CN1437560A - 具有叠层结构的微型装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有作为容易破损且薄的层的缺欠部形成的微细毛细管状空腔的微型装置的制造方法,特别是以高的生产率制造具有立体复杂流路的微型装置的制造方法,而且能够提供一种具有多层树脂层层叠、微细毛细管状空腔贯通各层相互连接、立体交叉的微细毛细管状流路及具有形成反应槽的空间、隔膜式阀、及阀结构等的多功能的微型装置。制造方法包括以下工艺,即:在涂敷支持体上形成的由活化能射线固化性组合物组成的具有缺欠部的半固化涂膜,将该半固化涂膜层叠在其它部件上,除去支持体,在除去支持体前、后或除去支持体的前后再照射活化能射线,使该涂膜固化的同时与其它部件粘接。
Description
技术领域
本发明涉及一种内部具有微小流体流路的微型流体装置,被广泛应用于化学、生物化学或物理化学等领域的,可以用作微型反应装置(微型反应器)、集成DNA分析仪、微型电泳装置、微型色谱仪的,内部具有微小空腔,例如在部件中形成流路、反应槽、电泳柱、膜分离机构及传感器等结构的微型分析装置等的微型装置的制造方法及根据该方法制造的微型装置。
更具体的说,本发明涉及一种设有具有活化能线性固化性树脂层的叠层结构,在该活化能线性硬化性树脂层的层内设有树脂的缺欠部,设有层叠多层树脂、该缺欠部贯通各层相互连接的细毛细管状流路,进一步设有形成反应层的空间、隔膜阀及阀结构等的微型装置。
另外,本发明的微型装置是由含有疏水性的活化能线性聚合物(a)及与之聚合所得的两亲性聚合物(b)的活化能线性固化性树脂层构成,不易吸附生物成分。
另外,本发明还涉及一种微型装置的制造方法,即:在涂敷支持体上制作活化能线性固化性树脂层,然后,将具有通过图案形成曝光与显影形成树脂缺欠部的该活化能线性固化树脂层,在半固化状态下与其它部件层叠,再次通过活化能线性照射与其它部件连接、固化,在再次照射活化能线前、后或照射过程中除去涂敷支持体。
背景技术
在硅、石英、玻璃、聚合物等的基材中,形成蚀刻法制作的细槽,用作液体流路或分离用凝胶通道这一点已被大家公知(例如R.M.McCo’rmick等、[分析化学]、第262页、第69卷、1997年),以防止操作中液体的蒸发等为目的,已知可以用螺旋夹、热粘砂、粘接等将玻璃板等的盖固定而使用。
但是,用螺旋夹的密封中,容易产生向层叠的基材间或基材与盖之间漏泄液体,热粘砂或粘接又需要很长时间特别不利于生产。另外,这样的材料和制法,要制造在连续3层以上的层中形成流路外的其它空隙部的多层结构的微型装置是很困难的,特别是制造由容易破损的薄的多层层叠的微型装置是非常困难的。
另外,在[科学(SCIENCE)]杂志(第288卷、113页、2000年)中,记载了通过注型法制作表面具有槽的硅橡胶制部件、通过将硅橡薄膜夹在两个该部件中粘接形成立体交叉的毛细管状流路的方法。但是,该两个流路是独立的流路,不能形成贯通各层相互连接的细毛细管状流路。特别是在不能独立出来的情况下,用柔软的材料制造由薄层构成的多层结构的微型装置在工业上是不可能的,不能制造出用于实施复杂反应分析工艺的微型装置。另外,硅橡胶由于能够吸附很多的生化物质,所以用途有限,将硅橡胶固化又需要很长时间而使生产率大幅度降低。
一方面,由活化能线性固化性树脂形成的微型装置,通过使活化能线性固化性树脂在半固化状态下与其它部件相接触、在该状态下再次照射活化能射线使其完全固化的方法,不使用粘接剂也可以粘接,能够以极高的生产率制造。
但是,即使使用该方法,在各个缺欠部不能独立出来的情况下,将多个薄的薄膜对照微小缺欠部的位置进行层叠,在工业实施上是很困难的。特别是当树脂层的缺欠部为长的线状、曲线状、多条线状等情况下,该薄膜的操作就变得更困难,贯通该层而相互连接的毛细管状流路的形成方法目前还不被大家知道。另外,在各个缺欠部不能独立出来的情况下,对照微小缺欠部的位置,而且将薄的活化能射线固化性树脂组成的薄膜层叠为3层以上的微型装置目前不被大家知道。
发明内容
本发明要解决的课题在于提供一种具有作为容易破损且非常薄的层的缺欠部而形成的微细毛细管状空腔的微型装置的制造方法,特别是提供一种具有立体状形成的复杂的流路的微型装置的高生产率的制造方法,而且提供一种具有层叠多层树脂层、微细的毛细管状空腔贯通各层而相互连接而形成的立体交叉的微细毛细管状流路、形成反应槽的空间、隔膜阀及阀结构等的多功能微型装置。
本发明者们,对于解决所述课题的方法锐意研究,结果发现通过在涂敷支持体上形成具有由活化能线性固化性组合物构成的缺欠部的半固化涂膜、将该半固化涂膜层叠在其它的部件中后除去支持体、在除去支持体前、除去支持体后或在除去支持体的前后进行在照射活化能线性照射、使该涂膜固化的同时与其它部件粘接的方法,就很容易的制造出内部形成空腔的微型装置、特别是由多层连续层叠形成微型装置而完成本发明。
即:本发明提供一种具有下述工艺、设有一层以上的具有缺欠部的树脂层(X)、该树脂层与其它的部件或其它的树脂层(X)层叠、缺欠部形成空腔的具有叠层结构的微型装置的制造方法。
(i)在涂敷支持体上涂敷含有活化能射线聚合物(a)的活化能射线固化性组合物(x),形成未固化涂膜的工艺(i),
(ii)在构成缺欠部分以外的未固化涂膜上照射活化能射线使照射部的未固化涂膜变为非流动性或难流动性,而且半固化使未反应的活化能射线聚合性官能团有残留,形成半固化涂膜的工艺(ii),
(iii)从半固化涂膜中除去非照射部分的未固化组合物(x),获得具有涂膜缺欠部的半固化涂膜的工艺(iii),
(iv)使具有涂膜缺欠部的半固化涂膜层叠在其它部件(J)上形成树脂层(X)的工艺(iv),
(v)通过将涂敷支持体从树脂层(X)上除去,以将树脂层(X)复制到部件(J)上的工艺(v),
(vi)在工艺(iv)后、工艺(v)之前或工艺(v)之后、或工艺(v)的前后,在半固化状态的树脂层(X)上照射活化能射线,使树脂层进一步固化,将树脂层粘接在部件(J)上的工艺(vi)。
本发明提供一种在工艺(v)中用溶解法除去涂敷支持体,或工艺(vi)在工艺(v)之前、在工艺(v)中用剥离涂法敷支持体的微型装置的制造方法;或在进行工艺(i)、(ii)、(iii)、(iv)、(v)之后,或在进行工艺(i)、(ii)、(iii)、(iv)、(v)及(vi)之后,或者以工艺(i)、(ii)、(iii)、(iv)、(vi)及v的顺序进行之后,通过用树脂层(X)的层叠部件(J)来代替工艺(iv)中的部件(J)而反复进行工艺(i)~(v)或工艺(i)~(vi),将树脂层(X)多层层叠而形成微型装置的制造方法。
本发明提供一种通过将多层的树脂层(X)层叠,使其缺欠部中至少部分重合,在叠层结构中,将多层的树脂层(X)的缺欠部连接形成空腔的微型装置的制造方法。本发明提供一种微型装置的制造方法,即:部件(J)是具有具有贯通该部件的缺欠部的部件、或表面具有凹状缺欠部的部件、或具有贯通该部件的缺欠部和表面具有凹状缺欠部的部件,通过部件(J)与树脂层(X)的层叠使部件(J)的缺欠部与树脂层(X)的缺欠部至少有部分重合,在叠层结构中将部件(J)的缺欠部与树脂层(X)的缺欠部相互连接形成空腔。
