(57)【要約】【課題】水系で移動可能で、かつ外部操作により移動状態の制御が可能である光応答性微小移動体を提供する。【解決手段】光触媒層１Ａと金属層１Ｂとを有する積層体から構成され、光Ｌを光触媒層に照射して発生する泡Ｂを排出することにより、溶液Ｆ中を移動する推進力を得る光応答性微小移動体１であって、溶液が流通可能な流通部１０と、流通部の一端に設けられる第１の流通口１１と、流通部の他端に設けられ、第１の流通口の開口面積より小さい開口面積を有する第２の流通口１２と、を有し、光照射下において、流通部の内部に流入した溶液と接するよう設けられた金属層と溶液との界面Ｓで発生した泡を第１の流通口から相対的に多く排出することにより推進力を得る光応答性微小移動体。【選択図】図１
2014024139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒層と金属層とを有する積層体から構成され、光を前記光触媒層に照射して発生する泡を排出することにより、溶液中を移動する推進力を得る光応答性微小移動体であって、
前記溶液が流通可能な流通部と、
前記流通部の一端に設けられる第１の流通口と、
前記流通部の他端に設けられ、前記第１の流通口の開口面積より小さい開口面積を有する第２の流通口と、を有し、
光照射下において、前記流通部の内部に流入した前記溶液と接するよう設けられた前記金属層と前記溶液との界面で発生した前記泡を前記第１の流通口から相対的に多く排出することにより前記推進力を得る光応答性微小移動体。
【請求項２】
前記泡は水素ガスを含む請求項１に記載の光応答性微小移動体。
【請求項３】
前記光触媒層は、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ４、ＢａＴｉ４Ｏ９、Ｋ２ＮｂＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｆｅ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｋ３Ｔａ３Ｓｉ２Ｏ３、ＷＯ３、ＳｎＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、ＢｉＶＯ４、ＮｉＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＲｕＯ２、およびＣｅＯ２からなる群から選択される少なくとも１種の光触媒成分を含む、請求項１または２に記載の光応答性微小移動体。
【請求項４】
前記金属層は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｍｏ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｚｎ、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｚｎ、ＷＯ３、Ｎｉ−Ｐｔ、Ｃｕ−Ｐｔ、およびＦｅ−Ｐｔからなる群から選択される少なくとも１種の金属または合金を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光応答性微小移動体。
【請求項５】
前記光触媒層の平均膜厚は１〜３０μｍであって、金属層の平均膜厚は１〜３０μｍである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光応答性微小移動体。
【請求項６】
前記流通部は、前記第１の流通口から前記第２の流通口に向かう流通方向に直交する断面形状が閉じた通路を備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の光応答性微小移動体。
【請求項７】
前記流通部は、前記第１の流通口から前記第２の流通口に向かう流通方向に直交する断面形状が開いた通路を備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の光応答性微小移動体。
【請求項８】
前記流通部は、受光面積を増やすための鍔部をさらに有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の光応答性微小移動体。
【請求項９】
前記金属層に界面活性剤が塗布される請求項１〜８のいずれか１項に記載の光応答性微小移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光応答性微小移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロマシンは、微細加工技術を利用して製造されたミクロンオーダーの機械の総称であり、バイオ・医療分野から情報・通信分野などの広汎な領域に応用できるとして近年注目を浴びている。このようなマイクロマシンの例としては、ミクロンオーダーのミラーを静電力で回転させる光スイッチ、マイケルソン干渉計を利用した分解能１０ｎｍ程度の変位センサ、加速度センサなどのミクロンオーダーの機械だけでなく、バクテリアの推進力を利用した微小回転モーターなどが挙げられる。
