パノスコピック形態制御高性能希土類磁石を用いた磁気マイクロマシンの設計と試作

• Project/Area Number: 16080213
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 山崎 二郎 Kyushu Institute of Technology, 工学研究科, 教授 (40108668)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本田 崇 九州工業大学, 工学研究科, 准教授 (70295004) ; 竹澤 昌晃 九州工業大学, 工学研究科, 助教 (20312671)
• Project Period (FY): 2004 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥38,100,000 (Direct Cost: ¥38,100,000); Fiscal Year 2007: ¥9,900,000 (Direct Cost: ¥9,900,000); Fiscal Year 2006: ¥9,300,000 (Direct Cost: ¥9,300,000); Fiscal Year 2005: ¥9,400,000 (Direct Cost: ¥9,400,000); Fiscal Year 2004: ¥9,500,000 (Direct Cost: ¥9,500,000)
• Keywords: 磁気マイクロマシン / 磁性体微細加工 / 電磁マイクロポンプ / 魚型磁気マイクロロボット / 泳動型磁気マイクロロボット / 歩行型磁気マイクロロボット / 摩擦駆動 / 魚型マイクロロボット / 泳動マイクロロボット / 水中マイクロロボット

Research Abstract

本研究の目的はパノスコピック形態制御により高エネルギー積が誘起された希土類永久磁石を用いて磁気マイクロマシンを設計・試作し、電磁アクチュエータの特長を活かした新規なデバイスを開発する事である。希土類磁石微細加工技術:Siの高周波プラズマエッチングを利用して希土類磁石の微細加工法を開発している。SF6によるエッチングとSiO2による側壁保護膜形成を交互に繰り返す事により直径6μm、アスペクト比8程の円柱群の微細加工法を実現した。これを使用して磁気繊毛を得平面アクチュエータへの展開が可能となった。磁気マイクロポンプ:胎児水頭症の治療への応用を想定して高吐出圧力が期待できるネジ型磁気マイクロポンプの開発を進めた。従来の弾性板の揺動を利用したタイプに比べて数倍の高い圧力が得られた。高圧力発生の機構はネジの回転ではなく、軸方向の微小な振動が関与している事が判明した。振動の解析を行った結果、圧力発生は上下振動の非対称性に起因しておりその方向は振動速度が遅い方向と一致することが明らかとなった。この事から本ポンプの圧力発生は液体の粘性・摩擦が関与する新規なマイクロポンプ機構として期待される事が判明した。泳動魚型マイクロロボット:交流磁界に直流バイアス磁界を重畳する事でスラローム泳動を行うアミューズメント用泳動マイクロロボットに、磁界印加で作動する重心移動機構を内蔵させて潜航、浮上の機能を付与させる事に成功した。これによりロボットは3次元の泳動が可能となりより実際の魚を模倣した動きが出来るようになった。歩行型マイクロロボット:2足脚と希土類永久磁石を組み合わせて閉管内移動用の歩行型マイクロロボットを考案した。構造が非常にシンプルである事が特長である。歩行をさらに安定に行う為に新たに4足歩行機構を開発した。安定性に優れた歩行が可能となり運搬物の搭載が期待される。

