The first MEMS micro comb-drive actuator experiment in Thailand.

Winai  Wanburee, a graduate student at the Suranaree University of Technology (Ph.D. program in Electrical Engineering), had achieved the first high-aspect-ratio micro comb-drive actuator experiment in Thailand on Tuesday January 19th, 2010.

This electrostatically driven micro comb-drive actuator had a suspended rotor comb with 19 fingers each of which was 30 microns in width. The stator comb with same dimensions was anchored to the substrate. The main structures of both rotor and stator combs were made of 300 micron-high SU-8 polymer followed by metal coating by sputtering technique. The patterning of this actuator was done by synchrotron x-ray lithography at micromachining lab, the Synchrotron Light Research Institute, Thailand.

In driving experiment, DC pulses of 1 Hz with various amplitudes were fed into the rotor comb while the stator comb was grounded. This experiment showed an important milestone for MEMS community in Thailand. Better versions of micro comb-drive actuators are under fabrication. More updates will be published in this blog in near future.

For more information please contact Dr.Nimit Chomnawang
Web site: http://sites.google.com/site/sutmems
Email: sut.mems@gmail.com

Key words: Electrostatic Micro Comb-Drive Actuator, MEMS, LIGA, Synchrotron, X-Ray Lithography, SUT MEMS, SUT Electrical Engineering, SLRI

[ อ่านโพสต์นี้ในภาษาไทย ]

