日本開發可安裝在蜻蜓翅膀上的微型風速傳感器

作者：野澤哲生

來源：日經BP社

日期：2008-01-21 08:49:04

摘要：東京大學研究生院情報理工學系研究科教授下山勲的研究小組開發成功了可安裝在蜻蜓等昆蟲的翅膀上，可分析翅膀動作的微型風速傳感器，并在MEMS國際學會“MEMS2008”（美國亞利桑那州圖森市，08年1月13～17日）上結合現場演示進行了發表。

關鍵詞：傳感器

　　該小組開發的微型風速傳感器尺寸約為3mm見方，厚度約為1mm。在3mm見方的芯片上配備了2個傳感器，每個傳感器的尺寸約為1.5mm×3mm。

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　　下山研究小組在開發MEMS的同時，還研究昆蟲的動作。這是受原東京大學工學系機械情報工學專業教授三浦宏文曾在該研究室研究昆蟲活動的影響。此次傳感器的開發目的是將MEMS技術應用于昆蟲的動作解析中。

　　傳感器采用在帶電極的SOI底板上形成長約0.5mm、厚1μm以下的懸臂梁（懸臂彈簧）壓電電阻的構造。壓電電阻采用硅半導體，當風吹向懸臂，懸臂產生應變時，這一應變會使電阻發生變化，這樣就會得到變形的數值，進而獲得風的強度值。懸臂部分的重量僅為0.1μg。

　　傳感器的性能方面，已確認可實現此前的目標——測量-2m/s～2m/s的風速。此前曾擔心把傳感器安裝到1秒內上下振動數次的翅膀上，懸臂會因為翅膀的加速度而產生噪音。而此次也把其影響減小到了測定值的3～10％（標準5%），已確認實際應用時沒有問題。“傳感器的共振（固有）頻率為10Hz以上，（對于數Hz的翅膀振動頻率而言）基本不受影響”（山下研究小組發布人員）

昆蟲和MEMS成為課題之一

　　此次的MEMS 2008上，除上述成果外，還有幾件關于在昆蟲研究中應用MEMS的研究成果發布。尤其引人注目的發布是，在銅花金龜子和蛾的神經上安裝電極、類似遙控玩具那樣進行操控的技術（均在1月17日）。

　　美國國防部研究機構“國防高級研究計劃局（DARPA）”07年公布了昆蟲的準機器人計劃“Hybrid Insect MEMS（HI-MEMS）”。此次關于銅花金龜子和蛾的研究也得到了DARPA的援助。