JP2002346997A - Microactuator and its application - Google Patents
Microactuator and its applicationInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、電場、磁場又は
電磁場の雰囲気中への配置、若しくは通電等の方法によ
ってコイル状炭素繊維を運動させ、このコイル状炭素繊
維の運動を駆動力に転換して作動するマイクロアクチュ
エータ及びその用途に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method of arranging an electric field, a magnetic field or an electromagnetic field in an atmosphere or a method of energizing a coiled carbon fiber, and converting the movement of the coiled carbon fiber into a driving force. And a use thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年になり、集積回路（ＩＣ）の集積技
術の進歩により、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ
等のマイクロプロセッサやマイクロモータを搭載したマ
イクロマシンが開発されるようになってきた。このよう
なマイクロマシンとしては、例えば静電気力により回転
可能なマイクロモータを搭載し、このマイクロモータの
回転により移動可能なマイクロ車等が知られている。ま
た、マイクロマシンを駆動するためのアクチュエータ、
これを構成する部品等は、フォトレジスト法により形成
されている。2. Description of the Related Art In recent years, with the progress of integrated technology of integrated circuits (ICs), micro machines equipped with microprocessors and micro motors such as central processing units (CPUs) and memories have been developed. . As such a micromachine, for example, a micro car mounted with a micro motor rotatable by electrostatic force and movable by the rotation of the micro motor is known. Also, an actuator for driving the micromachine,
The components and the like constituting this are formed by a photoresist method.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
フォトレジスト法により形成されたアクチュエータは、
例えば一平面内における回転、並進、開閉等のような二
次元的な駆動しか行うことができず、回転しながら伸縮
したり、開閉しながらその方向を変えたり等する三次元
的な駆動を行うことができないという問題があった。However, the actuator formed by the above-mentioned conventional photoresist method has the following problems.
For example, it can perform only two-dimensional driving such as rotation, translation, opening and closing in one plane, and performs three-dimensional driving such as expanding and contracting while rotating, changing the direction while opening and closing, etc. There was a problem that it was not possible.
【０００４】ところで、最近は携帯電話、パソコン等の
機器の普及に伴い、電磁波環境が増加し、このような電
磁波による医療機器、航空機、鉄道車両、あるいは健康
障害等への影響が危惧されている。そのため、現在多く
の電磁波吸収材、電磁波遮蔽材等が提案、実用化され、
なかでも、炭素が極めて微細な繊維状の形態をなすとと
もに、コイル状をなすコイル状炭素繊維を使用するもの
が知られている。[0004] Recently, with the spread of devices such as mobile phones and personal computers, the electromagnetic wave environment has increased, and there is a concern that such electromagnetic waves may affect medical equipment, aircraft, railway vehicles, or health problems. . Therefore, many electromagnetic wave absorbing materials, electromagnetic wave shielding materials, etc. are currently proposed and put into practical use.
Among them, there is known one in which carbon has a very fine fibrous form and uses coiled carbon fibers in a coil shape.
【０００５】このコイル状炭素繊維は、電磁波が外部か
ら照射されると、その一成分である電波を吸収し、ファ
ラデーの法則に従いコイル内に誘導起動力による電流を
流すようになっている。そして、コイル内に電流が流れ
るとき、この電流がコイル状炭素繊維の電気抵抗によっ
て熱として消費される。このような過程を経ることでコ
イル状炭素繊維は電磁波を吸収するようになっている。
しかし、これまでのコイル状炭素繊維は電磁波吸収材と
しての機能が主に注目されており、その他の機能につい
ての利用はほとんど無かった。特に、コイル状炭素繊維
の機能として、コイル状炭素繊維に電流を通電させる
か、若しくは電磁波を照射することで、コイル状炭素繊
維から磁場が発生することが挙げられるが、この磁場に
よって生ずる磁力を駆動力等のような他の目的に利用す
ることは検討されていなかった。When an electromagnetic wave is irradiated from the outside, the coiled carbon fiber absorbs a radio wave which is one component thereof, and flows an electric current by an induced driving force in the coil according to Faraday's law. When a current flows in the coil, the current is consumed as heat by the electric resistance of the coiled carbon fiber. Through such a process, the coiled carbon fibers absorb electromagnetic waves.
However, the function of the coiled carbon fiber as an electromagnetic wave absorbing material has attracted much attention so far, and there has been almost no use for other functions. In particular, as a function of the coiled carbon fiber, a magnetic field is generated from the coiled carbon fiber by applying a current to the coiled carbon fiber or irradiating an electromagnetic wave. Utilization for other purposes such as driving force has not been considered.
【０００６】この発明は、このような従来技術に存在す
る問題点に着目してなされたものである。その目的とす
るところは、電場、磁場又は電磁場の雰囲気中への配
置、若しくは通電によって生じるコイル状炭素繊維の特
異な性質を活用し、これを駆動力とすることができるマ
イクロアクチュエータ及びその用途を提供することにあ
る。The present invention has been made by paying attention to such problems existing in the prior art. The purpose is to place the electric field, magnetic field or electromagnetic field in the atmosphere, or to utilize the unique property of the coiled carbon fiber generated by energization and to use the microactuator that can be used as the driving force and its application. To provide.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載のマイクロアクチュエータの発明
は、気相中において金属触媒の存在下で炭化水素又は一
酸化炭素を６００〜３０００℃に加熱し、分解反応させ
る気相成長法によって得られるコイル状炭素繊維を備え
るマイクロアクチュエータであって、前記コイル状炭素
繊維に一対の電極を設け、両電極の間を通電可能に構成
するとともに、コイル状炭素繊維を電場、磁場又は電磁
場の雰囲気中に配置し、伸縮運動させることにより、伸
縮振動機能を付与可能に構成することを特徴とするもの
である。In order to achieve the above object, the invention of a microactuator according to the first aspect of the present invention is directed to a microactuator in which a hydrocarbon or carbon monoxide is converted from 600 to 3000 in the gas phase in the presence of a metal catalyst. A microactuator comprising a coiled carbon fiber obtained by a vapor phase growth method of heating to a temperature of 0 ° C. and performing a decomposition reaction, wherein a pair of electrodes are provided on the coiled carbon fiber, and a configuration is made such that electricity can be supplied between both electrodes The coiled carbon fiber is arranged in an atmosphere of an electric field, a magnetic field, or an electromagnetic field, and is configured to be capable of imparting a stretching vibration function by performing a stretching motion.
【０００８】請求項２に記載のマイクロアクチュエータ
の発明は、気相中において金属触媒の存在下で炭化水素
又は一酸化炭素を６００〜３０００℃に加熱し、分解反
応させる気相成長法によって得られるコイル状炭素繊維
を備えるマイクロアクチュエータであって、前記コイル
状炭素繊維から離間する位置に磁性体を配設するととも
に、コイル状炭素繊維を電場、磁場又は電磁場の雰囲気
中に配置する、若しくはコイル状炭素繊維に通電するこ
とによってその周囲に磁場を発生させ、該磁場を前記磁
性体に曝し、コイル状炭素繊維と磁性体の間において、
磁性体に対してコイル状炭素繊維が吸引及び反発される
少なくとも一方向に磁力を作用させ、磁力によるコイル
状炭素繊維の磁性体に対する運動を基に駆動することを
特徴とするものである。The microactuator according to the second aspect of the present invention is obtained by a vapor phase growth method in which a hydrocarbon or carbon monoxide is heated to 600 to 3000 ° C. in the gas phase in the presence of a metal catalyst to cause a decomposition reaction. A microactuator including a coiled carbon fiber, wherein a magnetic substance is disposed at a position separated from the coiled carbon fiber, and the coiled carbon fiber is disposed in an atmosphere of an electric field, a magnetic field or an electromagnetic field, or a coiled carbon fiber. By applying a current to the carbon fiber, a magnetic field is generated around the carbon fiber, the magnetic field is exposed to the magnetic material, and between the coiled carbon fiber and the magnetic material,
A magnetic force is applied to the magnetic body in at least one direction in which the coiled carbon fiber is attracted and repelled, and the magnetic body is driven based on the movement of the coiled carbon fiber with respect to the magnetic body by the magnetic force.
【０００９】請求項３に記載のマイクロアクチュエータ
の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明におい
て、前記コイル状炭素繊維は、コイルの直径が１ｎｍ〜
１００μｍであり、コイルの長さが１ｎｍ〜１００ｍｍ
であることを特徴とするものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided the microactuator according to the first or second aspect, wherein the coiled carbon fiber has a coil diameter of 1 nm or more.
100 μm, and the coil length is 1 nm to 100 mm
It is characterized by being.
【００１０】請求項４に記載のマイクロアクチュエータ
の発明は、請求項２又は請求項３に記載の発明におい
て、前記コイル状炭素繊維の両端に電源を接続し、電流
を通電することによって駆動可能に構成する又はコイル
状炭素繊維の両端を導線で接続し、電場、磁場又は電磁
場の雰囲気中に配置することによって遠隔操作可能に構
成することを特徴とするものである。According to a fourth aspect of the present invention, the microactuator according to the second or third aspect is drivable by connecting a power source to both ends of the coiled carbon fiber and supplying a current. It is characterized in that it can be remotely operated by connecting or connecting both ends of a coiled carbon fiber with a conducting wire and placing it in an atmosphere of an electric field, a magnetic field or an electromagnetic field.
【００１１】請求項５に記載のマイクロモータの発明
は、請求項２から請求項４のいずれかに記載のマイクロ
アクチュエータを備え、複数のコイル状炭素繊維を放射
状に配置し、これらコイル状炭素繊維が磁性体に対して
交互に吸引及び反発される方向に磁力を作用させて回転
することにより、駆動することを特徴とするものであ
る。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a micromotor comprising the microactuator according to any one of the second to fourth aspects, wherein a plurality of coiled carbon fibers are radially arranged, and these coiled carbon fibers are arranged. Are driven by rotating by applying a magnetic force in a direction in which the magnetic material is alternately attracted and repelled to the magnetic material.
【００１２】請求項６に記載のマイクロリニアカーの発
明は、請求項２から請求項４のいずれかに記載のマイク
ロアクチュエータを備え、コイル状炭素繊維が磁性体に
対して反発される方向に磁力を作用させることによって
浮遊するとともに、コイル状炭素繊維が磁性体に対して
吸引される方向に磁力を作用させることによって走行す
ることを特徴とするものである。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a micro linear car comprising the micro actuator according to any one of the second to fourth aspects, wherein a magnetic force is applied in a direction in which the coiled carbon fibers are repelled by the magnetic material. It is characterized in that it floats by acting on it and travels by applying a magnetic force in a direction in which the coiled carbon fibers are attracted to the magnetic material.
【００１３】請求項７に記載の磁性細菌の捕獲具の発明
は、請求項２から請求項４のいずれかに記載のマイクロ
アクチュエータを備え、コイル状炭素繊維が磁性細菌を
吸引する方向に磁力を作用させることによって磁性細菌
を捕獲可能に構成することを特徴とするものである。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the magnetic bacterium capturing tool according to any one of the second to fourth aspects, wherein the coiled carbon fiber applies a magnetic force in a direction to attract the magnetic bacterium. It is characterized in that magnetic bacteria can be captured by acting.
【００１４】請求項８に記載のスイッチング回路の発明
は、請求項２から請求項４のいずれかに記載のマイクロ
アクチュエータを備え、コイル状炭素繊維の両側方には
同極性の磁極が向かい合うように一対の磁性体を配設
し、両磁性体に対してコイル状炭素繊維がそれぞれに吸
引及び反発される方向に磁力を作用させることによって
両磁性体の間をコイル状炭素繊維が往復動するように構
成するとともに、コイル状炭素繊維の移動経路上に各一
対の電極を配設し、一方の磁性体にコイル状炭素繊維が
吸引されたときにはコイル状炭素繊維によって一方の両
電極の間を接続し、他方の磁性体にコイル状炭素繊維が
吸引されたときにはコイル状炭素繊維によって他方の両
電極の間を接続することによって回路の入力及び切断を
切り換え可能に構成することを特徴とするものである。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a switching circuit including the microactuator according to any one of the second to fourth aspects, wherein magnetic poles of the same polarity face both sides of the coiled carbon fiber. By disposing a pair of magnetic bodies, and applying a magnetic force in a direction in which the coiled carbon fibers are attracted and repelled to both magnetic bodies, the coiled carbon fibers reciprocate between the two magnetic bodies. And a pair of electrodes are disposed on the movement path of the coiled carbon fiber, and when the coiled carbon fiber is attracted to one magnetic body, the two electrodes are connected by the coiled carbon fiber. Then, when the coiled carbon fiber is attracted to the other magnetic material, the input and disconnection of the circuit can be switched by connecting the other electrode with the coiled carbon fiber. And it is characterized in Rukoto.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、この発
明の第１の実施形態について詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail.
