マイクロ光造形法による３Ｄ微細加工技術

1990 年台初頭のマイクロマシン，ＭＥＭＳ分野はまだ加速度などセンサー研究が中心で，シリコン半導体技術が一般的であった．筆者のようにバイオ，医療への応用はまれであった．バイオ分野では細胞や液体を扱う必要があるため，シリコンによる平面構造では実現不可能で，立体（３Ｄ）構造を持つＭＥＭＳが必須となった．そこで光造形法にヒントを得た「積層造形法」によるアプローチを考案した．ただし，サイズが従来より３桁以上も小さいため，単に紫外線のビーム径を小さくするだけでは硬化分解能をミクロンサイズは達成できなかった．さらにスケール効果に起因した困難もあった．最終的には，光硬化樹脂の硬化特性と造形手法の抜本的な最...

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Published in生体医工学 Vol. 53; no. Supplement; p. S324
Main Author 生田, 幸士
Format Journal Article
LanguageJapanese
Published 公益社団法人 日本生体医工学会 2015
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ISSN1347-443X
1881-4379
DOI10.11239/jsmbe.53.S324

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Abstract 1990 年台初頭のマイクロマシン，ＭＥＭＳ分野はまだ加速度などセンサー研究が中心で，シリコン半導体技術が一般的であった．筆者のようにバイオ，医療への応用はまれであった．バイオ分野では細胞や液体を扱う必要があるため，シリコンによる平面構造では実現不可能で，立体（３Ｄ）構造を持つＭＥＭＳが必須となった．そこで光造形法にヒントを得た「積層造形法」によるアプローチを考案した．ただし，サイズが従来より３桁以上も小さいため，単に紫外線のビーム径を小さくするだけでは硬化分解能をミクロンサイズは達成できなかった．さらにスケール効果に起因した困難もあった．最終的には，光硬化樹脂の硬化特性と造形手法の抜本的な最適化により実現された．1992 年の紫外線ランプ方式では5 ミクロンの3 次元分解能を達成し，その後He-Cd レーザによる安定化を図り，チタンサファイアレーザを用いた２光子吸収硬化により100 ナノメータ以下のピンポイント硬化を実現した．これは積層を要せず焦点だけが硬化する新しい光造形手法であった．マイクロスケールでは粘性が慣性力より大きくなるスケール効果を利用し，回転軸や関節など可動機構を組み立て不要で製作できるようにした．驚くことに小玉秀男博士は80 年台の光造形法発明当時，焦点だけのピンポイント造形を構想していた．先発明主義の米国と違い出願主義のわが国での評価が低いが発明の重さに差はない．
AbstractList 1990 年台初頭のマイクロマシン，ＭＥＭＳ分野はまだ加速度などセンサー研究が中心で，シリコン半導体技術が一般的であった．筆者のようにバイオ，医療への応用はまれであった．バイオ分野では細胞や液体を扱う必要があるため，シリコンによる平面構造では実現不可能で，立体（３Ｄ）構造を持つＭＥＭＳが必須となった．そこで光造形法にヒントを得た「積層造形法」によるアプローチを考案した．ただし，サイズが従来より３桁以上も小さいため，単に紫外線のビーム径を小さくするだけでは硬化分解能をミクロンサイズは達成できなかった．さらにスケール効果に起因した困難もあった．最終的には，光硬化樹脂の硬化特性と造形手法の抜本的な最適化により実現された．1992 年の紫外線ランプ方式では5 ミクロンの3 次元分解能を達成し，その後He-Cd レーザによる安定化を図り，チタンサファイアレーザを用いた２光子吸収硬化により100 ナノメータ以下のピンポイント硬化を実現した．これは積層を要せず焦点だけが硬化する新しい光造形手法であった．マイクロスケールでは粘性が慣性力より大きくなるスケール効果を利用し，回転軸や関節など可動機構を組み立て不要で製作できるようにした．驚くことに小玉秀男博士は80 年台の光造形法発明当時，焦点だけのピンポイント造形を構想していた．先発明主義の米国と違い出願主義のわが国での評価が低いが発明の重さに差はない．
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