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マイクロマシン

【発刊の趣旨】

■科学技術振興事業団の主催により、2001年に開催した「異分野研究者フォーラム:マイクロマシン」および「異分野研究者交流ワークショップ:バイオマイクロシステム」において、電子、機械、光、材料、バイオなど異分野の研究者による発表内容を基にまとめた貴重な技術情報である。

半導体技術をベースにしたマイクロマシニングにより、小形でありながら複雑で高度な働きをするシステムをシリコン基板上などに作ることができる、など重要な基盤技術となっている。

【判型】B5
【頁数】670頁
【価格】\44,000+(消費税)


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目次概要
第1章 プロセス関係
第1節 ウエットエッチングプロセス
1.エッチング手段の分類
2.エッチング特性
3.結晶異方性エッチング技術の現状
4.結晶異方性エッチングに関する研究
第2節 ドライエッチング
1.各種リアクタ構造
2.各種材料のエッチング反応機構
3.高アスペクト比構造形成の問題:マイクロローデイングと形状異常
4.多様化するエッチング技術の最近の話題
第3節 LIGAプロセス
1.LIGAプロセス
2.世界におけるLIGAプロセス研究開発状況
3.LIGAプロセスの課題と今後の展開
4.姫路工業大学放射光施設(ニュースバル)
第4節 微細な転写技術の試み
1.転写技術を微細化させる試み
2.局所加圧機構を用いた微細射出成形技術の開発
3.ガラスプレスと金属象嵌を用いた配線基板加工技術の開発
第2章 情報機器関連MEMS
第1節 マイクロマシン技術を応用したミリ波・サブミリ波回路素子
1.ミリ波・サブミリ波帯でのマイクロマシン技術
2.種々の回路素子
3.可動素子
第2節 マイクロマシンドリレー
1.構造と設計
2.評価結果
第3節 フィールドエミッタとその応用
1.電界放射陰極
2.フィールドエミッションデイスプレイ
3.冷陰極撮像板
4.高周波デバイス
5.真空・半導体融合デバイス
第3章 光関係
第1節 光マイクロマシン
1.光マイクロマシンの概念と特徴
2.近年の研究動向
第2節 面発光レーザと光マイクロマシン
1.モード制御と低しきい値化
2.波長域拡大と光データリンクへの応用
3.光マイクロマシンと波長制御
第3節 フォトニック結晶
1.フォトニック結晶
2.2次元フォトニック結晶
第4節 通信用光MEMS
1.次世代フォトニックネットワーク
2.光スイッチ
3.他の通信用光デバイスへの展開
第4章 マイクロプローブと情報記録
第1節 走査型プローブ顕微鏡による情報記録と高感度センシング
1.走査型プローブ顕微鏡とマイクロマシニング
2.プローブ顕微鏡をベースにした高密度記録デバイス
第2節 近接場光記録
1.光記録技術の概要
2.スーパーレンズ
3.リソグラフィへの応用
第3節 超解像技術と近接場超解像構造を用いた光デイスク
1.光解像技術
2.近接場光と光記録
3.近接場超解像構造
4.スーパーレンズの今後
第4節 強誘電体薄膜へのSPM情報記録
1.超高密度記録の現状
2.有機強誘電体の分極制御
第5節 SPMとリソグラフィ
1.アノード酸化とSPMリソグラフィ
2.分子膜レジストとSPMリソグラフィ
3.化学エッチングによるパターン転写
4.光リソグラフィとSPMリソグラフィの統合
第5章 マイクロ物理
第1節 壁面乱流の知的能動制御
1.Grayのパラドックス
2.乱流の知的能動制御
3.マイクロ壁面せん断応力センサ群の開発
第2節 MEMSの要素材料の機械的特性
1.機械的特性に及ぼす寸法効果