【００１６】マイクロアクチュエータは、炭素繊維によ
りコイル状に形成されたコイル状炭素繊維を備えてい
る。まず、このコイル状炭素繊維について説明する。コ
イル状炭素繊維は、例えば触媒活性化ＣＶＤ（化学気相
成長）法等の気相成長法により得られるものである。こ
の気相成長法は、アセチレン等の炭化水素又は一酸化炭
素を、金属触媒の存在下に６００〜３０００℃に加熱
し、気相中で炭化水素又は一酸化炭素を分解し、目的の
物質を成長させる方法である。The microactuator includes a coiled carbon fiber formed in a coil shape from carbon fiber. First, the coiled carbon fiber will be described. The coiled carbon fiber is obtained by a vapor growth method such as a catalyst activated CVD (chemical vapor deposition) method. In this vapor phase growth method, a hydrocarbon such as acetylene or carbon monoxide is heated to 600 to 3000 ° C. in the presence of a metal catalyst to decompose the hydrocarbon or carbon monoxide in the gas phase, thereby forming a target substance. It is a method of growing.
【００１７】コイル状炭素繊維を成長させるための触媒
活性化ＣＶＤ法を例に挙げてより具体的に説明すると、
内部に金属触媒の存在する熱化学気相合成装置（反応容
器）内に基材を配置し、周期律表の５Ｂ族又は６Ｂ族の
化合物よりなる触媒ガス、水素ガス及びシールガスを注
入し、さらに、炭化水素又は一酸化炭素を注入して所定
温度で加熱分解したとき、前記金属触媒からコイル状炭
素繊維が成長する。The catalyst activated CVD method for growing the coiled carbon fiber will be described more specifically with reference to an example.
A base material is placed in a thermochemical vapor synthesis apparatus (reaction vessel) in which a metal catalyst is present, and a catalyst gas, a hydrogen gas, and a seal gas comprising a compound of Group 5B or 6B of the periodic table are injected, Further, when hydrocarbon or carbon monoxide is injected and thermally decomposed at a predetermined temperature, coiled carbon fibers grow from the metal catalyst.
【００１８】気相成長法により得られるコイル状炭素繊
維は、その大半が繊維の中心部分まで微細な炭素粒が詰
まった状態で形成されており、一部には中空状に形成さ
れたものも観察される。加えて、気相成長法により得ら
れるコイル状炭素繊維は、その炭素繊維の繊維径が１ｎ
ｍ〜１０μｍであり、コイルの直径が少なくとも２ｎｍ
〜１００μｍであることが好ましい。また、コイル状炭
素繊維のコイルのピッチは０．０１〜５０μｍであり、
コイルの長さは３μｍ〜１０ｍｍであることが好まし
い。Most of the coiled carbon fibers obtained by the vapor growth method are formed in a state in which fine carbon particles are filled up to the center of the fibers, and some of them are formed in a hollow shape. To be observed. In addition, the coiled carbon fiber obtained by the vapor growth method has a fiber diameter of 1 n.
m to 10 μm and the diameter of the coil is at least 2 nm
It is preferably from 100 to 100 μm. Further, the coil pitch of the coiled carbon fiber is 0.01 to 50 μm,
The length of the coil is preferably 3 μm to 10 mm.
【００１９】また、コイル状炭素繊維は、１本の炭素繊
維で螺旋構造を形成する一重螺旋構造、又は２本の炭素
繊維がそれぞれ同じ巻き方向で螺旋構造を形成する二重
螺旋構造のいずれかの螺旋構造を有している。加えて、
炭素繊維の巻き方向にはコイルの軸線を中心として時計
方向（右巻き）と、反時計方向（左巻き）とがあるた
め、一重螺旋構造及び二重螺旋構造のコイル状炭素繊維
は、それぞれ右巻き又は左巻きのいずれかの形態を有し
ている。The coiled carbon fiber may have a single spiral structure in which a single carbon fiber forms a spiral structure, or a double spiral structure in which two carbon fibers form a spiral structure in the same winding direction. Spiral structure. in addition,
Since the winding directions of the carbon fibers are clockwise (right-handed) and counterclockwise (left-handed) around the axis of the coil, the coiled carbon fibers having a single helical structure and a double helical structure are respectively wound rightward. Or it has a left-handed form.
【００２０】次に、マイクロアクチュエータの構成につ
いて説明する。図１（ａ）に示すように、マイクロアク
チュエータは、対向配置された板状をなす一対の案内部
材１２と、両案内部材１２の間に配設されたコイル状炭
素繊維１１と、コイル状炭素繊維１１に接続された一対
の電極１４とから構成されている。前記一対の案内部材
１２は、コイル状炭素繊維１１のコイル径と対応する所
定間隔をおいて配設されている。コイル状炭素繊維１１
は、そのコイル軸線が案内部材１２の長さ方向に延びる
ように配設されている。Next, the configuration of the microactuator will be described. As shown in FIG. 1A, the microactuator includes a pair of plate-shaped guide members 12 arranged opposite to each other, a coiled carbon fiber 11 disposed between the two guide members 12, and a coiled carbon fiber 11. It comprises a pair of electrodes 14 connected to the fibers 11. The pair of guide members 12 are disposed at predetermined intervals corresponding to the coil diameter of the coiled carbon fiber 11. Coiled carbon fiber 11
Are arranged such that the coil axis extends in the length direction of the guide member 12.
【００２１】両案内部材１２の間には固定部材１３がそ
れらの一端を連結するように架設されており、この固定
部材１３にコイル状炭素繊維１１の一端が固定されてい
る。この状態でコイル状炭素繊維１１は、両案内部材１
２によってコイル軸線方向と交差する方向への移動を規
制されるとともに、固定部材１３に固定されることによ
り、両案内部材１２に案内されながらそのコイル軸線方
向に沿って伸張及び収縮可能となっている。A fixing member 13 is provided between the two guide members 12 so as to connect one end thereof, and one end of the coiled carbon fiber 11 is fixed to the fixing member 13. In this state, the coiled carbon fibers 11 are
2 restricts movement in a direction intersecting with the coil axis direction, and is fixed to the fixing member 13 so that it can be extended and contracted along the coil axis direction while being guided by both guide members 12. I have.
【００２２】さて、このマイクロアクチュエータは、コ
イル状炭素繊維１１が電場、磁場又は電磁場の雰囲気中
に配設されるようにして使用される。この状態で、コイ
ル状炭素繊維１１には電場、磁場又は電磁場の振動が伝
搬することによって生ずる電波、磁波又は電磁波が照射
される。すると、コイル状炭素繊維１１は、そのコイル
軸線方向に沿って伸張及び収縮する運動、すなわち伸縮
運動を行う。そして、コイル状炭素繊維１１が伸縮運動
を繰り返し行うことによって振動することにより、マイ
クロアクチュエータに振動機能を付与することが可能と
なる。また、コイル状炭素繊維１１は、固定部材１３に
よって固定されない状態であっても伸縮運動を繰り返し
行うことによって振動することが可能である。The microactuator is used such that the coiled carbon fiber 11 is disposed in an atmosphere of an electric field, a magnetic field or an electromagnetic field. In this state, the coiled carbon fiber 11 is irradiated with a radio wave, a magnetic wave or an electromagnetic wave generated by the propagation of an electric field, a magnetic field or an electromagnetic field. Then, the coiled carbon fiber 11 performs a motion of expanding and contracting along the coil axis direction, that is, a stretching motion. Then, by vibrating the coiled carbon fiber 11 by repeatedly performing the expansion and contraction motion, it becomes possible to impart a vibration function to the microactuator. Further, even when the coiled carbon fiber 11 is not fixed by the fixing member 13, the coiled carbon fiber 11 can vibrate by repeatedly performing the expansion and contraction movement.
【００２３】上記のような電波、磁波又は電磁波の照射
により、コイル状炭素繊維１１が振動する理由は、電
波、磁波又は電磁波とコイル状炭素繊維１１との共鳴に
よるものと考えられる。It is considered that the reason why the coiled carbon fiber 11 vibrates due to the irradiation of the radio wave, the magnetic wave or the electromagnetic wave as described above is the resonance between the radio wave, the magnetic wave or the electromagnetic wave and the coiled carbon fiber 11.
【００２４】電波、磁波又は電磁波とコイル状炭素繊維
１１とを共鳴させるには、コイル状炭素繊維１１は、そ
の繊維径が１ｎｍ〜１０００μｍであることが好まし
く、１ｎｍ〜１０μｍであることがより好ましく、１ｎ
ｍ〜１μｍであることがさらに好ましい。また、コイル
状炭素繊維１１のコイル径は、２ｎｍ〜１ｍｍであるこ
とが好ましく、１ｎｍ〜１００μｍであることがより好
ましく、１ｎｍ〜１０μｍであることがさらに好まし
い。加えて、コイル状炭素繊維１１のコイルピッチは、
１ｎｍ〜１０００μｍであることが好ましく、１ｎｍ〜
１０μｍであることがより好ましく、１ｎｍ〜１μｍで
あることがさらに好ましい。さらに、コイル状炭素繊維
１１のコイル長は、より長いものほど電波、磁波又は電
磁波と共鳴しやすくなる。To resonate radio waves, magnetic waves or electromagnetic waves with the coiled carbon fiber 11, the coiled carbon fiber 11 preferably has a fiber diameter of 1 nm to 1000 μm, more preferably 1 nm to 10 μm. , 1n
More preferably, it is m to 1 μm. Further, the coil diameter of the coiled carbon fiber 11 is preferably 2 nm to 1 mm, more preferably 1 nm to 100 μm, and still more preferably 1 nm to 10 μm. In addition, the coil pitch of the coiled carbon fiber 11 is
It is preferably from 1 nm to 1000 μm,
It is more preferably 10 μm, and further preferably 1 nm to 1 μm. Furthermore, the longer the coil length of the coiled carbon fiber 11, the more likely it is to resonate with radio waves, magnetic waves or electromagnetic waves.
【００２５】上記サイズのコイル状炭素繊維１１を３０
０Ｈｚ〜３．５ＫＨｚで振動させるために使用される電
波、磁波又は電磁波としては、その周波数が１ＫＨｚ〜
１ＴＨｚであることが好ましく、１ＭＨｚ〜５００ＧＨ
ｚであることがより好ましく、１〜１００ＧＨｚである
ことがさらに好ましい。そして、このような周波数の電
波、磁波又は電磁波の照射により、コイル状炭素繊維１
１は、固定部材１３によって固定された状態では９００
Ｈｚ〜３．５ＫＨｚで振動し、固定部材１３によって固
定されない状態では３００Ｈｚ〜１．５ＫＨｚで振動す
る。The coiled carbon fiber 11 of the above size is
As a radio wave, a magnetic wave, or an electromagnetic wave used to vibrate at 0 Hz to 3.5 kHz, the frequency is 1 kHz to
Preferably 1 THz, 1 MHz to 500 GH
z is more preferable, and 1 to 100 GHz is further preferable. Then, by irradiating radio waves, magnetic waves or electromagnetic waves of such a frequency, the coiled carbon fiber 1
1 is 900 when fixed by the fixing member 13.
It vibrates at Hz to 3.5 KHz and vibrates at 300 Hz to 1.5 KHz when not fixed by the fixing member 13.
【００２６】実際に、コイルピッチが３μｍ、コイル径
が６μｍ、コイル長が１０００μｍのコイル状炭素繊維
１１を用いると、固定部材１３によって固定された状態
で、コイル状炭素繊維１１は、１ＧＨｚの電磁波の場
合、１．００５倍の伸びで９００Ｈｚの振動を示した。
また、１０ＧＨｚの電磁波の場合、１．０１倍の伸びで
１．８ＫＨｚの振動を、１００ＧＨｚの電磁波の場合、
１．０５倍の伸びで３．５ＫＨｚの振動を示した。固定
部材１３によって固定されない状態では、コイル状炭素
繊維１１は、１ＧＨｚの電磁波の場合、１．００１倍の
伸びで３００Ｈｚの振動を、１０ＧＨｚの電磁波の場
合、１．００３倍の伸びで７００Ｈｚの振動を、１００
ＧＨｚの電磁波の場合、１．０１倍の伸びで１．５ＫＨ
ｚの振動を示した。さらに、１ＫＨｚ及び１ＴＨｚの電
磁波を照射したときにもコイル状炭素繊維１１は振動し
たが、この場合コイル状炭素繊維１１の振動数は２０Ｈ
ｚ以下であった。When the coiled carbon fiber 11 having a coil pitch of 3 μm, a coil diameter of 6 μm and a coil length of 1000 μm is actually used, the coiled carbon fiber 11 is fixed to the electromagnetic wave of 1 GHz by the fixing member 13. In the case of, a vibration of 900 Hz was shown at an elongation of 1.005 times.
In addition, in the case of an electromagnetic wave of 10 GHz, a vibration of 1.8 KHz with an elongation of 1.01 times, and in the case of an electromagnetic wave of 100 GHz,
It showed a vibration of 3.5 KHz at an elongation of 1.05 times. In the state not fixed by the fixing member 13, the coiled carbon fiber 11 vibrates at 300 GHz at 1.001-fold elongation for 1 GHz electromagnetic wave and 700 Hz at 1.003-fold elongation for 10 GHz electromagnetic wave. To 100
In the case of a GHz electromagnetic wave, 1.5KH with 1.01 times elongation
The vibration of z was shown. Furthermore, the coiled carbon fiber 11 also vibrated when irradiated with 1 KHz and 1 THz electromagnetic waves. In this case, the frequency of the coiled carbon fiber 11 was 20H.
z or less.
