スマートフォンで大気汚染のモニターを可能にする世界最小のポンプ

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独フラウンホーファー協会の研究者らは、スマートフォンにセンサーを内蔵し、大気中の粒子状物質(PM)の計測を可能にする技術を発表した。

PMセンサーをスマートフォンに組み込むためにはセンサーの小型化に加え、センサーに空気を送り込む小型ポンプが必要になる。

フラウンホーファー協会のミクロ投薬システム部の責任者Martin Richter博士は、圧電セラミックスを使ったダイヤフラム式マイクロポンプを開発した。印加する電圧を変化させることでシリコンの薄膜が上下し、チャンバー内に圧力を発生させるものだ。

従来のダイヤフラム式ポンプは発生させる圧力が低く、多くのデッドボリュームを生むという問題があった。Richter博士とそのチームは圧電セラミックスを組み立てる時に圧電効果を使ってダイヤフラムにプリロードをかけることで、小型かつ高い圧縮率のマイクロポンプを構成した。

Richter博士は、「ダイヤフラムだけでなく、フラップバルブやポンプチャンバーも単結晶シリコンでできており、金属やプラスチックに比べて柔軟かつ疲労しないという利点があります。さらに個々のポンプの構成要素をシリコンのレイヤーから高精度でエッチングして構成することができ、ポンプを可能な限り小型化することができます。」とシリコンベースのポンプのメリットを説明する。

そして「私たちのポンプは25ミリ平方ミリメートルと世界最小ながら高い圧縮率をもっています。目標はこれを10平方ミリメートルに減らすことで、そのための開発は順調に進んでいます。」と、今後の展望を明らかにしている。

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