JP2008114345A - Manufacturing method of regular array body of fine and sharp needle-like structure and its reproduction - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、精密な切削加工または研削加工と微細エッチング技術を併用して、任意の側壁テーパー角度を有する鋭利な針状構造の規則配列体を容易に製作する方法に関する物である。 The present invention relates to a method for easily manufacturing a regular array of sharp needle-like structures having an arbitrary side wall taper angle by using a precise cutting or grinding process together with a fine etching technique.
医療、創薬における分野において、痛みを伴わない無痛針として微細な針状構造の開発が進められている。この微細な針状構造の作成法、特にこの針状構造を規則的に配列した構造体としては、シリコンを加工する事により構造を形成する試みが一般的に行われている。シリコンは、MEMSデバイスや半導体製造用途にも使用されているように安価で、且つ微細加工に適した材料である。また、半導体製造工程を応用することで、特定のパターンを繰り返し配置する規則配列構造体の製造が非常に容易である。 In the fields of medicine and drug discovery, the development of a fine needle-like structure as a painless needle without pain is in progress. As a method for producing this fine needle-like structure, in particular, as a structure in which the needle-like structure is regularly arranged, an attempt is generally made to form a structure by processing silicon. Silicon is a material that is inexpensive and suitable for microfabrication as used in MEMS devices and semiconductor manufacturing applications. In addition, by applying a semiconductor manufacturing process, it is very easy to manufacture a regular array structure in which a specific pattern is repeatedly arranged.
シリコン製の針状構造の作成方法としては、シリコンウェハの両面に酸化膜を形成してパターニングを施し、その表面から結晶異方性エッチング加工を施し、裏面からドライエッチング加工を施すようにしたものが提案されている(例えば特許文献1参照)。 As a method of creating a silicon needle structure, an oxide film is formed on both sides of a silicon wafer and patterned, and crystal anisotropic etching is performed on the surface, and dry etching is performed on the back surface. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、同じくシリコン製の針状構造を作成する方法として、等方性エッチングと異方性エッチングを組み合わせた製造法が提案されている(例えば特許文献2,3参照)。 Similarly, a manufacturing method combining isotropic etching and anisotropic etching has been proposed as a method for creating a silicon needle-like structure (see, for example, Patent Documents 2 and 3).
これらの方法により、例えば長さ500μm以上、幅200μm以下の針状構造を作成することができる。また、その針状構造を規則的に配列することによって採血の確実性を増すことができるが、これらの方法によれば、一度に大面積のシリコンウェハ上に大量の針状構造を形成出来ることから、低コストで大量のシリコン針状構造の規則配列体を製造することが出来る。 By these methods, for example, a needle-like structure having a length of 500 μm or more and a width of 200 μm or less can be created. In addition, the accuracy of blood collection can be increased by regularly arranging the needle-like structures, but according to these methods, a large amount of needle-like structures can be formed on a large-area silicon wafer at a time. Therefore, it is possible to manufacture a large number of regular arrays having a silicon needle structure at a low cost.
前記のエッチングを用いた製造法に対し、ワイヤカッティングなどの精密機械加工を少なくとも2方向で行うことで、多角形の底面を持つ針状の構造物を形成する方法も提案されている(例えば特許文献4参照)。この方法では、特許文献1の方法に比べ、針状構造の数が増えるにつれて加工速度が大幅に低下する問題がある。このため、成型した物をそのまま用いるのではなく、樹脂等の複製物を製造するための原版を作成する方法に向いていると言える。
結晶異方性エッチングを用いる特許文献1の方法では、作成される針状構造の形状がシリコンの結晶異方性に依存するため、形状の自由度が低いという課題が存在する。特に、先端部の鋭さ(針先角度)が結晶面の成す角度によって規定されるため、必ずしも十分に先鋭な先端部を得ることができないと言う点が大きな課題である。 In the method of Patent Document 1 using crystal anisotropic etching, the shape of the needle-like structure to be created depends on the crystal anisotropy of silicon, so that there is a problem that the degree of freedom of the shape is low. In particular, since the sharpness of the tip (needle tip angle) is defined by the angle formed by the crystal plane, a serious problem is that a sufficiently sharp tip cannot always be obtained.