本发明提供一种微型装置的制造方法,即:从所述{工艺(i)与工艺(ii)之间、工艺(ii)与工艺(iii)之间及工艺(iii)与工艺(iv)之间}选择一种以上的工艺之间,对树脂层(X)的一部分进行活化能射线照射,通过在工艺(v)确保不能与其它部件相粘接的情况下对该被照射部分进行部分固化,在树脂层(X)中,形成即使与其它部件或树脂层相接触也不粘接的部分的一种微型装置的制造方法。
本发明提供一种微型装置的制造方法,即:在形成阀的形状中照射所述工艺(ii)中活化能射线,在树脂层(X)的一部分中设置阀结构,以及实施部分固化部分是形成树脂层(X)的阀部分的微型装置的制造方法。
进而,本发明提供一种微型装置的制造方法,即:所述活化能射线固化性组合物(x)含有表示单聚物与水的接触角为60度以上的疏水性活化能射线聚合物(a)和与之聚合所得的两亲性聚合物(b)。
本发明提供一种具有叠层结构的微型装置,即:将{从具有贯通部件的缺欠部的部件、或表面具有凹状缺欠部的部件、或具有贯通部件的缺欠部和表面具有凹状缺欠部的部件中选择的部件(J’)};在层部分中具有缺欠部、该缺欠部的最小宽度为1~1000μm的活化能射线固化性树脂层(X’)中一层以上的层;{能够从具有贯通部件的缺欠部的部件、或表面具有凹状缺欠部的部件、或具有贯通部件的缺欠部和表面具有凹状缺欠部的部件中选择的部件(K’)}相互层叠,部件中至少两个以上的缺欠部相互连接形成空腔的微型装置。
本发明提供一种从所述部件(J’)、树脂层(X’)、以及部件(K’)中选择的一种以上的部件,平行设置在部件的叠层面上,并具有一种以上的线状空腔的微型装置;或空腔的一部分为流体流路、在不同的树脂层(X’)内形成的多条流路、或分支的流路隔开树脂层(X’)立体交叉的微型装置。
本发明提供一种微型装置,即:设有与从所述部件(J’)、树脂层(X’)、部件(K’)中选择的一种以上部件的一部分邻接,与其它层叠部件接触但粘接的部分的微型装置。
本发明提供一种微型装置,即:在至少树脂层(X’)的一层的一部分中,通过将周围部分的一部分作为缺欠部,设置阀结构,与其它邻接层叠的部件相接触但不粘接的部分为阀部分的微型装置。
本发明提供一种微型装置,即:从所述部件(J’)、树脂层(X’)、部件(K’)中选择的一种以上的部件,一侧形成隔膜部件,另一侧直接与其它具有缺欠部的部件层叠,该缺欠部通过层叠形成空腔,在隔膜部件的里面层叠的其它部件设有流入该空腔的流入口或流出该空腔的流出口,或由该两者形成的各孔状的缺欠部,流出口和流入口中至少有一个要将该部件隔开形成于隔膜的对面,其四周与隔膜不连接,变形隔膜,与该流入口或该流出口中的至少一个四周连接封闭流路。
本发明提供具有活化能射线聚合物和能够共聚的两亲性活化能射线聚合物的微型装置,即: 将{从具有贯通部件的缺欠部的部件、或表面具有凹状缺欠部的部件、或具有贯通部件的缺欠部和表面具有凹状缺欠部的部件中选择的部件(J’)};部分层中具有缺欠部、该缺欠部的最小宽度为1~1000μm的活化能射线固化性树脂层(X’)中一层以上的层;无缺欠部的隔膜部件(K”)相互层叠,具有其它的与该部件(K”)邻接的层叠部件相互接触但不粘接的部分,该部分为隔膜部分,部件(J’)与树脂层(X’)中的至少两个以上的缺欠部相互连接形成空腔的微型装置,以及通过所述本发明的制造方法制造的微型装置。
附图说明
图1为表示从与表面垂直的方向所看到的在实施例1及实施例3中使用的涂敷支持体及树脂层(X-1)俯视图的模式图。
图2为表示以实施例1及实施例3制造的本发明的微型装置的俯视图的模式图。
图3为表示以实施例1及实施例3制造的本发明的微型装置的部分放大立体图的模式图。
图4为表示以实施例4使用的涂敷支持体及树脂层(X’-4-1)的俯视图的模式图。
图5为表示实施例4中使用的涂敷支持体及树脂层(X’-4-2)的俯视图的模式图。
图6为表示实施例4中使用的涂敷支持体及树脂层(X’-4-3)的俯视图的模式图。
图7为表示以实施例4制造的微型装置的俯视图的模式图。
图8为表示以实施例4制造的微型装置的图7的A部中的剖面的模式图。
图9为表示以实施例5制造的微型装置的俯视图的模式图。
图10为表示以实施例5制造的微型装置的图9中A部剖面图的模式图。
图11为表示从与缺欠部形成表面垂直的方向所看到在实施例8中制作的部件(J’-8-1)的俯视图的模式图。
图12为表示实施例8中制造的树脂层(X’-8-1)及树脂层(X’-8-3)的俯视图的模式图。
图13为表示实施例8中制造的树脂层(X’-8-2)的俯视图的模式图。
图14为表示实施例8中制造的树脂层(X’-8-4)的俯视图的模式图。
图15为表示实施例8中制造的中间层(隔膜层)的俯视图。
图16为表示从与缺欠部形成表面垂直的方向所看到的实施例8中制造的部件(K’-8)的俯视图的模式图。
图17为表示以实施例8制造的微型装置的俯视图的模式图。
图18为表示以实施例8制造的微型装置的图17中A部分的剖面图的模式图。
具体实施方式
本发明的制造方法是关于将具有树脂缺欠部的树脂层[以下称该树脂层为(树脂层(X))]单独、或两个以上的具有相同或不同形状流路的树脂层(X)层叠粘接在其它的部件上,树脂层(X)与其它的部件或其它的树脂层(X)层叠将该缺欠部形成空腔的微型装置的制造方法。
本发明的制造方法中所用的涂敷支持体是能够将活化能射线固化性组合物(x)(以下也有只简称为组合物[组合物(x)])涂敷在其上面,而且将组合物(x)固化后可以除去的支持体。另外,在本发明中,涂敷中可具有铸型物,涂膜可以是具有铸型物的涂膜。
涂敷支持体的形状无须特殊限制,可以根据用途目的采用不同形状。例如,片状(包括薄膜状、丝带状、带状)、板状、滚筒状、(以大的滚筒为涂敷支持体,对涂敷、半固化、层叠、及剥离的过程都要在滚筒转动一周间完成)、其它复杂形状的成形物或铸型等,但从容易涂敷活化能射线固化性组合物和容易照射活化能射线的观点来看,优选粘接面为平面状或二维曲面状,特别优选具有柔性的片状。另外,从生产率方面来看也优选滚筒状。
另外,涂敷支持体的升斗量的分量、图画及位置的记号可以是印刷的。涂敷支持体的材料只要能够满足所述条件就没有特殊限制,例如可以列举的有聚合物、玻璃、石英类的结晶、陶瓷、硅类的半导体、金属、纸、无纺布、织布等,即使在它们中也优选聚合物和金属。
用于涂敷支持体的聚合物可以是单聚合物也可以是共聚物、另外,也可以是热可塑性聚合物也可以是热固化性聚合物。从生产率方面来看用于涂敷的支持体的聚合物优选热可塑性聚合物或活化能射线固化性聚合物。
通过机械力剥离除去涂敷支持体时,对多种活化能射线固化性组合物(x)的溶解性差,作为容易从该固化物上剥离的聚合物优选使用聚烯类聚合物、含氯聚合物、含氟聚合物、聚硫醚、聚醚酮类聚合物及聚酯类聚合物。
通过溶解除去涂敷支持体时,优选使用的例如聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、丙烯酸共聚物等水溶性树脂;含有聚乙二醇基等的聚醚基或羟基的低级醇可溶性树脂;含有羧基、磷酸基、磺基的树脂等碱可溶性树脂;含有氨基或季铵盐的树脂等酸可溶性树脂。
