2002 Fiscal Year Annual Research Report
形状記憶合金を用いたマイクロ化学用流体制御デバイス
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14750192
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
長谷川 忠大 大阪工業大学, 工学部, 講師 (10340605)
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| Keywords | マイクロ切換バルブチップ / 多方向制御 / 化学IC / μ-TAS |
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| Research Abstract |
本年度はマイクロ流体の供給先を動的に制御するマイクロ多方向切換バルブチップの開発を主に行った.すでに研究代表者らは,1つの形状記憶合金アクチュエータで2つの流出口を切換え可能なマイクロ切換バルブチップを試作してきたが,この切換機構を1入力多出力のマイクロバルブへ応用すると流出口の数に比例してアクチュエータの数とチップサイズが大きくなってしまう.また,大半のマイクロバルブと同様にアクチュエータの発生力で微小流路を塞ぐため数百kPaもの高耐圧バルブを実現することは難しかった.そこで,従来モデルとは抜本的に異なるローター機構を採用・実現することで,省スペースでかつ多数の流出口の切換を可能にした.さらに,従来のようにアクチュエータにより流路を塞ぐのではなく,機構的に流出口の閉鎖・開放を行うため高耐圧を実現した.
本チップは,まず切換原理検証のため,ダイヤルとローターを一体製作して手動でローターを回転させる設計にした.これにより,ダイヤル付ローターをハウジング内にスライドインさせ,切換バルブチップを組立てる.また,液漏防止機構として,円柱状のシリコンリングを型取りし,ハウジング側の流入出口に内蔵した.そして,ローターをハウジングに押し込みなおかつ安定に回転させるため,マイクロ加工した板厚0.2mmのバネ鋼をローター上面(ダイヤル側)にハイブリッド造形し,その中心に直径1.5mmのスチールボールを配置することで,所望の押し込み力と滑らかな回転を実現した.さらに,マイクロ加工したバネ鋼をローター下部にハイブリッド造形し,ローター部の流路とハウジング部の流出口が一致したときにバネ力により節度感がユーザーに伝わり,センサが不要で流路の位置合せを自動的に確認できる.以上の設計により,10個の流出口の切換えが可能で,耐圧500kPa以上のマイクロ切換バルブチップの製作に成功した.
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