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MEMS技術を用いた複合ナノ熱分析システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20360103
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関明治大学

研究代表者

中別府 修  明治大学, 理工学部, 教授 (50227873)

研究期間 (年度) 2008 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円)
2011年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2010年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2009年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2008年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
キーワードMEMS / ナノカロリメトリ / 熱分析 / 共振質量計測 / マイクロマニピュレーション / SEM / 熱工学 / 熱流体工学 / 計測
研究概要

本研究は, MEMS技術で作成される微小カロリメータを電子顕微鏡(SEM)やエネルギー分散型X線分析装置(EDXS)と複合化し,微小試料に対する超高速,高感度熱・質量分析を行う格段に分析能力の優れた複合ナノ熱分析システムの開発を目的としている.
このため,カンチレバー型微小カロリメータの共振を利用した極微量質量計測技術, SEMと微小カロリメータを組み合せたナノ熱分析の複合化,微小試料を取り扱うサンプルマニピュレーション技術研究を実施した。
結果として, 260~ 800ミクロン長さの微小なカンチレバー型のカロリメータをMEMS技術で製作し,マイクログラム~ナノグラム試料を金属,無機試料を対象とした熱分析,質量分析に関し以下の成果を得た。
微量質量計測技術に関しては,振動を光学的に検出し共振振動数を計測する方法に加え,歪ゲージを内蔵したカンチレバー型カロリメータを開発し,計測システムの簡素化を実現し,室温から800℃にわたる広い温度範囲でマイクログラム以下の微小試料に対して熱・質量計測が可能なことが示された。
SEMにカンチレバー型カロリメータを内蔵した複合分析器では,低加速電圧式の卓上SEM内に質量計測機能を伴う微小カロリメータを導入し,微小な形状変化を観察しながら吸発熱が計測できる可視化熱分析を示すことができた。また,試料の組成をEDXSで調べる複合計測が可能なことが分かった。
微小な試料をマニピュレートする方法としては,ニードル型プローブ表面の水分量を熱的に制御することで,付着力を1~ 10マイクロニュートンレベルで変化できることが示され,微小試料の付着型マニピュレーションに期待がもてることが示された。

報告書

(6件)
  • 2011 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2010 実績報告書   自己評価報告書 ( PDF )
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2012 2011 2010 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (36件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Nanocalorimeter for DTA and Mass Measurement in High Temperature Range2012

    • 著者名/発表者名
      Junichi ISHII, Osamu NAKABEPPU
    • 雑誌名

      Netsu Sokutei

      ページ: 14-19

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] MEMS技術を用いたカンチレバー型カロリメータ2010

    • 著者名/発表者名
      杉本拓也, 宮川幸弘, 中別府修
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編)

      巻: 76巻768号 ページ: 1929-1930

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] マイクロマニピュレータ用メニスカスチップの研究2010

    • 著者名/発表者名
      加藤達彦, 中別府修
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編)

      巻: 76巻768号 ページ: 1947-1948

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] MEMS技術を用いたカンチレバー型カロリメータ2010

    • 著者名/発表者名
      杉本拓也, 宮川幸弘, 中別府修
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編)(ノートNo.10-6020) 76巻768号

      ページ: 1929-1930

    • 関連する報告書
      2010 自己評価報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] マイクロマニピュレータ用メニスカスチップの研究2010

    • 著者名/発表者名
      加藤達彦, 中別府修
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編)(ノートNo.10-6020)76 76巻768号

      ページ: 1947-1948

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  • [雑誌論文] マイクロマニピュレータ用メニスカスチップの研究2010

    • 著者名/発表者名
      加藤達彦, 中別府修
    • 雑誌名

      日本機械学会関東支部第16期総会講演会講演論文集

      ページ: 343-344

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    • 著者名/発表者名
      杉本拓也, 宮川幸弘, 中別府修
    • 雑誌名

      日本機械学会関東支部第16期総会講演会講演論文集

      ページ: 345-346

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  • [雑誌論文] MEMS技術を用いたカンチレバー型カロリメータ2009