涂敷支持体可以由共聚物的混合物,也可以由混合共聚物组成,也可以是叠层结构以外的复合体。优选涂敷支持体含有改质剂、着色剂、填充材、增强材料等添加物。
涂敷支持体无论为聚合物还是非聚合物,都以进行表面处理为宜。表面处理是为了防止组合物(x)的溶解,使之容易从组合物(x)的固化物上剥离,提高组合物(x)的润湿性,防止组合物(x)的浸入。
涂敷支持体表面的处理方法可以任意,可以列举的例如有电晕放电处理、等离子处理、火焰处理、酸或碱处理、磺化处理、氟化处理、通过硅耦合剂等涂底层处理、表面接枝聚合处理、表面活性剂或离子剂等涂敷、摩擦或喷砂等物理处理。
在涂敷支持体上薄薄涂敷活化能射线固化性组合物(x)时,优选支持体被组合物(x)润湿或弹力较弱的支持体。即:优选与所用组合物(x)的接触角90度以下,更优选45度以下,特别优选25度以下,最优选为0度。
涂敷支持体为表面能低的材料,例如为聚烯、氟类聚合物、聚苯硫醚、聚醚醚酮等时,通过对涂敷支持体的接触面进行表面处理,使与所用组合物(x)的接触角变小。
但是,须要调节处理的程度使固化的活化能射线固化性组合物(x)不能粘接牢固而不能剥离下来。作为用于提高润湿性的表面处理方法,优选的例如有电晕放电处理、等离子处理、酸或碱处理、磺化处理、涂底层处理、涂敷表面活性剂的处理。
一方面,涂敷支持体由粘接性良好、活化能射线固化性组合物(x)固化物的剥离困难的材料组成时,优选氟处理、涂敷氟或硅类的剥离剂、通过表面接枝法引入亲水基或疏水基等表面处理。另外,涂敷支持体为纸、无纺布、编织布等多孔物质时,为防止组合物(x)的浸入,优选通过氟类化合物处理或涂层处理进行非多孔化处理。另外,对于润湿性的控制,除表面处理外,可以选择混合的改质剂,对涂敷支持体进行处理。
作为涂敷支持体能够含有的改质剂,可以列举的例如有硅油或氟代烃等的疏水剂(防水剂),水溶性聚合物、表面活性剂、硅胶等的无机粉末等亲水剂,邻苯二甲酸二辛酯等可塑剂。作为涂敷支持体中可以含有的着色剂,可以列举的有任意的染料或颜料、荧光性的染料或颜料、紫外线吸收剂。作为涂敷支持体中可以含有的增强材料,可以列举的例如有粘土等无机粉末、有机或无机纤维和织物。
用于本发明的活化能射线聚合物(a)[以下有的只简称为(化合物(a))],如果是通过活化能射线聚合固化物时,可以是自由基聚合性、阴离子聚合性或阳离子聚合性中的任一种。化合物(a)不仅局限于无聚合引发剂存在下的聚合物,也可以使用仅存在聚合引发剂时通过活化能射线聚合的聚合物。
化合物(a)若为加成聚和性的化合物时,优选聚合速度高的,优选含有作为活化能射线聚合性官能团的碳碳双健的化合物,其中,优选反应性高的(甲基)丙烯酸类化合物或聚乙烯醚类,或即使不存在光聚合引发剂也会固化的马来酸酐缩亚胺类化合物。
另外,化合物(a),从在半固化状态下形状保持性高,固化后强度也高这一点来看,优选聚合形成交联聚合物的化合物。因此更优选一个分子中,含有两个以上的聚合性的碳碳双键的化合物(以下有的将[在一个分子中含有两个以上的聚合性的碳碳双键]称为[多官能团])。
作为化合物(a)能够优选使用的多官能团的(甲基)丙烯酸类单体,可以列举的例如有二(甲基)丙烯酸二乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸新戊二醇酯、二(甲基)丙烯酸己烷-1,6-二醇酯、2,2’-双(4-(甲基)丙烯酰氧聚氧乙烯苯基)丙烷、2,2’-双(4-(甲基)丙烯酰氧聚氧丙烯苯基)丙烷、羟基二三甲基乙酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸二环十五酯、三聚异氰酸双(丙烯酰乙基)羟乙基酯、N-亚甲基双丙烯酰胺类的两官能团的单体;三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、三聚异氰酸三(丙烯酰乙基)酯、己内酯变性三聚异氰酸三(丙烯酰乙基)酯类的三官能团的单体;季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯类的四官能团的单体;二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等的六官能团的单体等。
另外,作为化合物(a)可以使用寡聚物(含有前聚物,以下相同),可以列举的例如有重均分子量为500~50000的聚合物。作为该类聚合性的寡聚物可以列举的例如有环氧树脂的(甲基)丙烯酸酯、聚醚树脂的(甲基)丙烯酸酯、聚丁二烯树脂的(甲基)丙烯酸酯、分子末端含有(甲基)丙烯酰基的聚尿烷树脂等。
作为马来酸酐缩亚胺类化合物(a)可以列举的例如有4,4’-亚甲基双(N-苯基马来酸酐缩亚胺)、2,3-双(2,4,5-三甲基-3-噻嗯基)马来酸酐缩亚胺、1,2-双马来酸酐缩亚胺乙烷、1,6-双马来酸酐缩亚胺己烷、三乙二醇双马来酸酐缩亚胺、N,N’-m-亚苯基二马来酸酐缩亚胺、m-三亚苄基马来酸酐缩亚胺、N,N’-1,4-亚苯基二马来酸酐缩亚胺、N,N’-亚苯基甲烷二马来酸酐缩亚胺、N,N’-亚苯基醚二马来酸酐缩亚胺、N,N’-亚苯基磺酸二马来酸酐缩亚胺、1,4-双(马来酸酐缩亚胺乙基)-1,4-二重氮鎓二环-[2,2,2]辛烷二氯化物、4,4’-异亚丙基二苯基=二氰酯·N,N’-(亚甲基对亚苯基)二马来酸酐缩亚胺等的两官能团的马来酸酐缩亚胺;含有N-(9-丫啶基)马来酸酐缩亚胺类马来酸酐缩亚胺基与马来酸酐缩亚胺的以外的聚合性官能基的马来酸酐缩亚胺等。马来酸酐缩亚胺类的单体可以与含有乙烯单体、乙烯醚类、丙烯酸类单体等的聚合性碳碳双键的化合物共聚合。
这些化合物(a)可以单独使用也可以将两类以上的混合使用。另外,活化能射线聚合物(a)可以根据粘度的调节、增大粘接性或半固化状态下的粘接性等目的使用多官能团的单体与多官能团的单体的混合物。
作为单官能团的(甲基)丙烯酸类单体,可以列举的例如有甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸烷氧聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸苯氧基二烷基酯、(甲基)丙烯酸苯氧基聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸烷基苯氧基聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸壬基苯氧基聚丙二醇酯、(甲基)丙烯酸羟基烷基酯、丙烯酸甘油酯(甲基)丙烯酸酯、丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸-2-羟基-3-苯氧丙基酯、(甲基)丙烯酸-2-丙烯酰氧乙基-2-羟丙基酯、环氧乙烷变性邻苯二甲酸丙烯酸酯、w-calgoxiaprolactonacrylate、2-丙烯酰氧羟丙基二烯丁酯、2-丙烯酰氧乙基琥珀酸、丙烯酸二聚体、2-丙烯酰氧丙基六氢化羟基二烯丁酯、氟取代(甲基)丙烯酸烷基酯、氯取代(甲基)丙烯酸烷基酯、磺酸钠乙氧基(甲基)丙烯酸酯、磺酸-2-甲基丙烷-2-丙烯酸酰胺、含有磷酸酯基(甲基)丙烯酸酯、含有((二)烷基)氨基(甲基)丙烯酸酯、含有((二)烷基)季铵盐(甲基)丙烯酸酯、(N-烷基)丙烯酸酰胺、(N,N-二烷基)丙烯酸酰胺、氯代基吗啉等。
