Combined Micro Tactile Sensor Chip with Mechanical and Warm-cold Stimulations Mimicking Frequency and Spatial Characteristics of Human Receptors

将微型触觉传感器芯片与机械和冷热刺激相结合，模仿人类感受器的频率和空间特征

基本信息

批准号：
22H01442
负责人：
寒川雅之
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Niigata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度は多周波数特性・多空間特性検知素子および温冷感検知素子の開発と、接触面分析について並行して研究を進めた。多周波数特性検知素子については、設計や作製プロセスの改良を行い、歩留まりの向上が確認され、ひずみ抵抗と圧電素子により時間特性の異なる応答を同時に得ることに成功した。しかし、センサチップの実装時に断線が生じやすいという課題は残ったため、さらなる設計の改良を行い、試作を行っているところである。また、封止エラストマ材料や形状による周波数特性の依存性を有限要素解析および振動印加試験により分析した結果、センサの各周波数における平均的な感度は封止エラストマ材料の剛性に依存し、また、封止部の形状は感度ピークの大きさに影響することが分かった。多空間特性検知素子については、検知素子感度の感度分布依存性を評価し、封止エラストマが薄いと最大感度が大きく、一方で厚いと最大感度は小さくなるが応答を示す面積が大きくなり、これらはトレードオフの関係にあることを見出した。このことから、検知素子によって封止厚みを変化させることによる空間特性制御の可能性を示したといえる。温冷感検知素子については、測温抵抗の材料として、従来のAuに比べてより高い抵抗温度係数(TCR)を持つ二酸化バナジウム(VO2)を適用することを検討した。成膜条件や熱処理条件を最適化することで、安定してVO2の結晶性を示す薄膜を得ることができ、そのTCRは20000 ppm/K以上と従来の8.3倍の値を得ることができた。これにより、μmオーダのわずかな表面粗さの違いによる温冷感の違いを数秒で検知可能となった。接触面の分析に関しては、指紋のような凹凸を設けたセンサと、凹凸を持つ対象物の接触時の応答についてデータを集め、また接触面観察手法について検討し課題を抽出し、今後の分析のための準備を完了した。

今年，我们对多频率特征，多空间特征检测元件以及热和凉爽的感觉检测元件以及接触表面分析的发展进行了研究。至于多个频率特征检测元素，设计和生产过程得到了改善，并提高了产率，并在同一时间成功获得了应变性和Piletelectric元素。但是，存在一个问题，即在实施传感器芯片时可能会发生断开连接，因此正在改进进一步的设计并进行原型。另外，由于通过有限元分析和振动应用测试分析了由于密封的弹性材料和形状而引起的频率特征的依赖性，因此每个传感器频率下的平均灵敏度取决于密封的弹性材料的刚度和密封的密封事实证明，停止的形状会影响灵敏度峰的大小。关于多空间特征的检测元素，评估了检测到的元素灵敏度的灵敏度分布依赖性，如果密封弹性较薄，最大灵敏度很大，而最大灵敏度则较小，但表明响应的面积会增加那是在交易中。可以说，可以说，通过检测到的元素更改密封厚度来控制空间特性的可能性。至于热和凉爽感觉的温度，与常规AU相比，具有较高电阻温度系数（TCR）的钒（VO2）作为温度电阻的材料。通过优化薄膜和热处理条件，可以获得薄膜，表明可以获得VO2的结晶性，并且TCR可以获得20,000 ppm/k或更多的价格的8.3倍。结果，可以在几秒钟内检测到由于μm阶的表面粗糙度略有差异而导致的温暖冷却差异。关于接触表面的分析，收集了有关传感器响应的数据，例如指纹和与物体接触时的响应不平衡，检查了接触表面观察方法，并提取了问题。准备目的。