MEMS技術を用いた集積流体慣性センサ

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Si基板平面上にガス流体回路を構成し、その上に複数の温度検知用エレメントを最適配置することによって、標準的なMEMSプロセス技術により製作することが可能な新たな3軸流体ジャイロスコープを考案した。3軸ジャイロスコープの実現により、これまでに開発してきた2軸加速度センサと同一チップ上に集積し、5成分の運動量の計測が可能な集積慣性センサを実現することができた。2009年4月から2009年9月までに取り組んだ研究内容を以下に示す。流体式慣性センサの製作・パッケージングジャイロセンサの流路と、センシングエレメントとしてマイクロスケールのSiホットワイヤーブリッジを平面上に製作した。さらに同一基枚上に、3軸のジャイロセンサと2軸の加速度センサを集積した多軸慣性センサの製作およびパッケージングに成功した。流体式慣性センサ用マイクロジェットポンプの設計・シミュレーションと試作・評価マイクロポンプを開発・試作し、その特性を評価した。流体式センサに関して重要な特性であるジェットフローを作り出すことに成功した。また、センシングエレメントを有する流体回路デバイスも製作した。これは自動制御システム、バイオシステムの応用に有用である。さらに本研究では新しいセンシングエレメントの開発に向けてシングルウオールカーボンナノチューブ(SWNT)の熱的特性とアプリケーションを調査した。合成して並べられたSWNTフォレストフィルムのピエゾ抵抗効果とゼーベック効果に関して調査した。ピエゾ抵抗係数はシリコンの2倍であることが確認された。ゼーベック効果は金属の6倍であった。