    • 著者名/発表者名
      杉本拓也, 宮川幸弘, 中別府修
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      ページ: 59-60

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  • [雑誌論文] マイクロマニピュレータ用メニスカスチップの研究2009

    • 著者名/発表者名
      加藤達彦, 中別府修
    • 雑誌名

      日本機械学会マイクロ・ナノ専門会議 第1回マイクロ・ナノ工学シンポジウム講演論文集

      ページ: 93-94

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    • 著者名/発表者名
      杉本拓也, 中別府修
    • 雑誌名

      第45回熱測定討論会講演要旨集

      ページ: 116-116

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    • 著者名/発表者名
      宮川幸弘, 杉本拓也, 中別府修
    • 雑誌名

      日本機械学会2009年度年次大会講演論文集 8

      ページ: 145-146

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  • [雑誌論文] MEMSを用いた複合熱分析法の研究2009

    • 著者名/発表者名
      杉本拓也, 宮川幸弘, 中別府修
    • 雑誌名

      第46回日本伝熱シンポジウム講演論 2+3

      ページ: 479-478

    • NAID

      130005018820

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  • [学会発表] Micro-Thermal Analysis with Cantilever Type MEMS Calorimeter(Experiment of High Temperature Thermal Analysis)2012

    • 著者名/発表者名
      Junichi ISHII, Hiroki HAYAKAWA, Osamu NAKABEPPU
    • 学会等名
      The 8th KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference(TFEC8)
    • 発表場所
      KOREA
    • 年月日
      2012-03-18
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  • [学会発表] Micro-Thermal Analysis with Cantilever Type MEMS Calorimeter (Experiment of High Temperature Thermal Analysis)2012

    • 著者名/発表者名
      Junichi ISHII, Hiroki HAYAKAWA, Osamu NAKABEPPU
    • 学会等名
      The 8th KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference (TFEC8)
    • 発表場所
      Incheon, KOREA
    • 年月日
      2012-03-18
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] MEMSカロリメータの開発2011

    • 著者名/発表者名
      中別府修
    • 学会等名
      第32回日本熱物性シンポジウム
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2011-11-22
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      2011 実績報告書
  • [学会発表] カンチレバー型MEMSカロリメータによる微小熱分析法の研究2011

    • 著者名/発表者名
      早川裕樹, 石井淳市, 中別府修
    • 学会等名
      第32回日本熱物性シンポジウム
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2011-11-22
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  • [学会発表] カンチレバー型MEMSカロリメータを用いた微小熱分析法の開発2011

    • 著者名/発表者名
      早川裕樹, 石井淳市, 中別府修
    • 学会等名
      第47回熱測定討論会
    • 発表場所
      桐生
    • 年月日
      2011-10-22
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      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 高温熱分析用MEMSカロリメータによる熱分析・質量計測の研究2011

    • 著者名/発表者名
      石井淳市, 早川裕樹, 中別府修
    • 学会等名
      第47回熱測定討論会
    • 発表場所
      桐生
    • 年月日
      2011-10-22
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  • [学会発表] 毛管作用による付着力変化を利用したマイクロマニピュレータの研究2011

    • 著者名/発表者名
      田中祐生, 加藤達彦, 新谷昌之, 中別府修
    • 学会等名
      第3回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      船堀
    • 年月日
      2011-09-26
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  • [学会発表] High Temperature Thermal Analysis and Mass Measurement with Heat-Resistant MEMS Calorimeter2011

    • 著者名/発表者名
      Junichi ISHII, Osamu NAKABEPPU
    • 学会等名
      6th International & 8th Japan-China Joint Symposium on Calorimetry and Thermal Analysis, CATS2011
    • 発表場所
      Minami Ohsawa
    • 年月日
      2011-08-03
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  • [学会発表] High Temperature Thermal Analysis and Mass Measurement with Heat-Resistant MEMS Calorimeter2011