【００２７】ここで、炭素繊維以外の他の材料よりなる
コイルを用いる場合について説明する。まず、コイル状
炭素繊維は、その剛性率が２０〜４０ＧＰａであり、密
度は１．８〜２．２ｇ／ｃｍ3である。これに対し、コ
イルの材料として鉄を用いると、その剛性率は６０〜８
４ＧＰａであり、密度は７．８７ｇ／ｃｍ3である。こ
のため、鉄製のコイルは剛性が高く、硬いことから、電
磁波等の照射によって運動できるほど柔らかなバネ弾性
を有しておらず、これに加え、重量が嵩むことからも、
コイル状炭素繊維のように運動することは不可能であ
る。Here, a case where a coil made of a material other than carbon fiber is used will be described. First, the coiled carbon fiber has a rigidity of 20 to 40 GPa and a density of 1.8 to 2.2 g / cm 3 . On the other hand, when iron is used as the material of the coil, its rigidity is 60 to 8
It is 4 GPa and the density is 7.87 g / cm 3 . For this reason, since the iron coil has high rigidity and is hard, it does not have spring elasticity that is soft enough to be able to move by irradiation of an electromagnetic wave or the like.
It is impossible to move like a coiled carbon fiber.
【００２８】次に、カドミウム、スズ、鉛、ビスマスを
用いる場合について説明する。カドミウムの剛性率は１
９．２ＧＰａ、密度は８．６５ｇ／ｃｍ3、スズの剛性
率は１８．４ＧＰａ、密度は５．７７〜７．２７ｇ／ｃ
ｍ3、鉛の剛性率は５．５９ＧＰａ、密度は１１．３５
ｇ／ｃｍ3、ビスマスの剛性率は１２．０ＧＰａ、密度
は９．７５ｇ／ｃｍ3である。これらカドミウム、ス
ズ、鉛、ビスマスは、それぞれ剛性率がコイル状炭素繊
維に近く、弾性を有すると考えられる。しかし、それぞ
れ密度がコイル状炭素繊維よりも高いため、重量が嵩
み、コイル状炭素繊維のように運動することは不可能で
ある。Next, the case of using cadmium, tin, lead and bismuth will be described. The rigidity of cadmium is 1
9.2 GPa, density 8.65 g / cm 3 , tin rigidity 18.4 GPa, density 5.77 to 7.27 g / c
m 3 , lead rigidity 5.59 GPa, density 11.35
g / cm 3, modulus of bismuth 12.0GPa, a density of 9.75 g / cm 3. These cadmium, tin, lead, and bismuth are considered to have elasticity close to those of the coiled carbon fiber and have elasticity. However, since each of them has a higher density than the coiled carbon fiber, the weight increases and it is impossible to move like the coiled carbon fiber.
【００２９】材料としてアルミニウムを用いると、アル
ミニウムの剛性率は２６．１ＧＰａ、密度は２．７０ｇ
／ｃｍ3であり、剛性率及び密度ともにコイル状炭素繊
維よりも低い。このため、コイル状炭素繊維のように運
動することが可能であると考えられる。しかし、上記し
た各金属も同様であるが、アルミニウムによりコイルを
形成する場合、そのサイズが最も小さなものでコイル径
が５００μｍ程度、繊維径及びコイルピッチが１００μ
ｍ程度のものまでしか作成することはできない。このた
め、例えばコイルピッチが１００μｍのアルミニウム製
コイルに電磁波を照射しても、その磁場は、コイルピッ
チが１μｍのコイル状炭素繊維の１００分の１しか発生
しない。When aluminum is used as the material, the aluminum has a rigidity of 26.1 GPa and a density of 2.70 g.
/ Cm 3 , and both the rigidity and the density are lower than the coiled carbon fiber. For this reason, it is thought that it is possible to move like a coiled carbon fiber. However, the same applies to each of the above-mentioned metals. However, when a coil is formed from aluminum, the size is the smallest and the coil diameter is about 500 μm, and the fiber diameter and coil pitch are 100 μm
It can only be created up to about m. Therefore, for example, even when an electromagnetic coil is irradiated with an aluminum coil having a coil pitch of 100 μm, the magnetic field generates only one hundredth of the coiled carbon fiber having a coil pitch of 1 μm.
【００３０】つまり、アルミニウムでコイルを形成して
も、コイル径、繊維径及びコイルピッチ等といったサイ
ズが大きすぎるため、発生する磁場は微少なものであ
り、コイルを運動させるに足る磁場を得られない。この
ため、アルミニウム製のコイルもコイル状炭素繊維のよ
うに運動することは不可能である。また、ポリエチレ
ン、ポリスチレン等のような合成樹脂ならば、剛性率は
コイル状炭素繊維よりも十分に低く、サイズの小さなコ
イルを製造することが可能である。しかし、このような
合成樹脂は導電性を有していないため、電磁波等と共鳴
せず、また、通電もできないため、磁場を発生すること
はなくコイル状炭素繊維のように運動することは不可能
である。That is, even if a coil is formed of aluminum, the size of the coil diameter, fiber diameter, coil pitch, etc. is too large, so that the generated magnetic field is very small, and a magnetic field sufficient to move the coil can be obtained. Absent. For this reason, it is impossible for an aluminum coil to move like a coiled carbon fiber. Further, if a synthetic resin such as polyethylene or polystyrene is used, the rigidity is sufficiently lower than that of the coiled carbon fiber, and a coil having a small size can be manufactured. However, since such a synthetic resin does not have conductivity, it does not resonate with electromagnetic waves or the like and cannot be energized, so that it does not generate a magnetic field and cannot move like a coiled carbon fiber. It is possible.
【００３１】前記第１の実施形態によって発揮される効
果について、以下に記載する。 ・ コイル状炭素繊維１１は、電場、磁場又は電磁場の
雰囲気中に配置したとき、電波、磁波又は電磁波が照射
されると伸縮運動を行うという特異な性質を有してい
る。従って、コイル状炭素繊維１１が電波、磁波又は電
磁波の照射時に伸縮運動を行う性質を活用し、この伸縮
運動を駆動力とすることにより、マイクロアクチュエー
タに振動機能を付与することができる。The effects exerted by the first embodiment will be described below. The coiled carbon fiber 11 has a unique property that when placed in an atmosphere of an electric field, a magnetic field, or an electromagnetic field, the coiled carbon fiber 11 expands and contracts when irradiated with a radio wave, a magnetic wave, or an electromagnetic wave. Therefore, the microactuator can be provided with a vibration function by utilizing the property that the coiled carbon fiber 11 performs expansion and contraction movement when radiating radio waves, magnetic waves or electromagnetic waves, and using the expansion and contraction movement as driving force.
【００３２】・ また、コイル状炭素繊維１１は、その
サイズとして繊維径が１ｎｍ〜１０００μｍ、コイル径
が２ｎｍ〜１ｍｍ、コイルピッチが１ｎｍ〜１０００μ
ｍであり、周波数が１ＫＨｚ〜１ＴＨｚの電波、磁波又
は電磁波と共鳴しやすいため、コイル状炭素繊維１１を
より効果的に伸縮運動させることができる。The coiled carbon fiber 11 has a fiber diameter of 1 nm to 1000 μm, a coil diameter of 2 nm to 1 mm, and a coil pitch of 1 nm to 1000 μm.
m, and tends to resonate with radio waves, magnetic waves, or electromagnetic waves having a frequency of 1 KHz to 1 THz, so that the coiled carbon fiber 11 can be more effectively expanded and contracted.
【００３３】（第２の実施形態）以下、この発明の第２
の実施形態について詳細に説明する。なお、これ以降の
各実施形態については、第１の実施形態と異なる点を中
心に説明する。(Second Embodiment) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described in detail. Note that each of the following embodiments will be described focusing on differences from the first embodiment.
【００３４】図１（ｂ）に示すように、第２の実施形態
のマイクロアクチュエータは、コイル状炭素繊維１１の
他端から離間して、そのコイル軸線方向の延長線上に磁
性体１６を有している。このマイクロアクチュエータに
おいて、コイル状炭素繊維１１は、その一端が固定部材
１３によって固定されるとともに、両案内部材１２によ
ってコイル軸線方向と交差する方向への移動を規制され
た状態となっており、コイル軸線方向に沿って伸縮可能
に構成されている。As shown in FIG. 1 (b), the microactuator of the second embodiment has a magnetic body 16 on an extension of the coil axis direction in a direction separated from the other end of the coiled carbon fiber 11. ing. In this microactuator, the coiled carbon fiber 11 has one end fixed by the fixing member 13 and is restricted from moving in the direction intersecting the coil axis direction by the two guide members 12. It is configured to be able to expand and contract along the axial direction.
【００３５】また、図１（ｃ）に示すように、固定部材
１３を省略するとともに、コイル状炭素繊維１１の両側
方において、そのコイル軸線方向の延長線上に一対の磁
性体１６を配設して構成したマイクロアクチュエータも
挙げられる。このマイクロアクチュエータにおいて、コ
イル状炭素繊維１１は、両案内部材１２によってコイル
軸線方向と交差する方向への移動を規制されるととも
に、両案内部材１２に案内され、そのコイル軸線方向に
沿って移動可能に構成されている。As shown in FIG. 1 (c), the fixing member 13 is omitted, and a pair of magnetic bodies 16 are disposed on both sides of the coiled carbon fiber 11 on the extension of the coil axis direction. A microactuator constituted by the above is also mentioned. In this microactuator, the movement of the coiled carbon fiber 11 in the direction intersecting with the coil axis direction is regulated by the two guide members 12, and the coiled carbon fiber 11 is guided by the both guide members 12 and can move along the coil axis direction. Is configured.
【００３６】前記コイル状炭素繊維１１は、その両端の
電極１４に導線等を介して電源を接続し、通電すること
により、その周囲に磁場を発生させることができる。コ
イル状炭素繊維１１に通電すると、コイルの直径、コイ
ルの長さがナノメートルからマイクロメートル大であ
り、このサイズで炭素繊維が緻密な螺旋状に巻回されて
いることから、直線状をなす導体よりも電流が通電され
る長さが長くなる。このため、発生する磁場の強さ及び
密度を高めることが可能となる。The coiled carbon fiber 11 can generate a magnetic field around it by connecting a power source to the electrodes 14 at both ends thereof through a conductor or the like and supplying electricity. When the coiled carbon fiber 11 is energized, the diameter of the coil and the length of the coil are from nanometer to micrometer, and the carbon fiber is wound in a dense spiral at this size, so that it forms a straight line. The length of the current flow is longer than that of the conductor. For this reason, it is possible to increase the intensity and density of the generated magnetic field.
【００３７】前記電源からコイル状炭素繊維１１に通電
される電流は、直流及び交流のいずれであってもよい。
コイル状炭素繊維に通電される電流を直流とした場合、
前記磁場の磁束の方向を一定方向に定めることが可能と
なる。コイル状炭素繊維１１に通電される電流を交流と
した場合、交流の周波数に基づく所定時間おきに、前記
磁場の磁束の方向を逆方向とすることが可能となる。The current supplied from the power source to the coiled carbon fiber 11 may be either DC or AC.
When the current supplied to the coiled carbon fiber is DC,
It is possible to determine the direction of the magnetic flux of the magnetic field in a fixed direction. When the current supplied to the coiled carbon fiber 11 is an alternating current, the direction of the magnetic flux of the magnetic field can be reversed every predetermined time based on the frequency of the alternating current.
【００３８】また、コイル状炭素繊維１１は、その両端
を導線により接続した状態で電場、磁場又は電磁場の雰
囲気中に配設し、電波、磁波又は電磁波を照射すること
により、コイル内を交流電流が流れ、その周囲に磁場を
発生させることができる。このとき、コイル状炭素繊維
がコイル形状をなすことから、いずれの方向から電波又
は電磁波を照射しても磁場を発生させることが可能とな
る。Further, the coiled carbon fiber 11 is disposed in an atmosphere of an electric field, a magnetic field, or an electromagnetic field with both ends connected by a conductor, and is irradiated with a radio wave, a magnetic wave, or an electromagnetic wave, so that an alternating current is generated in the coil. Flows and a magnetic field can be generated around it. At this time, since the coiled carbon fiber has a coil shape, it is possible to generate a magnetic field regardless of which direction the radio wave or the electromagnetic wave is applied.
【００３９】前記磁性体１６としては、例えば常に磁場
を発生する永久磁石、又は磁場に曝されることにより磁
化される鉄、ニッケル、コバルト等の金属、若しくはこ
れら金属元素を含有する合金等が挙げられる。あるい
は、磁性体１６としてその周囲に磁場を発生させた状態
のコイル状炭素繊維を用いてもよい。この磁性体１６に
コイル状炭素繊維１１の周囲に発生した磁場を曝すこと
によって、コイル状炭素繊維１１と磁性体１６の間には
磁力が生じるようになっている。Examples of the magnetic material 16 include a permanent magnet that constantly generates a magnetic field, a metal such as iron, nickel, and cobalt that is magnetized by being exposed to a magnetic field, and an alloy containing these metal elements. Can be Alternatively, coiled carbon fibers in a state where a magnetic field is generated around the magnetic body 16 may be used. By exposing the magnetic body 16 to a magnetic field generated around the coiled carbon fiber 11, a magnetic force is generated between the coiled carbon fiber 11 and the magnetic body 16.
