(57)【要約】【課題】電気的機能素子を形成した繊維状基材を織り込む際、各繊維状基材を確実位置決めし、電気的接続を可能にする。【解決手段】表面に電気的機能素子を形成した繊維状基材と導電性の繊維状基材、あるいは電気的機能素子を形成した繊維状基材同士を織り込んだ際に、交差接触する箇所の少なくとも一方に位置決めガイド構造を形成するとともに、交差接触する箇所のいずれかに、両繊維状基材を結合する結合手段及び電気的に接続する電気的接続手段を配設することにより、交差接触する箇所のいずれかで、両繊維状基材間の結合及び電気的接続が行われるようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に電気的機能素子を形成した繊維状基材と導電性の繊維状基材とからなり、
両繊維状基材を織り込んだ際に交差接触する箇所の少なくとも一方に位置決めガイド構造を形成するとともに、
前記交差接触する箇所のいずれかに、前記両繊維状基材を結合する結合手段及び電気的に接続する電気的接続手段を配設することにより、前記交差接触する箇所のいずれかで、前記両繊維状基材間の結合及び電気的接続が行われるようにした繊維状基材。
【請求項２】
表面に電気的機能素子を形成した繊維状基材からなり、
これらの繊維状基材を織り込んだ際に交差接触する箇所の少なくとも一方に位置決めガイド構造を形成するとともに、
前記交差接触する箇所のいずれかに、前記繊維状基材を結合する結合手段及び電気的に接続する電気的接続手段を配設することにより、前記交差接触する箇所のいずれかで、前記繊維状基材間の結合及び電気的接続が行われるようにした繊維状基材。
【請求項３】
前記位置決めガイド構造は、前記繊維状基材が交差接触する箇所において、少なくとも一方の繊維状基材に形成した凹部からなる請求項１または２に記載の繊維状基材。
【請求項４】
前記結合手段は、前記交差接触する箇所において、双方の繊維状基材に互い違いに形成された凹凸部からなり、該凹凸部を互いに嵌合することにより双方の繊維状基材を結合するようにした請求項１ないし３に記載の繊維状基材。
【請求項５】
前記凹凸部は、前記交差接触する箇所において、双方の繊維状基材に互い違いに形成された円柱構造からなり、該円柱構造が互いに嵌め合い、両者を固定するように構成された請求項４に記載の繊維状基材。
【請求項６】
前記凹凸部は、前記交差接触する箇所において、一方の繊維状基材形成されたライン／スペース構造と、他方に形成された円柱構造からなり、これらが互いに嵌め合い、ライン／スペース構造の軸方向にスライド自在に構成された請求項４に記載の繊維状基材。
【請求項７】
前記凹凸部は、前記交差接触する箇所において、一方の繊維状基材形成されたリング構造と、他方に形成された円柱構造からなり、これらが互いに嵌め合い回転方向に自由度を持つよう構成された請求項４に記載の繊維状基材。
【請求項８】
前記電気的接続手段は、前記交差接触する箇所において成膜した導体層からなる請求項１ないし７に記載の繊維状基材。
【請求項９】
前記電気的接続手段は、前記交差接触する箇所において、繊維状基材間に挿入した導体材料のナノワイヤ等による絡み合いからなる請求項１ないし７に記載の繊維状基材。
【請求項１０】
前記凹凸部は、繊維状基材表面に凹凸が反転したパターンを有するモールドを加熱して押し付ける、ホットエンボッシング、熱インプリント、室温でのプレス加工のいずれかの方法によって形成した請求項４ないし９に記載の繊維状基材。
【請求項１１】
請求項１ないし１０に記載の繊維状基材を織り込んでなる機能性フレキシブルシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に電気的機能素子を形成した繊維状基材及びこの繊維状基材を織布化することにより得られる機能性フレキシブルシートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
