マイクロ可動機構用2光子造形システムの開発

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12750213
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 丸尾 昭二 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (00314047)
• キーワード: マイクロ光造形法 / マイクロ可動機構 / 2光子吸収 / 光硬化性樹脂 / 光トラッピング / 3次元微細加工 / マイクロマシン

研究概要

本年度は、マイクロ可動機構用2光子造形システムの構築を目指し、下記の項目について研究を行った。
1)200nmの加工分解能を達成
マイクロ可動機構を高精度に造形するために、油浸対物レンズ(開口数:1.3)を使用し、レーザーパワーやレーザー走査速度など造形条件を最適化することで、面内280nm、奥行き280nmのサブミクロン分解能を達成した。
2)複雑なマイクロ可動機構の作製
マイクロギアやマイクロタービンのような回転対称形状だけでなく、任意形状の可動機構を作製するために、レーザー走査方法の最適化を行い、複雑な形状の可動機構でも作製可能な造形システムを構築した。その結果、マイクロマニピュレータ(アーム長:8.6μm)などの試作に成功した。
3)マイクロ可動機構の光駆動に成功
光トラッピング技術を応用して、試作したマイクロタービンやマイクロマニピュレータを駆動させるシステムを構築し、各種マイクロ可動機構の光駆動に成功した。例えば、マイクロギアを4.6rpmの速度で回転させることができた。また、マイクロマニピュレータのアームをレーザー光で捕捉し、旋回させることにも成功した。このような複雑なマイクロ可動機構の光駆動実験は、世界でも初めてのことである。
4)マイクロ流体システムへの試作
マイクロ可動機構をマイクロ流体システムの内部に組み込むために、まずは直径数100μmのマイクロ流路を内蔵する構造を形成する必要があった。そこで、50μm程度の加工分解能を有するマイクロ光造形システムを試作した。試作システムを用いて、マイクロ流路を内蔵させた構造体を作製した。今後は、作製したマイクロ流路内部にマイクロ可動機構を造形し、マイクロ流体デバイスを作製することを試みる。

研究成果

• [文献書誌] S.Maruo and K.Ikuta: "Three-dimensional microfabrication by use of single-photon-absorbed polymerization"Applied Physics Letters. 76. 2656-2658 (2000)
• [文献書誌] 丸尾昭二,生田幸士,蜷川稔英: "マルチポリマー・マイクロ光造形法の開発(造形システムの試作と光導波路への応用)"電気学会論文誌E. 120-E・7. 370-374 (2000)
• [文献書誌] S.Maruo,K.Ikuta,T.Ninagawa: "Multi-polymer microstereolithograpy for hybrid opto-MEMS"Proc. of IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2001). 151-154 (2001)
• [文献書誌] S.Maruo,K.Ikuta,H.Korogi: "Light-driven MEMS made by high-speed two-photon microstereolithography"Proc.of IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2001). 594-597 (2001)
• [文献書誌] K.Ikuta,A.Takahashi,S.Maruo: "In-chip cell-free protein synthesis from DNA by using biochemical IC chips"Proc. of IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2001). 455-458 (2001)
• [文献書誌] S.Maruo and K.Ikuta: "Optically-driven microstructures fabricated by two-photon microstereolithography"Prco.of the ASME international mechanical engineering congress and exposition, MEMS-vol.2. 659-699 (2000)