【００４０】この磁力は、磁性体１６として、例えば永
久磁石を用いる際、コイル状炭素繊維１１の磁場の磁束
の方向と、磁性体１６の磁場の磁束の方向が同じ場合
（Ｓ極とＮ極が向かい合う場合）には、磁性体１６に対
してコイル状炭素繊維１１が吸引される方向に作用して
いる。また、コイル状炭素繊維１１の磁場の磁束の方向
と、磁性体１６の磁場の磁束の方向が異なる場合（同磁
極が向かい合う場合）には、磁性体１６に対してコイル
状炭素繊維１１が反発される方向に作用している。磁性
体として、前に挙げた金属又は合金を用いるならば、磁
力は磁性体１６に対してコイル状炭素繊維１１が吸引さ
れる方向に常に作用する。そして、マイクロアクチュエ
ータは、吸引及び反発される少なくとも一方向に作用す
る磁力により、磁性体１６に対してコイル状炭素繊維１
１を運動させ、この運動を基にして駆動するように構成
されている。When a permanent magnet is used as the magnetic body 16, for example, this magnetic force is applied when the direction of the magnetic flux of the magnetic field of the coiled carbon fiber 11 and the direction of the magnetic flux of the magnetic field of the magnetic body 16 are the same (S pole and N pole). When the coiled carbon fibers 11 are attracted to the magnetic body 16, they act in the direction in which the coiled carbon fibers 11 are attracted. When the direction of the magnetic flux of the magnetic field of the coiled carbon fiber 11 is different from the direction of the magnetic flux of the magnetic field of the magnetic body 16 (when the magnetic poles face each other), the coiled carbon fiber 11 repels the magnetic body 16. Acting in the direction that will be. If the above-mentioned metals or alloys are used as the magnetic material, the magnetic force always acts on the magnetic material 16 in the direction in which the coiled carbon fiber 11 is attracted. Then, the microactuator applies a magnetic force acting in at least one direction, which is attracted and repelled, to the coiled carbon fiber 1 against the magnetic body 16.
1 is configured to move, and to be driven based on the movement.
【００４１】ここで、マイクロアクチュエータにおける
コイル状炭素繊維１１の磁性体１６に対する運動につい
て説明する。図１（ｂ）に示すマイクロアクチュエータ
において、磁性体１６には永久磁石を、コイル状炭素繊
維１１には両電極１４を介して図示しない電源から直流
電流を通電するものとする。Here, the movement of the coiled carbon fiber 11 with respect to the magnetic body 16 in the microactuator will be described. In the microactuator shown in FIG. 1B, a permanent magnet is applied to the magnetic body 16, and a direct current is applied to the coiled carbon fiber 11 from a power source (not shown) via both electrodes 14.
【００４２】さて、コイル状炭素繊維１１は、固定部材
１３及び両案内部材１２によって伸縮可能な状態とされ
ている。この状態で磁性体１６に対して吸引される方向
に磁力が作用するとき、コイル状炭素繊維１１はコイル
軸線方向に沿って伸張される。これとは逆に、両電極１
４に印加される電極極性を変え、磁性体１６に対してコ
イル状炭素繊維１１が反発される方向に磁力を作用させ
ると、コイル状炭素繊維１１はコイル軸線方向に沿って
収縮される。このようにコイル状炭素繊維１１がコイル
軸線方向に沿って伸張及び収縮する運動を伸縮運動とす
る。実際に、コイル状炭素繊維１１は、伸縮運動すると
き、元のコイル長の２０倍まで伸張し、０．６倍まで収
縮することができる。The coiled carbon fiber 11 can be expanded and contracted by the fixing member 13 and the two guide members 12. In this state, when a magnetic force acts on the magnetic body 16 in a direction in which it is attracted, the coiled carbon fiber 11 is stretched along the coil axis direction. Conversely, both electrodes 1
When the polarity of the electrode applied to 4 is changed and a magnetic force acts on the magnetic body 16 in a direction in which the coiled carbon fiber 11 is repelled, the coiled carbon fiber 11 contracts along the coil axis direction. The movement in which the coiled carbon fiber 11 expands and contracts along the coil axis direction in this manner is referred to as a stretching movement. In fact, when the coiled carbon fiber 11 expands and contracts, it can expand up to 20 times the original coil length and contract up to 0.6 times.
【００４３】次に、図１（ｂ）に示すマイクロアクチュ
エータにおいて、コイル状炭素繊維１１を固定部材１３
に対してそのコイル軸線を中心に回転可能に固定するも
のとする。この状態で磁性体１６に対して吸引される方
向にコイル状炭素繊維１１の磁力を作用させるととも
に、磁性体１６をコイル状炭素繊維１１のコイル軸線を
中心に回転させる。すると、コイル状炭素繊維１１は、
磁性体１６の回転に伴い、そのコイル軸線を中心に回転
される。このようにコイル状炭素繊維１１がコイル軸線
を中心に回転する運動を回転運動とする。実際に、コイ
ル状炭素繊維１１は、約３００〜５００ｒｐｍで回転す
ることができる。Next, in the microactuator shown in FIG.
To be rotatable about the coil axis. In this state, the magnetic force of the coiled carbon fiber 11 acts on the magnetic body 16 in the direction in which it is attracted, and the magnetic body 16 is rotated about the coil axis of the coiled carbon fiber 11. Then, the coiled carbon fiber 11 becomes
As the magnetic body 16 rotates, it is rotated about its coil axis. The rotation in which the coiled carbon fiber 11 rotates about the coil axis in this manner is referred to as rotational movement. In fact, the coiled carbon fiber 11 can rotate at about 300-500 rpm.
【００４４】次いで、図１（ｂ）に示すマイクロアクチ
ュエータにおいて、コイル状炭素繊維１１を固定部材１
３に対して固定した状態で両案内部材１２を取り除くも
のとする。この際、コイル状炭素繊維１１の一端は、他
端が固定部材１３に固定された状態でコイル軸線と交差
する方向へ移動可能な状態となっている。この状態で磁
性体１６に対して吸引される方向にコイル状炭素繊維１
１の磁力を作用させるとともに、磁性体１６をコイル状
炭素繊維１１のコイル軸線と交差する方向へ移動させ
る。すると、コイル状炭素繊維１１は、磁性体１６の移
動に伴い、その一端をコイル軸線と交差する方向へ移動
される。このようにコイル状炭素繊維１１がそのコイル
軸線上に少なくとも１つの固定点を有し、その端部が固
定点を中心としてコイル軸線と交差する方向へ移動する
運動を変角運動とする。特に、コイル状炭素繊維１１の
端部がコイル軸線に平行な面内で変角運動することを同
面内変角運動、コイル軸線に交差する面内で変角運動す
ることを円変角運動とする。Next, in the micro-actuator shown in FIG.
The two guide members 12 are removed in a state where the guide members 12 are fixed with respect to the third guide member 3. At this time, one end of the coiled carbon fiber 11 is movable in a direction intersecting the coil axis with the other end fixed to the fixing member 13. In this state, the coiled carbon fiber 1
The magnetic material 16 is moved in a direction intersecting the coil axis of the coiled carbon fiber 11 while applying the magnetic force of 1. Then, one end of the coiled carbon fiber 11 is moved in a direction intersecting the coil axis along with the movement of the magnetic body 16. Thus, the movement in which the coiled carbon fiber 11 has at least one fixed point on the coil axis and the end moves in the direction intersecting the coil axis with the fixed point as the center is defined as the bending movement. In particular, the deformation of the end of the coiled carbon fiber 11 in the plane parallel to the coil axis is referred to as the bending movement in the same plane, and the deformation of the coil carbon fiber 11 in the plane crossing the coil axis is referred to as the circular bending movement. And
【００４５】続いて、図１（ｃ）に示すマイクロアクチ
ュエータにおいて、コイル状炭素繊維１１には直流電流
を通電し、一対の磁性体１６には永久磁石を用いるとと
もに、両磁性体１６を同極性の磁極を向かい合わせるよ
うにして配置するものとする。さて、コイル状炭素繊維
１１に直流電流を一定方向に通電すると、コイル状炭素
繊維１１から一定の方向に磁場が発生する。この状態
で、一方の磁性体１６に対してコイル状炭素繊維１１が
吸引される方向に磁力が作用するとき、コイル状炭素繊
維１１は吸引力を受ける一方の磁性体１６に近付くよう
に移動する。これと同時に、他方の磁性体１６に対して
コイル状炭素繊維１１は、反発される方向に磁力が作用
し、反発力を受ける他方の磁性体１６から遠退くように
移動する。そして、コイル状炭素繊維１１は、両磁性体
１６の間で一方の磁性体１６に近付き、他方の磁性体１
６から遠退く。このとき、コイル状炭素繊維１１の両端
部分にそれぞれ任意点を定めた場合、これら任意点は、
同方向で、かつ同距離だけ移動する。このようにコイル
状炭素繊維１１の両端部分にそれぞれ定めた任意点が同
方向で、かつ同距離だけ移動することを並進運動とす
る。Subsequently, in the microactuator shown in FIG. 1C, a direct current is applied to the coiled carbon fiber 11, a permanent magnet is used for the pair of magnetic bodies 16, and both magnetic bodies 16 are of the same polarity. Are arranged so as to face each other. When a direct current is applied to the coiled carbon fiber 11 in a certain direction, a magnetic field is generated from the coiled carbon fiber 11 in a certain direction. In this state, when a magnetic force acts on one magnetic body 16 in a direction in which the coiled carbon fiber 11 is attracted, the coiled carbon fiber 11 moves so as to approach the one magnetic body 16 that receives the attracting force. . At the same time, the magnetic force acts on the other magnetic body 16 in the direction of repulsion, and the coiled carbon fiber 11 moves away from the other magnetic body 16 receiving the repulsive force. Then, the coiled carbon fiber 11 approaches one magnetic body 16 between the two magnetic bodies 16 and the other magnetic body 1
Retreats from 6. At this time, when arbitrary points are defined at both ends of the coiled carbon fiber 11, these arbitrary points are:
Move in the same direction and by the same distance. The movement of arbitrary points defined at both ends of the coiled carbon fiber 11 in the same direction and by the same distance in this manner is referred to as translational movement.
【００４６】また、図１（ｃ）に示すマイクロアクチュ
エータにおいて、両案内部材１２を取り除くとともに、
両磁性体１６をコイル状炭素繊維１１のコイル軸線方向
と交差する方向に移動させた場合、これに伴ってコイル
状炭素繊維１１の両端部分にそれぞれ定めた任意点が同
方向で、かつ同距離だけ移動するならば並進運動であ
る。さらに、図１（ｃ）に示すマイクロアクチュエータ
において、両案内部材１２を取り除いた状態でコイル状
炭素繊維１１のコイル軸線上に少なくとも１つの固定点
を設けることにより、コイル状炭素繊維１１は変角運
動、さらには同面内変角運動又は円変角運動をすること
も可能である。In the microactuator shown in FIG. 1C, both guide members 12 are removed,
When the two magnetic bodies 16 are moved in a direction intersecting the coil axis direction of the coiled carbon fiber 11, arbitrary points respectively defined at both end portions of the coiled carbon fiber 11 are in the same direction and at the same distance. If you only move, it is a translational movement. Further, in the microactuator shown in FIG. 1 (c), by providing at least one fixing point on the coil axis of the coiled carbon fiber 11 with both guide members 12 removed, the coiled carbon fiber 11 is deformed. It is also possible to carry out a movement, and also an in-plane bending movement or a circular bending movement.
【００４７】前に挙げた伸縮運動、回転運動、同面内変
角運動、円変角運動及び並進運動の各運動において、各
運動のうち少なくとも２つを組み合わせる又は各運動を
繰り返し行うことによりコイル状炭素繊維１１は振動運
動する。例えば、伸縮運動又は並進運動の場合、直流電
流の方向を所定時間おきに変えることで、コイル状炭素
繊維１１から発する磁場の磁極の方向は所定時間おきに
逆転する。すると、コイル状炭素繊維１１は、磁性体１
６に対して伸縮運動又は並進運動を繰り返す、つまり振
動運動を行う。同様に、同面内変角運動又は円変角運動
の繰り返し、伸縮運動及び回転運動の組み合わせ等によ
っても、コイル状炭素繊維１１は振動運動を行う。実際
に、伸縮運動するコイル状炭素繊維１１は、１ｋＨｚ以
上で振動運動を行うことができる。In each of the above-mentioned movements of expansion, contraction, rotation, in-plane bending, circular bending and translation, at least two of the movements are combined or each of the movements is repeatedly performed. The carbon fibers 11 vibrate. For example, in the case of a stretching motion or a translational motion, by changing the direction of the direct current at predetermined time intervals, the direction of the magnetic pole of the magnetic field emitted from the coiled carbon fiber 11 is reversed at predetermined time intervals. Then, the coiled carbon fiber 11 is
6. The telescopic motion or the translation motion is repeated with respect to 6, that is, the vibration motion is performed. Similarly, the coiled carbon fiber 11 performs a vibrating motion by repetition of the in-plane bending motion or the circular bending motion, a combination of the stretching motion and the rotating motion, and the like. Actually, the coiled carbon fiber 11 that expands and contracts can perform a vibrational movement at 1 kHz or more.
