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Research

研究室公開のお知らせ

microJ.png駒場リサーチキャンパス公開の一環として、6月3日(金)、4日(土)に研究室の活動をポスター/デモ等で紹介します。今年の重点テーマは、一年間に1兆個もの超小型センサを消費すると言われている「トリリオン・センサ時代」に向けた環境振動発電素子(エナジー・ハーベスタ)です。2015年度から継続しているNEDO先導研究とCRESTプロジェクトの成果を交えて展示紹介します。

研究室の紹介(ポスター集)

バイオ化学のための集積化マイクロシステム (New Integrated Systems for Biological and Chemical Applications)

OH2016_Agnes.pngバイオ化学分野では、病理解析や製薬、バイオ現象の理解のために、これまで以上に精密で感度の良いツールが求められています。本研究では細胞レベルでのバイオ現象を取り扱う新たなプラットフォーム技術として、半導体集積回路上にマイクロ流体チャネルなどを組み合わせたマイクロTAS技術を構築しています。これにより、細胞の電気的計測、光計測、生化学的反応の観察を同時に実現することが可能になります。

Precise and sensitive tools are needed to investigate further in the biomedical field to track disease, develop new drugs or for more fundamental understanding of biological phenomena. Here, new tools of multi-purpose platform for disease detection and biological cell study are proposed. They are hybrid systems with integrated microelectronics, micro fluidics, and micro sensors. They allow a multitude of investigation approaches including electrical, optical, chemical and biological aspects.

TFT(薄膜トランジスタ)技術による液滴操作型Lab-on-a-Chipの再検討 (Revisiting Lab-on-a-Chip Technology for Discrete Liquid Manipulation using TFT array)

OH2016_Faruk.png微細加工技術とマイクロ流体技術の進展により、Lab-on-a-Chip (LoC)は液滴操作型のバイオ研究に新たなパラダイムをもたらしています。ここでは、液晶ディスプレィにも使われている薄膜トランジスタ(TFT)を利用して、ガラス基板上で微小な液滴を操作する技術を紹介します。

Evolution of micro-fabrication and microfluidics processes has led the concept of Lab-On-a-Chip (LoC) to one of the ideal paradigm for chemical researcher and biological study based upon micromanipulation of discrete droplets. Besides, Thin Film Transistor (TFT) array deduce from lower glass of liquid crystal display (LCD) helps to automate integrate and miniature the microfluidic Devices.

TFT(薄膜トランジスタ)による生体細胞の電気的インピーダンス測定(Electrical Impedance Spectroscopy on TFT for Determination of Cell State)

OH2016_Grant.png薄膜トランジスタ(TFT)は蛍光色素を用いずに電気的に細胞状態を計測するツールとして有効であることに着目し、本研究ではイースト菌の活性状態を電気的インピーダンスによって判別する手法を検討した。

Transparent Thin Film Transistor arrays are an extremely versatile platform for electrical analysis of cells without interfering with optical characterization. We present the use of impedance spectroscopy to analyze the state of cells using such a device. We were capable of differentiating the state of yeast cells in real time through both impedance phase and magnitude.

銀河スペクトル観測のためのMEMSシャッタアレイ (Electrostatically Addressable Visored Shutter Array by Electroplating for Astronomical Spectroscopy)

OH2016_Takahashi.png本研究の最終目標は、東京大学理学部天文センターが中心となって南米チリのアタカマ高地に計画している「東京大学アタカマ天文台」の6.5メートル級望遠鏡に搭載する近赤外分光器を「多天体分光器化」して、遠方銀河のディープサーベイを短時間に効率よく行う技術を開発することである。分光器に従来搭載されてきた金属スリットに代わるデバイスとして、本研究ではトーションミラー型静電駆動シャッタアレイを開発中であり、今回はシャッタ上方に3次元的に庇構造を追加した新たなデバイスについて報告する。この庇構造は表面マイクロマシニング技術の電解めっきを用いて製作されており、それ自体を独立したひとつの電極として使用することにより、シャッタ個々に電気配線をする必要なしに任意のシャッタのON/OFF駆動と静電ラッチが可能となる。これにより、シャッタ板周囲の漏れ光対策のみならず、素子数を増やしてデバイスを大面積化した際に生じるアドレシング用配線を軽減する手法としても有効である。

The final goal of this project is to build a MEMS shutter array for infrared spectroscope that would be installed in the 6.5-meter size observatory under construction in the Atacama highlands in Chile as a national project of the University of Tokyo. In place of a metallic plate with holes that has been used as a light block in the conventional multi-body observatory, we newly develop a MEMS version of micro shutter array. In this poster, we present a new design of MEMS shutters that are accompanied with an integrated visor structure, that could also be used as an electrode for the electrostatic operation of individual cells.

