(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作り上げられた微小構造であって、
基部と、
接触面に接着するように前記基部の一つ又は複数の部分上に配置された一つ又は複数のナノ構造と、を含み、
前記一つ又は複数のナノ構造を有する前記一つ又は複数の部分は、
前記一つ又は複数のナノ構造が前記接触面に接着しかつ外力が加えられて前記接触面から前記基部をはく離するときに、前記基部の前記一つ又は複数の部分における前記一つ又は複数のナノ構造は、前記接触面からの前記ナノ構造のはく離を容易にするか又は該はく離に抵抗するように、前記基部に配置され、
前記一つ又は複数のナノ構造を有する前記一つ又は複数の部分の第１の部分は、
前記基部の一部からある距離だけ離されて配置され、そこで前記外力が作用して前記接触面から前記基部をはく離し、前記距離は、前記加えられた外力が前記接触面から前記基部をはく離するモーメントアームを画定する、作り上げられた微小構造。
【請求項２】
前記基部は、基板であり、前記ナノ構造は、剛毛構造である請求項１に記載の作り上げられた微小構造。
【請求項３】
前記基部は、剛毛構造であり、前記ナノ構造は、スパチュラ構造である請求項１に記載の作り上げられた微小構造。
【請求項４】
前記スパチュラ構造は、同じ方向又は対向する方向に向き付けられる請求項３に記載の作り上げられた微小構造。
【請求項５】
前記ナノ構造を有する前記一つ又は複数の部分の前記第１の部分と第２の部分は、前記基部上の対向する位置にあり、前記対向する位置にある前記ナノ構造は、前記加えられた外力から生じるトルクに抵抗する請求項１に記載の作り上げられた微小構造。
【請求項６】
前記少なくとも二つの部分は、前記外力の法線方向成分が前記基部を前記接触面からはく離するように作用する場所から反対方向で等距離のところに配置される請求項５に記載の作り上げられた微小構造。
【請求項７】
前記基部は、基板であり、前記ナノ構造は、剛毛構造である請求項５に記載の作り上げられた微小構造。
【請求項８】
前記基部は、剛毛構造であり、前記ナノ構造は、スパチュラ構造である請求項５に記載の作り上げられた微小構造。
【請求項９】
前記スパチュラ構造は、同じ方向又は対向する方向に向き付けられる請求項８に記載の作り上げられた微小構造。
【請求項１０】
前記一つ又は複数の部分のそれぞれは、複数のナノ構造を有する請求項１に記載の作り上げられた微小構造。
【請求項１１】
さらに、接触面からのはく離に抵抗するように放射状パターンで前記基部上に配置されている複数のナノ構造を含む請求項１に記載の作り上げられた微小構造。
【請求項１２】
前記基部は、円形である請求項１１に記載の作り上げられた微小構造。
【請求項１３】
前記一つ又は複数のナノ構造は、分子間力により前記接触面に接着する請求項１に記載の作り上げられた微小構造。
【請求項１４】
前記分子間力は、ファンデルワールス力である請求項１３に記載の作り上げられた微小構造。
【請求項１５】
接触面に接着するように作り上げられた微小構造を形成する方法であって、
基部を形成することと、
前記接触面に接着するように前記基部の一つ又は複数の部分上に配置された複数のナノ構造を形成することと、を含み、
前記一つ又は複数のナノ構造を備える前記一つ又は複数の部分は、
前記一つ又は複数のナノ構造が前記接触面に接着し、外力が加えられて前記接触面から前記基部をはく離されるときに、前記基部の前記一つ又は複数の部分における前記一つ又は複数のナノ構造は、前記接触面からの前記ナノ構造のはく離を、容易にするか又は該はく離に抵抗するように、前記基部に配置され、
前記一つ又は複数のナノ構造を有する前記一つ又は複数の部分の第１の部分は、
前記基部の一部からある距離だけ離されて配置され、そこで前記外力が作用して前記接触面から前記基部をはく離し、前記距離は、前記加えられた外力が前記接触面から前記基部をはく離するモーメントアームを画定する、方法。
【請求項１６】
作り上げられた微小構造を接触面に接着させる方法であって、
前記基部の一つ又は複数の部分上に配置された一つ又は複数のナノ構造を有する基部を得ることと、
前記一つ又は複数のナノ構造を有する前記基部を前記接触面に配置することと、を含み、
前記一つ又は複数のナノ構造を備える前記一つ又は複数の部分は、
前記一つ又は複数のナノ構造が前記接触面に接着し、外力が加えられて前記接触面から前記基部がはく離されるときに、前記基部の前記一つ又は複数の部分における前記一つ又は複数のナノ構造が、前記接触面からの前記ナノ構造のはく離を容易にするか又は該はく離に抵抗するように、前記基部に配置され、
前記一つ又は複数のナノ構造を有する前記一つ又は複数の部分の第１の部分は、
前記基部の一部からある距離だけ離されて配置され、そこで前記外力が作用して前記接触面から前記基部をはく離し、前記距離は、前記加えられた外力が前記接触面から前記基部をはく離するモーメントアームを画定する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、1999年12月20日に出願された仮出願第60/172,731号の利益を主張する、2000年8月23日に出願された米国特許出願第09/644,936号であって現在は特許第6,737,160号となっている出願の継続出願である、2003年9月3日に出願された米国特許出願第10/655,271号の一部継続出願である。前記の出願はすべてそれらの全体が参照されて本明細書に組み込まれる。
【０００２】
連邦政府による資金提供を受けた研究または開発に関するステートメント
本発明は、国防高等研究事業局(DARPA)により発注された契約第N66001-00-C-8047およびN6600101-C-8072ならびに国立科学財団(NSF)により発注された契約第NIRT EEC-0304730の下で政府の支援がなされた。政府は、本発明に対し一定の権利を有する。
【０００３】
背景
本発明は、一般にミクロンスケール構造の製作および利用に関する。より具体的には、本願は、ミクロンスケール構造のはく離強度を制御することに関する。
【背景技術】
【０００４】
関連する技術
接着剤の改善の必要性は今も続いている。改善された接着剤には、毎日の生活のあらゆる面でのもの(例えば、テープ、ファスナー、おもちゃ)からハイテク(例えば、半導体ウェハから微細粒子の除去、光ファイバデバイスの輸送、並びにサブミリメートル機構の組立て、特に微小組立てコンポーネント、またはグリッパー、接着剤、真空操作装置に耐えられないコンポーネントを含む機構の組立て)に至るさまざまな用途がある。
【０００５】
接着機構は、実際には研究されているが、完全に理解または利用し尽くされているわけではない。例えば、ヤモリは、滑らかな垂直面を素早く駆け上がることができる並はずれた能力を有する。ヤモリ、アノールトカゲ(Anolis lizard)、一部のトカゲおよび一部の昆虫で使用される接着機構については、一世紀近くの間議論されてきた。
