フォトファブリケーションによるマイクロアクチュエータ

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03102001
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 江刺 正喜 東北大学, 工学部, 教授 (20108468)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 倉林 徹 東北大学, 工学部, 助手 (90195537) ; 南 和幸 東北大学, 工学部, 講師 (00229759) ; 内山 勝 東北大学, 工学部, 教授 (30125504)
• Keywords: マイクロアクチュエータ / フォトファブリケーション / マイクロマシーニング / 静電アクチュエータ / 立体的微細加工 / 静電サーボ / 能動カテーテル / 協調制御

Research Abstract

最終年度であり、マイクロアクチュエー夕の高性能化に関する研究、および目的としていた「器川で優しい機械システム」を実現する研究を行ない以下の成果を得た。
1.分布型マイクロアクチュエータのための立体的微細加工技術 多数の静電アクチュエータからなる分布型静電マイクロアクチュエータを実用的なものにするための高アスペクト比の微細構造体の製作、具体的には低温高速反応性イオンエッチングによるポリイミドやシリコンの貫通エッチングに関する、装置開発、機構解明などの研究を行なった。エッチングした構造体をめっきの鋳型に用いて金属の徴細構造体も実現している。放射光とネガレジストを利用した自己整合製作プロセスの基礎研究、液の表面張力による製作中の破壊を防止する研究などを行なっている。
2.センサ・アクチュエータを集積化したマイクロシステム 対抗電極構造を静電アクチュエータおよび容量型変位センサとして用いる静電サーボ型加速度センサや静電浮上、アクチュエータの制御、振動子駆動、また2次元光スキャナやマイクロバルブなと、センサとアクチュエータ(および回路)を集積化し高度な機能を持つ各種マイクロシスデムを実現した。
3.能動力テーテル(多数のマイクロアクチュエータが分布し柔らかく動く機械) 血管内などに蛇のように自分で曲がって入っていく能動カテーテルを3mmの太さで実現した。シリコンのフォトファブリケーションによりウェハ上のバッチプロセスでリンクが作られ、多数のリンクが形状記憶合金(SMA)のコイルによるアクチュエータでつながり、各部が自由な方向に曲がるものである。内部に通信制御用の集積回路を内蔵させる研究も行なった。さらに細い能動カテーテルを可能にするため、連続紫外線レーザを用いた低温擬宿光CVDによる微細組立技術を開発した。カテーテルに触覚センサの機能を持たせて操作性を向上したり血管壁の硬さを計測したりできるように、エキシマレーザによる非平面パターニング技術を確立した。
4.多数のマイクロアクチュエータの脇調制御 単機能マイクロロポットを複数台用いて対象物を操作する協調制御、およびフレキシブルロポットに関して理論およびモデル実験の両面から研究した。