2.微小材料の機械的特性評価法
3.シリコンおよびポリシリコンの機械的特性
4.薄膜の機械的特性
5.マイクロ領域のひずみ・応力の評価
第3節 スティッキング対策
1.スティッキング現象
2.付着力評価法
3.スティッキング防止法
第4節 マイクロフライト
1.物体の大きさと流体力
2.メートルサイズの翼
3.昆虫サイズの翼
4.マイクロメートルのサイズの運動
5.昆虫サイズの飛行体
第5節 微小STMによる分子機能素子特性計測への試み
1.原子、分子レベル素子の提案
2.分子素子特性計測への試み
第6章 マイクロエネルギー源
第1節 環境情報マイクロシステムと自動発電技術
1.ネイチャーインタフェイサの開発例
2.自動発電技術
第2節 Power Micro
   electromechanical Systems
1.マイクロ燃焼発電機
2.マイクロ燃料電池
3.マイクロリアクタ
4.マイクロスラスタ
5.耐熱セラミックスの微細加工
第3節 μ-PEMFC(マイクロFC)
1.燃料電池の歴史と現在
2.燃料電池のデバイス特性
3.半電池反応
4.発電効率
5.μ-PEMFCに関するトピックス
第4節 熱光発電技術
1.PVセル
2.エミッター/フォトン回収
3.TPVシステム
第7章 センサ材料
第1節 強誘電体・磁性体機能調和人工格子
1.レーザアブレーションによる薄膜結晶成長機構
2.レーザMBE法による原子層単位の結晶成長制御
3.基板方位を利用したスピン配列制御
4.人工格子におけるスピン制御
第2節 SOI(Si on Insulator)及びシリコン成長技術のセンサ・マイクロマシンへの応用
1.SOI技術
2.SOIとその特徴
3.センサ技術への応用
4.VLSエピタキシャル成長法を用いたスマートプローブ
第3節 構造・形態制御機能薄膜
1.GMR多層膜の構造制御
2.斜め蒸着膜の形態制御
第4節 マイクロ磁気センサ
1.シリコンマイクロ磁気センサ
2.化合物半導体マイクロ磁気センサ
第8章 マイクロマシン材料
第1節 圧電・電歪効果を利用したセラミックスアクチュエータ
1.圧電効果と電歪効果
2.強誘電体セラミックスの分極処理
3.シリコン基板上へのPZT厚膜作製プロセス
4.積層キャパシターの電歪アクチュエータへの応用
第2節 圧電PZT積層膜の作製とMEMSへの応用
1.実験方法
2.ゾル−ゲル法による成膜結果
3.エキシマレーザ蒸着によるPZT膜の生成結果
第3節 ナノシリコンの発光と新機能
1.量子サイズ化により誘起される効果
2.EL発光特性の向上
3.ナノシリコンの新機能
第4節 マイクロマシン素材としてのカーボンナノチューブおよびカーボンナノ構造物
1.カーボンナノ構造物の合成
2.ハンドリング
3.カーボンナノチューブの機械的性質
4.カーボンナノチューブのダイオード製作とその特性
5.走査型プローブ探針への展開
6.ナノマニピュレータ構想
第9章 マイクロマシンの実用化
第1節 マイクロマシン実用化の課題
1.MEMSの実用化を阻害する要因
2.MEMS製造コスト要因
3.プロセス課題に対するソリューション
4.MEMS実用化を加速する為のインフラ
第2節 MEMSインフラストラクチャーの必要性
1.マイクロマシンは役に立つのか
2.次世代の産業や社会とマイクロマシン
3.マイクロマシン産業の発展に向けて
第3節 光通信分野における研究開発例と産官学共同研究
1.マイクロメカトロニクス技術の特徴と光通信分野への適用
2.マイクロメカトロニクス技術の応用例
3.光通信システム用部品実現への検討課題
4.今後の展開の方向
5.香川における産官学の共同研究
第4節 オリンパス光学のMEMS実用化戦略と課題
第5節 企業におけるマイクロマシン事業戦略と課題
1.企業のメリット、デメリット
