2007.1

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射出成形による樹脂製マイクロチップの構造

マイクロ流路液溜め

マイクロピラー

樹脂製マイクロチップ各部の微細構造を､ 走査型電子顕微鏡により観察したもの｡(概要は２ページに記載)

目

次

表紙
射出成形による樹脂製マイクロチップの構造 ……………… 1
研究紹介
樹脂からなるマイクロチップの開発 ……………………… 2
三次元測定機性能診断に関する研究 ……………………… 3
知的ヒューマンインターフェースに関する研究 …………… 4
ＥＣＲスパッタリング法による高性能透明導電膜の作製 … 5
換気衣服の開発に関する研究 ……………………………… 6
揮発性有機化合物(ＶＯＣ)用ガスセンサの開発 …………… 7

生体材料の微細パターン形成とその応用技術 ……………… 8
技術レポートテキスタイル用インクジェットプリント …………………… 9
ＦＤＴＤ解析法プログラミングについて ……………………10
トピックス
プラスチック系廃棄物を利用した透水性舗装の中国での事業化の可能性について …………………………………11
受賞者＆表彰者紹介 …………………………………………12
県有特許の活用について ……………………………………12

 

研

究

紹

介

樹脂からなるマイクロチップの開発
中央研究所
企画管理部

材料技術課
加工技術課
プロジェクト推進担当

主任研究員
主任研究員
主任研究員

大 永
崇
小 幡
勤
氷 見 清 和１. はじめに

３. チップ構造

医学､ 生化学､ 分析化学､ 合成化学などの分野に開発したマイクロチップについて､ 各部の構造をおいて､ 小さなチップを利用した診断､ 検査､ 分析､走査型電子顕微鏡観察した (表紙の写真および図２)｡

合成などに関する研究が活発に行なわれている｡ 従構造のエッジ部分にまで樹脂が充填され､ スタンパ

来は大規模な分析装置や化学プラント､ 反応装置な構造の凹凸が転写されるとともに､ 離型による変形どで実施されてきたことを､ 数㎝角程度の等も見られず､ 設計した流路構造が正確に形成され

ロチップ

マイク

上で行なうことにより､ 時間短縮､ コスていることを確認した｡

トダウン､ 携帯可能などの様々なメリットが期待でまたこのような流路チップの上部に蓋をした閉じきる｡ このようなマイクロチップは､ ガラス､ シリ

た流路チップも開発した｡ 微細な流路ゆえ､ 単純にコン基板､ シリコンゴムなどを加工したものが主流

接着剤で蓋を貼り付けると流路が埋まってしまうたであるが､ コストや性能面で十分ではなく､ 未だ医め､ 接着方法を考案して特許出願した｡ このような療現場や生産現場に適用できるものはない｡ そこで､チップの断面観察から､ 閉じた流路チップも問題な

当センターでは県内企業の高度な樹脂成形技術を活く作製できることを確認した (図３)｡

用し､ 高性能､ 低コストなマイクロチップの開発を
４. おわりに行なっている｡

本報告の内容は､ ㈱リッチェルとの共同研究の成２. 成形加工および材料

果であり､ 現在､ この技術をもとにアプリケーショ

プラスチック成形の中でも生産性の高い射出成形ンに向けたチップ開発を進めている｡

を用いて開発を行なった｡ マイクロチップ上の微細な流路や穴 (数μm〜数百μm程度) を形成させるために､ シリコン基板をエッチングすることにより得た微細な表面パターンを有するスタンパを金型に取り付けて成形した (図１)｡
樹脂材料は､ 市販プラスチックでは成形時の構造
転写や離型が不十分であったため､ 新たな成形材料を開発し､ 特許を取得した (特許第3867126号)｡ この材料はポリプロピレンとスチレン系熱可塑性エラ
ストマーからなり､ 成形性の他にも透明性､ 柔軟性､
図２ マイクロ流路

耐熱性などの特徴を有する｡

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図３ マイクロ流路断面
図１

射出成形金型 

研 究 紹 介

三次元測定機性能診断に関する研究
中央研究所 加工技術課 主任研究員

勉

行に設置し､ 25回繰返し自動測定を行い平均値を求めた｡ 測定長さの校正値からの偏差と､ ゲージ長さとの関係を図２に示す｡ 図から､ 測定値の校正値からの偏差は､ Y軸の場合に近似直線からのずれ量が大きく､ スケール誤差の定量化は困難と言える｡ その他のスケール誤差の補正方法として､ 球間隔がB
Pと同じ１次元ボールステップゲージを用いる方法
がある１)｡ この方法によるスケール補正は､ 比較測定で行うもので､ BPの反転法による持ち回り測定
結果は､ 良好で校正値からの偏差が小さかったようである１)｡
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１. はじめに三次元測定機 (Coordinate Measuring Machine
以下ＣＭＭと略す) は､ ガイドの真直性やガイド間の直行性､ スケールの取り付け方､ そして､ スケー
ル位置と測定位置の離れにより生ずるアッベ誤差な
どの幾何学誤差がある｡ これらCMMの誤差に対して､ ボールプレート (Ball Plate以下BPと略す) な
ど２次元ゲージを用いると､ 容易に少ない測定量で幾何学誤差が算出可能になる｡ BPは､ ＣＭＭの精
度より高精度に測定・値付けされる必要があるが､検査認定機関が国内に1箇所に限定され､ 普及が困難な状況にある１)｡
そこで､ ＣＭＭを用い､ BPを反転法で測定・値付
けする持ち回り測定が､ 産業技術連携推進会議知的基盤部会計測分科会において二回実施された１),２)｡
二回目に当センターも参加したので､ そこで検討した事柄を紹介する｡