【０００６】
一部の従来の研究により、ヤモリおよび他の昆虫により使用される剛毛の形態が明らかにされているが、この従来の研究では、剛毛がどのように作用するのかについては明らかにされていない。それに加えて、この従来の研究では、剛毛を使用して有用な実質的な仕事をさせる仕組みを明らかにできていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ヤモリや他の昆虫により利用されている接着力機構を明らかにし、利用することは非常に望ましいことであろう。このような情報が得られれば、新しい接着性微小構造を利用し、そのような構造を作り上げることができるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
例示的な一実施形態では、作り上げられた微小構造は、基部と接触面に接着する基部の一つまたは複数の部分上に配置された一つまたは複数のナノ構造とを含む。一つまたは複数のナノ構造を備える基部の一つまたは複数の部分は、一つまたは複数のナノ構造が接触面に接着し、外力が加えられて接触面から基部がはく離されるときに、基部の一つまたは複数の部分における一つまたは複数のナノ構造が、接触面からのナノ構造のはく離を容易にするか、またははく離に抵抗するように基部に配置されている。
【０００９】
図面全体を通して類似の参照番号は、対応する部分を指す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下の説明では、多数の具体的構成、パラメータなどについて述べる。しかし、このような説明は、本発明または本発明の応用の範囲に対する制限として意図されたものではなく、実施例および例示を与えるものとして理解されるべきである。
【００１１】
本発明は、ミクロンスケール構造を使用して接着させることを対象とする。特に、本発明では、剛毛構造を使用する。剛毛構造はシャフトを有する。シャフトの末端に、スパチュラまたはスパチュラの配列が配置される。接着は、スパチュラまたはスパチュラの配列が、表面との密着を形成するときに生み出される。
【００１２】
一般に、シャフトの長さは、1から500ミクロン、好ましくは約10から100ミクロンである。シャフトの直径は、好ましくはシャフトの長さの0.01から0.1倍、好ましくはシャフトの長さの約0.05倍である。
【００１３】
シャフトの末端には、少なくとも一つのスパチュラがある。好ましくは、シャフトの末端には、1から1000個まで範囲のスパチュラがある。スパチュラの配列は、好ましくは幅10ミクロン未満であり、好ましくは幅約1ミクロンである。好ましくは、スパチュラの配列の各スパチュラは、その末端のところに広がった表面を有する。その広がった表面は、以下に示されているように、パドルの形態または球の湾曲したセグメントの形態とすることができる。
【００１４】
本発明の構造は、トッケイヤモリ(Tokay gecko)(ゲッコヤモリ(Gekko gecko))の足にある剛毛などの自然界で発見される構造からモデル化される。ヤモリの多くの種(例えば、ゲッコノイデア(Gekkonoidea)のクレード)、アノールトカゲの種、いくつかのトカゲ種は、本発明に従って使用することもできる接着性剛毛を有する。それに加えて、甲虫およびオオサシガメは、本発明に従って使用することができる剛毛を有する。本発明は、後述のように、天然のまたは作り上げられた剛毛を使って実施される。
【００１５】
自然界で見つかる剛毛構造の例を以下に示す。トッケイヤモリの剛毛の茎状部(シャフト)の直径は5μ、茎状部の高さは110μ、先端(スパチュラ)の長さは0.2μ、先端の幅は0.2μで、100〜1000個までの範囲の先端があり、茎状部一つ当たりの全先端面積は、2から20μ2であり、アノリスキュビエリ(Anolis cuvieri)の剛毛の茎状部の直径0.5μ、茎上部の高さは22μ、先端の長さは0.6μ、先端の幅は0.7μで、100〜1000個までの範囲の先端があり、茎状部一つ当たりの全先端面積は、2から20μ2である。プラシノヘマビレン(Prasinohaema virens)(トカゲ)での茎状部の直径は2μ、茎状部の高さは26μ、先端の長さは6μ、先端の幅は7μで、100〜1000個の先端があり、茎状部一つ当たりの全先端面積は、約20μ2である。
【００１６】
例えば、図１Ａは、自然発生の剛毛を有する末端肢21を持つトッケイヤモリ20を示している。生きているヤモリ20が拘束されている。末端肢(例えば、足指)21の一部のクチクラ層が取り除かれる。この操作は、散髪するのに似ており、ヤモリは無傷でその剛毛を再生することができる。剛毛が取り除かれた生物を犠牲にすることなく、数百または数千本の剛毛を容易に収穫できることが実証されている。
【００１７】
取り除いた後、クチクラ表面を削って、好ましくは剛毛のシャフトの基部のところで個々の剛毛を刈り取る。図１Ｂは、ヤモリ20に関連する剛毛の並び22を示す。図１Ｃは、単一の剛毛26のシャフト24を例示している。図は、さらに、シャフト24の端に配置されているスパチュラ28を例示している。
【００１８】
図１Ｄは、単一の剛毛26の拡大図である。図は、シャフト24がスパチュラ28におおよそ垂直であることを例示している。
【００１９】
図１Ｅは、スパチュラの茎状部30についている単一のスパチュラ29の拡大図である。スパチュラの茎状部30は、シャフト24またはシャフト24から延びている別の巻きひげとなり得る。好ましくは、それぞれのスパチュラ29は、広がっている表面を有する。図１Ｅでは、広がっている表面は、パドル状構造の形態となっている。図１Ｆでは、広がっている表面は、球面の形態となっている。図１Ｇは、スパチュラ28の配列の拡大図である。
【００２０】
剛毛による大きな接着力の実現は、本発明に従って実行されるプリロード操作に伴って決まる。剛毛の分離は、本発明により明らかにされているとおり、一つの特性角で生じる。図１Ｈは、これらの力を特徴付けるために使用された基板(つまり、センサ32)を示す。図１Ｉは、本発明の剛毛を分離する特性角(α)を例示している。特性角(α)は、剛毛26と剛毛が付着している表面40との間に形成される。
【００２１】
発明者は、剛毛の接着力が三次元空間内の向き(表面に向かう、または表面から遠ざかる方向を指すスパチュラ)と、剛毛が初期接触時にプリロードされる(表面内に押し込まれ、表面に沿って引かれる)範囲に依存することを確認した。スパチュラが表面に向かって突き出る以外の方向で表面と剛毛とを接触させた場合、剛毛を表面に垂直な方向に引き離したときの力は0.3μN未満となった。表面に対し平行に引くと、スパチュラのない非活性領域により生じる力は、直角方向すなわち垂直方向の力と共に増大することがわかったが、これは摩擦係数が0.2に等しい物質に典型的なことである。対照的に、スパチュラのある活性領域が表面に向かって突き出ている場合には、力は20から60倍ほど増大した。付着している間に剛毛を表面に平行に引いた結果生じる前記の力は、垂直なプリロード力を発生する剛毛を最初に表面に向けて押したときに増大した。この初期垂直力は、後で引いたときに保持されなくてもよい。表面に平行な剛毛力は、垂直方向のプリロード力に比例して増大した。