センサーやアクチュエータ等に代表される微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスは、Ｓｉウエハーをベースとしたプロセス技術で開発されてきた。しかし、Ｓｉウエハーのサイズの拡大には限界があり、大面積対応のデバイス開発には発想の転換が必要とされてきた。
また、ソレノイド型微小コイルやカテーテル等のようにデバイス形状そのものが平板ではなく、円筒形状や繊維形状である場合、プロセスを展開する基板表面も立体的な場合がある。
【０００３】
そこで、成膜、パターニング、エッチング技術を繊維状基材表面で展開することによって様々なＭＥＭＳ構造を繊維状基材表面に形成し、図１（ａ）に例示したオン・ファイバー・デバイスを実現する研究開発が進められている。
繊維状基材表面に微細構造を加工する方法として、機械加工、ＭＥＭＳ製造技術、熱インプリント技術を利用した手法がある。
【０００４】
下記特許文献1 には、ナイフブレード及び回転ブレードに振動エネルギーを付与し、医療用縫合糸の表面に対して切り込むように所定の角度で接触させることにより、とげを形成する方法が開示されている。
【０００５】
また下記非特許文献１には、石英角ファイバー表面にＭＥＭＳ製造技術によって、多結晶シリコン薄膜トランジスターを形成する手法も開示されている。
【０００６】
さらに、下記非特許文献２、３には、熱インプリント法によって、石英角ファイバーやテフロン（登録商標）ＰＦＡ中空ファーバー表面に微細パターンやＭＥＭＳ構造を形成する手法が開示されている。
【０００７】
これに対して、図１（ｂ）に示したようにオン・ファイバー・デバイス同士を織り込み、織布化することによって、柔軟で所定の面積を有する機能性織布とすれば、様々な分野で飛躍的な応用が期待できるが、このようにフレキシブルで大面積対応のデバイスを開発する場合には、機能発現のための微細構造を繊維状基材表面に予め加工しておく必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許公開２００９―６６４２１号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｙ．Ｓｕｇａｗａｒａ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．９１，ｐ．２０３５１８（２００７）
【非特許文献２】Ｈ．Ｍｅｋａｒｕ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃ．Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．ｏf ＥＩＰＢＮ２００９，Ｐ−１Ｉ−３８（２００９）
【非特許文献３】Ｈ．Ｍｅｋａｒｕ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃ．Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．ｏf ＥＩＰＢＮ２００９，Ｐ−１Ｉ−１１（２００９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
単体のオン・ファイバー・デバイスでは、電気的結線は繊維状基材内で完結していればよいが、オン・ファイバー・デバイス同士をたて糸及びよこ糸として織り込んで、柔軟で所定の面積を有する機能性織布とするためには、オン・ファイバー・デバイス同士を同士を織り込んだ際のたて糸及びよこ糸としての位置決めと物理的接続、そしてこれらを電気的に接続する電気的接点が必要となる。
したがって、オン・ファイバー・デバイスのベースとなる繊維状基材には、ＭＥＭＳ構造のパターン以外に、織り込み時の位置決めガイド構造と、電気的接続を行う接点支持構造を形成する必要がある。
【００１１】
