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微流体设备

微流体设备

IPC分类号 : F04F1/18,B01J7/00,B01J19/00,B81B1/00,F04B9/00,F04F1/06,G01N37/00

申请号
CN200980100731.0
可选规格
  • 专利类型: 发明专利
  • 法律状态: 有权
  • 申请日: 2009-03-11
  • 公开号: 102741559A
  • 公开日: 2012-10-17
  • 主分类号: F04F1/18
  • 专利权人: 积水化学工业株式会社

专利摘要

本发明的目的在于:在简化具有微泵系统的微流体设备的制造工序的同时使其进一步小型化。为此,本发明提供微流体设备(1),其具有气体生成部(3)。气体生成部具有基板(10)和气体生成层(20)。基板(10)具有第1主面(10a)和第2主面(10b),且形成有至少在所述第1主面(10a)上开口的微流路(14)。气体生成层(20)设置于基板(10)的第1主面(10a)上,并覆盖开口(14a)。气体生成层(20)通过接受外部刺激而产生气体。

权利要求

1.一种微流体设备,其具有气体生成部,其中,

所述气体生成部具有基板和气体生成层,

所述基板具有第1主面和第2主面,且形成有在所述第1主面上开口的微流路;

所述气体生成层设置于上述基板的第1主面上,并覆盖上述开口,该气体生成层通过接受外部刺激而产生气体。

2.根据权利要求1所述的微流体设备,其中,所述气体生成层是贴合在所述第1主面上的气体生成膜。

3.根据权利要求1或2所述的微流体设备,其中,所述气体生成部还具有隔离层,该隔离层设置在所述气体生成层的与所述基板侧相反的一侧的表面。

4.根据权利要求3所述的微流体设备,其中,设置所述隔离层并使之覆盖气体生成层,且所述隔离层在所述气体生成层的整个外周上与所述基板接合。

5.根据权利要求3或4所述的微流体设备,其中,在所述气体生成层中形成有连通孔,所述连通孔的一端和所述开口相连,另一端和气体生成层的与所述基板相反一侧的表面相连。

6.根据权利要求3~5中任一项所述的微流体设备,其中,所述隔离层为玻璃制造或树脂制造的膜或基板。

7.根据权利要求1~6中任一项所述的微流体设备,其中,

在所述基板中设置有多个所述微流路,

所述气体生成层含有气体生成剂,该气体生成剂通过照射光而产生气体,

在平面视野中还具有遮光层,该遮光层设置在相邻的所述微流路的开口之间,对所述气体生成层进行遮光。

8.根据权利要求1~7中任一项所述的微流体设备,其中,所述气体生成层贴合在所述基板上,且在所述气体生成层的所述基板侧的表面及所述基板的第1主面中的至少一面上形成有与所述开口相连的沟或孔。

9.根据权利要求8所述的微流体设备,其中,所述沟或孔自所述开口沿所述基板的板面方向延伸。

10.根据权利要求8或9所述的微流体设备,其中,形成有多个所述沟或孔,所述多个沟或孔自所述开口沿所述基板的板面方向呈放射状延伸。

11.根据权利要求1~10中任一项所述的微流体设备,其中,所述气体生成层的所述基板侧的表面及所述基板的第1主面中的至少一面为粗糙面。

12.根据权利要求1~6、8~11中任一项所述的微流体设备,其中,所述气体生成层包含通过接受外部刺激而产生气体的气体生成剂。

13.根据权利要求12所述的微流体设备,其中,所述气体生成剂含有偶氮化合物及叠氮化合物中的至少一种。

14.根据权利要求12或13所述的微流体设备,其中,所述气体生成层中还含有粘合剂树脂。

15.根据权利要求14所述的微流体设备,其中,所述粘合剂树脂中包含粘接剂树脂。

16.根据权利要求1~15中任一项所述的微流体设备,其中,所述微流路中形成有多个与所述第1主面相对的开口。

17.根据权利要求1~16中任一项所述的微流体设备,其中,所述基板中形成有多个所述微流路,且所述多个微流路相互连接。

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流体设备,具体涉及一种具有微泵系统的微流体设备。

背景技术

例如,专利文献1中公开了微流体设备的一例--具有微泵系统的微量全分析系统。专利文献1的微泵系统由下述基板构成,所述基板由微细流路和填充有气体生成材料的微泵室形成。在专利文献1的微泵系统中,通过对微泵室照射光线、施加热量等而由气体生成材料产生气体,从而使微泵系统运行。因此,专利文献1的微泵系统无须复杂的机械结构。因而,通过采用专利文献1中公开的结构,可期待微泵系统的小型化及制造的简易化。

专利文献1:日本特开2005-297102号公报

发明内容

可是,就专利文献1公开的微泵系统而言,必须要在基板内形成微泵室,而这将导致微泵系统的制造工序变得繁琐;并且,该微泵系统也很难充分满足进一步小型化的要求。

本发明鉴于上述问题点而完成,目的在于:对于具有微泵系统的微流体设备,在简化其制造工序的同时使其进一步小型化。

本发明的微流体设备具有气体生成部。气体生成部具有基板和气体生成层。基板具有第1主面和第2主面。基板上形成有在第1主面上开口的微流路。气体生成层设置在基板的第1主面上,并覆盖其开口。气体生成层接受外部刺激而产生气体。

在本发明的某个特定实施方式中,气体生成层是贴合在第1主面上的气体生成膜。

在本发明的其他特定实施方式中,气体生成部还具有隔离层,所述隔离层设置在气体生成层的与基板侧相反的一侧的表面。

在本发明的另一特定实施方式中,设置隔离层使之覆盖气体生成层,且该隔离层在气体生成层的整个外周上与基板相接合。

在本发明的其他特定实施方式中,在气体生成层中形成有连通孔,所述连通孔的一端和开口相连,另一端和与基板相反一侧的表面相连。

在本发明的另外一个特定实施方式中,隔离层为玻璃制造或树脂制造的膜或基板。

在本发明的其他特定实施方式中,其基板中设置有多个微流路,其气体生成层包含气体生成剂,该气体生成剂经光照而产生气体,在微流体设备的平面视野中还具有遮光层,该遮光层设置在相邻微流路的开口之间,对气体生成层进行遮光。

