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椎根 康晴*; 西川 宏之*; 古田 祐介*; 金光 薫*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕; 中尾 亮太*; 内田 諭*
Microelectronic Engineering, 87(5-8), p.835 - 838, 2010/05
被引用回数：7 パーセンタイル：42.49(Engineering, Electrical & Electronic)Proton Beam Writing (PBW) is a direct writing process using a MeV focused proton beam. The previous performance examinations of the dielectrophoretic (DEP) devices, the high-aspect-ratio micro-structures with the pillar arrays and the fluidic channels fabricated by PBW, showed that spatially modulated electric fields were effective for trapping Escherichia coli. The reproduction of the DEP device using PBW only is, however, unsuitable because it takes a lot of time to fabricate complicated and large area structures. In this study, the fabrication technique of the micro fluidic channel, combining a soft lithography and PBW techniques, was introduced to improve the productivity of the DEP devices. The prototypes of DEP deceives including SU-8 high-aspect-ratio pillar arrays in the micro fluidic channel were developed using the fabrication technique. Especially the pillar arrays in these devices were produced by 1.0 or 1.7 MeV proton beams focused around 1 
m in diameter. The observation of the DEP devices using an optical microscope image showed that the pillar arrays were successfully included in the micro fluidic channel. The prototyping capability of PBW combined with the soft lithography technique was highlighted by increasing the productivity of the DEP devices.
椎根 康晴*; 西川 宏之*; 古田 祐介*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕; 中尾 亮太*; 内田 諭*
no journal, ,
New types of electric micro filter with the high-aspect-ratio structures having a capability of electrically trapping food poisoning bacteria such as Escherichia coli (
) were developed as an application of the Proton Beam Writing (PBW). A 14-m-thick negative-resist layer of SU-8 was spin-coated, as a specimen, on a silica substrate a part of which was, in advance, covered with a pair of Au thin layer electrodes on its surface. High-aspect-ratio pillar arrays were fabricated by PBW. In this study, the trapping capability of the high-aspect-ratio pillar arrays was evaluated using the suspension including 
stained with SYTO9. The photoluminescence (PL) from the stained trapped among the pillar arrays in the Au electrode gap was measured for the evaluation by applying an AC voltage to its Au electrodes, flowing the suspension. We also evaluated electric micro filters with and without the pillar arrays for the trapping capability. The amount of the stained trapped among the pillar arrays was higher than the conventional electric micro filter without pillar arrays. The improved performance of the new electric micro filter is reported on the basis of changing the height and spacing of the pillars.
椎根 康晴*; 西川 宏之*; 森 敏輝*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕; 中尾 亮太*; 内田 諭*
no journal, ,
本研究の目的は、PBW(Proton Beam Writing)技術を用いて高アスペクト比構造を有する3次元誘電泳動(Dielectrophoresis, DEP)デバイスの作製を行うことである。今回、PBW技術とソフトリソグラフィー技術とを組合せることで、3次元DEPデバイスを簡便に作製法できることが示せたので、これに関して発表を行う。この簡便な製作法としてPBWにより作製したSU-8モールドを母型とし、これにPDMS (poly-dimethylsiloxane)転写液を流し込むことで、ピラー・マイクロ流路の一括転写を行った。発表の中ではPBW技術とソフトリソグラフィー技術を用いることで簡便に3次元誘電泳動デバイスの作製を行うことができることに関して言及するとともに、今後の課題としてDEPデバイスとして誘電泳動実験やPDMSピラーのアスペクト比の向上に関しても言及する。
椎根 康晴*; 坂下 裕介*; 西川 宏之*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕; 中尾 亮太*; 内田 諭*
no journal, ,
Proton beam writing (PBW) is a direct writing technique using MeV focused proton beams. A dielectric pillar array for a dielectrophoresis (DEP) trapping site of food poisoning microbes is fabricated as an application of PBW. The high-aspect-ratio pillar arrays with the height of several tens of micrometers have, so far, been fabricated by PBW to increase the effective density and volume of the DEP trapping sites, whose effectiveness was demonstrated by the trapping experiments of Escherichia coli (E. coli) of the microbes. In this study, dielectric pillar arrays with the multi-level 3D structures of SU-8 were fabricated to further improve their trapping efficiency. In this fabrication, the combination technique of PBW and the hydrogen ion beam writing (HBW) which was a PBW technique using 1.0 MeV H
beam was used to irradiate SU-8 in a short time by switching from the proton beam to hydrogen ion beams with the same energies but different penetration depths. The irradiation of PBW and HBW was preformed by the dedicated PB writer at Shibaura Institute of Technology. The fabrication of the dielectric pillar arrays with the multi-level 3D structures was successfully done using the combination technique. The results of the fabrication and their performance tests will be shown in the presentation in detail.