しかし、繊維状基材を織り込む際の位置決めガイド構造と電気的接続を行う接点支持構造の適切な形状は提案されておらず、これらの構造を繊維状基材表面に高速、且つ連続的に加工する技術も確立されていないのが現状である。
そこで、本発明は、織り込み時の確実な位置決めと電気的接続を実現した繊維状基材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、繊維状基材同士を織り込む際に、位置決めガイドと電気的接続を行う接点支持構造を、ホットエンボッシング及び熱インプリント、もしくはプレス成形によって微細構造として加工できると考え、本発明に至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、繊維状基材の製織工程で、縦と横に交互に織り込まれる繊維状基材の位置決めを行うとともに、これらを結合し、しかも、電気的に接続することにより、これら繊維状基材をベースとしたオン・ファイバー・デバイスを織り込み、織布化された製織デバイスの機能を発現させるための機能を奏させるものである。
【００１４】
具体的には、本発明の繊維状基材は、表面に電気的機能素子を形成した繊維状基材と導電性の繊維状基材とからなり、両繊維状基材を織り込んだ際に交差接触する箇所の少なくとも一方に位置決めガイド構造を形成するとともに、前記交差接触する箇所のいずれかに、前記両繊維状基材を結合する結合手段及び電気的に接続する電気的接続手段を配設することにより、前記交差接触する箇所のいずれかで、前記両繊維状基材間の結合及び電気的接続が行われるようにしたものである。
【００１５】
また、本発明の繊維状基材は、表面に電気的機能素子を形成した繊維状基材からなり、これらの繊維状基材を織り込んだ際に交差接触する箇所の少なくとも一方に位置決めガイド構造を形成するとともに、前記交差接触する箇所のいずれかに、前記繊維状基材を結合する結合手段及び電気的に接続する電気的接続手段を配設することにより、前記交差接触する箇所のいずれかで、前記繊維状基材間の結合及び電気的接続が行われるようにしてもよい。
【００１６】
上記繊維状基材において、前記位置決めガイド構造を、前記繊維状基材が交差接触する箇所において、少なくとも一方の繊維状基材に形成した凹部により形成してもよい。
【００１７】
また、上記繊維状基材において、前記結合手段は、前記交差接触する箇所において、双方の繊維状基材に互い違いに形成された凹凸部からなり、該凹凸部を互いに嵌合することにより双方の繊維状基材を結合するようにしてもよい。
【００１８】
前記電気的接続手段は、前記交差接触する箇所において成膜した導体層で形成しても、繊維状基材間に挿入した導体材料で形成してもよい。
【００１９】
さらに、前記凹凸部は、繊維状基材表面に凹凸が反転したパターンを有するモールドを加熱して押し付ける、ホットエンボッシング、熱インプリント、室温でのプレス加工のいずれかの方法によって形成するとよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、繊維状基材表面に予め位置決めガイド構造と電気的接続を行う接点支持構造を形成しておくことによって、製織工程で所望の相対位置に繊維状基材を配置し、互いの繊維状基材の物理的固定、もしくは電気的接続が可能となり、製織織布デバイスとしての種々の機能を発現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）オン・ファイバー・デバイスのイメージ図と（ｂ）フレキシブルシートデバイスのイメージ図。
【図２】フレキシブルシートデバイスの位置決めガイドと可動接点の拡大図
【図３】本発明に係る位置決めガイド構造と接点支持構造を形成するためのモールドの断面図と、繊維状基材に成形された位置決めガイド構造と接点支持構造。  （ａ）位置決めガイド構造の側壁が垂直な場合。  （ｂ）側壁が曲面もしくは傾斜している場合。  （ｃ）片方の側壁が垂直で、もう片方が曲面もしくは傾斜している場合。