【０００３】
当該光スイッチは、光通信の分野において光信号のＯＮ／ＯＦＦや振り分けに、変位センサは、高精度測定が要求されるレンズなどの表面形状の測定に用いられる。また、加速度センサは、自動車のエアバックなどに搭載されている。なかでも、電車や飛行機などの公共の輸送機の自己修復や生体内に入り込み病気の原因を発見・治療を可能にする自立型のマイクロマシンの研究も進められて来ている。このような自立型のマイクロマシンには動力源が必要となるため、非特許文献１のようなグルコースを燃料とした微小回転モーターだけでなく、電気化学反応によって自走可能なマイクロマシンの研究が行われている。これに関連する技術として非特許文献２には、過酸化水素水存在下で電気化学反応によって自走するマイクロマシンが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】４．Ｙ．  Ｈｉｒａｔｓｕａｋａ，  Ｍ．  Ｍｉｙａｔａ，  Ｔ．  Ｔａｄａ，  ａｎｄ  Ｔ．  Ｑ．  Ｐ．  Ｕｙｅｄａ，  Ｍｉｃｒｏ−ｒｏｔａｒｙ  ｍｏｔｏｒ  ｐｏｗｅｒｅｄ  ｂｙ  ｂａｃｔｅｒｉａ，  Ｐｒｏｃ．  Ｎａｔ．  Ａｃａｄ．  Ｓｃｉ．，  １０３，  １３６１８−１３６２３  （２００６）．
【非特許文献２】Ｋａｌａｙｉｌ  Ｍａｎｉａｎ  Ｍａｎｅｓｈ，  Ｍａｒｉａ  Ｃａｒｄｏｎａ，  Ｒｏｄｇｅｒ  Ｙｕａｎ，  Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｃｌａｒｋ，  Ｄａｎｉｅｌ  Ｋａｇａｎ，  Ｓｈａｎｋａｒ  Ｂａｌａｓｕｂｒａｍａｎｉａｎ，  ａｎｄ  Ｊｏｓｅｐｈ  Ｗａｎｇ，  ＡＣＳ  Ｎａｎｏ，  ４，  １７９９−１８０４  （２０１０）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献２に記載のマイクロマシンは、移動が過酸化水素水存在下であるという制限が課せられるだけでなく、外部操作によりマイクロマシンの移動状態の制御を行えないという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、水系で移動可能で、かつ外部操作により移動状態の制御が可能である光応答性微小移動体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明に係る光応答性微小移動体は、光触媒層と金属層とを有する積層体から構成され、光を前記光触媒層に照射して発生する泡を排出することにより、溶液中を移動する推進力を得る光応答性微小移動体であって、前記溶液が流通可能な流通部と、前記流通部の一端に設けられる第１の流通口と、前記流通部の他端に設けられ、前記第１の流通口の開口面積より小さい開口面積を有する第２の流通口と、を有し、光照射下において、前記流通部の内部に流入した前記溶液と接するよう設けられた前記金属層と前記溶液との界面で発生した前記泡を前記第１の流通口から相対的に多く排出することにより前記推進力を得る光応答性微小移動体である。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成した光応答性微小移動体であれば、光を光触媒層に照射して溶液内で発生する泡が第１の流通口から相対的に多く排出されることにより推進力を得るため、水系で移動可能である。また、外部操作である光の照射により、泡の発生を制御することができるため、移動状態の制御が可能である。
【０００９】
光応答性微小移動体であれば、光触媒による水質の浄化を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光応答性微小移動体を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は、図１の２Ａ−２Ａ線に沿う断面図であって、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿う断面図である。
【図３】マイクロチャンネル内に本発明の第１実施形態に係る光応答性微小移動体を浸漬したときの様子を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る光応答性微小移動体に光を照射したときの様子を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る光応答性微小移動体を示す図である。