Research Products

• [Publications] 江刺正喜: "筋肉に学ぶ分布型静電マイクロアクチュエータ" 第41回応用生物学関係連合講演会. 41. 1322 (1994)
• [Publications] S.K.Lee: "Electrostatic Linear Microactuators Based on the Inchworm Actuation" IEEE Intn.Conf.on Industrial Techology. (1994)
• [Publications] M.Esashi: "High-rate Directional Deep Dry Etching for Bulk Silicon Micromachining" J.Micromechanics and Microengineering. 5. 1-6 (1995)
• [Publications] 大津雅人: "低表面張力液体を用いた自己支持薄膜構造の乾燥" Technical Digest of the 13th Sensor Symposium. 12(発表予定). (1995)
• [Publications] 江刺正喜: "マイクロマシニングの動向" 日本機械学会誌. 97. 286-289 (1994)
• [Publications] 江刺正喜: "微細加工とマイクロマシン" 電気学会部門誌A. 114. 499-506 (1994)
• [Publications] 江刺正喜: "マイクロ加工技術" 溶接学会誌. 63. 449-453 (1994)
• [Publications] 江刺正喜: "マイクロマシーニング技術の現状と将来" 日本応用磁気学会. 18. 896-902 (1994)
• [Publications] N.Ura: "Silicon Capacitive Accelerometer with Surrounding Mass Structure and Electrostatic Servo Techinique" Techical Digest of the 12th Sensor Symposium. 12. 167-170 (1994)
• [Publications] Y.Shoji: "Diode Intergrated Capacitive Accelerometer with Reduced Structural Distortion" Transducers′95. 8(発表予定). (1995)
• [Publications] K.Jono: "Electrostatic Servo Type Three-axis Silicon Accelerometer" Measurement Science and Technology22GD11:6. 11-15 (1995)
• [Publications] 峯田貴: "容量型3軸加速センサ" 第12回センサの基礎と応用シンポジウム講演概要集. 12. 71 (1994)
• [Publications] 峯田貴: "容量型3軸加速センサ" 次世代センサ協議会第6回マイクロマシーニング研究会. 6. 27-28 (1994)
• [Publications] T.Mineta: "Three-axis Capacitive Accelerometer with Uniform Axial Sensitivties" Transducers′95. 8(発表予定). (1995)
• [Publications] 水野潤: "角速度と加速度を同時に検出できるシリコン容量型センサ" 自動車技術会1994年秋期大会学術講演会. 205-208 (1994)
• [Publications] J.Mizuno: "Fabrication and Characterization of a Silicon Structure for Simultaneous Detection of Acceleration and Angular Rate 21GC16:Transducers′95" 8(発表予定). (1995)
• [Publications] 橋本浩: "振動式加速センサ" Technical Digest of the 13th Sensor Symposium. 13(発表予定). (1995)
• [Publications] M.Hashimoto: "Silicon Resonant Anguiar Rate Sensor Using Electromgnetic Excitation and Capacitive Detection" Technical Digest of the 12th Sensor Symposium. 12. 163-166 (1994)
• [Publications] M.Esashi: "Packaged Micromechanicai Sensors" 1994IEEE Symp.on Emerging Tech.& Factory Automation.Tokyo. 1. 30-37 (1994)
• [Publications] 沈東演: "Auスパッタ膜を用いたSi-Si接合" 第12回センサの基礎と応用シンポジウム講演概要集. 12. 66 (1994)
• [Publications] D.Y.Sim: "Silicon Pneumatic Microvalve" Proc.おf the 5th Conf.on Sensor Technology,Taejon,Korea. 5. 115-122 (1994)
• [Publications] D.Y.Sim: "Bakabie Silicon Pneumatic Microvalve" Transducers′95. 8(発表予定). (1995)
• [Publications] S.Shoji: "Microflow Devices and Systems" J.Micromech.and Microeng. 4. 157-171 (1994)
• [Publications] 庄子習一: "マイクロ流体制御システム" 油空圧技術. 33. 51-57 (1994)
• [Publications] 江刺正喜: "マイクロマシーニングによる計測技術" 日本機械学会 機械力学、測定制御部門計測フォーラム. 21-22 (1994)
• [Publications] 江刺正喜: "マイクロマシン用センサ&アクチュエータ" 省力と自動化. 25. 52-55 (1994)
• [Publications] 林根培: "薄膜ヒータを用いた間接加熱による形状記憶合金アクチュエータ" 第12回センサの基礎と応用シンポジウム講演概要集. 12. 78 (1994)
• [Publications] 江刺正喜: "能動力テーテルの要素技術" 次世代センサ協議会第5回マイクロマーシング研究会. 5. 31-39 (1994)
• [Publications] G.Lim: "Multi-Joint Active Catheter Based on Silicon Micromachining" Proc.of the 5th Conf.on Sensor Technology.Taejon,Korea. 5. 107-114 (1994)
• [Publications] G.Lim: "Active Catheter with Multi-Link Structure Based on Silicon Micromachining" Proc.of the Micro Electro Mechanical Systems′95,Amsterdam. 8. 116-121 (1995)
• [Publications] 林根培: "能動力テーテルと分布型アクチュエータ" 計測自動制御学会 第6回自律分散システム、シンポジウム. 6. 109-114 (1995)
• [Publications] 林根培: "マイクロマシニング技術による能動力テーテル" 第34回日本エム.イー学会大会. 34(発表予定). (1995)
• [Publications] 江刺正喜: "半導体微細加工技術によるマイクロシステム" 日本機械学会 第7回計算力学講演会. 7. 1-2 (1994)
• [Publications] 江刺正喜: "マイクロマシン技術" Medical Lmaging Technology. 12. 353-359 (1994)
• [Publications] 江刺正喜: "微小機械の医療応用" 先端医療. 4. 24-25 (1994)
• [Publications] K.Takashima: "Laser Projection CVD Using the Low Temperature Condensation Method" Applied Surhace Science. 79/80. 366-374 (1994)
• [Publications] S.Maeda: "Eximer Laser Induced CVD and Its Application TO the Selective Nonlaner Metallization" J.Micromechanics and Microengineering. 5(印刷中). (1995)