吉 田

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図１ 反転法による測定座標値の校正値からの偏差

３. 測定結果及び考察
反転法で測定したBP各球の相対座標値をスケール補正した値について､ 校正値からの偏差を図１に示す｡
図から､ Ｘ軸についてはサブミクロン精度で良好に測定されているが､ Ｙ軸は長さに依存した大きな偏差がみられる｡ 原因調査のため､ 異なる長さの４本のブロックゲージをＣＭＭのＸ軸､ Ｙ軸に各々平 ᷹ቯ஍Ꮕ䋨䌭䌭䋩

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２. ＣＭＭを用いた反転法によるBPの測定
BPには､ ドイツRetter社製のBP (□420㎜のプレー
トに､ φ22㎜の球25個が５行５列に83㎜等間隔で配置・据付) を用いた｡ BPは､ ＣＭＭのＸ軸に平行に設置した場合､ それを各々Ｘ軸､ Ｙ軸､ Ｚ軸の回りに180°回転した場合の４通りの方法で､ 定盤上の同じ箇所に設置し､ 各球の相対位置を自動測定した｡ ４通りに測定した各球の相対位置座標値について､ 平均値を求めた｡ 一方､ 0.1μm以下の精度で校正された異なる３本のブロックゲージをＣＭＭの定盤上にＸ軸に平行に設置し､ 各々測定した｡ ブロッ
クゲージ長さのＣＭＭによる測定値と校正値との相関から１次近似を行い比例項を求め､ Ｘ軸のスケー
ル補正値とした｡ 同様に､ Ｙ軸の補正値も求めた｡
得られたスケール補正値を用い､ BPを反転法で測定した各球の相対座標値を補正した値は､ CMMのＸＹ面上に投影された幾何学誤差が全て相殺・補正されていると見込める｡

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図２ ࿑㧞
ゲージ測定値とその校正値からの偏差ࠥ࡯᷹ࠫቯ୯ߣߘߩᩞᱜ୯߆ࠄߩ஍Ꮕ

４. まとめ
ＣＭＭを用いたＢＰの測定・値付けを反転法で試みたところ､ Ｙ座標値の偏差が1μｍを超え大きかった｡ そこで､ ブロックゲージ測定によるＣＭＭのス
ケール誤差定量化について調べたところ､ Ｙ座標値
については非直線性が大きく､ 定量化が困難なことが判った｡
謝

辞 持ち回り測定では､ NMIJ 高辻利之様､
大澤尊光様を始め､ 山梨県工業技術センター米山
陽様､ 京都府中小企業総合センター坂之上悦典様､
鳥取県産業技術センター木村勝典様より､ ご教示・ご協力戴いた｡

参考文献
1) 座標測定機用二次元幾何ゲージ校正に関する技術
情報, 産総研計量標準モノグラフ, No.8,June.20052) 計測分科会形状計測研究会第二回ボールプレート
持回り報告産総研計量標準報告,No.3,Vol.5,Nov.2006

研 究 紹 介

知的ヒューマンインターフェースに関する研究
中央研究所 評価技術課 主任研究員

塚 本 吉 俊１. はじめに複雑な操作なしに思い通りに機器が操作できるインターフェースは､ 高齢化や高度情報化が進むなかで､ 必要不可欠なものとなっている｡ また､ インターネットの普及とともに､ 家庭内の情報化も進んでおり､ ネットワーク経由で家電製品を遠隔操作する要望がある｡
そこで､ 家電製品のリモコンを例に､ 音声による操作や､ 機器の動作状況､ 操作履歴等を判断し､ 利
用者に応じた操作支援について検討を行った｡(1)音声対話２. システム構成と動作試験(2)情報表示(3)ブラウザ方式

図２ PDA操作画面例

既存リモコンの信号を登録でき､ コンピュータから制御可能な学習リモコンユニットを部屋に配置し､対象

動作

携帯情報端末 (PDA) からの指示で機器を操作する

テレビをつける/消す放送局名システムを試作した｡ システム構成を､ 図１に示す｡

ビデオを見る/終わる

NHK総合

音を大きく/小さくする

NHK教育

PDAの操作インターフェースとしては､ 音声入出力 (図2(1)) とタッチパネル方式 (図2(3)) を提供

チャンネルを 変えるしている｡ 音声方式では､ 手順を合成音声で出力し､操作コマンドを音声入力する｡ 認識したコマンドは､
無線LANで管理サーバに伝送され､ 所定の機器のリモコン信号を発振する｡→ 北日本放送

エアコンをつける/消す富山テレビ

照明をつける/消すチューリップテレビ

操作を

終わる

表１ 音声による操作コマンド例

また､ 管理サーバからの情報 (例えばインターネッ
トから取得したテレビ番組表など) をPDAに表示さ３. おわりにせる (図2(2)) 機能も実装している｡
操作コマンドは､ 表１に例示するように､ 対象

