マイクロ分析チップおよび硬脆性材料の切削加工方法
【課題】流路の形態の自由度が従来よりも高いマイクロ分析チップを提供する。また、硬脆性材料の曲面状の表面にエンドミルを用いて切削加工を行うことにより、前記表面に溝を形成する切削加工方法を提供する。
【解決手段】本体部の内部に、試料が流れる流路が３次元方向に延伸して設けられている。また、切削加工方法は、エンドミルの回転中心軸と、回転しているときに形成される前記エンドミルの切刃の刃先で形成される面との交点が、前記硬脆性材料の外側で前記硬脆性材料の表面から離反した位置に存在しているようにする。
【解決手段】本体部の内部に、試料が流れる流路が３次元方向に延伸して設けられている。また、切削加工方法は、エンドミルの回転中心軸と、回転しているときに形成される前記エンドミルの切刃の刃先で形成される面との交点が、前記硬脆性材料の外側で前記硬脆性材料の表面から離反した位置に存在しているようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医薬や創薬の検査機器等として使用されるマイクロ分析チップおよびガラス等の硬脆性材料の切削加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ分析チップ（マイクロチップ）は、半導体分野等の微細加工技術を利用して所定の機能を小型のチップに集積したものをいい、たとえば、化学反応等の複雑な化学システムを集積したものである。マイクロチップを使用することによって、化学反応等の試験を行う場合における試薬、試料の少量化をはかる等することができる。
【０００３】
図５は、従来のマイクロ分析チップ２００の概略構成を示す斜視図である。
【０００４】
従来のマイクロ分析チップ２００は、平板状の基材２０２に、長手方向の一端部側から他端部側に向かう微細な流路２０４やプール２０６Ａ、Ｂを形成した構成になっており、流路２０４やプール２０６Ａ、Ｂに試料等を流すことにより化学反応等を行わせるようになっている（たとえば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】［平成１８年１月２０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｐａｒｋ．ｉｔｃ．ｕ−ｔｏｋｙｏ．ａｃ．ｊｐ／ｂｕｎｓｅｋｉ／ｃｈｉｐ／ｃｈｉｐ．ｈｔｍ＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記従来のマイクロ分析チップ２００では、マイクロ分析チップ２００の両端を流れる試料同士を合成すること等が困難である。たとえば、従来のマイクロ分析チップ２００では、図５に示すように、枝別れした各流路２０４Ａ、２０４Ｂ、２０４Ｃのうちの流路２０４Ａと、流路２０４Ｂとを、基材２０２の他端部側で再び合流させることは、流路２０４Ｃの存在により困難になっている。
【０００６】
すなわち、従来のマイクロ分析チップでは、流路の形態の自由度が制限されるという問題がある。
【０００７】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、流路の形態の自由度が従来よりも高いマイクロ分析チップ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】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、本体部の内部に、試料が流れる流路が３次元方向に延伸して設けられているマイクロ分析チップである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、円柱状の内側部材と、前記内側部材の軸の延伸方向の成分と前記内側部材の周方向の成分とをもって、前記内側部材の側面に延伸して設けられた溝と、前記内側部材を覆うことにより、前記溝に蓋をして試料を流すための流路を形成すべく、前記内側部材に一体的に設けられた円筒状の外側部材とを有するマイクロ分析チップである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のマイクロ分析チップにおいて、前記流路は、前記内側部材の軸方向の一端部側から中間部に向かって延びていると共に、前記中間部で複数本に枝分かれして、前記内側部材の軸方向の他端部側に向かってさらに延びており、前記枝分かれした各流路のうちの少なくとも２本の流路が、前記内側部材の軸方向の他端部側で互いに合流しているマイクロ分析チップである。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、球状の内側部材と、前記内側部材の表面に延伸して設けられた溝と、前記内側部材を覆うことにより、前記溝に蓋をして試料を流すための流路を形成すべく、前記内側部材に一体的に設けられた所定の厚さを備えた球殻状の外側部材とを有するマイクロ分析チップである。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、硬脆性材料の曲面状の表面にエンドミルを用いて切削加工を行うことにより、前記表面に溝を形成する切削加工方法であって、前記溝の表面が形成される部位における前記エンドミルの1刃あたりの切り込み量が、前記硬脆性材料を延性的に切削することが可能な値である硬脆性材料の切削加工方法である。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の切削加工方法において、前記エンドミルの回転中心軸と、回転しているときに形成される前記エンドミルの切刃の刃先で形成される面との交点が、前記硬脆性材料の外側で前記硬脆性材料の表面から離反した位置に存在している硬脆性材料の切削加工方法である。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項５または請求項６に記載の切削加工方法において、前記硬脆性材料は円柱状もしくは円筒状に形成されており、前記溝は前記硬脆性材料の側面に形成される硬脆性材料の切削加工方法である。