これに対し、等方性エッチングと異方性エッチングを組み合わせる特許文献2,3の方法では、原理的にはある程度自由な形状の針状構造を製造することが出来る。しかし実際には、所望の角度を得るのに最適なエッチング条件を決定するのが容易ではなく、かつ針状構造の高さや配列密度などによっても、最適なエッチング条件が変化すると言う問題がある。 On the other hand, in the methods of Patent Documents 2 and 3 that combine isotropic etching and anisotropic etching, in principle, a needle-like structure having a somewhat free shape can be manufactured. However, in practice, it is not easy to determine the optimum etching conditions for obtaining a desired angle, and there is a problem that the optimum etching conditions change depending on the height and arrangement density of the needle-like structures.
更に、例えば数百μmといった高さの針状構造を特許文献1〜3の手法で製造する場合、非常に深いエッチングを実施するための特殊なドライエッチング装置が必要となる点も、課題の一つとして挙げられる。 Furthermore, when a needle-like structure having a height of, for example, several hundred μm is manufactured by the technique of Patent Documents 1 to 3, a special dry etching apparatus for performing very deep etching is required. As one.
これらの方法に対し、ワイヤーカット加工を用いる特許文献4の方法では、加工装置の動作を設定することで、容易に所望の形状の加工を行うことが出来る。加工条件、被加工材の材質にもよるが、形状の自由度と言う点では特許文献1の方法より優れていると考えられる。 In contrast to these methods, in the method of Patent Document 4 using wire cutting, a desired shape can be easily processed by setting the operation of the processing apparatus. Although it depends on the processing conditions and the material of the workpiece, it is considered to be superior to the method of Patent Document 1 in terms of the degree of freedom of shape.
しかし、ワイヤーカットを含めた精密機械加工全般の欠点として、加工の微細性に関してはエッチングを用いる方法に比べて劣っている。特に針状構造においては鋭利な先端形状が必要となるため、この先端部のみが欠けてしまうといった問題が容易に生じ得る。 However, as a general drawback of precision machining including wire cutting, the fineness of processing is inferior to the method using etching. In particular, since a sharp tip shape is required in the needle-like structure, a problem that only the tip portion is lost can easily occur.
本発明は、精密機械加工と微細エッチング技術を併用し、各々の加工法の利点を組み合わせることによって、前記の課題を解決し、比較的容易な方法で効率良く、任意の側壁角度を有する鋭利な微細針状構造の規則配列体を製造することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems by combining precision machining and fine etching technology, and combines the advantages of each processing method, and is a relatively easy and efficient method with a sharp edge having an arbitrary sidewall angle. The object is to produce a regular array of fine needle-like structures.
また、精密機械加工の手法として、加工工具先端形状によって加工形状を規定できる、切削又は検索加工を用いることを特徴とする。 In addition, as a precision machining method, cutting or search processing, which can define a machining shape by a machining tool tip shape, is used.