Research Products

• [Journal Article] Cylindrical micropump driven by external magnetic field (2007)
  • Author(s): T. Honda, A. Yoshida, J. Yamasaki
  • Journal Title: International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics Vo.25 Pages: 511-516
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biomimetic study of driving beetle robot propelled by alternating magnetic field (2007)
  • Author(s): S. Sudo, K. Tsuyuki, T. Matsumoto, M. Yoshikawa, M. Watanabe, T. Honda
  • Journal Title: International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics Vo.25 Pages: 601-606
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Review of Fabrication and Characterization of Nd-Fe-B Thick Films for Magnetic Micromachines (2007)
  • Author(s): N. Nakano, S. Sato, F. Yamashita, T. Honda, J. Yamasaki, K. Ishiyama, M. Itakura, J, Fidler, T. Yanai, H. Fukunaga
  • Journal Title: IEEE Transactions on Magnetics Vol.43 Pages: 2672-2676
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fabrication of Thin-Profile Electromagnetic Micromotor Utilizing Friction Drive (2007)
  • Author(s): T.Honda, S.Hatanaka, A.Hatano, J.Yamasaki, K.I.Machida
  • Journal Title: Sensor Lett. 5・1 Pages: 234-236
• [Journal Article] Increase in Thickness of PLD-Made Nd-Fe-B Film Magnets and a New Application (2007)
  • Author(s): M.Nakano, T.Honda, J.Yamasaki, S.Sato, F.Yamashita, J.Fidler, H.Fukunaga
  • Journal Title: Sensor Lett. 5・1 Pages: 48-50
• [Journal Article] Magnetic Micro-Machines for Novel Applications (2007)
  • Author(s): M.Nakano, F.Yamashita, T.Honda, J.Yamasaki, K.Ishiyama, J.Fiedler, T.Yanai, H.Fukunaga
  • Journal Title: J. Appl. Phys. (in press)
• [Journal Article] Magnetic swimming mechanism in a viscous liquid (2006)
  • Author(s): S.Sudo, S.Segawa, T.Honda
  • Journal Title: J. Intelligent Material Systems and Structures 17・8/9 Pages: 729-736
• [Journal Article] 若虫の遊泳解析とマイクロ泳動メカニズムの開発 (2006)
  • Author(s): 須藤誠一, 露木浩二, 本間義則, 前田建伍, 本田崇
  • Journal Title: バイオメカニズム Vol. 18 Pages: 129-140
  • NAID: 110007325963
• [Journal Article] 高性能希土類磁石を利用し扁平化した摩擦駆動型電磁マイクロモータの基礎特性 (2006)
  • Author(s): 本田崇, 畠中聡一, 山崎二郎
  • Journal Title: 粉体および粉末協会誌 53・7 Pages: 625-629
  • NAID: 10018005733
• [Journal Article] 外部磁界で駆動する科学教育用水中マイクロロボットの開発 (2005)
  • Author(s): 榮木天, 本田崇, 山崎二郎
  • Journal Title: 電気学会論文誌 Vol.A, No.5 Pages: 477-481
  • NAID: 10015518724
• [Journal Article] Turning performance of fish-type microrobot driven by external magnetic field (2005)
  • Author(s): M.Tomie, A.Takiguchi, T.Honda, J.Yamasaki
  • Journal Title: EEE Transactions on Magnetics Vol.41, No.10 Pages: 4015-4017
• [Journal Article] Cylindrical micropump driven by external magnetic fields (2005)
  • Author(s): T.Honda, A.Yoshida, J.Yamasaki
  • Journal Title: Proceedings of 12th International Symposium on Interdisciplinary Electromagnetic, Mechanic & Biomedical Problems ISEM2005 Pages: 374-375
• [Journal Article] Biomimetic study od diving beetle robot propelled by alternating magnetic field (2005)
  • Author(s): S.Sudo, K.Tsuyuki, T.Matsumoto, M.Yoshikawa, M.Watanabe, T Honda
  • Journal Title: Proceedings of 12th International Symposium on Interdisciplinary Electromagnetic, Mechanic & Biomedical Problems ISEM2005 Pages: 394-395
• [Journal Article] Domain Observation of Amorphous Wire with Large Diameter for Micro-Sensor and Micro-Motor Application (2005)
  • Author(s): M.Takezawa, T.Wada, Y.Morimoto, J.Yamasaki
  • Journal Title: Proceedings of 12th International Symposium on Interdisciplinary Electromagnetic, Mechanic & Biomedical Problems ISEM2005
