
を具備する、方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、
前記内側電極は、前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成されている、
方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の方法であって、
前記外側電極は、前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成されている、
方法。
【請求項１８】
請求項１４に記載の方法であって、
前記高周波電圧は、１００ＭＨｚ以下の周波数を有している、
方法。
【請求項１９】
請求項１４に記載の方法であって、
前記交流電源は、以下の数式（Ｉ）を充足するように、前記アクチュエータに前記高周波電圧を間欠的に印加可能であり、
６Ｈｚ  ≦  １／（ＯＮ期間＋ＯＦＦ期間）  ≦  ２６Ｈｚ    （Ｉ）
ここで、
前記ＯＮ期間は、前記アクチュエータに前記高周波電圧が印加される期間として定義され、かつ
前記ＯＦＦ期間は、前記アクチュエータに前記高周波電圧が印加されない期間として定義される、
方法。
【請求項２０】
請求項１４に記載の方法であって、
前記断面において、前記内側電極は、前記柔軟性チューブの内部を満たすように、前記柔軟性チューブの内周面の全周に接している、
方法。
【請求項２１】
請求項１４に記載の方法であって、
前記外側電極に被覆されていない柔軟性チューブの外周面の一部分が露出している、
方法。
【請求項２２】
請求項１４に記載の方法であって、
以下の数式（ＩＩ）が充足される、方法。
２５％≦被覆率≦７５％    （ＩＩ）
ここで、
被覆率＝（前記断面において、前記外側電極に被覆されている柔軟性チューブの外周面の一部分の長さ）  ／  （前記断面において、前記外側電極に被覆されていない柔軟性チューブの外周面の残りの部分の長さ）。
【請求項２３】
請求項１４に記載の方法であって、
前記外側電極は、
前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成され、かつ前記柔軟性チューブの外周面の一部分を被覆している第１外側電極部、および
前記第１外側電極部に平行に形成され、かつ前記柔軟性チューブの外周面の一部分を被覆している第２外側電極部
を含み、
ここで、
前記断面において、前記第１外側電極部および前記第２外側電極部は、非円対称的に配置されている、
方法。
【請求項２４】
請求項１４に記載の方法であって、
前記内側電極は、
前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成され、かつ前記柔軟性チューブの内周面の一部分を被覆している第１内側電極部、および
前記第１内側電極部に平行に形成され、かつ前記柔軟性チューブの内周面の一部分を被覆している第２内側電極部
を含み、
ここで、
前記断面において、前記第１内側電極部および前記第２内側電極部は、互いに非円対称に配置されている、
方法。
【請求項２５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記柔軟性チューブは、以下の化学式（Ｉ）を有するポリマーまたはその共重合体から形成されている、
【化３】
2018139133.tif 000035
ここで、
Ｘ１はハロゲン原子であり、かつ
Ｘ２〜Ｘ４は、それぞれ独立して、水素原子およびハロゲン原子からなる群から選択される１種である、
方法。
【請求項２６】
請求項１４に記載の方法であって、
前記柔軟性チューブは、以下の化学式（ＩＩ）を有する共重合体から形成されている、
【化４】
2018139133.tif 000036
ここで、
Ｘ１はハロゲン原子であり、かつ
Ｘ２〜Ｘ８は、それぞれ独立して、水素原子およびハロゲン原子からなる群から選択される１種である、
方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ５、Ｘ６、およびＸ７はフッ素原子であり、かつ
Ｘ３、Ｘ４、およびＸ８は水素である、
方法。
【請求項２８】
アクチュエータ装置であって、
アクチュエータ、および
前記アクチュエータに高周波電圧を印加可能な交流電源
を具備し、
ここで、
前記アクチュエータは、ポリマーから形成される柔軟性チューブ、内側電極、および外側電極を具備し、
前記柔軟性チューブの長手方向に直交する断面において、前記内側電極は、前記柔軟性チューブの内周面の一部分に接しており、
前記断面において、前記外側電極は、前記柔軟性チューブの外周面の全周を被覆しており、
前記交流電源は、動作時に、
１ＭＨｚ以上の周波数を有する前記高周波電圧を前記アクチュエータに印加して、前記断面において前記内側電極から前記外側電極に向かう方向に前記アクチュエータを変位させ、かつ
前記アクチュエータへの前記高周波電圧の印加を停止して、前記アクチュエータを元の位置に復帰させる、
アクチュエータ装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載のアクチュエータ装置であって、
前記内側電極は、前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成されている、
アクチュエータ装置。
【請求項３０】
請求項２８に記載のアクチュエータ装置であって、
前記高周波電圧は、１００ＭＨｚ以下の周波数を有している、
アクチュエータ装置。
【請求項３１】
請求項２８に記載のアクチュエータ装置であって、
前記交流電源は、以下の数式（Ｉ）を充足するように、前記アクチュエータに前記高周波電圧を間欠的に印加可能であり、