上記目的を達成するために、本発明は、基材に規則的に配列された多数の鋭利な微細な針状突起を製造する方法であって、平坦な上面を有する基材を用意し、前記基材の上面に、切削または研削による溝加工を互いに交差する2方向に施すことによって、前記基材の上部に、前記平坦な上面の部分が残された上面部と、前記上面部の周囲から前記基材の上部を除いた残りの下部に延在するテーパー状の側面部とからなり、その断面が前記上面部から前記下部に至るにつれて次第に大きくなる微細な凸部を多数形成する第1の工程と、前記上面部に鋭利な先端が残るまで前記側面部のみをエッチングして前記凸部を細らせ、前記下部上に規則的に配列され先端が鋭利となった多数の微細な針状突起を形成する第2の工程とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、前記基材の上面には、前記第2の工程のエッチング時にエッチングマスクとして機能する保護膜が予め形成され、前記第1の工程において、前記残された平坦な上面の部分と共に、この上面の部分の上に前記保護膜を残存させ、前記第2の工程の後に、前記上面に残存した前記保護膜が取り除かれることを特徴とする。
また、本発明は、前記第1の工程において、前記溝加工は直交する2方向において行なわれることを特徴とする。
また、本発明は、前記第1の工程において、前記側面部は、80°の角度でテーパー状に形成されることを特徴とする。
また、本発明は、上記の製造方法で作製した針状構造を母型とし、前記母型の形状を転写した凹凸反転版を作り、前記凹凸反転版を用いて基材に規則的に配列された多数の鋭利な微細な針状突起を転写加工成形することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a large number of sharp, fine needle-like protrusions regularly arranged on a base material, comprising a base material having a flat upper surface, By applying groove processing by cutting or grinding to the upper surface of the base material in two directions crossing each other, an upper surface portion in which the flat upper surface portion is left on the upper surface of the base material, and a periphery of the upper surface portion A first side surface having a tapered side surface portion extending to the remaining lower portion excluding the upper portion of the base material, and forming a large number of fine convex portions whose cross section gradually increases from the upper surface portion to the lower portion. Etching the side portions until the sharp tip remains on the upper surface portion, thereby narrowing the convex portion, and a plurality of fine needles regularly arranged on the lower portion and sharpened at the tip A second step of forming a protrusion, and That.
In the present invention, a protective film functioning as an etching mask at the time of etching in the second step is formed in advance on the upper surface of the substrate, and the remaining flat upper surface portion in the first step is formed. In addition, the protective film is left on the upper surface portion, and the protective film remaining on the upper surface is removed after the second step.
Further, the present invention is characterized in that, in the first step, the groove processing is performed in two orthogonal directions.
Further, the present invention is characterized in that, in the first step, the side surface portion is formed in a tapered shape at an angle of 80 °.
Further, the present invention uses the needle-like structure produced by the above-described manufacturing method as a mother mold, creates a concave / convex inverted plate in which the shape of the master mold is transferred, and is regularly arranged on a substrate using the concave / convex inverted plate. In addition, a large number of sharp and fine needle-like protrusions are formed by transfer processing.