作为单官能团的马来酸酐缩亚胺类单体,可以列举的例如有N-甲基马来酸酐缩亚胺、N-丁基马来酸酐缩亚胺、N-乙基马来酸酐缩亚胺、N-月桂基马来酸酐缩亚胺类的N-烷基马来酸酐缩亚胺、N-环己基马来酸酐缩亚胺类的N-脂肪族马来酸酐缩亚胺;N-苄基马来酸酐缩亚胺;N-苯基马来酸酐缩亚胺、N-(烷基苯基)马来酸酐缩亚胺、N-二烷氧基苯基马来酸酐缩亚胺、N-(氯苯基)马来酸酐缩亚胺、2,3-二氯-N-(2,6-二乙基苯基)马来酸酐缩亚胺、2,3-二氯-N-(2-乙基-6-甲基苯基)马来酸酐缩亚胺类的N-(取代或无取代苯基)马来酸酐缩亚胺;N-苄基-2,3-二氯马来酸酐缩亚胺、N-(4’-氟苯基)-2,3-二氯马来酸酐缩亚胺类的含有卤素马来酸酐缩亚胺;羟苯基马来酸酐缩亚胺类的含有羟基的马来酸酐缩亚胺;N-(4-羧基-3-羟苯基)马来酸酐缩亚胺类的含有羧的马来酸酐缩亚胺;N-甲氧基苯基马来酸酐缩亚胺类的含有烷氧基的马来酸酐缩亚胺;N-[3-(二乙基氨基)丙基]马来酸酐缩亚胺类的含有氨基的马来酸酐缩亚胺;N-(1-嵌二萘基)马来酸酐缩亚胺类的含有稠环芳香族的马来酸酐缩亚胺;N-(二乙基氨基-4-甲基-3-香豆基)马来酸酐缩亚胺、N-(4-苯胺基-1-萘基)马来酸酐缩亚胺类的含有杂环的马来酸酐缩亚胺等。
在组合物(x)中添加后述的两亲性化合物(b)时,化合物(a)优选使用疏水性的化合物(a)。所谓疏水性的化合物(a),是指其单聚合物与水之间的接触角为60度以上的化合物。作为疏水性的化合物(a)可以选择使用作为化合物(a)所示例的化合物,示例的化合物几乎都是疏水性化合物。
组合物(x)是通过活化能射线照射形成固化树脂的组合物,作为必须成分要含有化合物(a)。组合物(x)可以含有一种化合物(a),也可以含有多种化合物(a)的混合物。在组合物(x)中根据需要可以添加其它成分。作为能够在组合物(x)中添加的成分,可以列举的有与化合物(a)共聚性的化合物、活化能射线聚合引发剂、缓聚剂、阻聚剂、增粘剂、改质剂、着色剂、溶剂。
能够在组合物(x)中添加的与化合物(a)共聚的化合物可以是两亲性化合物、亲水性化合物、疏水性化合物等。能够在组合物(x)中添加的与化合物(a)共聚亲水性的化合物是分子内含有亲水基、能够给予亲水性的聚合物的化合物。
作为这样的化合物,可以列举的例如有乙烯吡咯烷酮,N取代或无取代丙烯酸酰胺、丙烯酸;含有聚乙二醇基的(甲基)丙烯酸酯;含有羟基的(甲基)丙烯酸酯;含有氨基的(甲基)丙烯酸酯;含有羧基的(甲基)丙烯酸酯;含有磷酸基的(甲基)丙烯酸酯;含有磺基的(甲基)丙烯酸酯等。
能够在组合物(x)中添加的与化合物(a)共聚性的疏水性化合物是分子内含有疏水基、能够给予疏水性聚合物的化合物。作为这样的化合物可以列举的例如有(甲基)丙烯酸烷基酯、含氟(甲基)丙烯酸酯、(烷基取代)含有硅氧烷的(甲基)丙烯酸酯等。
能够在组合物(x)中添加的与化合物(a)共聚的两亲性化合物[以下将该类化合物称为两亲性化合物(b)或只称为化合物(b)]优选在一个分子中含有一个以上的碳碳不饱和双键的化合物。两亲性化合物(b),其单聚合物无须形成交联聚合物,但是也可以是形成交联聚合物的化合物。
另外,两亲性化合物(b)是与疏水性化合物(a)均匀相溶的化合物。所述的[相溶]是指目视上不分离的状态,也包括形成微胞稳定分散的状态。
本发明中所谓的两亲性化合物,是指分子中含有疏水基和亲水基,与水及疏水性溶剂都能分别相溶的化合物,也包括形成微胞稳定分散的状态。两亲性化合物(b)优选0℃对水的溶解度为其重量的0.5重量%以上、且在25℃对环己烷∶甲苯=5∶1(重量比)的混合溶剂的溶解度为其重量的25重量%以上的化合物。
这里所说的溶解度,例如溶解度为0.5重量%以上,是指至少有0.5重量%的化合物能够溶解,不包括0.5重量%的化合物在溶剂中不溶解,但在该化合物中极少的溶剂就能够溶解的情况。若使用比对水的溶解度或对环己烷∶甲苯=5∶1(重量比)的混合溶剂的溶解度中至少一个低的化合物时,就很难满足高表面亲水性和高耐水性两方面。
两亲性化合物(b),特别是含有非离子亲水基、聚醚类的亲水基时,亲水性与疏水性的平衡优选换算为griffin的(HLB)值在10~16的范围,更优选11~15的范围。在该范围中,或是很难获得高亲水性与耐水性优良的成形物,或用于获得该成形物的化合物的组合或混合比要求非常严格,所以成形物的性能常常不稳定。
两亲性化合物(b)含有的亲水基为可以任意的,例如可以是氨基、季铵盐、磷鎓基类的阳离子基;磺酸基、磷酸基、羰基类的阴离子基;氨基酸基类的两亲性离子基。作为亲水基优选聚醚基,特别优选含有重复数6~20的聚乙二醇链的化合物。
作为两亲性化合物(b)的疏水基,可以列举的例如烷基、亚烷基、烷基苯基、长链烷氧基、氟取代烷基、硅氧烷基等。两亲性化合物(b)优选含有作为疏水剂的碳数在6~20的烷基或亚烷基的化合物。碳数为6~20的烷基或亚烷基可以是例如烷基苯基、烷基苯氧基、烷氧基、苯基烷基等的形式。
两亲性化合物(b)优选含有作为亲水基的重复碳数6~20的聚乙二醇链、而且作为疏水基碳数6~20的烷基或亚烷基化合物。更优选所用的两亲性化合物(b)是通式1表示的化合物。
通式1
CH2=CR1COO(R2O)n-φ-R3
(式中R1表示氢原子、卤原子或低级烷基,R2表示碳数为1~3的亚烷基,n为6~20的整数,φ为亚苯基,R3表示碳数6~20的烷基)
这里的R3更具体的说为己基、庚烷基、辛基、壬基、癸基、十二烷基或十五烷基,优选壬基或十二烷基。在通式1中优选n数越大、R3碳原子数越多的化合物。
n数与R3碳数的关系,换算为griffin的(HLB)值优选在10~16的范围,更优选10~15的范围。即使在这些两亲性化合物(b)中,特别优选(甲基)丙烯酸壬基苯氧基聚乙二醇(n=8~17)酯、(甲基)丙烯酸壬基苯氧基聚丙二醇(n=8~17)酯。
能够在组合物(x)中添加的活化能射线聚合引发剂,对本发明中使用的活化能射线有活性,只要能够聚合化合物(a)就没有特殊限制,例如可以是自由基聚合引发剂、阴离子聚合引发剂、阳离子聚合引发剂。在所用的活化能射线为光线时,活化能射线聚合引发剂特别有效。
作为该类光聚合引发剂可以列举的例如有对叔丁基三氯乙酰苯酮、2,2’-二乙氧基乙酰苯酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮类的乙酰苯酮类;苯甲酰苯酮、4,4’-双二甲基氨基苯甲酰苯酮、2-氯硫杂蒽酮、2-甲基硫杂蒽酮、2-乙基硫杂蒽酮、2-异丙基硫杂蒽酮类的酮类;二苯乙醇酮、二苯乙醇酮甲基醚、二苯乙醇酮异丙基醚、二苯乙醇酮异丁基醚类的安息香醚类,苄基二甲基缩酮、羟基环己基苯基酮类的苄基缩酮类,N-叠氮磺酰基苯基马来酸酐缩亚胺等的叠氮等。另外,还可以列举马来酸酐缩亚胺类化合物等聚合性光聚合引发剂。
在组合物(x)中混合使用光聚合引发剂时的使用量,若为非聚合性光聚合引发剂时优选0.005~20重量%的范围,更优选0.1~5重量的范围。若光聚合引发剂为聚合性的化合物时,例如可以是作为活化能射线聚合物(a)示例的多官能团或单官能团的马来酸酐缩亚胺单体。此时的使用量不限于所述。
