学会誌・資料 Journal

日本知財学会誌 第13巻第2号掲載

フナムシを活用したポンプの実例
Biomimetic Pump Learning from Wharf Roach


石井 大佑
Daisuke Ishii

日本知財学会誌 Vol.13 No.2 p.35-38 (2016-12-20)
Journal of Intellectual Property Association of Japan Vol.13 No.2 p.35-38 (2016-12-20)

<要旨> 
フナムシの後脚には,水を効率よくエラまで輸送する毛状の微小構造で形成されたオープン流路がある.このメカニズムを解明するために,表面濡れ性を人為的に制御したフナムシの脚サンプルの物理化学的測定を試みた結果,流路を形成している微細構造の濡れダイナミクスの違いを巧みに利用し,吸引等のエネルギーを使用せずに液体を輸送している事を明らかにした.さらに,フナムシの流路構造を模倣した微細表面をトップダウン法で作製した後に表面濡れ性を制御すると,フナムシと同様に微細構造を利用した水輸送を実現できた.その水輸送能力は,表面の微細構造を系統的に変化させることで最適化ができる.本稿では,生物模倣により作製したフナムシのオープン流路の開発プロセスおよび実用化するための特許戦略についても報告する.
<Abstract>
A coastal animal Ligia exotica commonly called “wharf roach” has pairs of legs on which microstructure channels uptake water spontaneously with its surface free energy. SEM images revealed the water channels are composed of micron-sized blades oriented in several parallel lines. Unlike conventional closed capillary channels such as micro tubes, this open-air capillary channel has a great potential of low-energy long distance liquid transport and inter-channel liquid transport. We fabricated a series of microstructure channels on silicon wafer by photolithography inspired from those on legs of Ligia exotica. The channels irradiated by excimer lump acquire similar water transport ability with their high surface free energy.

<キーワード>
液体輸送,オープン流路,毛管力,マイクロフルイディクス,表面張力
<Keywords>
Liquid Transport, Open Channel, Capillary Force, Microfluidics, Surface Free Energy