すなわち、本発明においては、図1に示すように、基材11に対してテーパー溝12を、最低限X,Yの2方向から精密な切削又は研削加工を行い、四角錘等に類似した形状の微細な針状構造14(微細な針状突起)の規則配列体13を作成する。
針状構造規則配列体13の一部を、真横から見て模式的に表したものが図2となる。テーパー溝12を隣接して加工することによって、鋭利な先端部15を有する針状構造14が形成されている。
That is, in the present invention, as shown in FIG. 1, the
FIG. 2 shows a schematic representation of a part of the acicular structure
しかし、前記の加工で鋭利な先端部15を形成しようとすると、図3に示したような先端部の欠け16が発生する可能性が非常に高い。これは、鋭利な先端部15は機械的強度が非常に弱く、加工中に加わる振動や衝撃によって容易に破損するためである。
However, if the
この様な問題を解決するためには、通常、加工速度等のパラメータを最適化し、極力振動や衝撃が加わらないような状態で加工を行う。しかし、針状構造のように、先端部を極度に鋭利にする必要がある構造では、このような最適化にも限界が有る。そこで、本発明においては、精密な切削又は研削加工を実施する際に、鋭利な構造を形成することを避け、別途エッチング工程を加えることで、鋭利な先端部15を形成することとした。
In order to solve such problems, parameters such as processing speed are usually optimized and processing is performed in a state where vibration and impact are not applied as much as possible. However, there is a limit to such optimization in a structure such as a needle-like structure where the tip needs to be extremely sharp. Therefore, in the present invention, when performing precise cutting or grinding, the
具体的には、前記の加工の完了段階では図4に示すように、先端平坦部18を有する微細構造体17(微細な凸部)を形成するように、加工ピッチ等の条件を調整する。この先端平坦部18を残すことによって、先端部の欠け16を防ぐことが可能となる。
Specifically, at the completion stage of the above-described processing, as shown in FIG. 4, conditions such as the processing pitch are adjusted so as to form the fine structure 17 (fine convex portion) having the tip
先端平坦部18の大きさが十分小さければ、このままでも無痛針として使用できる可能性が有るが、一般的にはより先端を鋭利にする必要が有る。そこで、先端平坦部18を有する微細構造体17の全体が細くなるように、基材11全体のエッチングを行う。
If the tip
但し、単純にエッチングを行うと、微細構造体全体17は細くなるものの、先端平坦部18がそのまま残ってしまい、鋭利な先端部15を形成する事が出来ない。そこで、先端平坦部18上に保護微細構造22を形成する。なお、保護微細構造22の材質は、エッチングに対し耐性の有る材質を選択する。
However, if etching is simply performed, the entire
この保護微細構造22がエッチング時にマスクとして働くため、先端平坦部18が深さ方向へエッチングされるのを防ぐ。この結果、エッチングはテーパー面から横方向と、底面部から下方向に向かってのみ生じることとなる。
Since the protective
先端平坦部18はエッチングによって細くなって行き、横方向へのエッチング量が先端平坦部18の初期幅の1/2にほぼ等しくなったとき、鋭利な先端部15が得られる。
The tip
以下、本発明の実施の形態を、図5を参照して説明する。図5(a)は、被加工基板となる基材11の断面形状を示す。基材11として平坦な上面を有するものを用意する。基材11の材料としては、後述する加工が容易なものを選択するが、例えば単結晶シリコンやガラス基板、アルミナなどに代表されるセラミクス基板、アクリルやポリ乳酸などの樹脂基板などが挙げられる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 (a) shows a cross-sectional shape of the
基材11の表面にミクロンオーダーの加工を行うので、基材11の厚さ及びその面内ばらつき、平坦性、あるいは表面仕上げ等については十分な精度を必要とする。
Since the surface of the
次に、図5(b)に示すように、基材11の表面に、薄い保護膜21を成膜する。この保護膜21は、最終的に保護微細構造22に加工され、基材11のエッチングマスクとして用いられるので、基材11と保護膜21は相互に選択的なエッチングが可能な材料が必要となる。また、精密機械加工時に剥離が生じないように、基材11と保護膜21は十分に高い密着力を持つ必要が有り、これに適した材質の組み合わせ、及び成膜方法を選択する必要がある。
Next, as shown in FIG. 5B, a thin
次に、図5(c)に示すように、テーパー溝12を繰り返し加工し、先端平坦部18(基材11の平坦な上面の部分が残された上面部)を有する微細構造体17、及び保護微細構造22を形成する。ここで、微細構造体17とは、基材11の平坦な上面の部分が残された上面部と、前記上面部の周囲から前記基材の上部を除いた残りの下部に延在するテーパー状の側面部とからなり、その断面が前記上面部から前記下部に至るにつれて次第に大きくなる微細な凸部である。また、保護微細構造22とは、基材11の平坦な上面の部分が残された上面部と共に、この上面部の上に残された保護膜21の部分である。図5(c)は断面図であるため、テーパー溝12は一方向のみ加工した様に表現されているが、実際には図1に示すように、最低限XY2方向より加工を行う(第1の工程)。
