人工筋肉・ソフトアクチュエータ

総括

物理的･化学的エネルギーを動力に変換して、ロボットの関節を屈伸させるなど、物を動かしたり制御したりする機械的・流体圧的な機構をアクチュエーター（actuator：作動装置）と呼ぶ。人工筋肉は、素材自体が伸縮性を有するソフトアクチュエーターであり、圧縮空気をゴムホースに導入して伸縮させるゴム人工筋肉や、導電性ポリマーに電圧をかけて伸縮させる人工筋肉、カーボン・ナノチューブに電圧をかけて伸縮させる人工筋肉、形状記憶合金を過熱したり冷却したりして伸縮させる人工筋肉、磁性ゲルに磁場を与えてゲルの体積を変化させることにより伸縮させる磁性ゲル人工筋肉（フレキシブルポンプ）などがある。

人工筋肉の応用形態としては、ロボットや重機などにおける人間の骨格筋を模した文字通りの人工筋肉や、人工心臓・人工肛門等の人工臓器の駆動素子等のマクロな系への応用（パワーアクチュエーター）のほか、薬物徐放システム用デバイス、マイクロポンプやマイクロバルブ等のミクロな系への応用（マイクロアクチュエーター）も進められており、人体の動作を支援する動作支援装置やヒューマノイド・ロボット、湾曲動作をなす内視鏡装置など、様々な特許も生まれているさらに、石油依存・原発依存からの脱却が世界的な課題とされる今、「エナジー・ハーベスティング」（エネルギーの収穫）という新しい概念が興りつつある。この収穫技術は太陽光などの自然エネルギーだけに限定されるのではなく、ハイブリッド車や電動アシスト自転車が、ブレーキをかけた時の制動エネルギーを、電気エネルギーに回生変換するシステムや、人が歩いたり走ったりして生じる運動エネルギーをバッテリーに蓄電するシステムなども含まれる．たとえば、SRI（Stanford Research Institute）は、シリコンでできた薄い膜が変形すると電気エネルギーを作れる発電システムを開発した。この技術を使えば、ポリマーに電気を流して筋肉を収縮させるのとは逆に、筋肉が収縮したら電気が発生する仕組みで、人の呼吸で携帯電話の電源をまかなうことも期待されるという。

このように、人工筋肉アクチュエータは、ファクトリー・オートメーションから人命救助、人工臓器、エコ発電など既に幅広い分野での応用が期待されているが、新しい発想と挑戦があれば、その活躍の場はまだまだ広がると考えられる。