| 研究概要 |
鉛直軸と水平軸の2軸が同期して数μm程度で振動するステージに微小物体を載せ, 各軸の振動振幅と位相を変化させることで物体を任意の方向に任意の速度で移動させる運動機構を対象とした.この運動機構では, 微小物体の運動が湿度の影響を強く受ける性質がある.これは大気中に含まれる水分が固体表面に微小な水滴として付着し, その液架橋の性質により生ずるものと判断している.しかし, その影響のメカニズムや影響量については十分には明らかにされていない.そこで本研究では, 「液架橋の観察・測定」および「液架橋の力と振動駆動に必要な力との関係」について実験を通して評価した.
液架橋の観察・測定としては, プリズム全反射特性を利用した液架橋の新たな観察手法を考案し, 従来には計測できなかった接触面での液架橋の大きさを定量的に測定することを可能にした.また, 振動駆動の最中における液架橋の挙動を観察できることから, 液架橋が表面をずれながら運動する場合と, 液架橋が切れて運動する場合とを明確に区別することができるようになり, それぞれの条件での運動の比較を行うことが可能になった.
液架橋の力と振動駆動に必要な力との関係について, 液架橋の観察を行いながら, 液架橋がずれながら運動する場合, 切れて運動する場合のそれぞれにおいて振動駆動に必要な振幅を測定することで, 液架橋による吸着力を定量的に測定した.この結果, ずれながら運動する場合では, ほとんど液架橋の影響を受けず, 切れる場合では, 液架橋の面積にほぼ比例した吸着力が発生し, 運動を妨げることが明らかになった.
これらの結果から, 液架橋がずれながら運動する経路を人為的に構成することで, 液架橋の特性を利用した高精度な運動制御を実現できると考えられる.本研究の成果はこのような運動制御手法を実現する基礎技術といえる.
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