【図４】本発明に係る繊維状基材表面の位置決めガイド構造と接点支持構造の形状、及び織り込み後の固定図。（a）織り込み後の自由度が無い場合。（b）織り込み後に水平方向の自由度がある場合。（c）織り込み後に回転方向の自由度がある場合。
【図５】本発明に係る矩形型位置決めガイド構造と接点支持構造を有するモールドのＭＥＭＳ製造技術による作製プロセス。
【図６】ＭＥＭＳ製造技術よって作製された電鋳Ｎｉモールドと中間生成物、及び直径９０μｍナイロンファイバー表面に熱インプリントした本発明に係る製織位置決めガイド構造と接点支持構造の走査型電子顕微鏡と光学顕微鏡写真。
【図７】本発明に係る円弧型位置決めガイド構造と接点支持構造を有するモールドの精密機械加工技術による作製プロセス。
【図８】精密機械加工技術よって作製されたＮｉ-Ｐモールドと中間生成物、及び直径９０μｍナイロンファイバー表面に熱インプリントした本発明に係る製織位置決め構造と接点支持構造の走査型電子顕微鏡と光学顕微鏡写真。
【図９】本発明に係る位置決めガイド構造と接点支持構造によって編み込んだナイロンファイバー格子の光学顕微鏡写真。（ａ）矩形型ガイド溝によって編み込んだ場合。（ｂ）円弧型ガイド溝によって編み込んだ場合。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図２は、繊維状基材が、よこ糸Ｙ１〜Ｙ４、たて糸Ｔ１〜Ｔ4として編み込まれたフレキシブルシートデバイスの一例の拡大図を示す。
【００２３】
たて糸Ｔ１〜Ｔ4は導電性繊維上に、例えば、力、光、熱、音等々物理的、化学的な入力に対して抵抗、容量変化、電荷発生など電気的な応答を示す機能性薄膜が電気的機能素子として形成されており、よこ糸Ｙ１〜Ｙ４は導電性の繊維である。
この例では、導電性の繊維であるよこ糸Ｙ１〜Ｙ４には、一定間隔毎に小径とすることにより凹部が設けられ、図２に示されるように、この凹部を位置決めガイド構造として、たて糸Ｔ１〜Ｔ4が交互に織り込まれてフレキシブルシートデバイスが構成されている。
【００２４】
たて糸Ｔ１〜Ｔ３とよこ糸Ｙ１〜Ｙ４が交差接触する、凹部の箇所においては、後述する結合手段と電気的接続手段とが、適当な間隔で設けられている。
この例では、たて糸Ｔ１〜Ｔ4に、凹部でのよこ糸Ｙ１〜Ｙ４との交差接触部に上部電極がパターニングされており、ナノワイヤ絡み合いなどによりよこ両者の電気的接続が行われるようになっている。
例えば、点Xにおける電気的応答を取得するにはよこ糸Ｙ4とたて糸Ｔ3間での信号を測定すればよい。
また、よこ糸Ｙ１-たて糸Ｔ１、よこ糸Ｙ１-たて糸Ｔ２、・・・・・、よこ糸Ｙ４-たて糸Ｔ３というように時系列で走査測定することで対象とする物理、化学量の面内分布を測定することもできる。
【００２５】
次に、図３を参照しながら、繊維状基材を織り込む際の位置決めガイド構造と電気的接続手段である接点支持構造について説明する。
図３は本実施例に係るモールドと成形後の繊維状基材の断面図であって、モールド表面には製織位置決めガイド構造と接点支持構造の凹凸を反転させた形状が加工されている。
繊維状基材の断面は丸、四角など様々な形状があり、位置決めガイド構造の幅は、繊維状基材の断面形状の幅と同程度、もしくはそれ以上の長さを有する。
【００２６】
図示されていない繊維状基材が製織工程で直交するように織り込まれる際、図３（ａ）のようにガイド構造の両側壁が垂直な場合には、繊維状基材の相対位置は硬直的に定められる。また製織工程では、位置決めガイド構造に直交繊維状基材がはめ込まれるまで大きな抵抗力が働くと予想される。しかし、一度はまり込んだ直交繊維状基材は容易には外れなくなる。
【００２７】
また、図３（ｂ）のように位置決めガイド構造の側面が曲面もしくは傾斜している場合には、織り込まれた後でもある程度位置をずらすことができ、製織デバイス全体に柔軟性を付与できる。さらに、製織工程でも直交繊維状基材を位置決めガイド構造にはめ込むことが容易になる。
