フレキシブル微小機械システムの研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750216
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 式田 光宏 名古屋大学, 難処理人工物研究センター, 講師 (80273291)
• Keywords: マイクロマシン / マイクロセンサー / 触覚センサー

Research Abstract

従来のシステム構造では不可能であった曲面上へのデバイスの張り付けや,厚さ100ミクロン以下の超薄型デバイスを可能とするフレキシブルな薄型機械システム構造を実現することを目的として以下の研究を行った.
(1)フレキシブル微小機械システム構造の設計
微小機械システムの構成要素として新規な構造の能動型接触センサーを提案した.提案したデバイスはダイアフラム構造にセンシングと駆動素子が組み込まれており,物体との接触圧力のみならず接触物体の硬さ認識も行うことができる.本デバイスをマイクロマシニング技術を用いてアレイ状に配置すれば,接触物体との接触圧及び硬さ分布を2次元情報で得ることができる.接触物体を弾性体と想定し理論的に本デバイス構造を設計した.
(2)マイクロマシニング技術による微小機械システムの開発
マイクロマシニング技術を用いて上記能動型接触センサー構造を実現するための新しい加工プロセスを確立した.具体的には先ずアルカリ性水溶液による単結晶シリコンの結晶異方性エッチング加工特性を明らかにした.エッチング特性をもとにして大きさの異なる3種類の触覚センサーを製作した(大きさ:3mm〜6mm).本デバイスでは駆動部分の変位はデバイス内に組み込んだ半導体歪みゲージで検出する.また駆動部は外部に取り付けた高圧空気源を利用することにした.試作したデバイスを評価する実験装置を製作した.空気圧力駆動を用いてデバイスの基本動作特性を確認した.

Research Products

• [Publications] T.Shimizu, M.Shikida, K.Sato, K.Itoigawa: "A New type of tactile sensor detecting contact force and hardness of an object"Tech. Dig. The 15th IEEE Int. Conf., Micro Electro Mechanical Systems. 344-347 (2002)
• [Publications] 川崎, 式田, 佐藤, 石原, 田中: "Siエッチングにおけるディンプル発生メカニズムとその応用"電気学会研究会資料(センサ・マイクロマシン準部門総合研究会). 45-49 (2001)