在本发明的其他实施方式中,气体生成层贴合在基板上,且在气体生成层的基板侧表面及基板的第1主面中的至少一面上形成有与开口相连的沟或孔。

沟或孔优选从开口沿基板的板面方向延伸。

在上述微流体设备中形成有多个沟或孔,多个沟或孔优选从开口沿基板的板面方向呈放射状延伸。

在本发明的其他特定实施方式中,气体生成层的基板侧表面及基板的第1主面中的至少一面为粗糙面。

气体生成层中优选包含接受外部刺激而产生气体的气体生成剂。所述外部刺激优选为光。

气体生成剂可包含偶氮化合物及叠氮化合物中的至少一种。

气体生成层中还优选包含粘合剂树脂。

在本发明的另一特定实施方式中,微流路中形成有多个与第1主面相对的开口。

在本发明的其他特定实施方式中,基板中形成有多个微流路,且所述多个微流路相互连接。

发明的效果

在本发明中,由于是从设置于基板上的气体生成层向微流路供应气体,因而在具有微泵系统的微流体设备中,可同时期待制造工序的简化和进一步的小型化。

附图说明

图1为第1实施方式的微流体设备的截面图。

图2为第2实施方式的微流体设备的截面图。

图3为第3实施方式的微流体设备的截面图。

图4为第4实施方式的微流体设备的截面图。

图5为第5实施方式的微流体设备的截面图。

图6为第5实施方式的气体生成层的平面图。

图7为变形例1中的气体生成层的平面图。

图8为变形例2的微流体设备的截面图。

图9为变形例2中的基板的平面图。

图10为变形例3的微流体设备的截面示意图。

图11为示出变形例3中的微流路的结构的平面示意图。

图12为示出变形例4中的微流路的结构的平面示意图。

图13为示出变形例5中的微流路的结构的平面示意图。

图14为示出变形例6中的微流路的结构的平面示意图。

图15为示出变形例7中的微流路的结构的平面示意图。

图16为示出变形例8中的微流路的结构的平面示意图。

图17为示出变形例9中的微流路的结构的平面示意图。

图18为示出变形例10中的微流路的结构的平面示意图。

图19为示出变形例11中的微流路的结构的平面示意图。

图20为变形例11中的微流体设备的平面示意图。

图21为示出变形例12中的微流路的结构的平面示意图。

图22为变形例12的微流体设备的平面示意图。

图23为变形例13的微流体设备的截面图。

图24为变形例14的微流体设备的截面图。

符号说明

1....微流体设备

2....微泵系统

3....气体生成部

10....基板

10a...第1主面

10b...第2主面

10c...沟

11....第1基板

12....第2基板

13....第3基板

14....微流路

14a...开口

14b...主流路

14c...副流路

20....气体生成层

20a...连通孔

20b...沟

21....隔离层

21a...外周部

22....遮光层

23....光

30....气体排出口

31....微流路群

32....微流路组

33、34...粘接剂层

35....通孔

发明的具体实施方式

(第1实施方式)

以下,以图1所示的微流体设备1为例对本发明的优选实施方式的一例进行说明。其中,微流体设备1仅是所举出的一实例,本发明并不局限于微流体设备1。

图1为微流体设备1的截面图。微流体设备1只要是具有微流路的设备则没有特殊限制。微流体设备1可以是用来进行例如重金属分析、生化分析的微量分析设备。当微流体设备1为微量分析设备时,微流体设备1也可以是进一步具有与微流路14相连通、在基板10上形成的检测部及分析部的设备。

需要说明的是,在本说明书中,所述“微流路”指的是形成为下述形状尺寸的流路,所述形状尺寸会使得在微流路中流动的液体强烈地受到表面张力和毛细管现象的影响而显示出与在常规尺寸的流路中流过的液体不同的行为。即,“微流路”指的是形成为下述形状尺寸的流路,所述形状尺寸是指:在微流路中流过的液体会出现所谓微观效果的形状尺寸。

而在何种形状尺寸的流路中才会显示出微观效果,则是根据导入到流路中的液体的物性不同而不同的。例如,当微流路的横截面为矩形时,一般要将微流路的横截面的高和宽中较小者设定在5mm以下、优选500μm以下、更优选200μm以下。当微流路的横截面为圆形时,一般要将微流路的直径设定在5mm以下、优选500μm以下、更优选200μm以下。

如图1所示,微流体设备1中具有微泵系统2。微泵系统2中形成有气体生成部3。气体生成部3具有基板10、气体生成层20、隔离层21。

基板10中具有第1主面10a和第2主面10b。其中,第1主面10a不包含开口14a的内周面。即,当主面的表面上形成有凹部时,凹部的表面不包括在该主面内。

基板10上形成有微流路14。微流路14在基板10的第1主面10a上具有开口。换言之,微流路14上形成有在第1主面10a上开口的开口14a。需要说明的是,在本实施方式中,是针对微流路14仅在第1主面10a上开口的实例进行说明。但微流路14也可以同时在第1主面10a和第2主面10b这两个主面上开口。

对于基板10的材质并无特殊限制。基板10可以由例如玻璃制成,也可以由树脂制成。具体而言,例如,基板10可以由有机硅氧烷化合物制成。作为有机硅氧烷化合物的具体实例,可列举例如:聚二甲基硅氧烷(PDMS:poly(dimethylsiloxane))、聚甲基氢化硅氧烷等。

对于通过向成形模具中注入树脂后使其固化来制作基板10的情况,基板10尤其优选实质上由PDMS制成。由于由PDMS制成的部件具有高转印性,因此,通过使用PDMS,可制作出具有高形状精密度的基板10。另外,由于PDMS的透光性优异,因而可获得具有高透光性的基板10。

在本实施方式中,基板10由第1基板11、第2基板12、第3基板13构成。其中,基板10可以由一片基板构成,也可以由2片以上的基板构成。

基板10的第1主面10a优选经过增粘(ァンカ一)处理。通过预先对基板10的第1主面10a实施增粘处理,可抑制在基板10和气体生成层20之间产生气体、或产生的气体积留于基板10和气体生成层20之间。

作为上述增粘处理,可列举例如对基板10的第1主面10a进行电晕放电处理或涂布表面处理剂的处理。其中,作为表面处理剂,可列举例如:聚氨酯树脂、(甲基)丙烯酸酯共聚物、含1,3共轭二烯单体的聚合物或共聚物、含1,3共轭二烯单体的低聚物或共聚低聚物、含1,3共轭二烯单体衍生物的聚合物或共聚物、含1,3共轭二烯单体衍生物的低聚物或共聚低聚物、或它们的混合物等。

在基板10的第1主面10a上,设置有气体生成层20。在本实施方式中,气体生成层20贴合在基板10上。开口14a被该气体生成层20所覆盖。

气体生成层20的厚度优选为1μm~200μm、更优选5μm~100μm、进一步优选10μm~50μm。当气体生成层20的厚度在1μm以下时,会导致其接受外部刺激而产生的气体量减少,或者,对于粘合剂树脂中包含粘接剂树脂的情况,可能会导致该气体生成层20与基板10的粘接性不足。另外,当气体生成层20的厚度在200μm以上时,产生的气体到达基板10所需要的时间有增加的倾向。

气体生成层20是通过接受外部刺激而产生气体的层。气体生成层20中至少含有通过接受外部刺激而生成气体的气体生成剂。在本实施方式中,气体生成层20中包含气体生成剂和粘合剂。气体生成层20中还可以进一步包含各种添加剂。

需要指出的是,在本发明中,所述的外部刺激是指,为了使气体生成部发生气体生成反应而从外部供给的物理或化学刺激。即,所述外部刺激是作用于气体生成部而使得从气体生成部生成气体的刺激。作为外部刺激的具体实例,可列举光或热等能量、酸或碱等物质。即,“接受外部刺激”包括:照射光或热等能量、供给酸或碱等物质。

外部刺激只要是可使气体生成部发生气体生成反应的刺激则并无特殊限制,优选为光。由于光照的开/关及照射光的强度调整容易进行,因此,当外部刺激为光时,容易对气体生成进行控制,并且易于获得气体生成的高响应性。另外,当外部刺激为光时,由于对于基板10的热耐久性要求降低,因此可增加基板10的选择自由度。

气体生成剂也可以仅由通过接受外部刺激而产生气体的材料构成。另外,气体生成剂中还可以含有通过接受外部刺激而产生另一刺激的刺激发生剂、和通过接受由该刺激发生剂产生的刺激而产生气体的刺激气体生成剂。

气体生成剂中可包含例如:通过接受光或热而产生酸或碱的材料、和再由该材料产生的酸或碱作用下产生气体的材料。更具体而言,气体生成材料中可以包含:经光照而产生酸的光产酸剂、以及通过与酸接触而产生气体的酸刺激产气剂。另外,气体生成材料中还可以包含:经光照而产生碱的光产碱剂、以及通过与碱接触而产生碱性气体的碱增殖剂。

作为照射至气体生成层20的光,只要是气体生成剂或增敏剂所吸收的波段的光即可,则没有特殊限制,优选为波长10nm~400nm的紫外线及与紫外线接近的400nm~420nm的蓝色光,更优选为300nm~400nm的近紫外线。

对于用来对气体生成层20实施光照的光源并无特殊限制。作为光源的具体实例,可列举例如:低压水银灯、中压水银灯、高压水银灯、超高压水银灯、发光二极管(LED)、全固态激光器、化学灯、黑光灯、微波激发水银灯、金属卤化物灯、钠灯、卤素灯、氙灯、荧光灯等。其中,优选使用放热少且廉价的发光二极管(LED)等发光元件作为光源。