作为能够在组合物(x)中添加的缓聚剂,例如活化能射线聚合物(a)为含有丙烯酰基的化合物时,可以使用苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-苯基苯乙烯、对辛基苯乙烯、对(4-戊基环己基)苯乙烯、对苯基苯乙烯、对(对乙氧基苯基)苯基苯乙烯、2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烷、4,4’-二乙烯苯基、2-乙烯萘等比活化能射线聚合物(a)的聚合速度低的乙烯类单体。
作为能够在组合物(x)中添加的阻聚剂,例如活化能射线聚合物(a)是含有聚合性的碳碳双键化合物时,可以列举的有氢醌、甲氧氢醌等的氢醌类衍生物,丁基羟基甲苯、叔丁基苯酚、二辛基苯酚等的hindand苯酚类。
作为活化能射线,若使用光线时,为提高图案形成精度优选合用缓聚剂和/或阻聚剂和光聚合引发剂。另外,作为能够在组合物(x)中添加的增粘剂可以列举的例如有聚苯乙烯等支链聚合物。
作为能够在组合物(x)中添加的改质剂,可以列举的例如具有防水剂、剥离剂作用的硅油或氟代烃等疏水性化合物;具有亲水剂或吸附抑制剂作用的聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇等水溶性聚合物;具有提高润湿性及脱模剂、吸附抑制剂作用的非离子类、阴离子类、阳离子类等表面活性剂。根据组合物(x)的需要,作为能够混合使用的着色剂可以列举的有任意的染料或颜料、荧光色素、紫外线吸收剂。
作为能够在组合物(x)中添加的溶剂,只要能够溶解组合物(x)中的各成分形成均匀的溶液就没有限制,优选使用挥发性溶剂。组合物(x)的粘度高时,特别是在薄薄涂敷等情况下,优选在组合物(x)中添加溶剂。该溶剂可以在涂敷后或在其之后的任一过程挥发除去。
本发明的制造方法,是在涂敷支持体上涂敷组合物(x)形成未固化涂膜。该工艺称为[工艺(i)]。涂膜的厚度可以任意,但优选1μM以上,更优选5μM以上,特别优选10μM以上。若再薄就很难制造。
涂膜的厚度优选1000μM以下,更优选400μM以下,特别优选200μM以下。如果再厚本发明的效果就减弱。涂膜的厚度因固化时的收缩等有不同的变化,但是基本上与形成树脂层(X)的厚度一致。涂敷部位可以任意,可以是全部的涂敷支持体也可以部分支持体。另外相反的是,在与后述的部件(J)层叠的部分以外的部分上也可以涂敷。
作为在涂敷支持体上涂敷组合物(x)的方法,可以使用能够在涂敷支持体上涂敷的任何涂敷方法,可以列举的例如自旋涂层法、滚筒涂层法、流延法、浸渍法、喷涂法、棒涂法、X-Y给液器法、隔离印刷法、凸版印刷法、凹板印刷法、从喷嘴的压出或铸型等。另外,特别是将组合物(x)薄薄的涂敷在支持体上时,也可以采用组合物(x)中含有溶剂,涂敷后挥发该溶剂的方法。
在组合物(x)的未固化的涂敷物中,除缺损部分外,照射活化能射线,一方面使照射部分的组合物(x)半固化,另一方面,组合物(x)的活化能射线未照射的部分作为未固化部分剩下(以后有的称该操作[图案形成曝光]或简单的称为[曝光])。该工艺称为半固化涂膜的形成工艺(ii)。照射的角度可以任意,但未必与涂膜面呈直角就好。
在此所说的半固化,是指组合物(x)变为非流动性或难流动性程度,而且固化使通过活化能射线的进一步照射能够聚合的未反应活化能射线聚合性官能团有残留的程度。组合物(x)半固化的方法,优选不足使组合物(x)完全固化的照射线量的活化能射线照射,或比后述照射温度低的照射,或将该两个方法组合使用。
由于活化能射线的照射量过小而固化的程度就不充分时,在除去未固化部分时,除选择性不充分、目的形状的缺欠部不能形成外,在与部件(J)的粘接工艺中,若部件(J)的表面含有凹部时,因为组合物(x)进入该凹部,或使其堵塞或使该凹部截面积发生变动,所以不理想。
另一方面,由于照射量过大而固化程度过剩时,半固化涂膜失去柔软性且粘接性下降,与部件(J)的粘接就容易变得不充分。优选的半固化程度可以通过在使用的范围内进行简单试验来适当的计算。
在图案形成曝光中的图案形状,即形成缺欠部部分的形状,根据用途可以任意设定。例如,用作连接路、流入出口、貯液槽、反应槽、液夜接触部、色谱仪或电泳的展开路、检测部、阀结构的一部分;阀的周围部分、加压池、减压池、压力检测部等使用的空间;用作传感器埋入部使用的空间等空腔状缺欠部的全部或其一部分。
形成缺欠部的形状,在涂膜的面内为线状时,以直线、曲线、涡卷、马蹄形之外的其它形状为宜。另外,作为貯液槽或反应槽使用时,以圆形或矩形为宜。另外,形成缺欠部的形状也可以是连接该涂膜层里外的微小贯通孔。该缺欠部可以与涂膜的外周部、即微型装置的外周部连接,也可以不连接。
从涂膜表面来看缺欠部为线状时,缺欠部即未固化部的宽优选1~1000μm范围。优选为1μM以上,进一步优选为5μM以上,特别优选为10μM以上。若具有宽度比该范围小的固化部时,在制造上就变得困难。未固化部的宽优选1000μM以下,更优选500μM以下,特别优选200μM以下。
若未固化部宽度比该范围大时,本发明的效果就会减弱。槽的宽/深的比可以任意,但优选0.2~10的范围,更优选0.5~5的范围。通过曝光形成的未固化部的尺寸与活化能射线非照射部的尺寸未必相同,可以比活化能射线非照射部大,也可以比活化能射线非照射部的小。
活化能射线的种类及照射量随着化合物(a)的反应性、活化能射线聚合引发剂的种类及添加量、阻聚剂或延迟剂的添加量等的变化而变化。但是变化的程度不是很大,大致为1/2~2倍的程度。未固化部的截面形状以矩形(具有圆角的矩形)、台形(具有圆角的台形)、半圆形中的任意形状为宜。
作为能够用于本发明的活化能射线,可以列举的有紫外线、可见光线、红外线、激光射线、放射线类的光线,X射线、γ射线、放射线类的电离放射线,电子射线、离子束、β射线、重粒子射线类的粒子射线。即使在它们中,从可操作性或固化速度的方面来看,优选紫外线及可见光,更优选紫外线。为提高固化速度使其固化完全,优选在低氧浓度的气氛下进行活化能射线照射。作为低氧浓度的气氛,优选氮气流、二氧化碳气流、氩气流、真空或减压气氛。
在缺欠部以外的部分中照射活化能射线的方法为任意方法,例如,可以利用将不照射部分遮掩起来照射、或对激光等活化能射线的光束进行扫描等影印法。
在本发明中,曝光后、除去非照射部分的未固化的组合物(x),形成树脂的缺欠部(以后有的称为该操作为[显影]操作)。该工艺称为[工艺(iii)]。除去未固化的组合物(x)的方法为任意方法,可以利用的例如有通过压缩气体吹飞,用滤纸等吸收、用水等的非溶剂液体流洗下、溶剂清洗、挥发、分解等方法。
其中优选用非溶剂的液体流洗下或溶剂清洗的方法。通过显影使组合物(x)的未固化部分形成缺欠部。形成缺欠部的形状、尺寸与组合物(x)的未固化部分形状、尺寸大致相同,但不完全一致。例如,在通过压缩气体吹飞或非溶剂的液体流洗下的方法中,与溶剂清洗的方法相比,缺欠部的宽度容易变窄,及有时会出现非照射部分的未固化组合物(x)不能完全被除去、缺欠部的底不能形成圆形、缺欠部的底达不到涂敷支持体的表面的情况。
