新規なMEMSデバイスの創生とその医工分野への応用に関する研究

点击翻译按钮获取中文摘要

形態情報のみならず機能情報も含めた可視化・情報提示が可能な高度医療イメージング機器の実現を最終目標として,キーテクノロジーである高感度医療センシング用MEMS(微小電気機械システム)の創成に関する研究を実施した.我々のアプローチの特長は,独自の3次元微細加工技術を駆使した新規な3次元を活用することである.ターゲットデバイスとして,容量型小型超音波トランスデューサ(cMUT)を取り上げ,高速応答(5MHz)と高感度を両立させるためにの構造を提案し,その有用性を理論、解析、実験の各面から総合的に実証する.今年度は、電極として機能するメンブレンおよび基板から構成されるcMUTにおいて,電極間に発生する静電力によるメンブレンの基板側への撓みを中心部において均一に生じさせるために,メンブレンの一部に補強構造を有する中央厚肉トラス構造を有する直径50μmの振動板を2次元アレイに配置する構造を提案した.解析的なアプローチによる感度予測式の導出および有限要素法やトポロジー最適設計手法を駆使した振動板構造の最適設計を行い,従来構造と比べて3倍の感度を実現できる見通しを得た.今後,新規3次元微細構造製作プロセスを設計し,予備実験・デバイス試作,デバイスの静的・動的評価を行う予定である.さらに、cMUTを含む多様なMEMSデバイスに応用可能な新規な3次元微細構造製作プロセスとして、複数種類のコンポーネントを接触電位差を用いることで組み付け順序を制御してセルフアセンブルする技術を提案し,プロセスモデリング手法の構築と,1mm×1mmのシリコンチップを用いた予備実験を行い,構築したセルフアセンブルモデルの有用性と接触電位差を用いた組付順序制御セルフアセンブルの有層既を確認した(口頭発表)。今後は,マイクロスケールコンポーネントのセルフアセンブルに展開する.