【００４８】マイクロアクチュエータ内において、上記
の伸縮運動、回転運動、同面内変角運動、円変角運動、
並進運動及び振動運動のうち少なくとも１つの運動をコ
イル状炭素繊維１１が行う。そして、コイル状炭素繊維
１１の運動を駆動力としてマイクロアクチュエータは、
例えばスイッチング回路としての機能、微粒子を捕らえ
たり、引き寄せたり、振動させたり、破砕したり等する
機能、対象物を回転させたり、挟持したり等する機能等
の様々な機能を発揮することが可能となる。In the microactuator, the above-described expansion / contraction movement, rotation movement, in-plane bending movement, circular bending movement,
The coiled carbon fiber 11 performs at least one of a translation motion and a vibration motion. The microactuator uses the movement of the coiled carbon fiber 11 as a driving force,
For example, it can exhibit various functions such as a function as a switching circuit, a function to catch, attract, vibrate, crush, etc., fine particles, a function to rotate and pinch an object, etc. Becomes
【００４９】さらにまた、磁性体１６に永久磁石を用い
る場合、伸縮運動、同面内変角運動、円変角運動、並進
運動及び振動運動は、電源から交流電流を通電すること
によっても行うことが可能である。同様にコイル状炭素
繊維１１の両電極１４を導線で接続するとともに、電
波、磁波又は電磁波を照射した場合、コイル状炭素繊維
１１に交流電流が流れるため、伸縮運動、同面内変角運
動、円変角運動、並進運動及び振動運動を行うことがで
きる。Further, when a permanent magnet is used for the magnetic body 16, the expansion and contraction movement, the in-plane bending movement, the circular bending movement, the translation movement, and the vibration movement are also performed by applying an alternating current from a power supply. Is possible. Similarly, when both electrodes 14 of the coiled carbon fiber 11 are connected by a conducting wire and an electric wave, a magnetic wave or an electromagnetic wave is irradiated, an alternating current flows through the coiled carbon fiber 11, so that the expansion and contraction movement, the in-plane bending movement, Circular deformation motion, translation motion and vibration motion can be performed.
【００５０】加えて、磁性体１６に前に挙げた金属又は
合金を用いる場合、コイル状炭素繊維１１は、交流又は
直流電流の通電、若しくは電波、磁波又は電磁波の照射
に係わらず、磁性体１６に吸引される方向にのみ磁力を
作用させる。このため、コイル状炭素繊維１１は、回転
運動、同面内変角運動、円変角運動、振動運動、伸張運
動及び並進運動を行うことが可能である。磁性体１６と
して交流又は直流電流の通電、若しくは電波、磁波又は
電磁波の照射により磁場を発生した状態のコイル状炭素
繊維を用いても同様にコイル状炭素繊維１１の各運動を
行うことができる。In addition, when the above-mentioned metals or alloys are used for the magnetic material 16, the coiled carbon fiber 11 can be applied to the magnetic material 16 irrespective of the application of AC or DC current or irradiation of radio waves, magnetic waves or electromagnetic waves. The magnetic force acts only in the direction in which the magnetic force is attracted. For this reason, the coiled carbon fiber 11 can perform rotational motion, in-plane bending motion, circular bending motion, vibration motion, stretching motion, and translation motion. Each movement of the coiled carbon fiber 11 can be similarly performed by using a coiled carbon fiber in a state where a magnetic field is generated by applying an AC or DC current or irradiating a radio wave, a magnetic wave or an electromagnetic wave as the magnetic body 16.
【００５１】上記マイクロアクチュエータを図１（ｄ）
に示すようなスイッチング回路に応用してもよい。この
スイッチング回路を構成するコイル状炭素繊維１１は、
一対の案内部材１２によってコイル軸線方向と交差する
方向への移動を規制されており、コイル軸線に沿って移
動できるようになっている。コイル状炭素繊維１１の両
側方には同極性の磁極が向かい合うようにして永久磁石
よりなる一対の磁性体１６が配設されている。案内部材
１２の両端部には各一対の電極１４が配設されている。
これら各一対の電極１４のうち、図中で右側となる一対
の電極１４は、それぞれ上下間で空隙５１が設けられて
いる。また、各一対の電極１４にはそれぞれ下方から電
源が接続されるとともに、図中で右側となる一対の電極
１４には下方の電源に加え、上方から電球５０が接続さ
れている。FIG. 1D shows the microactuator.
It may be applied to a switching circuit as shown in FIG. The coiled carbon fibers 11 constituting this switching circuit are:
Movement in a direction intersecting with the coil axis direction is restricted by the pair of guide members 12, so that movement is possible along the coil axis. A pair of magnetic bodies 16 made of permanent magnets is disposed on both sides of the coiled carbon fiber 11 so that magnetic poles of the same polarity face each other. A pair of electrodes 14 are provided at both ends of the guide member 12.
Of the pair of electrodes 14, the pair of electrodes 14 on the right side in the drawing has a gap 51 between the upper and lower sides. A power source is connected to each of the pair of electrodes 14 from below, and a light bulb 50 is connected to the pair of electrodes 14 on the right side in FIG.
【００５２】さて、上記スイッチング回路において、最
初の状態でコイル状炭素繊維１１は、図中で左側となる
一対の電極１４の間に配設されている。これら一対の電
極１４を介してコイル状炭素繊維１１に対し、図中で左
側の磁性体１６に反発し、右側の磁性体１６に吸引され
るように直流電流を通電させる。すると、コイル状炭素
繊維１１は、図中で右側となる一対の電極１４上におい
て、その空隙５１を埋めるように移動する。すると、電
源から一対の電極１４及びコイル状炭素繊維１１を介し
て電球５０に対して給電が行われ、電球５０が点灯され
る。In the switching circuit, the coiled carbon fibers 11 are initially disposed between the pair of electrodes 14 on the left side in the drawing. A direct current is applied to the coiled carbon fiber 11 through the pair of electrodes 14 so as to repel the magnetic body 16 on the left side in the figure and be attracted to the magnetic body 16 on the right side. Then, the coiled carbon fiber 11 moves so as to fill the gap 51 on the pair of electrodes 14 on the right side in the figure. Then, power is supplied from the power supply to the light bulb 50 via the pair of electrodes 14 and the coiled carbon fibers 11, and the light bulb 50 is turned on.
【００５３】また、上記とは逆方向に直流電流を通電す
ると、コイル状炭素繊維１１が図中で左側となる一対の
電極１４上に移動し、電球５０への給電が途絶え、電球
５０が消灯される。When a direct current is applied in a direction opposite to the above, the coiled carbon fiber 11 moves on the pair of electrodes 14 on the left side in the figure, and the power supply to the bulb 50 is interrupted, and the bulb 50 is turned off. Is done.
【００５４】前記第２の実施形態によって発揮される効
果について、以下に記載する。 ・ 第２の実施形態のマイクロアクチュエータによれ
ば、電波、磁波又は電磁波の照射、若しくは通電により
その周囲に磁場を発生するコイル状炭素繊維の性質を活
用することにより、従来のフォトレジスト法により製造
されたアクチュエータと比較して三次元的に駆動するこ
とができる。つまり、コイル状炭素繊維はそれ自体が伸
縮運動、回転運動、同面内変角運動、円変角運動、並進
運動及び振動運動といった三次元的な運動を同一の構成
により、１種又は同時に複数種行うことができる。そし
て、このような運動は、永久磁石、金属、コイル状炭素
繊維等の磁性体に対し、磁化されたコイル状炭素繊維が
その磁力を吸引又は反発される方向に作用させることに
より簡易に行うことができる。このため、コイル状炭素
繊維の性質を活用し、これを三次元的に運動させること
により、コイル状炭素繊維を備えるアクチュエータも三
次元的に駆動することができる。The effects exerted by the second embodiment will be described below. According to the microactuator of the second embodiment, by utilizing the properties of the coiled carbon fiber that generates a magnetic field around it by irradiating a radio wave, a magnetic wave, or an electromagnetic wave, or energizing, it is manufactured by a conventional photoresist method. It can be driven three-dimensionally as compared with the actuator that is provided. In other words, the coiled carbon fiber itself performs three-dimensional movements such as expansion and contraction movement, rotation movement, in-plane bending movement, circular bending movement, translation movement and vibration movement by one kind or a plurality of kinds simultaneously. Seeds can be done. Such movement can be easily performed by applying a magnetic force to a magnetic material such as a permanent magnet, a metal, or a coiled carbon fiber in a direction in which the magnetized coiled carbon fiber attracts or repels the magnetic force. Can be. Therefore, by utilizing the properties of the coiled carbon fiber and moving the coiled carbon fiber three-dimensionally, the actuator including the coiled carbon fiber can also be driven three-dimensionally.
【００５５】・ また、コイル状炭素繊維はコイルの直
径が１ｎｍ〜１００μｍ、コイルの長さが１ｎｍ〜１０
０ｍｍであることから、小型化することができ、マイク
ロマシンに積載することができるとともに、微弱な通電
又は電波若しくは電磁波でも磁場を発生することができ
る。The coiled carbon fiber has a coil diameter of 1 nm to 100 μm and a coil length of 1 nm to 10 μm.
Since it is 0 mm, it can be miniaturized, can be mounted on a micromachine, and can generate a magnetic field even by a weak current or a radio wave or an electromagnetic wave.
【００５６】・ 加えて、コイル状炭素繊維がサイズの
小さなものであり、それぞれが異なる機能を有する複数
の部品を組み合わせ、三次元的な駆動を行うアクチュエ
ータを構成せずとも、コイル状炭素繊維と、電源等の必
要最小限の構成で、伸縮、振動又は回転機能を備えるマ
イクロアクチュエータを小型でかつ簡易に構成すること
ができる。In addition, the coiled carbon fiber is small in size, and a plurality of parts each having a different function are combined to form the coiled carbon fiber without forming an actuator for three-dimensional driving. A microactuator having a function of expanding, contracting, vibrating, or rotating with a minimum necessary configuration such as a power supply and the like can be configured compactly and easily.
【００５７】（第３の実施形態）図２（ａ），（ｂ）に
示すように、マイクロマシンは、駆動部に応用されたマ
イクロアクチュエータと、ツール部とより構成されてい
る。このツール部１７は、棒状をなす支持部１７ａと、
リング状をなす作用部１７ｂとを有しており、支持部１
７ａは、その基端がコイル状炭素繊維１１の一端に接続
され、先端には作用部１７ｂが取付けられている。ま
た、図２（ａ）に示すマイクロマシンのマイクロアクチ
ュエータは、固定部材１３が省略されるとともに、磁性
体１６がマイクロアクチュエータの外部に配設されてい
る。(Third Embodiment) As shown in FIGS. 2A and 2B, the micromachine is composed of a microactuator applied to a drive unit and a tool unit. The tool portion 17 includes a support portion 17a having a rod shape,
And an operating portion 17b having a ring shape.
7a has a proximal end connected to one end of the coiled carbon fiber 11, and a distal end to which an action portion 17b is attached. In the microactuator of the micromachine shown in FIG. 2A, the fixing member 13 is omitted, and the magnetic body 16 is provided outside the microactuator.
【００５８】図２（ｂ）に示すマイクロマシンのマイク
ロアクチュエータは、固定部材１３を有するとともに、
磁性体１６がマイクロアクチュエータの内部に配設さ
れ、両案内部材１２の間で固定されている。また、磁性
体１６には挿通孔１６ａが透設されている。そして、前
記ツール部１７の支持部１７ａは、前記挿通孔１６ａ内
に挿通された状態でコイル状炭素繊維１１の一端に接続
されている。The microactuator of the micromachine shown in FIG. 2B has a fixing member 13 and
A magnetic body 16 is provided inside the microactuator and is fixed between the two guide members 12. The magnetic body 16 is provided with an insertion hole 16a. The support portion 17a of the tool portion 17 is connected to one end of the coiled carbon fiber 11 while being inserted into the insertion hole 16a.