在本发明制造的微型装置的树脂层(X)的一部分中,形成与部件(J)接触但不粘接的部分时,从所述{工艺(i)与工艺(ii)之间、工艺(ii)与工艺(iii)之间及工艺(iii)与工艺(iv)之间}中选择一种以上的工艺之间,对形成树脂层(X)的涂膜的一部分进行选择性的活化能射线照射,在工艺(iv)中与其它的部件层叠时,对该被照射部分进行部分固化,但不能与其它部件相粘接,将该工艺称[工艺(ii’)]。
即在工艺(i)与工艺(ii)之间实施工艺(ii’)时,使形成树脂层(X)的未固化涂膜部分固化,然后除去形成缺欠部的部分,使之半固化。若在工艺(ii)与工艺(iii)之间实施工艺(ii’)时,在形成树脂层(X)的涂膜中,要在未固化部与半固化部存在的状态下,使其部分固化,然后形成缺欠部。
若在工艺(iii)与工艺(iv)之间实施工艺(ii’)时,使形成缺欠部的半固化涂膜的一部分进行部分固化。工艺(ii’),实际上可以与工艺(i)、工艺(ii)及工艺(iii)同步实施,也可以在多个阶段实施。用于工艺(ii’)的活化能射线与使涂膜半固化工艺(ii)的相同。
形成树脂层(X)的一部分与部件(K)接触的同时但不粘接的结构情况也相同,即在设置树脂层(X)的一部分与部件(J)、部件(K)两者都不粘接的部分时,可以用所述同样的方法实施。
但是在树脂层(X)的一部分中设置与部件(J)粘接与部件(K)不粘接的部分时,实施部分固化的工艺,除在艺(iv)与工艺(v)之间、工艺((iv))与工艺(vi)之间、工艺(v)与工艺(vi)之间、工艺(vi)与层叠部件(K)的工艺之间、工艺(v)与层叠部件(K)的工艺之间中的任一工艺之间以外,可以用所述同样的方法实施。
在工艺(iii)之后,组合物(x)的半固化膜与部件(J)层叠,将该半固化涂膜形成树脂层(X)。该工艺称为口艺(iv)]。组合物(x)的半固化膜与部件(J)的层叠以根据用途、目的实施为宜,但未必全部。
部件(J)的形状无须特殊限制,可以根据不同目的采取不同的形状。例如薄片状(包括薄膜状、丝带状)、板状、涂膜状、棒状、管状、其它复杂形状的成形物等,但从容易成形、容易层叠、粘接组合物(x)半固化涂膜方面来看,优选粘接面为平面或二维曲面状,特别优选板状或薄片状。另外,后述的部件(J’)具有部件(J)中的特定形状。
部件(J)的材料,在本发明的制造方法中只要能够与组合物(x)粘接就没有特殊限制。作为用于部件(J)的材料的物质,可以列举的例如有聚合物、玻璃、石英类的晶体、陶瓷、硅类的半导体、金属等,但即使在它们中,从容易成形、高生产率、低价格等方面来看,特别优选使用聚合物。
部件(J)可以在支持体上形成。此时支持体的材料可以任意,例如以聚合物、玻璃、陶瓷、金属、半导体等为宜。支持体的形状也任意,例如以板状物、薄板状物、涂膜。棒状物、纸、布、无纺布、多孔体、放射成形物等为宜。该支持体可以与该微型装置形成一体化,也可以在形成后除去。在一个部件(J)上也可以设置多个微型装置,也可以在制造后将其切断形成多个微型装置。
用于部件(J)的聚合物可以是单聚合物也可以是共聚物,另外,可以是热可塑性聚合物也可以是热固化性聚合物。但从生产率方面来看,用于部件(J)的聚合物优选热可塑性聚合物或活化能射线固化性的交联聚合物。
作为能够用于部件(J)中的聚合物,可以列举的例如有聚苯乙烯、聚-α-甲基苯乙烯、聚苯乙烯/马来酸的共聚物、聚苯乙烯/丙烯腈的共聚物类的聚苯乙烯共聚物;聚砜、聚醚砜类的聚砜类聚合物;聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈类的聚(甲基)丙烯酸酯类;聚马来酸酐缩亚胺聚合物、双酚A类聚羧酸盐、双酚F类聚羧酸盐、双酚Z类聚羧酸盐等类的聚羧酸盐类聚合物;聚乙烯、聚丙烯、聚-4-甲基戊烷-1烯类的聚烯类聚合物;氯乙烯、氯亚乙烯基类的含氯聚合物;醋酸纤维素、甲基纤维素类的纤维素类聚合物;聚尿烷类聚合物;聚酰胺类聚合物;聚亚酰胺类聚合物;聚-2,6-二甲基亚苯基氧化物、聚亚苯基硫醚类的聚醚类或聚硫醚类聚合物;聚醚醚酮类的聚醚酮类聚合物;聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙炔酸酯类的聚酯类聚合物;环氧树脂、尿素树脂,苯酚树脂、聚四氟乙烯、PFA(四氟乙烯与对氯烷氧基乙烯的共聚物)等的氟类聚合物;聚二甲基硅氧烷类的硅类聚合物;及用于本发明的活化能射线固化性组合物(x)的固化物等。
即使在它们中间,从粘接性良好的观点来看,优选苯乙烯类聚合物、(甲基)丙烯基类聚合物、聚羧酸盐类聚合物、聚砜类聚合物、聚酯类聚合物。另外,部件(J)优选为活化能射线固化性树脂的固化物。部件(J)也可以由聚合物的混合物会或聚合物合金组成,也可以是叠层结构以外的复合体。另外,部件(J)可以含有改质剂、着色剂、填充剂、增强材料等的添加物。
作为部件(J)中能够含有的改质剂,可以列举的例如有硅油或氟代烃等疏水剂(防水剂);水溶性的聚合物、表面活性剂、硅胶等的无机粉末等的亲水剂。作为部件(J)中能够含有的着色剂,可以列举的有任意的染料或颜料、荧光性的染料或颜料、紫外线吸收剂。作为部件(J)中能够含有的增强材料,可以列举的例如有粘土等的无机粉末、无机及有机纤维。
部件(J),若选用粘接性低的材料,例如聚烯类、氟聚合物、聚亚苯基硫化物、聚醚醚酮等时,优选通过对部件(J)的粘接面进行表面处理或使用底层涂料使部件(J)附有或提高粘接性。另外,在部件(J)的表面涂敷活化能射线固化性组合物(x),通过活化能射线照射形成半固化层,以此作为部件(J)也是因为提高了与树脂层(X)的粘接性,所以优选,从粘接性的观点来看,更优选使用与粘接树脂层(X)相同活化能射线固化性组合物。
在使用本发明的微型装置时,除为了提高粘接性外,为了抑制蛋白质等溶质对微型装置表面吸附,优选将部件(J)的表面进行亲水化处理。
部件(J)以表面具有槽等凹部的部件、表面没有槽等凹部的部件,层内无缺欠部的组合物(x)(半)固化树脂层,或分离膜为宜,或也可以是它们的复合体。另外,部件(J)可以在其上面层叠树脂层(X),形成后能够除去。另外,部件(J)可以是将单独的树脂层(X)、层叠的多层树脂层(X)或树脂层(X)被层叠在其它的部件上所形成的部件。单独的树脂层(X)可以用与本发明工艺(v)中涂敷支持体的除去相同的方法形成。
通过从与部件(J)粘接的树脂层(X)上除去涂敷支持体而将树脂层(X)复制在部件(J)上。该工艺称为[工艺(v)]。除去方法为任意方法,可以用剥离、溶解、分解、熔融、挥发等,但是从高生产率这一点来看,优选使用剥离,另外,从能够形成不破损柔软且薄的树脂层(X)这一点来看,优选溶解。
若使用剥离方法除去涂敷支持体时,优选将后述工艺(vi)在本工艺(v)前实施。或也优选在本工艺前后实施。用剥离方法除去可以是通过拉伸剥离、刀剥离、水流等的液体流剥离、压空等的液体流剥离、在水中浸渍等自然剥离等中的任意一种方法,为了容易剥离,优选变化温度条件或在水中实施。
另外,选择涂敷支持体的材料与组合物(x)的组合,是在未固化涂膜及半固化涂膜的状态下粘接性,在固化后,就容易选择粘接力变低的组合。用剥离法除去,是使树脂层(X)的拉伸率为0.1~10Gpa、刚性比较高的优选方法。