【図６】図６（Ａ）は、図５のＡ方向矢視の上下反転図を、図６（Ｂ）は、図５のＢ方向矢視の上下反転図を示す。
【図７】図６（Ａ）の７−７線に沿う断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る光応答性微小移動体に光を照射したときの様子を示す図である。
【図９】図９（Ａ）は、本発明の改変例に係る光応答性微小移動体を示す図であって、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の正面断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の改変例に係る光応答性微小移動体を示す図である。
【図１１】金属層に界面活性剤が塗布されたときの効果を説明するための図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る光応答性微小移動体の製造方法を示す図である。
【図１３】実施例において光応答性微小移動体の作製に使用するための装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上、誇張されて実際の比率とは異なる場合がある。
【００１２】
「光応答性微小移動体」
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る光応答性微小移動体１を示す図である。図２（Ａ）は、図１の２Ａ−２Ａ線に沿う断面図であって、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿う断面図である。
【００１３】
光応答性微小移動体１は、図１及び図２に示されるように、光触媒層１Ａと金属層１Ｂとを有する積層体から構成され、光Ｌを光触媒層１Ａに照射して発生する泡Ｂを排出することにより、溶液Ｆ中を移動する推進力を得る光応答性微小移動体１である（図４参照）。
【００１４】
光応答性微小移動体１は、溶液Ｆが流通可能な流通部１０と、流通部１０の一端に設けられる第１の流通口１１と、流通部１０の他端に設けられ、第１の流通口１１の開口面積より小さい開口面積を有する第２の流通口１２と、を有し、光Ｌ照射下において、流通部１０の内部に流入した溶液Ｆと接するよう設けられた金属層１Ｂと溶液Ｆとの界面Ｓで発生した泡Ｂを第１の流通口１１から相対的に多く排出することにより推進力を得る光応答性微小移動体１である。
【００１５】
流通部１０は、図２（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、第１の流通口１１から第２の流通口１２に向かう流通方向に直交する断面形状が閉じた通路を備える。具体的には、流通部１０は円筒形状を有する。本実施形態における開口面積は、光応答性微小移動体１の内周面で形成される円部の面積である。
【００１６】
第１の流通口１１は、０．０００５〜０．１ｍｍ２（例えば、実施例では０．０７ｍｍ２）程度の開口面積を有することが好ましいが、これに限られない。
【００１７】
第２の流通口１２は、０．０００３〜０．０１ｍｍ２（例えば、実施例では０．００８ｍｍ２）程度の開口面積を有することが好ましいが、これに限られない。
【００１８】
次に、本発明の第１の実施形態に係る光応答性微小移動体１の作用を説明する。ここではマイクロチャンネルＵ内を光応答性微小移動体１が移動するときを例に挙げて説明する。マイクロチャンネルＵは、試薬の反応・分析を自動で行うシステムであるマイクロ化学分析システム（μ―ＴＡＳ）の内部にある微小な流路である。
【００１９】
図３は、マイクロチャンネルＵ内に光応答性微小移動体１を浸漬したときの様子を示す図である。図４は、光応答性微小移動体１に光Ｌを照射したときの様子を示す図である。
【００２０】
まず、図３に示されるように、光応答性微小移動体１を溶液Ｆで満たされたマイクロチャンネルＵ内に浸漬させる。マイクロチャンネルＵは基板Ｇによって構成されている。溶液Ｆは、例えば水系溶液であるが、これに限られず水を含む溶液であればよい。また、基板Ｇは例えばガラスであるが、これに限られない。
【００２１】
次に、図４に示されるように、光応答性微小移動体１の光触媒層１Ａに光Ｌを照射する。なお、図４では理解の容易のため、マイクロチャンネルＵは省略されている。光Ｌは波長が３００〜４００ｎｍの紫外光である。
【００２２】