作为气体生成剂的具体实例,可列举例如偶氮化合物、叠氮化合物等。偶氮化合物可以是偶氮酰胺(azoamide)化合物。

作为偶氮化合物的具体实例,可列举例如:2,2’-偶氮双(N-环己基-2-甲基丙酰胺)、2,2’-偶氮双[N-(2-甲基丙基)-2-甲基丙酰胺]、2,2’-偶氮双(N-丁基-2-甲基丙酰胺)、2,2’-偶氮双[N-(2-甲基乙基)-2-甲基丙酰胺]、2,2’-偶氮双(N-己基-2-甲基丙酰胺)、2,2’-偶氮双(N-丙基-2-甲基丙酰胺)、2,2’-偶氮双(N-乙基-2-甲基丙酰胺)、2,2’-偶氮双{2-甲基-N-[1,1-双(羟甲基)-2-羟乙基]丙酰胺}、2,2’-偶氮双{2-甲基-N-[2-(1-羟丁基)]丙酰胺}、2,2’-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺]、2,2’-偶氮双[N-(2-丙烯基)-2-甲基丙酰胺]、2,2’-偶氮双[2-(5-甲基-2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、2,2’-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、2,2’-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二硫酸盐二水合物、2,2’-偶氮双[2-(3,4,5,6-四氢嘧啶-2-基)丙烷]二盐酸盐、2,2’-偶氮双{2-[1-(2-羟乙基)-2-咪唑啉-2-基]丙烷}二盐酸盐、2,2’-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]、2,2’-偶氮双(2-甲基丙酰脒)盐酸盐、2,2’-偶氮双(2-氨基丙烷)二盐酸盐、2,2’-偶氮双[N-(2-羧酰基)-2-甲基-丙酰脒]、2,2’-偶氮双{2-[N-(2-羧基乙基)脒]丙烷}、2,2’-偶氮双(2-甲基丙酰胺肟)、2,2’-偶氮双(2-甲基丙酸甲酯)、2,2’-偶氮双(异丁酸甲酯)、4,4’-偶氮双(4-氰基碳酸)、4,4’-偶氮双(4-氰基戊酸)、2,2’-偶氮双(2,4,4-三甲基戊烷)等。这些偶氮化合物可通过接受具有特定波长范围的光、热等刺激而产生氮气。

作为叠氮化合物的具体实例,可列举例如:3-叠氮甲基-3-甲基氧杂环丁烷、对苯二甲酰叠氮、具有叠氮基的聚合物等。作为具有叠氮基的聚合物的具体实例,可列举缩水甘油基叠氮聚合物等。缩水甘油基叠氮聚合物可由例如对叔丁基苯酰叠氮和3-叠氮甲基-3-甲基氧杂环丁烷经开环聚合而得到。这些叠氮化合物通过接受特定波长范围的光、热、超声波及冲击等刺激而发生分解,从而产生氮气。

需要说明的是,由于偶氮化合物在受到冲击时不会产生气体,因此其操作简单。另外,由于偶氮化合物也不会发生链锁反应而爆发性地产生气体,因此还可以通过停止光照来中止气体生成。由此,可通过使用偶氮化合物作为气体生成剂来对气体生成量进行容易地控制。

偶氮化合物等气体生成剂优选具有高耐热性。具体而言,气体生成剂的10小时半衰期温度优选在80℃以上。通过使气体生成剂具有高耐热性,即使在高温环境下也能够适宜地使用微流体设备1。此外,还可以抑制微流体设备1在贮藏时发生劣化。

作为10小时半衰期温度在80℃以上的偶氮化合物,可列举下述通式(3)表示的偶氮酰胺化合物等。下述通式(3)表示的偶氮酰胺化合物不仅具有优异的耐热性,而且在丙烯酸烷基酯聚合物等具有粘合性的聚合物中还具有优异的溶解性。由此,可抑制偶氮酰胺化合物在粘接剂树脂中形成微粒。

[化学式1]

通式(3)中,R6及R7彼此独立地代表低级烷基,R8代表碳原子数为2以上的饱和烷基。其中,R6和R7可以相同也可以不同。

作为上述通式(3)表示的偶氮酰胺化合物的具体实例,可列举例如:2,2’-偶氮双(N-环己基-2-甲基丙酰胺)、2,2’-偶氮双[N-(2-甲基丙基)-2-甲基丙酰胺]、2,2’-偶氮双(N-丁基-2-甲基丙酰胺)、2,2’-偶氮双[N-(2-甲基乙基)-2-甲基丙酰胺]、2,2’-偶氮双(N-己基-2-甲基丙酰胺)、2,2’-偶氮双(N-丙基-2-甲基丙酰胺)、2,2’-偶氮双(N-乙基-2-甲基丙酰胺)、2,2’-偶氮双{2-甲基-N-[1,1-双(羟甲基)-2-羟乙基]丙酰胺}、2,2’-偶氮双{2-甲基-N-[2-(1-羟丁基)]丙酰胺}、2,2’-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺]、2,2’-偶氮双[N-(2-丙烯基)-2-甲基丙酰胺]等。

其中,由于2,2’-偶氮双(N-丁基-2-甲基丙酰胺)及2,2’-偶氮双[N-(2-丙烯基)-2-甲基丙酰胺]在溶剂中的溶解性尤为优异,因此优选使用。

对于光产酸剂并无特殊限制。作为光产酸剂,可使用例如以往公知的光产酸剂。

作为光产酸剂,优选使用选自苯醌二叠氮化合物、鎓盐、磺酸酯类及有机卤化物中的至少一种,更优选使用选自磺酸鎓盐、苄磺酸酯、卤化异氰尿酸酯及双芳基磺酰二偶氮甲烷中的至少1种。这些光产酸剂可在光照条件下发生高效分解,进而产生磺酸等强酸。因此,通过使用这些光产酸剂,可使气体的生成效率进一步提高。

作为苯醌二叠氮化合物,可列举例如由1,2-萘醌-2-二叠氮-5-磺酸或1,2-萘醌-2-二叠氮-4-磺酸和低分子芳香族氢醌化合物形成的酯。作为低分子芳香族氢醌化合物,可列举例如1,3,5-三羟基苯、2,3,4-三羟基二苯甲酮、2,3,4,4’-四羟基二苯甲酮、甲酚等。这其中,尤其优选使用1,2-萘醌-2-二叠氮-5-磺酸对甲酚酯。

作为鎓盐,可列举三苯基锍六氟锑酸盐、三苯基锍六氟磷酸盐等。

作为磺酸酯类,可列举:双芳基磺酰二偶氮甲烷、9,10-二甲氧基蒽-2-磺酸对硝基苄酯、9,10-二甲氧基蒽-2-磺酸间硝基苄酯、9,10-二甲氧基蒽-2-磺酸间/对二硝基苄酯、9,10-二甲氧基蒽-2-磺酸对氰基苄酯、9,10-二甲氧基蒽-2-磺酸氯苄酯、二甲基氨基萘-5-磺酸酯、二苯基碘鎓-9,10-二甲氧基蒽-2-磺酸盐、4-甲氧基苯基-苯基碘鎓-9,10-二甲氧基蒽-2-磺酸盐、双(4-甲氧基苯基)碘鎓-9,10-二甲氧基蒽-2-磺酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘鎓-9,10-二甲氧基蒽-2-磺酸盐、二苯基碘鎓-蒽-2-磺酸盐、二苯基碘鎓-三氟甲磺酸盐、(5-丙基磺酰氧基亚氨基-5H-噻吩-2-亚基)-(2-甲基苯基)乙腈等。其中,特别优选使用光照时酸的生成效率高的二苯基碘鎓-9,10-二甲氧基蒽-2-磺酸盐、5-丙基磺酰氧基亚胺-5H-噻吩-2-亚基)-2-甲基苯基乙腈。