若是采取溶解的方法除去涂敷支持体时,后述的工艺(vi)既可以在本工艺(v)前、也可以在本工艺(v)后实施。当然也可以在本工艺的前后实施。通过溶解除去,可以选择涂敷支持体的材料与组合物(x)的组合,用选择性的溶解涂敷支持体的溶剂来实施。作为该类溶剂可以列举的例如有水、酸、碱、低级醇、酮类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂、烃类等。溶解方法也可以任意,可以采取的例如有在液体中浸渍、淋浴、蒸汽清洗等方法。
这些无须涂敷支持体完全溶解。即:涂敷支持体的一部分膨胀、溶解、只要能够从树脂层(X)上剥离就可以充分达到本发明的目的。所以也包括通过对水等溶解涂敷支持体的溶剂进行狂吹,涂敷支持体的一部分膨胀、溶解、从树脂层(X)上剥离的方法。
其中优选使用水、酸、碱。若后述工艺(vi)在本工艺(v)之前时,如树脂层(X)的缺欠部为长线状、曲线状、多条线状时通过剥离法除去困难时,用溶解法除去较理想。另外,用溶解法除去,在如固化后树脂层(X)的拉伸弹性率在1~700MPa范围时的刚性比较低的情况下较理想。另外,用溶解法除去,可以是氧化分解、加水分解等任意方法,可以进行与所述溶解除去相同的操作。
在工艺(v)前和/或后,即:在涂敷支持体被涂敷的状态和/或被除去的状态下,在半固化树脂层(X)中再次进行活化能射线照射,使组合物(x)进一步固化与部件(J)粘接。该工艺称为[工艺(vi)]。本工艺中的活化能射线的照射,是用于使在制造的微型装置中具有充分强度而使组合物(x)层固化的同时,使组合物(x)固化物层与部件(J)之间具有充分强度的粘接。
另外,若工艺(v)中的涂敷支持体是通过剥离方法除去,就是指固化到能够剥离的程度。所以,未必就固化到聚合性基团完全消失的程度。特别是在树脂层(X)中进一步层叠粘接其它部件时,固化的程度优选在固化到能够剥离涂敷支持体的同时,通过第三次的活化能射线照射,使聚合性基团剩余到能够与其它部件粘接的程度。
作为能够用于工艺(vi)中固化的活化能射线,可以使用所列举的用于组合物(x)半固化的活化能射线的例子。可以是用于工艺(ii)中的活化能射线,也可以不是。另外,强度、照射温度、气氛氧浓度等照射条件可以不同。
树脂层(X),在层内具有通过图案制作与显影所形成的树脂的缺欠部,该缺欠部通过该层与部件(J)层叠或根据需要在树脂层(X)上进一步与其它的部件(K)层叠,通过用部件(J)与其它的部件(K)夹持树脂层(X),形成能够用于流路之外的其它空腔。空腔可以与微型装置连接也可以不与微型装置连接。另外,后述树脂层(X’)具有树脂层(X) 中的特定形状。
在部件(J)上层叠树脂层(X)后,用树脂层(X)层叠的部件(J)代替工艺(iv)中的部件(J),反复进行树脂层(X)的形成工艺,即:由工艺(i)、(ii)、(iii)、(iv)及工艺(v)组成的一系列工艺、或由工艺(i)、(ii)、(iii)、(iv)、(v)及工艺(vi)组成的一系列工艺,能够多层层叠树脂层(X)。
此时的工艺(vi)未必要实施,但根据支持体的剥离方法有时须要实施。连续两个树脂层(X)的树脂层(X)形状可以相同也可以不同,另外,厚度或构成树脂层(X)的组合物(x)的种类也可以不同。另外,在反复进行两次以上的操作时,每次都可以选择实施所述任一系列工艺。
本发明的制造方法,根据工艺(v)中除去涂敷支持体的方法不同而优选不同顺序。例如,涂敷支持体是通过溶解除去时,优选在半固化的树脂层(X)中层叠其它部件(K),用部件(J)与它部件(K)夹持树脂层(X),在该状态下进行工艺(iv)的活化能射线的照射、粘接。
另外,若是通过溶解除去涂敷支持体时,使用形成于部件(J)上、除去涂敷支持体后的半固化状态的树脂层(X)来代替部件(J),通过所述任一的系列工艺,多层层叠树脂层(X),在该状态下进行工艺(vi)中的活化能射线照射,将其粘接。
若通过剥离除去涂敷支持体时,将工艺(vi)在工艺(v)前实施,用形成于部件(J)上、除去涂敷支持体后的固化树脂层(X)来代替部件(J),通过反复进行工艺(i)、(ii)、(iii)、(iv)、(vi)及工艺(v),能够制造在树脂层(X)上多层层叠的微型装置。
另外,与所述相同,可以在树脂层(X)上通过其它部件层叠其它树脂层,在部件(J)上形成树脂层(X)的部件,通过将它们多层粘合,能够制造具有多层树脂层(X)的微型装置。
通过连接连续三层以上的部件的缺欠部,能够形成空腔状的流路的立体交叉而使微型装置能够具有复杂功能。这样的形式可以使用能够从设有贯通部件缺欠部的部件、或表面具有凹状缺欠部的部件、或设有贯通部件的缺欠部与表面具有凹状缺欠部的部件中选择的部件(J),及具有与部件(J)同样结构的部件(K),构成部件(J)-树脂层(X)-部件(K)的叠层结构。此时,部件(K)以与树脂层(X)的材料及结构相同为宜,树脂层(X)以多层为宜,部件(J)也以与树脂层(X)的材料及结构相同为宜。
在形成的树脂层(X)上,也优选粘合其它部件(K)。粘合可以是粘接、粘附、非粘接的粘合等,但优选粘接。粘接的方法可以任任意,但优选在部件(K)材料中使用活化能射线固化性组合物、在半固化状态下与树脂层(X)接触、再次照射活化能射线进行粘接的方法。例如,除不形成缺欠部外,也优选使用与树脂层(X)同样的方法形成。另外,后述部件(K’)的部件为部件(K)的特定形状。
部件(K)的形状或尺寸与部件(J)相同,具有贯通部件的缺欠部的部件、表面具有槽状等凹状缺欠部的部件、无贯通部件的缺欠部或表面无凹状缺欠部的部件是通过本发明所述树脂层(X)相同的方法形成的具有同样材料及结构的树脂层、在层内不具有缺欠部的组合物(x)的(半)固化树脂层、分离膜等及它们的复合体。也可以使用在任意的部件上由树脂层(X)层叠的部件来代替部件(K)。
树脂层(X)可以通过对活化能射线聚合物(a)的选择或组合物(x)的各成分进行配合而形成所需的硬度。树脂层(X)的拉伸弹性率例如设置为0.01GPa~10GPa、优选0.05GPa~3GPa。
本发明的微型装置,也可以通过在树脂层(X)上设置阀结构来制造具有阀的微型装置。阀结构可以是部分被固定的片状,但优选制造容易的。作为其部分被固定的片状,是指例如舌状、在1以上的部分中被固定的圆形或矩形。
在本发明的制造的方法中,在本发明的工艺(ii)中,通过保留阀的部分、在其周围形成缺欠部的形状上进行曝光,可以形成其一部分被固定的片状的阀。例如只要在形成舌状阀结构中曝光用于形成马蹄形的缺欠部就可以。
另外,用孔状的缺欠部对照阀来层叠在形成阀的树脂层(X)的一侧具有比阀的面积小的孔状的缺欠部的部件(J)、部件(K)或树脂层(X),在树脂层(X)的另一侧设有形成比阀大的空腔的缺欠部,使阀能够移动出来,层叠部件(J)、部件(K)或树脂层(X)形成阀。
将树脂层(X)与其它部件或树脂层、例如所述具有比阀面积小的孔状缺欠部的部件(J)、部件(K)或树脂层(X)粘接时,为避免也与阀部分粘接,优选在工艺(iv)前,在树脂层(X)的阀部分照射活化能射线,固化但要使该部分不粘接。该活化能射线的照射,优选在与工艺(ii)同时和/或在工艺(iii)与工艺(iv)之间实施。