光応答性微小移動体の光触媒層１Ａに光を照射すると、水素ガスが発生することが確認されている。このメカニズムは明確にはなっていないが以下のことが考えられる。すなわち、光触媒層１Ａに光Ｌが照射されると、光励起により正孔と電子とが生成されるため、正孔や電子が光触媒層１Ａ表面近傍の水や溶質を酸化または還元する。この際、正孔は水溶液中の水に含まれるＯＨ−を酸化してヒドロキシラジカルを、伝導帯電子は溶存Ｏ２を還元してＯ２−（スーパーオキサイドアニオン）などの活性酸素種を生成し、その結果、水の酸化反応により生成されたｅ−（電子）が光触媒層１Ａから金属層１Ｂへ移動することにより、金属層１Ｂ表面で水溶液中のＨ+イオンを還元することで水素ガスが生じると考えられる。
【００２３】
したがって、金属層１Ｂと溶液Ｆとの界面Ｓ近傍で、水素ガスを含む泡Ｂが発生する。そして、第１の流通口１１の開口面積は第２の流通口１２の開口面積より大きいため、泡Ｂは第２の流通口１２よりも第１の流通口１１から第１の向きＶ１に多く排出され、この反動によって光応答性微小移動体１は第２の向きＶ２に推進力を得て、第２の向きＶ２に移動すると考えられる。
【００２４】
以上のように、第１の実施形態によれば、光Ｌを光触媒層１Ａに照射して溶液Ｆ内で発生する泡Ｂが第１の流通口１１から相対的に多く排出することにより推進力を得るため、水系で移動可能である。また、外部操作である光Ｌの照射により、泡Ｂの発生を制御することができるため、照射される光に応答して移動状態の制御が可能である。よって、光Ｌを照射しない場合は、光触媒層１Ａで酸化反応が起こらないことに起因して水素ガスが発生しないため、本発明の微小移動体の自立移動が停止される。
【００２５】
さらに、光Ｌを光触媒層１Ａに照射することで、上記の反応で生じた活性酸素種によって、光応答性微小移動体１の周辺の溶質（菌、ウイルス、または有機物）を分解できるため、マイクロチャンネルＵ内を洗浄できると考えられる。
【００２６】
したがって、上述したメカニズムから、本発明に係る溶液Ｆは水溶液であることが好ましい。また、水素ガスは水系の溶液Ｆよりも比重が小さく、第１の流通口から排出された泡Ｂは水面に移動するため、泡Ｂの発生が視認可能である。
【００２７】
本発明に係る光触媒層１Ａに使用される光触媒の材料は、ＴｉＯ２、ＣｄＳ、ＳｒＴｉＯ３：Ｃｒ，Ｓｂドープ、ＡｇＩｎＺｎ７Ｓ９、ＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ４、ＢａＴｉ４Ｏ９、ＺｎＳ：Ｃｕドープ、ＺｎＳ：Ｎｉドープ、Ｋ２ＮｂＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｆｅ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｋ３Ｔａ３Ｓｉ２Ｏ３、ＷＯ３、ＳｎＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、ＢｉＶＯ４、ＮｉＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＲｕＯ２、およびＣｅＯ２からなる群から選択される少なくとも１種の光触媒成分を含むことが好ましく、ＣｄＳ、ＳｒＴｉＯ３：Ｃｒ，Ｓｂドープ、ＡｇＩｎＺｎ７Ｓ９、ＺｎＳ：Ｃｕドープ、ＺｎＳ：Ｎｉドープ、およびＴｉＯ２からなる群から選択される少なくとも１種の光触媒成分を含むことがより好ましい。
【００２８】
本発明に係る光触媒層１Ａの製造方法に使用される材料の形態は特に制限されることはなく、フィラー状、粒子状など挙げられ、粒子状のものが好ましい。粒子状の光触媒の平均粒径（一次粒子）は、１０〜３０ｎｍが好ましい。
【００２９】
当該光触媒の平均粒径の測定方法は、電子顕微鏡観察による相加平均や光散乱など種々の公知の方法で行うことができるが、本発明では電子顕微鏡観察による相加平均により計測している。
【００３０】
また、本発明に係る光触媒層１Ａの平均膜厚は１〜３０μｍであることが好ましい。本発明における平均膜厚の測定方法としては、電子顕微鏡による断面観察である。
【００３１】
本発明に係る金属層１Ｂは、水素に還元できる金属で形成されていればよく、本発明に係る金属層１Ｂに使用される金属の材料は、水素発生過電圧が小さい金属が好ましく、具体的には、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｉ系合金、ＷＯ３、Ｃｕ−Ｐｔ、およびＦｅ−Ｐｔからなる群から選択される少なくとも１種の金属または合金を含むことがより好ましく、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｍｏ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｚｎ、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｚｎ、Ｎｉ−ＰｔおよびＰｔからなる群から選択される少なくとも１種の金属または合金を含むことがより好ましい。水素生成を考えるならＰｔが断然よく、次にＰｄ，Ｒｈなどは生成量が多く，また、コスト面を考えるとＮｉ系の合金が好ましい。