管理サーバでリモコンを集中制御することで､ 利(○○を)と動作(○○する)の２階層で音声認識させ用者は簡単な操作キーワードを発するだけで､ 関連ているが､ テレビの選局はチャンネル番号より放送

する複数の機器の操作 (例えば ｢ビデオを見る｣ と局名のように違いの大きいキーワードで認識させたいえばテレビとビデオの設定ができるなど) を音声ところ､ 良好に操作ができることが確認された｡

ガイドに従って行うことが可能となる｡ また､ PDAの操作画面をソフトウェアで自動構築するので､ あ
まり使わない機能は表示せず､ よく使うボタンを大䊥䊝䉮䊮ኻᔕ⵾ຠ

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態を履歴として記録する｡ この履歴を解析することで､ 嗜好や操作の ｢くせ｣ の分析､ 次の操作予測なᄖㇱㅢା೙ᓮㇱ䉮䊙䊮䊄⸃ᨆㇱ䊨䊷䉦䊦ㅢା೙ᓮㇱ

一方､ 管理サーバでは､ 操作状況や機器の動作状䉟䊮䉺䊷䊈䉾䊃

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ティの向上にも寄与できる｡

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きくデザインするなど､ 利用者に応じたユーザビリቛౝ▤ℂ䉰䊷䊋

どが可能となる｡ 今後､ 利用者に合わせた支援を可


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能にする個人適合型システムや､ 情報セキュリティᠲ૞ጁᱧ䌘䌍䌌䊂䊷䉺

の精査ともに､ ネットワークを介した家電等の総合管理システムへの応用を予定している｡

図１ 音声対話リモコンシステム

 

研 究 紹 介

ＥＣＲスパッタリング法による高性能透明導電膜の作製
本 保 栄 治高 林 外 広＊中央研究所 評価技術課 主任研究員
材料技術課 主任研究員
１. はじめに

４. おわりに

マグネトロンスパッタリング法は､ 大面積化は可開発したECRスパッタリング装置を使用しAZO膜

能だが高性能な膜を得ることが課題である｡ また､を成膜して､ 基板加熱なしで面抵抗値10Ω／□以下

ECRスパッタリング法は､ 高性能な膜が得られるがの透明電極を数分間で作製することが可能であった｡

大面積化が困難なことが課題である｡ 我々は､ マグ

今後､ 装置構成や成膜条件を検討して､ さらに低抵

ネトロンスパッタリング法と同様の磁石配置でECR

抗で均一な膜の作製技術の開発が望まれる｡

プラズマを生成し､ スパッタリングを行うことによ䊙䉟䉪䊨ᵄ⊒ାེ㪛㪚㔚Ḯ

り､ 大面積に高性能な膜の作製が可能な装置を開発した｡
一方､ 液晶パネルなどに使用されている透明電極

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は､ 現在ほとんどがITOだが､ インジウムは希少金属であり､ 高価格と枯渇が懸念され代替材料として

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A 添加ZnO(AZO)が有望である｡ しかし､ AZOは䌔䊋䊷䉝䊮䊁䊅



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成膜条件が難しく､ 通常のスパッタリング法では高⌀ⓨ䊘䊮䊒䉮䊷䊅䊷䊥䊐䊧䉪䉺䊷

性能を得ることが困難である｡ そこで､ 開発した装置をAZO膜の作製に適用したのでその結果を報告する｡⌀ ⓨ 䉼 䊞䊮 䊋 䊷

２. ＥＣＲスパッタリング装置の開発
ECRプラズマ生成のためにシミュレーションによ࿑㧝㧚'%4 ࠬࡄ࠶࠲࡝ࡦࠣⵝ⟎ߩ᭎⇛࿑

図１. ECRスパッタリング装置の概略図

り磁場計算を行い､ 磁石配置を決めた｡ 図１は､ 開発した装置の概略図である｡ 磁石は中央をＳ極､ 周
りをＮ極のSm-Co磁石で取り囲む配置とし､ 磁石の幅は30㎜､ ターゲット面は直径125㎜とした｡ マイ
クロ波の放射は､ Ｔバーアンテナによって行う｡ 図
２は､ ECRプラズマ生成の様子である｡ 本装置でス
パッタリング成膜することにより､ 広い範囲
(φ50㎜で膜厚分布10％以内) に､ 高速 (成膜速度࿑㧞㧚'%4 ࡊ࡜࠭ࡑ↢ᚑߩ᭽ሶ

図２. ECRプラズマ生成の様子

50nm／min以上) に成膜することができた｡
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３. 高性能透明導電膜の作製

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本装置により､ 5wt％A O３ 添加ZnO焼結体を

ガス圧0.07Pa､ 投入マイクロ波電力700W､ ターゲッ
ト電圧−250Vである｡ 図３に示すように､ 膜厚400

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を行った｡ 代表的なスパッタリング条件は､ Ar㪊㪇㱝㩿㬍㪈㪇㪄㪋㱅㪺㫄㪀

