生体模倣型の液架橋形成と氷による可逆接合を併用した把持力制御による物体操作技術

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K03747
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 関口 悠 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (00712423)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 把持 / 氷着 / マニピュレート

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，液滴サイズ調整機構と冷凍機構を備え持つプローブを開発し，凍結現象によるマニピュレート手法を実現することである．既に液滴プローブを用いたマニピュレーションも存在するが，液架橋力は非常に小さいため，把持対象は小さいものに限られていた．液状の高分子が化学反応により硬化することで接着強度を発現するのと同じように，水は氷になることで接着剤として機能する．したがって，液架橋形成後に水・氷の相変化を起こせば，非常に大きな把持力を得られると考えられる．また，一般的な接着剤と異なり，水・氷の相変化は可逆であるため，脱離も可能である．水を使うことで，対象物を傷つけることがない点も魅力的である．一方で，確実なマニピュレートを実現するための課題も多い．そこで本研究では，最終目標の実現へ向け，液滴のサイズを調整する機構をマニピュレータ先端に持たせることで供給レスな液架橋形成システムを検討する，凍結現象による接着力変化の評価法を確立するなど様々な課題の解決を目指す．初年度は，凍結現象への理解を深めるために，様々な対象物に対して氷との界面の強度を測定する装置を作成し，被着体の種類や表面状態による強度変化の測定を行える環境を整えた．対象物の種類やサイズが異なると，熱伝導率の差で氷の形成時間に違いが生まれたり，液滴のサイズによっても破壊モードが変化したりするなど，氷を用いて物体を把持する際の課題が明らかにされた．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

測定装置の作成が完了し，新たな課題を発見するなど最終目標達成のための技術課題が明確となったため。

Strategy for Future Research Activity

液滴のサイズ調整機構の開発に取り組み，マニピュレート実現のための環境を整える。