ห้องปฏิบัติการบนชิป หรือ Lab-on-a-chip

เทคโนโลยีที่ช่วยให้การตรวจวัดโรคแบบทันใจหรือ point-of-care diagnostic ก็คือ เทคโนโลยีระบบของไหลจุลภาคหรือ Microfluidics ซึ่งเป็นเทคโนโลยีในการย่อส่วนและจัดการกับของเหลวที่มีปริมาตรในระดับไมโครลิตร นั่นหมายความว่า ท่อที่ของเหลวเหล่านี้ไหลผ่านนั้นมีขนาดประมาณเท่ากับเส้นผมของเราเท่านั้น ในระบบของไหลจุลภาคหนึ่งๆ อาจจะประกอบด้วยท่อ หัวฉีด ปั๊ม ช่อง ตัวผสม ส่วนกรอง วาล์ว เซนเซอร์ ฯลฯ การสร้างชิปของระบบของไหลจุลภาคหนึ่งๆ ต้องอาศัยความรู้อย่างลึกซึ้งในเรื่องผลของการย่อส่วน วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับพื้นผิว คุณสมบัติของวัสดุ เป็นต้น เพื่อให้ระบบสามารถทำงานได้ตามต้องการและถูกต้อง ส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดในระบบของไหลจุลภาคได้แก่ เครือข่ายของท่อขนาดเล็ก (Microchannel) ซึ่งทำหน้าที่เชื่อมโยงส่วนต่างๆ ในระบบ ปกติจะเป็นท่อปิดที่มีขนาดตั้งแต่ไมโครเมตรจนกระทั่งขนาดนาโนเมตร และมีทั้งแบบที่มีหน้าตัดเป็นสี่เหลี่ยมหรือครึ่งวงกลม ขึ้นอยู่กับการใช้งาน เช่น ในระบบที่มีการปั๊มแบบสนามไฟฟ้า (Electrokinetic Pumping) จะต้องการท่อที่มีความแคบมากกว่า ฟิลเตอร์หรือตัวกรอง (Filter) เป็นส่วนสำคัญในช่วงต้นของระบบที่มีการนำของไหลเข้าสู่ระบบ มีหลายเทคนิคที่นำมาใช้ เช่น การสร้างรูพรุน (Sieve) เพื่อป้องกันไม่ให้อนุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่ารูไหลผ่านไปได้ หรือการเปลี่ยนพฤติกรรมการไหลจากแบบชั้น (Laminar Flow) ไปเป็นแบบวกวน (Turbulent flow) ต้องอาศัยตัวขวาง (Obstructor) การไหลเพื่อให้เกิดการกวนผสมระหว่างการไหล วาล์วเปิดปิดขนาดเล็ก (Microvalve) เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยควบคุมการไหลในท่อด้วยการปิด/เปิดประตูกั้น แบ่งออกเป็นสองชนิดได้แก่ ชนิด Passive และชนิด Active ไมโครวาล์วชนิด Passive นั้นอาศัยความดันที่แตกต่างระหว่างด้านทั้งสองของวาล์วเพื่อควบคุมการเปิด/ ปิด ไม่ต้องมีกลไกใดๆ มาขับเคลื่อน แต่ไมโครวาล์วแบบ Active นั้นอาศัยอุปกรณ์ขับเคลื่อนเพื่อควบคุมการทำงาน
ของเหลวในระบบสามารถไหลในท่อไปตามส่วนต่างๆ ได้อาศัยปั๊มขนาดเล็กที่เรียกว่า ไมโครปั๊ม (Micropump) ไมโครปั๊มแบบกลมีอยู่หลายชนิดทั้งแบบที่อาศัยการขับด้วยกลไกที่เคลื่อนไหวเหมือนกับปั๊มขนาดใหญ่ทั่วไปหรือสามารถเคลื่อนของไหลไปตามท่อโดยไม่ได้อาศัยพลังงานทางกล ไม่มีส่วนใดๆ เคลื่อนไหว แต่อาศัยพลังงานอื่นๆ เช่น แรงตึงผิว การขยายตัวจากพลังงานความร้อน แรงจากสนามไฟฟ้า หรือสนามแม่เหล็ก เป็นต้น
ไมโครมิกเซอร์ (Micromixer) เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยผสมสารเคมีเข้าด้วยกันเพื่อให้เกิดปฏิกิริยา โดยปกติแล้วการผสมในระดับจุลภาคนั้นอาศัยการแพร่ของสาร Microreactor เป็นอีกส่วนหนึ่งที่สำคัญของระบบที่เป็นบริเวณที่เกิดปฏิกิริยาทางเคมี มีลักษณะเป็นหลุมหรือช่องขนาดเล็กที่สารมากกว่าหนึ่งชนิดมาผสมกัน ไมโครเซนเซอร์ (Microsensor) เป็นส่วนประกอบที่สำคัญในการตรวจวัด (Detection) ในระบบ เช่น เซนเซอร์สำหรับวัดความเข้มข้นของสารละลาย เซนเซอร์สำหรับตรวจวัดทางชีวภาพ เซนเซอร์วัดอัตราการไหล เป็นต้น จะเห็นได้ว่าระบบของไหลจุลภาคนี้สามารถทำงานได้เหมือนห้องปฏิบัติการทั่วไปแต่มันย่อเล็กลงมาอยู่บนชิปและวางอยู่บนฝ่ามือเราได้เลยทีเดียว เราจึงเรียกมันว่าห้องปฏิบัติการบนชิป หรือ Lab-on-a-chip นั่นเองครับ