【００２２】
剛毛をワイヤの表面から引き離す実験から、垂直方向のプリロードだけでは、剛毛が簡単にとれてしまうのを防ぐのに十分でないことが証明された。表面内に最初に押し込まれかつ表面に対し平行に引っ張られた剛毛は、表面から引き離されたとき、垂直なプリロードのみを有する力(0.6μN±0.7SD；N=17)よりも、10倍以上の力(13.6μN±2.6SD；N=17)を発生した。最大の平行力は、数ミクロン程度スライドした後にしか観察されなかった。剛毛力発生に関するプリロードの結果は、後方への変位または平行なプリロードと併せた小さな垂直方向プリロード力が接着を「係合させる」ために必要であり得ることを示唆している。プリロードすることは、表面と接触するスパチュラの個数を増大させると考えられる。
【００２３】
分離には、剛毛の向きも重要である。剛毛が表面から引き離されたときに生じる力は、同じ垂直方向のプリロードが与えられた場合に、表面に平行に引っ張ったときに測定された力とそれほど大きく違うことはなかった。しかし、剛毛は、センサの表面から引き離されたとき、類似の角度(30.6°±1.8SD；N=17)と力で、分離されたことがわかった。臨界分離角度の有無をチェックするために、垂直力を一定に保ち、分離するまで剛毛角を徐々に大きくしていった。分離するときの剛毛角は、一定範囲の垂直力にわたって、15%しか変化しなかった。それゆえ、本発明では、35°と25°の間の角度、好ましくは約30°の分離角を利用する。分離角の値は、図１Ｄに示されているように、剛毛のシャフトがスパチュラの表面に対しておおよそ垂直である開示された剛毛構造に基づく。剛毛の向きと、おそらくスパチュラの幾何学的形状の変化により、分離が促進される可能性がある。
【００２４】
トッケイヤモリ(ゲッコヤモリ)の足には、剛毛が約5000本mm-2あり、約100mm2の肉球領域中に10Nの接着力を発生することができる。したがって、それぞれの剛毛は、平均20μNの力および平均0.1Nmm-2(〜1 atm)の応力を発生するであろう。実際の大きさは、すべての剛毛が同時に接着することはあり得ないので、たぶんもっと大きくなる。
【００２５】
前記の情報は、本発明により実行される特定の操作に関連して、より一層理解される。上述の技術により固定された分離された一つの剛毛は、エポキシ(例えば、マサチューセッツ州ダンバーズのTTWDevconにより販売されている5-MINUTE EPOXY)により基板(例えば、#2の虫ピンの端部)に接着された。虫ピンの直径は約15μmであった。エポキシが剛毛の茎状部を徐々にはい上がって行くと、標本の機械的特性を変化させるおそれがあるので、そのはい上がりを防ぐために、エポキシは、好ましくは、標本に塗布する約1分前に予備硬化させておく。すべての剛毛は、活性表面がピンの軸にほぼ垂直になるように向き付けられた。すべての準備は、複式顕微鏡の下で完了した。
【００２６】
付着時に単一の分離された剛毛により生じる力は、図１Ｈに示されているタイプの微小機械加工された二軸ピエゾ抵抗センサ32を使用して測定された。以下の説明では、センサ32に関する情報を提供する。米国特許第5,959,200号は、本明細書で説明されるタイプのセンサを記載している。センサ32は、本発明の一部をなすものではなく、むしろ、後述の作用結果を得るためにのみ使用される。
【００２７】
図１Ｈのカンチレバーセンサ32は、単結晶シリコンウェハ上に作り上げられた。カンチレバー32は、二つの独立した力センサを有し、各センサは、それぞれ一つの優勢なコンプライアンスの方向を持つ。垂直力センサは、細い三角形のプローブ50からなる。平行力センサは、四つの細長い肋骨状部分52で構成される。特別の45°斜めイオン注入により、ピエゾ抵抗および導電性領域を、平行面と垂直面の両方に同時に注入することができた。センサの先端に加えられた力は、二つの直交する方向(平行方向と垂直方向)に分解され、ピエゾ抵抗器の抵抗の変化により測定された。このデバイスは、元々Atomic Force Microscopeのデータ記憶装置アプリケーション用に設計されたものであるため、これらのカンチレバーデバイスの各々は、三角形のプローブの頂点近くに尖った先端を備えていた。ヤモリの剛毛の接着力測定では、このデバイスの後側は、剛毛を接着するための滑らかな表面を提供するために使用された。
【００２８】
接触を高めかつ接着を引き起こすために、表面に垂直方向の小さなプリロードを与えて、剛毛の各セット26をセンサ32に接触するようにした。最大値よりも小さい平行力に対するプリロード力の影響を調べるために、後述の図３に示されているように、センサの先端に剛毛を付着させたときのプリロード力を変化させた。最大平行力を測定するために、三角形のプローブの基部を使用した。基部を使用して、接触面積を増やしたが、プリロード力の同時測定はできなかった。〜5μm秒-1の速度でピエゾ抵抗マニピュレータにより表面に平行に剛毛が引っ張られている間に、センサ信号を取り出した。センサ信号は、300Hzのローパスフィルタに通されて増幅されフィルタ処理され、次いで、16ビットデータ取得カード(PC上のLab View(商標))を使用してデジタイズされた。収集されたデータ(ボルト)は、較正定数を通じてセンサのたわみに変化され、カンチレバーの堅さにより増倍され、力の値が得られた。
【００２９】
破断または分離力とは、解放される直前に表面に対し垂直に、すなわち法線方向に剛毛がもたらし得る最大力として定義された。この値は、公称直径25μmで4.7mmのアルミニウム結合線から作られたフォースゲージを変位させられる量を測定することにより個々の剛毛について決定された(アラスカ州セルマのAmerican Fine Wire Corp.；ワイヤ40が図１Ｉに示されている)。剛毛の活性面とワイヤとの接触面積を最大にするために、ワイヤ先端の50μm×100μmの区域を平坦にした。ワイヤの近位端を、真鍮製スタブ上にエポキシで固定した。平たくされたワイヤに剛毛の活性面を押し当てて、知られている垂直プリロード(1.6±0.25μN、平均±SD)を発生させた。二つの異なる分離方法を用いて、力を測定したが、(1)ワイヤの法線方向に剛毛を引っ張る、そして(2)虫ピンをワイヤに沿って19.7±3.45μmだけ変位させて、剛毛上にさらに平行な方向のプリロードを発生させることをしてから、ワイヤの垂直または法線方向に引いた。