ターゲットとして､ 非加熱のスライドグラスへ成膜

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nm以上では､ 抵抗率4×10-4 Ω㎝と低下する｡ 低抵㪇㪈㪇㪇 㪈㪌㪇 㪉㪇㪇 㪉㪌㪇 㪊㪇㪇 㪊㪌㪇 㪋㪇㪇 㪋㪌㪇 㪌㪇㪇 㪌㪌㪇 㪍㪇㪇 㪍㪌㪇

抗化の要因として､ 膜厚の増加とともに､ 残留応力

Film Thickness(nm)の緩和と結晶子サイズの増加が見られた｡

図３.
膜厚による抵抗率の変化࿑㧟㧚⤑ෘߦࠃࠆᛶ᛫₸ߩᄌൻ

＊現商工労働部 商工企画課

 

研

究

紹 介

換気衣服の開発に関する研究
生活工学研究所

生産システム課 副主幹研究員
副主幹研究員
富山県国際健康プラザ国際伝統医学センター
金沢大学 教育学部 教授

１. はじめに野 尻 智 弘和 田猛永 田晟松 平 光 男また､ 試作品のみを着用した時､ さらに肩スペー

各種の作業環境において､ 劣悪な環境での作業をサーを着用した時の血圧や脈拍数について比較する

強いられる場合が多くある｡ たとえば高所での作業､と､ 肩スペーサーを使用した場合､ 脈拍数､ 血圧と農薬散布､ 冷凍庫内作業､ 高温・高湿度作業など｡

もに低下が確認でき､ 体への負荷が少なかったもの

これらに対し安全に作業ができるように衣服を開発と考えられる｡

することは､ 衣服本来の意義として重要なことである｡ これらの作業にはそれぞれ特有の動作がともなっ

４. まとめており､ その動作を利用し､ 換気機能を有する衣服

試作品を着用したとき､ 運動により衣服内の空気が移動するため温度・湿度ともに下がることがわかっができるのではないかと考えた｡

た｡ また､ 肩部に装着した肩スペーサーも衣服内湿動作と換気の関連について検討するため､ 実験着を試作し､ 着用試験を行った結果について報告する｡

度の低下に効果があった｡
今後はこの結果を基に新たな衣服材料の検討や､

２. 実験

開口部の大きさ・位置､ 衣服形状 (デザイン) の検討を行い､ 体の部位の動作と換気効果などについて(1) 試作品について
富山県内企業が開発した高吸水性織物を材料に､さらに検討したい｡

暑熱環境下での労働を意識した衣服を試作した｡

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試作品は､ バスローブをさらに大きく仕立て､ ゆ㪊㪇㷄㪍㪇䋦㪩㪟

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とりを持たせた構造とした｡ 更に体の動きにより㪏㪇⴩᦯ౝḨᐲ䋨䋦㪩㪟㪀

衣服内の空気の移動性を高めるため､ 肩から試作品をわずかに浮かすことができる肩スペーサーも試作した｡ これも富山県内で生産されているニッ
ト生地を用いた｡

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(2) 着用試験について

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試作品の効果､ 性能を評価するため被験者６名
Hの環境および温度30℃､ 湿度60％RHの環境で

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による着用試験を行った｡ 温度25℃､ 湿度50％R࿑図１⹜૞ຠߩߺ⌕↪ᤨߩḨᐲᄌൻ
試作品のみ着用時の湿度変化

度の低下が確認できる｡ また､ 肩スペーサーを着用

図２

すると衣服内の湿度を大きく低下できることがうか
がえる｡

 

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きのものである｡ 足踏み､ 腕振り等の動作により湿

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す｡ 図2は試作品および肩スペーサーを着用したと

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図１は試作品のみを着用した時の湿度の変化を示

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３. 結果

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動作を併せて行った｡

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更に肩スペーサーを用いたときは腕を左右に振る㪉㪌㷄㪌㪇䋦㪩㪟

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試作品のみを着用したときは腕を前後に振る動作､㪊㪇㷄㪍㪇䋦㪩㪟

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湿度の変化を計測した｡ なお､ 運動は足踏みとし､㪉㪌㷄㪌㪇䋦㪩㪟

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毎の血圧変化などの生体情報および衣服内の温度㪈㪋㪑㪈㪌

軽度の運動を行ったときの脈拍数の変化､ １拍動

試作品及び肩スペーサー着用時の湿度変化

研 究 紹 介

揮発性有機化合物(VOC)用ガスセンサの開発
機械電子研究所 機械システム課 課長

角 崎 雅 博１. はじめに
近年の省エネ対策として行われている高断熱・高䇼⢽⢌ᣖ὇ൻ᳓⚛䇽

気密化により､ 住宅における室内空気環境が悪化し､
シックハウス問題が顕在化している｡ そのため､ 平䇼⧐㚅ᣖ὇ൻ᳓⚛䇽

成15年7月の改正建築基準法により､ 例えば住宅の䇼䊊䊨䉭䊮ൻ὇ൻ᳓⚛䇽

場合､ 換気回数0.5回／時間の換気が義務付けられ䇼䈠䈱ઁ䇽䇼䉥䉨䉲ൻ὇ൻ᳓⚛䇽

たものの､ 省エネの観点から換気負荷を低減しつつ､かつ改正建築基準法が求める健康性の確保が必要となってきている｡
そこで､ 上記対策を考慮した本研究の目標システ
ムを図１に示す｡ まず､ 高感度のVOCを検出する
センサを開発し､ 次に､ そのVOCセンサを用いて