【００３２】
また、本発明に係る金属層１Ｂの平均膜厚は１〜３０μｍであることが好ましい。
【００３３】
本発明に係る金属層１Ｂと光触媒層１Ａとの好適な組み合わせは、金属層１ＢがＰｔであり、かつ光触媒層１ＡがＴｉＯ２との組み合わせ、金属層Ｐｔ／光触媒層ＣｄＳの組み合わせ、Ｐｔ／ＳｒＴｉＯ３：Ｃｒ，Ｓｂドープの組み合わせ、金属層Ｐｔ／光触媒層ＺｎＳ：Ｃｕドープの組み合わせ、金属層Ｐｔ／光触媒層ＺｎＳ：Ｎｉドープの組み合わせ、金属層Ｐｔ／光触媒層ＡｇＩｎＺｎ７Ｓ９の組み合わせである。
【００３４】
Ｐｔは最も水素ガスを水素イオンから還元反応で生成しやすい電極触媒能を有し、ＴｉＯ２は強い酸化性能を持ち，安定で分解対象を選ばず，有機塩素化合物でも炭酸ガスと塩素まで完全に分解でき，二次汚染の心配もないため特に好ましい。またその他の組み合わせは、水素をより多く生成する観点から好ましい。
【００３５】
また、流通部１０は、第１の流通口１１から第２の流通口１２に向かう流通方向に直交する断面形状が閉じた通路を備えるために、流通部１０において泡Ｂが漏れることがなく、効率的に光応答性微小移動体１を移動させることができる。
【００３６】
また、図４に示されるように、第２の流通口１２の近傍がテーパ形状Ｔを有しているために、テーパ形状Ｔの界面Ｓで発生する泡Ｂを第１の向きＶ１にガイドすることができる。
【００３７】
また、光Ｌの強度によって、泡Ｂの発生量を制御でき、光応答性微小移動体１の移動速度を制御することができると考えられる。
【００３８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と共通する部分は説明を省略し、第２の実施形態のみに特徴のある箇所について説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る光応答性微小移動体２を示す図である。図５では、理解の容易のため、水面に浮かぶ状態に対して上下が反転されている。図６（Ａ）は、図５のＡ方向矢視の上下反転図を、図６（Ｂ）は、図５のＢ方向矢視の上下反転図を示す図である。図７は、図６（Ａ）の７−７線に沿う断面図である。
【００３９】
本発明の第２の実施形態に係る光応答性微小移動体２は、図５，６，７に示されるように、光触媒層２Ａと金属層２Ｂとを有する積層体から構成され、光Ｌを光触媒層２Ａに照射して発生する泡Ｂを排出することにより、溶液Ｆ中を移動する推進力を得る光応答性微小移動体２である。
【００４０】
光応答性微小移動体２は、溶液Ｆが流通可能な流通部２０と、流通部２０の一端に設けられる第１の流通口２１と、流通部２０の他端に設けられ、第１の流通口２１の開口面積より小さい開口面積を有する第２の流通口２２と、を有し、光Ｌ照射下において、流通部２０の内部に流入した溶液Ｆと接するよう設けられた金属層２Ｂと溶液Ｆとの界面Ｓ１で発生した泡Ｂを第１の流通口２１から相対的に多く排出することにより推進力を得る光応答性微小移動体２である。
【００４１】
流通部２０は、図５，６に示されるように、第１の流通口２１から第２の流通口２２に向かう流通方向に直交する断面形状が開いた通路を備える。具体的には、流通部２０は略トンネル形状を有する。本実施形態に係る開口面積は、金属層２Ｂの下部同士を結ぶ直線と金属層２Ｂの内周とで形成されるトンネル部の面積である。
【００４２】
流通部２０は、受光面積を増やすための鍔部２３をさらに有する。鍔部２３は、流通部２０の側面に設けられており、光触媒層２Ａと金属層２Ｂとを有する積層体である。
【００４３】
第１の流通口２１は、０．０００５〜０．１ｍｍ２程度の開口面積を有することが好ましいが、これに限られない。
【００４４】
第２の流通口２２は、０．０００３〜０．０１ｍｍ２程度の開口面積を有することが好ましいが、これに限られない。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施形態に係る光応答性微小移動体２の作用を説明する。第１の実施形態と同様に、マイクロチャンネルＵ内を光応答性微小移動体２が移動するときを例に挙げて説明する。
【００４６】
図８は、光応答性微小移動体２に光Ｌを照射したときの様子を示す図である。
【００４７】
まず、第１実施形態と同様に、光応答性微小移動体２を溶液Ｆで満たされたマイクロチャンネルＵ内に浸漬させる。
