Research on the development of soft mobile microrobotic fluid carrier system

软体移动微型机器人流体输送系统开发研究

• 批准号: 21K03931
• 负责人: 黄 吉卿
• 金额: $ 2万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03931/
• 关键词: マイクロ流体システム; マイクロスイマー; 磁気駆動; 流体マニピュレーション; バイオメディカル応用; 病理的検査・診断; ソフトモバイルマイクロロボット; 流体キャリア; マイクロ流体システム; マイクロスイマー; 磁気駆動; 流体マニピュレーション; バイオメディカル応用; 病理的検査・診断; ソフトモバイルマイクロロボット; 流体キャリア

本研究では「磁気駆動可変ソフトモバイルマイクロロボティック流体キャリアシステムとバイオ応用に関する研究」を行っている。2022年度にはソフトマイクロスイマーをフランス国立科学研究センター(CNRS)との共同研究によって3次元ナノリソグラフィと磁性金属薄膜のスパッタリングにより、ソフトスイマーを50倍以上小型化することに成功した。また、クリーンルーム対応で量産可能なプロセスを提案しその可能性を証明することができた。既存のミリスケールのソフトスイマーと今回開発したマイクロスケールのソフトスイマーを外部磁場生成システムにより選択的に制御することもできた。また、そのマイクロバブルトラップによる3次元の制御と液滴サンプルの液体・空気間の移動がより簡単にできることができることを証明した。さらに、液中のマイクロファイバーのような個体サンプルのマニピュレーションにも応用可能であることも証明した。これらの成果はMEMS分野の最も権威の高いドイツベルリンで行われたIEEE MEMS 2023学会に論文が採択され、口頭発表することができた。また、より大きい体積の液体サンプルを運ぶため、Micro Fractal Pipette (MFP)を提案していましたが、そのMFPを磁気駆動させるために、磁性を持つ金属をスパッタリングすることを試したが、十分な磁性駆動特性を持たせることができなかったため、小型磁石をMFPの下側にアセンブリし、それをロボットアームによる複数台のMFPを選択的に磁気駆動させることに成功し、それを用いた複数の液体サンプルの間の混合などへの応用できることを証明した。その結果をフランス国ブザンソンで行われたJNTE2022にてポスター発表することができた。さらに、イオンゲルアクチュエータのマイクログリッパも開発することができ、個体サンプルの把持と分析に貢献できた(J. MEMS)。

这项研究是在“磁性可变的软移动微型生物体载体系统和生物应用程序上进行的”。在2022年，通过与法国国家科学技术中心（CNRS）合作，通过3D纳米光刻和磁性金属薄膜溅射，成功地使柔软的Microswimmers缩小了50倍以上。此外，我们能够提出一个兼容和大量生产的干净房间的过程，证明了这一点的可能性。也可以选择性地控制我们使用外部磁场生成系统开发的现有毫米尺度的软游泳者和微观游泳者。它还证明，微气泡陷阱可以通过三维控制，并更容易在液体和空气之间移动液滴样品。还证明它可以应用于操纵单个样品，例如液体中的超细纤维。这些结果被德国柏林的IEEE MEMS 2023社会接受，这是MEMS领域最负盛名的人，并且能够口服。另外，提出了微分形移液（MFP）携带大量液体样品。我们尝试溅射磁性金属以磁驱动MFP，但是由于它无法提供足够的磁性驾驶特性，因此使用机器人臂在MFP下组装了一个小磁铁，并成功地通过磁性驱动了多个MFP，证明它可以使用此磁性使用多个液体样品。结果可以在法国贝斯坎康省的JNTE 2022上作为海报。此外，可以开发用于离子凝胶致动器的微流动器，从而有助于单个样品的抓地力和分析（J. MEMS）。