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、円柱状もしくは円筒状に形成されている硬脆性材料の側面にエンドミルを用いて切削加工を行うことによって、前記表面に溝を形成する切削加工方法であって、前記硬脆性材料の軸を中心にして前記硬脆性材料を回動し、前記硬脆性材料の軸の延伸方向であるＸ軸方向に前記硬脆性材料を移動し、前記硬脆性材料の軸の延伸方向と直交する１方向であるＹ軸方向に前記硬脆性材料を移動し、前記エンドミルの回転中心軸が前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向と直交する方向であるＺ軸方向に延伸ししかも前記回転中心軸の延長線が前記硬脆性材料の回動中心軸と非交差になるように前記エンドミルを存在させ、前記エンドミルを高速回転し、前記エンドミルをこの回転中心軸の延伸方向で移動位置決めし、前記エンドミルの回転中心軸と、回転しているときに形成される前記エンドミルの切刃の刃先で形成される面との交点が、前記硬脆性材料の外側で前記表面から離反した位置に存在しているようにして、前記エンドミルの切れ刃の一部を前記硬脆性材料に食い込ませ、前記溝の表面が形成される部位における前記エンドミルの1刃あたりの切り込み量が、前記硬脆性材料を延性的に切削することが可能な値になるようにしつつ切削を行う硬脆性材料の切削加工方法である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、流路の形態の自由度が従来よりも高いマイクロ分析チップを提供することができるという効果を奏する。
【００１７】
請求項５〜請求項８に記載の発明によれば、脆性損傷を発生させることなく、硬脆性材料の曲面に微細な溝を効率良く生成することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係るマイクロ分析チップ１の概略構成を示す斜視図である。
【００１９】
なお、図１（ａ）は、マイクロ分析チップ１の分解図であり、図１（ｂ）は、マイクロ分析チップ１を組み立てた状態を示す図である。
【００２０】
マイクロ分析チップ１は、ガラスで構成されている円柱状（円筒状であってもよい）の内側部材３を備えている。この内側部材３の側面には、微細な溝５が形成されている。この溝５は、内側部材３の軸（図１（ａ）の左から右やや上方に延びている軸）ＣＬ１の延伸方向の成分と、内側部材３の周方向の成分とをもって（いずれか一方の成分の場合もある）、所定の幅および所定の深さで内側部材３の側面に延伸して設けられている。
【００２１】
また、内側部材３には、ガラスで構成されている円筒状の外側部材７が一体的に設けられている。この外側部材７は、たとえば、軸ＣＬ１を含む平面により、２つの部材７Ａ、７Ｂに分割されている。そして、２つの部材７Ａ、７Ｂが合わさって、内側部材３を覆うことによって溝５に蓋がされ、試料を流すための流路９が形成されている。
【００２２】
内側部材３の外径と、外側部材７の内径とは互いがほぼ等しくなっている。したがって、たとえば、接着剤を用いて内側部材３に外側部材７を一体的に設けた状態では、溝５によって形成された流路９から、溝５が形成されていない部位であって内側部材３と外側部材７とが互いに接触している部位には、流路９から試料が漏れ出すことはない。なお、接着剤を用いる代わりに光学接着等によって、内側部材３に外側部材７を一体的に設けてもよい。
【００２３】
流路９は、内側部材３の軸方向の一端部側から中間部に向かって延びていると共に、中間部で複数本に枝分かれし、内側部材３の軸ＣＬ１方向の他端部側に向かってさらに延びている。換言すれば、流路９は、内側部材３の軸ＣＬ１方向の一端部側から他端部に向かって直線的にもしくは曲がって延びていると共に、内側部材３の軸ＣＬ１方向の中間部で複数本に枝分かれしている。
【００２４】
枝分かれした各流路１１、１３、１５のうちの少なくとも２本の流路１１、１３が、他の流路１５と交差することなく、軸ＣＬ１方向の他端部側の部位（浅い円形状のプール）１７で互いに合流している。
【００２５】
より具体的に説明すると、内側部材３の軸ＣＬ１方向の一端部から中間部にかけて、内側部材３の側面に１本の流路９が延伸している。前記１本の流路９は、前記中間部で３本に枝分かれしさらに内側部材３の軸ＣＬ１方向の他端部に向かって延びている。３本の流路１１、１３、１５のうちの真ん中の流路１５は、そのまま真っ直ぐに延びている。３本の流路１１、１３、１５のうちの両側の２本の流路１１、１３は、真ん中の流路１５から離れるようにし内側部材３の他端部側に延伸し、内側部材３の裏側（内側部材３の軸ＣＬ１に対して、前記枝分かれする前の１本の流路９とは反対側）の部位１７で交差し合流している。この合流をした後、各２本の流路１１、１３は、再び内側部材３の表側に戻り、真ん中の流路１５に交わること無く真ん中の流路１５の近傍で真ん中の流路１５と平行に延びている。
【００２６】
このような構成のマイクロ分析チップ１によれば、流路９（１１、１３、１５）が３次元方向に延伸して設けられているので、従来のように２次元で延びている流路に比べ流路の形態の自由度が高くなっている。たとえば、図１に示すように、枝別れした真ん中の流路１５が存在しているにもかかわらず、枝分かれした両側の各流路１１、１３を枝分かれ後合流させることができるようになっている。すなわち、従来のマイクロ分析チップ２００に置き換えて考えると、基材２０２の幅方向において流路に連続性を持たせることができ、流路の合理的設計をすることができるようになっている。
【００２７】
そして、枝分かれ直後の流路１１で試料を加熱し、枝分かれ直後の流路１３で試料に紫外線を照射した後、両試料を混ぜることができる等、試料に対して柔軟な処理を施すことができる。
【００２８】
また、マイクロ分析チップ１によれば、マイクロ分析チップ１が円柱状に形成されており、軸対称部品である丸棒（円柱）の取り扱いや運動は平板の場合よりも容易である。たとえば、所定の軸を回転中心にして高速回転しても質量のアンバランスによる振動等が発生しにくくなっている。したがって、円柱形状のマイクロ分析チップ１では、高速回転させて試料の合成を促進させ、たとえば、遠心分離機としての作用も期待できる。また、マイクロ分析チップ１を垂直または傾斜させて重力の効果を積極的に利用することができ、たとえば、水と油のように、密度が異なる試料の分離にも利用することができる
さらに、重力や遠心力を利用することにより、高粘度の試料であっても、ポンプ等を使用することなく、流路に流すことができるようになっている。また、曲面を有する丸棒（円柱）にはレンズ効果があるので、試料が流れている流路を拡大して見ることができ、試料の反応や流れの検査が容易になる。
【００２９】
ところで、マイクロ分析チップを円柱状以外の形状（たとえば、球状）に形成してもよい。
【００３０】
すなわち、マイクロ分析チップを、ガラスで構成された球状の内側部材と、この内側部材の表面に延伸して設けられた溝と、ガラスで構成され前記内側部材を覆うことによって前記溝に蓋をして試料を流すための流路を形成すべく前記内側部材に一体的に設けられた所定の厚さを備えた球殻状の外側部材とを有するように構成してもよい。
【００３１】
