研究発表

MEMS技術によりこれまでにない高機能なヒューマンインターフェースが実現できる。本発表においては、MEMS技術を用いた視線検出デバイス、および触覚呈示デバイスについて発表する。

PDMSはマイクロリアクタ材料として最も頻繁に使用されるが、空気・水透過性が大きいという特徴を有する。そこで保水性に富むコラーゲン微粒子を分散させ、透過性の制御を試みた。本発表においては、水透過性を直接計測するデバイスの開発およびそれを用いた水透過性制御評価結果について発表する。

開発してきた胃酸発電地を用い、実際に信号送信システムを駆動できたことを発表する。胃酸発電地によるカプセル型内視鏡の高機能化の可能性を示す。

マイクロ流路内の壁面極近傍においては、表面のゼータ電位により電気浸透流が生成される。本発表では、自己組織単分子膜によりゼータ電位を制御し、その電気浸透流への影響を調べた結果を発表する。

超高感度センシングとして期待されるSERSの実用化のためには、銀ナノ構造をマイクロリアクタ内に作りこむことが不可欠である。本発表では我々が研究してきている銀ナノ粒子析出技術と、表面エネルギー制御技術により、極局所的にSERSサイトを製作する技術を発表する。これによりマイクロリアクタ内の任意の場所をSERSサイトとでき、サンプル導入流体回路と組み合わせた高機能センシングシステムの実現が期待される。

マイクロスケールではレイノルズ数が極めて小さく、対流が支配的ではないため、サンプルをいかに混合するかが問題となる。本研究では電気的に生起した浮力を用いたマイクロポンプおよびマイクロミキサーについて発表する。

色素増感素子を用いた眼鏡型の視線検出デバイスにおいては、素子のアレイ化、小型化が、デバイスの高精度化に不可欠である。本発表においてはマイクロファブリケーション技術を用いた、色素増感素子アレイの製作およびそれを用いた実験結果について発表した。

現在の人工透析では、処置中患者はベッドに横たわってなければならず、患者の負担が大きい。携行できる人工透析デバイスの実現のためには、尿素やアンモニアを透過するが、アルブミンなどのタンパク質は透過しない、ナノ孔を有するフィルタが必要である。本研究では、PES (Polyethersulfone)によりフィルタ膜を製作し、これをリアクタ内に実装、フィルタリング実験をおこない、その初期的なデータを発表した。

超高感度センシングとして期待される表面増強ラマン分光法（SERS）の実用化のためには、再現性良く安価に銀ナノ構造をもつセンサ基板を製作しなくてはならない。本発表では、これらの要求を満たす、銀鏡反応に分散剤を加えることにより実現される銀ナノ粒子の析出反応を利用した基板の作成方法について発表した。

近年の医療技術の進歩は目覚しく、飲みこみ型内視鏡はその代表例である。飲みこみ型内視鏡のさらなる高機能化には、付加的な電力供給が不可欠である。我々は内視鏡の活動領域が胃を含む消化器官であることに注目し、胃酸を電解液として発電するマイクロ発電デバイスを開発した。そのコンセプト、製作方法、実験結果について発表した。

全米工学アカデミー(NAE: National Academy of Engineering)、及び日本工学アカデミー(EAJ: Engineering Academy of Japan)と共同で開催した日米先端工学(JAFoE: Japan-America Frontiers of Engineering)シンポジウムに、日本側工学者代表の一人として参加。加工からヒューマンインターフェース、PowerMEMSにいたる現在の研究テーマについて発表した。

超高感度センシングとして期待されるSERSのための銀ナノ粒子基板の製作方法について、特に分散剤を加えた銀鏡反応による自己組織的銀ナノ粒子析出方法について発表した。

極めて小さいロータ径、短いベアリング長、さらにロータ回転数が100万RPMを超えるガスジャーナルベアリングに関して、理論的、実験的に議論した。

シリコンウエハ接合の性能を決定するパラメータの一つであるナノスケールの表面粗さを、 Bearing Ratioにより評価し、ウエハ接合技術の性能を表す接合エネルギと比較した。薬品により任意の表面粗さをもったウエハによる接合実験により、Bearing Ratioと接合エネルギが比例することを示し、ナノスケール表面粗さとウエハ接合の性能を初めて定量的に関連付けた。

Power MEMSデバイスに用いられる微小ロータの回転性能を決定する要因の一つは、ロータのインバランスである。ロータのインバランスがDeep Reactive Ion Etchingによる製作中に発生する加工不均一性に依存していることを明らかにした。製作プロセスを最適化することにより、加工不均一性を低減することに成功した。

シリコンウエハ直接接合技術は、Power MEMS デバイスなど3次元構造MEMSデバイスの製作に有効である。本論文では、特に複数枚のシリコンウエハの直接接合によるMEMSデバイスの製作プロセスに付随する問題点および，その解決方法を示した。