しかし同時に位置決めガイド構造から直交繊維状基材が抜け易くもあり、パッケージング等により製織デバイスの形状保持に必要な強度を補完しないと製織デバイスに大きな力を加えられない欠点がる。
【００２８】
そこで図３（ｃ）のように両方の利点を組み合わせた位置決めガイド構造も考えられる。片方の側壁は垂直で、もう片方の側壁は曲面、もしくは傾斜している。そのため、製織工程では直交繊維状基材は曲面、もしくは傾斜した側壁側からはめ込んで、製織デバイスに力が加わる場合は位置決めガイド構造の垂直側壁側に力が加わるように工夫すれば、非対称な位置決めガイド形状の特徴を生かすことができる。
【００２９】
次に、図４を参照しながら、接点支持構造について説明する。繊維状基材を織り込む際の位置決め構造には、直交する繊維状基材同士を物理的に固定するための接点支持構造が付随する。
図４(ａ)の矩形型位置決めガイド構造には、複数の円柱構造が織り込んだ際に相互が羽目合うように配置されている。これらの微細構造により、織り込み後の繊維状基材の位置は自由度が無い状態で一義的に固定される。
【００３０】
図４（ｂ）では片方の繊維状基材表面にはライン／スペース構造が配置され、もう片方の繊維状基材表面には円柱構造が加工されている。このため、織り込み後の円柱構造はライン／スペースパターン間にはめ込まれ、ライン／スペースパターン間でスライドさせることができる。したがって、図中で水平方向に自由度を持たせることができ、繊維状基材の相互位置を微調整することができる。
【００３１】
図４（ｃ）に示した片方の繊維状基材表面に加工された位置決めガイド構造内には、リング形状の微細構造が成形されており、もう片方の繊維状基材表面には円柱構造が形成されている。これらの微細構造が相互にはめ合うことにより、回転方向に自由度を持つ接点を形成できる。
実際の接点支持構造は上記の三種類を複合した形状の場合もあり、特にこれらの三種類の例示構造に拘束されるものでもない。
【００３２】
また、上記の実施例では、繊維状基材として、たて糸を導電性繊維上に電気的機能素子が形成されたものとし、よこ糸は導電性のものとしたが、たて糸及びよこ糸の両者を導電性繊維上に電気的機能素子が形成されたものとしてもよい。
また、位置決めガイド構造を、たて糸及びよこ糸の両者に設けてもよい。
【００３３】
次に具体的な実験例を示す。
［実験例１：ＭＥＭＳ製造技術による電鋳Ｎｉモールドの作製と熱インプリントによるナイロンファイバー表面への矩形型位置決めガイド構造と接点支持構造の形成］
繊維状基材を織り込む際の位置決めガイド構造の断面形状は矩形で、ガイド構造の底面には電気的接点の支持構造として、直径５、１０、２０μｍの円柱アレイを配列した。
これらの構造が一回の熱インプリントで繊維状基材表面に形成できるように、モールドは二段構造となっている。モールドは図５に示したように、ＭＥＭＳ製造技術と電鋳技術を組み合わせて作製した。
【００３４】
まず、繊維状基材２の表面に、厚み４００μｍのＳｉウエハーに厚み６５０ｎｍの熱酸化膜１を形成した（図５（１））。
【００３５】
次に、片側のＳｉＯ２層の上にポジ型紫外線感光性樹脂４（Ｓ１８３０；Ｓｈｉｐｌｅｙ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌ．Ｌ．Ｃ．）をスピン塗布し（図５（２））、紫外線露光用マスクを介して位置決めガイド構造のパターンを紫外線ステッパー１５００ＭＶＳ ＲＰＣｓｙｓｔｅｍ（Ｕｌｔｒａｔｅｃｈ Ｉｎｃ．）によって転写した（図５（３））。
【００３６】
その後、現像後にＣ４Ｆ８ガスを用いた反応性イオンエッチング法（ＲIＥ）によってＳｉＯ２層をエッチングした（図５（４））。
そして、次に、Ｓｉ基板の一部が露出したＳｉＯ２層の表面にネガ型紫外線硬化性樹脂６（ＡＺ５２００ＮＪ；ＡＺ Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）をスピン塗布して（図５（５））、上述とは別の紫外線露光用マスクによって円柱アレイ形成のためのパターンを転写した（図５（６））。