【００３０】
すべての試行において、分離力は、剛毛により引っ張られるワイヤの最大変位から計算された。すべてのシーケンスは、ビデオカメラ(例えば、SONY製CCDカメラ)を使って記録され、ビデオ編集システム(例えば、マサチューセッツ州マールボロのMEDIA 100 Inc.社製のもの)を使用してデジタイズされコンピュータ(例えば、APPLE社のMACINTOSH)に入力された。ワイヤの初期位置、ワイヤに関する剛毛の角度、および分離点におけるワイヤの位置は、画像分析ソフトウェア(例えば、NIH-Imageソフトウェア)を使用して記録され、分析された。フォースゲージのたわみの量は、フォースゲージが標準的な重さと突き合わせて較正された後に接着力に変換された。
【００３１】
これらの操作の結果は、図２〜４に示されている。図２Ａは、垂直なプリロードおよび本発明に従って実行されたその後の平行な引っ張りに関連する力を例示している。図２Ａに示されているように、表面に平行な剛毛接着力は、剛毛が時刻txにスライドしてセンサの縁から離れ始めるまで増大した。剛毛がセンサの表面に沿って、足のレベルで感知できない距離である5μmほどスライドさせた場合、接着力は、図２Ｂに示されているように、増大し続けた。単一の剛毛の最大接着力は、平均194μN±25SD(N=28)であり、全動物の推定値から予測される値よりも10倍近く大きかった。
【００３２】
単一剛毛力測定は、すべての剛毛が同時に最大の力で付着した場合、ヤモリの1本の足で、100Nの接着力(〜10atm)を発生し得ることを示唆する。換言すると、ヤモリの足は、最大に付着している剛毛のわずか10%で、観測された最大の力(10N)を発生することが可能であるということである。
【００３３】
所定の剛毛によって生じる最大の力は、分子間相互作用または顕微解剖学単独では予測することが可能でない。剛毛力は、三次元空間内のその向き(表面に向かう、または表面から遠ざかる方向を指すスパチュラ)と毛が初期接触時にプリロードされる(表面内に押し込まれ、表面に沿って引かれる)範囲に依存した。スパチュラが表面に向かって突き出る以外の方向で表面と剛毛とを接触させた場合、剛毛を表面に垂直な方向に引き離したときに力は0.3μN未満となった。表面に対し平行に引くと、スパチュラのない不活性領域により生じる力は、法線方向または垂直方向の力と共に増大することがわかったが、これは摩擦係数が0.25に等しい物質に典型的なことであり、図３を参照されたい。対照的に、スパチュラのある活性領域が表面に向かって突き出ている場合には、力は20から60倍ほど増大した。付着時に表面に平行に剛毛を引いた結果生じる力は、図２Ａに示されているように、剛毛を最初に表面に向けて押したときに増大し、垂直なプリロード力を発生した。初期垂直力は、後で引いたときに保持されなくてもよい。表面に平行な剛毛力は、図３に示されているように、垂直方向のプリロード力に比例して増大した。剛毛を表面(例えば、表面40、図１Ｆのワイヤ)から引き離す実験から、垂直方向のプリロードだけでは、剛毛が簡単にとれてしまうのを防ぐのに十分でないことが証明された。表面内に最初に押し込まれ、表面に対し平行に引っ張られた剛毛は、垂直なプリロードのみを有する力(0.6μN±0.7SD；N=17)に比べて表面から引き離されたときのほうが10倍以上の力(13.6μN±2.6SD；N=17)を発生した。最大の平行力は、図２３に示されているように、数ミクロン程度スライドした後にしか観察されなかった。
【００３４】
剛毛力発生に対するプリロードの結果は、後方への変位または平行なプリロードに呼応する小さな垂直方向プリロード力が接着を「係合させる」ために必要な場合があるという仮説を裏付ける。剛毛の先端は、足指爪から離れ後方に向かうので、プリロードにより、表面と接触するスパチュラの数が増える可能性がある。
【００３５】
剛毛の向きも、移動運動時の分離に重要であるように見える。剛毛が表面から引き離されたときに生じる力は、同じ垂直方向のプリロードが与えられた場合に表面に平行に引っ張ったときに測定された力とそれほど大きく違うことはなかった。しかし、剛毛は、ワイヤセンサの表面から引き離されるときに類似の角度(30.6°±1.8SD；N=17)で分離されたことがわかっている。臨界分離角の有無をチェックするために、垂直力を一定に保ち、剛毛角(α、図１Ｆ)を分離するまで徐々に大きくしていった。分離するときの剛毛角は、図４に示されているように、一定範囲の垂直力にわたって15%しか変化しなかった。この観測結果は、臨界剛毛角よりも大きい角度で引っ張ったときにスライドが停止する接着モデルと整合しており、したがって応力は境界のところで増大し、接触を破壊する可能性がある。剛毛の向きの変化、さらに場合によってはスパチュラの幾何学的形状により、分離が促進される可能性がある。
【００３６】
ヤモリは、走っている最中に滑らかな表面からその足指の先端をはく離させることは以前から知られていた。足指はく離には、二つの効果がありうる。第一に、個々の剛毛をある向きまたは解放を助ける臨界角度に置くことができる。第二に、足指はく離では、分離力は任意の瞬間において付着したすべての剛毛の小さな部分集合のみに集中する。足指剥ぎ取り挙動は、人が表面からテープの切れ端を取り去る場合に使用する方法に類似している。
【００３７】
直接的な剛毛力測定は、ヤモリの接着力は分子間力の結果であるという仮説と整合している。利用できる単純なモデルでは、剛毛力の発生に対する近似性の最も高い推定値が得られるのみである。スパチュラの先端は、球体の湾曲セグメント(半径、R=2μm)であり、ファンデルワールス力が有効な力となっている広い平坦な表面からわずかな距離(原子間距離D=0.3nm)だけ隔てられており、次いでAが10-19J10であるとされる物質依存ハマカー定数として、剛毛力AR/6D2であると仮定する。この推定により、スパチュラのファンデルワールス力は約0.4μNとなる。剛毛1本当たりのスパチュラの数は、100から1000まで変化するので、剛毛力推定値は、40から400μNまでの範囲となる。
【００３８】
最初の頃にファンデルワールスの仮説を実験的に裏付けていたのは、ヤモリ全体の接着力は、基板の表面エネルギーの増大とともに増大するという観察結果である。それに加えて、吸引、静電気、摩擦、マイクロインターロック、および湿潤接着などの他の機構の除去が試みられた。真空中で実行される接着実験および１気圧を超える接着圧力の開示されている測定結果から、吸引が関わっていないことが強く示唆される。Ｘ線照射を使用した実験から、剛毛はイオン化空気中でもそのまま接着能力を持つため、静電気引力は剛毛接着に必要な機構としては除外される。マイクロインターロックは、二次的機構として機能することが可能であろうが、ヤモリが磨かれたガラス面に付着する能力を持つことから、スパチュラのスケールに対する凸凹は、接着に必要なことでないことが示される。これらの所見は、摩擦機構を支持しないが、それは、カンチレバーの表面が滑らかであり(表面粗さは2.5nm以下である)、シリコン上の剛毛ケラチンの摩擦係数は、低い(μ=0.25、図3、破線)からである。毛細管付着または接着は、皮膚腺はトカゲの足には存在していないため、機構としてありえない。接着の機構は、水の薄い層、剛毛および/または基板上の吸着水分子を伴いうる。
