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2016 年度 実績報告書

電界共役流体マイクロポンプを内蔵したマイクロ液滴生成デバイスの開発と応用

研究課題

研究課題/領域番号 26289026
研究機関東京工業大学

研究代表者

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

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードマイクロチェックバルブ / リークレスバルブ
研究実績の概要

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.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件)

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

    • 著者名/発表者名
      Dong Han , Hongri Gu , Joon-wan Kim , Shinichi Yokota
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators A: Physical

      巻: 257 ページ: 47-57

    • DOI

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

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An MEMS-based multiple electro-rheological bending actuator system with an alternating pressure source2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Miyoshi , KAZUHIRO YOSHIDA , Joon-wan KIM , Sang In EOM , SHINICHI YOKOTA
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators A: Physical

      巻: 245 ページ: 68-75

    • DOI

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

    • 査読あり
  • [学会発表] Dynamic Characteristics of Hybrid 3D-printed Mini Finger Embedding ECF (Electro-conjugate Fluid) Micropump2016

    • 著者名/発表者名
      Dong HAN , Shinichi Yokota , Kazuya Edamura , Joon-wan KIM
    • 学会等名
      20th International Conference on Mechatronics Technology(ICMT2016)
    • 発表場所
      Dalian, China
    • 年月日
      2016-10-29 – 2016-10-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on Fabrication of High Aspect Ratio TPSE by using DRIE2016

    • 著者名/発表者名
      Misaki Shimizu , Kunio Nishioka , A. Matsutani , Kazuhiro Yoshida , Joon-wan Kim
    • 学会等名
      20th International Conference on Mechatronics Technology(ICMT2016)
    • 発表場所
      Dalian, China
    • 年月日
      2016-10-29 – 2016-10-29
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      清水美咲 , 西岡國生 , 松谷晃宏 , 吉田和弘 , 金俊完
    • 学会等名
      日本機械学会関東支部 山梨講演会 2016
    • 発表場所
      山梨大学(山梨県)
    • 年月日
      2016-10-22 – 2016-10-22
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      MAO ZEBING , 吉田 和弘 , 金 俊完
    • 学会等名
      平成28年秋季フルードパワーシステム講演会
    • 発表場所
      ワ・ラッセ(青森県)
    • 年月日
      2016-10-19 – 2016-10-19
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      嵯峨由彬 , 金俊完 , 横田眞一 , 枝村一弥
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • 年月日
      2016-06-08 – 2016-06-08
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      HAN DONG , 金 俊完 , 横田 眞一 , 枝村 一弥
    • 学会等名
      平成28年春季フルードパワーシステム講演会
    • 発表場所
      機械振興会館(東京都)
    • 年月日
      2016-05-26 – 2016-05-26
  • [学会発表] MEMS-Fabricated Needle & Ring Electrode Pair (NRE) and its Application to the Braille Cell2016

    • 著者名/発表者名
      Joon-wan Kim , Kazuyoshi Kondo , Shinichi Yokota , Kazuya Edamura
    • 学会等名
      Proceedins of The 4th Japan-China Joint Workshop on Fluid Power
    • 発表場所
      機械振興会館(東京都)
    • 年月日
      2016-05-25 – 2016-05-25
    • 国際学会
  • [学会発表] ECF可変焦点形液体レンズの高速応答に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      金 俊完 , 中川 卓也 , 横田 眞一 , 枝村 一弥
    • 学会等名
      第16回 日本機械学会 機素潤滑設計部門講演会
    • 発表場所
      グランディア芳泉(福井県)
    • 年月日
      2016-04-18 – 2016-04-18
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      松原 竜也 , 金 俊完 , 横田 眞一 , 枝村 一弥
    • 学会等名
      第16回 日本機械学会 機素潤滑設計部門講演会
    • 発表場所
      グランディア芳泉(福井県)
    • 年月日
      2016-04-18 – 2016-04-18

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公開日: 2018-01-16  

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