図２ 住宅内の空気中VOC濃度実測値

室内環境のモニタリングを行い､ 室内換気システム
を組み合わせることで､ 室内を清浄に保ち､ かつ効
率的換気を行うことで省エネも同時に達成できるシ

３. T-VOCセンサの開発

ステム開発を共同で行うというものである｡

上述したガスクロを用いた測定法では､ 精度良く೙ᓮེ䌖䌏䌃ᬌ಴ེ

測定できても室内環境モニタリングセンサとはなりឃ᳇にくい｡ そこで､ 当センターでは酸化物半導体を用いて､ ppbまで検出可能な高感度VOCセンサの研究⛎᳇⛎᳇

開発を行っている｡ センサ材料としては､ これまでの研究からVOCに感度の高かったSnO２､ WO３､ ZnO､
In２O３の４種類のセンサを作製し､ 約40種類のVOC⛎᳇に対する検出能力を評価した｡
その結果､ どのセンサもアルコール類を含むオキ
シ炭化水素系ガスには高感度であり､ オクタンなど

図１ VOC検出器による換気制御システムの脂肪族炭化水素系は感度が低いこと､ また芳香族

２. T-VOCとは系にはWO３､ オキシ炭化水素系にはSnO２が高感度

富山県工業技術センターの課題は､ 揮発性有機化であることなどがわかった｡ しかし､ いずれの酸化合物の総量 (数十ppbレベル) を検出するセンサ､物も万能でないため､ 現在､ 表面修飾など様々な手

Total(T)-VOCセンサの開発にある｡ 図２は (独) 建法を用いて感度向上等を目指し研究継続中である｡

築研究所が行った､ 住宅内の空気中VOC濃度の実測値例である｡ 図から､ VOCにはホルムアルデヒ

４. おわりにドやトルエン､ キシレンを始め､ たくさんの空気汚

本研究は､ (独)NEDO技術開発機構が公募した染物質が含まれていることがわかる｡ しかし､ 現在｢揮発性有機化合物対策用高感度検出器の開発｣ にのところ､ 検出目標となるT-VOC自体の定義につ対して､ 委託先として受理された(独)産業技術総合

いてはまだ十分定まっていない｡ なお､ 厚生省の研究所､ 松下電工㈱､ (独)建築研究所のグループの｢シックハウス問題に関する検討会｣ の中間報告で

うち､ 産業技術総合研究所から再委託された研究では､ T-VOCはガスクロで同定した化合物の濃度合あり､ H17年10月から研究を始めた課題である｡

計 (必須約40種類) と､ 未同定のVOCについては
トルエン量に換算した合計濃度の和とすることを提
案した｡

 

研

究

紹

介

生体材料の微細パターン形成とその応用技術
機械電子研究所

電子技術課

主任研究員
主任研究員

横 山 義 之牧村 めぐみ１. はじめにンを､ ガラス基板上に約40万個作製した｡ 作製した

近年､ DNAチップに代表されるように､ 一つのチップの外観を図２に示す｡

チップ上に､ 生体材料 (DNA､ タンパク質､ 細胞)࿯ᚻㇱ䋻㪥㪠㪧㪘㪘㫄ᐩ㕙ㇱ䋻㔺಴䈚䈢ၮ᧼

を配列・集積化したデバイス (バイオチップ) が注
目を集めている｡ また､ 生体の失われた組織 (皮膚､肝細胞､ 神経) を人工的に基板上で培養し再生を目指す再生医療工学も脚光を浴びている｡ 本研究では､
生体機能解析や再生医療への応用を目指し､ 生体材

図２

包接型バイオチップの概観

料を基板 (チップ) 上の所定の位置に微細パターン
４. リンパ球細胞の固定化

形成する技術､ 更には､ 回収する技術を検討した｡

実際の生体材料として､ Bリンパ球細胞(直径;６２. 包接型バイオチップの概要μm)を用い､ チップの包接機構の検証を行った｡

温度応答性高分子であるN-イソプロピルアクリル

はじめに､ チップ温度を36℃に保持した状態(穴がアミドポリマー (以下NIPAAm) は､ 温度変化に伴っ開いている状態)で､ 細胞懸濁液を滴下し､ 細胞のて､ 膨潤⇔収縮を引き起こし､ 体積が変化する｡ こ

自然沈降を数分待った｡ 次に､ チップ温度を20℃にの特徴を利用して､ 生体材料を掴んだり､ 放したり下げることにより､ NIPAAmを膨潤させ､ 穴の中にすることのできるチップの開発を行った｡ その概要

落ち込んだ細胞をしっかり掴んだ｡ その後､ 20℃のを図１に示す｡ このチップでは､ チップ温度を低温

生理食塩水でチップを洗浄し､ 掴まれなかった余分(20℃) にすると､ チャンバー (穴状の小部屋) を形成

な細胞を洗い流した｡ その結果､ チャンバー内に細しているNIPAAmが膨潤し､ 穴の直径が狭まること

胞をそれぞれ１個ずつ分離して固定化することがでによって､ 生体材料を穴内部で掴む・固定することきた｡ チャンバー内部に包み込まれた状態のリンパが可能となる｡ それに対し､ チップ温度を高温 (36