作为有机卤化物,可列举例如:三溴甲基苯基砜、三溴甲基磺酰吡啶等。

作为酸刺激产气剂,只要是在酸的刺激、即酸的作用下会产生气体的物质则没有特殊限制,优选采用碳酸盐及碳酸氢盐中的至少一种。

作为酸刺激产气剂的具体实例,可列举例如:碳酸氢钠、碳酸钠、倍半碳酸钠、碳酸镁、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钙、硼氢化钠等。这些酸刺激产气剂可单独使用,也可以将2种以上组合使用。优选碳酸氢钠、碳酸钠,进一步,由于碳酸钠与碳酸氢钠的混合物具有优异的稳定性且气体生成量多,因此更加优选用作酸刺激产气剂。

需要说明的是,酸刺激产气剂的混合量的化学当量优选与光产酸剂所产生的酸的化学当量相等。

另外,对于酸刺激产气剂和光产酸剂而言,分别可以为液态,也可以为微粒状。不过,从提高操作性及气体生成效率的角度考虑,优选酸刺激产气剂和光产酸剂中的至少一种为微粒。并且,通过使酸刺激产气剂和光产酸剂中的至少一种为微粒,可以在微粒间形成缝隙,从而使产生的气体易于通过。需要指出的是,在本说明书中,所述微粒是指:平均直径为50μm~2mm左右的粒子。

气体生成剂中还可以包含在光照下分解而生成气体状碱的光产碱剂(A)和碱增殖剂(B)。

作为光产碱剂(A)可以是选自下组中的至少1种:例如,钴氨类络合物、氨基甲酸邻硝基苄酯、肟酯、下述式(4)所表示的在光照下产生胺的含有氨基甲酰氧基亚胺基的化合物、以及由下述式(5)所表示的羧酸(a1)与碱性化合物(a2)形成的盐。

[化学式2]

………式(4)

在式(4)中,R1为n价有机基团、R2及R3分别为氢、芳香族或脂肪族基团,n为1以上的整数。

[化学式3]

………式(5)

作为上述式(4)表示的含有氨基甲酰氧基亚胺基的化合物,并无特殊限制,可列举按照日本特开2002-138076号所公开的下述方法制造而成的化合物等。

向六亚甲基二异氰酸酯0.05mol中添加溶解于100ml四氢呋喃(THF)的苯乙酮肟0.1mol,并在干燥的氮气氛围中、50℃下进行4小时搅拌,以使其反应。使四氢呋喃从反应液中挥发掉,得到了白色固体。将所得的白色固体溶解在80℃的甲基乙基酮中,进行重结晶以对其进行提纯,并通过进行光照来制作用来产生胺的化合物。

上述羧酸(a1)与碱性化合物(a2)形成的盐可仅通过将羧酸(a1)和碱性化合物(a2)在溶液中混合来简单地制备。在容器中混合羧酸(a1)和碱性化合物(a2)时,下述反应式(S1)所表示的酸碱反应得以进行,从而生成盐A1。

[化学式4]

………式(S1)

在上述式(S1)中,X为碱性化合物(a2)、(A1)为盐。

按照上述方法获得的盐因具有来自羧酸(a1)的骨架,因此在光照下易发生脱碳酸,进行下述反应式(S2)所代表的反应。由此,单独的上述盐即可显示出优异的光分解性能。即,上述盐经分解,会迅速地生成碱性气体和二氧化碳,并且能够产生足够量的碱性气体及二氧化碳。

[化学式5]

………式(S2)

上述式(S2)中,X代表碱性化合物(a2)。

作为上述碱性化合物(a2),并无特殊限制,例如,可使用伯胺、仲胺及叔胺等胺、含吡啶基的化合物、肼化合物、酰胺化合物、氢氧化季铵盐、巯基化合物、硫醚化合物及膦化合物等。这些碱性化合物也可以使用多个。

作为上述碱性化合物(a2),优选使用选自下述式(6)~(9)表示的化合物中的至少1种。此时,上述盐在光照下可更迅速地发生分解,更迅速地生成碱性气体及二氧化碳。

[化学式6]

………式(6)

[化学式7]

………式(7)

[化学式8]

(CH3)4N+OH-……式(8)

[化学式9]

……式(9)

在上述式(9)中,R1代表碳原子数1~10的亚烷基链。由于该化合物也产生碱性气体,因此R1优选为碳原子数1~2的亚烷基链。

[化学式10]

H2N——R2——NH2………式(10)

在上述式(10)中,R2代表碳原子数1~10的亚烷基链。由于该化合物也产生碱性气体,因此R2优选为碳原子数1~2的亚烷基链。

[化学式11]

……式(11)

对于上述式(9)中R1为碳原子数1或2的亚烷基链的情况、以及式(10)中R2为碳原子数1或2的亚烷基链的情况,上述碱性气体还会通过与碱增殖剂(B)反应而连锁性地生成碱性气体。由于碱增殖剂(B)反应生成的碱性气体会以自身为催化剂而进一步生成碱性气体,因此可呈几何级数地生成碱性气体。另外,还会同时生成二氧化碳。从而,可更迅速地生成大量气体。

另一方面,对于式(9)中R1为碳原子数3~10的亚烷基链的情况、以及式(10)中R2为碳原子数3~10的亚烷基链的情况,由于分子量大,因此碱增殖剂不会产生碱性气体。但由于这些碱增殖剂的侧链含有大量羧基,因此可迅速且有效地生成二氧化碳气体。

作为碱增殖剂,并无特殊限制,优选使用氨基甲酸9-芴酯衍生物。氨基甲酸9-芴酯衍生物可以是二官能型、球状多官能低聚物型、直链高分子型、或硅氧烷型中的任意1种。

作为上述碱增殖剂(B),优选具有下述式(12)所表示的碱增殖性基团的碱增殖剂(B1)。

[化学式12]

………式(12)

具有上述式(12)所表示的碱增殖性基团的碱增殖剂(B1)经过碱增殖反应而发生分解,并产生新的胺。而所产生的胺作为新的催化剂发挥作用,会进一步增殖性地产生大量胺。分子内存在的上述式(12)所表示的碱增殖性基团越多,则分子内的碱增殖反应越可有效进行。从而生成更多的氨基。

在使用了具有上述式(12)表示的碱增殖性基团的碱增殖剂(B1)的碱增殖反应中,活性氢原子会被碱吸引而形成负碳离子。然后,氨基甲酸脱离,进一步发生分解而生成氨基和二氧化碳。该氨基作为催化剂而加速该反应。该反应如下述反应式(X1)所示。

[化学式13]

………式(X1)

作为上述式(12)所表示的碱增殖性基团,优选下述式(13)表示的碱增殖性基团。

[化学式14]

………式(13)

上述式(13)中,Z代表取代或非取代的亚烷基链。

作为上述式(13)中的Z的具体实例,可列举亚甲基链、亚乙基链、亚丙基链等。由于当Z为非取代的亚烷基链时上述碱增殖反应可有效进行,因此优选。其中,由于当Z为亚甲基链时Z处的空间位阻小、且碱增殖反应更容易有效进行,因此Z更优选为亚甲基链。

作为具有上述式(13)表示的碱增殖性基团的碱增殖剂,优选为下述式(14)所表示的碱增殖剂。

[化学式15]

………式(14)

上述式(14)中,X代表氢原子、被取代的烷基、或非取代的烷基,Z代表取代或非取代的亚烷基链,n代表1~4的整数。

作为上述式(14)中X的具体实例,可列举甲基、乙基、丙基等。由于当X为非取代的烷基时可使碱增殖反应有效进行,因此X优选为非取代的烷基。其中,由于当X为乙基时X处的空间位阻小、且碱增殖反应更容易有效进行,由此X更优选为乙基。

上述式(14)中,n代表1~4的整数。对于上述式(14)表示的碱增殖剂,当在同一分子内具有多个氨基甲酸9-芴酯基时,在所产生的碱的催化剂作用下,碱增殖反应更容易有效进行。因此,上述式(14)中的n优选为整数3或4。