【００３７】
位置決めガイド構造のパターンが円柱アレイパターンと重なるように、両方の紫外線露光用マスクには１５００ＭＶＳ Ｒ−ＰＣ ｓｙｓｔｅｍ用のアライメントマークを用意した。
現像後の紫外線硬化性樹脂層をマスク層として、Ｓｉ基板をＳＦ６、Ｃ４Ｆ８、Ｏ２ガスによるＢｏｓｃｈプロセスによってエッチングし、深さ１０μｍの円柱アレイを形成した（図５（７））。
【００３８】
紫外線硬化性樹脂をＯ２ アッシング法によって除去した後、パターン化されたＳｉＯ２層をマスク層としてＳｉ基板全面を再度Ｂｏｓｃｈプロセスによってエッチングした（図５（８））。この時、エッチング時間を調整することで、位置決めガイド構造を２０、３０、４０、５０μｍの４種類の深さで加工した。
次に、ＳｉＯ２層をＣ４Ｆ８エッチング法によって除去した後、ＡＣマグネトロンスパッタリング法によって厚み４０ｎｍのＮｉ層をシード層として成膜した後、厚み２ｍｍまでＮｉを電鋳した（図５（９））。
【００３９】
最後に、電鋳Ｎｉ層の表面を研磨加工した後、Ｓｉ基板を化学的に除去し、電鋳Ｎｉモールドを完成させた（図５（１０））。
【００４０】
図６はモールドパターンの深さが５０μｍの場合の一回目のＳｉエッチング後と二回目のＳｉエッチング後のＳｉマスターパターン、及び電鋳Ｎｉモールドの位置決めガイド構造の走査型電子顕微鏡写真を示した。直径５、１０、２０μｍの円柱アレイを有する位置決めガイド構造が充分な精度で形成できることを確認した。
【００４１】
熱インプリント実験では、デスクトップ型ナノインプリントシステムＮＩ-２７３（ナノクラフトテクノロジーズ株式会社）を使用した。繊維状基材はデモンストレーション用として直径９０μｍのナイロン製丸型ファイバー（アミラン、東レ株式会社）を選択した。
ＮＩ−２７３の下部荷重ステージ上には、パターン面が上を向くように電鋳Ｎｉモールドを配置した。位置決めガイド構造の幅は１００μｍで、凸型モールドパターンに直交するように、長さ３０ｍｍに切断した二本のナイロンファイバーをモールドパターンの上に載せた。ナイロンファイバーの上には、３０ｍｍ角で厚み３ｍｍのグラッシーカーボン（ＧＣ）板を置いた。次にＧＣ板との距離が１ｍｍ以下になるまで上部荷重ステージを下降させた。インプリント工程では、上部荷重ステージは室温で保ち、下部荷重ステージのみ加熱した。ナイロン６やナイロン６６のガラス転移温度はおおよそ５０℃である。一般に、熱インプリントでは成形材料はガラス転移温度よりも２０〜３０℃高い温度で成形される。
【００４２】
この実験では、将来のインプリント工程の高速化を考慮して、成形時間を僅か１秒に設定した。その代わりに、電鋳Ｎｉモールドの加熱温度は若干高めの１００℃に設定した。インプリント工程は全て大気中で行い、接触荷重はＮＩ−２７３の最大荷重である２００Ｎと設定した。インプリント後のナイロンファイバーの光学顕微鏡写真を図５に示す。ナイロンファイバーの表面に成形された位置決めガイド構造と接点支持構造の上部写真から、全ての直径の円柱アレイを含む位置決めガイド構造が明確に転写されていることが確認された。さらに側面からの光学顕微鏡観察から、位置決めガイド構造の成形深さは、円柱アレイの直径に因らず、全て２１μｍと測定された。このように、熱インプリント法によって、直径９０μｍのナイロンファイバー表面に製織位置決めガイド構造と接点支持構造の形成に成功した。
【００４３】
［実験例２：精密機械加工技術によるＮｉ-Ｐモールドの作製と熱インプリントによるナイロンファイバー表面への円弧型位置決めガイド構造と接点支持構造の形成］
この実験では、精密機械加工によって断面形状が円弧型の位置決めガイド構造用モールドパターンを作製した。
位置決めガイド構造の底面には、繊維状基材を固定するための円柱アレイが配置されている。
【００４４】