ここで、所定の厚さを備えた球殻状の外側部材とは、所定の外径の第１の球体から、この第１の球体よりも外径が小さく前記第１の球体と中心が一致している第２の球体を取り除いた形状である。前記内側部材の外径と前記外側部材の内径とは互いがほぼ等しくなっている。
【００３２】
なお、前述したマイクロ分析チップは、本体部の内部に、試料（試薬を含む）が流れる流路が３次元方向に延伸して設けられているマイクロ分析チップの例である。
【００３３】
ここで、内側部材３への溝５の形成方法について説明する。
【００３４】
図２は、内側部材３に溝５を形成するための加工装置２１の概要を示す斜視図であり、図３は、エンドミル２３で内側部材３に溝５を加工しているときの内側部材３とエンドミル２３との位置関係を示す図であり、内側部材３の軸ＣＬ１の延伸方向から眺めた図である。
【００３５】
なお、図３（ｂ）は、エンドミル２３が内側部材３に食い込んでいる部位の拡大図である。
【００３６】
図４は、図３におけるＩＶ矢視図である。
【００３７】
加工装置２１は、内側部材３を保持する保持部（図示せず）を備えている。この保持部で保持された内側部材３は、内側部材３の軸ＣＬ１の方向（Ｘ軸方向；矢印ＡＲ１で示す方向）、内側部材３の径方向（Ｙ軸方向；Ｘ軸と直交する矢印ＡＲ３の方向）で、図示しない制御装置の制御の下、図示しないアクチュエータの駆動によって移動位置決め自在になっている。また、前記保持部で保持された内側部材３は、内側部材３の軸ＣＬ１を回動中心にして、図示しない制御装置の制御の下、図示しないアクチュエータの駆動によって回動位置決め自在になっている。
【００３８】
また、加工装置２１は、エンドミル２３を保持し、この保持したエンドミル２３を内側部材３の切削加工のために高速で回転することができるスピンドル（図示せず）が設けられている。このスピンドルに保持されたエンドミル２３は、軸（前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に対して直交して延伸している軸）ＣＬ３を回転中心にして図示しないアクチュエータの駆動により回転し、この軸ＣＬ３の延伸方向（矢印ＡＲ５で示す方向）で、図示しない制御装置の制御の下、図示しないアクチュエータの駆動によって移動位置決め自在になっている。
【００３９】
また、加工装置２１は水槽２６を備えており、この水槽２６の内部に内側部材３が設置されたとえば水中で切削加工がされるようになっている。
【００４０】
そして、内側部材３の曲面状の表面（側面）にエンドミル（たとえば、ボールエンドミル）２３を用いて切削加工を行うことにより、前記表面に所定の幅および所定の深さで所定の長さの溝５を形成することができるようになっている。
【００４１】
なお、前記制御装置の制御の下、前記切削をする場合には、溝５の表面が形成される部位におけるエンドミル２３の１刃あたりの切り込み量（切り込み幅）が、内側部材３を延性的に切削することが可能な値（脆性損傷の発生しない値；たとえば、１μｍ以下）になっている。
【００４２】
より詳しく説明すると、所定の切削速度を得るためにエンドミル２３を高速回転させ、エンドミル２３の切刃の少なくとも一部を、内側部材３の側面に所定の深さ（この深さは、１μｍ以上であってもよい。たとえば、２０μｍ程度でよい）食い込ませ（図３（ｂ）参照）、内側部材３に対してエンドミル２３を所定の速度で相対的に移動し、前記移動方向に延伸する溝であって所定の幅で所定の深さの溝５を内側部材３に形成する。
【００４３】
この際、溝５の表面（加工前の表面よりも凹んでいる表面）の近傍（図４のＡ部、Ｂ部）におけるエンドミル２３の１刃あたりの切り込み量は、内側部材３を延性的に切削することが可能な値になっている。
【００４４】
すなわち、溝５の延伸方向にエンドミル２３が内側部材３に対して相対的に移動することによって得られる１刃あたりの切り込み量であって、エンドミル２３の内側部材３への食い付き部Ａ、離脱部Ｂにおける１刃あたりの切り込み量が、内側部材３を延性的に切削することが可能な値になっている。また、溝５の上部側だけでなく、溝５の深さ方向の底側における食い付き部、離脱部でも、延性的な切削がなされるようになっている。
【００４５】
なお、溝５の表面を形成しない部位におけるエンドミル２３の１刃あたりの切り込み量は、脆性損傷を発生するような切り込み量であってもよい。
【００４６】
たとえば、エンドミル２３の送り方向（溝５の延伸方向）における表面の部位（溝５が形成される前の内側部材３の表面の部位）Ｃでは、食い付き部Ａや離脱部Ｂよりもエンドミル２３の１刃あたりの切り込み量が大きくなり、脆性損傷が発生するおそれがある。しかし、脆性損傷が発生しても、この発生した部位は後から食い付き部Ａと離脱部Ｂとで切削加工がなされ削りとられてしまうので、溝５の表面の形態に悪影響を与えることはない。
【００４７】
なお、前記１刃あたりの切り込み量は、エンドミル２３の切刃が１枚である場合には、エンドミル２３の１回転あたりの量であるが、エンドミル２３の切刃がｎ（２以上の整数）枚である場合には、エンドミル２３の１／ｎ回転あたりの量である。
【００４８】
すでに理解されるように、溝５は、内側部材３の軸ＣＬ１の延伸方向の成分、内側部材３の周方向の成分のうちの少なくとも１つの成分をもって、内側部材３の側面表面に延伸して形成されるものである。たとえば、前記側面に螺旋状に形成されていてもよいし、前記軸ＣＬ１に直角な円状に形成されていてもよいし、前記軸ＣＬ１に平行な直線状に形成されていてもよいし、前記軸ＣＬ１に対して斜めに傾いた楕円状に形成されていてもよい。
【００４９】
また、内側部材３の軸ＣＬ１の延伸方向から眺めた場合、前記切削しているときのエンドミル２３の回転中心軸ＣＬ３は、この回転中心軸ＣＬ３を延伸した直線が、内側部材３の軸ＣＬ１とは交差しないようなところに存在している（図３（ａ）参照）。
【００５０】
より具体的には、切削しているときのエンドミル２３の回転中心軸ＣＬ３は、内側部材３の軸ＣＬ１を含む任意の１つの平面と平行であってこの任意の平面から離れていると共に内側部材３と交差する平面と、内側部材３の軸ＣＬ１と直交する平面とが互いに交差して形成される直線上に存在している。
【００５１】
また、エンドミル２３の回転中心軸ＣＬ３と、回転しているときに形成されるエンドミル２３の切刃の刃先で形成される面（切刃面）２５（図３（ｂ）において半円状に示されている箇所）との交点２７が、内側部材３の外側で内側部材３から離反した位置に存在している。
【００５２】
すなわち、切削しているときにおけるエンドミル２３の回転中心軸ＣＬ３は、切削している部位における内側部材３の曲面の法線ＣＬ５（図３（ｂ）参照）に対して斜めに傾いていると共に、交点２７が、溝５にかからない位置に存在している。なお、前記説明では、エンドミル２３の軸ＣＬ３は、図３（ａ）の紙面の方向に延伸しているが、紙面に対して斜めに交差する方向に延伸していてもよい。