【００４８】
次に、図８に示されるように、光応答性微小移動体２の光触媒層２Ａに光Ｌを照射する。なお、図８では理解の容易のため、マイクロチャンネルＵは省略されている。
【００４９】
光触媒層２Ａに光Ｌが照射されると、第１実施形態と同様の原理により、金属層２Ｂと溶液Ｆとの界面Ｓ１で、水素ガスを含む泡Ｂが発生する。そして、図５に示されるように、第１の流通口２１の開口面積は第２の流通口２２の開口面積より大きいため、泡Ｂは第２の流通口２２よりも第１の流通口２１から第１の向きＶ１に多く排出され、この反動によって光応答性微小移動体２は第２の向きＶ２に推進力を得て、第２の向きＶ２に移動すると考えられる。
【００５０】
以上のように、第２の実施形態によれば、光Ｌを光触媒層２Ａに照射して溶液Ｆ内で発生する泡Ｂを第１の流通口２１から相対的に多く排出することにより推進力を得るため、水系で移動可能である。また、外部操作である光Ｌの照射により、泡Ｂの発生を制御することができるため、移動状態の制御が可能である。すなわち、光Ｌを光触媒層２Ａに照射することで、上述の第１実施形態と同様に、光触媒層２Ａで酸化反応により生じたｅ−（電子）が金属層２Ｂに移動して、当該金属層２Ｂ表面で溶液中のＨ＋を還元して水素ガスを生じる泡が生成されるという反応が起きるため、照射される光に応答して移動状態の制御が可能である。そのため、光Ｌを照射しない場合は、光触媒層２Ａで酸化反応が起こらないことに起因して泡Ｂが発生しないため、本発明の微小移動体の自立移動が停止される。
【００５１】
さらに、光Ｌを光触媒層２Ａに照射することで、上記の化学反応で生じた活性酸素種によって、光応答性微小移動体１の周辺の溶質（菌、ウイルス、または有機物）を分解できるため、マイクロチャンネルＵ内を洗浄できると考えられる。
【００５２】
また、流通部２０は、第１の流通口２１から第２の流通口２２に向かう流通方向に直交する断面形状が開いた通路を備えるために、水面に浮遊させることができ、光Ｌを効率的に照射することができる。
【００５３】
また、流通部２０は、受光面積を増やすための鍔部２３をさらに有するため、光触媒層２Ａによる水の酸化反応がより多く生じ、泡Ｂの発生量が増大することによって、より大きな推進力を得ることができる。
【００５４】
なお、後述の製造方法により作製された本発明に係る光応答性微小移動体１，２の流通方向の長さは５０〜３００μｍである。また、第２実施形態における光応答性微小移動体２の幅は５０〜３００μｍであって、重量の観点から５０〜１００μｍであることがより好ましい。また、第２実施形態における光応答性微小移動体２において、第１の流通口２１の幅は２０〜８０μｍであって、第２の流通口２２の幅は５〜１５μｍである。
【００５５】
＜改変例＞
本発明の第１実施形態では、図４に示されるように、第２の流通口１２の近傍で界面Ｓがテーパ形状Ｔを有していたが、図９に示されるように、段差形状であってもよい。当該段差形状は後述の製造方法によって作製される。
【００５６】
また、本発明の第１実施形態では、流通部１０は円筒形状であったが、図１０に示されるように、断面が矩形形状であってもよい。当該形状は後述の製造方法によって作成される。
【００５７】
また、本発明の第１実施形態及び第２実施形態の金属層１Ｂ，２Ｂに界面活性剤が塗布されてもよい。金属層１Ｂ，２Ｂに界面活性剤が塗布されると、界面Ｓ，Ｓ１で発生される泡Ｂの大きさを制御することが可能である。このため、例えば図１１に示されるように、第１の流通口１１の高さＨ１を泡Ｂの外径Ｄより大きく設定し、第２の流通口１２の高さｈ１を泡Ｂの外径Ｄより小さく設定することにより、泡Ｂをすべて第１の流通口１１から排出させることができ、効率的に光応答性微小移動体１を移動させることができる。
【００５８】
また、本発明の第２実施形態では、鍔部２３は光触媒層２Ａ及び金属層２Ｂの積層体であったが、光触媒層２Ａのみの単層であってもよい。
【００５９】
さらに、本発明の第１実施形態および第２実施形態では、光触媒層１Ａ，２Ａと金属層１Ｂ，２Ｂとの２層の積層体であったが、この光触媒層１Ａ，２Ａと金属層１Ｂ，２Ｂとの間に、機械的強度の向上および導電性の付与の観点から支持層を設けてもよい。
【００６０】
当該支持層に使用される材料としては、機械的強度がありある程度の延性を示す金属が好ましく、具体的には、Ａｕ、Ｎｉ、およびＣｕからなる群から選択される少なくとも１種の金属、または公知の磁性金属が挙げられる。Ａｕ、Ｎｉ、およびＣｕなどの金属であればある程度の機械的強度が期待され、磁性金属であればマイクロ構造体の回収が容易になると考えられる。当該支持層の平均厚みは、１０〜２０μｍ程度あればよい。
【００６１】
