SAWストリ-ミングの解明とそれを用いた新しい流体素子の研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550041
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 塩川 祥子 静岡大学, 工学部, 助教授 (50016599)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森泉 豊栄 東京工業大学, 電気電子工学科, 教授 (80016534)
• Keywords: SAW / SAWストリ-ミング / 弾性表面波 / レ-リ-モ-ド / インクジェット / アコ-スティックストリ-ミング / 超音波非線形現象 / 微小流体素子

Research Abstract

弾性表面波は伝搬面上の微小な水を流動させたり、飛翔させたりすることがわかり、それらの水の動きをSAWストリ-ミングと名付けた。本研究の目的は、このSAWストリ-ミング現象の解明を行うこと、及び電気的制御が簡単な微小流体素子としての特徴を有しているため、チュ-ブのない流体ガイドや、ポンプ、ノズルのないインクジェット素子などの液体輸送デバイスへの応用について基礎的な研究を行うことである。得られた成果をまとめると以下の通りである。
1.本現象を説明する最も基本的な式をアコ-スティックストリ-ミングの理論を利用して導出する事ができた。
2.水を流動させたり、飛翔させたりする力をSAWストリ-ミング力と名付け、1.で得られた理論を用いて計算を行った。その結果、流体に作用する力が非常に大きいことが分かった。また、実験結果ともよく一致した。同時にその反力が存在することも実験的に確認することができた。
3.SAWストリ-ミングが示すさまざまな水の動きを、(1)基板の表面状態(親水性、疎水性)、(2)電気的入力パワ-、(3)周波数、パルス周期、パルス長、(4)水の量などをパラメ-タとして観測を中心とした測定を行った。今後は、それらのパラメ-タと水の動きを定量的につかむ実験を行う。
4.これらの理論及び実験結果よりSAWデバイスを用いた流体素子の可能性が明確になった。1つの応用例として超音波モ-タ(IDTモ-タと名付けた)を試作した。今後は、SAWストリ-ミングによる反力の利用も考えさらに新しいアクチュエ-タ-の提案及び開発を行う。

Research Products

• [Publications] 塩川 祥子: "SAWストリ-ミングによるインクジェット効果" 第36回応用物理学関係連合講演会講演予縞集. 第36回. 440 (1989)
• [Publications] 塩川 祥子: "SAWストリ-ミングに対するSAWパワ-フロ-角の影響" 第36回応用物理学関係連合講演会講演予縞集. 第36回. 440 (1989)
• [Publications] 塩川 祥子: "SAWストリ-ミングの特性と流体素子への応用" 1989年春季日本音響学会研究発表会論文集. 論文集II. 787-788 (1989)
• [Publications] S.Shiokawa: "Experimental Study on Liquid Streaming by SAW" Japan Journal of Applied Physics. 28. 126-128 (1989)
• [Publications] 上田 年彦: "SAWストリ-ミング現象の解明とその応用" 第50回応用物理学会学術講演会講演予縞集. 第50回. 350 (1989)
• [Publications] 塩川 祥子: "SAWストリ-ミング現象の解明とその応用" 電子情報通信学会技術報告資料・超音波研究会. US89ー51. 41-46 (1989)
• [Publications] S.SHIOKAWA: "Liquid Streaming and Droplet Formation Caused by Leaky Rayleigh Waves" IEEE US Symposium Proceedings. 643-646 (1989)
• [Publications] 塩川 祥子: "SAWストリ-ミング現象の解明と微小流体素子への応用" 1989年秋季日本音響学会研究発表会論文集. 論文集II. 959-960 (1989)
• [Publications] 塩川 祥子: "アプリケ-ション募集ーSAWストリ-ミングー" 超音波TECHNO. 1. 50-53 (1989)
• [Publications] 塩川 祥子: "SAWストリ-ミング現象" 電子情報通信学会全国大会(非線形問題特集). SAー8ー9. 467-468 (1990)
• [Publications] 上田 年彦: "SAWストリ-ミング現象の推力" 1990年春季音響学会研究発表会論文集. 論文集II. 813-814 (1990)
• [Publications] 松井 義和: "SAWストリ-ミング現象の超音波モ-タへの応用" 1990年秋季音響学会研究発表会論文集. 論文集II. 797-798 (1990)
• [Publications] S.SHIOKAWA: "SAW Streaming and its Application to Fluid Devices" Japan Journal of Applied Physics. 29. 135-137 (1990)
• [Publications] 松井 義和: "SAWストリ-ミング現象を用いた超音波モ-タ-" 1991年春季音響学会研究発表会論文集. 論文集II. 667-668 (1991)
• [Publications] 上田 年彦: "圧電セラミック基板を用いたSAWストリ-ミング現象とその応用" 1991年春季音響学会研究発表会論文集. 論文集II. 721-722 (1991)
• [Publications] 塩川 祥子: "SAWストリ-ミング現象の解明" 電子情報通信学会論文誌.