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形状記憶合金を用いたマイクロ化学用流体制御デバイス

采用形状记忆合金的微化学流体控制装置

基本信息

批准号：
14750192
负责人：
長谷川忠大
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Osaka Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度は,本研究課題の主要要素である10個の流出口の切換えができるロータリー型マイクロ多方向切換バルブにおいて,アクチュエータにより流出口を自動で切換えるための原理を考案し,試作・駆動実験を行うことで有効性を示した.そこで次のステップとして,本バルブチップにマイクロアクチュエータを内蔵させ流路の自動切換えを実現するために,バルブの性能と設計パラメータの関係を計測し明らかにした.これにより,500kPa以上の高耐圧性能にもかかわらず,約60gfと低い摺動力でローターを回転させられる条件を発見でき,現状の性能を維持したままで内蔵したマイクロアクチュエータによりローターを回転させられることが確認できた.また,気体液体双方の輸送ができるSMAマイクロアクチュエータを用いたマイクロポンプチップの試作も行った.研究代表者らが2001年に試作したマイクロポンプの性能(液体:最大流量12.3μl/min,最大圧力25kPa;気体=最大流量11.0μl/min,最大圧力5kPa)より高いものを作製するため,変位可能なチャンバー兼バイアス力として利用している材料から選定をやり直し,それに合わせSMAマイクロアクチュエータを設計製作したが,マイクロポンプの性能を大幅に上げるまでには至らなかった.しかし,マイクロポンプの開発の過程で,歩留まりが良く高性能な新しいハット型チェックバルブを考案した.これまで利用していたシリコンラバーを片持ちにハイブリッドした片持型チェックバルブはマイクロポンプのように低い流速で開閉を行うと液漏れし正常に動作しないことが多々あった.また,開放時には弁が振動しポンプ性能に悪影響を及ぼしていた.これはマイクロ光造形法の造形原理に起因していることが分かり,抜本的解決が必要であった.そこで,シリコンラバー自体が受動弁として機能するハット型の3次元形状を考案した.これは,歩留まりが良いばかりか,低い流速においても常に正常に動作し,開放時の圧力が0.3kPaとこれまでのものの3分の1程度と低く,さらに閉鎖時の圧力は250kPa以上と良好な性能を示した.

Last year, the main elements of this research topic were: 10 outlets switching, multi-directional switching, automatic switching of outlets, and experimental operation. The automatic switching of the internal flow path is realized by measuring the relationship between the internal flow path and the internal flow path. For example, high pressure resistance of more than 500kPa is about 60gf and low pressure power is about 60gf. The performance of the current situation is maintained. The transportation of liquid from both sides of the body is also discussed. Study Representative: 2001 Trial Performance (Liquid: maximum flow rate 12.3μl/min, maximum pressure 25kPa; The flow rate = maximum flow rate 11.0μl/min, maximum pressure 5kPa) can be controlled at a high speed, and there is a possibility that both the air force and the air force can be utilized. The selection of materials can be varied. Therefore, with the design and manufacture of the SMA connector, the performance of the connector can be greatly improved. During the development process, we will continue to improve the high performance of the new type of equipment. The flow rate is low, the flow rate is open and closed, and the leakage is normal. When open, the vibration affects the performance of the machine. The principle of optical modeling is the cause of this problem, and the solution is necessary. For example, the function of the three-dimensional shape is examined. The pressure at the time of opening is 0.3kPa, the pressure at the time of closing is more than 250kPa, and the performance is good.