昆虫気流感覚毛の人工的実現

• Project/Area Number: 11875090
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Measurement engineering
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 牧野 英司 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70109495)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柴田 隆行 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10235575)
• Project Period (FY): 1999
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1999)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 1999: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: 気流覚 / フローセンサ / 微細プロセス / 薄膜側温抵抗体

Research Abstract

気流を熱的に検出するフローセンサ構造について有限要素法を用いたシミュレーションを行い、ヒータの熱が気流によってその上流、下流にある金属導体(測温抵抗体)ヘと伝達され、導体に温度変化をもたらす様子を解析した。これに基づいて、ヒータ、測温抵抗体の構造、寸法に対する知見を得た。
シミュレーションに基づいてセンサの基本構造を検討し、これをシリコンマイクロマシニングによって実現した。シリコン基板上にLPCVDによって低ストレスの窒化シリコン膜を形成した。この上に、リフトオフ法によって幅20μmの3組のPt(130nm)/Cr(20nm)ストライプ状パターンを形成した。この後、これらのパターンが乗った窒化シリコン膜の下地のシリコン層をエッチングによって完全に除去し、カンチレバー型のセンサとして自立させた。これによって、中央の白金カンチレバーをヒータとし、この両側の白金カンチレバーを測温抵抗体として動作させることによって気流方向を決定する構造を実現した。
作製した気流覚センサの性能を評価するために、気体を既知の流量で流す風洞を樹脂製パイプとマスフローメータで作製した。この風洞に作製した気流覚センサを設置し、併せて市販の風速センサを基準センサとして設置して、気流方向と風速を測定できるシステムを作製した。
引き続き、センサを駆動・計測するための電子回路を作製し、開発したセンサの評価を行う。この一方向のみを検知するセンサによる知見に基づいて、さらに2次元的な任意の方向を決定できるセンサに発展させデバイスを実現していく予定である。