助成研究成果報告書Vol.35
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3.実験結果超薄板ガラスは通常ガラスの特性を有する上に曲げることができるので、広範な領域での応用が期待されることは前記した。特に、微小な■■■■センサー分野では、材料の厚みと材質、表面状態の均一性がセンサー性能に影響する。今回開発した超薄板ガラス加工技術と微小空間でのレーザー計測技術を用いることで、微小流路中での高精度な多点非接触同時流速計測センサーを世界に先駆けて実現した(図5)。3・■超薄板ガラスを用いた高感度流速センサーの開発流路中にある流速の計測は、様々な分野で幅広く使われている。特にマイクロ流体デバイス分野では、流速の精図■■超薄板ガラスを用いた微小流路内の流速計測システムの原理と性能。流速に依存する揚力(■■■■■)と流体力(■■■■■)の作用によって板の変形量が決まる。したがって板の変形量から流速が計測可能である。上記理論をシミュレーションで検証するとともに、アスペクト比(幅と長さの比率)が違う複数パターンを作製し、本センサーの原理を実証した■■■■)。密制御が重要となる。これまでの手法は複雑で、侵襲性のある方法(ビーズなどを導入するなど)が多い。本手法では超薄板ガラス(■μmと■■μm)を高精度加工して、上記の問題を解決できる新型の流速センサーを開発した。図5に示すように、流体はフラットの板を通る際に、上下の流速で生じる圧力差によって生じる板を変形させる揚力(■■■■■)と、流れ方向に変形止めようとする流体力(■■■■■)が働く。板の変形量は双方の作用によって支配され、変形量の計測から流速を見積もることができる。筆者らはフェムト秒レーザー加工技術を用いて、超薄板ガラスに複数種類(アスペクト比■:■,■:■,■:■■■)のカンチレバー型センサーを作成し、その特性を微小流路内で検証した。また、超薄板ガラスの厚みの影響(変形量と感度)、耐薬性評価、多点計測など様々な特性を評価した。結果として、4μmの薄板ガラスカンチレバーセンサーを利用した場合、感度は■■■■■■■■■■■■になり、従来のカンチレバーセンサーより高い感度が得られた( ■  年時点)。さらに、気体の計測も可能で、本加工手法で開発したセンサーの応用展開が期待できる。図■■■多点流速計測センサアレイ。微小流路中に、カンチレバーのアレイ(14×2計14個)を加工し、同時多点流速計測を実現した。さらに、超薄板ガラスの厚み(4μmと10μm)から流速計測への影響を調査した。結果として、薄ければ薄いほど感度が良く、4μm厚のカンチレバーは10μmのそれと比較し、感度は一桁改善された■■■■)。3・2超薄板ガラスのフェムト秒レーザー加工を用いた他の応用開拓超薄板ガラスとその加工手法の確立で、様々な応用が実− 91 −

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