マイクロ化学チップ流路表面の磁気研磨技術に関する研究

微量化学芯片通道表面磁力抛光技术研究

• 批准号: 19656036
• 负责人: 山口 ひとみ
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Utsunomiya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19656036/
• 关键词: マイクロ化学チップ; 内面研磨; 磁気研磨; マイクロ工具; 溝研磨

マイクロ化学チップに用いられるガラス板には,試薬の流路となる幅数十〜数百μmの微細溝が形成されている.溝には試薬等の流れを円滑にし,残留や付着を防ぐために高精度表面が求められる.本研究は,複雑な流路内面(底面,側面)を平滑加工する技術を開発することを目的としており,現在までに得られた成果は次の通りである.(1)加工原理に基づく加工装置の開発加工原理を具現化する加工装置を設計し,X-Yテーブル,各種部品を購入した.電磁コイルと磁極は,有限要素法を用いた磁場解析を駆使して加工部に求められる磁場分布を形成できる寸法形状を選定し,設計・製作した。加工装置としては両者を組み合わせることで完成となる.一方,この加工装置の準備と平行して,マイクロ工具の挙動および加工作用を調べるための簡易な基礎実験用加工装置も作製した.(2)マイクロ工具の回転駆動源に関する検討基礎実験として永久磁石の先端に大きさ(直径1mm)に成形された円筒状工具を装着したものを自作した.(1)で述べた簡易加工装置を用い,永久磁石の磁気特性,外部磁場の変動周波数と電流,工具材質が工具の回転挙動に及ぼす影響を調べた.その結果,ネオジウム磁石の方がサマリウムコバルト磁石よりも高磁力を発生でき,外部変動磁場に追従して高速回転できること,工具の磁気特性は工具材質に無関係であること等が確認された.さらに,工具回転の高速化には軽量化が鍵となることを示し,350Hzの変動磁場に追従して高速回転できるマイクロ工具を開発した.(3)マイクロ工具の加工作用に関する検討上記工具を用い,ホウケイ酸ガラス板の研磨実験の前段階として,幅2mm,深さ3mmの直線溝を有するC2600銅板を加工対象にして研磨実験を行った.ダイヤモンドスラリーを用いたところ,2.6μmRzの表面粗さを1.7μmRzに平滑化することができ,本加工法の加工原理の妥当性を確認するとともに,本工具が具備すべき特徴について整理した.

The flow path of the test solution has a width of tens to hundreds of μm, and fine grooves are formed. The groove and the like flow are slippery, and the residue is protected from high precision surfaces. This study aims to develop a new technology for smoothing the surfaces (bottom surface, bottom surface) in the complex flow path, and to obtain the results of this research. (1)The basic machining principle is realized. The machining device is designed,X-Y model is established, and various parts are purchased. Magnetic field analysis by finite element method, magnetic field distribution by machining, design and fabrication The machining device is assembled and completed. On the one hand, the preparation of the machining device is parallel, and the adjustment of the movement and machining action of the tool is simple. (2)The tool is mounted on the base of a permanent magnet (diameter 1mm). (1)The magnetic properties of permanent magnets, the frequency of external magnetic field, the current, the material of tools, the influence of tool rotation and vibration are all adjusted. As a result, it is confirmed that the magnetic properties of the tool have nothing to do with the material of the tool. In addition, the high speed of the tool return is the key to the development of the tool with 350Hz variable magnetic field. (3)C2600 copper plate with linear grooves of 2mm width and 3mm depth. In order to confirm the correctness of the processing principle of the processing method, the tool has the characteristics of surface roughness of 2.6 μmRz and surface roughness of 1.7μmRz.