図７に精密機械加工によるモールドの作製プロセスを示す。まず、インコネル６００基板９を用意し、その表面を化学機械研磨（ＣＭＰ）法によって平均表面粗度が１０ｎｍ以下になるまで研磨した（図７（１））。
次に、研磨済みインコネル６００基板９上に厚み１５０μｍの無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１０を形成し（図７（２））、ダイシングソウＤＡＤ５２２（株式会社ディスコ）によって線幅１６０μｍ、高さ１００μｍ、長さ１５ｍｍの長方形構造をＮｉ-Ｐ層に粗加工した（図７(３)）。
【００４５】
次に、直径２０μｍのダイヤモンドエンドミルと超精密ナノ加工機ＲＯＢＯＮＡＮＯ α-０ｉＢ（ファナック株式会社）を用いて、直径２０μｍ、深さ２０μｍの半球状穴を加工した後（図７（４））、粗加工で作製した矩形型構造体のエッジ部分を切削し、断面形状が円弧型になるように位置決めガイド構造を仕上げ加工した（図７（５））。モールドには１３個の位置決めガイド構造が存在し、ＲＯＢＯＮＡＮＯ α-０ｉＢによる仕上げ加工時間は３時間３０分であった。
【００４６】
円弧型位置決めガイド構造を有するモールドを用いて、実施例１と同様に直径９０μｍのナイロンファイバー（アミラン、東レ株式会社）表面にインプリントした。インプリント実験では、実施例１と同様にデスクトップ型ナノインプリントシステムＮＩ-２７３（ナノクラフトテクノロジーズ株式会社）を用いた。成形条件は、加熱温度:１００℃、冷却温度:７０℃、成形荷重:１００Ｎ、成形時間:１ｓであった。
【００４７】
図８にＮｉ-Ｐモールド上に粗加工、及び仕上げ加工した後の円弧型位置決めガイド構造を走査型電子顕微鏡によって観察した結果を示す。また、Ｎｉ-Ｐモールドを用いて、直径９０μｍのナイロンファイバー表面にインプリントした結果を光学顕微鏡にて観察した。
円弧型位置決めガイド構造と直径２０μｍの半球状接点支持構造が明確に転写されたことを確認した。光学顕微鏡による側面からの位置決めガイド構造の観察結果から、成形深さは２１μｍと測定された。
【００４８】
［実験例３：矩形型位置決めガイド、及び円弧型位置決めガイド構造によるナイロンファイバーの織り込み試行］
実験例１と２で作製した位置決めガイド構造と接点支持構造を付与したナイロンファイバーを用いて、ファイバー同士の織り込みを試行した。光学顕微鏡で観察しながらピンセットを用いてそれぞれのナイロンファイバーを手縫いで織り込んだ。
いずれの位置決めガイド構造と接点支持構造でも、縦と横に織り込まれたナイロンファイバーがガイド位置で明確に固定されていることが図９に示した拡大光学顕微鏡写真から確認された。なお、精密機械加工によって加工されたＮｉ-Ｐモールドの円弧型位置決めガイド構造の方が、側壁が曲面であるために製織時の位置決めが容易であった。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る繊維状基材によれば、繊維状基材表面に予め位置決めガイド構造と電気的接続を行う接点支持構造を形成しておくことによって、製織工程で所望の相対位置に繊維状基材を配置し、互いの繊維状基材の物理的固定、もしくは電気的接続が可能となり、製織デバイスとしての種々の機能を発現でき、広い分野での応用が可能になる。
【符号の説明】
【００５０】
1: Ｓｉの熱酸化膜（表面）、2: Ｓｉ基板、3: Ｓｉの熱酸化膜（裏面）、4: ポジ型紫外線感光樹脂、5: 紫外線露光用マスク（位置決めガイド構造パターン転写用）、6: ネガ型紫外線硬化性樹脂、7: 紫外線露光用マスク（接点支持構造パターン転写用）、8: 電鋳Ｎｉモールド、9: インコネル６００基板、10: Ｎｉ-Ｐ合金めっき層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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