【００３９】
ファンデルワールス力は、原子間距離が大きいと極めて弱く、接着剤と表面との間の密着が要求される。テープなどのポリマー接着剤は、柔らかく、十分に変形して比較的広い表面積にわたって密着することができる。トッケイヤモリ(ゲッコヤモリ)の足は、接着がファンデルワールス力の結果となるように基板と密に接触する十分に広い表面積をもたらすように見える約10億個のスパチュラを含む。
【００４０】
すでに示されているように、本発明は、生きた標本から収穫された剛毛にとともに使用することができる。それとは別に、本発明の技術は、作り上げられた剛毛とともに使用することができる。当業者であれば、本発明により剛毛を加工するためにさまざまな技術を使用できることを理解するであろう。例えば、図５Ａ〜５Ｃに示されているように、酸化物/窒化物プロセスを通してデバイスを加工できる。
【００４１】
最初に、半導体基板にエッチングで凹みを作る。図５Ａは、半導体基板100に形成された凹み101を例示している。次いで、窒化物および酸化物層が、基板100上に堆積される。図５Ａは、窒化物層102および酸化物層104を例示している。次いで、表面にパターンが形成され、エッチングされ、その結果、図５Ｂの構造が得られる。
【００４２】
その後、下にある基板100がエッチングされ、図５Ｃに示されているように、ウェル106ができる。このときに、酸化物層と窒化層との間の応力の差により、構造は基板100により定められた平面からカールし、これによりシャフト構造が形成される。次いで、シャフトの端部を粗面化して、スパチュラを形成することができる。例えば、スパチュラは、ウェットエッチング、放射線照射、プラズマ粗面化、電気化学エッチングなどにより形成することができる。それとは別に、別のスパチュラをシャフトに貼り付けることができる。スパチュラを加工する技術について、以下で説明する。
【００４３】
本発明により使用することができる他の技術では、励起源を利用する。図６Ａに示されているように、繊細な材料122が基板120上に形成される。励起源124は、繊細な材料122に励起エネルギーを加えるために使用される。深部浸透励起により、励起の軌跡に沿って体積が変わる。次いで、変化した体積部分が選択的にエッチングで取り去られる。この結果、図６Ｂに示されているように、チューブ126ができあがる。暴露密度が高いほど、残留材料は、分離した指状物のランダムな配列となる。次いで、それぞれのチューブ126の端部が処理され、スパチュラが形成されるか、またはスパチュラがチューブに取り付けられる。
【００４４】
図７は、本発明に従って使用できる他の技術を例示している。この実施形態は、基板130上にエッチング可能材料を堆積することに依存する。次いで、茎状部132がパターン形成され、エッチング可能材料からエッチングされる。エッチングされた基板は、酸化物および/または窒化物層でコーティングすることができる。それとは別に、ポリマー層は、コーティングとして使用できる。ポリマー層は、フォトレジスト、ポリイミド、ガラス、またはエポキシベース化合物などの材料を使用して、スピンキャストすることができる。次いで、その結果得られる茎状部132を種として植え付け、スパチュラとして機能するナノチューブ136を形成する。
【００４５】
人工スパチュラは、端部の狭い開口(例えば、500mm)まで引き下げたガラスマイクロピペットを使用して形成することができる。液体ポリマーを中空ピペットに通して押し出し、次いで硬化させる。表面張力は、ピペットの端部のところに半球状の液滴を形成する。図８は、この技術を例示している。特に、図は、液体ポリマー152が中に置かれて半球状の液滴154を形成するマイクロピペット150を例示している。
【００４６】
マイクロピペットに加えることができる材料は、低粘度紫外線硬化エポキシ、未硬化シリコーンゴム、またはポリウレタン樹脂を含む。マイクロピペットの端部の半球体は、磨かれた表面に押しつけることにより平たくするか、またはエンボス加工することができる。図１Ｆのパドル状構造などの平たくされた表面は、大きな接触面積を持ち、球体よりも接着性に優れた特性を有する。
【００４７】
単一のスパチュラピペットをエンボス加工具として使用して、溶融ポリスチレンなど、材料を可塑的に変形することによりナノ金型を作ることができる。大面積の金型(例えば、20×20ミクロン)は、ステップアンドリピート方式のエンボス加工により、またはピペットの配列を作り、大きなパターンをエンボス加工することにより形成することができる。
【００４８】
図９は、エンボス加工具160を形成するために使用されるピペットの配列を例示している。エンボス加工具160は、基板164上に配置されているポリスチレン材料162に使用される。この結果、パターン形成されたポリスチレン面166が得られる。
【００４９】
それとは別に、中空ガラスファイバの大きな束からなる、ナノ溝型ガラスを使用することができる。ナノ溝型ガラスにポリマーを満たし、次いで、ガラスを酸で溶解することができる。
【００５０】
スパチュラは、さらに、リソグラフィ誘導型自己構成により形成することもできる。この技術により、静電気引力を使用し、液体をマスクの中に引き通し、これにより、スパチュラを「発芽させる」。このプロセスは、図１０Ａ〜１０Ｄに関して示されている。
【００５１】
図１０Ａは、基板172に配置された成長層170を例示している。成長層は、溶融ポリマーまたは熱可塑性物質とすることができる。スペーサ174は、基板172上に配置され、マスク176は、スペーサ174上に構成される。成長層170は、図１０Ｃに示されているように、上側マスク層176に静電気により引き付けられ、一組の突起部178を生成する。その結果得られるスパチュラの配列は、図１０Ｄに示されている。
【００５２】
茎状部およびスパチュラは、さらに、ナノインプリンティングローラを使用して金型から形成することもできる。この技術は、図１１Ａ〜１１Ｂに関して示されている。図１１Ａ〜１１Ｂに示されているタイプのナノインプリンティング技術は、従来技術で使用されてきたが、スパチュラ構造を形成するためには使用されていなかった。
【００５３】
図１２は、二層フォトレジストを異なるレジスト露光感度で形成することができることを例示しており、上側層は、例えば、かなり長い、薄い台部分により支えられている100nm平方のプレートを形成する。定在波干渉パターンを使用して、特徴を露光し、パターン形成し、大面積の配列を加工することができる。類似の構造は、プラズマエッチングによりシリコン基板上にSiOx層を設けることで形成することができる。