ชุดทดสอบตัวตรวจรู้ความเร่งและสวิตช์ความเร่ง

ศุภกิตติ์  พรหมวิกรณ์ นักศึกษาปริญญาโทที่ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี (หลักสูตรวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิตทางวิศวกรรมไฟฟ้า) ประสบความสำเร็จในการสร้างชุดทดสอบตัวตรวจรู้ความเร่งและสวิตช์ความเร่ง เมื่อวันศุกร์ที่ 29 มกราคม 2553   ชุดอุปกรณ์ประกอบด้วยคานหมุนสมดุลย์ซึ่งให้กำเนิดความเร่งหนีศูนย์กลางที่ปลายทั้งสองข้างเท่า ๆ กัน โดยที่ระดับความเร่งที่ได้จะขึ้นอยู่กับความเร็วในการหมุนของคาน ซึ่งหมุนขับด้วยมอเตอร์กระแสตรงควบคุมโดยบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ด้วยเทคนิคการมอดูเลตความเร็วด้วยความกว้างของพัลส์ (PWM)  ที่ปลายด้านหนึ่งของคานหมุนจะมีตัวตรวจรู้ความเร่งเชิงพาณิชย์ติดตั้งอยู่เพื่อรายงานค่าความเร่งออกมาในรูปแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงซึ่งจะถูกไมโครคอนโทรลเลอร์ที่อยู่บริเวณกึ่งกลางของคานหมุน แปลงให้เป็นข้อความตัวอักษรตามมาตรฐาน RS-232 แล้วส่งข้อมูลไปยังไมโครคอมพิวเตอร์ผ่านทางชุดต่อสัญญาณพิเศษที่ออกแบบให้ส่งผ่านสัญญาณจากคานหมุนไปยังฐานที่อยู่นิ่งได้ (หลักการคล้ายแปรงถ่านของมอเตอร์กระแสตรง) ส่วนที่ปลายอีกข้างหนึ่งของคานหมุนจะติดตั้งตัวตรวจรู้ความเร่งหรือสวิตช์ความเร่งที่ต้องการทดสอบ ถ้าอุปกรณ์ที่ต้องการทดสอบเป็นสวิตช์ความเร่ง สถานะ "ON" หรือ "OFF" ของสวิตช์จะถูกส่งไปยังบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์และถูกแปลงเป็นข้อความตัวอักษรตามมาตรฐาน RS-232 ร่วมกับข้อมูลค่าความเร่งจากตัวตรวจรู้เชิงพาณิชย์ นอกจากนี้ เมื่อสถานะของสวิตช์ความเร่งถูกเปลี่ยนไปเป็น "ON" บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์จะกระตุ้นให้เกิดเสียงเตือนดังขึ้นอีกด้วย

          ชุดทดสอบดังกล่าวสร้างขึ้นเพื่อทดสอบและปรับเทียบมาตรฐานตัวตรวจรู้ความเร่งจุลภาคและสวิตช์ความเร่งจุลภาคที่สร้างขึ้นด้วยกระบวนการเอ็กซ์เรย์ลิโธกราฟฟีด้วยแสงซินโครตรอน ณ  สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน)

ขอรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ ดร.นิมิต  ชมนาวัง
เว็บไซต์: http://sites.google.com/site/sutmems
อีเมล์: sut.mems@gmail.com

คำสำคัญ:

ตัวตรวจรู้ความเร่ง, สวิตช์ความเร่ง, เครื่องกำเนิดความเร่ง, เมมส์, ลิก้า, ซินโครตรอน, เอ็กซ์เรย์ลิโธกราฟฟี, ห้องปฏิบัติการระบบกลไฟฟ้าจุลภาค มทส., วิศวกรรมไฟฟ้า มทส., สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน)

[ Read this post in English ]

Testing apparatus for acceleration sensors and switches.

Suppakit  Promwikorn, a graduate student at the Suranaree University of Technology (Master of Electrical Engineering program), had successfully constructed the first testing apparatus for acceleration sensors and switches in Thailand on Friday January 29^th, 2010. The set up is a balanced rotating bar that generates equal centrifugal acceleration at both ends. The level of acceleration generated is a function of speed of rotation which is driven by a DC motor and a pulse-width-modulation (PWM) based controller. A commercial acceleration sensor is installed at one end of the rotating bar and a device under test (sensor or switch) is installed at another end. The commercial sensor sends its output in a form of DC voltage to a micro controller board located at the hub. The acceleration data is converted into RS-232 text message and sent out to a computer through a special designed rotating contacts (similar to carbon brush mechanism in DC motors). If the device under test is an acceleration switch, its "ON" or "OFF" switching status is reported to the same micro controller and converted into RS-232 text message along with acceleration data from the commercial sensor. In addition, when the acceleration switch turns its status to "ON", an alarm is set.

          The apparatus will be used in testing and calibration of micro acceleration sensors and switches fabricated by synchrotron x-ray lithography techniques at the Synchrotron Light Research Institute, Nakhonratchasima, Thailand.

For more information please contact Dr.Nimit Chomnawang
Web site: http://sites.google.com/site/sutmems
Email: sut.mems@gmail.com

Key words:
Acceleration sensor, acceleration switch, acceleration generator, MEMS, LIGA, Synchrotron, X-Ray Lithography, SUT MEMS, SUT Electrical Engineering, SLRI

[ อ่านโพสต์นี้ในภาษาไทย ]