機能性流体を用いた高出力マイクロメカトロデバイス

使用功能流体的高功率微机电装置

• 批准号: 19016020
• 负责人: 田中 豊
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Hosei University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19016020/
• 关键词: マイクロマシン; 機能性流体; アクチュエータ; マイクロ放電加工; 電極; 電界共役流体; マイクロ光造形; マイクロルカトロデバイス; マイクロポンプ

機能性流体の一つである電界共役流体(ECF)は, 最近, その特徴的な現象が見出された新しい機能性流体で, 流体中の電極間に高電圧を印加するとジェット流が生じる. ECFが持つ極めて特徴的なこの性質は, 流体駆動形高出力メカトロデバイスの構成要素のマイクロ化に適した駆動原理である. すでにこれまで, 研究代表者の田中豊は, 当該領域の公募研究(平成17年〜18年度)の補助金を受け, この機能性流体を用いたポンプとそのポンプをパワー源とするアクチュエータを試作し, その動作特性を検討した. 本研究課題では, この機能性流体を用いたマイクロメカトロシステムの研究成果を発展させ, ポンプやバルブ, アクチュエータ構造を工夫したり, 階層化あるいは一体化したりすることにより, さらに高出力なマイクロメカトロデバイスの開発を行った.研究期間の最終年度にあたる平成21年度は,「マイクロポンプの高出力化」,「三次元マイクロ流路構造の検討と試作」および「マイクロメカトロデバイス用アクチュエータモジュールの試作」の三項目について検討した. マイクロポンプの高出力化では, マイクロ放電加工機を用いて製作した電極構造と配置を工夫することにより, 大幅なポンプの高出力化を実現した. また三次元マイクロ流路構造の検討と試作では, 管路抵抗の減少を目的とした微細流路構造とその試作方法を検討し, 一定の成果得られた. マイクロメカトロデバイス用アクチュエータモジュールの試作では, ゴム系素材を用いたマイクロ光造形法により, マイクロポンプをパワー源とするマイクロフレキシブルアクチュエータを試作した. またポンプとアクチュエータ, 管路をアレイ状一体化する検討も行い, 高出カマイクロメカトロデバイス開発の目途が立った.

电场共轭流体（ECF）是功能流体的一种，是最近发现的一种新型功能流体，当在流体中的电极之间施加高电压时，会产生射流这一极其特征的性质。 ECF 是一种适用于流体驱动高输出机电设备组件微粉化的驱动原理。在该领域的公共研究资助（2005-2005）的帮助下，我们制作了使用这种功能液的泵原型以及使用该泵作为动力源的执行器，并检查了其操作特性。本研究课题现在，通过开发使用这种功能流体并设计泵、阀门和执行器的结构并通过分层或集成它们的微机电系统的研究成果，此外，我们还开发了具有更高输出的微机电一体化装置。2009年，即研究期的最后一年，我们的重点是“提高微型泵的输出”、“三维微通道结构的研究和原型制作”以及“为了提高微型泵的输出，我们通过设计使用微型放电机制造的电极的结构和布置，实现了泵的输出的显着增加。此外，在三维微通道结构的研究和试制中，研究了一种以降低管道阻力为目的的微通道结构及其原型制作方法，取得了一定的成果。在微机电器件执行器模块的试制中，我们还研究了将泵、致动器和导管集成在阵列中，并使用微立体光刻技术以微型泵作为动力源。开发高输出微机电一体化器件的前景已经确定。

项目成果

Miniaturized and High-Powered Micro Pump Using Functional Fluid ECF

使用功能液ECF的小型化、高功率微型泵

• 发表时间: 2008
• 作者: Yutaka Tanaka;Satoru Tokiwa;Masafumi Ebisawa;Jindrich Ziegelheim;Yutaka Tanaka
• 通讯作者: Yutaka Tanaka

フルイディクス形マイクロバルブ

流体类型微阀

• 发表时间: 2008
• 期刊: バルブ技法 Vol.23, No.1
• 作者: 小林成貴;ら;菅原康弘;田中豊
• 通讯作者: 田中豊

Numerical Analysis of Micro and Nano Fabrication by Stereolithograpy

立体光刻微纳制造的数值分析

• 发表时间: 2008
• 作者: Yutaka Tanaka;Satoru Tokiwa;Masafumi Ebisawa;Jindrich Ziegelheim;Yutaka Tanaka;Masafumi Ebisawa;Satoshi Suzuki
• 通讯作者: Satoshi Suzuki

流体システムの小形化に関する一考察(細管内壁面条件が流動抵抗におよぼす影響)

流体系统小型化研究（管内壁表面条件对流动阻力的影响）

• 发表时间: 2007
• 作者: 田中(信);田中豊
• 通讯作者: 田中豊

Design and Fabrication of Micro Pump Using Functional Fluid

功能液微型泵的设计与制作

• 发表时间: 2007
• 作者: Yutaka Tanaka;Satoru Tokiwa;Masafumi Ebisawa;Shinichi Yokota and Kazuya Edamura
• 通讯作者: Shinichi Yokota and Kazuya Edamura