    • 著者名/発表者名
      Junichi ISHII, Osamu NAKABEPPU
    • 学会等名
      6^<th> International & 8^<th> Japan-China Joint Symposium on Calorimetry and Thermal Analysis, CATS2011
    • 発表場所
      Minami Oosawa
    • 年月日
      2011-08-03
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      2011 実績報告書
  • [学会発表] 高温熱分析用MEMSカロリメータによる熱分析・質量計測2011

    • 著者名/発表者名
      石井淳市, 早川裕樹, 中別府修
    • 学会等名
      第48回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2011-06-01
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  • [学会発表] カンチレバー型MEMSカロリメータを用いた複合熱分析法の研究2011

    • 著者名/発表者名
      早川裕樹, 杉本拓也, 石井淳市, 中別府修
    • 学会等名
      第48回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2011-06-01
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      2011 実績報告書
  • [学会発表] マイクロマニピュレータチップと微小物体間に働く付着力の熱的制御性2010

    • 著者名/発表者名
      加藤達彦, 中別府修
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2010
    • 発表場所
      長岡
    • 年月日
      2010-10-30
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      2011 研究成果報告書 2010 実績報告書 2010 自己評価報告書
  • [学会発表] MEMSカロリメータを用いたSEM内熱分析実験2010

    • 著者名/発表者名
      杉本拓也, 早川祐樹, 中別府修
    • 学会等名
      第46回熱測定討論会
    • 発表場所
      三重
    • 年月日
      2010-09-28
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      2011 研究成果報告書 2010 実績報告書 2010 自己評価報告書
  • [学会発表] MEMSを用いた微小熱質量分析2010

    • 著者名/発表者名
      早川祐樹, 杉本拓也, 中別府修
    • 学会等名
      第46回熱測定討論会
    • 発表場所
      三重
    • 年月日
      2010-09-28
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書 2010 自己評価報告書
  • [学会発表] カンチレバー型チップカロリメータによる熱質量分析2010

    • 著者名/発表者名
      早川裕樹, 宮川幸弘, 杉本拓也, 中別府修
    • 学会等名
      日本機械学会2010年度年次大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2010-09-05
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      2010 実績報告書 2010 自己評価報告書
  • [学会発表] MEMSを用いた複合熱分析法の研究(熱・質量同時分析)2010

    • 著者名/発表者名
      杉本拓也, 宮川幸弘, 早川祐樹, 中別府修
    • 学会等名
      第47回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2010-05-26
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      2011 研究成果報告書 2010 実績報告書 2010 自己評価報告書
  • [学会発表] マイクロマニピュレータチップにおける付着力の熱的制御2010

    • 著者名/発表者名
      加藤達彦, 中別府修
    • 学会等名
      第47回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2010-05-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書 2010 自己評価報告書
  • [学会発表] MEMS技術を用いたカンチレバー型カロリメータ2009

    • 著者名/発表者名
      杉本拓也, 宮川幸弘, 中別府修
    • 学会等名
      第1回マイクロ・ナノ工学シンポジウム講演論文集
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2009-10-15
    • 関連する報告書
      2010 自己評価報告書
  • [学会発表] 小型カンチレバーによる共振質量計測法の開発2009

    • 著者名/発表者名
      宮川幸弘, 杉本拓也, 中別府修
    • 学会等名
      日本機械学会2009年度年次大会
    • 発表場所
      盛岡
    • 年月日
      2009-09-15
    • 関連する報告書
      2010 自己評価報告書
  • [学会発表] Application of MEMS sensor to thermal science and engineering2009

    • 著者名/発表者名
      Osamu NAKABEPPU
    • 学会等名
      the 4th International Symposium on Mechanics, Aerospace and Informatics Engineering (ISMAI4)
    • 発表場所
      Korea, CECO
    • 年月日
      2009-09-11
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Meniscus tip for needle type micromanipulator2009

