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ファイバー強化型コンポジットマテリアルの歯科領域への応用(研究紹介)
歯科医療において、口腔組織の形態や機能の回復・改善を図るために、様々な種類の「歯科材料」が使用されています。被せ物(冠)や矯正ワイヤーなどに用いられる金属材料は機械的性質に優れていますが、問題点として見た目(審美性)の悪さや金属アレルギーのリスクがあります。そこで、比剛性・比強度に優れるファイバー強化型コンポジットマテリアルの歯科的応用が期待されます。
これまで歯工連携により、種々の成形法を応用することで、ガラス繊維強化熱可塑性プラスチック(GFRTP)の研究開発を行ってきました。例えば、既存の金属製矯正ワイヤーの代替材料として、引抜成形法を応用することで審美性に優れるGFRTP( 強化材:ガラス長繊維、母材:ポリカーボネート樹脂)製歯科矯正ワイヤーを試作しました。また、歯科用CAD/CAMシステムによる切削加工で製作されるCAD/CAM冠用材料として、ハンドレイアップ及びホットプレス法によりGFRTP(強化材:ガラス繊維クロス、母材:アクリル樹脂)製CAD/CAM 冠用ブロックを試作しました。その他に、射出成形法により製作するGFRTP(強化材:ガラス短繊維、母材:ポリプロピレン樹脂)製義歯などがあります。
歯質接着界面の微細構造観察及び質的解析(研究紹介)
虫歯や外傷によって歯冠に実質欠損が生じた際には、様々な材料を用いた修復処置が行われます。修復歯が口腔内で長期間機能するためには、残存歯質と修復材が強固に接着し、耐久性に優れた接着界面の形成が求められます。本研究は修復材料と歯質の間に形成された接着界面の微細構造観察及び質的解析を目的としています。
充填材料及び歯科用セメントによって形成された接着界面を様々な方法で処理し、その微細構造の観察を行ってきました。その結果、象牙質のカルシウム成分と接着材に含まれる機能性レジンモノマーとの化学的な反応層(reaction layer)と思われる密度の高い層が(リン酸で象牙質を処理した場合においても)発現することを世界で初めて確認しました。
また、接着界面の質的解析には界面を形成している部材について、界面科学的アプローチとともに接着材料の重合性及び機械的性質の把握から、それぞれの部材の質的解析から相互親和性についても検討を行っています。
脱分化脂肪(DFAT)細胞の自家培養表皮生着促進効果(11877)
広範囲深達性熱傷症例に対してヒト自家培養表皮が保険適応となり人工真皮と自家培養表皮移植による皮膚再建法の確立が望まれている。しかし、現状では再建真皮上に移植された自家培養表皮の長期生着が安定せず、機械的刺激に対して脆弱であり脱落し易いなどの問題点が残されている。
本研究は、全層皮膚欠損創への自家培養表皮移植に際して、移植床への脱分化脂肪(DFAT)細胞投与が培養表皮生着に対しておよぼす効果をブタを用いた動物実験モデルで検討した。
培養表皮は移植床との間に基底膜が再構築されて生着するが、その主要成分はcollagen IVとlaminin とされる。真皮再建に際してDFATにより治療を行った群では、培養表皮移植後の表皮真皮接着層にlamininの発現促進が見られ、基底膜の構築とanchoring fibrilの形成促進が認められた。
本研究結果よりDFATが培養表皮生着促進に有用であることが示唆された。
・熱傷治療における培養表皮生着率の向上
・再生医療製品(培養表皮)
電磁波強度分布測定装置(11536)
天空の状態は天空放射輝度を測定することで明らかに出来る。天空放射輝度の測定は従来1個の放射輝度センサーを機械的に水平・垂直に回転させるために時間を要した。その天候が変化するため、正確な天空放射輝度を測定することが難しかった。本装置は半球状の容器に多数のセンサーを配置し、同時に測定できるようにしたため、天候が変化しない内に測定値を得られ、従来よりも迅速・大量・正確な測定が可能になった。