「光応答性微小移動体の製造方法」
本発明に係る光応答性微小移動体１，２の製造方法は、対向する二面の面積が相違する流通部形成型を成形する工程（１）と、当該流通部形成型の側面部の露出面を覆うよう金属層１Ｂ，２Ｂを形成する工程（２）と、前記金属層上に光触媒層１Ａ，２Ａを形成する工程（３）と、前記流通部形成型を酸で除去する工程（４）と、を含む。また、必要により工程（２）と工程（３）との間に、金属層上に支持層を設けてもよい。
【００６２】
以下、各工程について詳説する。
【００６３】
（工程（１））
本発明に係る光応答性微小移動体１，２の製造方法は、対向する二面の面積が相違する流通部形成型を成形する工程（１）を備える。当該流通部形成型の形状は、対向する二面の面積が相違するものであり、円錐台、略円錐台、角錐台などが挙げられ、側面の一部が基板上に一体成型されていてもよい。
【００６４】
当該流通部形成型の成形方法としては、基板上にフォトリソグラフィー技術を用いて形成する方法や、線材の先端部を酸などで溶解して先細状に形成する方法が挙げられる。
【００６５】
より詳細には、上記第１実施形態で示す光応答性微小移動体１の製造方法における工程（１）の好適な例は、直径５０〜３００μｍのＡｇ、Ｃｕ、Ｆｅなどの金属製の線材の先端部を、酸に浸漬することで溶解させ当該先端部を先細状に加工したものを流通部形成型とする。またこの際、必要により酸に浸漬させる先端部の位置を変えることにより、先端部の形状を段階的に先細状に加工することができる。これにより先端の軸方向直角面と基端の軸方向直角面とが相違する。
【００６６】
上記第２実施形態で示す光応答性微小移動体２の製造方法における工程（１）の好適な例は、例えば、図１２に示すように、シリコン、アクリルなどの公知の材料の基板１００上にＣＶＤ法などの蒸着法で平均膜厚１０〜３０μｍになるようにＡｇ、またはＣｕなどの金属を堆積させて堆積層１１０を形成（図１２（ｂ））した後、当該堆積層１１０上に公知の光硬化性樹脂（レジスト材料）１２０を塗布（図１２（ｃ））し、所定の形状のマスクをして露光し露光部１２１を形成する工程（図１２（ｄ））と、当該露光により硬化した露光部１２１以外の光硬化性樹脂１２０を所定の溶媒で除去する工程（図１２（ｅ））と、露出した堆積層１１０をエッチング法により食刻（図１２（ｆ））し、必要により硬化した前記光硬化性樹脂層を除去することにより対向する二面の面積が相違する流通部形成型を成形することができる。
【００６７】
当該マスクの形状は、基板の対向する２辺の一部である第１辺部１２２および第２辺部１２３において、前記第１辺部１２２が第２辺部１２３より短いことが好ましい。これにより、エッチングにより形成されたパターンである流通部形成型は、対向する二面の面積が相違する。
【００６８】
また、マスクにより露光する際には、電子描画装置（ＥＬＳ−３０００）を用いて電子線で所望のパターンを描くことができる。
【００６９】
（工程（２））
本発明に係る光応答性微小移動体１，２の製造方法は、上記工程（１）の後、当該流通部形成型の側面部の露出面を覆うよう金属層１Ｂ，２Ｂを形成する工程（２）を備える。
【００７０】
当該金属層１Ｂ，２Ｂを形成する方法としては、めっき法、スパッタリング法、ＣＶＤ法など公知の方法により金属層１Ｂ，２Ｂを形成することができる。
【００７１】
より詳細には、上記第１実施形態で示す光応答性微小移動体１の製造方法における工程（２）の好適な例は、公知の金属めっき液に先端部を先細状に成形した線材（すなわち流通部形成型）を浸漬させた後、金属を電着させることで金属層１Ｂを形成することが好ましい。
【００７２】
上記第２実施形態で示す光応答性微小移動体２の製造方法における工程（２）の好適な例は、所望の金属層２Ｂに使用する金属を用いてスパッタリング法により金属層２Ｂを形成（図１２（ｇ））することが好ましい。
【００７３】
（工程（３））
本発明に係る光応答性微小移動体１，２の製造方法は、上記工程（２）の後、前記金属層上に光触媒層１Ａ，２Ａを形成する工程（３）を備える。
【００７４】
当該光触媒層１Ａ，２Ａを形成する方法としては、イオンプレーティング塗布法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、電気泳動法など公知の方法により光触媒層１Ａ，２Ａを形成することができる。
【００７５】
より詳細には、上記第１実施形態で示す光応答性微小移動体１の製造方法における工程（３）の好適な例は、金属層１Ｂを表面に形成し、かつ先端部が先細状に成形された線材（すなわち流通部形成型）を、光触媒含有溶液に浸漬させた後、電気泳動させて電着により光触媒層１Ａを形成することが好ましい。また、当該光触媒層１Ａを形成した後、必要により４００〜５００℃で０．５〜３時間焼成してもよい。
