マイクロケモメカトロニクスのための3次元微細構造の創成

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13124202
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 中尾 政之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90242007)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 光石 衛 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90183110) ; 松本 潔 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (10282675)
• Keywords: 3次元微細構造 / 形質転換 / 近接場光学顕微鏡 / 電子ビーム堆積法 / 集束イオンビーム加工法 / ウォータージェット加工法 / レーザ溶接

Research Abstract

本研究では、マイクロ化学分析機器への適用を目的として3次元微細構造の加工技術の開発を行っている。平成14年度では、微細な構造として針状・管状・溝状構造に分類して以下のような項目で研究を行った。
・針状構造物の微細加工システムの開発
走査型電子顕微鏡のビームを用いてカーボンを堆積させる、電子ビーム堆積(ElectronBeam Deposition)法の研究を行っている。EBD法によってナノメートルサイズの針を原子間力顕微鏡のカンチレバー先端に形成し、近接場光学顕微鏡の散乱プローブへの応用を行った。φ10nmく長さ1μmのアモルファスカーボンの針をもつ散乱プローブを製作し、φ20nmとφ200nmのビーズの観察を行った。従来の散乱プローブでは得られなかったφ20nmのビーズの光学像を得ることができ、製作した散乱プローブが高アスペクト比物体の高分解能観察に有用であることを示した。
・管状構造物の微細加工システムの開発
集束イオンビームを用いて微細ガラス管を加工し管状構造を作製する研究を進めている。応用例として遺伝子封入ビーズ生成システムの開発を行った。植物細胞の形質転換用に、ピエゾ素子を用いて微細ピペットを上下に駆動し、ガラス基板上に微細な液滴を形成しゲル化するシステムを開発した。
・溝状構造の精密転写プロセスの開発
マイクロ分析機器の量産化を念頭に、現在、ウェットあるいはドライエッチングなど主に化学的手法で製作されているガラスチャネルチップを、より高速かつ安価に製造するための機械的加工法の開発を行っている。砥粒を含んだ水を高圧で噴出してガラスを除去加工するウォータージェット加工に着目し、最小加工径を現在の1mm程度から100μm程度に高分解能化するためのマスクの開発を行った。また、基板材質を従来のガラスから金属へ変更した場合の加工技術を探るため、溝を形成したステンレス基板に厚さ100μmのステンレス板をYAGレーザーを用いて溶接し、漏れなく流路を形成できることを確認した。

Research Products

• [Publications] 竹中良, 大井健, 中尾政之, 福井希一: "遺伝子封入用マイクロカプセルの開発"第6回化学とマイクロ・ナノシステム研究会講演予稿集. 51 (2002)
• [Publications] 竹中良, 大井健, 中尾政之, 長森英二, 福井希一: "遺伝子封入用マイクロカプセルの開発"医用電子と生体工学. 第40巻特別号. 81 (2002)
• [Publications] Takeshi OOI, Yusuke OKABE, Masayuki NAKAO, Keisuke IWATA: "Laminated electrodes chip for pulse-immunoassay"Micro Total Analysis Systems 2002. 121-123 (2002)
• [Publications] Masaaki FUJISAKI, et al.: "ON-CHIP CULTURE FOR MONITORING SINGLE CELLS"EMBEC '02. 302-303 (2002)
• [Publications] Kensuke Tsuchiya, Takeshi Ooi, Yuki Sakamaki, Masayuki Nakao: "High aspect ratio SNOM probe fabricated using Electron Beam Deposition and Focused Ion Beam"Proceedings from ASPE 2002 Annual Meeting. Vol.27. 20-23 (2002)