振動による凝着力緩和を利用した自動微小物体マニピュレーションシステムの開発

使用基于振动的粘合力松弛自动微物体操纵系统的开发

• 批准号: 18760194
• 负责人: 渡辺 哲陽
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Kanazawa University (2007)Yamaguchi University (2006)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760194/
• 关键词: 圧電素子; マイクロマニピュレーション; 凝着力; マイクロメカニズム; 電磁力関連振動; 制御; 画像処理; 振動

小型電子部品組立,医療,生物,製薬など多岐に渡る分野において,人の手を介さずに,大量処理,繰り返し処理,高速・高精度処理を可能にする微小物体操作手法の開発が望まれている.そこで,本プロジェクトでは,先に提案している振動を用いた凝着力緩和手法をもとに,この操作の自動化を目指す.以上のような目的のもとに研究を行い,以下のような成果を得た.1.画像により,凝着状態を判別する手法を確立した.凝着状態判別のための振動検出には通常レーザー変位計を用いる.しかしながら,限られた特定の領域しか確認できない,遮断物がある場合は凝着状態を判定できない,といった問題点が生じる.そこで画像により,振動のぶれを検出し,それに基づき凝着状態を推定する手法の確立を行った.2.上記,画像により凝着状態を判別する手法を用いて,自動マイクロマニピュレーションのためのシステムを構築し,微細操作の自動化に成功した.3.レーザー変位計を用いずに凝着状態を判別する別の手法として,圧電素子を計測器として用いる手法を構築した。また,より精密な操作を実現することを目的に,加振用圧電素子に加振用信号と直流電圧成分の合成波を加えることにより,凝着力を緩和しながら精密に操作する手法を構築した.以上二つのシステムに基づき,大雑把にしか判別できていなかった凝着状態を精密に判別する手法を構築した.エンドエフェクタを対象物に押し付ける量の変化に従って変化する1次モードのピーク周波数に着目し,そのシフト量から凝着状態を判別する手法を構築した.4.振動を用いた微細物操作用機器の一つである,脳血栓治療用撹拌器の開発を行った.撹拌効果の評価指標の確立,撹拌効率向上のための撹拌器設計を行った.

Small electronic component assembly, medical, biological, manufacturing, multi-disciplinary, manual, mass processing, slow processing, high speed, high precision processing, and the development of micro-object manipulation techniques are expected. In this paper, the author proposes a new method to reduce the vibration and force, and points out the automation of the operation. The above objectives and results were obtained. 1. The method of determining the state of condensation was established. The state of condensation is determined by vibration detection. When the object is blocked, the condensation state is determined, and the problem point is generated. 2. The method for determining the state of condensation in the image is used to construct the system of condensation in the automatic operation. 3. The method for determining the state of condensation in the image is used to determine the state of condensation in the automatic operation. The voltage element detector is constructed by a method. For the purpose of precise operation, the voltage element for vibration, the signal for vibration, and the composite wave for DC voltage component are added to the vibration element, and the condensation force is relaxed to construct the precise operation method. The above two methods are used to determine the condensation state. The method of determining the coagulation state of the object is constructed. 4. The machine for handling fine objects with vibration is used. The stirrer for thrombus treatment is operated. The evaluation index of mixing effect is established, and the design of mixer is carried out.

项目成果

振動を用いた凝着力緩和とその微細操作への応用

利用振动松弛粘合力及其在精细操作中的应用

• 发表时间: 2008
• 期刊: 日本機械学会論文集C編 74・737
• 作者: 村瀬晃平;森田冬彦;岡晃弘;山根龍一;渡辺 哲陽
• 通讯作者: 渡辺 哲陽