2.NECにおけるマイクロマシン関連技術の歴史
3.事業の観点から見たマイクロマシン技術
4.ベンチャーと(大)企業の比較
5.企業におけるマイクロマシン事業戦略
6.マイクロマシン応用技術の一開発例
第6節 ベンチャー企業におけるMEMS実用化
1.経営戦略
2.経営方針
3.開発方法
4.1軸センサと3軸センサの違い
5.市 場
第7節 MEMS実用化:世界の動向
1.MEMSビジネスで成功するには
2.光通信用MEMSの動向
3.MEMS実用化を支える取り組み
4.ファウンドリーサービス概説
第8節 日本のMEMS実用化の特徴
 −日本企業における実用化,事業化の特徴と技術評価の視点について−
1.IGKPモデル
2.実用化のための技術評価視点
第10章 集積化分析チップ
第1節 極微量全血分離・分析を目指したヘルスケアチップの創製
1.ヘルスケアチップの作製
2.リンパ球分離
第2節 マイクロ分析チップ技術による細胞分離・分析システム
1.機能付与型マイクロキャピラリーチップによる細胞の分離・濃縮
2.誘電永動力を用いたオンチップセルソーター
3.マイクロキャピラリ―電気泳動チップを用いた血球の免疫分析
第3節 Microfabrication技術を用いるバイオセンシングシステム
1.電界効果トランジスタ(FET)を用いたバイオセンサの構造及び原理
2.集積化生化学センサ
3.エレクトロニクス材料と化学・バイオ材料の整合性
4.センシングシステムの集積化
5.超音波軸射圧による液体ハンドリング技術
6.温度制御型DNAチップ
第4節 遺伝子解析用デバイス
1.試料分離・分取用フリーフロー電気泳動(FFE)デバイス
2.マイクロマルチリアクタ
3.DNAキャピラリ
第5節 高分子のアッセンブリーに基づくバイオナノシステムの構築
1.生体機能性高分子ミセルの構築とその標的指向性ナノキャリアへの展開
2.DNAを運ぶインテリジェント型高分子ミセル
第11章 分子検出Ⅰ
第1節 石英ガラス製電気泳動チップを用いたUV吸光度リニアイメージング検出
1.マイクロチップ電気泳動装置
2.Vリニアイメージング検出
第2節 細胞間伝達物質,生体内分子のマイクロチップによる計測
1.実 験
2.結果と考察
第3節 マイクロマシーニングによる電気化学センサおよび分析システムの微小化
1.化学センサ、バイオセンサの微小化
2.微小化学分析システムへの展開
第4節 無作為液中自己組織化法によるバイオチップ開発
1.多項目同時測定
2.自己組織化
3.二段階固定化
4.担体の無作為流体自己組織化
5.トランスデューサーとしての微小担体
6.ダイシングソーを利用した微小担体
7.疎水性相互作用の利用
8.識別子を用いた配置後の粒子認識
第12章 分子検出Ⅱ
第1節 キャピラリ―電気泳動による高性能分離分析
1.電気浸透流
2.動電クロマトグラフィー(EKC)
3.CEおよびMEKCに関する基礎・応用
第2節 水晶振動子を用いたバイオセンシング
1.水晶振動子式免疫測定法の医療診断への応用
2.環境汚染物質の測定:ダイオキシンセンサへの試み
第3節 新規イオノフォアの分子設計と化学イオンセンサーへの応用
1.高選択性イオノフォアの分子設計
2.高度情報色素分子の分子設計
3.イオン選択性オプトード
第4節 マイクロ・ナノチップ中における長鎖DNAのダイナミクス
1.ソフトモードトラッピング:エントロピートラッピング
2.曲線効果
第13章 DNA関係
第1節 DNAの利用と操作
1.DNA,遺伝子,ゲノム
2.DNAを見る
3.どこまで小さい物が見えるか
4.見たものの操作
第2節 蛍光および表面増強ラマン散乱による単一分子の検出と同定
1.単一分子DNA塩基配列解析の意義
2.電気泳動法の原理的限界
