レスキューマイクロロボット用生物規範型体温・呼気検出センサフュージョンの開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10450155
• 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)
• Keywords: レスキューマイクロロボット / 呼気検出炭酸ガスセンサ / 体温検出赤外線センサ / 焦電セラミックス薄膜

Research Abstract

被災者発見用のセンサーフュージョンの開発を目的として、炭酸ガス検出型マイクロ呼気センサと赤外線検出型マイクロ体温センサ実現のための要素技術の開発を行った。
呼気センサに関して、N,N,N',N'-テトラキス(2-ヒドロキエチル)エチレンジアミンを感応膜とする水晶振動子式炭酸ガスセンサを作製した。この炭酸ガスセンサは、大気から人間の呼気中の炭酸ガス濃度に相当する0.04〜4%という低濃度においても高い感度があり、またこの濃度範囲で高い分解能を持つこと、応答速度は数min以内であることを明らかにした。
体温センサに関して、赤外線センサ材料である焦電セラミックスPZT薄膜をスパッタリングによって形成した。ペロブスカイト構造のPZTを得るためには、基板温度などの成膜条件よりも成膜後のアニールが重要であり、特に10℃/s以上の昇温速度が決定的な要因であること、雰囲気(酸素、窒素、大気)には依存しないことを明らかにした。形成したPZT薄膜の焦電定数を測定し、成膜条件、アニール条件の影響を検討した。形成したPZT薄膜はSF_6ガス中の反応性イオンエッチング(RIE)でパターニングできることを明らかにした。
赤外線センサ用のセラミックス系基板のパターニングに関して、ポリイミド系あるいは環化ポリブタジエンゴム系のフォトレジスト膜を用いて、高温リン酸中のエッチングによって通常のシリコン基板や金属基板の場合と同様にフォトエッチングが可能であることを明らかにした。
呼気検出用の気流覚センサに関して、白金薄膜(幅20μm、長さ1mm)のヒータと測温抵抗体からなる熱伝導型マイクロフローセンサを作製した。

Research Products

• [Publications] E. Makino: "Patterning and bonding of TiNi shape memory thin film for fabrication of micropump"Proc. SPIE, Design, Test, and Microfabrication of MEMS. 3680. 1030-1037 (1999)
• [Publications] E. Makino: "Micromachining of fine ceramics by photolithography"Sensors and Actuators A. A75/3. 278-288 (1999)
• [Publications] 牧野英司: "電解フォトエッチングによる金属基板上の微細パターン形成"表面技術. 50. 637-642 (1999)
• [Publications] 牧野英司: "金有機化合物のレーザ熱分解によるグレーズアルミナ基板上の配線パターン形成"表面技術. 50. 933-938 (1999)
• [Publications] E. Makino: "Fabrication of TiNi shape memory actuator for micropump"Proc. SPIE, Electronics and Structures for MEMS. 3891. 328-335 (1999)
• [Publications] 牧野英司: "レーザー無電解ニッケルめっきによるポリイミド基板上のマスクレスパターン形成"表面技術. 51. 199-205 (2000)