作为上述式(14)表示的碱增殖剂的具体实例,可列举下述式(15)表示的碱增殖剂(Flu3)、下述式(16)表示的碱增殖剂(Flu4)。下述式(15)及式(16)表示的碱增殖剂可利用公知的方法获得。

[化学式16]

式(15)

[化学式17]

Flu4

式(16)

上述式(15)及式(16)表示的碱增殖剂在同一分子内具有多个氨基甲酸9-芴酯基。因此,在所产生的碱的催化剂作用下,其碱增殖反应可更容易有效进行。由于可使碱的生成效率进一步提高,因此优选上述式(15)表示的碱增殖剂,更优选上述式(16)表示的碱增殖剂。

对于具有上述式(12)、(13)表示的碱增殖性基团的碱增殖剂、或上述式(14)~(16)表示的碱增殖剂并无特殊限制,可通过例如芴基甲醇与异氰酸酯衍生物的加成反应、具有氨基甲酸芴酯基的丙烯酸酯单体与多硫醇衍生物的加成反应来合成。前者的加成反应通过适当使用锡催化剂、后者的加成反应通过适当使用碱催化剂,可使合成简便地进行。

作为上述式(12)表示的碱增殖性基团,还优选下述式(17)所表示的碱增殖性基团。

[化学式18]

………式(17)

上述式(17)中,R代表氢原子或甲基。

作为具有上述式(12)表示的碱增殖性基团的碱增殖剂(B1),还可优选使用具有上述式(17)表示的碱增殖性基团和下述式(18)表示的不饱和基团的碱增殖剂。

[化学式19]

………式(18)

上述式(18)中,R代表氢原子或甲基。

也可更优选使用具有上述式(17)表示的碱增殖性基团和上述式(18)表示的不饱和基团的碱增殖剂。

具有上述式(17)表示的碱增殖性基团的碱增殖剂,例如,可以如下述反应式(X2)所示那样通过进行具有上述式(18)表示的不饱和基团的化合物和9-芴基甲基N-(2-巯基乙基)氨基甲酸酯的加成反应来获得。需要说明的是,在该加成反应中,上述式(17)中的R来自上述式(18)所表示的不饱和基团中的R。

[化学式20]

………式(X2)

上述式(X2)中,R代表氢原子或甲基。

具有上述式(18)表示的不饱和基团的化合物是具有丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基(以下合并两者记为(甲基)丙烯酸酯基)的化合物。

作为具有上述式(18)表示的不饱和基团的化合物,可使用例如(甲基)丙烯酸酯类单体或低聚物等。由于当碱增殖剂在同一分子中包含尽量多的上述式(18)表示的碱增殖性基团时,碱增殖反应可有效进行,因此优选至少具有2个(甲基)丙烯酸酯基的单体或低聚物。

作为上述多官能性(甲基)丙烯酸酯单体或(甲基)丙烯酸酯低聚物,具体可列举乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、以及它们的类似物。

另外,还可以使用例如酚醛清漆型化合物、公知的树枝状多官能性(甲基)丙烯酸酯。这些物质可单独使用,也可以以混合物的形式使用。

为了增加同一碱增殖剂分子中上述式(17)表示的碱增殖性基团的数目,可使用至少具有2个上述式(18)表示的不饱和基团的化合物。

至少具有2个上述式(18)表示的不饱和基团的化合物可通过下述方法获得:例如,使具有上述式(18)表示的不饱和基团的化合物与α-硫甘油进行迈克尔(マィケル)加成反应,转化为下述式(19)表示的被二醇取代的基团,然后再通过使各个羟基发生酯化或氨基甲酸酯化来获得至少具有2个上述式(18)表示的不饱和基团的化合物。通过进行该反应,可使例如1个不饱和基团转化为2个或4个不饱和基团。

[化学式21]

………式(19)

上述式(19)中的R代表氢原子或甲基。

为了在具有上述式(19)表示的基团的多醇化合物的羟基上导入不饱和基团、即(甲基)丙烯酸酯基,可使用酯化法及氨基甲酸酯化法。

相对于碱性化合物(A)100重量份,上述碱增殖剂(B)的混合比例优选在20~300重量份范围。如果碱增殖剂(B)不足20重量份,则可能导致采用了碱增殖剂反应的连锁反应无法有效进行。如果碱增殖剂(B)超过300重量份,则可能引起碱增殖剂在溶剂中达到饱和而发生碱增殖剂的析出。此外,还可能导致反应体系受到连锁反应控制,无法在想要停止反应时将反应停止,导致反应难以控制。

氨基烷基化合物(C)

相对于上述光产碱剂(A)100重量份,还优选含有20~100重量份比例的氨基烷基化合物(C)。如果氨基烷基化合物(C)不足20重量份,则可能无法充分获得添加氨基烷基化合物(C)的效果;如果超过100重量份,则由光产碱剂产生的自由基与光产碱剂等量,即使过量添加也会在未反应的状态下停止反应。

氨基烷基化合物(C)与因光产碱剂(A)分解而产生的烷基自由基反应。经过该反应,也会产生碱性气体。由此,会进一步提高气体的生成效率。另外,产生的碱性气体通过进一步与碱增殖剂(B)反应,会进一步呈几何级数地产生碱性气体。另外,在生成碱性气体时,会同时生成二氧化碳。因此,通过在使用上述碱增殖剂(B)的基础上进一步使用氨基烷基化合物(C),可进一步提高气体生成效率。

作为上述氨基烷基化合物(C),并无特殊限制,优选使用选自甲基胺、乙基胺、丁基胺、N-甲基-氨基乙烷、N,N-二甲基氨基乙烷、N,N-二乙基乙二胺及N-甲基氨基丁烷中的1种化合物,此时,可进一步提高气体生成效率。

当气体生成剂中包含上述光产碱剂(A)时,也可以不含有光增敏剂,即使以短时间照射少量的光,也可生成充分量的碱性气体。

气体生成层20中还优选包含光增敏剂。通过使气体生成层20中包含光增敏剂,可使其在接受光照时更迅速地生成气体。

光增敏剂只要是可使因接受光照而生成气体的气体生成剂中发生能量移动、促进气体生成剂的分解的化合物即可,则没有特殊限制。作为光增敏剂,可列举例如:噻吨酮、二苯甲酮、苯乙酮类、米蚩酮、苯偶酰、苯偶姻、苯偶姻醚、苄基二甲基酮缩醇、苯甲酰苯甲酸酯、α-酰肟酯、四甲基秋兰姆单硫化物、脂肪族胺、包含芳基的胺、哌啶等氮杂环类、烯丙基硫脲、邻甲苯基硫脲、二硫代磷酸二乙基钠、芳香族亚磺酸的可溶性盐、N,N-二取代对氨基苄腈类化合物、三正丁基膦、N-亚硝羟胺衍生物、噁唑烷化合物、四氢-1,3-噁嗪化合物、甲醛或乙醛与二胺的缩合物、蒽及其衍生物、黄嘌呤、N-苯基甘氨酸、酞菁、萘菁、硫菁等菁色素类卟啉及其衍生物等。这些光增敏剂可单独使用,也可以将2种以上组合使用。

作为光增敏剂的混合比例,只要在可获得光增敏作用的范围内则没有特殊限制,例如,相对于可通过接受光照而生成气体的气体生成剂100重量份,优选含有0.1~50重量份范围的光增敏剂,更优选含有1~10重量份范围的光增敏剂。如果光增敏剂过少,则存在难以获得充分的增敏作用的倾向;如果光增敏剂过多,则可能会对气体生成剂的光分解产生抑制。

