IMECにおける異分野融合デバイス開発

出典: BeansCM

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健康医療応用デバイス 応用分野 治療
健康医療応用デバイス 大きさ 臓器
健康医療応用デバイス 原理 物理(流体、熱、圧力、変位、硬さ)
健康医療応用デバイス 原理 化学(電気化学、蛍光、pH)
健康医療応用デバイス デバイス 人工臓器・埋込デバイス
健康医療応用デバイス 対象 消化器
健康医療応用デバイス 対象 皮膚
環境応用デバイス マイクロエネルギー 環境発電
環境応用デバイス マイクロエネルギー 環境発電 その他
環境応用デバイス 環境センシング 検体認識物質 DNA
環境応用デバイス 環境センシング 検体認識物質 タンパク質(抗原抗体、ペプチド等)
環境応用デバイス 環境センシング 検体認識物質 高分子ポリマー
環境応用デバイス 環境センシング 検体認識物質 有機リガンド


目次

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IMECにおける異分野融合デバイスの開発

1.IMECの概要 ・設立は1984年フランダース州のサポートにより地元の大学に共通な電子技術研究を推進する研究所として設立 ・2008年時点で1650名の研究者が66カ国から集まる ・3-10年のR&Dプロジェクトをターゲットに推進している ・More Moore:CMOSの最新プロセスを企業とともに開発  Panasonic, サムソンなどから2−30名の研究者を受け入れ、次世代プロセス開発を推進  装置メーカーは最新のプロセス装置を無償で提供し、装置開発・改良も含め共同開発できる関係を構築

2.異分野融合デバイスへの取組み(EUのプロジェクトや自身の資金を投入) ・異分野融合デバイスをHeterogeneous Integrated MST(Micro System Technology)と呼び推進  ウェアラブル・体内埋め込み型のデバイスインテグレーション ・コンセプト  パッケージ自体を見えないような超小型化  デバイス形態の進化:リジッド→フレキシブル→伸縮可能(3次元形状)  高効率なデバイス開発:  ・高性能センサー/アクチュエータ  ・ワイヤレスセンサネットワーク  ・エネルギーハーベスティングデバイス  ・超低消費電力電子回路 ・極薄Si基板  Si基板を厚さ15μmまで研磨し、フレキシブルプラスティック基板上でマイクロコントローラーが機能する極薄基板を作成する技術を開発。(図1)

 
図1 Si極薄基板

・伸縮可能デバイス  身体にデバイスを密着させるために伸縮性の配線パターンを開発。フレキシブル基板に馬蹄形状を組み合わせた形状の配線部を設け、伸縮があっても断線することを防止できる。(図2、3)想定しているアプリケーションは、たい表面への貼付け、または体内埋め込みデバイス用基板。及び衣服への縫い込みデバイスで主にライフサイエンス向けデバイス。

図2 伸縮性配線1
 
図3 伸縮性配線2

・体内埋め込みデバイス向け微小アクチュエータ  体内埋め込みデバイスには、低電圧、常温、低消費電力駆動が可能、nmからmmに対応できる駆動範囲、及び高機密パッケージが求められる。  尺取り虫タイプのマイクロアクチュエータを開発、駆動条件:12V、200μNで50μmの移動距離を実現した。また、疎水性パッケージングにより液体中での動作を可能にしている。  想定するアプリケーションは、ドラッグデリバリー、体内での電極の位置決め等。(図4)

 
図4 マイクロアクチュエータ

・液相クロマトグラフ  ミクロンからサブミクロンオーダーの直径、隙間を有するSiピラーを作製マイクロ液クロを実現。手のひらにのるサイズを実現し、ポイントオブケアーの医療サービスへの応用をめざす。(図5、6)

図5 マイクロクロマトグラフ1
 
図6 マイクロクロマトグラフ2

・生体模倣デバイス  中空針、ポリマー加工、マイクロ流路などマイクロ加工技術を応用し、人工の蚊の針を実現、ドラッグデリバリー、微量血液採取への応用をめざす。(図7)

 
図7 生体模倣デバイス

・体内埋め込みデバイス向け電極  低い電気インピーダンス、及び長期のウェアラブル生体電位計測を実現する記録用、刺激付加用に用いることのできるバイオコンパチブルな電極を開発。

電極材料として、PEDOT, Pt, IrOxを検討し、1kHzでの低インピーダンスをPEDOT, IrOxで実現。神経プローブ、埋め込み内耳にに適用。(図8、9)
図8 体内埋め込みデバイス向け電極
 
図9 体内埋め込みデバイス向け電極

モデル構造・メッシュ

境界条件

物性条件

結果・評価・実験との比較

マシン環境

文献情報,参考文献

BEANSプロジェクト平成21年度成果報告、①(1B)-4

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