• [Journal Article] 外部磁界で動作する細管内微小泳動機構 (2005)
  • Author(s): 神頃一寛, 本田崇, 山崎二郎
  • Journal Title: 電気学会マグネティックス研究会資料 MAG-05 Pages: 71-71
• [Journal Article] 球状マグネットと交流磁場を用いた泳動メカニズム (2005)
  • Author(s): 須藤誠一, 瀬川真也, 本田崇
  • Journal Title: 日本AEM学会誌 Vol.12, N o.4 Pages: 329-334
  • NAID: 110003829055
• [Journal Article] 電磁力を用いたマイクロ移動メカニズム (2005)
  • Author(s): 須藤誠一, 市毛亮, 鹿股健一, 本田崇
  • Journal Title: 日本AEM学会誌 Vol.12, No.4 Pages: 335-341
  • NAID: 110003829056
• [Journal Article] Locomotive characteristics of swimming mechanism propelled by alternating magnetic field (2004)
  • Author(s): S.Sudo, R.Orikasa, T.Honda
  • Journal Title: International Journal of Applied Electromagnetic and Mechanics Vol.19 Pages: 263-267
• [Journal Article] 外部磁界で駆動可能な魚型マイクロロボットの開発 (2004)
  • Author(s): 瀧口篤志, 本田崇, 山崎二郎
  • Journal Title: 第16回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集 A112 Pages: 29-32
• [Journal Article] 摩擦駆動型電磁マイクロモータの回転子形状と回転特性 (2004)
  • Author(s): 永野傑, 本田崇, 山崎二郎
  • Journal Title: 電気学会マグネティックス研究会資料 MAG-04-163
• [Presentation] カタツムリの腹足を規範としたマイクロ搬送デバイスの開発 (2008)
  • Author(s): 井上和幸、本田崇、山崎二郎
  • Organizer: 電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 福岡市
  • Year and Date: 2008-03-19
• [Presentation] 魚型マイクロロボットの外部磁界を利用した三次元運動 (2007)
  • Author(s): 籾木史敏、本田崇、山崎二郎
  • Organizer: 電気学会マグネティックス研究会
  • Place of Presentation: つくば市
  • Year and Date: 2007-12-20
• [Presentation] DRIE装置と磁性体の微細加工 (2007)
  • Author(s): 上ノ段暁、竹澤昌晃、森本祐治、本田崇、山崎二郎
  • Organizer: 電気学会マグネティックス研究会
  • Place of Presentation: つくば市
  • Year and Date: 2007-12-19
• [Presentation] 磁石を内蔵した魚型マイクロロボットによるアミューズメントシステム (2007)
  • Author(s): 小野蔵人、本田崇、山崎二郎
  • Organizer: 電気関係学会九州支部連合大会
  • Place of Presentation: 沖縄県西原町
  • Year and Date: 2007-09-18
• [Presentation] ねじの微小振動を利用したマイクロポンプの基礎特性 (2007)
  • Author(s): 瀬戸洋、本田崇、山崎二郎
  • Organizer: 電気関係学会九州支部連合大会
  • Place of Presentation: 沖縄県西原町
  • Year and Date: 2007-09-18
• [Presentation] 外部磁界で駆動するマイクロ4足歩行ロボット、 (2007)
  • Author(s): 弘嶋駿一、本田崇、山崎二郎
  • Organizer: 電気関係学会九州支部連合大会
  • Place of Presentation: 沖縄県西原町
  • Year and Date: 2007-09-18
• [Presentation] 磁性体の微細加工のためのDRIE装置の試作、 (2007)
  • Author(s): 上ノ段暁、竹澤昌晃、森本祐治、山崎二郎
  • Organizer: 電気関係学会九州支部連合大会
  • Place of Presentation: 沖縄県西原町
  • Year and Date: 2007-09-18
• [Presentation] 外部磁界で羽ばたき運動するマイクロ飛翔体の開発 (2007)
  • Author(s): 江熊修志、本田崇、山崎二郎
  • Organizer: 電気関係学会九州支部連合大会
  • Place of Presentation: 沖縄県西原町
  • Year and Date: 2007-09-18
• [Presentation] 摩擦駆動型電磁マイクロモータの構造と回転特性 (2007)
  • Author(s): 濱本章裕、本田崇、山崎二郎
  • Organizer: 電気関係学会九州支部連合大会
  • Place of Presentation: 沖縄県西原町
  • Year and Date: 2007-09-18
• [Presentation] 2mm厚まで扁平化した摩擦駆動型電磁マイクロモータ (2007)
  • Author(s): 波多野茜、本田崇、山崎二郎
  • Organizer: 日本応用磁気学会学術講演会
  • Place of Presentation: 東京都豊島区
  • Year and Date: 2007-09-14
• [Presentation] カタツムリの腹足を規範としたマイクロ搬送機構の基本特性 (2007)
  • Author(s): 井上和幸、田根康、本田崇、山崎二郎
  • Organizer: 日本応用磁気学会学術講演会
  • Place of Presentation: 東京都豊島区
  • Year and Date: 2007-09-13
• [Presentation] 外部磁界で駆動する魚型マイクロロボットの三次元運動 (2007)
  • Author(s): 籾木史敏、本田崇、山崎二郎
  • Organizer: 日本応用磁気学会学術講演会
  • Place of Presentation: 東京都豊島区
  • Year and Date: 2007-09-13
• [Presentation] 磁界で駆動する魚型マイクロロボットの上下運動 (2007)
  • Author(s): 籾木史敏、本田崇、山崎二郎
  • Organizer: ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • Place of Presentation: 秋田市
  • Year and Date: 2007-05-11
• [Presentation] 外部磁界で駆動する魚型マイクロロボットを使ったアミューズメントシステム (2007)
  • Author(s): 小野蔵人、本田崇、山崎二郎
  • Organizer: ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • Place of Presentation: 秋田市
  • Year and Date: 2007-05-11
• [Remarks]
  • URL: http://www.climb.ele.kyutech.ac.jp/