• [Publications] M.Suguhara: "Microssmbiy by High Rate CVD Using CW UV Laser" Transducers′95. 8(印刷中). (1995)
• [Publications] 江刺正喜: "光マイクロ加工" 第55回応用物理学会学術講演会. 55. 1206 (1994)
• [Publications] 南和幸: "マイクロマシンと光技術" 光技術コンタクト. 32. 314-321 (1994)
• [Publications] 江刺正喜: "レーザーのマイクロマシンへの応用" 平成7年レーザー学会学術講演会第15回年次大会. 15. 197-200 (1995)
• [Publications] 江刺正喜: "レーザーマイクロマシーニング" 第4回理研シンポジウム. 4. 49-52 (1995)
• [Publications] 内山勝: "フレキシブル.マニピュレータの軌道制御" 日本ロボット学会誌. 12. 184-191 (1994)
• [Publications] 内山勝: "6自由度高速パラレルロボットHEXAの開発" 日本ロボット学会誌. 12. 451-458 (1994)
• [Publications] 内山勝: "ルールベースト人工技能システムの計算機援用ルール作成" 日本ロボット学会誌. 12. 459-465 (1994)
• [Publications] M.Hashimoto: "Silicon Resonant Angular Rate Sensor Using Electro-magnetic Exitationand Capacitive Detection" Micro System Technologies′94,Berlin. 63-772 (1994)
• [Publications] J.Choi: "RIEによるシリコン角速度センサ" Technical Digest of the 13th Sensor Symposium. 13(発表予定). (1995)
• [Publications] 紺野伸顕: "シリコン振動型センサの解析" 日本機械学会 第7回計算力学講演会. 7. 9-10 (1994)
• [Publications] C.Cabuz: "Fabrication and Packaging of a Resonat Infrared Sensor Integrated in Silicon" Sensors and Actuators A. 43. 92-99 (1994)
• [Publications] C.Cabuz: "Microphysical Investigation on Mechanical Structures Realized in P^+ Silicon" IEEE Journal of Nicromechanical Systems. 4(印刷中). (1995)
• [Publications] 深津恵輔: "P^+シリコンの内部摩擦" 次世代センサ協議会第6回マイクロマシーニング研究会. 6. 33-37 (1994)
• [Publications] N.Asada: "Silicon Micromachined Two-Dimensional Galvano Optical Scanner" IEEE Trans. on Magnetics. 30. 4647-4649 (1994)
• [Publications] 川窪功: "電磁駆動小型光スキャナ" TechnicalDigest of the 13th SEnsor Symposium. 3(発表予定). (1995)
• [Publications] H.Henmi: "acuum Packaging for Microsrnsors by Giass-Silicon Anodiu Bondinding" Sensors and Actuators A. 43. 243-248 (1994)
• [Publications] 畑中啓作: "静電容量検出型シリコンダイアフラム真空センサ" Techical Digest of the 13th Sensor Symposium. 13(発表予定). (1995)
• [Publications] T.Moriuchi: "Cavity Pressure Control for Critical Dumping of Packaged Micro Mechanical Devices" Transducers′95. 8(発表予定). (1995)
• [Publications] 庄司康則: "歪の少ない陽極接合" 次世代センサ協議会第4回マイクロマシーニング研究会. 4. 57-66 (1994)
• [Publications] 本間聖人: "マイクロメカニカルデバイスのフェイスダウンマウンティング" 電気学会センサ技術研究会. 19-25 (1995)
• [Publications] M.Esashi: "Encapsulated Micro Mechanical Sensors" Microsystem Technologies. 1. 2-9 (1994)
• [Publications] 近野敦: "加速度指令による三次フレキシブルマニピュレータの振動抑制制御" 日本ロボット学会誌. 12. 1166-1174 (1994)
• [Publications] 内山勝: "高速ロボット機構" 精密工学会誌. 50. 1403-1409 (1994)
• [Publications] M.Uciyama: "Exoperiment on Dynamic Conrol of a Hexa-type Parallel Robot,Interigent Automation and Soft Computing, Trends in Research, Development and Applications" Proc.of the First World Automation Congress(WAC′94). 14-17 (1994)
• [Publications] M.Svinin: "Cartesian-Level Control Strategy for a System of Manipulators Coupled Through a Flexible Object" Proc. of the IEEE/RSJ/GI International COnf. on Intelligent Robots and Systems. 687-694 (1994)
• [Publications] A.konno: "Vibration Controllability of Flexible Manipulators" Proc.1994 IEEE Int. Conf.on Robotics and Automation. 308-314 (1994)
• [Publications] S.Lopez-Linares: "Controllability of Flexible Manipulators" orce IFAC Symposium on Robot Control. 4. 509-516 (1994)
• [Publications] A.Konno: "Vibration Suppression Control of Spatial Flexible Manipulators" Force IFAC Symposium on Robot Control. 4. 517-523 (1994)
• [Publications] M.M.Svinin: "Coordinated Dynamic Control of a System of Manipulators Coupled via a Flexible Object" Force IFAC Symposium on Robot Control. 4. 1005-1010 (1994)
• [Publications] 内山勝: "単機能マイクロロボット群による物体操作" 第12回日本ロボット学会学術講演会. 12. 549-550 (1994)
• [Publications] M.Esashi: "VCH Publishers" Sensors,Vol.7.Mechanical Sensors. 26 (1994)
• [Publications] S.Shoji: "Kodansha LDT." Chemical Sensor Techology,Vol.5. 15 (1994)
• [Publications] 江刺正喜: "フジテクノシステム" 精密制御用ニューアクチュエータ便覧. 12 (1994)
• [Publications] 江刺正喜: "かんと出版" 超精密 Vol.4. 7 (1994)
• [Publications] S.Shoji: "Kluwer Academic Publishers" Micro Total Analysys Systems. 15 (1995)