【００５３】
また、ボールエンドミルで凹状の曲面に切削加工をする場合には、前記凹状の曲面の曲率半径は、回転しているときに形成される前記エンドミルの切刃の先端部で形成される面の曲率半径よりも大きいことが望ましい。
【００５４】
ところで、従来のマイクロ分析チップ２００では、基材２０２が平板状に形成されているので、この基材２０２に微細な溝を加工する場合、フォトリソグラフィにより表面にマスクを設け、フッ酸によるエッチィングを行うことが一般的である。
【００５５】
しかし、円柱状の内側部材３の側面にマスクを設けることは困難である。一方、モールド成形により側面に微細な溝を備えた内側部材を生成することもできるが、モールド成形に使用する金型が高価であり多品種少量生産にはむかない。さらに、内側部材の材質として一般的に合成樹脂が採用され、ガラス等の化学的に反応しにくいものを採用することも難しい。
【００５６】
そこで、ガラスで構成された円柱状の内側部材３の側面に、切削加工によって微細な溝５を形成する方法が考えられる。しかし、硬脆性材料（ガラス）に切削加工を施す場合、１回の切り込みで生成される溝の深さは、０．５μｍ〜１．０μｍ程度であり、これ以上の切り込み深さでは、脆性損傷が発生するおそれがある。
【００５７】
マイクロ分析チップ１の内側部材３では、前述したように溝５の表面が形成される部位におけるエンドミル２３の１刃あたりの切り込み量が、ガラスを延性的に切削することが可能な値にしてあるので、内側部材３に脆性損傷を発生させることなく、内側部材の側面に１回の切り込みで十分な深さ（たとえば２０μｍ）の溝５を効率良く生成することができる。
【００５８】
また、エンドミル２３の回転中心軸ＣＬ３と切刃面２５との交点２７が、エンドミル２３による内側部材３への切削部位以外のところに存在しているので、エンドミル２３による内側部材の切削速度が「０」になることはなく、溝５の表面を良好なものにすることができる。
【００５９】
なお、本実施形態では、ガラスを例に掲げて説明したが、内側部材３や外側部材７を、ガラス以外の化学反応しにくい透明な材料で構成してもよい。また、内側部材３や外側部材７を、超硬セラミックス、単結晶シリコン等の硬脆性無機材料（硬脆性材料）で構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態に係るマイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図である。
【図２】内側部材に溝を形成するための加工装置の概要を示す斜視図である。
【図３】エンドミルで内側部材に溝を加工しているときの内側部材とエンドミルとの位置関係を示す図であり、内側部材の軸の延伸方向から眺めた図である。
【図４】図３におけるＩＶ矢視図である。
【図５】従来のマイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ マイクロ分析チップ
３ 内側部材
５ 溝
７ 外側部材
９、１１、１３、１５ 流路
２１ 加工装置
２３ エンドミル
２５ 切刃面
２７ 交点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医薬や創薬の検査機器等として使用されるマイクロ分析チップおよびガラス等の硬脆性材料の切削加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ分析チップ（マイクロチップ）は、半導体分野等の微細加工技術を利用して所定の機能を小型のチップに集積したものをいい、たとえば、化学反応等の複雑な化学システムを集積したものである。マイクロチップを使用することによって、化学反応等の試験を行う場合における試薬、試料の少量化をはかる等することができる。
【０００３】
図５は、従来のマイクロ分析チップ２００の概略構成を示す斜視図である。
【０００４】
従来のマイクロ分析チップ２００は、平板状の基材２０２に、長手方向の一端部側から他端部側に向かう微細な流路２０４やプール２０６Ａ、Ｂを形成した構成になっており、流路２０４やプール２０６Ａ、Ｂに試料等を流すことにより化学反応等を行わせるようになっている（たとえば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】［平成１８年１月２０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｐａｒｋ．ｉｔｃ．ｕ−ｔｏｋｙｏ．ａｃ．ｊｐ／ｂｕｎｓｅｋｉ／ｃｈｉｐ／ｃｈｉｐ．ｈｔｍ＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記従来のマイクロ分析チップ２００では、マイクロ分析チップ２００の両端を流れる試料同士を合成すること等が困難である。たとえば、従来のマイクロ分析チップ２００では、図５に示すように、枝別れした各流路２０４Ａ、２０４Ｂ、２０４Ｃのうちの流路２０４Ａと、流路２０４Ｂとを、基材２０２の他端部側で再び合流させることは、流路２０４Ｃの存在により困難になっている。
【０００６】
すなわち、従来のマイクロ分析チップでは、流路の形態の自由度が制限されるという問題がある。
【０００７】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、流路の形態の自由度が従来よりも高いマイクロ分析チップ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】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、本体部の内部に、試料が流れる流路が３次元方向に延伸して設けられているマイクロ分析チップである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、円柱状の内側部材と、前記内側部材の軸の延伸方向の成分と前記内側部材の周方向の成分とをもって、前記内側部材の側面に延伸して設けられた溝と、前記内側部材を覆うことにより、前記溝に蓋をして試料を流すための流路を形成すべく、前記内側部材に一体的に設けられた円筒状の外側部材とを有するマイクロ分析チップである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のマイクロ分析チップにおいて、前記流路は、前記内側部材の軸方向の一端部側から中間部に向かって延びていると共に、前記中間部で複数本に枝分かれして、前記内側部材の軸方向の他端部側に向かってさらに延びており、前記枝分かれした各流路のうちの少なくとも２本の流路が、前記内側部材の軸方向の他端部側で互いに合流しているマイクロ分析チップである。