【００５９】さて、図２（ａ）に示すマイクロマシンで
あれば、コイル状炭素繊維１１が回転運動、並進運動及
び振動運動のうち少なくとも１つを行うことで、各運動
に対応してマイクロアクチュエータが駆動され、これに
伴い、ツール部１７が作動する。また、図２（ｂ）に示
すマイクロマシンであれば、コイル状炭素繊維１１が伸
縮運動、回転運動及び振動運動のうち少なくとも１つを
行うことで、各運動に対応してマイクロアクチュエータ
が駆動され、これに伴い、ツール部１７が作動する。従
って、コイル状炭素繊維１１が並進運動又は伸縮運動を
行うときには、例えば金属、セラミック等の微粒子を作
用部１７ｂで捕らえ、引き寄せることができる。また、
コイル状炭素繊維１１が振動運動を行うときには、作用
部１７ｂで、微粒子を振動させたり、サイズの大きな粒
子を破砕することもできる。さらに、コイル状炭素繊維
１１が並進運動又は伸縮運動のいずれかと、回転運動と
の２種の運動を行うとき、微粒子の向きに対応して作用
部１７ｂを回転させつつ、これを捕らえ、引き寄せるこ
とができる。In the case of the micromachine shown in FIG. 2A, the coiled carbon fiber 11 performs at least one of a rotational motion, a translational motion, and an oscillating motion. It is driven, and accordingly, the tool part 17 operates. In the case of the micromachine shown in FIG. 2B, the coiled carbon fiber 11 performs at least one of expansion and contraction movement, rotation movement, and vibration movement, so that the microactuator is driven corresponding to each movement, Accordingly, the tool unit 17 operates. Therefore, when the coiled carbon fiber 11 performs the translational movement or the expansion and contraction movement, for example, fine particles of metal, ceramic, or the like can be caught and attracted by the action portion 17b. Also,
When the coiled carbon fiber 11 performs an oscillating motion, the action portion 17b can oscillate fine particles or crush large particles. Further, when the coiled carbon fiber 11 performs two kinds of motions, either a translational motion or a telescopic motion, and a rotational motion, the action portion 17b is rotated while corresponding to the direction of the fine particles, and is captured and attracted. Can be.
【００６０】図３（ａ）に示すマイクロマシンは、図２
（ａ）に示すマイクロマシンの作用部１７ｂに代え、支
持部１７ａの先端には一対の挟持部材１８ａを有するア
ーム部１８を有している。図３（ｂ）に示すマイクロマ
シンは、上記と同様に、図２（ｂ）に示すマイクロマシ
ンの作用部１７ｂに代え、支持部１７ａの先端に一対の
挟持部材１８ａを有するアーム部１８を有している。こ
のアーム部１８において、両挟持部材１８ａは、支持部
１７ａの先端に設けられた支持点１８ｂを中心に開閉可
能に構成されるとともに、互いに離間する方向に付勢さ
れている。この状態で両挟持部材１８ａの外面を両案内
部材１２の内面に接触させることにより、図３（ａ）に
示すコイル状炭素繊維１１は、磁性体１６から離間する
方向に付勢され、図３（ｂ）に示すコイル状炭素繊維１
１は、磁性体１６に接近する方向に付勢されている。The micro machine shown in FIG.
Instead of the working portion 17b of the micromachine shown in FIG. 7A, an arm portion 18 having a pair of holding members 18a is provided at the tip of the support portion 17a. The micromachine shown in FIG. 3B has an arm portion 18 having a pair of holding members 18a at the tip of a support portion 17a instead of the action portion 17b of the micromachine shown in FIG. I have. In this arm portion 18, both holding members 18a are configured to be openable and closable about a support point 18b provided at the tip of the support portion 17a, and are urged in a direction away from each other. In this state, by bringing the outer surfaces of both holding members 18a into contact with the inner surfaces of both guide members 12, the coiled carbon fibers 11 shown in FIG. 3A are urged in a direction away from the magnetic body 16, and FIG. Coiled carbon fiber 1 shown in (b)
1 is urged in a direction approaching the magnetic body 16.
【００６１】さて、上記のマイクロマシンにおいては、
例えばコイル状炭素繊維１１が並進運動又は伸縮運動を
行うとき、アーム部１８の両挟持部材１８ａが互いに開
閉される。従って、両挟持部材１８ａの間に被挟持物を
挟持しつつ、引き寄せることができる。また、並進運動
又は伸縮運動のいずれかと、回転運動との２種の運動を
行うとき、被挟持物に対応させてアーム部１８の向きを
変えつつ、これを挟持することもできる。Now, in the above micromachine,
For example, when the coiled carbon fiber 11 performs a translational movement or an expansion and contraction movement, the two holding members 18a of the arm 18 are opened and closed with each other. Therefore, it is possible to draw while holding the object to be held between the two holding members 18a. Further, when performing either of the translational movement or the expansion-contraction movement and the rotational movement, the arm 18 can be pinched while changing the direction of the arm 18 corresponding to the object to be pinched.
【００６２】図４に示すマイクロマシンは、前記支持部
１７ａの先端に回転部１９が取付けられている。この回
転部１９は、中心軸１９ａを中心に回転可能に構成され
るとともに、その周縁部が支持部１７ａの先端に回動可
能に接続されている。従って、コイル状炭素繊維１１が
並進運動又は振動運動を行うとき、回転部１９を回転さ
せることができる。また、回転部１９は１０００ｒｐｍ
で回転させることが可能であった。In the micromachine shown in FIG. 4, a rotating part 19 is attached to the tip of the support part 17a. The rotating portion 19 is configured to be rotatable around a central axis 19a, and the peripheral edge portion is rotatably connected to the tip of the support portion 17a. Therefore, when the coiled carbon fiber 11 performs a translational motion or a vibrational motion, the rotating portion 19 can be rotated. In addition, the rotation unit 19 has 1000 rpm
It was possible to rotate with.
【００６３】図５に示すマイクロマシンは、一対のマイ
クロアクチュエータが並列に配置されるとともに、両マ
イクロアクチュエータの間に作動部２０が設けられてい
る。各コイル状炭素繊維１１は、同一方向に延び、かつ
同一軸線上に位置するように配設されている。従って、
両マイクロアクチュエータにおいて、コイル状炭素繊維
１１が磁力の作用で交互に並進運動を行うことにより、
作動部２０を振動させることができる。In the micromachine shown in FIG. 5, a pair of microactuators are arranged in parallel, and an operation section 20 is provided between the two microactuators. Each coiled carbon fiber 11 is arranged so as to extend in the same direction and to be located on the same axis. Therefore,
In both microactuators, the coiled carbon fibers 11 alternately translate by the action of magnetic force,
The operating part 20 can be vibrated.
【００６４】図６（ａ）に示すマイクロマシンは、磁性
体１６に代えてコイル状炭素繊維１１が配設され、この
コイル状炭素繊維１１が磁性体として機能している。即
ち、両案内部材１２の間には一対のコイル状炭素繊維１
１が同一方向に延び、かつ同一軸線上に位置するように
配設されている。各コイル状炭素繊維１１にはそれぞれ
作動部２０が接続されている。そして、両コイル状炭素
繊維１１は、互いに吸引及び反発される方向に交互に磁
力を作用させ、並進運動を行うようになっている。従っ
て、各コイル状炭素繊維１１に接続された作動部２０を
コイル状炭素繊維１１が交互に並進運動を行うことによ
り、振動させることができる。また、図６（ｂ）に示す
マイクロマシンは、各コイル状炭素繊維１１にそれぞれ
挟持部材２１が接続されている。従って、両コイル状炭
素繊維１１が並進運動を行うことにより、両挟持部材２
１が開閉し、両挟持部材２１の間に被挟持物を挟持する
ことができる。In the micromachine shown in FIG. 6A, a coiled carbon fiber 11 is provided in place of the magnetic body 16, and the coiled carbon fiber 11 functions as a magnetic body. That is, a pair of coiled carbon fibers 1 is provided between the two guide members 12.
1 extend in the same direction and are disposed on the same axis. An operating part 20 is connected to each of the coiled carbon fibers 11. The two coiled carbon fibers 11 perform a translational motion by applying a magnetic force alternately in a direction in which they are attracted and repelled to each other. Therefore, the operating part 20 connected to each coiled carbon fiber 11 can be vibrated by the coiled carbon fiber 11 performing a translational movement alternately. Further, in the micromachine shown in FIG. 6B, a sandwiching member 21 is connected to each of the coiled carbon fibers 11. Therefore, the two coiled carbon fibers 11 perform the translational movement, and thereby the two holding members 2
1 is opened and closed, and the object to be held can be held between the two holding members 21.
【００６５】（第４の実施形態）第４の実施形態では、
マイクロアクチュエータは、磁性細菌の捕獲具として応
用されている。即ち、図７に示すように、捕獲具を構成
するマイクロアクチュエータは、コイル状炭素繊維１１
と、コイル状炭素繊維１１に接続された一対の電極１４
とを備えている。前記コイル状炭素繊維１１の一端には
棒状をなす支持部材２２が接続されている。このコイル
状炭素繊維１１には電極１４を介して直流電流が通電さ
れている。そして、捕獲具を磁性細菌２３に近づけるこ
とにより、コイル状炭素繊維１１の周囲に発生する磁場
による磁力によって磁性細菌２３が引き寄せられ、これ
を捕獲できる。この実施形態では、磁性細菌２３として
Ｍａｇｎｅｔｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ ｓｐ．ＡＭＢ−１
が用いられ、そのサイズは１〜２μｍである。磁性細菌
の捕獲具としてマイクロアクチュエータを用いる場合、
交流電源を用いても磁性細菌を捕獲することができる。
また、両電極１４を導線で接続し、電波、磁波又は電磁
波を照射する構成とした場合、遠隔地から磁性細菌の捕
獲を操作することができる。(Fourth Embodiment) In the fourth embodiment,
The microactuator has been applied as a capturing device for magnetic bacteria. That is, as shown in FIG. 7, the micro-actuator constituting the capturing device is a coiled carbon fiber 11
And a pair of electrodes 14 connected to the coiled carbon fiber 11
And A rod-shaped support member 22 is connected to one end of the coiled carbon fiber 11. A direct current is applied to the coiled carbon fiber 11 via the electrode 14. Then, by bringing the capturing tool closer to the magnetic bacteria 23, the magnetic bacteria 23 are attracted by the magnetic force generated by the magnetic field generated around the coiled carbon fiber 11, and can be captured. In this embodiment, Magnetospirilum sp. AMB-1
And its size is 1-2 μm. When using a microactuator as a capture device for magnetic bacteria,
Magnetic bacteria can also be captured using an AC power supply.
When both electrodes 14 are connected by a conducting wire to irradiate a radio wave, a magnetic wave, or an electromagnetic wave, the capture of magnetic bacteria can be operated from a remote place.
【００６６】従って、マイクロアクチュエータを磁性細
菌の捕獲具として利用する場合、検知できないような微
弱な磁場しか発生しない磁性細菌をも確実に捕獲するこ
とが可能となる。Therefore, when the microactuator is used as a capturing device for magnetic bacteria, it is possible to reliably capture magnetic bacteria that generate only a weak magnetic field that cannot be detected.
【００６７】（第５の実施形態）第５の実施形態では、
マイクロアクチュエータは、マイクロモータに応用され
ている。(Fifth Embodiment) In the fifth embodiment,
The micro actuator is applied to a micro motor.
【００６８】図８に示すマイクロモータは、円筒状をな
し、外周側となる大ケース２４ａと、内周側となる小ケ
ース２４ｂとから構成されたケース２４を有しており、
大ケース２４ａに対し、小ケース２４ｂが回転軸１６ｃ
を中心に回転可能になっている。前記小ケース２４ｂ内
の中心には永久磁石よりなる磁性体１６が配設されてい
る。前記大ケース２４ａ内には複数のコイル状炭素繊維
１１が磁性体１６を中心に放射状に配設されている。各
コイル状炭素繊維１１にはそれぞれ一対の電極１４が設
けられており、これら電極１４に導線を接続することに
より、各コイル状炭素繊維１１の間又は１つのコイル状
炭素繊維１１における両電極の間を通電することができ
るようになっている。The micromotor shown in FIG. 8 has a cylindrical shape, and has a case 24 composed of a large case 24a on the outer periphery and a small case 24b on the inner periphery.
The small case 24b is connected to the rotating shaft 16c with respect to the large case 24a.
It is possible to rotate around. A magnetic body 16 made of a permanent magnet is disposed at the center in the small case 24b. A plurality of coiled carbon fibers 11 are radially disposed around the magnetic body 16 in the large case 24a. Each of the coiled carbon fibers 11 is provided with a pair of electrodes 14. By connecting a conductive wire to each of the electrodes 14, a pair of electrodes 14 is provided between the coiled carbon fibers 11 or between the two electrodes in one coiled carbon fiber 11. It can be energized between the two.
【００６９】さて、このマイクロモータは、周方向に隣
接する一対のコイル状炭素繊維１１が互いに逆方向の磁
場を発生するように導線によってそれぞれ接続されてい
る。そして、電源から導線を介して各コイル状炭素繊維
１１に交流電流を通電し、各コイル状炭素繊維１１から
磁性体１６に対して吸引及び反発される方向に磁力を一
定間隔おきの交互に作用させることにより、磁性体１６
を備える小ケース２４ｂが大ケース２４ａに対して回転
する。In this micromotor, a pair of coiled carbon fibers 11 adjacent to each other in the circumferential direction are connected by conducting wires so as to generate magnetic fields in mutually opposite directions. Then, an alternating current is applied to each of the coiled carbon fibers 11 from a power source via a conducting wire, and a magnetic force acts alternately at regular intervals in a direction in which each of the coiled carbon fibers 11 is attracted and repelled to the magnetic body 16 from each of the coiled carbon fibers 11. The magnetic material 16
Is rotated with respect to the large case 24a.