Next, as shown in FIG. 5C, the tapered
テーパー溝12を形成する精密機械加工法としては、加工工具先端形状で溝形状を規定できる、切削加工または研削加工を用いる。これらの加工法を用いることで、加工時の動作は非常に簡便となる。どちらの加工方式を採用するかについては、基材11の加工特性を考慮して決定する必要がある。例えば、基材11として金属や樹脂平板を用いる場合は切削加工が、ガラス・セラミクス・単結晶シリコンなどを用いる場合は研削加工が適当であろう。また、加工方式に加え、ミクロンサイズの構造体を加工するために十分高い精度で基材11の位置決めが可能な移動機構を有した加工装置が必要である。
As a precision machining method for forming the tapered
次に、図5(d)に示すように、基材11をエッチング雰囲気31中に置いて、基材11全体のエッチングを行う。ここで重要な点は、基材11のみがエッチングされて、保護微細構造22はエッチングされないという選択性を有するエッチング雰囲気31を選択する点である。この選択性によって、先端平坦部18が横方向にのみエッチングされ、細くなって行く。
Next, as shown in FIG. 5D, the
エッチング方式としては、反応性溶液を用いるウェットエッチングと、反応性ガス又はプラズマを用いるドライエッチングが考えられる。本発明に関してはこれらの方式について特に限定せず、基材11と保護微細構造22に対する選択性さえ確保されていれば、どちらの方式でも使用可能である。
As an etching method, wet etching using a reactive solution and dry etching using a reactive gas or plasma are conceivable. In the present invention, these systems are not particularly limited, and any system can be used as long as the selectivity to the
エッチングを続け、図5(e)に示したように、鋭利な先端部15を有する針状構造14(微細な針状突起)が形成されたら、エッチング雰囲気31より取り出して、エッチングを終了する(第2の工程)。すなわち、第2の工程では、前記上面部に鋭利な先端が残るまで前記側面部のみをエッチングして前記凸部を細らせ、前記下部上に規則的に配列され先端が鋭利となった多数の微細な針状突起が形成される。
その後、残留した保護微細構造22をエッチングによって除去して、図5(f)に示した、針状構造14の規則配列体13を得る。更に、基材11の不要部分を切断除去して、最終的に針状構造の規則配列体チップ19として使用する(図5(g))。
Etching is continued, and as shown in FIG. 5 (e), when the needle-like structure 14 (fine needle-like projections) having the
Thereafter, the remaining protective
この様にして得られた、前記のチップ19をそのまま使うことも可能であるが、チップ化前の規則配列体13を母型として複製物を製造することも可能である。一つの母型から多数の複製物を作成することで、全体的な製造コストを大幅に低減し、生産性を高める事が可能となる。
The
また、前記複製物の材料を生体適合樹脂(医療用シリコン樹脂や、マルトース、ポリ乳酸、デキストラン等)とすることで、生体への負荷を低減することが可能となる。また複製を前提にすれば、母型の規則配列体13の材料として、仮に生体適合性が低くても加工性の優れた材料を使用する事が可能となり、より精密な加工が容易となる。
In addition, by using a biocompatible resin (medical silicone resin, maltose, polylactic acid, dextran, or the like) as a material for the replica, it is possible to reduce the burden on the living body. If replication is assumed, it is possible to use a material with excellent processability as a material of the matrix-shaped
複製物の製造方法を、図6を参照して説明する。まず、図6(a)に示した様に、母型となる規則配列体13上に、形状を転写するための金属やワックスなどを十分な厚さに堆積させ、凹凸反転版41を作成する。所望の厚さまで堆積した後、凹凸反転版41を剥離する(図6(b))。
A method for producing a duplicate will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 6A, a metal or wax for transferring the shape is deposited to a sufficient thickness on the
次に、図6(c)に示したように、前記凹凸反転版41上に、再度凹凸の反転した複製物51を成形する。この複製物の成形法としては、材料樹脂等を融解して流し込む、あるいは軟化させた材料樹脂等を押し付けるといった手法が考えられる。
Next, as shown in FIG. 6 (c), a duplicate 51 with the projections and recesses reversed is formed again on the projections and
更に、前記複製物51を剥離した(図6(d))後、不要部分を切断して、チップ化された複製物52を得る。
Further, after the
以下、本発明を2つの実施例によりさらに具体的に説明する。
(実施例1)
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to two examples.