3.単一分子蛍光法:蛍光色素で表記方法
4.単一分子蛍光法:蛍光色素で標識しない方法
5.蛍光色素で標識しない方法の問題解決法
6.JRCATにおける研究成果
第3節 DNAコンジュゲート材料による遺伝子ナノ診断
1.実験方法
2.結果と考察
第4節 バイオマイクロシステムによるDNAの1分子操作
1.DNAの伸長固定
2.分子手術の塩基配列解析への応用
3.酵素修飾プローブを用いた分子手術
4.DNA−タンパク相互作用の観察
第14章 ナノバイオロジー
第1節 オンチップ1細胞培養システムを用いた細胞状態の比較分析
1.オンチップ1細胞培養システム
2.大腸菌の1細胞培養
第2節 1分子蛍光イメージング法によるポストゲノム研究
1.タンパク質間相互作用の1分子蛍光イメージング
2.生きた細胞内での1分子蛍光イメージング
3.マイクロシステムを利用した細胞・オルガネラ・分子ソーターの開発
第3節 生体リニアモーター,回転モーターの運動メカニズム
1.回転モーター
2.リニアモーター
第4節 進化分子工学からプロテインチップへ
1.バイオと半導体技術の融合
2.進化分子工学
3.DNAチップとプロテインチップ
4.バイオとナノテクノロジーの融合
第15章 神経インターフェ−ス
第1節 電極アレイによる神経活動計測
1.技術的背景
2.電極アレイ基板による神経活動の測定
第2節 微小電極を用いたテレメトリシステム
1.実験の材料と方法
2.実験結果および考察
第3節 失明者の視覚代用装置
1.網膜刺激型人工眼
2.視神経刺激型人工眼
3.脳刺激型人工眼
4.ハイブリッド型人工網膜
第4節 神経インターフェース研究におけるマイクロニューログラム法の応用
1.マイクロニューログラム法について
2.神経インターフェース研究におけるマイクロニューログラム法の応用
「マイクロマシン」執筆者一覧
【監修】
江刺 正喜東北大学 未来科学技術共同研究センター 教授 工学博士
【執筆者】
愛澤 秀信産業技術総合研究所 光技術研究部門 有機超薄膜グループ
阿刀田伸史新エネルギー・産業技術総合開発機構 主任研究専門員
池澤 直樹(株)野村総合研究所 リサーチ・コンサルティング部門 主席研究員
池田 恭一東京農工大学 工学部 教授 工学博士
石川  満アトムテクノロジー研究体 グループリーダー
石島 秋彦名古屋大学 大学院工学研究科 助教授
石田  誠豊橋技術科学大学 電気・電子工学系 教授 工学博士
一木 隆範東洋大学 工学部 助教授 工学博士
岩崎  弦NTT 生活環境研究所 研究主任
上田 正則徳島大学 薬学部 (CREST,JST)
梅田  実東北大学 大学院工学研究科 応用化学専攻 助教授 工学博士
大塚 浩二姫路工業大学 理学部 助教授 工学博士
大平 文和香川大学 工学部 教授 工学博士
岡田 和廣(株)ワコー 代表取締役
小野 崇人東北大学 大学院工学研究科 機械電子工学専攻 講師 工学博士
笠木 伸英東京大学 大学院工学系研究科 教授 工学博士
片岡 一則東京大学 大学院工学系研究科 教授
川合 知二大阪大学 産業科学研究所 教授 理学博士
河内 啓二東京大学 先端科学技術研究センター 教授 工学博士
河西奈保子NTT 物性科学基礎研究所 研究主任
栗田 僚二NTT アドバンステクノロジー
栗山 敏秀NEC 生産技術研究所 EMC技術センター 工学博士
黒澤  茂産業技術総合研究所 光技術研究部門 主任研究員
越田 信義東京農工大学 工学部 教授 工学博士
小山二三夫東京工業大学 精密工学研究所 教授 工学博士
坂田 二郎(株)豊田中央研究所 電子デバイス部 主任研究員 工学博士
佐々木真一慶応義塾大学 理工学部 助手 理学博士
佐々木 実東北大学 大学院工学研究科 機械電子工学専攻 助教授