【００５４】
剛毛シャフトは、ポリマー層のサンドイッチを使用して加工することができる。ポリマー層は、フォトレジスト、ポリイミド、ガラス、またはエポキシベース化合物などのスピンキャストポリマー材料を含むことができる。ポリマー層は、フォトレジスト、ポリイミド、ガラス、またはエポキシベース化合物などのスプレー蒸着ポリマー材料を含むこともできる。それとは別に、ポリマー層は、紫外線硬化可能エポキシとしてもよい。
【００５５】
図１３は、本発明の一実施形態に従って形成されるマニピュレータ200を例示している。マニピュレータ200は、一組の剛毛26A〜26Dが対向する対の形で配列されているビーム202を備える(例えば、26Aと26Cは互いに向き合い、26Bと26Dもそうである)。ビーム202を基板204に向けて押して、剛毛26A〜26Dにプリロードを加え、広げる。次いで、ビーム202を基板204から引き離し、基板204を引きずって、拾い上げる。ビーム202を基板204に向けて押して、剛毛26A〜26Dを解放する。
【００５６】
当業者であれば、本発明の接着性微小構造をさまざまな方法で使用することができることを理解するであろう。例えば、本発明の技術は、ピックアンドプレースマイクロ製造、マイクロマニピュレーション、およびマイクロサージェリー用途で使用することができる。例えば、剛毛をマイクロマニピュレータに付着させることで、光ファイバを拾い上げ、移動し、そして再び下に降ろすことができる。他の用途として、人工網膜移植/外植を操作すること、外科手術時に神経に付着させること、およびシリコンウェハまたはディスクドライブコンポーネントのピックアンドプレースがある。
【００５７】
本発明の剛毛は、さらに、マイクロマシン内のクラッチ機構として使用することもできる。剛毛は指向性を持つ形で接着するので、剛毛をラチェットに類似のクラッチ機構として、ただし滑らかな表面上で使用することが可能である。
【００５８】
本発明の技術の他の用途は、捕虫、テープ、ロボットの足またはトレッド、登る、掴むなどのために使用する手袋/パッド、クリーンルーム処理装置、表面を傷つけない、残留物または引っかき傷を残さない微小光学的操作、マイクロ箒、マイクロ真空、ウェハからの薄片除去、個別粒子の光学的特定および除去、登ること、投げること、およびステッカートイ、プレスオンフィンガーネイル、無音ファスナー、特定の場所に接着するのを防止する基板、ディスクドライブを掃除するための箒、付箋紙、バンドエイド、半導体輸送、衣類のファスナーなどを含む。これらの用途の多くにおいて、シャフト上に配置されるスパチュラのパッチとは反対に、平面基板上のスパチュラのパッチが使用される。
【００５９】
図１４を参照すると、作り上げられたミクロンスケール構造1402が、複数のナノ構造1404が基部1406に取り付けられた状態で示されている。例示的な一実施形態では、ナノ構造1404は、剛毛構造であり、基部1406は基板であり、堅いものでも、柔軟なものでもよい。したがって、この例示的な実施形態では、図１４は、分子間力、特にファンデルワールス力を使用して接触面1408に接着する、基板上に配置されている、剛毛構造を示している。
【００６０】
上述のように、剛毛構造は、端部が接触面1408に接着するシャフトを有する。さらに上述のように、接触面1408に接着するシャフトの端部は、シャフトと本質的に同じ形状を持つことができるか、または一つまたは複数のスパチュラ構造を持つことができ、これは、パドル状または平たくされた表面の形態、球体の平たくされたセグメント、円柱の端部、球体、平滑末端、曲がった円柱、または任意の好適な形状であってよい。
【００６１】
例示的な他の実施形態では、ナノ構造1404は、スパチュラ構造であり、基部1406は、剛毛構造である。したがって、この例示的な実施形態では、図１４は、分子間力、特にファンデルワールス力を使用して接触面1408に接着する、剛毛構造上に配置されている、スパチュラ構造を示している。
【００６２】
上述のように、図１Ｉを参照すると、トッケイヤモリの単一の剛毛が、フォースゲージとして使用されるアルミニウム線と係合しているように示されている。図１５を参照すると、実験の結果が示されており、この場合、分離力は、剛毛のさまざまな分離角について測定された。図１５に示されているように、剛毛が接触面に対し30度を超える角度で引っ張られたときに接触が破られた。(K.Autumn, Y.Liang, T.Hsieh, W.Zesch, W.-P.Chan, T.Kenny, R.FearingおよびR.J.Full, “adhesive Force of a Single Gecko Foot-Hair” Nature, vol.405, pp.681〜685(2000年6月8日)参照)
１．最小はく離強度に対するナノ構造設計
図１６を参照すると、例示的な一実施形態では、基部1406は、基部1406の一部に付着するナノ構造1404を含む。ナノ構造1404は、単一構造またはプレートまたは球体などの複数の構造とすることができる。本発明の例示的な実施形態では、ナノ構造1404が接触面1408に接着し、外力が加えられ接触面1408から基部1406をはく離する場合、ナノ構造1404は、外力が作用する場所から離れたある距離のところに配置された基部1406の一部の上に配置され、その距離は、加えられる外力が接触面1408から基部1406をはく離するモーメントアームを定める。
【００６３】
特に、基部1406は、剛性のあるビームとしてモデル化することができ、曲がりによる幾何学的形状の変化を無視することができる。柔軟な基部1406は、大きさをわずかに変化させるが、結果は全体として類似している。図１６に示されているように、基部1406の全長の一部分lは、ナノ構造1404を含むが、一部分ｓは、ナノ構造1404を含まない。したがって、基部1406の全長は、(l+s)である。ナノ構造1404はすべて、一様な接着圧力PoNm-1を持つ接触面1408と接触していると仮定する。図１６に示されているように、高さhは、ナノ構造1404の高さに対応する。摩擦係数μを有し、Ｆｔ＝μＦnである、クーロン摩擦モデルを仮定する。
【００６４】
次に、力Ｔは、角度θで作用し、基部1406を接触面1408から引き離すと仮定する。可能な状態は、スライド、持ち上げ、および旋回の三つである。
【００６５】
スライドは、式(1)により特徴付けられる。
【数１】
0005501612.tif 000002
【００６６】
持ち上げは、式(2)により特徴付けられる。
【数２】
0005501612.tif 000003
【００６７】
旋回は、式(3)により特徴付けられる。