球の観察像を図３に示す｡ チャンバーが柔らかいゲ℃) にすると､ NIPAAmが収縮し､ 穴の直径が拡がル状であるため､ 細胞は潰されずに球状を保っていることによって､ 生体材料を穴内部に取り入れる､ることも確認された｡ この包接型チップにより､ 約

または､ 再び外部に取り出すことが可能となる｡ こ

38万個のリンパ球を１チップ上に高密度に配列させのチップを用い､ 生体材料の微細パターン化を試みることができた｡

た｡

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図１ NIPAAmを用いた包接型バイオチップ

100mm

３. 包接型バイオチップの作製プロセス

20mm

図３ チップ上に固定化されたBリンパ球

はじめに､ 微細加工と量産性に優れたフォトリソ
グラフィーを用いて､ NIPAAm膜をチャンバー形状

５. おわりにに直接パターニングできるように､ NIPAAmに感光本研究は､知的クラスター創成事業｢とやま医薬バ性を持たせた新規フォトレジストの開発を行った｡

イオクラスター｣の成果であり､ 現在､ この技術を次に､ 開発したNIPAAmレジストに､ フォトリソグ

もとに､ 抗体医薬開発を目指したBリンパ球のスク

ラフィーを用いてネガ型パターンを転写し､ 直径10リーニングシステムの開発を行っている｡

μm､ ピッチ15μm､ 深さ3.5μmのチャンバーパター

 

技 術 レ ポ ー ト

テキスタイル用インクジェットプリント
生活工学研究所 生産システム課 副主幹研究員
１. はじめに

西 田 公 信４. インクジェットプリントの利点

近年のコンピュータ技術の発展により､ インクジェッ(1) 製版製作工程が省略できますから､ １枚からのトプリント技術は､ 広範囲の分野で普及しています｡

製品製作が可能で､ 試作品作成や数枚程度の少量家電製品や自動車計器､ アミューズメント機器のパ多品種生産に威力を発揮します｡

ネル印刷といった､ インダストリアルプロダクツ分(2) 納期も短くなり､ これにより在庫を持たなくて野､ 街角や運送車両に見られる壁面装飾等のサインも必要に応じた生産体制が取れることになります｡

グラフィック分野がそれです｡(3) 型が不要ですから､ デザインの自由度が向上し､そして､ テキスタイル染色業界でも無版化やデザイン修正の容易性といった特徴により､ かなりの普及がみられています｡ 当研究所にも導入されましたので､ その概要について紹介します｡

より細密で付加価値の高い製品の生産が可能になります｡(4) その他として､ 水の使用量が少ないことから排水が軽減でき､ 作業環境も向上します｡ さらに熟練性の低減､ 省スペース生産などが挙げられます｡

２. プリンタの要求特性
テキスタイル分野では､ 他の使用分野と違い､ 独特の要求特性があります｡ それは高い信頼性です｡
一度事故が起きると､ 紙なら数枚単位の損失で済みますが､ テキスタイルでは､ 連続プリントの場合､数10メートル単位での損失となります｡ 当研究所は､フラットベッドで､ ピース物用です｡
また､ 布の厚みや多種の素材 (合成繊維､ 綿､ 絹など)､ 伸縮性や混紡等の特徴に対応できることが











必要です｡ さらにインク関しても､ 素材への対応に

図２ デザインの編集画面

加え､ 堅牢度の高さも要求されます｡
５. インクジェットプリントの欠点
３. 従来プリントとの比較(1) プリントスピードは､ 数㎡/ｈで､ 大量生産に従来のプリントと比較すると､ インクジェットプリ

は向きません｡

ントの特徴ともいえるデザインの製作､ 編集､ 修正､(2) インクは､ 粘度管理とインク分子の粒径調整､入力には､ 電子機器・媒体を使用しますので､ 製版

専用カートリッジ化によるヘッドとのマッチング

作成作業(版下・スクリーン等)が不要になります｡

以外にも､ 性能や信頼性を維持するために､ 染料

しかし､ プリント工程の中で重要な点が付加され溶解(分散)剤､ 浸透剤､ 促染剤､ 均染剤､ 安定剤等を添加する必要があり､ 高価なものにつきます｡

ます｡ 前処理工程がそれです｡(3) 色再現性が低い｡

使用するインクが水系､ 溶剤系どちらにしても､ノズルヘッドでの詰りを解消するために低粘度化する(4) 毛羽立ったものや伸縮性のあるもの､ 混紡製品必要があります｡ そのままでは､ 滲みや走査縞､ ボ等工夫を要する素材があり､ 素材の選択が重要に

タ落ちといった問題が起きますので､ プリントするテなります｡

キスタイルには､ 予め前処理が必要になるのです｡
６. まとめインクジェットプリンタの持つ特徴を､ よく理解
し､ 使用していけば､ その利用分野は､ 単にテキス
タイル分野に止まらないかもしれません｡ 多くの方に使用していただきたいと思っていますので､ 担当
者までご相談ください｡
図１ インクジェットプリンタ 