ポータブルOCT(光断層計測)装置 (All-in-one MEMS OCT (Optical Coherence Tomography) System)

OH2016_Santec.png光干渉画像法(OCT=Optical Coherence Tomography)は光の干渉を利用して非接触、非破壊で断層画像を見る技術であり、その非侵襲性から医療分野を中心に実用化が進んでいる。システムの小型化、高速化が望まれることから、光MEMS技術を応用して、持ち運び可能なOCTシステムを開発しました。

OCT or optical coherence tomography is a novel technology to visualize the cross-section of object in a non-invasive manner, and is becoming popular in medical diagnosis applications. We use the MEMS technology to miniaturize the OCT system to make it in a portable package.

MEMS光スキャナのインタラクティブ画像ディスプレィ応用 (MEMS Scanner Applications for Interactive Display)

OH2016_Jeon.pngMEMS光スキャナを用いて、画像を投影しつつ、光路に挿入された物体を検出する新たな光学系を構築した。また、その物体からの戻り光を検出して物体の動きを追跡し、常に光リンクを維持する手法を考案した。これにより、自由空間中で移動体と固定基地局との間の光通信を可能にする。

Using a MEMS optical scanner, we construct an interactive display that optically finds an object inserted into the projected ray, while displaying an image, for gesture-interaction. We also construct a search & track system that could be used for a bidirectional free space optical (FSO) communication system. A laser beam is scanned circularly to look for a Passive Optical Terminal (PON) and tracks its motion by using the PID control of the scanner based on the position of the reflected laser beam.
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MEMSエナジーハーベスタを用いた自立電源型センサノード (Self-supplied Wireless Sensor Node Based on MEMS Electret Energy Harvester)

OH2016_Zhao.png振動型MEMSエナジーハーベスタの電流出力を効率よく整流・蓄電し、自律的に電源を賄う新たなセンサノードの研究開発を実施している。その応用先として、例えばエアコン室外機の異常振動を自動検出する手法を検討中である。

The target of this work is to develop autonomous wireless sensor node powered by MEMS electret energy harvester, with a management circuit incorporating power rectification and storage under ultra low power consumption, which would be used in the anomaly detection of air conditioner outdoor unit.

体内埋め込み型の液体振動発電素子 (Implantable Fluidic Energy Harvester)

OH2016_Inoue.png体内へのインプラントが可能な医療器具応用を目指して、液体の流れで1mWの発電を行う振動発電素子の研究に取り組んでいる。液体の駆動源として想定する心臓の拍動の代わりに、原理検証としてチューブポンプを利用して、エレクトレット(永久電荷)を帯びた電極間に液体を出し入れする機構を検討し、静電誘導による電流の発生量を理論的に検証した。

Implantable energy harvester can generate enough power of 1 mW from heart motion to drive less-invasive respiratory device. Using an external pump instead of heart motion, the capacitance difference of fabricated channel filled with air and de-ionized water is 5.5 nF. In addition, the simulation result shows 8 mF capacitance difference caused by 20 Vp-p amplitude and 2.7 mW average power.

CMOS−MEMS型集積化赤外エミッタアレイ (Design of CMOS-MEMS Infrared Emitter Array)

OH2016_Cheng.pngCMOS技術(0.5-um 2-Poly-3-Metal配線)を利用して、メタマテリアル光吸収層と組み合わせた高帯域のMEMS赤外発光素子を設計した。発光源を空中に指示するマイクロ機構を3種類設計し、発光効率と応答速度のトレードオフ問題を定量的に検証した。発光体の層構造として、絶縁/金属/絶縁/金属(IMIM)の四層構造と、金属/絶縁/金属(MIM)の三層構造を採用し、発光強度と帯域を同時に拡大可能であることを示した。

We present a new design of CMOS-MEMS broadband infrared (IR) emitter arrays with metamaterial absorbers (MAs) integrated by the CMOS back-end of line (BEOL) process of 0.5-micron 2-Poly-3-Metal CMOS rules. Three different shapes of micro emitters are designed to balance the trade-off relationship between performance and yield. Tri-layer metal-insulator-metal (MIM) and four-layer insulator-metal-insulator-metal (IMIM) MAs are adopted to broaden the emissivity waveband and to enhance the emissivity.

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Last-modified: Mon, 06 Jun 2016 18:27:42 JST (381d)