バイオマイクロマシン用超微小試験片に対する腐食疲労試験装置の開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13555186
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 高島 和希 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (60163193)
• 研究分担者: 石山 千恵美 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (00311663) ; 下条 雅幸 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (00242313) ; 肥後 矢吉 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (30016802) ; 杉浦 眞佐 日立ハイテクノロジーズ(株), 科学システム本部, 開発担当部長
• キーワード: バイオマイクロマシン / MEMS / 微小試験片 / 腐食疲労 / 疲労寿命 / 材料評価 / アモルファス合金 / ステンレス鋼

研究概要

医療用を目的としたバイオマイクロマシンやBio-MEMSは、人体への負担が小さい検査治療法として、また遺伝子診断・治療技術として、今後大きな発展が期待されている。このようなバイオマイクロマシンは、体内で使用されるため、腐食環境下における機械的性質、とりわけ耐久性や疲労特性を評価することが実用化へ向けてきわめて重要となってくる。しかしながら、腐食環境下における微小試験片用の試験装置は存在せず、試験装置そのものを開発する必要がある。そこで本研究では、ミクロンサイズの超微小試験片に対する腐食疲労試験装置の開発を行い、実際に腐食疲労試験が行えることを確認する。また、バイオマイクロマシン用の候補材料である、アモルファス合金ならびにステンレス鋼微小試験片に対して、体内環境を模擬した生理食塩水中で腐食疲労試験を行い、疲労特性に及ぼす試験片の寸法効果について検討する。上記の研究目的を達成するために、平成13年度においては、微小試験片用腐食疲労試験装置の開発を行った。まず、現有のミクロンサイズ試験片用材料試験機に、腐食液を入れるセル、試験片ホルダー、ロードセルならびに専用の負荷機構を取り付けることにより腐食疲労試験機を構成するための基本設計を行った。腐食液は体内環境を模擬させるために、生理食塩水とし、腐食液セルならびに試験片ホルダーを作製した。荷重を負荷させるためのアクチュエータとしては、腐食環境で使用するため専用のものを新たに開発し、試験片への荷重伝達部もロードセルも含めて防食処理したものを使用した。腐食環境下で、ミクロンサイズの試験片に繰り返し負荷が行えることを確認するために、研究代表者らがこれまで用いてきたNi-Pアモルファス合金微小試験片の片持ち梁試験片を用いて腐食疲労試験を行い、本試験装置で腐食疲労試験が可能なことを確認した。

研究成果

• [文献書誌] K.Takashima, Y.Higo, S.Sugiura, M.Shimojo: "Fatigue Crack Growth Behavior of Micro-Sized Specimens Prepared from an Electroless Plated Ni-P Amorphous Alloy Thin Film"Mater. Trans.. 42・1. 68-73 (2001)
• [文献書誌] Y.Mizutani, Y.Higo, Y.Ichikawa, A.Morita, K.Takashima, Y.Higo: "Corrosion Fatigue Tests of Micro-SIzed Specimens"Mat. Res. Soc. Symp. Proc.. 657. EE5.11.1-EE5.11.6 (2001)
• [文献書誌] K.Takashima, M.Shimojo, Y.Higo, M.V.Swain: "Fracture Behavior of Micro-Sized Specimens with Fatigue Pre-Crack Prepared from a Ni-P Amorphous Alloy Thin Film"ASTM STP. 1413. 72-81 (2001)
• [文献書誌] K.Takashima, M.Shimojo, Y.Higo, M.V.Swain: "Fatigue Crack Growth of a Ni-P Amorphous Alloy Thin Film"ASTM STP. 1413. 52-61 (2001)
• [文献書誌] Y.Mizutani, Y.Higo, Y.Ichikawa, A.Morita, K.Takashima, Y.Higo: "Corrosion Fatigue Behavior of Micro-Sized Specimens"Materials Science for the 21st Century. B. 241-244 (2001)
• [文献書誌] Y.Mizutani, M.Shimojo, K.Takashima, Y.Higo: "Size Effect of Corrosion Fatigue Properties in Micro-Sized 304 Austenitic Stainles Steel Specimens"Proc. ICF 10 (CD-ROM). ICF1000186OR (2001)