論文

An electro-conjugate fluid (ECF) is a kind of functional fluid, which generates a powerful jet flow (ECF jet) when subjected to a high DC voltage. This study applies the ECF on a novel liquid rate gyroscope. The gyroscope has a liquid flow inside generated by the ECF jet When a rate is applied to the gyroscope, the flow drifts due to the Coliolis force. The gyroscope senses this drift by using hotwires to detect the applied rate. A prototype could successfully detect the applied rate with appropriate response.

There has been some amount of confusion over the origin of electrohydrodynamic phenomena responsible for the actuation of dielectric fluids in the presence of an electric field. Previous studies have accounted for the possibility of conduction pumping, ion drag pumping and induction pumping as driving mechanisms but have ignored the possibility of Maxwell (electric) pressure driven flow. Until recently, this mechanism has been poorly understood and as a result has often been overlooked. This paper demonstrates how a Maxwell pressure gradient can induce flow in dielectric liquids in the presence of a non-uniform field. We derive, from first principles using lubrication theory, an expression for the flow velocity which exhibits a quadratic dependence on the applied voltage and also proportionality to the ratio of the permittivity and viscosity. The theoretical predictions are supported by experimental results. Although we have examined the phenomenon for a particular class of dielectric liquids, it is believed that this mechanism could well be responsible for the actuation of other low conductivity dielectric fluids previously attributed to conduction or ion drag pumping. In any case, we discuss ways to identify the dominant mechanism by comparing the salient features for a given type of flow.

電界共役流体に発生するジェット流に角速度が加わるとコリオリ力により偏流する．しかし，ジェット流の偏流をホットワイヤにより直接センシングするとノイズが大きい．そこで，ノズルとジェット発生部を分離した新たな構造を提案し，レート検出におけるSN比を大幅に向上した．

電界共役流体に発生するジェット流に角速度が加わるとコリオリ力により偏流する．この偏流量をホットワイヤの抵抗値の変化として検出する液体レートジャイロを開発した．

電界共役流体を流動の圧力源として，ノズルにより生成されるジェット流に角速度が加わった際に生じる偏流を検出するレートジャイロを開発し，実験的に特性を明らかにした．また，アラン分散解析によってジャイロのドリフト特性を明らかにし，次世代マイクロジャイロのスタンダードとしての可能性を示した．

電界共役流体を利用して，液圧駆動でありながらポンプ，アクチュエータ部，タンクを一体化した人工筋を開発し，これを複数個集積化した際の駆動とくしを明らかにした．

電界共役流体を流動の圧力源として，ノズルにより生成されるジェット流に角速度が加わった際に生じる偏流を検出するレートジャイロを開発し，実験的に特性を明らかにした．

電界共役流体を用いてミミズの運動パターンおよび構造的柔軟性を模倣した新たな移動ロボットを開発し，駆動特性を実験的に明らかにした．

電界共役流体に発生する流動は工学的に有効なパワー源と成りうるもののその流動メカニズムは不明であった．本研究ではマクスウェル応力を流体の基礎式に導入し，電界共役流体の流動モデルを提案し，実験と比較した．

軸方向に繊維強化したゴムチューブの内圧を，電界共役流体に発生する流動により制御したマイクロ人工筋を複数個集積化し，このときのた駆動特性を明らかにした．

電界共役流体に発生するジェット流に角速度が加わるとコリオリ力により偏流する．この偏流量をホットワイヤの抵抗値の変化として検出する液体レートジャイロを開発した．

球状回転子に直交3軸回りの多自由度回転を生成し得る多自由度超音波モータを用いて，鉗子先端に手首のような多自由度運動を実現する多自由度鉗子のプロトタイプを制作し，その駆動制御を実現した．

電界共役流体を用いると，簡便な構造でマイクロ人工筋を構成できる．本研究では，タンク，ポンプ，アクチュエータを一体化したマイクロ人工筋セルを提案した．繊維強化チューブとタンク膜を二重円筒構造とすることによって外部に大規模なタンクやポンプを必要としない直径10 mmのセル構造を実現した．

直流高電圧の印加によって活発なジェット流を発生する電界共役流体（ECF）を用いると，構造がシンプルで極軽量なマイクロモータを実現できる．本研究では，円盤状ロータ上に放射状電極対を配置したDP-RE形ECFマイクロモータについて，電極形状が出力パワーに与える影響を検討した．この結果，のこぎり状電極がモータ出力の向上に有効であることを示した．また，過去の研究結果と併せて，ECFマイクロモータが133 W/kg程度の出力パワー密度を実現できることを示した．