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、球状の内側部材と、前記内側部材の表面に延伸して設けられた溝と、前記内側部材を覆うことにより、前記溝に蓋をして試料を流すための流路を形成すべく、前記内側部材に一体的に設けられた所定の厚さを備えた球殻状の外側部材とを有するマイクロ分析チップである。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、硬脆性材料の曲面状の表面にエンドミルを用いて切削加工を行うことにより、前記表面に溝を形成する切削加工方法であって、前記溝の表面が形成される部位における前記エンドミルの1刃あたりの切り込み量が、前記硬脆性材料を延性的に切削することが可能な値である硬脆性材料の切削加工方法である。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の切削加工方法において、前記エンドミルの回転中心軸と、回転しているときに形成される前記エンドミルの切刃の刃先で形成される面との交点が、前記硬脆性材料の外側で前記硬脆性材料の表面から離反した位置に存在している硬脆性材料の切削加工方法である。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項５または請求項６に記載の切削加工方法において、前記硬脆性材料は円柱状もしくは円筒状に形成されており、前記溝は前記硬脆性材料の側面に形成される硬脆性材料の切削加工方法である。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、円柱状もしくは円筒状に形成されている硬脆性材料の側面にエンドミルを用いて切削加工を行うことによって、前記表面に溝を形成する切削加工方法であって、前記硬脆性材料の軸を中心にして前記硬脆性材料を回動し、前記硬脆性材料の軸の延伸方向であるＸ軸方向に前記硬脆性材料を移動し、前記硬脆性材料の軸の延伸方向と直交する１方向であるＹ軸方向に前記硬脆性材料を移動し、前記エンドミルの回転中心軸が前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向と直交する方向であるＺ軸方向に延伸ししかも前記回転中心軸の延長線が前記硬脆性材料の回動中心軸と非交差になるように前記エンドミルを存在させ、前記エンドミルを高速回転し、前記エンドミルをこの回転中心軸の延伸方向で移動位置決めし、前記エンドミルの回転中心軸と、回転しているときに形成される前記エンドミルの切刃の刃先で形成される面との交点が、前記硬脆性材料の外側で前記表面から離反した位置に存在しているようにして、前記エンドミルの切れ刃の一部を前記硬脆性材料に食い込ませ、前記溝の表面が形成される部位における前記エンドミルの1刃あたりの切り込み量が、前記硬脆性材料を延性的に切削することが可能な値になるようにしつつ切削を行う硬脆性材料の切削加工方法である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、流路の形態の自由度が従来よりも高いマイクロ分析チップを提供することができるという効果を奏する。
【００１７】
請求項５〜請求項８に記載の発明によれば、脆性損傷を発生させることなく、硬脆性材料の曲面に微細な溝を効率良く生成することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係るマイクロ分析チップ１の概略構成を示す斜視図である。
【００１９】
なお、図１（ａ）は、マイクロ分析チップ１の分解図であり、図１（ｂ）は、マイクロ分析チップ１を組み立てた状態を示す図である。
【００２０】
マイクロ分析チップ１は、ガラスで構成されている円柱状（円筒状であってもよい）の内側部材３を備えている。この内側部材３の側面には、微細な溝５が形成されている。この溝５は、内側部材３の軸（図１（ａ）の左から右やや上方に延びている軸）ＣＬ１の延伸方向の成分と、内側部材３の周方向の成分とをもって（いずれか一方の成分の場合もある）、所定の幅および所定の深さで内側部材３の側面に延伸して設けられている。
【００２１】
また、内側部材３には、ガラスで構成されている円筒状の外側部材７が一体的に設けられている。この外側部材７は、たとえば、軸ＣＬ１を含む平面により、２つの部材７Ａ、７Ｂに分割されている。そして、２つの部材７Ａ、７Ｂが合わさって、内側部材３を覆うことによって溝５に蓋がされ、試料を流すための流路９が形成されている。
【００２２】
内側部材３の外径と、外側部材７の内径とは互いがほぼ等しくなっている。したがって、たとえば、接着剤を用いて内側部材３に外側部材７を一体的に設けた状態では、溝５によって形成された流路９から、溝５が形成されていない部位であって内側部材３と外側部材７とが互いに接触している部位には、流路９から試料が漏れ出すことはない。なお、接着剤を用いる代わりに光学接着等によって、内側部材３に外側部材７を一体的に設けてもよい。
【００２３】
流路９は、内側部材３の軸方向の一端部側から中間部に向かって延びていると共に、中間部で複数本に枝分かれし、内側部材３の軸ＣＬ１方向の他端部側に向かってさらに延びている。換言すれば、流路９は、内側部材３の軸ＣＬ１方向の一端部側から他端部に向かって直線的にもしくは曲がって延びていると共に、内側部材３の軸ＣＬ１方向の中間部で複数本に枝分かれしている。
【００２４】
枝分かれした各流路１１、１３、１５のうちの少なくとも２本の流路１１、１３が、他の流路１５と交差することなく、軸ＣＬ１方向の他端部側の部位（浅い円形状のプール）１７で互いに合流している。
【００２５】
より具体的に説明すると、内側部材３の軸ＣＬ１方向の一端部から中間部にかけて、内側部材３の側面に１本の流路９が延伸している。前記１本の流路９は、前記中間部で３本に枝分かれしさらに内側部材３の軸ＣＬ１方向の他端部に向かって延びている。３本の流路１１、１３、１５のうちの真ん中の流路１５は、そのまま真っ直ぐに延びている。３本の流路１１、１３、１５のうちの両側の２本の流路１１、１３は、真ん中の流路１５から離れるようにし内側部材３の他端部側に延伸し、内側部材３の裏側（内側部材３の軸ＣＬ１に対して、前記枝分かれする前の１本の流路９とは反対側）の部位１７で交差し合流している。この合流をした後、各２本の流路１１、１３は、再び内側部材３の表側に戻り、真ん中の流路１５に交わること無く真ん中の流路１５の近傍で真ん中の流路１５と平行に延びている。
【００２６】