【００７０】また、電源から直流電流を所定時間おきに
その電極極性を変化させながら通電することによっても
マイクロモータを駆動させることができる。あるいは、
電源を使用せずとも、周方向に隣接するコイル状炭素繊
維１１の間を導線で全て接続するとともに、隣接するコ
イル状炭素繊維１１が互いに逆方向の磁場を発生するよ
うに配置してもよい。この場合、マイクロモータは、電
波、磁波及び電磁波の照射により駆動するため、遠隔操
作可能な構成となっている。The micromotor can also be driven by applying a DC current from a power source at predetermined time intervals while changing the electrode polarity. Or,
Even if a power source is not used, all the coiled carbon fibers 11 adjacent in the circumferential direction may be connected to each other with a conductive wire, and the adjacent coiled carbon fibers 11 may be arranged so as to generate magnetic fields in mutually opposite directions. . In this case, since the micromotor is driven by irradiation of a radio wave, a magnetic wave, and an electromagnetic wave, it is configured to be remotely operable.
【００７１】加えて、図９に示すように、磁性体１６と
して複数のコイル状炭素繊維１１を用いてもよい。すな
わち、マイクロモータの大ケース２４ａ及び小ケース２
４ｂ内には、それぞれコイル状炭素繊維１１が右巻きの
コイル状炭素繊維１１ａと、左巻きのコイル状炭素繊維
１１ｂとが交互に並ぶように放射状に配設されている。
電磁波を照射したとき、径方向で対向する右巻きのコイ
ル状炭素繊維１１ａ同士及び左巻きのコイル状炭素繊維
１１ｂ同士の間には吸引される方向に磁力が作用する。
径方向で対向する右巻きのコイル状炭素繊維１１ａと左
巻きのコイル状炭素繊維１１ｂとの間には反発される方
向に磁力が作用する。そして、吸引及び反発される磁力
が作用しあうことにより、大ケース２４ａに対して小ケ
ース２４ｂが回転し、マイクロモータが駆動可能とな
る。In addition, as shown in FIG. 9, a plurality of coiled carbon fibers 11 may be used as the magnetic body 16. That is, the large case 24a and the small case 2 of the micromotor
4b, the coiled carbon fibers 11 are radially arranged so that right-handed coiled carbon fibers 11a and left-handed coiled carbon fibers 11b are alternately arranged.
When an electromagnetic wave is applied, a magnetic force acts between the right-handed coiled carbon fibers 11a and the left-handed coiled carbon fibers 11b that face each other in the radial direction in the direction of being attracted.
A magnetic force acts between the right-handed coiled carbon fibers 11a and the left-handed coiled carbon fibers 11b that face each other in the radial direction in a repulsive direction. Then, when the attracted and repelled magnetic forces act on each other, the small case 24b rotates with respect to the large case 24a, and the micromotor can be driven.
【００７２】従って上記のような小型のマイクロアクチ
ュエータを利用し、マイクロモータを構成することによ
り、従来のものと比較して大幅な小型化を図ることがで
きる。Therefore, by using a small microactuator as described above and forming a micromotor, it is possible to greatly reduce the size as compared with the conventional one.
【００７３】（第６の実施形態）第６の実施形態では、
マイクロアクチュエータは、マイクロリニアカーに応用
されている。(Sixth Embodiment) In the sixth embodiment,
The micro actuator is applied to a micro linear car.
【００７４】図１０に示すように、マイクロリニアカー
はその車体２５内に一対の互いに平行に延びるコイル状
炭素繊維１１を備えている。マイクロリニアカーのレー
ル２６は、その軸線が車体２５内のコイル状炭素繊維１
１の軸線と同じ方向に延び、かつ車体２５内のコイル状
炭素繊維１１と対向する複数本のコイル状炭素繊維１１
を並列に配置することにより構成されている。また、車
体２５及びレール２６を構成する全てのコイル状炭素繊
維１１は、それぞれ一対の電極１４を有しており、これ
ら電極１４に導線を接続することにより、各コイル状炭
素繊維１１の間又は１つのコイル状炭素繊維１１におけ
る両電極の間を通電することができるようになってい
る。As shown in FIG. 10, the micro linear car has a pair of coiled carbon fibers 11 extending parallel to each other in a vehicle body 25 thereof. The rail 26 of the micro linear car has its axis aligned with the coiled carbon fiber 1 inside the vehicle body 25.
A plurality of coiled carbon fibers 11 extending in the same direction as one axis and facing coiled carbon fibers 11 in vehicle body 25
Are arranged in parallel. In addition, all the coiled carbon fibers 11 constituting the vehicle body 25 and the rail 26 each have a pair of electrodes 14, and by connecting a conductive wire to these electrodes 14, between the coiled carbon fibers 11 or A current can be passed between both electrodes of one coiled carbon fiber 11.
【００７５】さて、前記車体２５に設けられた両コイル
状炭素繊維１１は、互いに逆方向の磁場を発生するよう
に制御されている。そして、レール２６の各コイル状炭
素繊維１１は、車体２５内のコイル状炭素繊維１１に対
して反発する方向に磁力を作用させることにより、車体
２５を浮遊させつつ、吸引する方向に磁力を作用させる
ことにより、図中に矢印で示す方向に車体２５を走行さ
せるように、それぞれの磁場の方向を制御されている。
そして、車体２５内に備えられたマイクロアクチュエー
タのコイル状炭素繊維１１と、レール２６に備えられた
マイクロアクチュエータのコイル状炭素繊維１１との磁
力が吸引及び反発される方向に作用しあうことにより、
車体２５を浮遊させつつ、走行させることが可能であ
る。The two coiled carbon fibers 11 provided on the vehicle body 25 are controlled so as to generate magnetic fields in mutually opposite directions. Each coiled carbon fiber 11 of the rail 26 acts on the coiled carbon fiber 11 in the vehicle body 25 by applying a magnetic force in a direction in which the coiled carbon fiber 11 repels. By doing so, the directions of the respective magnetic fields are controlled so that the vehicle body 25 runs in the direction indicated by the arrow in the figure.
The magnetic force of the coiled carbon fiber 11 of the microactuator provided in the vehicle body 25 and the coiled carbon fiber 11 of the microactuator provided on the rail 26 act in a direction in which the magnetic force is attracted and repelled.
It is possible to allow the vehicle body 25 to travel while floating.
【００７６】従って小型のマイクロアクチュエータを利
用し、上記のようなマイクロリニアカーを構成すること
により、従来のものと比較して大幅な小型化を図ること
ができる。Therefore, by using a small-sized microactuator and configuring the micro linear car as described above, it is possible to achieve a significant reduction in size as compared with the conventional one.
【００７７】上記マイクロリニアカーにおいて、磁場の
方向の制御は、以下のようにして行われる。第１の方法
としては、同じ巻き方向のコイル状炭素繊維１１を並列
に配置し、隣接する一対のコイル状炭素繊維１１の間に
おいて、それらの上端又は下端同士を導線で接続するこ
とにより、全てのコイル状炭素繊維１１を一筆書き状に
接続する方法が挙げられる。この方法によれば、電源が
１つでよいという利点を有する。また、全てのコイル状
炭素繊維１１を一筆書き状に接続する他の方法として、
異なる巻き方向のコイル状炭素繊維１１が交互に配置さ
れるように複数のコイル状炭素繊維１１を並列させ、隣
接する一対のコイル状炭素繊維１１の間において、一方
の上端と他方の下端を導線で接続する方法も挙げられ
る。In the above-mentioned micro linear car, the control of the direction of the magnetic field is performed as follows. As a first method, the coiled carbon fibers 11 having the same winding direction are arranged in parallel, and between a pair of adjacent coiled carbon fibers 11, their upper ends or lower ends are connected to each other by a conductive wire. And a method of connecting the coiled carbon fibers 11 in a one-stroke form. This method has the advantage that only one power source is required. Further, as another method of connecting all the coiled carbon fibers 11 in a one-stroke form,
The plurality of coiled carbon fibers 11 are arranged in parallel so that the coiled carbon fibers 11 having different winding directions are alternately arranged, and one upper end and the other lower end are connected to each other between a pair of adjacent coiled carbon fibers 11. Connection method.
【００７８】第２の方法としては、各コイル状炭素繊維
１１にそれぞれ電源を接続し、各電源からの電流の方向
を調整する方法が挙げられる。この方法によれば、各コ
イル状炭素繊維１１をその巻き方向を考慮に入れて配置
する必要がなくなるとともに、各コイル状炭素繊維１１
の磁極の方向をそれぞれ個別に制御できる。A second method is to connect a power source to each of the coiled carbon fibers 11 and adjust the direction of current from each power source. According to this method, it is not necessary to arrange each coiled carbon fiber 11 in consideration of the winding direction thereof, and each coiled carbon fiber 11
Can be individually controlled.
【００７９】第３の方法としては、それぞれ巻き方向の
異なる一対のコイル状炭素繊維１１を一組とし、複数組
のコイル状炭素繊維１１を隣接配置する方法が挙げられ
る。そして、各コイル状炭素繊維１１においては、それ
ぞれの両電極１４間を導線で接続するとともに、電波、
磁波又は電磁波を照射することにより、マイクロリニア
カーが駆動する。この方法によれば、電源をなくすこと
により装置のさらなる小型化を図ることができるととも
に、マイクロリニアカーの遠隔操作が可能となる。As a third method, there is a method in which a pair of coiled carbon fibers 11 each having a different winding direction are formed as one set, and a plurality of sets of coiled carbon fibers 11 are arranged adjacent to each other. In each of the coiled carbon fibers 11, the two electrodes 14 are connected to each other with a conductive wire.
By irradiating a magnetic wave or an electromagnetic wave, the micro linear car is driven. According to this method, the size of the apparatus can be further reduced by eliminating the power supply, and the remote operation of the micro linear car can be performed.
【００８０】さらに、前記実施形態より把握できる技術
的思想について以下に記載する。 （１） 前記コイル状炭素繊維のコイル軸線上には、コ
イル状炭素繊維がそのコイル軸線に沿って移動すること
を規制するための固定点を少なくとも１つ設けるととも
に、磁性体に対する磁力の作用により、コイル状炭素繊
維がコイル軸線方向に沿って伸縮運動することを特徴と
する請求項２から請求項４のいずれかに記載のマイクロ
アクチュエータ。このように構成した場合、マイクロア
クチュエータをコイル状炭素繊維の伸縮運動に基づいて
駆動させることができる。Further, a technical idea which can be grasped from the above embodiment will be described below. (1) On the coil axis of the coiled carbon fiber, at least one fixing point for restricting the movement of the coiled carbon fiber along the coil axis is provided, and by the action of magnetic force on the magnetic material. The microactuator according to any one of claims 2 to 4, wherein the coil-shaped carbon fibers move in the direction of the coil axis. With this configuration, the microactuator can be driven based on the expansion and contraction of the coiled carbon fiber.
【００８１】（２） 前記コイル状炭素繊維がそのコイ
ル軸線を中心に回転できるように構成するとともに、回
転する磁性体に対する磁力の作用により、コイル状炭素
繊維がコイル軸線を中心に回転運動することを特徴とす
る請求項２から請求項４のいずれかに記載のマイクロア
クチュエータ。このように構成した場合、マイクロアク
チュエータをコイル状炭素繊維の回転運動に基づいて駆
動させることができる。(2) The coiled carbon fiber is configured to be rotatable about its coil axis, and the coiled carbon fiber is rotated about the coil axis by the action of magnetic force on the rotating magnetic body. The microactuator according to any one of claims 2 to 4, wherein: With such a configuration, the microactuator can be driven based on the rotational movement of the coiled carbon fiber.
【００８２】（３） 前記コイル状炭素繊維のコイル軸
線上には、コイル状炭素繊維がそのコイル軸線に沿って
移動することを規制するための固定点を少なくとも１つ
設けるとともに、コイル軸線と交差する方向へ移動する
磁性体に対する磁力の作用により、コイル状炭素繊維が
コイル軸線と交差する方向へ移動して変角運動すること
を特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の
マイクロアクチュエータ。このように構成した場合、マ
イクロアクチュエータをコイル状炭素繊維の変角運動に
基づいて駆動させることができる。(3) At least one fixing point for restricting the movement of the coiled carbon fiber along the coil axis is provided on the coil axis of the coiled carbon fiber, and the fixing point intersects with the coil axis. The coiled carbon fiber moves in a direction intersecting with the coil axis by a magnetic force acting on the magnetic body that moves in the direction in which the magnetic material moves in the direction in which the magnetic material moves in the direction in which the magnetic material moves. Micro actuator. With such a configuration, the microactuator can be driven based on the bending motion of the coiled carbon fiber.