【数３】
0005501612.tif 000004
【００６８】
または、特定の角度θは、以下のようになる。
【数４】
0005501612.tif 000005
【００６９】
図１７に示されているように、引っ張り角度が約30°未満の場合、ナノ構造は接触面上をスライドする。図１７は、スライドまたははく離前の最大純粋張力T(μN単位)を例示しており、Po=800μN、l=200μm、s=110μm、μ=0.25、およびh=20μmである。図１７に示されているように、30°を超える角度では、ナノ構造ははく離し、はく離に必要な力は引っ張り角度が高くなるほど劇的に低下する。ナノ構造は、法線方向に比べて剪断方向では3倍以上の荷重に耐えられる。
【００７０】
図１６を再び参照すると、上述のように、例示的な一実施形態では、ナノ構造1404は、剛毛構造であり、基部1406は、基板である。したがって、この例示的な実施形態において、図１６は、基板の一部分に配置された剛毛構造を示している。
【００７１】
さらに上述のように、接触面1408に接着する剛毛構造の端部は、剛毛構造のシャフトと本質的に同じ形状を有することができるか、または一つまたは複数のスパチュラ構造を有することができる。剛毛構造の端部に複数のスパチュラ構造がある場合、スパチュラ構造は、同じ方向、または対向する方向に向き付けることができる。
【００７２】
例示的な他の実施形態では、ナノ構造1404は、スパチュラ構造であり、基部1406は、剛毛構造である。そこで、この例示的な実施形態において、図１６は、剛毛構造の一部分に配置されたスパチュラ構造を示している。
【００７３】
２．最大はく離強度に対するナノ構造設計
図１８を参照すると、例示的な他の実施形態では、基部1406は、基部1406上の対向する場所に付着する少なくとも一つのナノ構造1404を含む。したがって、本発明の例示的な実施形態では、ナノ構造1404は接触面1408に接着し、基部1406を接触面1408からはく離するために外力が加えられた場合、基部1406の対向する場所に配置されているナノ構造1404は、外力が加えられることで生じるトルクに抵抗する。
【００７４】
特に、力Tは、基部1406の中央において角度θで作用し、基部1406を接触面1408から引き離すと仮定する。ここでもまた、可能な状態として、スライド、持ち上げ、および旋回の三つがある。
【００７５】
スライドする力Tは、式(1)と同じであり、持ち上げて離す力Tは、式(2)と同じである。ただし、旋回は、式(5)により特徴付けることができる。
【数５】
0005501612.tif 000006
【００７６】
または、特定の角度θについて、以下のようになる。
【数６】
0005501612.tif 000007
【００７７】
図１９に示されているように、図１７と比較した場合、剪断力は、θ=0°では同じ(200μN)であるが、ナノ構造は、はく離するよりもスライドする。図１７と比較すると、θ=90°での引き離す力は、同じナノ構造および同じ寸法で同じ接着力としたときに一桁高い。
【００７８】
そこで、図１６および１８を参照すると、接触面1408から基部1406をはく離しやすくするため、またははく離を阻害するために、基部1406の一部に一つまたは複数のナノ構造1404を配置することができる。特に、図１６を参照すると、はく離を容易にするために、一つまたは複数のナノ構造1404が、基部1406上の加えられた外力からトルクを発生する位置に配置される。図１８を参照すると、はく離を阻害するために、ナノ構造1404が、基部1406上の加えられた外力からトルクに抵抗する対向位置に配置される。
【００７９】
他の例示的な実施形態では、ナノ構造のさまざまな幾何学的形状およびパターンを使用することができる。例えば、放射状に向き付けられたナノ構造は、全方向ではく離に対する抵抗をもたらしうる。それに加えて、ナノ構造で覆われた吸着カップ状の構造を使用することで、ナノ構造を半径方向に係合させることができる。このような吸着カップ状構造は、接着のために真空に依存せず、そのためこのようなデバイスは、水中または真空中でも貼り付くであろう。
【００８０】
図１８を再び参照すると、上述のように、例示的な一つの実施形態では、ナノ構造1404は、剛毛構造であり、基部1406は、基板である。したがって、この例示的な実施形態において、図１８は、加えられた外力からのトルクに抵抗するように基板上の対向する位置に配置された剛毛構造を示している。例えば、上述のように、図１３は、ビーム202(基板)上に対向する対として配列されている一組の剛毛26A〜26D(剛毛構造)を示している。
【００８１】
図１８を再び参照すると、さらに上述のように、接触面1408に接着する剛毛構造の端部は、剛毛構造のシャフトと本質的に同じ形状を有することができるか、または一つまたは複数のスパチュラ構造を有することができる。剛毛構造の端部に複数のスパチュラ構造がある場合、スパチュラ構造は、同じ方向、または対向する方向に向き付けることができる。
【００８２】
もう一つ別の例示的な実施形態では、ナノ構造1404は、スパチュラ構造であり、基部1406は、剛毛構造である。したがって、この例示的な実施形態において、図１８は、加えられた外力からのトルクに抵抗するように剛毛構造上の対向する位置に配置されたスパチュラ構造を示している。
【００８３】
前記の説明では、説明を目的として、本発明を完全に理解できるように特定の命名法を用いた。しかし、当業者には、本発明の実施形態を実施するためにこれらの具体的詳細事項は必要ないということは明白であろう。そのため、本発明の特定の実施形態の前記説明は、例示および説明を目的として提示されている。これらは、網羅的であること、または本発明を開示した正確な形態だけに限ることを意図されておらず、上記の教示を鑑みて多くの修正形態および変更形態が可能であることは明らかである。これらの実施形態は、本発明の原理およびその実用的用途を最もよく説明するために選択され、記述されており、それにより、当業者は、考え付く特定の用途に適しているようなさまざまな修正形態とともに本発明およびさまざまな実施形態を最もよく利用することができる。本発明の範囲は、付属の請求項およびその等価物により定義されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１Ａ】図１Ａは本発明の一実施形態により実行されるプリロード動作を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明に従って使用される剛毛の並びを示す図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明に従って使用される単一の剛毛を示す図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、本発明の一実施形態に従って使用される単一の剛毛の拡大図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは、本発明の一実施形態による、スパチュラの柄の単一の表面の広いスパチュラの拡大図である。
