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2016 Fiscal Year Annual Research Report

ECF micropump-integrated Micro droplet generating device and its applications

Research Project

Project/Area Number 26289026
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

金 俊完  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40401517)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉田 和弘  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (00220632)
嚴 祥仁  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (20551576)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsマイクロチェックバルブ / リークレスバルブ
Outline of Annual Research Achievements

平成27年度には,油と水が非混合流体であることを利用して,バルブレス機構を用いたECF駆動のシリンジポンプを開発した.ノズル・ディフューザを用いたバルブレスタイプでは,安定な流れを形成できないため,マイクロ分岐流路において片方の流体が他方の流体の中に均一なマイクロ液滴が生成できない問題があった。このような問題点を解決するために,本年度には,(1)マイクロチェックバルブ,(2)リークレスバルブを開発した.
マイクロチェックバルブの役割になるSU-8のカンチレバーがECFマイクロポンプとその流路へ容易に統合されるワンチップのECFシリンジポンプを提案した.このバルブの微細構造は,主にカンチレバー,ストッパ,カバー,ベースプレート,注入ポート,吐出ポートで構成され,ECFマイクロポンプのMEMSプロセスとの適合性があるとともにカンチレバーとなる部分の下に犠牲層を設ける方法で製作した.流路の上側の隙間はUV露光量を制御する方法によって漏れの可能性を低くした.このバルブの特性評価を行なった結果,8.8kPaに対する最大漏れ量は従来のもの(8.856mL/min)の半分以下である4.122mL/minであり,高い背圧に対して漏れを低減できることを確認した.
より高精度な送液にはリークのないバルブの開発が必要であり,半円筒形状の断面を有する流路をECFマイクロポンプの発生圧力により変形するメンブレンでふさぐデバイスを提案した.空気圧による駆動確認実験を行なった結果,50kPaで0.12mmの変位が得られ,バルブとして動作しうることが確認された.またECFマイクロポンプ部分の圧力特性を評価したところ,所望の圧力を得るには1.2kVの電圧印加が必要であることが明らかになった.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] A bio-inspired 3D-printed hybrid finger with integrated ECF (electro-conjugate fluid) micropumps2017

    • Author(s)
      Dong Han , Hongri Gu , Joon-wan Kim , Shinichi Yokota
    • Journal Title

      Sensors and Actuators A: Physical

      Volume: 257 Pages: 47-57

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.sna.2017.02.002

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] An MEMS-based multiple electro-rheological bending actuator system with an alternating pressure source2016

    • Author(s)
      Tomoya Miyoshi , KAZUHIRO YOSHIDA , Joon-wan KIM , Sang In EOM , SHINICHI YOKOTA
    • Journal Title

      Sensors and Actuators A: Physical

      Volume: 245 Pages: 68-75

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.sna.2016.04.041

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Dynamic Characteristics of Hybrid 3D-printed Mini Finger Embedding ECF (Electro-conjugate Fluid) Micropump2016

    • Author(s)
      Dong HAN , Shinichi Yokota , Kazuya Edamura , Joon-wan KIM
    • Organizer
      20th International Conference on Mechatronics Technology(ICMT2016)
    • Place of Presentation
      Dalian, China
    • Year and Date
      2016-10-29 – 2016-10-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study on Fabrication of High Aspect Ratio TPSE by using DRIE2016

    • Author(s)
      Misaki Shimizu , Kunio Nishioka , A. Matsutani , Kazuhiro Yoshida , Joon-wan Kim
    • Organizer
      20th International Conference on Mechatronics Technology(ICMT2016)
    • Place of Presentation
      Dalian, China
    • Year and Date
      2016-10-29 – 2016-10-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] DRIEによる高アスペクト比三角柱-スリット形電極対(TPSE)の製作に関する研究2016

    • Author(s)
      清水美咲 , 西岡國生 , 松谷晃宏 , 吉田和弘 , 金俊完
    • Organizer
      日本機械学会関東支部 山梨講演会 2016
    • Place of Presentation
      山梨大学(山梨県)
    • Year and Date
      2016-10-22 – 2016-10-22
  • [Presentation] マイクロチェックバルブを集積したECFマイクロ液圧源の提案2016

    • Author(s)
      MAO ZEBING , 吉田 和弘 , 金 俊完
    • Organizer
      平成28年秋季フルードパワーシステム講演会
    • Place of Presentation
      ワ・ラッセ(青森県)
    • Year and Date
      2016-10-19 – 2016-10-19
  • [Presentation] ECFマイクロ液圧源を内蔵した偏心チューブ形マイクロハンドに関する研究2016

    • Author(s)
      嵯峨由彬 , 金俊完 , 横田眞一 , 枝村一弥
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • Year and Date
      2016-06-08 – 2016-06-08
  • [Presentation] ハイブリッド3DプリンタによるミニサイズECFフィンガの動特性に関する研究2016

    • Author(s)
      HAN DONG , 金 俊完 , 横田 眞一 , 枝村 一弥
    • Organizer
      平成28年春季フルードパワーシステム講演会
    • Place of Presentation
      機械振興会館(東京都)
    • Year and Date
      2016-05-26 – 2016-05-26
  • [Presentation] MEMS-Fabricated Needle & Ring Electrode Pair (NRE) and its Application to the Braille Cell2016

    • Author(s)
      Joon-wan Kim , Kazuyoshi Kondo , Shinichi Yokota , Kazuya Edamura
    • Organizer
      Proceedins of The 4th Japan-China Joint Workshop on Fluid Power
    • Place of Presentation
      機械振興会館(東京都)
    • Year and Date
      2016-05-25 – 2016-05-25
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ECF可変焦点形液体レンズの高速応答に関する研究2016

    • Author(s)
      金 俊完 , 中川 卓也 , 横田 眞一 , 枝村 一弥
    • Organizer
      第16回 日本機械学会 機素潤滑設計部門講演会
    • Place of Presentation
      グランディア芳泉(福井県)
    • Year and Date
      2016-04-18 – 2016-04-18
  • [Presentation] ECFジェット駆動水溶液ポンピングシステムにおける流路への水の残留に関する研究2016

    • Author(s)
      松原 竜也 , 金 俊完 , 横田 眞一 , 枝村 一弥
    • Organizer
      第16回 日本機械学会 機素潤滑設計部門講演会
    • Place of Presentation
      グランディア芳泉(福井県)
    • Year and Date
      2016-04-18 – 2016-04-18

URL: 

Published: 2018-01-16  

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