このような構成のマイクロ分析チップ１によれば、流路９（１１、１３、１５）が３次元方向に延伸して設けられているので、従来のように２次元で延びている流路に比べ流路の形態の自由度が高くなっている。たとえば、図１に示すように、枝別れした真ん中の流路１５が存在しているにもかかわらず、枝分かれした両側の各流路１１、１３を枝分かれ後合流させることができるようになっている。すなわち、従来のマイクロ分析チップ２００に置き換えて考えると、基材２０２の幅方向において流路に連続性を持たせることができ、流路の合理的設計をすることができるようになっている。
【００２７】
そして、枝分かれ直後の流路１１で試料を加熱し、枝分かれ直後の流路１３で試料に紫外線を照射した後、両試料を混ぜることができる等、試料に対して柔軟な処理を施すことができる。
【００２８】
また、マイクロ分析チップ１によれば、マイクロ分析チップ１が円柱状に形成されており、軸対称部品である丸棒（円柱）の取り扱いや運動は平板の場合よりも容易である。たとえば、所定の軸を回転中心にして高速回転しても質量のアンバランスによる振動等が発生しにくくなっている。したがって、円柱形状のマイクロ分析チップ１では、高速回転させて試料の合成を促進させ、たとえば、遠心分離機としての作用も期待できる。また、マイクロ分析チップ１を垂直または傾斜させて重力の効果を積極的に利用することができ、たとえば、水と油のように、密度が異なる試料の分離にも利用することができる
さらに、重力や遠心力を利用することにより、高粘度の試料であっても、ポンプ等を使用することなく、流路に流すことができるようになっている。また、曲面を有する丸棒（円柱）にはレンズ効果があるので、試料が流れている流路を拡大して見ることができ、試料の反応や流れの検査が容易になる。
【００２９】
ところで、マイクロ分析チップを円柱状以外の形状（たとえば、球状）に形成してもよい。
【００３０】
すなわち、マイクロ分析チップを、ガラスで構成された球状の内側部材と、この内側部材の表面に延伸して設けられた溝と、ガラスで構成され前記内側部材を覆うことによって前記溝に蓋をして試料を流すための流路を形成すべく前記内側部材に一体的に設けられた所定の厚さを備えた球殻状の外側部材とを有するように構成してもよい。
【００３１】
ここで、所定の厚さを備えた球殻状の外側部材とは、所定の外径の第１の球体から、この第１の球体よりも外径が小さく前記第１の球体と中心が一致している第２の球体を取り除いた形状である。前記内側部材の外径と前記外側部材の内径とは互いがほぼ等しくなっている。
【００３２】
なお、前述したマイクロ分析チップは、本体部の内部に、試料（試薬を含む）が流れる流路が３次元方向に延伸して設けられているマイクロ分析チップの例である。
【００３３】
ここで、内側部材３への溝５の形成方法について説明する。
【００３４】
図２は、内側部材３に溝５を形成するための加工装置２１の概要を示す斜視図であり、図３は、エンドミル２３で内側部材３に溝５を加工しているときの内側部材３とエンドミル２３との位置関係を示す図であり、内側部材３の軸ＣＬ１の延伸方向から眺めた図である。
【００３５】
なお、図３（ｂ）は、エンドミル２３が内側部材３に食い込んでいる部位の拡大図である。
【００３６】
図４は、図３におけるＩＶ矢視図である。
【００３７】
加工装置２１は、内側部材３を保持する保持部（図示せず）を備えている。この保持部で保持された内側部材３は、内側部材３の軸ＣＬ１の方向（Ｘ軸方向；矢印ＡＲ１で示す方向）、内側部材３の径方向（Ｙ軸方向；Ｘ軸と直交する矢印ＡＲ３の方向）で、図示しない制御装置の制御の下、図示しないアクチュエータの駆動によって移動位置決め自在になっている。また、前記保持部で保持された内側部材３は、内側部材３の軸ＣＬ１を回動中心にして、図示しない制御装置の制御の下、図示しないアクチュエータの駆動によって回動位置決め自在になっている。
【００３８】
また、加工装置２１は、エンドミル２３を保持し、この保持したエンドミル２３を内側部材３の切削加工のために高速で回転することができるスピンドル（図示せず）が設けられている。このスピンドルに保持されたエンドミル２３は、軸（前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に対して直交して延伸している軸）ＣＬ３を回転中心にして図示しないアクチュエータの駆動により回転し、この軸ＣＬ３の延伸方向（矢印ＡＲ５で示す方向）で、図示しない制御装置の制御の下、図示しないアクチュエータの駆動によって移動位置決め自在になっている。
【００３９】
また、加工装置２１は水槽２６を備えており、この水槽２６の内部に内側部材３が設置されたとえば水中で切削加工がされるようになっている。
【００４０】
そして、内側部材３の曲面状の表面（側面）にエンドミル（たとえば、ボールエンドミル）２３を用いて切削加工を行うことにより、前記表面に所定の幅および所定の深さで所定の長さの溝５を形成することができるようになっている。
【００４１】
なお、前記制御装置の制御の下、前記切削をする場合には、溝５の表面が形成される部位におけるエンドミル２３の１刃あたりの切り込み量（切り込み幅）が、内側部材３を延性的に切削することが可能な値（脆性損傷の発生しない値；たとえば、１μｍ以下）になっている。
【００４２】
より詳しく説明すると、所定の切削速度を得るためにエンドミル２３を高速回転させ、エンドミル２３の切刃の少なくとも一部を、内側部材３の側面に所定の深さ（この深さは、１μｍ以上であってもよい。たとえば、２０μｍ程度でよい）食い込ませ（図３（ｂ）参照）、内側部材３に対してエンドミル２３を所定の速度で相対的に移動し、前記移動方向に延伸する溝であって所定の幅で所定の深さの溝５を内側部材３に形成する。
【００４３】
この際、溝５の表面（加工前の表面よりも凹んでいる表面）の近傍（図４のＡ部、Ｂ部）におけるエンドミル２３の１刃あたりの切り込み量は、内側部材３を延性的に切削することが可能な値になっている。
【００４４】
すなわち、溝５の延伸方向にエンドミル２３が内側部材３に対して相対的に移動することによって得られる１刃あたりの切り込み量であって、エンドミル２３の内側部材３への食い付き部Ａ、離脱部Ｂにおける１刃あたりの切り込み量が、内側部材３を延性的に切削することが可能な値になっている。また、溝５の上部側だけでなく、溝５の深さ方向の底側における食い付き部、離脱部でも、延性的な切削がなされるようになっている。
【００４５】
なお、溝５の表面を形成しない部位におけるエンドミル２３の１刃あたりの切り込み量は、脆性損傷を発生するような切り込み量であってもよい。
【００４６】
たとえば、エンドミル２３の送り方向（溝５の延伸方向）における表面の部位（溝５が形成される前の内側部材３の表面の部位）Ｃでは、食い付き部Ａや離脱部Ｂよりもエンドミル２３の１刃あたりの切り込み量が大きくなり、脆性損傷が発生するおそれがある。しかし、脆性損傷が発生しても、この発生した部位は後から食い付き部Ａと離脱部Ｂとで切削加工がなされ削りとられてしまうので、溝５の表面の形態に悪影響を与えることはない。
