分布したアクチュエーターで柔らかく動くマイクロ運動システム

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07405006
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 江刺 正喜 東北大学, 工学部, 教授 (20108468)
• 研究分担者: 小柳 光正 東北大学, 工学部, 教授 (60205531) ; 内山 勝 東北大学, 工学部, 教授 (30125504) ; 倉林 徹 東北大学, 工学部, 講師 (90195537) ; 南 和幸 東北大学, 工学部, 講師 (00229759)
• キーワード: マイクロアクチュエータ / マイクロマシン / マイクロマシ-ニング / 能動カテーテル / マイクロ運動システム / 柔構造機械 / 分布型機械 / 立体的微細加工

研究概要

多数のアクチュエータが分布し柔らかく動くマイクロ運動システムに関する研究の2年目として、以下の研究成果を得た。
1.能動カテーテルの研究
蛇のように自分で曲がって血管内などに入っていき、必要な場所に到達できる機能を持つ多関節構造の能動カテーテルを開発した。筋肉に当たるアクチュエータには形状記憶合金(SMA)のコイルを使用した。外径は2.4mmのもので骨に当たるリンクをマイクロマシニングでシリコン基板上に製作したものの他、リンクを液晶ポリマーの射出成形で製作したさらに細いものも製作している。
2.能動カテーテルのための通信・制御用集積回路の研究
能動カテーテルのような複雑なシステムでは、制御用のリ-ド線の本数を減らすために各部に通信・制御用集積回路を内蔵させることが望ましい。この目的で各リンクに共通の3本の線で電源供給や通信を行うようにした5μmルールによるCMOSICを製作し、正しく動作させることができた。このICを各リンクに装着した能動カテーテルを製作している。
3.立体的微細加工の研究
分布型静電マイクロアクチュエータのために、アスペクト比の大きな微細構造を製作する研究を行った。放射光を用いたX線露光で厚さ50μmのネガレジストを幅5μmで加工したが、これには特に現象後の乾燥時に液体の表面張力による貼付が生じないようにするフロリナ-ト乾燥法を開発している。
この他、高速レーザCVDによる微細組立技術も開発した。
4.能動カテーテルのためのセンサ
先端に取り付ける超音波イメージャ、曲がりを検出するため外側のチューブに光導波路を形成した分布型センサを開発しており、またこれらの情報を基に能動カテーテルを制御する技術を開発している。

研究成果

• [文献書誌] K.Park: "An Integrated Communication and Control System for a Multi-link Active Catheter" J.of Mictomechanics and Microengineering. 6,2. 345-351 (1996)
• [文献書誌] G.Lim,: "Future of Active Catheters" Sensors and Actuators. A56. 113-121 (1996)
• [文献書誌] G.Lim: "Multi-link Active Catheter Snake-Like Motion" Robotica. 14,5. 499-506 (1996)
• [文献書誌] 杉原正久: "連続紫外レーザによる高速CVDを利用したマイクロアセンブリ" 電気学会論文誌E. 117-E,1. 3-9 (1997)
• [文献書誌] G.Lim: "The Active Catheter which have SMA Actuators and Bias Spring" Technical Digest of the 14th Sensor Symp.14. 263-266 (1996)
• [文献書誌] K.Park: "Integrated Communication and Control Circuit for Active Catheter" Technical Digest of the 14th Sensor Symp.14. 71-74 (1996)
• [文献書誌] S.Watanabe: "Deep X-ray Lithography and O_2 RIE as High Aspect Ratio Microfabrication" Technical Digest of the 14th Sensor Symp.14. 179-182 (1996)
• [文献書誌] M.Ohtsu: "Fabrication of Packaged Thin Beam Structures by an Improbed Drying Method" Proc.of the Micro Electro Mechanical Systems. 9. 228-233 (1996)
• [文献書誌] M.Esashi(H.C.Hoch ed.): "Nanofabrication and Biosystems ″Microsensors and Microactuators for Biomedical Applications″(担当章)" Cambridge Univ.Press, 423(61-79) (1996)