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J-GLOBAL ID：201002286569228208   整理番号：10A0704127

ハイドロゲルに基づく有孔ダイアフラムをもつピエゾ抵抗圧力センサの開発,作成および特性評価

Development, fabrication, and characterization of hydrogel based piezoresistive pressure sensors with perforated diaphragms

著者 (5件)： ORTHNER M.p. (Dep. of Electrical and Computer Engineering, Univ. of Utah, 50 S Central Campus Dr. (1490 MEB), Salt Lake City, UT ...) ,  BUETEFISCH Sebastian (Inst. for Microtechnology, Physikalisch Technische Braunschweig, Braunschweig, DEU) ,  MAGDA J. (Dep. of Chemical Engineering, Univ. of Utah, 50 S Central Campus Dr. MEB 3290, Salt Lake City, UT 84112, USA) ,  RIETH L.w. (Dep. of Electrical and Computer Engineering, Univ. of Utah, 50 S Central Campus Dr. (1490 MEB), Salt Lake City, UT ...) ,  SOLZBACHER F. (Dep. of Electrical and Computer Engineering, Univ. of Utah, 50 S Central Campus Dr. (1490 MEB), Salt Lake City, UT ...)
資料名： Sensors and Actuators. A. Physical  (Sensors and Actuators. A. Physical)
巻： 161  号： 1-2  ページ： 29-38  発行年： 2010年06月 
JST資料番号： B0345C  ISSN： 0924-4247  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： オランダ (NLD)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： ハイドロゲルは,pH,CO₂,グルコースおよびイオン強度を含む多くの外部刺激に応答して膨張し,代謝解析の検出に対して有用であることを実証した。ハイドロゲル膨張圧力を測定するために,圧力検出ダイアフラムを有孔半透過性メンブレンと結合した新しい有孔ダイアフラムピエゾ抵抗圧力センサアレイを,作成し試験した。2×2アレイは,約3×5mm²を測定し,それぞれ50,25および5kPaのフルスケール圧力を測定するために用いる1.0,1.25および1.5mm幅をもつ4つの方形検出ダイアフラムから構成した。微細孔の最適形状をシリコンダイアフラムにエッチング加工し,ハイドロゲル材料を入れるセンサ空洞に検体を拡散することを可能とした。14ステップの前面ウエハプロセスを,商用のファウンドリサービス(MSF,フランクフルト(Oder),ドイツ)により実施し,ダイアフラム細孔を,水酸化カリ(KOH)エッチングおよび深掘RIEの組合せにより作成した。センサの特性評価を,撓み,圧力および電気出力を同時に測定する,カスタムのバルジ試験装置を用いて,(ハイドロゲルの使用無しに)実施した。試験結果を用い,センサ感度を定量化し,概念実証を行った。シミュレーションにより,有孔ダイアフラム設計に対して感度は僅かに増加することを示す,一方,経験的電気特性評価は,有孔ダイアフラムセンサは,固体ダイアフラムセンサより僅かに感度が低いことを示した。この差異は,パシベーション層内に見出される圧縮応力およびエッチング均一性の悪さに起因すると考察した。新しい有孔ダイアフラムセンサは,23から252μV/V-kPa(FSO=5~80mV)の範囲の感度で全て機能し,上昇した圧力で,固体ダイアフラムをもつ同等のセンサより高い非線形性を示た。有孔(細孔=40μm)をもつセンサ(1.5×1.5mm²)は,約10%の非線形性を持つ一方,同等の個体ダイアフラムセンサに対しては,全200kPaの範囲で略3%であった。ハイドロゲル膨張圧力の検出のための集積拡散細孔をもつピエゾ抵抗圧力センサを,初めて作成し試験した。Copyright 2010 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.

シソーラス用語： *ヒドロゲル ,  ダイヤフラム ,  *圧力センサ ,  pH【水素イオン指数】 ,  イオン強度 ,  センサアレイ ,  細孔 ,  RIE【エッチング】 ,  水酸化カリウム ,  非線形性 ,  ヘキソース ,  アルドース
準シソーラス用語： CO2 ,  ハイドロゲル ,  *ピエゾ抵抗 ,  メンブレン ,  深掘りRIE ,  膨張圧

分類 (2件)： 力,仕事量,圧力,摩擦の計測法・機器  (AD05050V) ,  圧電デバイス  (NC03110I)

物質索引 (1件)： グルコース

タイトルに関連する用語 (7件)： ハイドロゲル ,  有孔 ,  ダイアフラム ,  ピエゾ抵抗 ,  圧力センサ ,  開発 ,  特性評価