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Development of thin-film based PiezoMEMS haptic devices

Research Project

Project/Area Number 17K06269
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionUniversity of Hyogo

Principal Investigator

Kanda Kensuke  兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (20446735)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 前中 一介  兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (70173721)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
KeywordsMEMS / 圧電薄膜 / 触覚アクチュエータ / IoT / MEMS・マイクロマシン / 触覚ディスプレイ / ハプティックス / インターフェース / 触覚デバイス / PZT / フレキシブル / マイクロ・ナノシステム / マイクロマシン
Outline of Final Research Achievements

In this study, we focused on the haptic output for wearable systems with low power consumption. It was found that a few mm square and less than 1 mm thick device can give tactile stimulation to a person with a low power consumption of 11 micro-watt. In addition, we have succeeded in making a person recognize multiple tactile stimulus patterns in the array of elements. The interaction between the device and the human was modeled and a simple simulation tool was constructed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

触覚刺激をバッチ製造可能な水準のMEMSによって生み出すことはこれまで困難であった。本研究で実現した圧電MEMSによる触覚アクチュエータは,初期的な実験では低消費電力で人に振動刺激を与えることが可能であることが確認でき,設計上の多くの有益な知見を得た。今後のさらなる改良によって,人体活動モニタリングシステムの人・システム間の相互通信への利用を含め,幅広い応用が期待できると考える。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 3 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Tactile Device Based on Piezoelectric MEMS 2<sup>nd</sup> Report: Structural Improvements2019

    • Author(s)
      Kanda Kensuke、Toyama So、Takahara Kosuke、Fujita Takayuki、Maenaka Kazusuke
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines

      Volume: 139 Issue: 11 Pages: 369-374

    • DOI

      10.1541/ieejsmas.139.369

    • NAID

      130007740440

    • ISSN
      1341-8939, 1347-5525
    • Year and Date
      2019-11-01
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of design parameters on performance of piezoelectric MEMS energy harvesting2019

    • Author(s)
      Hirai Shota、Kanda Kensuke、Fujita Takayuki、Maenaka Kazusuke
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 58 Issue: SL Pages: SLLD07-SLLD07

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab362f

    • NAID

      210000156827

    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Piezoelectric MEMS with Tactile Stimulation and Displacement Sensing Functions2018

    • Author(s)
      K. Kanda, K. Takahara, S. Toyama, T. Fujita, K. Maenaka
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 57 Issue: 11S Pages: 11UF14-11UF14

    • DOI

      10.7567/jjap.57.11uf14

    • NAID

      210000149823

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  • [Journal Article] Piezoelectric MEMS with Multilayered Pb(Zr,Ti)O3 Thin films for Energy Harvesting2018

    • Author(s)
      K. Kanda, S. Hirai, T. Fujita, K. Maenaka
    • Journal Title

      Sensors and Actuators A

      Volume: 281 Pages: 229-235

    • DOI

      10.1016/j.sna.2018.09.018

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      嶋田倫太郎,神田健介,藤田孝之,前中一介
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      T. Aiba, S. Hirai, K. Kanda, T. Fujita, and K. Maenaka
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      髙原光將,ハズワニ B. M. ナシル,神田健介,藤田孝之,前中一介
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      饗庭岳,平井翔太,神田健介,藤田孝之,前中一介
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      平井翔太,神田健介,藤田孝之,前中一介
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  • [Presentation] MEMS ENERGY HARVESTING BASED ON UNIFORM-STRESS CANTILEVER WITH MULTILAYER PZT THIN FILMS2018

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      S. Hirai, K. Kanda, T. Fujita, K. Maenaka
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      The 18th International Conference on Micro and Nanotechnology for Power Generation and Energy Conversion Applications (PowerMEMS 2018)
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  • [Presentation] MEMS Tactile Device by Using Multilayerd Piezoelectric Thin Film2018

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      S. Toyama, K. Kanda, K. Takahara, T. Fujita, K. Maenaka
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      International Workshop on Piezoelectric Materials and Applications in Actuators (IWPMA 2018)
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  • [Presentation] MEMS Tactile Device Based on Polymer/Thin-Film PZT Structure -Sensor and Actuator Integration2018

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      K. Takahara, S. Toyama, K. Kanda, T. Fujita, K. Maenaka
    • Organizer
      2018 ISAF-FMA-AMF-AMEC-PFM Joint Conference
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  • [Presentation] PZT/PI積層構造を用いた圧電MEMS触覚デバイス2018

    • Author(s)
      遠山蒼, 髙原光將, 神田健介, 藤田孝之, 前中一介
    • Organizer
      第35回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
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  • [Presentation] 多層PZT薄膜を用いた圧電エナジーハーベスタおよび回路シミュレータモデル2018

    • Author(s)
      平井翔太, 神田健介, 藤田孝之, 前中一介
    • Organizer
      第35回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
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  • [Presentation] センサ付き圧電MEMS触覚提示デバイスによる接触実験およびそのモデル化2018

    • Author(s)
      髙原光將, 遠山蒼, 神田健介, 藤田孝之, 前中一介
    • Organizer
      第35回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
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  • [Presentation] 多層PZT薄膜および圧電MEMSファブリケーション2018

    • Author(s)
      神田健介
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      第16回圧電MEMS研究会
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    • Invited
  • [Presentation] Validation of Output Voltage Multiplication by Using Series-Connected Piezoelectric Elements for Physical Sensors2018

    • Author(s)
      K. Kanda, T. Ushita, T. Fujita, K. Maenaka
    • Organizer
      The 31st IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 多層PZT薄膜によるMEMSエナジーハーベスタ試作2018

    • Author(s)
      平井翔太,神田健介,佐野良,藤田孝之,前中一介
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
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  • [Presentation] MEMSセンサのためのPZT微細加工とその周辺技術2017

    • Author(s)
      神田健介
    • Organizer
      電子情報通信学会機能集積情報システム(FIIS)研究会
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    • Invited
  • [Presentation] 圧電MEMSのDRIEによるデバイス構造作製と3次元化への試み2017

    • Author(s)
      神田健介
    • Organizer
      JKA人材育成等補助事業技術セミナー
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    • Invited
  • [Presentation] Multilayer Piezoelectric MEMS Energy Harvester Based on Longitudinal Effect2017

    • Author(s)
      R. Nakanishi, K. Kanda, T. Fujita, I. Kanno, and K. Maenaka
    • Organizer
      PowerMEMS 2017
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 圧電MEMSによる触覚デバイス試作2017

    • Author(s)
      遠山蒼,神田健介,大久保昂,髙原光將,藤田孝之,前中一介
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
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  • [Presentation] 多層圧電膜によるMEMS触覚デバイス2017

    • Author(s)
      遠山蒼,神田健介,大久保昂,藤田孝之,前中一介
    • Organizer
      第34回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
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  • [Presentation] 多層PZT薄膜による圧電MEMSエナジーハーベスタの提案,2017

    • Author(s)
      中西亮介,神田健介,藤田孝之,前中一介
    • Organizer
      第34回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
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  • [Presentation] 低消費電力な人体活動モニタリングシステムのための圧電MEMSトリガ2017

    • Author(s)
      神田健介, 牛田大樹,横松得滋,藤田孝之,前中一介
    • Organizer
      電気学会PHS/BMS合同研究会
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  • [Book] VR/AR技術の 開発動向と最新応用事例 第3章第3節2018

    • Author(s)
      神田健介
    • Total Pages
      8
    • Publisher
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861046940
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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