此外,出于辅助气体生成的目的,也可以向气体生成层20中添加光分解性偶氮化合物或过氧化物等。

作为光分解性偶氮化合物,可列举例如偶氮酰胺类化合物、偶氮腈类化合物、偶氮脒类化合物或环状偶氮脒化合物等。这些偶氮化合物可单独使用,也可以将2种以上组合使用。

作为光分解性过氧化物,可列举例如:过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、邻二甲氨基安息香酸异戊酯、蒽醌类、三嗪类、偶氮二异丁腈、苯甲酰过氧化物、过氧化异丙苯等。作为蒽醌类,可列举例如:2-乙基蒽醌、八甲基蒽醌、1,2-苯并蒽醌、2,3-二苯基蒽醌等。作为三嗪类,可列举例如:2,4-三氯甲基-(4’-甲氧基苯基)-6-三嗪、2,4-三氯甲基-(4’-甲氧基萘基)-6-三嗪、2,4-三氯甲基-(胡椒基)-6-三嗪、2,4-三氯甲基-(4’-甲氧基苯乙烯基)-6-三嗪等。

出于停止气体连锁生成的目的,还可以向气体生成层20中添加自由基捕获剂等。

作为自由基捕获剂,可列举例如:叔丁基儿茶酚、氢醌、甲基醚、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶类酶、维生素C、维生素E、多酚类、亚油酸等。

气体生成剂在气体生成层20内优选以相容状态存在。这是由于,当其以相容状态存在时,可获得高气体生成效率,并且可提高气体生成层20的表面平滑性。

这里,本说明书中的所述“相容状态”是指,微分散或相容至在利用电子显微镜对气体生成层20进行观察时无法确认到气体生成剂的程度的状态。

为使气体生成剂以相容状态存在,优选选择溶解于气体生成层20中的气体生成剂。不过,气体生成剂也可以是不易溶解于气体生成层20中的物质。此时,优选通过例如使用分散机、或组合使用分散剂来使气体生成剂分散。

此外,作为粘合剂树脂,可使用例如聚(甲基)丙烯酸酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚醚、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺等高分子材料。另外,也可以使用它们的共聚物,还可以将它们组合使用。其中,由于使用聚(甲基)丙烯酸酯时可进一步提高气体的生成效率,因此优选。粘合剂树脂的紫外光吸收带优选比上述光产酸剂或光增敏剂、光产碱剂的紫外光吸收带的波长短。

添加粘合剂树脂还可以达到为气体生成层20赋予各种功能的目的。粘合剂树脂优选包含例如粘接剂树脂。通过使气体生成层20中包含粘接剂树脂作为粘合剂树脂,可提高气体生成层20与基板10之间的粘结性、粘接性。

需要指出的是,在本实施方式中,粘接剂树脂优选为不会由于施加到气体生成层20的外部刺激而发生固化的树脂。这是由于,通过采用不会在外部刺激下发生固化的粘接剂树脂,可以在对气体生成层20开始施加外部刺激之后仍保持气体生成层20与基板10之间的高度粘接性。粘接剂树脂优选为例如在外部刺激下不发生交联的树脂。

作为粘接剂树脂的具体实例,可列举例如:橡胶类粘接剂树脂、丙烯酸类粘接剂树脂、硅氧烷类粘接剂树脂、氨基甲酸酯类粘接剂树脂、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物类粘接剂树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物粘接剂树脂、环氧类粘接剂树脂、异氰酸酯类粘接剂树脂等。优选使用丙烯酸类粘接剂树脂。

不过,粘合剂树脂中也可以不包含粘接剂树脂。当粘合剂树脂中不包含粘接剂树脂时,如图23所示,也可以通过分别在基板10与气体生成层20之间、以及气体生成层20与隔离层21之间设置粘接剂层33、34来将基板10和气体生成层20相贴合。

此外,在本发明中,气体生成层的形式并不限于气体生成膜。气体生成层可以是例如附着或含浸有气体生成剂的板状或膜状多孔体。此时,在气体生成层中生成的气体可通过形成于多孔体中的多个孔而被迅速地导入到微流路中。由此,可进一步提高微流体系统的送液效率。需要说明的是,此时,为了顺利地将来自气体生成层20的气体导入到微流路14,特别优选设置隔离层21。

对于多孔体并无特殊限制,作为具体实例,可列举例如:众多纤维的集合体即无纺布或织物、发泡体等。

此外,为使气体生成层中生成的气体被迅速供给到微流路,优选将气体生成层加工成易于将气体供给到微流路的形状。例如,如图24所示,在气体生成层20中,沿气体生成层20的厚度方向贯穿气体生成层20的多个通孔35可形成为矩阵(matrix)状。此时,通孔35的直径优选比微流路14的直径小。需要指出的是,即使在这种情况下,为了顺利地将来自气体生成层20的气体导入到微流路14,也特别优选设置隔离层21。

对于包含粘合剂树脂的情况,相对于粘合剂树脂100重量份,优选含有5重量份~100重量份比例的偶氮化合物或叠氮化合物,更优选含10重量份~50重量份。如果偶氮化合物或叠氮化合物的比例过少,则可能导致在受到外部刺激时气体生成量过少;如果偶氮化合物或叠氮化合物的比例过多,则可能出现偶氮化合物或叠氮化合物无法溶解在粘合剂树脂中的情况。

此外,相对于粘合剂树脂100重量份,优选含有2~150重量份比例的上述光产酸剂,更优选含10~100重量份。此外,相对于粘合剂树脂100重量份,优选含有2~150重量份比例的酸刺激产气剂,更优选含10~100重量份。如果光产酸剂及酸刺激产气剂的比例过少,则可能导致在受到光照时无法充分地进行气体生成;如果光产酸剂及酸刺激产气剂的比例过多,则可能出现光产酸剂及酸刺激产气剂无法溶解在粘合剂树脂中的情况。

相对于粘合剂树脂100重量份,优选含有20~500重量份比例的光产碱剂。如果光产碱剂的比例过少,则可能导致在受到光照时无法充分地进行气体生成;如果光产碱剂的比例过多,则可能出现光产碱剂无法溶解在粘合剂树脂中的情况。

相对于光产碱剂100重量份,碱增殖剂的混合比例优选在20~300重量份范围。如果碱增殖剂不足20重量份,则可能出现无法有效发生采用碱增殖剂反应的连锁反应的情况。如果碱增殖剂超过300重量份,则碱增殖剂在溶剂中达到饱和,可能导致碱增殖剂析出。此外,还可能导致反应体系受到链锁反应控制,无法在想要停止反应时将反应停止,反应难以控制。

相对于光产碱剂100重量份,氨基烷基化合物的混合比例优选在20~100重量份范围。如果氨基烷基化合物的混合比例不足20重量份,则可能无法充分获得添加氨基烷基化合物的效果;如果氨基烷基化合物的混合比例超过100重量份,则由光产碱剂产生的自由基与光产碱剂等量,即使过量添加也在未反应的状态下终止反应。

丙烯酸类粘接剂树脂是在常温下具有粘结性的聚合物。丙烯酸类粘接剂树脂可通过与一般的(甲基)丙烯酸类聚合物相同的方法获得:例如,可按照常规方法通过使作为主要单体的烷基碳原子数通常在2~18范围的丙烯酸烷基酯及甲基丙烯酸烷基酯中的至少一种、含官能团的单体、以及根据需要而采用的可共聚的其它改性用单体进行共聚来获得。含官能团的(甲基)丙烯酸类聚合物的重均分子量通常在20万~200万左右。

