磁力を利用した変位縮小機構による微細作業用ピンセットの開発
| Project/Area Number |
21K03991
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
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| Research Institution | Tsuyama National College of Technology |
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Principal Investigator |
野村 健作 津山工業高等専門学校, 総合理工学科, 教授 (80198621)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
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| Keywords | 変位縮小機構 / マイクロマニピュレーション / 磁力 |
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| Outline of Research at the Start |
永久磁石を使った単一体・無電力の変位縮小機構によって，指先の動きを顕微作業のスケールまで縮小する。現存技術では，1～3㎝の指先の動作を約1/1000倍して顕微鏡の作業空間へ伝えるには，電動あるいは油圧マニピュレータで大きく位置決めした後ピエゾで精密位置決めするような組合せ機構でしか実現できないが，独自の磁力駆動技術を弾性体機構に展開させて単一体で実現する。指先で細胞操作が行えるモーションスケールを持つピンセットを開発することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
指先の動きを顕微作業のスケールまで縮小するために，永久磁石を使った単一体・無電力の変位縮小機構を開発して基本特性を実験的に検証した。その結果，(1)開発した変位縮小機構の発生変位は，永久磁石を移動させることで分解能18μm以下の位置決め性能を有し，微細作業の目的に合わせてフルストローク，変位縮小率をギャップによって設定できることを示した。(2)65mmの入力変位を273μmに変位縮小する機構を一体構造で実現した。(3)発生力も永久磁石を移動させることで調整でき，大きさ1mm以下の微小物を扱うのには十分な大きさをもっていることを示した。(4)磁力による非接触駆動機構であるので，永久磁石を手動操作しても弾性ビームに手振れが大きく伝わることがないことと，急激な操作に対して振動が励起されないことを確認した。
つぎに，開発した変位縮小機構を基にして２自由度変位縮小機構を開発した。弾性ビームを水平方向と垂直方向に吸引するように２つの永久磁石を配置し，発生変位特性を実験的に調べた。２つの磁力が若干干渉して歪な特性をもつことが確認されたが，弾性ビームに取り付けたプローブによって大きさ約100μmの文字が描けることを示した。
最後に，磁力を用いた変位縮小機構の原理を利用して光学顕微鏡に搭載することを目的とした精密ピンセットを開発し，1/1000倍程度の変位縮小率と約300μNの発生力が得られることを実験的に確認するとともに，ギャップによってフルストロークや発生力を調整できることを示した。
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Report
(3 results)
Research Products
(3 results)