(Example 1)
表面に熱酸化膜が形成された単結晶シリコン基板を用いて、精密研削加工とプラズマエッチングにより高さ300ミクロン、側壁角度10°の針状構造の規則配列体を製造する実施例について、図5を参照しながら説明する。この場合、基材11、保護膜21の材質はそれぞれ単結晶シリコン、熱酸化膜となる。
FIG. 5 shows an example of manufacturing a regular array of needle-like structures having a height of 300 microns and a side wall angle of 10 ° by precision grinding and plasma etching using a single crystal silicon substrate having a thermal oxide film formed on the surface. Will be described with reference to FIG. In this case, the material of the
まず、単結晶シリコン基板11(図5(a))の表面を熱酸化し、表面に緻密な酸化膜21を形成する(図5(b))。なお、実際には既に熱酸化膜が表面に形成されたシリコン基板も容易に入手可能な状態で市販されているので、これを用いることで、大規模な熱酸化炉を準備することなく、より容易に工程を進める事が可能となる。
First, the surface of the single crystal silicon substrate 11 (FIG. 5A) is thermally oxidized to form a
次に、外周刃方式のダイヤモンドホイールを用いた研削加工にて、テーパー角10°、深さ300ミクロンの溝12を加工する。用いるダイヤモンドホイール61は、図7に示したように、あらかじめ先端部62の両側面が80°のテーパー形状となるように成形しておく。なお、先端部62のテーパー角を変えたホイールを使用することによって、任意角度のテーパー溝12を得る事が可能である。
Next, the
ダイヤモンドホイール61を用いて、図8に示すように、先端平坦部18を形成するようなピッチで、深さ300ミクロンの研削溝加工を繰り返す。更に、基板を90°回転して溝加工を行うことで、最終的に先端平坦部18を有する単結晶シリコン微細構造体17の規則配列体を得る(図5(c))。なお、先端平坦部18を有する微細構造体17の形状を保ったまま、配列のピッチを広げたい場合は、テーパー溝12が重なるように複数本の溝加工を行い、所望の溝幅にした後に、先端平坦部18を形成するようなピッチで溝加工を行えばよい。
Using the
続いて、フッ素プラズマを用いたドライエッチング装置によって、単結晶シリコン微細構造体17をエッチングし、先端平坦部18が尖った先端部15になるまでエッチングする(図5(d))。なお、プラズマエッチング以外の手法として、XeF2ガスを用いたドライガスエッチングや、フッ酸・硝酸混合水溶液を用いたウェットエッチングを用いても良い。
Subsequently, the single
鋭利な先端部15が形成されたことを確認した(図5(e))後、残った保護微細構造体22をフッ酸水溶液によって除去する(図5(f))。これにより、鋭利な先端部15を有する針状構造14の規則配列体13が得られる。最後に規則配列体13の不要部分を切断除去し、チップ化された針状構造の規則配列体19を得る。
(実施例2)
After confirming that the
(Example 2)
次に、実施例1で得られたシリコン製の規則配列体を用いて、ニッケルの凹凸反転版を作成し、最終的にポリ乳酸の複製物を作る方法について、図6を参照し、具体的な材料名等を当てはめながら説明する。 Next, with reference to FIG. 6, a method for making a nickel concave / convex inverted plate using the silicon regular array obtained in Example 1 and finally making a polylactic acid replica will be described. We will explain by applying the names of various materials.
まず、実施例1で得られたシリコン針状規則配列体13表面に、厚さ500ミクロン以上の金属ニッケルを電鋳して、形状を転写したニッケル凹凸反転版41を製作する(図6(a))。
First, nickel
前記のニッケル凹凸反転版41を剥離(図6(b))し、続いて剥離したニッケル凹凸反転版41にポリ乳酸を加熱・溶融して流し込んだ後、固化する(図6(c))ことで、形状が複製されたポリ乳酸複製物51を得る。
The nickel
前記ポリ乳酸複製物51を剥離(図6(d))した後、不要部分を断裁して、ポリ乳酸複製物のチップ52を得る(図6(e))。
After the
以上説明したように、本発明の針状構造の規則配列体の製造方法によれば、任意の側壁角度を有する、先端の先鋭な針状構造の規則配列体を、簡便な工程で、歩留まり良く製造する事が可能となる。 As described above, according to the method for manufacturing an ordered array of needle-like structures of the present invention, an ordered array of needle-like structures having an arbitrary side wall angle and a sharp tip can be obtained in a simple process with a high yield. It can be manufactured.
