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圧電アクチュエータを用いた進行波型マイクロポンプの研究

研究課題

研究課題/領域番号 04F04912
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 マイクロ・ナノデバイス
研究機関京都大学

研究代表者

小寺 秀俊  京都大学, 工学研究科, 教授

研究分担者 LOVERICH JACOB JOSEPH  京都大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2004 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2005年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2004年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
キーワードマイクロポンプ / MEMS / 圧電 / エラストマー / 静電気力 / μ-TAS
研究概要

本年度の活動として,大きく分けて3つのプロジェクトを推進し,圧電薄膜材料を用いたポンプデバイス,エラストマーを用いたマイクロポンプ,および圧電材料による生体内発電システムのテーマに取り組んだ.
特に今年度はポンプデバイス開発を集中的に行い,デバイスの作製およびポンプの特性評価までの一連の開発を進めた.圧電薄膜を用いたポンプデバイスは,Ti箔を微細加工し,その上に厚さ3μmのPZT薄膜を直接成膜する技術の開発を行い,良好な圧電特性を確認した.マイクロポンプとして組み上げるには至らなかったが,通常用いるSi基板と異なり50μm以下の薄い基板厚においても破壊することなく良好なアクチュエータが作製できることから,幅広い応用展開が期待できる.
この他,電圧を印加することにより発生する静電引力により比較的大きな変形をするエラストマー材料を用いてマイクロポンプの開発を行った.誘電率が高く絶縁性に優れたエラストマー材料に電極を配置し,高電圧を印加することにより,シンプルな構造のマイクロアクチュエータを開発し,これをポンプの駆動源に用いた.厚み100μmのエラストマー材料にあらかじめ引っ張りひずみを加えて厚みをその厚みを25μm程度にし,この両面に電極を配置してダイヤフラム構造とすることでアクチュエータを作製した.比較的大きな変形を伴うため,導電性グリスを電極として用いることで,断線による不良を防止した.ダイヤフラム径1.5mmのアクチュエータに幅50μmのマイクロチャネルを接続することにより,ポンプを完成させた.1kV以上の高電圧印加が必要であるが,80μl/min程度の良好なポンプ特性が確認できた.ポンプ自体が透明な樹脂やガラスからなりフォトリソグラフィーにより容易に作製できる構造であることから,今後ライフサイエンス分野への応用について検討を進める.

報告書

(2件)
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (5件)

  • [雑誌論文] Characterization of Pb(Zr,Ti)03 thin films deposited on stainless steel substrates by RF-magnetron sputtering for MEMS applications2006

    • 著者名/発表者名
      Suzuki T, Kanno I, Loverich JJ, Kotera H, Wasa K
    • 雑誌名

      SENSORS AND ACTUATORS A-PHYSICAL 125

      ページ: 382-386

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A NOVEL HIGH ENERGY DENSITY DIELECTRIC ELASTOMER ACTUATOR FOR MICRO ANAYSIS SYSTEMS2005

    • 著者名/発表者名
      J.J.Loverich, I.Kanno, H.Kotera
    • 雑誌名

      Proc.Of Micro Total Analysis Systems 2005

      ページ: 160-162

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A NEW AUTONOMOUS IMPLANTABLE MICRO POWER SUPPLY USING BONE STRAIN-BASED PIEZOELECTRIC ENERGY HARVESTING2005

    • 著者名/発表者名
      J.J.Loverich, I.Kanno, H.Kotera
    • 雑誌名

      Proc.Of Micro Total Analysis Systems 2005

      ページ: 433-435

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A polymer-based micropump driven by dielectric elastomer actuation

    • 著者名/発表者名
      J.J.Loverich, I.Kanno, H.Kotera
    • 雑誌名

      Lab on a chip 投稿中

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A soft-lithographically formed microfluidic check valve

    • 著者名/発表者名
      J.J.Loverich, I.Kanno, H.Kotera
    • 雑誌名

      Lab on a chip 投稿中

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2024-03-26  

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