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2020 年度 実績報告書

厚膜磁石を活用したMEMSデバイスの総合的研究

研究課題

研究課題/領域番号 19H00738
研究機関東京工業大学

研究代表者

進士 忠彦  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60272720)

研究分担者 中野 正基  長崎大学, 工学研究科, 教授 (20274623)
韓 冬  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任助教 (50825263) [辞退]
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
キーワード磁石 / 微細加工 / 微細着磁 / マイクロモータ / レーザ加熱 / マイクロポンプ / 磁気スタンプ
研究実績の概要

本研究では,厚さ数十~数百μmの厚膜磁石を用いたデバイスの設計・製造技術を開発することを目的としている.その実現のため,3つの研究の柱を設けている.1)シリコン基板等へのパルスレーザデポジション(PLD)法によるネオジム磁石の堆積と微細加工の研究,2)厚膜ネオジム磁石のレーザアシスト加熱および磁気転写による微細着磁法の研究,3)磁気デバイスの設計・試作・制御および評価である.
2020年度は,1)に関しては,従来5×5mm領域にネオジム等方性厚膜磁石をPLD堆積する装置を,更に,広い面積に堆積できる(目標10×10mm),また,その後の熱処理ができるように装置改良を実施している,2)に関しては,レーザ加熱によるサマコバ磁石に微細着磁を施し,その磁気パターンを,ネオジム磁石のキュリー点近傍でネオジム磁石に転写する磁気スタンプ法を提案,その予備実験に着手した.レーザ局所加熱法により,サマコバ磁石に多極着磁を実現,それを,加熱した炉内で,ネオジム磁石に転写する実験を開始した.現時点で,目標の50%以下のネオジム磁石の着磁率にとどまり,原因の究明を進めている,3)に関しては,多極着磁の磁石を用いたマイクロポンプへの応用研究を開始した.ラージモデルの拍動ポンプを3Dプリンタで製作,シミュレーション結果と実験結果を比較し,マイクロ化への準備を進めている.この技術を,コロナ禍の検査装置として重要なPCRのマイクロ化などにも寄与できると考えている.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

コロナ禍のため,前半は大学での活動が制限され,実験が大幅に停滞した.また,共同研究先の長崎大学での実験もできなかった.このため,コロナ禍のなかでできる作業を優先的に進めている.

今後の研究の推進方策

感染リスクが高く,研究分担者の長崎大学との往来ができないなかでも,遠隔機器などを有効に使い,工夫して共同研究を進めて行く.さらに.今回の研究テーマで開発しているマイクロ磁石の微細加工,微細着磁は,マイクロポンプなどの開発に役立ち,それに関連するPCR装置の小形化などにも寄与できる可能性が高く,研究応用先として検討していく.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Energy Scavenging From Low Frequency Vibrations Through a Multi-Pole Thin Magnet and a High-Aspect-Ratio Array Coil2020

    • 著者名/発表者名
      Han Dong、Shinshi Tadahiko、Kine Makoto
    • 雑誌名

      International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology

      巻: 8 ページ: 139~150

    • DOI

      10.1007/s40684-020-00276-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microlinear Halbach Array of Thick-Film NdFeB Magnets Utilizing Local Laser Irradiation and a Direction-Changeable External Magnetic Field2020

    • 著者名/発表者名
      Han Dong、Shinshi Tadahiko、Nagai Keita、Momosaki Mizuki、Nakano Masaki
    • 雑誌名

      IEEE Magnetics Letters

      巻: 11 ページ: 1~4

    • DOI

      10.1109/LMAG.2020.3006785

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High torque micro slice motor using a multipole ring magnet2020

    • 著者名/発表者名
      Han Dong、Nagai Keita、Shinshi Tadahiko
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators A: Physical

      巻: 311 ページ: 112050~112050

    • DOI

      10.1016/j.sna.2020.112050

    • 査読あり
  • [学会発表] Valveless Micropump Actuated by an Axial Magnetic Coupling of Two Ring Multi-pole NdFeB Magnets2020

    • 著者名/発表者名
      Chao QI, Dong HAN, Tadahiko SHINSHI
    • 学会等名
      18th International Conference on Precision Engineering
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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