側壁角度は、加工工具の先端形状を変更することで、多様な形状を得ることが出来るため、形状の自由度が高い。さらに、様々なテーパー角の針状構造をほぼ同じ製造方法・条件で製造することが出来る。また、針状構造の高さや配列ピッチが異なる規則配列体を製造する場合でも、やはりほぼ同じ製造方法で製造することが出来る。 Since the side wall angle can be obtained in various shapes by changing the tip shape of the processing tool, the degree of freedom of the shape is high. Furthermore, needle-like structures with various taper angles can be manufactured with substantially the same manufacturing method and conditions. Further, even when a regular array having different needle-like structures and different arrangement pitches is manufactured, it can be manufactured by substantially the same manufacturing method.
また、規則配列体を母型として、複製物を製造することにより、生体への負荷の小さい材質で、針状構造の規則配列体を、低いコストで製造することが可能である。この母型として、本発明によって製造した針状構造の規則配列体を使用することで、より先端の鋭利な複製物を得る事が可能となる。 Further, by manufacturing a replica using the regular array as a matrix, it is possible to manufacture a regular array having a needle-like structure with a material having a small load on a living body at a low cost. By using a regular array of needle-like structures manufactured according to the present invention as this matrix, it becomes possible to obtain a replica with a sharper tip.
11・・・基材
12・・・基材に形成されるテーパー溝
13・・・基材に形成される針状構造の規則配列体
14・・・鋭利な針状構造
15・・・鋭利な先端部
16・・・鋭利な先端部に生じる破損
17・・・平坦な先端を有する擬似針状構造
18・・・平坦な先端部
19・・・13の不要部分を切断したチップ
21・・・保護膜
22・・・溝加工によって21を微細化した保護構造体
31・・・エッチング雰囲気
41・・・13を母型として転写した凹凸反転版
51・・・13の複製物
52・・・51を切断したチップ
61・・・ダイヤモンドホイール
62・・・80°のテーパー形状を有するダイヤモンドホイール先端部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
平坦な上面を有する基材を用意し、
前記基材の上面に、切削または研削による溝加工を互いに交差する2方向に施すことに
よって、前記基材の上部に、前記平坦な上面の部分が残された上面部と、前記上面部の周囲から前記基材の上部を除いた残りの下部に延在するテーパー状の側面部とからなり、その断面が前記上面部から前記下部に至るにつれて次第に大きくなる微細な凸部を多数形成する第1の工程と、
前記上面部に鋭利な先端が残るまで前記側面部のみをエッチングして前記凸部を細らせ、
前記下部上に規則的に配列され先端が鋭利となった多数の微細な針状突起を形成する第2の工程と、
を備えることを特徴とする微細針状突起の製造方法。 A method for producing a large number of sharp and fine needle-like protrusions regularly arranged on a substrate,
Prepare a substrate with a flat top surface,
An upper surface portion in which the flat upper surface portion is left on the upper surface of the base material by performing grooving by cutting or grinding in two directions intersecting each other on the upper surface of the base material, and a periphery of the upper surface portion And a taper-shaped side surface portion extending to the remaining lower portion excluding the upper portion of the base material, and forming a plurality of fine convex portions whose cross-section gradually increases from the upper surface portion to the lower portion. And the process of
Etching only the side portion until the sharp tip remains on the upper surface portion to narrow the convex portion,
A second step of forming a large number of fine needle-like protrusions regularly arranged on the lower part and having sharp edges;
A method for producing fine needle-like projections, comprising:
前記第1の工程において、前記残された平坦な上面の部分と共に、この上面の部分の上に前記保護膜を残存させ、
前記第2の工程の後に、前記上面に残存した前記保護膜が取り除かれる、
ことを特徴とする請求項1記載の微細針状突起の製造方法。 On the upper surface of the base material, a protective film that functions as an etching mask at the time of etching in the second step is formed in advance,
In the first step, together with the remaining flat upper surface portion, the protective film is left on the upper surface portion;
After the second step, the protective film remaining on the upper surface is removed.