鮎瀬 銀也*; 西川 宏之*; 内田 諭*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕
no journal, ,
本研究は、PBW(Proton Beam Writing)を用いて柔軟性と透明性に優れたPETフィルム上に高アスペクト比の誘電体ピラーのアレイ構造を持つ3次元誘電泳動デバイスを製作することを目的とする。初めにピラーのアレイ構造ができる条件を調べるため、PETフィルム上にネガ型の感光性樹脂SU-8を15m厚で成膜し、これにH
ビーム(3.0MeV, 1m
, 試料電流10pA, 照射量100nC/mm
)で微細加工後にピラーのアレイ構造となるパターン(直径3mのドットを間隔20mでアレイに配置)を描画し、その後、照射部の硬化を促進する熱処理と現像を行った。SEM(Secondary Electron Microscope)による観察でピラーのアレイ構造(直径3.0m, 高さ15m, アスペクト比5.0, 間隔20m)を確認できた。次にこの製作条件で、3次元誘電泳動デバイスの製作を行った。一対のギャップ付きの電極とピラーのアレイ構造のための位置決め用のパターンを製作するため、PET膜上に酸化インジウムスズ(ITO)膜が付加されたフィルムにポジ型感光性樹脂を成膜した。その後、マスクを用いたUV露光と現像、及びITOエッチングを行うことで電極と位置決め用のパターンを形成した。この電極付きフィルムにSU-8を成膜し、位置決め用のパターンを基準に電極ギャップにピラーのアレイ構造を製作した。SEMによる観察の結果、ITO電極ギャップ間のピラーのアレイ構造が確認でき、3次元誘電泳動デバイスの作製に成功した。
西川 宏之*; 鮎瀬 銀也*; 時田 寛也*; 内田 諭*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕
no journal, ,
Dielectrophoresis (DEP) has been widely used to trap micro particles and microbes such as E.coli. We previously reported the introduction of the DEP devices with SU-8 high-aspect-pillar arrays on a silicon substrate by proton beam writing (PBW) so as to improve their trapping capability. In this study, new DEP devices with the SU-8 high-aspect-pillar arrays have been fabricated on a polyethylene terephthalate (PET) film to add bendability. The fabrication was performed with proton beams (1.0-1.7 MeV, 1.0 m ). The proton fluence to form the pillar on the PET film was determined in the experiments. As a result, the bendable DEP devices with the pillar arrays were successfully developed on the PET films to be widely used in industries.
西川 宏之*; 佐野 遼*; 内田 諭*; 喜多村 茜; 石井 保行; 神谷 富裕
no journal, ,
これまでに集束陽子線描画(proton beam writing, PBW)によりシリコン基板上に高アスペクト比の誘電体ピラー構造を有する三次元誘電泳動デバイスを開発し、大腸菌などの捕集効果が高いことを実証した。本研究では、工業利用に不可欠な柔構造化及び更なる捕集効果の向上を目的として、酸化インジウムスズ(ITO)電極付きPETフィルムを用いた誘電泳動デバイスを以下の2ステップで製作した。
ITO電極付きPETフィルム上にポジ型感光性樹脂を成膜し、電極形状のマスクを付けて紫外線を露光した後、露光部分以外をエッチングしてPETフィルム上に誘電泳動用の電極を製作した。
この製作した電極付きPETフィルムにネガ型レジスト(SU-8)を15-100m厚で成膜し、PBW装置で径2mのドットを間隔7mと20mで、10
10列描画した後、熱処理と現像をして高さ15mのピラー構造を製作した。捕集効果は、菌を模擬したリポソームの捕集量を実測して評価した。この結果、従来構造の20m間隔のピラーに対して、7m間隔のそれでは捕集効果が約6倍高くなった。これはピラー間を狭くしたことにより、このピラー間の電場が強くなったためと考えられる。このようにPETフィルムを基板とすることで柔構造を有し、更に従来のものよりも高い捕集効果を持つ誘電泳動デバイスを開発した。