与基板10实质上由有机硅氧烷化合物制成的情况类似,当基板10的极性低时,优选使用极性低的粘接剂树脂。

通过使用极性低的粘接剂树脂,即使在基板10的极性低的情况下,也能够提高基板10与气体生成层20之间的密合强度。

作为极性低的粘接剂树脂,可列举烷基侧链类化合物或氟取代烷基侧链类化合物等具有低极性侧链的粘粘接树脂、硅氧烷类粘接剂树脂等。

作为烷基侧链类化合物,可列举例如长链烷基丙烯酸酯聚合物、长链烷基改性高分子等。作为长链烷基丙烯酸酯聚合物的具体实例,可列举例如:由碳原子数12以上的长链烷基丙烯酸酯、如丙烯酸硬脂酯、和作为被膜形成成分的丙烯酸丁酯或丙烯腈、以及作为为带状支撑体赋予密合性的官能团成分的丙烯酸或马来酸酐通过共聚得到的聚合物等。作为长链烷基改性高分子的具体实例,可列举例如:对聚乙烯醇等聚合度高的聚合物连接了氯代烷酰基(alkyloyl chloride)、异氰酸烷基酯等长链烷基成分的侧链而得到的聚合物等。

作为氟取代烷基侧链类化合物,可列举例如包含CF3基或CH3基的(甲基)丙烯酸烷基酯等。此外,氟取代烷基侧链类化合物还可以是下述聚合物:例如,由2,2,2-三氟乙基(甲基)丙烯酸酯或2,2,3,3-四氟戊基丙烯酸酯、和作为被膜形成成分的丙烯酸丁酯或丙烯腈、以及作为为带状支撑体赋予密合性的官能团成分的丙烯酸或马来酸酐共聚得到的聚合物等。

作为硅氧烷类粘接剂树脂的具体实例,可列举例如包含硅橡胶和硅树脂的混合物。作为硅橡胶的具体实例,可列举下述式(1)表示的直链状有机聚硅氧烷。作为硅树脂的具体实例,可列举下述式(2)表示的硅树脂。

[化学式22]

(在上述式(1)中,R1及R2分别为甲基或苯基,n为5,000~20,000。)

[化学式23]

(在上述式(2)中,R3、R4及R5分别为甲基或苯基,x为2,000~7,500,y为2,300~13,500。)

硅橡胶也可以是具有交联部分的聚合物。对于硅橡胶的交联方法并无特殊限制,可列举例如:使用过氧化苯甲酰等过氧化物的方法、或使用硅氢化反应的方法等。

对于硅氧烷类粘接剂树脂的溶解度参数(SP值)并无特殊限制,优选为例如6.0~11.0。由此,可进一步提高低极性基板10与气体生成层20之间的密合强度。这里,所述的溶解度参数(SP值)指的是物质的聚集能量的平方根,是衡量树脂在溶剂中的溶解性、树脂之间相容性或密合性的指标。

此外,对于基板10的极性低的情况,还可以使粘接剂树脂中含有硅烷偶联剂。当粘接剂树脂中含有硅烷偶联剂时,也同样可以提高极性低的基板10和气体生成层20之间的密合强度。作为硅烷偶联剂的具体实例,可列举例如乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷等乙烯基硅烷化合物,2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷等环氧基硅烷化合物,3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等甲基丙烯酰基硅烷化合物,N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷等氨基硅烷化合物等。

此外,对于基板10的极性低的情况,还可以在基板10和气体生成层20之间设置密合层。由此,可提高基板10与气体生成层20之间的密合强度。具体而言,例如,当使用实质上由有机硅氧烷化合物形成的基板10和包含丙烯酸类粘接剂的气体生成层20时,优选在基板10与气体生成层20之间设置实质上由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂制成的密合层。

需要说明的是,为了能对粘结剂的凝集力进行调节,可以根据需要向粘合剂树脂中适当混合异氰酸酯化合物、蜜胺化合物、环氧化合物等通常被混合在粘结剂中的各种交联剂。另外,还可以向粘合剂树脂中添加增塑剂、树脂、表面活性剂、蜡、微粒填充剂等公知添加剂。

其中,气体生成层20可以由例如1个或多个膜构成。即,可以通过在基板10上成膜来形成气体生成层20,也可以在基板10上贴合膜状气体生成层20。

隔离层21被设置在气体生成层20的与基板10侧相反一侧的表面。隔离层21用来抑制在气体生成层20中产生的气体向隔离层21侧流出。由此,隔离层21优选不易使气体生成层20中产生的气体透过的层,隔离层21优选实质上不使气体生成层20中产生的气体透过的层。

此外,对于气体生成层20是接受光照而生成气体的层的情况,则隔离层21优选是可使光透过的层。

隔离层21可以是例如树脂制造的膜、薄膜(film)或基板、或者玻璃制造膜、薄膜(film)或基板。作为隔离层21的材质,可列举例如:聚丙烯酸、聚烯烃、聚碳酸酯、氯乙烯树脂、ABS树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、尼龙树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂及玻璃等。

需要指出的是,隔离层21可以通过在气体生成层20上成膜而形成。此外,也可以在气体生成层20上贴合膜状的隔离层21。或者,也可以预先在隔离层21上成膜气体生成层20、然后再在气体生成层20的与隔离层21相反一侧的表面贴合基板10。此时,对于气体生成层20的成膜方法并无特殊限制。例如,可通过进行涂布或挤出成形来成膜气体生成层20。

此外,优选对隔离层21的气体生成层20侧表面进行增粘处理。通过对隔离层21的气体生成层20侧表面进行增粘处理,可以抑制在隔离层21与气体生成层20之间生成气体、或产生的气体积留于隔离层21和气体生成层20之间的缝隙中。由此,可抑制在隔离层21与气体生成层20之间出现剥离。作为增粘处理的方法,可采用与上述方法相同的方法。

这里,对于隔离层21的层厚并无特殊限制,优选为10μm~100μm,更优选为25μm~75μm。

正如上述说明过的,在本实施方式中,设置有气体生成层20,并使该气体生成层20覆盖于微流路14的开口14a。由此,可通过对气体生成层20赋予外部刺激而将在气体生成层20中产生的气体供给至微流路14。这样一来,就没有必要像例如记载在专利文献1中的微泵系统那样设置微泵室。因此,根据本实施方式,不只是微泵系统2、还可以实现微流体设备1的进一步小型化。

另外,在微流体设备1中,由于没有必要在基板内形成微泵室、仅形成气体生成层20即可,因此,能够比专利文献1中记载的微流体设备更加容易地制作。特别是,当使用气体生成膜作为气体生成层20时,能够更容易地制作。

此外,在本实施方式中,也可以通过调节开口14a的开口面积来对供给到微流路14中的气体量进行调节。

在本实施方式中,在气体生成层20的与基板10相反一侧的表面上设置有隔离层21。由此,可以将气体生成层20中产生的气体有效地供应至微流路14。因此,在微流路14中,可容易地获得高气压。

此外,在本实施方式中,在气体生成层20中含有粘合剂。因此,可以为气体生成层20赋予各种功能。例如,通过含有粘接剂树脂作为粘合剂,可提高气体生成层20与基板10的粘接性。由此,例如,可抑制在产生气体时气体生成层20从基板10上剥离。由此,可进一步提高微流路14中的气压。

特别是,通过含有在受到外部刺激时不发生固化的粘接剂树脂作为粘合剂,即使在开始向气体生成层20赋予外部刺激之后,也可以保持气体生成层20对于基板10的高粘接性。由此,可进一步提高微流路14中的气压。

以下,进一步举例对实施本发明的优选实施方式进行说明。在以下说明中,参照与第1实施方式中相同的符号,省略对具有实质上与第1实施方式共同功能的部件的说明。

(第2实施方式)

在上述第1实施方式中,针对微流体设备1中仅形成有一个气体生成部3的实例进行了说明。而在本发明中,也可以形成多个气体生成部3,如图2所示。换言之,也可以设置多个微流路14。此时,也可以对多个气体生成部3仅共同地设置一个气体生成层20。

对于像本实施方式这样的、多个气体生成部3形成为矩阵状的情况,如果气体生成层20是通过光照而产生气体的层,则在平面视野中,还可以在相邻的开口14a的相互之间设置1个或多个用来对照射至气体生成层20的光23进行遮光的遮光层22。

