水溶液プロセスを用いた磁気マイクロ・ロボットの開発

利用水溶液工艺开发磁性微型机器人

• 批准号: 15760219
• 负责人: 西村 一寛
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760219/
• 关键词: 磁気マイクロマシン; フェライトめっき; スピネルフェライト薄膜

磁気力によって駆動するマイクロマシンは、駆動のための電源が外部磁場によって供給できるため、体内中での遠隔治療などの応用が期待されている。マイクロマシンの開発は、セラミックパイプ、タングステンワイヤー、希土類磁石で構成したものや、光造形法をもちいた樹脂と希土類磁石で構成したもので良好な駆動特性を得ることに成功しているが、比重が大きく希土類磁石はすぐに錆びてしまうなど体内注入型のマイクロマシンの実現には至っていない。これらマイクロマシンを、体液や血液中を自由に移動させるためには、小型化が可能なこと、生体適合性が高いことが必要とされる。さらに、その比重を体液や血液と等しくすることで重力の影響がなく制御しやすいものとなる。本研究では、光造形法によって比重の小さい樹脂を加工することによって、小型化と比重を小さくし、さらにフェライトやFePtをコーティングすることで、化学安定性および生体適合性を持つ薄膜型の医療磁性マイクロマシンの作製を試みるものである。水溶液中で結晶質のスピネルフェライト薄膜を直接堆積させる技術を用いて、螺旋構造をした樹脂へ、最も構造が単純で生体適合性を有するFe_3O_4やハードな磁気特性をもつCo_xFe_<3-x>O_4膜を堆積させた。この技術ではFe_3O_4にCoを固溶させることによってCo_xFe_<3-x>O_4を作製するが、スピネル構造を保ったままの状態でCoを固溶する量には限界があった。この固溶する量を増加させることができればよりハードな磁気特性が得られることが期待できる。微粒子形成において固溶量を増加させることに効果があるFe^<3+>イオンの添加で固溶量を少し増加させることに成功した。これらの結果を基にしてFe_3O_4,Co_<0.39>Fe_<2.61>O_4,固溶量をすこし増加させたCo_<0.45>Fe_<2.55>O_4の3種類のマイクロマシンを作製し、水溶液中で回転磁場を印加することによって泳動特性を測定した。いずれのマシンも水中で良好な泳動を示し、複雑な形状に均一のコーティングされていることを確認した。磁気マイクロマシンに用いる磁性材用は保磁力の大きな永久磁石材料を用いている。磁気的にソフトなFe_3O_4をめっきさせたマシンは、外部回転磁界の強度が始動トルク以上に磁化させることで駆動することを確認した。この結果から磁気的にソフトな材料である、パーマロイやセンダストを用いた磁気マイクロマシンへの応用が期待できる。さらに、永久磁石材料を用いたマイクロマシンと駆動特性が異なることから、周波数を変化させることで、個別にオンオフ駆動できるマイクロマシンへの応用も期待できる。

The magnetic force is applied to the external magnetic field, and the remote treatment in the body is expected. The development of rare earth magnets, the composition of rare earth magnets, the optical shaping method, the resin and rare earth magnets, the composition of rare earth magnets, the good dynamic characteristics of rare earth magnets, the success of rare earth magnets, the specific gravity of rare earth magnets, the realization of rare earth magnets, and the improvement of rare earth magnets. The body fluid is free to move, the miniaturization is possible, and the fitness is high. The gravity of the body fluid and the blood is controlled by gravity. In this study, the preparation of thin film medical magnetic materials was tested for chemical stability, biocompatibility and miniaturization of FePt. In aqueous solution, crystalline Fe_3O_4 films are deposited directly on the surface of a resin layer with a helical structure, and Fe_3O_4 films are deposited on the surface of a pure <3-x>Fe_3O_4 film with a magnetic property. This technique limits the amount of Co dissolved in Fe_3O_4 and Co_<3-x>xFe_4 in the solution. The amount of solid solution is increased, and the magnetic properties are expected. The amount of solid solution in the formation of micro-particles increases, and the effect is that the amount of solid solution in the addition of Fe^&lt;3+&gt; increases. The results show that the solid solubility of Fe_3O_4, Co_ Fe_ O_4 and Co_<0.39>Fe_<2.61>O_4 in aqueous solution is increased, and the migration <0.45>characteristics of the three kinds of Co_ Fe_<2.55>O_4 are determined. In the middle of the water, there is a good swimming performance, and the shape of the water is uniform. Magnetic materials are used for magnetic retentivity and permanent magnet materials. It is confirmed that the magnetic flux is made of Fe_3O_4 and that the strength of the external return magnetic field is greater than the initial magnetization. The result is that the magnetic field of the material is very small. The permanent magnet material is used in different ways, and the number of cycles is changed.

项目成果

K.Nishimura: "Magnetic micro-machines prepared by ferrite plating technique"J.Appl.Phys.. 93(10). 6712-6714 (2003)

K.Nishimura：“通过铁氧体电镀技术制备的磁性微机械”J.Appl.Phys. 93(10)。

西村 一寛: "アクチュエータ用フェライトめっき薄膜"電気学会マグネティックス研究会資料. MAG-03-151. 29-34 (2003)

Kazuhiro Nishimura：“用于执行器的铁氧体电镀薄膜”IEEJ 磁性研究组材料。