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhiko KATO, Osamu NAKABEPPU
    • 学会等名
      the 4th International Symposium on Mechanics, Aerospace and Informatics Engineering (ISMAI4)
    • 発表場所
      Korea, CECO
    • 年月日
      2009-09-11
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Thermal Analysis and Resonance Mass Measurement with Micro-Cantilever2009

    • 著者名/発表者名
      Takuya SUGIMOTO, Yukihiro MIYAGAWA, Osamu NAKABEPPU
    • 学会等名
      the 4th International Symposium on Mechanics, Aerospace and Informatics Engineering (ISMAI4)
    • 発表場所
      Korea, CECO
    • 年月日
      2009-09-11
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] MEMSを用いた複合熱分析法の研究2009

    • 著者名/発表者名
      杉本拓也, 宮川幸弘, 中別府修
    • 学会等名
      第46回日本伝熱シンポジウム講演論
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2009-06-03
    • 関連する報告書
      2010 自己評価報告書
  • [学会発表] MEMS技術を用いたカンチレバー型カロリメータ2009

    • 著者名/発表者名
      杉本拓也, 宮川幸弘, 中別府修
    • 学会等名
      第1回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] マイクロマニピュレータ用メニスカスチップの研究2009

    • 著者名/発表者名
      加藤達彦, 中別府修
    • 学会等名
      第1回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] カンチレバー型カロリメータへの空気の影響評価2009

    • 著者名/発表者名
      杉本拓也, 中別府修
    • 学会等名
      第45回熱測定討論会
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] カンチレバー型チップカロリメータによる質量計測・熱分析2008

    • 著者名/発表者名
      宮川幸弘, 杉本拓也, 中別府修
    • 学会等名
      第44回熱測定討論会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2008-10-17
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Nanocalorimetry with micro-cantilever probe2008

    • 著者名/発表者名
      Osamu NAKABEPPU
    • 学会等名
      2nd International Forum on Heat Transfer(IFHT2008)
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2008-09-19
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Nanocalorimetry with micro-cantilever probe2008

    • 著者名/発表者名
      Osamu NAKABEPPU
    • 学会等名
      2^<nd> International Forum on Heat Transfer IFHT2008
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所
    • 年月日
      2008-09-19
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Nanocalorimetry with micro-cantilever probe2008

    • 著者名/発表者名
      Osamu NAKABEPPU
    • 学会等名
      2nd International Forum on Heat Transfer, IFHT2008
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2008-09-18
    • 関連する報告書
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  • [学会発表] MEMSを用いた微小熱分析技術の開発2008

    • 著者名/発表者名
      中別府修
    • 学会等名
      日本機械学会2008年度年次大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2008-08-06
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] MEMSを用いた微小熱分析技術の開発2008

    • 著者名/発表者名
      中別府修
    • 学会等名
      日本機械学会2008年度年次大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2008-08-06
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Chip-calorimetry with Cantilever Probes2008

    • 著者名/発表者名
      Osamu NAKABEPPU
    • 学会等名
      6th US-Japan Joint Seminar on Nanoscale Transport Phenomena - Science and Engineering-
    • 発表場所
      Boston
    • 年月日
      2008-07-16
    • 関連する報告書
      2010 自己評価報告書
  • [学会発表] カンチレバー型ナノカロリメータによる微量質量・熱分析技術の研究2008

    • 著者名/発表者名
      中別府修, 宮川幸弘, 吉峯如
    • 学会等名
      第57回理論応用力学講演会
    • 発表場所
      学術振興会
    • 年月日
      2008-06-10
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Application of MEMS Technology to Thermal Analysis2008

    • 著者名/発表者名
      Osamu NAKABEPPU
    • 学会等名
      KSTP Symposium 8
    • 発表場所
      Korea
    • 年月日
      2008-04-24
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Application of MEMS Technology to Thermal Analysis2008

    • 著者名/発表者名
      Osamu NAKABEPPU
    • 学会等名
      KSTP Symposium 8
    • 発表場所
      POSTEC, Korea
    • 年月日
      2008-04-24
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2016-04-21  

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