半球状の鉄製容器の表面に145個の放射輝度センサーを埋め込んである。天空の高度6度から180度、方位は0から360度の範囲で放射輝度を測定できる。145個のセンサーの出力はプリアンプを通して、マルチプレクサーに接続されおり、毎2秒毎にデータ蓄積装置に収納される。従来機械走査式の場合、全天を走査するのに2分から4分を要していたが、本装置は50分の1から100分の1の時間で測定できるため、天候の変化しない測定値が得られ、かつ大量に測定値を取得できるようになった。また機械的な駆動部分が無いため、磨耗も無く、故障も少なく、保守も容易である。多数のセンサーを校正するためにセンサー埋め込み部分にナットを設けて、校正用光源を接続しやすいようにしてある。
MEMS技術を用いた高応答・高空間分解能熱線濃度センサー(11442)
二成分気体の拡散混合における気体濃度の測定、特に気体濃度変動が有り高い応答性を必要とする場合に用いることができる。ガスタービンなどの燃焼器の気体燃料インジェクターの気体燃料拡散範囲の測定など。また、MEMS技術による微細化により本濃度計をマイクロチャネル内に挿入し、マイクロチャネル内の気体混合の際の気体濃度測定に用いることができる。
本研究の熱線濃度計は気体の濃度を感知する熱線あるいは熱膜、被測定気体を吸い込む微小ノズル、真空装置、および熱線用のアンプより構成されている。本技術には、熱線濃度計の基本要素である被測定気体の取り入れ口であるノズル、センサー本体である熱線、およびセンサーホルダーをMEMS技術により寸法を縮小すること、濃度の空間的分解能を向上させるセンサー感度を増加すること、およびノズルと気体通路・配線接触部の絶縁膜をポリイミドと酸化シリコンを使用して製作するところに特徴が有る。
ノズルから噴射される気体の濃度測定装置、マイクロチャンネル内の気体の濃度測定装置
車輪型階段昇降ロボット(11286)
建物内や屋外を移動する際に段差や階段があると車輪では移動が困難となる。スロープやエレベータによる環境改善がされていないあるいは困難な場所での移動を可能とする。
階段昇降用展開車輪の基本的な内容を考案し、その車輪を用いた移動台車の操舵方法を提案している。一般的な自動車の操舵方法では段差部に達したときに左右の車輪の位置は階段から必ずしも等距離にはならない。そのままの状態で展開車輪を使って階段を上ると左右のうちどちらかの車輪のみが段差を乗り越せない状態となり好ましくない。操舵は左右車輪の回転差で行い、その前輪の操舵角をかさ歯車を介して後輪に伝達し、前輪と反対側に操舵する事により段差に両車輪とも接する位置に移動可能となる。
福祉機器、移動ロボット、警備ロボット、原子力検査ロボット
制振アクチュエータ、振動センサー及び制振制御システム(10413)
低コストで応答が良く制振動作が可能な制振アクチュエータと,簡単な構造でかつ確実に振動を検出する振動センサを非常にコンパクトにまとめた制振・免振システムの提供。運行体や機械製造装置に組み込まれた電子制御用プリント基板の振動環境下での誤動作,性能低下や建築設備機器等の振動・騒音を防ぐことを目的とする。
本研究は振動環境下での使用に際して,誤作動や機能低下を生ずる恐れのある電子制御用プリント基板の支持部や基板周囲に,形状記憶合金の細線を複合させ,これをセンサやアクチュエータとして利用し,基板の制振・免振を実現した。形状記憶合金細線の抵抗値変動から得られるひずみ信号によって共振状態を検知し,これを通電加熱することによって共振を抑制するためのシステムは,一枚のコンパクトな基板に全てまとめられており,複数基板の免振制御を同時に行うことも可能である。建築建造物自身への応用,固着物への応用など至るところに設置できる,簡易な構成で安価な振動制御装置である。
プリント基板,建築設備等の制振・免振アクチュエータ、振動センサ
振動モータを用いた小型ライントレースロボット(11067)
モータと車輪を使った走行駆動系では歯車が必要で,小型化した場合も小さな歯車を組み合わせた複雑な機構が必要である。携帯電話などに使われる小型の振動モータを利用して歯車を用いないで平面上を自由に移動できる走行駆動機構を考案し,小型ロボットや玩具などに応用する。
振動モータの取り付けた基板と接地部分を図のように傾斜角を持たせて取り付けることにより,アンバランスマスをつけたモータが回転する際にスリットを入れた基板がたわみ振動を生じ前後方向の運動を行う。後方にたわみを生じた際は本体を押し上げ次の瞬間に前方にたわみを生じて接地板が持ち上がり前方に進むことが出来る。本体に取り付けた2個の光センサによって振動モータのON・OFFを行ってライントレースを行うことが可能である。
小型ロボット,玩具,ロボット教育用教材など