６Ｈｚ  ≦  １／（ＯＮ期間＋ＯＦＦ期間）  ≦  ２６Ｈｚ    （Ｉ）
ここで、
前記ＯＮ期間は、前記アクチュエータに前記高周波電圧が印加される期間として定義され、かつ
前記ＯＦＦ期間は、前記アクチュエータに前記高周波電圧が印加されない期間として定義される、
アクチュエータ装置。
【請求項３２】
請求項２８に記載のアクチュエータ装置であって、
前記内側電極は、
前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成され、かつ前記柔軟性チューブの内周面の一部分を被覆している第１内側電極部、および
前記第１内側電極部に平行に形成され、かつ前記柔軟性チューブの内周面の一部分を被覆している第２内側電極部
を含み、
ここで、
前記断面において、前記第１内側電極部および前記第２内側電極部は、互いに非円対称に配置されている、
アクチュエータ装置。
【請求項３３】
請求項２８に記載のアクチュエータ装置であって、
前記柔軟性チューブは、以下の化学式（Ｉ）を有するポリマーまたはその共重合体から形成されている、
【化５】
2018139133.tif 000037
ここで、
Ｘ１はハロゲン原子であり、かつ
Ｘ２〜Ｘ４は、それぞれ独立して、水素原子およびハロゲン原子からなる群から選択される１種である、
アクチュエータ装置。
【請求項３４】
請求項２８に記載のアクチュエータ装置であって、
前記柔軟性チューブは、以下の化学式（ＩＩ）を有する共重合体から形成されている、
【化６】
2018139133.tif 000038
ここで、
Ｘ１はハロゲン原子であり、かつ
Ｘ２〜Ｘ８は、それぞれ独立して、水素原子およびハロゲン原子からなる群から選択される１種である、
アクチュエータ装置。
【請求項３５】
請求項３４に記載のアクチュエータ装置であって、
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ５、Ｘ６、およびＸ７はフッ素原子であり、かつ
Ｘ３、Ｘ４、およびＸ８は水素である、
アクチュエータ装置。
【請求項３６】
アクチュエータ装置を駆動する方法であって、前記方法は、以下の工程：
（ａ）  請求項２８に記載のアクチュエータ装置を用意する工程、および
（ｂ）  前記内側電極および前記外側電極の間に１ＭＨｚ以上の高周波電圧を印加して、前記断面において前記内側電極から前記外側電極に向かう方向に前記アクチュエータを変位させる工程、
を具備する、方法。
【請求項３７】
請求項３６に記載の方法であって、さらに以下の工程：
（ｃ）  前記高周波電圧の印加を停止して、前記アクチュエータを元の位置に復帰させる工程、
を具備する、方法。
【請求項３８】
請求項３６に記載の方法であって、
前記内側電極は、前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成されている、
方法。
【請求項３９】
請求項３６に記載の方法であって、
前記外側電極は、前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成されている、
方法。
【請求項４０】
請求項３６に記載の方法であって、
前記交流電源は、以下の数式（Ｉ）を充足するように、前記アクチュエータに前記高周波電圧を間欠的に印加可能であり、
６Ｈｚ  ≦  １／（ＯＮ期間＋ＯＦＦ期間）  ≦  ２６Ｈｚ    （Ｉ）
ここで、
前記ＯＮ期間は、前記アクチュエータに前記高周波電圧が印加される期間として定義され、かつ
前記ＯＦＦ期間は、前記アクチュエータに前記高周波電圧が印加されない期間として定義される、
方法。
【請求項４１】
請求項３６に記載の方法であって、
前記内側電極は、
前記柔軟性チューブの長手方向に沿って形成され、かつ前記柔軟性チューブの内周面の一部分を被覆している第１内側電極部、および
前記第１内側電極部に平行に形成され、かつ前記柔軟性チューブの内周面の一部分を被覆している第２内側電極部
を含み、
ここで、
前記断面において、前記第１内側電極部および前記第２内側電極部は、非円対称的に配置されている、
方法。
【請求項４２】
請求項３６に記載の方法であって、
前記柔軟性チューブは、以下の化学式（Ｉ）を有するポリマーまたはその共重合体から形成されている、
【化７】
2018139133.tif 000039
ここで、
Ｘ１はハロゲン原子であり、かつ
Ｘ２〜Ｘ４は、それぞれ独立して、水素原子およびハロゲン原子からなる群から選択される１種である、
方法。
【請求項４３】
請求項３６に記載の方法であって、
前記柔軟性チューブは、以下の化学式（ＩＩ）を有する共重合体から形成されている、
【化８】
2018139133.tif 000040
ここで、
Ｘ１はハロゲン原子であり、かつ
Ｘ２〜Ｘ８は、それぞれ独立して、水素原子およびハロゲン原子からなる群から選択される１種である、
方法。
【請求項４４】
請求項４３に記載の方法であって、
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ５、Ｘ６、およびＸ７はフッ素原子であり、かつ
Ｘ３、Ｘ４、およびＸ８は水素である、
方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
図１Ａに示されるように、導電性ペースト２０ａおよび２０ｂを用いて、金属テープ２１ａおよび２１ｂを表面に具備する基板２９に、内側電極３の露出している一端および外側電極４の一部分が固定される。金属テープ２１ａおよび２１ｂに、交流電源５が電気的に接続される。このようにして、実施形態によるアクチュエータ装置が得られる。
【国際調査報告】
2018139133.tif 000041
2018139133.tif 000042