佐藤 一雄名古屋大学 大学院工学研究科 教授
篠原 悦夫オリンパス光学工業(株) 主任研究員
下山  勲東京大学 大学院情報理工学系研究科 教授
神保 泰彦NTT 物性科学基礎研究所
杉村 博之名古屋大学 大学院工学研究科 助教授 工学博士
杉山 佳延大分県産業科学技術センター センター長 工学博士
鈴木 孝治慶応義塾大学 理工学部 教授 工学博士
鈴木 基史(株)豊田中央研究所 第1特別研究室 研究員 工学博士
鈴木 博章筑波大学 物質工学系 助教授
鈴木 雄二東京大学 大学院工学系研究科 助教授 工学博士
積  知範オムロン(株) 技術本部中央研究所 主事
多賀 康訓(株)豊田中央研究所 第1特別研究室 工学博士
竹内 昌治東京大学 マイクロメカトロニクス国際研究センター 講師
田中 啓介名古屋大学 大学院工学研究科 教授 工学博士
田中 秀治東北大学 大学院工学研究科 講師 工学博士
田畑  仁大阪大学 産業科学研究所 助教授 理学博士
鶴見 敬章東京工業大学 大学院理工学研究科 教授 工学博士
富永 淳二産業技術総合研究所 次世代光工学研究ラボ 工学博士
鳥光 慶一NTT 物性科学基礎研究所 主幹研究員
中尾 政之東京大学 工学部附属総合試験所 教授 工学博士
中西 博昭(株)島津製作所 基盤技術研究所 けいはんな 主任研究員
中山 喜萬大阪府立大学 大学院工学研究科 教授 工学博士
二木 鋭雄産業技術総合研究所 ヒューマンストレスシグナル研究センター
丹羽  修NTT 生活環境研究所 主幹研究員
根本 直人(株)ジェンコム 研究開発部 主任研究員
野田  進京都大学 大学院工学研究科 教授 工学博士
服部  正姫路工業大学 高度産業科学技術研究所 教授 工学博士
濱野 哲子東北大学 電気通信研究所 助手 工学博士
林  勝義NTT 生活環境研究所
福井 希一大阪大学 工学研究科 応用生物工学専攻 教授
藤田 博之東京大学 マイクロメカトロニクス国際研究センター 教授 工学博士
船津 高志早稲田大学 理工学部物理学科 助教授 理学博士
保坂  寛東京大学 大学院新領域創成科学研究科 教授 工学博士
堀池 靖浩東京大学 大学院工学系研究科 教授 工学博士
堀内  勉NTT 生活環境研究所 主任研究員
前田 瑞夫九州大学 大学院工学研究院 応用化学部門 教授
前田龍太郎産業技術総合研究所 機械システム部門 グループ長
牧原 光宏日本電信電話(株) NTT通信エネルギー研究所
満渕 邦彦東京大学 国際・産学共同センター 教授 医学博士
水野 皓司東北大学 テラヘルツ工学研究分野 教授 工学博士
三村 秀典東北大学 電気通信研究所 助教授 工学博士
宮原 裕二(株)日立製作所 計測器グループ 総括主任技師
村上 裕二北陸先端科学技術大学院大学 大学院生体機能材料講座 助手
八木  透(株)ニデック ニデック視覚研究所 所長 工学博士
安田 賢二東京大学 大学院総合文化研究科 助教授
柳澤 一向オリンパス光学工業(株) ゲノム医療事業推進プロジェクト プロジェクトリーダー
山田 啓文京都大学 大学院工学研究科 電子物性工学専攻 助教授 工学博士
湯上 浩雄東北大学 大学院工学研究科 機械知能工学専攻 教授 工学博士
Jong-Won Park産業技術総合研究所 光技術研究部門 有機超薄膜グループ
和賀三和子アジアン・テクノロジー・インフォメーション・プログラム アソシエイト・ディレクター
脇田 慎一産業技術総合研究所 ヒューマンストレスシグナル研究センター 主任研究員
鷲津 正夫京都大学 大学院工学研究科 教授 工学博士
和田 恭雄(株)日立製作所 基礎研究所 主任研究員
※所属・役職は発刊当時のものです
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