技 術 レ ポ ー ト

FDTD解析法プログラミングについて
浅 田 峯 夫

機械電子研究所 機械システム課 副主幹研究員
１. はじめにす｡ また､ 導体や誘電体は電界に､ 磁性体は磁界に

電波は目に見えない物理現象の一つのため､ その

対応しており､ 媒体モデルを配置するときも共通し本質はなかなか理解できにくく､電波を利用した機ています｡ この点をおろそかにしてプログラムを作器開発には参考書の難解な理論計算式に頼るか､ 試

ると､ 境界付近で異常な計算結果となって現れます｡

行錯誤とならざるをえません｡ そこで､ 別のアプロー

次に重要なのは､ 限られた解析領域で自由空間を実チとして設計を支援するのが電波シミュレーション現するための吸収境界条件です｡ 一般的なのは､ Mです｡ その中の一つであるFDTD解析法 (時間領域

urの吸収境界条件で､ 高性能なのはBerengerのPML

差分法) は､ アルゴリズムが簡単なため､電磁気学といえますが､入門的にはMurの1次&2次の吸収境界の基礎知識があれば誰でも有効なプログラムを作成

条件で十分だと思われます｡ 6面の吸収境界面で､できるのが特長です｡ これまで､ 計算時間と大きな頂点のみ残すくらいがベストです｡

メモリが必要などの理由で敬遠されがちでしたが､また､ 理想的なセルサイズは媒質内部の最小波長のパソコンの高性能化にともない､ 身近なパソコンに

1/10以下､ 時間ステップはCourantの安定条件から計

Fortranなどの開発環境をインストールすることで､算します｡ 周波数解析では､ セルサイズが小さくな

電波の性質を理解するのに役立つレベルから､ 基本

るに従い分解能が悪くなります｡

計算ツールにまで変身させることが可能となりまし今回､ プログラムの作成にあたり､ まず､ 数値演算

た｡ FDTD法の詳細な解説や公開プログラム例は下ソフトMapleの3Dアニメーション機能を利用して吸記の参考文献を参照いただき､ ここでは､ FDTD法

収境界条件を含めたプログラム全体を検証し､ 計算の概要と､ プログラム作成のポイントについて報告

時間を短縮するため Fortran言語を用いて実行していたします｡

います｡ 図2に､ 解析例として一辺の長さが45cmの正方形ループアンテナにガウシアンパルスを与えた

２. プログラミングの留意点

ときの給電電流と入力インピーダンスを示します｡

FDTD法は､ 図１に示すように､ 解析空間を格子以上のFDTD法概要のご質問・ご相談につきまして

状 (セル) に分割して電磁界を配置します｡ そこで､は､ 担当者までご連絡ください｡

マクスウｴルの電磁界方程式を､ 時間的､ 空間的に
33

45cm

プログラムを作成します｡ このとき､ 電磁界のプログラム上の配列 (i,j,k)と解析空間のx,y,z座標におけ45cmる配置とを対応させることがポイントです｡ すなわ50ǡ㔚  ᵹ  [㨙A]

離散化し､ Yeeアルゴリズムを適用することで基本

22
11
00
-1
-1
0  2

࠮࡞ࠨࠗ࠭
Ӡx=Ӡy=Ӡz=2.5cm

z

Ey(i, j, k + 1) H Z

x(i, j + 1, k + 1)

EX

Ey

HX

Hy

EZ
HX

Hy

EZ

HZ
(i, j, k )EyEXๆ෼Ⴚ⇇᧦ઙ
T = T + Dt / 2Dx

T ³ Tmax
YES

0
-500

࡝ࠕࠢ࠲ࡦࠬಽ

-1000
600

 1200

1800

2400

3000

(c)౉ജࠗࡦࡇ࡯࠳ࡦࠬ
(c)
入力インピーダンスNO1) 宇野 ｢FDTD法による電磁界およびアンテナ解析｣2) 荒井 ｢新アンテナ工学｣ p162〜
3) 橋本 ｢実践FDTD時間領域差分法｣(i + 1, j, k + 1)

14

参考文献

⏛⇇ߩ⸘▚
(i, j, k + 1)

EX

Ey

Dz

12

๟ᵄᢙ [MHz]

図2 アンテナ解析例
EZ

10

ᛶ᛫ಽ

500

0 

EX

EZ

8

1000

㔚⇇ߩ⸘▚

(i + 1, j, k + 1)

(i + 1, j, k )

ೋᦼ⸳ቯ
T =0
T = T + Dt / 2౉ജࠗࡦࡇ࡯࠳ࡦࠬ [ǡ](a)(a)࡞࡯ࡊࠕࡦ࠹࠽
ループアンテナに沿って､ 磁界は面の中心に垂直に配置されていまDy6(b)⛎㔚ὐ㔚ᵹ(b)
給電点電流の間に配置されており､ しかも､ 電界はセルの各辺

y4ᤨ 㑆 [ns]

ち電磁界は格子点の位置にはなく､ 格子点と格子点

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図１ 3次元FDTD単位セル プラスチック系廃棄物を利用した透水性舗装の中国での事業化の可能性について
生活工学研究所

製品科学課

１. はじめに

主任研究員

水 野

渡

また､ 関連企業との情報交換として､ 北京市高強プラスチック系廃棄物は全地球規模の環境問題や

混擬土有限責任公司を見学しました｡ この企業は､資源問題を引き起こすとともに､ 環境対応型の企業

100万t／年の生コンクリートの生産量があり､ 中国

活動を進めるためにも大きな課題となっています｡

で５位の企業とのことでした｡ ここでも透水性舗装

田中興産㈱(射水市､http://www.tanaka-kousan.co.jp/)の研究を行っており､ 現在､ 歩道の表層ブロック保と工業技術センターでは､ リサイクルが進まなかっ