【００４７】
なお、前記１刃あたりの切り込み量は、エンドミル２３の切刃が１枚である場合には、エンドミル２３の１回転あたりの量であるが、エンドミル２３の切刃がｎ（２以上の整数）枚である場合には、エンドミル２３の１／ｎ回転あたりの量である。
【００４８】
すでに理解されるように、溝５は、内側部材３の軸ＣＬ１の延伸方向の成分、内側部材３の周方向の成分のうちの少なくとも１つの成分をもって、内側部材３の側面表面に延伸して形成されるものである。たとえば、前記側面に螺旋状に形成されていてもよいし、前記軸ＣＬ１に直角な円状に形成されていてもよいし、前記軸ＣＬ１に平行な直線状に形成されていてもよいし、前記軸ＣＬ１に対して斜めに傾いた楕円状に形成されていてもよい。
【００４９】
また、内側部材３の軸ＣＬ１の延伸方向から眺めた場合、前記切削しているときのエンドミル２３の回転中心軸ＣＬ３は、この回転中心軸ＣＬ３を延伸した直線が、内側部材３の軸ＣＬ１とは交差しないようなところに存在している（図３（ａ）参照）。
【００５０】
より具体的には、切削しているときのエンドミル２３の回転中心軸ＣＬ３は、内側部材３の軸ＣＬ１を含む任意の１つの平面と平行であってこの任意の平面から離れていると共に内側部材３と交差する平面と、内側部材３の軸ＣＬ１と直交する平面とが互いに交差して形成される直線上に存在している。
【００５１】
また、エンドミル２３の回転中心軸ＣＬ３と、回転しているときに形成されるエンドミル２３の切刃の刃先で形成される面（切刃面）２５（図３（ｂ）において半円状に示されている箇所）との交点２７が、内側部材３の外側で内側部材３から離反した位置に存在している。
【００５２】
すなわち、切削しているときにおけるエンドミル２３の回転中心軸ＣＬ３は、切削している部位における内側部材３の曲面の法線ＣＬ５（図３（ｂ）参照）に対して斜めに傾いていると共に、交点２７が、溝５にかからない位置に存在している。なお、前記説明では、エンドミル２３の軸ＣＬ３は、図３（ａ）の紙面の方向に延伸しているが、紙面に対して斜めに交差する方向に延伸していてもよい。
【００５３】
また、ボールエンドミルで凹状の曲面に切削加工をする場合には、前記凹状の曲面の曲率半径は、回転しているときに形成される前記エンドミルの切刃の先端部で形成される面の曲率半径よりも大きいことが望ましい。
【００５４】
ところで、従来のマイクロ分析チップ２００では、基材２０２が平板状に形成されているので、この基材２０２に微細な溝を加工する場合、フォトリソグラフィにより表面にマスクを設け、フッ酸によるエッチィングを行うことが一般的である。
【００５５】
しかし、円柱状の内側部材３の側面にマスクを設けることは困難である。一方、モールド成形により側面に微細な溝を備えた内側部材を生成することもできるが、モールド成形に使用する金型が高価であり多品種少量生産にはむかない。さらに、内側部材の材質として一般的に合成樹脂が採用され、ガラス等の化学的に反応しにくいものを採用することも難しい。
【００５６】
そこで、ガラスで構成された円柱状の内側部材３の側面に、切削加工によって微細な溝５を形成する方法が考えられる。しかし、硬脆性材料（ガラス）に切削加工を施す場合、１回の切り込みで生成される溝の深さは、０．５μｍ〜１．０μｍ程度であり、これ以上の切り込み深さでは、脆性損傷が発生するおそれがある。
【００５７】
マイクロ分析チップ１の内側部材３では、前述したように溝５の表面が形成される部位におけるエンドミル２３の１刃あたりの切り込み量が、ガラスを延性的に切削することが可能な値にしてあるので、内側部材３に脆性損傷を発生させることなく、内側部材の側面に１回の切り込みで十分な深さ（たとえば２０μｍ）の溝５を効率良く生成することができる。
【００５８】
また、エンドミル２３の回転中心軸ＣＬ３と切刃面２５との交点２７が、エンドミル２３による内側部材３への切削部位以外のところに存在しているので、エンドミル２３による内側部材の切削速度が「０」になることはなく、溝５の表面を良好なものにすることができる。
【００５９】
なお、本実施形態では、ガラスを例に掲げて説明したが、内側部材３や外側部材７を、ガラス以外の化学反応しにくい透明な材料で構成してもよい。また、内側部材３や外側部材７を、超硬セラミックス、単結晶シリコン等の硬脆性無機材料（硬脆性材料）で構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態に係るマイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図である。
【図２】内側部材に溝を形成するための加工装置の概要を示す斜視図である。
【図３】エンドミルで内側部材に溝を加工しているときの内側部材とエンドミルとの位置関係を示す図であり、内側部材の軸の延伸方向から眺めた図である。
【図４】図３におけるＩＶ矢視図である。
【図５】従来のマイクロ分析チップの概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ マイクロ分析チップ
３ 内側部材
５ 溝
７ 外側部材
９、１１、１３、１５ 流路
２１ 加工装置
２３ エンドミル
２５ 切刃面
２７ 交点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部の内部に、試料が流れる流路が３次元方向に延伸して設けられていることを特徴とするマイクロ分析チップ。
【請求項２】
円柱状の内側部材と；
前記内側部材の軸の延伸方向の成分と前記内側部材の周方向の成分とをもって、前記内側部材の側面に延伸して設けられた溝と；
前記内側部材を覆うことにより、前記溝に蓋をして試料を流すための流路を形成すべく、前記内側部材に一体的に設けられた円筒状の外側部材と；
を有することを特徴とするマイクロ分析チップ。
【請求項３】
請求項２に記載のマイクロ分析チップにおいて、
前記流路は、前記内側部材の軸方向の一端部側から中間部に向かって延びていると共に、前記中間部で複数本に枝分かれして、前記内側部材の軸方向の他端部側に向かってさらに延びており、
前記枝分かれした各流路のうちの少なくとも２本の流路が、前記内側部材の軸方向の他端部側で互いに合流していることを特徴とするマイクロ分析チップ。
【請求項４】
球状の内側部材と；
前記内側部材の表面に延伸して設けられた溝と；
前記内側部材を覆うことにより、前記溝に蓋をして試料を流すための流路を形成すべく、前記内側部材に一体的に設けられた所定の厚さを備えた球殻状の外側部材と；
を有することを特徴とするマイクロ分析チップ。
