マイクロ流体機械システムの研究

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マイクロ流体機械システムの開発を目的として研究を行い以下の成果を得た.1.マイクロ流体機械デバイス加工プロセスの開発シリコンの単結晶異方性エッチング等のマイクロマシニング技術を用いて,流体機械デバイス構造を実現することが可能な新しい加工プロセスを開発した.具体的にはSOI(Silicon On Insulator)基板を用いて,厚さ5〜6μmの単結晶シリコン材の可動部を作製した.これにより均一で残留応力の小さい可動部が可能となった.2.パッケージ技術の開発流体の出入口及び電気配線などの外部接続を考慮に入れたデバイス設計を行い,大きさ14mmx12mmx1.0mmのマイクロバルブを製作した.なお,流体出入口の開口部は正方形のオリフィス形状になっており,一辺の長さは,220,540μmの2種類である.3.デバイスの性能評価製作したマイクロバルブを用いて性能評価を行った.以下に得られた結果を示す.(1)静電気力で開閉可能な圧力差は駆動電圧及びフィルムの厚さに依存する.フィルムの厚さが薄いほど開閉可能な圧力は大きくなり,駆動電圧200Vで40kPa以上の圧力ガスを制御できる.(2)レーザ光による変位計測システムを開発しバルブの応答速度を測定した.応答速度は印加電圧を大きくすることにより短くなる.200Vの電圧の場合,開閉に要する時間は1ms以下となり,高速応答のシステムを実現できる可能性を示した.