通过设置该遮光层22,可使对于气体生成层20的与各开口14a相对应部分的光照的控制变得容易。具体而言,对于例如未设置遮光层22的情况,气体生成层20上与相邻的多个开口14a相对应的全部部分均有受到光照的危险。因此,很难仅对气体生成层20中与一个开口14a相对应的部分实施光照。与此相对,在本实施方式中,在气体生成层20的与相邻开口14a相对应部分的相互之间,由遮光层22区划开。由此,当要向与气体生成层20上某个特定开口14a相对应部分实施光照时,可抑制该照射光对气体生成层20上与上述特定开口14a相邻的开口14a相对应的部分的光照。由此,易于独立地对各气体生成部3进行控制。

遮光层22优选为在与各开口14a相对应部分形成有开口或透光部的层。换言之,在平面视野中,气体生成层20上与各开口14a相对应的部分优选在遮光层22中相互隔离。这是由于,当要向气体生成层20的与某个特定开口14a相对应的部分实施光照时,可更有效地抑制该照射光对气体生成层20上与上述特定开口14a相邻的开口14a相对应的部分的光照。

在本实施方式中,当相邻开口14a间的距离短时,效果尤为突出。换言之,根据本实施方式,也可以密集地设置多个气体生成部3。

(第3实施方式)

在上述第2实施方式中,针对多个气体生成部3共同设置一个气体生成层20的实例进行了说明。不过,也可以如图3所示地,对多个气体生成部3分别设置气体生成层20。此时,没有必要使气体生成层20和基板10相贴合。例如,也可以使隔离层21和基板10粘接于相邻的气体生成层20之间,使隔离层21相对于基板10固定,同时在隔离层21和基板10之间设置气体生成层20。

(第4实施方式)

图4是第4实施方式的微流体设备的截面图。如图4所示,在本实施方式中,在隔离层21的位于气体生成层20的外周的外周部21a上,隔离层21在整个外周上与基板10相接合。从而,在基板10与隔离层21之间形成实质上气密的空间。另外,在该气密空间内设置有气体生成层20。

气体生成层20可以与基板10粘结或粘接,也可以不与基板10粘结及粘接。气体生成层20中形成有连通孔20a。连通孔20a与开口14a连通。

例如,对于未形成连通孔20a的情况,在气体生成层20的与基板10相反一侧表面上产生的气体会经由气体生成层20的内部供给到微流路14。这样一来,对微流路14的气体供给效率有降低的趋势。与此相对,在本实施方式中,由于形成有连通孔20a,因此,在气体生成层20上与基板10相反一侧的表面上产生的气体也会介由连通孔20a供给至微流路14。由此,可有效向微流路14供给气体。因此,也可以例如减小气体生成层20。

(第5实施方式)

图5是第5实施方式的微流体设备的截面图。如图5所示,在气体生成层20上也可以形成与开口14a相连的1个或多个沟20b。由此,能够将在远离气体生成层20的开口14a的部分产生的气体也有效地供给至微流路14。

例如,优选如图6所示地形成从与开口14a相对应的部分呈放射状延伸的多个沟20b。由此,可实现从气体生成层20的更大范围部分向微流路14供给气体。

此外,还可以如图7所示地进一步形成波带状或马蹄状的沟,并使所述波带状或马蹄状的沟与形成为放射状的多个沟20b连通。需要指出的是,在本发明中,对于沟20b的形成根数、形状没有任何限制。

这里,也可以形成贯穿气体生成层20厚度方向的开孔来代替沟20b。

此外,也可以将气体生成层20的基板10侧表面制成粗糙面来代替形成沟20b或开孔。即使在这种情况下,也能够将在气体生成层20的远离开口14a的部分产生的气体有效地供给到微流路14。

另外,还可以如图8及图9所示地在基板10的表面10a形成沟10c来代替诸如上述第5实施方式那样的、在气体生成层20上形成沟20b。此外,还可以在气体生成层20形成沟20b的同时,在基板10的表面10a上形成沟10c。

(实验例1)

准备了由丙烯酸2-乙基己酯96.5重量份、丙烯酸3重量份、丙烯酸2-羟乙酯0.5重量份形成的丙烯酸类共聚物(重均分子量70万)。

将上述丙烯酸类共聚物100重量份、作为溶剂的乙酸乙酯200重量份、以及作为交联剂的异氰酸酯类化合物(日本聚氨酯公司制造,商品名Colonate L45)5重量份混合,制备了粘接剂树脂粘合剂溶液。

向上述粘接剂树脂粘合剂溶液中混合作为光产酸剂的2,3,4,4’-四羟基二苯甲酮和作为酸刺激产气剂的碳酸氢钠,得到了光响应性气体生成材料。其中,相对于丙烯酸类共聚物100重量份,2,3,4,4’-四羟基二苯甲酮和碳酸氢钠的混合量分别为35重量份、75重量份。

将上述光响应性气体生成材料流延在经过了增粘处理的厚50μm的PET膜上并进行涂布之后,使其干燥,从而制作了光响应性气体生成膜。干燥后的光响应性气体生成膜的厚度约为30μm。

(实验例2)

除了向实验例1的粘接剂树脂粘合剂溶液中混合了20重量份(相对于丙烯酸类共聚物100重量份)作为光产气剂的2,2’-偶氮双(N-丁基-2-甲基丙酰胺)来代替上述混合的光产酸剂及酸刺激产气剂以外,按照与实验例1相同的方法制作了光响应性气体生成膜。

(实验例3)

除了使用3-叠氮甲基-3-甲基氧杂环丁烷作为光产气剂以外,按照与实验例2相同的方法制作了光响应性气体生成膜。

(评价)

准备了大小为50mm×50mm、厚度为5mm、且中心形成了直径1mm的通孔的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板。使用手辊将实验例1~3中获得的各光响应性气体生成膜贴合在PMMA板上。

准备了具有气体透过性管和安装在该管的一端的气体量测定用计量吸管的气体生成定量测定装置。该气体生成定量测定装置的管的另一端与在PMMA板上形成的通孔的与光响应性气体生成膜相反一侧的开口相连。其中,气体生成定量测定装置以从管的一端流入水直到水充满至计量吸管的基准线的状态为初期状态,并测量由产生自膜的气体引起的水位相对于该初期状态的变化。

然后,使用高压水银灯以24mW/cm2(365nm)的光照强度对光响应性气体生成膜照射了波长365nm的紫外线,对此时的气体生成量进行了测定。另外,在照射紫外线并经过200秒钟之后,对光产酸剂和酸刺激产气剂的总量、及每1g光产气剂的气体生成量进行了测定,按照下述评价标准进行了评价。

[气体生成量的评价标准]

◎:每1g光产气剂的气体生成量为1.5mL以上

○:每1g光产气剂的气体生成量在1.0mL以上且小于1.5mL

△:每1g光产气剂的气体生成量在0.5mL以上且小于1.0mL

×:每1g光产气剂的气体生成量不足0.5mL

结果如下所示。

[气体生成量评价结果]

实验例1:○

实验例2:◎

实验例3:◎

(变形例3~12)

在上述实施方式中,针对相对于每个微流路14仅形成1个开口14a的实例进行了说明。但本发明并不限于该实施方式。例如,也可以是相对于每个微流路14形成多个开口14a。此外,基板10上也可以形成相互连接的多个微流路14。图10~图22示出了微流路14的形成例。

在图10及图11所示的实例中,相对于每个微流路

微流体设备专利购买费用说明

专利买卖交易资料

Q:办理专利转让的流程及所需资料

A:专利权人变更需要办理著录项目变更手续,有代理机构的,变更手续应当由代理机构办理。

1:专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2:按规定缴纳著录项目变更手续费。

3:同时提交相关证明文件原件。

4:专利权转移的,变更后的专利权人委托新专利代理机构的,应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A:(1)直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,(2)通过代办处缴纳,(3)通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q:专利转让变更,多久能出结果

A:著录项目变更请求书递交后,一般1-2个月左右就会收到通知,国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。

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