The method for producing fine needle-like projections according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1記載の微細針状突起の製造方法。 In the first step, the grooving is performed in two orthogonal directions.
The method for producing fine needle-like projections according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1記載の微細針状突起の製造方法。 In the first step, the side surface portion is formed in a tapered shape at an angle of 80 °.
The method for producing fine needle-like projections according to claim 1.
凹凸反転版を作り、
前記凹凸反転版を用いて基材に規則的に配列された多数の鋭利な微細な針状突起を転写加工成形する、
ことを特徴とする針状構造の製造方法。 The needle-like structure produced by the manufacturing method according to claim 1 is used as a mother mold, and a concavo-convex inverted plate in which the shape of the mother mold is transferred,
A number of sharp and fine needle-like protrusions regularly arranged on a substrate using the concavo-convex inverted version are transferred and molded.
A method for producing a needle-like structure.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010213845A (en) * | 2009-03-16 | 2010-09-30 | Toppan Printing Co Ltd | Method for manufacturing needle-shaped body and needle-shaped body transfer plate |
KR101215604B1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-12-26 | (주) 진성전자 | Method for isolating of FPCB has been applied to etching techniques of PCB |
JPWO2019163630A1 (en) * | 2018-02-21 | 2020-02-27 | ナルックス株式会社 | Mold manufacturing method |
CN111035849A (en) * | 2018-10-15 | 2020-04-21 | 富士胶片株式会社 | Method for manufacturing original plate having needle-like projections and method for manufacturing microneedle array |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002079499A (en) * | 2000-09-08 | 2002-03-19 | Terumo Corp | Method of manufacturing needle-like article, and manufactured needle |
JP2004058265A (en) * | 2002-06-04 | 2004-02-26 | Sanwa Kagaku Kenkyusho Co Ltd | Manufacturing method of acicular structure |
JP2006513811A (en) * | 2003-11-10 | 2006-04-27 | エイジェンシー フォー サイエンス, テクノロジー アンド リサーチ | Manufacture of microneedles and microneedles |
JP4396776B2 (en) * | 2006-07-27 | 2010-01-13 | 凸版印刷株式会社 | Manufacturing method of microneedle |
-
2006
- 2006-11-07 JP JP2006301244A patent/JP2008114345A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002079499A (en) * | 2000-09-08 | 2002-03-19 | Terumo Corp | Method of manufacturing needle-like article, and manufactured needle |
JP2004058265A (en) * | 2002-06-04 | 2004-02-26 | Sanwa Kagaku Kenkyusho Co Ltd | Manufacturing method of acicular structure |
JP2006513811A (en) * | 2003-11-10 | 2006-04-27 | エイジェンシー フォー サイエンス, テクノロジー アンド リサーチ | Manufacture of microneedles and microneedles |
JP4396776B2 (en) * | 2006-07-27 | 2010-01-13 | 凸版印刷株式会社 | Manufacturing method of microneedle |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010213845A (en) * | 2009-03-16 | 2010-09-30 | Toppan Printing Co Ltd | Method for manufacturing needle-shaped body and needle-shaped body transfer plate |
KR101215604B1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-12-26 | (주) 진성전자 | Method for isolating of FPCB has been applied to etching techniques of PCB |
JPWO2019163630A1 (en) * | 2018-02-21 | 2020-02-27 | ナルックス株式会社 | Mold manufacturing method |
CN111035849A (en) * | 2018-10-15 | 2020-04-21 | 富士胶片株式会社 | Method for manufacturing original plate having needle-like projections and method for manufacturing microneedle array |
EP3646919A1 (en) * | 2018-10-15 | 2020-05-06 | Fujifilm Corporation | Manufacturing method of plate precursor having needle-like protrusion, and manufacturing method of microneedle array |
US11597122B2 (en) | 2018-10-15 | 2023-03-07 | Fujifilm Corporation | Manufacturing method of plate precursor having needle-like protrusion, and manufacturing method of microneedle array |
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