インテリジェント材料を用いたマイクロシステム

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07044117
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 谷 順二 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30006192)
• 研究分担者: KOHL M. カールスルーエ研究センター, 研究員 ; HAGENA O. カールスルーエ大学, 機械工学部, 教授 ; 早瀬 敏幸 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (30135313) ; 高木 敏行 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (20197065) ; 林 叡 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (10021982)
• キーワード: インテリジェント材料 / マイクロアクチュエータ / マイクロシステム / マイクロフルイディクス / 生体内流動 / 形状記憶合金 / アクチュエータ / センサー

研究概要

本研究は、生体の血管中あるいはパワープラント等の微小細管中での自律的な移動や作業が可能なマイクロシステム、特にマイクロアクチュエータについての基本的構造、その特性について検討することを目的とする。また、圧電フィルム、形状記憶合金、電気粘性流体、磁性流体等のいわゆる電磁機能材料をマイクロシステムに応用することで、セルフセンシング、セルフアクチュエータ機能を有するいわゆるインテリジェントマイクロシステエムについての理論・実験の両面からその可能性を検討した。
平成9年度の成果は以下のようにまとめられる。
(1)層流比例形純流体素子の応用としてインテリジェントアクチュエータとしてのマイクロフルイディクスで重要な役割を果たす微小圧力調整装置の提案を行い、その特性を検討した。
(2)マイクロスルイディクスの流動場制御への応用に関する研究を行った。毛細血管の血球の流動に関する数値シミュレーションを行い、マイクロフルイディクスを用いた生体内流動の制御に関する基礎的知見を得た。
(3)形状記憶合金を用いたマイクロバルブの調査研究を行うとともに、乱流場のフィードバック制御に適用する際の数値シミュレーションを行い最適設計に関する知見を得た。
(4)形状記憶合金(SMA)マイクロアクチュエータを光学システムの光軸合せに応用する共同研究などを行った。SMAアクチュエータにより光波長レベルの精密微調整が行え、光システムの小型化に有効であることを示した。
(5)新しい形状記憶合金であるNi^2MnGaについて研究を行い、マイクロアクチュエータへ応用するために、電磁・熱・機械的特性を評価した。

研究成果

• [文献書誌] 高木 敏行, 谷 順二, 田中 洋彦, 林 叡, 藤本 智也, Ute Gebhatd: "フィードバック発振形流体素子の動特性に関する解析と実験" 日本機械学会論文集(C)編. 63. 3790-3795 (1997)
• [文献書誌] Hisaki Shimizu, Satoru Hayashi: "A Pressure-Regulating Mechanism Using Laminar Proportional Amplifer" Proceedings of The Fifth International Symposium on Fluid Control, Measurement and Visualization, FLUCOME′97. 2. 575-579 (1997)
• [文献書誌] Toshiyuki Hayase, Yupeng Xia, Satoru Hayashi: "Numerical Analysis of Transient Flow through a Spool valve (Modeling of Transient Charadteristic in High Reynolds Number Flow)" Proceedings of The Fiffth International Symposium on Fluid Measurement, Control and Vibration, FLUCOME′97. 1. 379-384 (1997)
• [文献書誌] K. Hane: "Analytical Modeling of Micromachined Resonator Sensor Activated by CW Laser Irradiation" 1997 Int. Conf. Solid-State Sensors and Actuators(Digest of Technical Papers). 2. 105-108 (1997)
• [文献書誌] O. F. Hagena: "Micromechnical Testing of Microstructured Actuator Components" Intern Conf. on Advanced Technology in Experimental Mechanics(ATEM′97). 5-10 (1997)
• [文献書誌] M. Kohl, K. D. Skrobanek: "Linear Microactuators Based on the Shape Memory Effect" Proc. Transducers 97. 785-788 (1997)