【図１Ｆ】図１Ｆは、本発明の一実施形態による、スパチュラの柄の単一の表面の広いスパチュラの拡大図である。
【図１Ｇ】図１Ｇは、本発明に従って使用される剛毛を形成するシャフトの末端に形成されたスパチュラの配列を示す図である。
【図１Ｈ】図１Ｈは、本発明により実現される接着力を測定するシステムを示す図である。
【図１Ｉ】図１Ｉは、本発明により実現される接着力を測定するシステムを示すもう一つの図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の構造の装填および接着の作用に関連する異なる力を、時間の関数として示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の構造の装填および接着の作用に関連する異なる力を、時間の関数として示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に関連する垂直プリロード力を示す図である。
【図４】本発明に従って使用される構造が分離するときの垂直力を示す図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に従って使用される酸化物/窒化物加工プロセスによるスパチュラ構造を持つ剛毛の配列の加工を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に従って使用される酸化物/窒化物加工プロセスによるスパチュラ構造を持つ剛毛の配列の加工を示す図である。
【図５Ｃ】本発明の一実施形態に従って使用される酸化物/窒化物加工プロセスによるスパチュラ構造を持つ剛毛の配列の加工を示す図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に従って使用される励起源プロセスによる剛毛の配列の加工を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に従って使用される励起源プロセスによる剛毛の配列の加工を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に従って使用される柄と植え付けプロセスによるスパチュラ構造を持つ剛毛の配列の加工を示す図である。
【図８】マイクロピペットを使用する単一スパチュラの加工を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に従って使用されるスパチュラ金型を形成するために使用されるエンボス加工具を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の一実施形態によるスパチュラのリトグラフィ誘導型自己構成(lithographically induced self-construction)を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の一実施形態によるスパチュラのリトグラフィ誘導型自己構成を示す図である。
【図１０Ｃ】本発明の一実施形態によるスパチュラのリトグラフィ誘導型自己構成を示す図である。
【図１０Ｄ】本発明の一実施形態によるスパチュラのリトグラフィ誘導型自己構成を示す図である。
【図１１Ａ】本発明の一実施形態によりスパチュラを形成するために使用することができるローラ型ナノインプリンティング技術を示す図である。
【図１１Ｂ】本発明の一実施形態によりスパチュラを形成するために使用することができるローラ型ナノインプリンティング技術を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態に従って使用することができる二層フォトレジスト加工技術を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態に従って使用することができる剛毛に基づくマニピュレータを示す図である。
【図１４】基部に配置されているナノ構造を有する作り上げられたミクロンサイズの構造を示す図である。
【図１５】剛毛の分離力を測定する実験の結果を示す図である。
【図１６】基部の一部に配置されているナノ構造を有する作り上げられたミクロンサイズの構造を示す図である。
【図１７】ナノ構造がスライドするか、またははく離する前に必要とされる最大純粋張力を示す図である。
【図１８】基部上の対向する部分における基部の一部に配置されているナノ構造を有する作り上げられたミクロンサイズの構造を示す図である。
【図１９】ナノ構造がスライドするか、またははく離する前に必要とされる最大純力を示す図である。
【図１Ａ】
0005501612.tif 000008
【図１Ｂ】
0005501612.tif 000009
【図１Ｃ】
0005501612.tif 000010
【図１Ｄ】
0005501612.tif 000011
【図１Ｅ】
0005501612.tif 000012
【図１Ｆ】
0005501612.tif 000013
【図１Ｇ】
0005501612.tif 000014
【図１Ｈ】
0005501612.tif 000015
【図１Ｉ】
0005501612.tif 000016
【図２Ａ】
0005501612.tif 000017
【図２Ｂ】
0005501612.tif 000018
【図３】
0005501612.tif 000019
【図４】
0005501612.tif 000020
【図５Ａ】
0005501612.tif 000021
【図５Ｂ】
0005501612.tif 000022
【図５Ｃ】
0005501612.tif 000023
【図６Ａ】
0005501612.tif 000024
【図６Ｂ】
0005501612.tif 000025
【図７】
0005501612.tif 000026
【図８】
0005501612.tif 000027
【図９】
0005501612.tif 000028
【図１０Ａ】
0005501612.tif 000029
【図１０Ｂ】
0005501612.tif 000030
【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0005501612.tif 000040
【図１８】
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【図１９】
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