持用下層透水性路盤として試験施工しているとのこ

たＦＲＰと熱可塑性樹脂､ 石炭灰から人工砕石を製とで､ 透水性舗装の強度向上手法や大規模施工方法

造する技術と､ この人工砕石を用いた透水性舗装材

について積極的に情報交換を行いました｡

および透水性ブロックの製造に関する技術の開発に

これらの検討で人工砕石を使用した透水性舗装を

平成12年より取り組んできました｡ これらの技術に

中国で事業化することは十分可能であるとの感触をついては､ 田中興産㈱と富山県などの共同出願とし得ることができました｡ さらに事業が拡大すれば､て特許化を行うとともに､ エコマーク､ 富山県認定

将来中国においてリサイクル製品として人工砕石やリサイクル製品､ 富山県トライアル発注商品などの透水性ブロックを製造する夢のある計画も話し合わ認定を受けながら事業化を進め､ 昨年５月には田中れました｡

興産㈱が人工砕石の製造等を行うためのリサイクル
３. 謝辞

工場を建設しました｡
このように事業化を進める中で､ 昨年夏､ 元正創

今回このような機会を作っていただいた､ 田中興聯貿易有限公司 (北京市) より北京における透水性産㈱山本社長､ 元正創聯貿易有限公司姚元元さん､舗装の事業化とそれに必要な技術供与の要請があり各関係機関の皆様に感謝します｡

ました｡ 公司では､ 透水性舗装材が透水機能による環境性能に加えリサイクル材料である人工砕石を使用したものであることに非常に興味を持っており､北京の都市開発の進展や2008年のオリンピックの開催に合わせて､ 透水性舗装材の事業化を行い､ 中国
における環境対応都市化を進めて行きたいとのことでした｡ このため､ 中国における透水性舗装材施工
における技術的可能性と事業化の可能性について検討することとなり､ 昨年秋に田中興産㈱山本社長に同行し､ 北京で試験施工等を行いました｡ ここでは

図１

その概略を紹介します｡

施工後､ 着色した試験施工地

２. 北京における検討
訪問は11月15日から４日間で､ 試験施工と公司やその企業関連企業との情報交換を行いました｡
試験施工は､ 北京市西城区政府職員アパート敷地内において約12m2 の面積を行いました｡ 施工は､日本で田中興産㈱が行っている工程で行い､ ほぼ満足した結果が得られました｡ しかし､ 今回設備類は現地の一般舗装用のものを使用したため､ 作業に時間がかかるなどの問題があり､ 今後大規模に施工する場合には材料の配合や工程を今回の結果をもとに再度検討することとなりました｡

 

図２

試験施工時､ 技術指導を行う山本社長(右から２人目)受賞者＆表彰者紹介
当センター中央研究所加工技術課

川堰宣隆研究員が ｢社団法人日本機械学会

生産加工・工作機械部門研究業績賞｣ を受賞しました｡
富山大学と当センターが共同で行った ｢ナノスケール機械加工と化学エッチン
グを併用した３次元極微細構造形成に関する研究｣ の成果が評価されたものです｡
摩擦力顕微鏡やイオンビームによるナノスケール加工と化学エッチングを併用することで､ これまで作製が困難であったマイクロ・ナノメータスケールの３次元構造を､ 高能率に作製する技術を開発しました｡

当センター生活工学研究所
商工労働部商工企画課

水野渡主任研究員(写真左)と佐伯和光主任

技術吏員(写真右)とが､ 平成18年度富山県優良職員表彰を受彰しました｡
プラスチックのリサイクル技術の研究に取り組み､ 県内企業と共同で､ 人工砕石や透水性舗装材の開発と実用化を図るなど産業振興に寄与したことが､ 評価されたものです｡

県有特許の活用について
スパッタ法により高品質な膜を作製する次の県有特許技術をご利用ください｡
・ ｢マグネトロンスパッタ装置と膜形成方法｣ (特許第３７９６５１７号)
本特許技術は､ スパッタ法の高エネルギー状態での膜堆積を行なう長所をいかすため､ スパッタカ
ソードに磁気回路や浮動電位による電子封じ込め機構などの改良を加え､ 従来のものより高真空で動作する機能を持たせて､ 密着性に優れた緻密な膜を作製できるようにしたものです｡ その用途として､TiNなどの硬質薄膜､ 低抵抗な金属電極膜､ 酸化物透明電極膜など多くの応用があります｡
実施の際には､ 実施契約の締結が必要となります｡ お問い合わせは､ 材料技術課の岩坪(いわつぼ)までご連絡願います｡

技 術 情 報No.101

編集発行

富山県工業技術センター企画情報課
http://www.itc.pref.toyama.jp/
富山県高岡市二上町150 (〒933−0981)
ＴＥＬ(0766)21−2121
ＦＡＸ(0766)21−2402
E-mail kikaku2@itc.pref.toyama.jp

2007年１月発行

印 刷 所

キクラ印刷株式会社