【００７６】
上記第２実施形態で示す光応答性微小移動体２の製造方法における工程（２）の好適な例は、所望の光触媒層に使用する光触媒を用いてスパッタリング法により光触媒層２Ａを形成（図１２（ｈ））することが好ましい。
【００７７】
（工程（４））
本発明に係る光応答性微小移動体１，２の製造方法は、上記工程（３）の後、前記流通部形成型を酸で除去する工程（４）を備える。
【００７８】
より詳細には、上記第１実施形態で示す光応答性微小移動体１の製造方法における工程（４）の好適な例は、先端部の表面に光触媒層１Ａおよび金属層１Ｂが形成された流通部形成型を必要により当該先端部だけを切除して、所定の酸溶液に浸漬させることで金属製の流通部形成型だけを溶解することが好ましい。
【００７９】
上記第２実施形態で示す光応答性微小移動体の製造方法における工程（４）の好適な例は、基板１００と一体になった光触媒層２Ａおよび金属層２Ｂをそのまま酸溶液に浸漬させる、または金属製の堆積層１１０を酸でエッチングし、必要により硬化した露光部１２１を熱で分解して除去することで、基板から光応答性微小移動体２を剥離（図１２（ｉ））することが好ましい。
【実施例】
【００８０】
（実施例１）
（光応答性微小移動体の作製）
光応答性微小移動体の前準備として銀線１３５（株式会社ニラコ製）直径０．３ｍｍをもちいた前駆体の作製を行った。まず銀線を１０ｃｍに、はさみで切断した。２５％硝酸溶液（和光純薬工業株式会社製）により先端部を０．２ｍｍ、２５分間浸し、その後先端部を０．１ｍｍ引き揚げ、最下部０．１ｍｍをさらに２５分間浸すことで、処理し、先端の直径が２段階に小さくなるようにした。得られた銀線１３５は純水で洗浄した。
【００８１】
めっきを安全かつ容易に行うために管の作製を行った。容器として＜ラボラン＞サンプル管５０ｍｌを用い、図１３（Ａ）に示すような、条件で３点直径が異なる穴１３１，１３２，１３３を作製した。これを５０ｍｌサンプル管のフタ１３０として用い、各穴１３１，１３２，１３３に対極（白金コイル）１３６、作用極（得られた銀線）１３５、温度計１３４が入るようにした。
【００８２】
上記で作製した硝酸で２段階に処理した銀線１３５を用い、５０ｍｌサンプル管にＰＴＰ−６（日進化成株式会社製白金めっき液）１３９を５０ｍｌ加えた。フタ１３０として上記で作製したフタ１３０を用意し、サンプル管内に撹拌子１３７を入れ、ホットスターラー１３８を用いて、８０℃になるまで加熱した。加熱以降の操作はドラフト内にて行った。浴温が８０℃に達したら８５℃以下になるように温度を保持しつつ、ＨＳＶ−１００（北斗電光製）１４０を用いてＳＳＣＰモードに設定し、１ｍＡで１分間めっきを施し、白金を電着させた。電着後はフタ１３０を取り外し、フタ１３０に接続している銀線１３５のめっき部分を傷つけないようフタ１３０の下部からピンセットを用いて下方に引き抜き純水で洗浄した。めっきを行うための装置の組み立て図を図１３（Ｂ）に示す。
【００８３】
１００ｍｌのビーカーにアセトニトリルを１００ｍｌ、酸化チタン（石原産業社製、粒子径２０ｎｍ）の粉末としてＳＴ−０１を０．３５ｇ加えた。対極１３６として白金線を用い、作用極１３５として作製したＰｔめっき銀線をめっきした部分が確実に浸っていることを確認し、作用極１３５と対極１３６が接触しないよう、十分に距離が開いていることを確認した上で、電気泳動装置（菊水電子工業社製）の電源を入れ、電圧を３００Ｖに設定し２０分間の間、通電することによって、ＴｉＯ２をＰｔの外側に担持させた。その後、装置の電源を切り、プラグを取り外した上で作用極のＡｇ−Ｐｔ−ＴｉＯ２材料を取り出し、アセトンと純水で洗浄した。
【００８４】
上記の方法により得られた銀線（Ａｇ−Ｐｔ−ＴｉＯ２材料）の断面は現時点で図２（Ａ）に示すような状態となっている。この銀線を先端から３００μｍにはさみ（大岩産業株式会社製）を用いて切り、２５％硝酸溶液に１日浸すことで、内側となっている銀線を溶解させた。硝酸で１日溶解させた後は、硝酸溶液内のマイクロ構造体をピンセットと紙の切れ端を用いて、本発明に係る光応答性微小移動体を回収した。
【符号の説明】
【００８５】
１、２  光応答性微小移動体、
１Ａ、２Ａ  光触媒層、
１Ｂ、２Ｂ  金属層、
１０、２０  流通部、
１１、２１  第１の流通口、
１２、２２  第２の流通口、
２３  鍔部、
Ｂ  泡、
Ｆ  溶液、
Ｌ  光、
Ｓ、Ｓ１  界面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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