【請求項５】
硬脆性材料の曲面状の表面にエンドミルを用いて切削加工を行うことにより、前記表面に溝を形成する切削加工方法であって、
前記溝の表面が形成される部位における前記エンドミルの1刃あたりの切り込み量が、前記硬脆性材料を延性的に切削することが可能な値であることを特徴とする硬脆性材料の切削加工方法。
【請求項６】
請求項５に記載の切削加工方法において、
前記エンドミルの回転中心軸と、回転しているときに形成される前記エンドミルの切刃の刃先で形成される面との交点が、前記硬脆性材料の外側で前記硬脆性材料の表面から離反した位置に存在していることを特徴とする硬脆性材料の切削加工方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の切削加工方法において、
前記硬脆性材料は円柱状もしくは円筒状に形成されており、前記溝は前記硬脆性材料の側面に形成されることを特徴とする硬脆性材料の切削加工方法。
【請求項８】
円柱状もしくは円筒状に形成されている硬脆性材料の側面にエンドミルを用いて切削加工を行うことによって、前記表面に溝を形成する切削加工方法であって、
前記硬脆性材料の軸を中心にして前記硬脆性材料を回動し、前記硬脆性材料の軸の延伸方向であるＸ軸方向に前記硬脆性材料を移動し、前記硬脆性材料の軸の延伸方向と直交する１方向であるＹ軸方向に前記硬脆性材料を移動し、前記エンドミルの回転中心軸が前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向と直交する方向であるＺ軸方向に延伸ししかも前記回転中心軸の延長線が前記硬脆性材料の回動中心軸と非交差になるように前記エンドミルを存在させ、
前記エンドミルを高速回転し、前記エンドミルをこの回転中心軸の延伸方向で移動位置決めし、前記エンドミルの回転中心軸と、回転しているときに形成される前記エンドミルの切刃の刃先で形成される面との交点が、前記硬脆性材料の外側で前記表面から離反した位置に存在しているようにして、前記エンドミルの切れ刃の一部を前記硬脆性材料に食い込ませ、
前記溝の表面が形成される部位における前記エンドミルの1刃あたりの切り込み量が、前記硬脆性材料を延性的に切削することが可能な値になるようにしつつ切削を行うことを特徴とする硬脆性材料の切削加工方法。
【請求項１】
本体部の内部に、試料が流れる流路が３次元方向に延伸して設けられていることを特徴とするマイクロ分析チップ。
【請求項２】
円柱状の内側部材と；
前記内側部材の軸の延伸方向の成分と前記内側部材の周方向の成分とをもって、前記内側部材の側面に延伸して設けられた溝と；
前記内側部材を覆うことにより、前記溝に蓋をして試料を流すための流路を形成すべく、前記内側部材に一体的に設けられた円筒状の外側部材と；
を有することを特徴とするマイクロ分析チップ。
【請求項３】
請求項２に記載のマイクロ分析チップにおいて、
前記流路は、前記内側部材の軸方向の一端部側から中間部に向かって延びていると共に、前記中間部で複数本に枝分かれして、前記内側部材の軸方向の他端部側に向かってさらに延びており、
前記枝分かれした各流路のうちの少なくとも２本の流路が、前記内側部材の軸方向の他端部側で互いに合流していることを特徴とするマイクロ分析チップ。
【請求項４】
球状の内側部材と；
前記内側部材の表面に延伸して設けられた溝と；
前記内側部材を覆うことにより、前記溝に蓋をして試料を流すための流路を形成すべく、前記内側部材に一体的に設けられた所定の厚さを備えた球殻状の外側部材と；
を有することを特徴とするマイクロ分析チップ。
【請求項５】
硬脆性材料の曲面状の表面にエンドミルを用いて切削加工を行うことにより、前記表面に溝を形成する切削加工方法であって、
前記溝の表面が形成される部位における前記エンドミルの1刃あたりの切り込み量が、前記硬脆性材料を延性的に切削することが可能な値であることを特徴とする硬脆性材料の切削加工方法。
【請求項６】
請求項５に記載の切削加工方法において、
前記エンドミルの回転中心軸と、回転しているときに形成される前記エンドミルの切刃の刃先で形成される面との交点が、前記硬脆性材料の外側で前記硬脆性材料の表面から離反した位置に存在していることを特徴とする硬脆性材料の切削加工方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の切削加工方法において、
前記硬脆性材料は円柱状もしくは円筒状に形成されており、前記溝は前記硬脆性材料の側面に形成されることを特徴とする硬脆性材料の切削加工方法。
【請求項８】
円柱状もしくは円筒状に形成されている硬脆性材料の側面にエンドミルを用いて切削加工を行うことによって、前記表面に溝を形成する切削加工方法であって、
前記硬脆性材料の軸を中心にして前記硬脆性材料を回動し、前記硬脆性材料の軸の延伸方向であるＸ軸方向に前記硬脆性材料を移動し、前記硬脆性材料の軸の延伸方向と直交する１方向であるＹ軸方向に前記硬脆性材料を移動し、前記エンドミルの回転中心軸が前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向と直交する方向であるＺ軸方向に延伸ししかも前記回転中心軸の延長線が前記硬脆性材料の回動中心軸と非交差になるように前記エンドミルを存在させ、
前記エンドミルを高速回転し、前記エンドミルをこの回転中心軸の延伸方向で移動位置決めし、前記エンドミルの回転中心軸と、回転しているときに形成される前記エンドミルの切刃の刃先で形成される面との交点が、前記硬脆性材料の外側で前記表面から離反した位置に存在しているようにして、前記エンドミルの切れ刃の一部を前記硬脆性材料に食い込ませ、
前記溝の表面が形成される部位における前記エンドミルの1刃あたりの切り込み量が、前記硬脆性材料を延性的に切削することが可能な値になるようにしつつ切削を行うことを特徴とする硬脆性材料の切削加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−２４８１３８（Ｐ２００７−２４８１３８Ａ）
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６９４２８（Ｐ２００６−６９４２８）
【出願日】平成１８年３月１４日（２００６．３．１４）
【出願人】（８００００００６８）学校法人東京電機大学 (112)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１４日（２００６．３．１４）
【出願人】（８００００００６８）学校法人東京電機大学 (112)
【Ｆターム（参考）】
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