【００８３】（４） 前記コイル状炭素繊維の両端部分
にそれぞれ任意点を定めるとともに、磁性体に対する磁
力の作用により、コイル状炭素繊維は、前記任意点が同
方向で、かつ同距離だけそれぞれ移動する並進運動する
ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記
載のマイクロアクチュエータ。このように構成した場
合、マイクロアクチュエータをコイル状炭素繊維の並進
運動に基づいて駆動させることができる。(4) Arbitrary points are respectively defined at both ends of the coiled carbon fiber, and the coiled carbon fiber moves by the same distance and the same point in the same direction by the action of magnetic force on the magnetic material. The microactuator according to any one of claims 2 to 4, wherein the microactuator performs a translational motion. With this configuration, the microactuator can be driven based on the translation of the coiled carbon fiber.
【００８４】（５） 前記伸縮運動、回転運動、変角運
動及び並進運動のうち少なくとも２つを組み合わせる又
は各運動を繰り返し行うことによりコイル状炭素繊維が
振動運動することを特徴とする（１）から（４）のいず
れかに記載のマイクロアクチュエータ。このように構成
した場合、マイクロアクチュエータをコイル状炭素繊維
の振動運動に基づいて駆動させることができる。(5) The coiled carbon fiber vibrates by combining at least two of the above-mentioned expansion, contraction, rotation, angling, and translational movements, or by repeating each movement. (1) The microactuator according to any one of (1) to (4). With this configuration, the microactuator can be driven based on the vibrational motion of the coiled carbon fiber.
【００８５】[0085]
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、次のような効果を奏する。請求項１又は請求項２に
記載の発明によれば、電場、磁場又は電磁場の雰囲気中
への配置、若しくは通電によって生じるコイル状炭素繊
維の特異な性質を活用し、これを駆動力とすることがで
きる。As described above in detail, according to the present invention, the following effects can be obtained. According to the first or second aspect of the present invention, an electric field, a magnetic field, or an electromagnetic field is disposed in an atmosphere, or a specific property of a coiled carbon fiber generated by energization is used as a driving force. Can be.
【００８６】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
又は請求項２に記載の発明の効果に加えて、微弱な通電
又は電波若しくは電磁波でも磁場を発生することができ
る。請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は請求
項３に記載の発明の効果に加えて、所望する状況に応じ
てマイクロアクチュエータを電源により駆動する構成
か、又は遠隔操作することができる構成とすることがで
きる。According to the invention described in claim 3, according to claim 1
Alternatively, in addition to the effect of the invention described in claim 2, a magnetic field can be generated by a weak electric current or a radio wave or an electromagnetic wave. According to the invention described in claim 4, in addition to the effect of the invention described in claim 2 or 3, in addition to the configuration in which the microactuator is driven by a power supply or remotely controlled according to a desired situation. A configuration that can be used.
【００８７】請求項５又は請求項６若しくは請求項８に
記載の発明によれば、マイクロモータ、マイクロリニア
カー又はスイッチング回路の大幅な小型化を図ることが
できる。According to the fifth, sixth, or eighth aspect of the invention, the size of the micromotor, the micro linear car, or the switching circuit can be significantly reduced.
【００８８】請求項７に記載の発明によれば、微弱な磁
場しか発生しない磁性細菌をも確実に捕獲することがで
きる。According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to reliably capture magnetic bacteria that generate only a weak magnetic field.
【図１】 （ａ）は第１の実施形態のマイクロアクチュ
エータを示す模式図、（ｂ）は第２の実施形態のマイク
ロアクチュエータの一例を示す模式図、（ｃ）は第２の
実施形態のマイクロアクチュエータの一例を示す模式
図、（ｄ）は第２の実施形態のマイクロアクチュエータ
を応用したスイッチング回路を示す模式図。1A is a schematic diagram illustrating a microactuator according to a first embodiment, FIG. 1B is a schematic diagram illustrating an example of a microactuator according to a second embodiment, and FIG. 1C is a schematic diagram illustrating the microactuator according to the second embodiment. FIG. 3D is a schematic diagram illustrating an example of a microactuator, and FIG. 4D is a schematic diagram illustrating a switching circuit to which the microactuator according to the second embodiment is applied.
【図２】 （ａ）は第３の実施形態のマイクロマシンの
一例を示す模式図、（ｂ）は第３の実施形態のマイクロ
マシンの一例を示す模式図。FIG. 2A is a schematic diagram illustrating an example of a micromachine according to a third embodiment, and FIG. 2B is a schematic diagram illustrating an example of a micromachine according to the third embodiment.
【図３】 （ａ）は第３の実施形態のマイクロマシンの
一例を示す模式図、（ｂ）は第３の実施形態のマイクロ
マシンの一例を示す模式図。FIG. 3A is a schematic diagram illustrating an example of a micromachine according to a third embodiment, and FIG. 3B is a schematic diagram illustrating an example of a micromachine according to the third embodiment.
【図４】 第３の実施形態のマイクロマシンの一例を示
す模式図。FIG. 4 is a schematic view illustrating an example of a micro machine according to a third embodiment.
【図５】 第３の実施形態のマイクロマシンの一例を示
す模式図。FIG. 5 is a schematic view illustrating an example of a micro machine according to a third embodiment.
【図６】 （ａ）は第３の実施形態のマイクロマシンの
一例を示す模式図、（ｂ）は第３の実施形態のマイクロ
マシンの一例を示す模式図。FIG. 6A is a schematic diagram illustrating an example of a micromachine according to a third embodiment, and FIG. 6B is a schematic diagram illustrating an example of a micromachine according to the third embodiment.
【図７】 第４の実施形態の磁性細菌の捕獲具を示す模
式図。FIG. 7 is a schematic view showing a magnetic bacteria capturing device according to a fourth embodiment.
【図８】 第５の実施形態のマイクロモータの一例を示
す模式図。FIG. 8 is a schematic view illustrating an example of a micromotor according to a fifth embodiment.
【図９】 第５の実施形態のマイクロモータの一例を示
す模式図。FIG. 9 is a schematic view illustrating an example of a micromotor according to a fifth embodiment.
【図１０】 第６の実施形態のマイクロリニアカーの一
例を示す模式図。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of a micro linear car according to a sixth embodiment.
１１…コイル状炭素繊維、１４…電極、１６…磁性体、
２３…磁性細菌。11: coiled carbon fiber, 14: electrode, 16: magnetic material,
23 ... magnetic bacteria.
Claims (8)
水素又は一酸化炭素を６００〜３０００℃に加熱し、分
解反応させる気相成長法によって得られるコイル状炭素
繊維を備えるマイクロアクチュエータであって、 前記コイル状炭素繊維に一対の電極を設け、両電極の間
を通電可能に構成するとともに、コイル状炭素繊維を電
場、磁場又は電磁場の雰囲気中に配置し、伸縮運動させ
ることにより、振動機能を付与可能に構成することを特
徴とするマイクロアクチュエータ。1. A microactuator comprising coiled carbon fibers obtained by a vapor phase growth method in which a hydrocarbon or carbon monoxide is heated to 600 to 3000 ° C. in a gas phase in the presence of a metal catalyst to cause a decomposition reaction. A pair of electrodes are provided on the coiled carbon fiber, and a configuration is made such that electricity can be passed between the two electrodes. A microactuator characterized in that it can be provided with a function.
水素又は一酸化炭素を６００〜３０００℃に加熱し、分
解反応させる気相成長法によって得られるコイル状炭素
繊維を備えるマイクロアクチュエータであって、 前記コイル状炭素繊維から離間する位置に磁性体を配設
するとともに、コイル状炭素繊維を電場、磁場又は電磁
場の雰囲気中に配置する、若しくはコイル状炭素繊維に
通電することによってその周囲に磁場を発生させ、該磁
場を前記磁性体に曝し、コイル状炭素繊維と磁性体の間
において、磁性体に対してコイル状炭素繊維が吸引及び
反発される少なくとも一方向に磁力を作用させ、磁力に
よるコイル状炭素繊維の磁性体に対する運動を基に駆動
することを特徴とするマイクロアクチュエータ。2. A microactuator comprising coiled carbon fibers obtained by a vapor growth method in which a hydrocarbon or carbon monoxide is heated to 600 to 3000 ° C. in the gas phase in the presence of a metal catalyst to cause a decomposition reaction. Along with disposing a magnetic material at a position separated from the coiled carbon fiber, and disposing the coiled carbon fiber in an atmosphere of an electric field, a magnetic field or an electromagnetic field, or energizing the coiled carbon fiber to surround the coiled carbon fiber, Generating a magnetic field, exposing the magnetic field to the magnetic material, and applying a magnetic force between the coiled carbon fiber and the magnetic material in at least one direction in which the coiled carbon fiber is attracted and repelled to the magnetic material; A microactuator that is driven based on a motion of a coiled carbon fiber with respect to a magnetic substance by a magnetic material.
が１ｎｍ〜１００μｍであり、コイルの長さが１ｎｍ〜
１００ｍｍであることを特徴とする請求項１又は請求項
２に記載のマイクロアクチュエータ。3. The coiled carbon fiber has a coil diameter of 1 nm to 100 μm and a coil length of 1 nm to 1 nm.
The microactuator according to claim 1 or 2, wherein the length is 100 mm.
続し、電流を通電することによって駆動可能に構成する
又はコイル状炭素繊維の両端を導線で接続し、電場、磁
場又は電磁場の雰囲気中に配置することによって遠隔操
作可能に構成することを特徴とする請求項２又は請求項
３に記載のマイクロアクチュエータ。4. A structure in which a power source is connected to both ends of the coiled carbon fiber and drivable by supplying a current, or both ends of the coiled carbon fiber are connected by a conductive wire, and the coiled carbon fiber is connected to an electric field, a magnetic field, or an electromagnetic field. The microactuator according to claim 2 or 3, wherein the microactuator is configured so as to be remotely operable by disposing the microactuator.
のマイクロアクチュエータを備え、複数のコイル状炭素
繊維を放射状に配置し、これらコイル状炭素繊維が磁性
体に対して交互に吸引及び反発される方向に磁力を作用
させて回転することにより、駆動することを特徴とする
マイクロモータ。5. A microactuator according to claim 2, wherein a plurality of coiled carbon fibers are radially arranged, and the coiled carbon fibers are alternately attracted to and pulled from a magnetic material. A micromotor characterized in that it is driven by rotating by applying a magnetic force in a direction of repulsion.
のマイクロアクチュエータを備え、コイル状炭素繊維が
磁性体に対して反発される方向に磁力を作用させること
によって浮遊するとともに、コイル状炭素繊維が磁性体
に対して吸引される方向に磁力を作用させることによっ
て走行することを特徴とするマイクロリニアカー。6. The microactuator according to claim 2, wherein the coiled carbon fiber floats by applying a magnetic force in a direction in which the coiled carbon fiber is repelled to the magnetic material, and the coiled carbon fiber floats. A micro linear car, which runs by applying a magnetic force in a direction in which carbon fibers are attracted to a magnetic material.
のマイクロアクチュエータを備え、コイル状炭素繊維が
磁性細菌を吸引する方向に磁力を作用させることによっ
て磁性細菌を捕獲可能に構成することを特徴とする磁性
細菌の捕獲具。7. A microactuator comprising: the microactuator according to claim 2; wherein the coiled carbon fiber applies a magnetic force in a direction in which the magnetic bacterium is attracted to capture the magnetic bacterium. A magnetic bacteria capturing device characterized by the following.
のマイクロアクチュエータを備え、コイル状炭素繊維の
両側方には同極性の磁極が向かい合うように一対の磁性
体を配設し、両磁性体に対してコイル状炭素繊維がそれ
ぞれに吸引及び反発される方向に磁力を作用させること
によって両磁性体の間をコイル状炭素繊維が往復動する
ように構成するとともに、コイル状炭素繊維の移動経路
上に各一対の電極を配設し、一方の磁性体にコイル状炭
素繊維が吸引されたときにはコイル状炭素繊維によって
一方の両電極の間を接続し、他方の磁性体にコイル状炭
素繊維が吸引されたときにはコイル状炭素繊維によって
他方の両電極の間を接続することによって回路の入力及
び切断を切り換え可能に構成することを特徴とするスイ
ッチング回路。8. A microactuator according to claim 2, wherein a pair of magnetic bodies are disposed on both sides of the coiled carbon fiber such that magnetic poles of the same polarity face each other. A magnetic force is applied to the magnetic material in a direction in which the coiled carbon fiber is attracted and repelled, so that the coiled carbon fiber reciprocates between the two magnetic materials. A pair of electrodes are provided on the moving path, and when one coil is pulled into one magnetic body, one coil is connected between the two electrodes by the coiled carbon fiber, and the other coil is placed in the other magnetic body. A switching circuit characterized in that when the fiber is sucked, the input and disconnection of the circuit can be switched by connecting between the other two electrodes by the coiled carbon fiber.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001159338A JP2002346997A (en) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | Microactuator and its application |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006337157A (en) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Motion sensor and actuator |
| JP2017115856A (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-29 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Actuator |
-
2001
- 2001-05-28 JP JP2001159338A patent/JP2002346997A/en active Pending
Cited By (2)
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| JP2017115856A (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-29 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Actuator |
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