形成阀的树脂层(X)优选使用柔软的材料形成,优选使用比夹持该层的层或部件的拉伸弹性率低的材料形成。在形成阀的树脂层(X)中使用的材料的拉伸弹性率优选1MPa~1GPa,更优选10~500MPa,进一步优选50~300MPa。如果比该范围低,强度或操作耐久性就会容易变得不好,如果比该范围大,闭时又容易产生漏泄。
在本发明的制造方法中,与制造具有阀微型装置的情况相同,即使在制造具有可动隔膜的微型装置中,为防止与隔膜邻接的部件、即树脂层(X)、部件(J)或部件(K)粘接,在隔膜中树脂层(X)邻接时,在工艺(i)与工艺(iv)之间对树脂层(X)的非粘接部分上进行活化能射线照射,优选设计在使该部分不粘接的程度下进行固化的工艺。
作为用该方法制造的微型装置的例子,可以列举的有具有隔膜阀结构、检验阀结构、隔膜式开闭阀结构、隔膜式流量调节阀结构等的微型装置。
所形成的微型装置,也可以进行穿孔、切断等后加工。另外,本发明的微型装置,因为整体上都很微小,所以在一层树脂层中同时制作多个部件对对生产率及精确决定各部件的位置有用。即:通过将多个微小的微型装置制作在一个曝光显影版上,能够一次生产出再现性良好、且具有高精密度的尺寸稳定的多个微型装置。
本发明的微型装置是将{能够从具有贯通部件的缺欠部的部件、或表面具有凹状缺欠部的部件、或具有贯通部件的缺欠部和表面具有凹状缺欠部的部件中选择的部件(J’)};部分层中具有缺欠部、该缺欠部的最小宽度为1~1000μm的活化能射线固化性树脂层(X’)中一层以上的层;{能够从具有贯通部件的缺欠部的部件、或表面具有凹状缺欠部的部件、或具有贯通部件的缺欠部和表面具有凹状缺欠部的部件中选择的部件(K’)}相互层叠,部件中至少两个以上的缺欠部相互连接形成空腔,从而形成具有叠层结构的微型装置。
部件(J’)除为{具有贯通部件的缺欠部的部件、或表面具有凹状缺欠部的部件、或具有贯通部件的缺欠部和表面具有凹状缺欠部的部件}外,与通过本发明制造方法的制造的部件(J)相同,具有部件(J)的特定的形状。部件(K’)也是除为{具有贯通部件的缺欠部的部件、或表面具有凹状缺欠部的部件、或具有贯通部件的缺欠部和表面具有凹状缺欠部的部件}外,与通过本发明制造方法的制造的部件(K)相同,具有部件(K)的特定的形状。
贯通部件的缺欠部的位置、形状、尺寸,除该缺欠部开口于能够在树脂层(X’)中连接的面上外,可以是任意的。贯通部件的缺欠部的形状例如可以是圆孔、角孔、狭缝状、圆锥状、角锥状、杯状、螺钉孔、及其它复杂形状的缺欠部。部件(J’)的缺欠部可以是比树脂层(X’)的缺欠部大的孔,形成于部件(J’)表面上的凹状缺欠部的尺寸形状与后述形成于本发明微型装置内空腔尺寸形状相同。
具有缺欠部的部件(J’)、部件(K’)的制造方法可以是任意,例如可以通过注射模塑成形、熔融复制法、溶液铸件法、使用活化能射线固化性组合物的光解图法,或使用活化能射线固化性组合物的铸件成形法等制造。另外,部件(J’)可以是与本发明中所述树脂层(X’)材料及形状相同的树脂层,可以是本发明中所述树脂层(X’)多层层叠的结构物,可以是由本发明中所述树脂层(X’)层叠在其它部件上的叠层结构。
本发明的微型装置,是部件(J’)、一层以上的树脂层(X’)及部件(K’)的叠层结构,其总层数为3以上,根据用途与目的优选3~10层,更优选3~6层。
在本发明的微型装置中,形成于树脂层(X’)中的缺欠部,与本发明制造方法中的树脂层(X)不同、贯通该树脂层的内外,通过该树脂层与其它的树脂层(X’)或具有贯通孔或凹部的部件层叠而形成连接这些层或部件的空腔。关于树脂层(X’),除在该树脂层中形成的缺欠部贯通该树脂层的内外之外,其余的与本发明制造方法中的树脂层(X)相同。
在本发明的微型装置中,在部件(J’)、一层以上的树脂层(X’)及部件(K’)中形成的各缺欠部,要至少两层以上的缺欠部之间相互连接形成空腔。优选形成连续三层以上的缺欠部相互连接的空腔。
在本发明的微型装置中,可以进一步层叠其它部件,例如具有缺欠部的部件。另外,也可以将两个以上的本发明的微型装置粘接,使表面开口的空腔之间相互连接粘接形成新的微型装置,也可以由夹持不具有贯通孔或凹部的部件层叠粘接,空腔部之间不相互连接的多个部分构成微型装置。
作为这样的例子,可以列举的微型装置如具有隔膜泵结构或隔膜阀结构的具有隔膜结构的微型装置,不具有贯通孔或凹部的部件可以列举的例如形成隔膜的微型装置。不具有贯通孔和凹部的部件可以通过活化能射线固化性树脂形成,因为层间粘接性高及生产率高所以优选。另外,这样的部件可以是多孔膜、透析膜、气体分离膜等。
本发明的微型装置中空腔的形状,可以根据用途目的任意设置。例如可以用作连接路、流入出口、貯液槽、反应槽、液—液接触部、色谱仪或电泳的展开路、检测部、阀等液体的流路,加压池、减压池、压力检测部等的空间,作为传感器埋入部使用的空间等使用空腔状的缺欠部的全部或一部分。
在不同的树脂层(X’)内形成的多条流路或分支流路,隔开树脂层(X’)立体交叉,但因为流路不必在平面内形成而能够制造复杂的微型装置,所以优选。
另外,在本发明中,空腔可以是阀的一部分。阀的种类可以任意,例如可以是检测阀(平时闭上,在施加一定压力以上时打开的阀)、单向阀(在一个方向上常闭,在相反方向常开的阀)、开闭阀、流量调节阀等。
在具有阀结构时,阀的形状可以是任意的,例如,舌状等其一部分被固定的片状(包括薄膜状、膜状、带状、板状等);被圈在空腔中的球状、圆锥状、板状等的独立的块状物等。阀结构是其一部分被固定的片状,因为制造容易所以优选。
所谓其一部分被固定的片状,例如可以是舌状、在2处以上的部分中被固定的圆形或矩形等。在本发明的微型装置中,在树脂层(X’)的一部分中,将形成阀部分的周围作为缺欠部而形成其一部分被固定的片状阀。
例如,通过将缺欠部设为马蹄状,可以获得形成舌状阀的结构。而且,在形成阀的树脂层(X’)的一侧,对照阀层叠面积比阀小的孔状缺欠部,通过形成比阀大的空腔而能够获得作为阀的功能,使之在另一侧阀能够移动出来。
具有阀的树脂层(X’)优选用柔软的材料形成,也优选用比夹持该树脂层的层或部件的拉伸弹性率低的材料形成。作为具有阀的树脂层(X’)使用的材料,优选弹性率为1MPa~1GPa,更优选10~500MPa,进一步优选50~300MPa的材料。若比该范围低,强度和操作耐久性容易恶化,若比该范围高容易在关闭时漏泄。
另外,本发明提供一种具有隔膜式阀结构的微型装置。隔膜式的阀结构的优选的第一个例子是树脂层(X’)的一侧形成隔膜的树脂层,另一侧与其它具有缺欠部的部件直接层叠,通过将树脂层(X’)的缺欠部层叠形成空腔,而层叠于树脂层(X’)内面的其它部件,设有形成向该空腔的流入口、流出口或形成该两者的孔状缺欠部,流出口、流入口中至少有一个是隔开树脂层(X’)形成于隔膜的对面,其四周不与隔膜连接,使隔膜变形,通过与流出口、流入口中的至少有一个的四周连接,形成具有闭锁流路的结构。
形成于其它部件特定位置的孔状缺欠部,是流出口或流入口中的任何一个时,另一方,可以是由形成于树脂层(X’)中的线状缺欠部和形成隔膜的树脂层形成的毛细管状流路、或由形成于其它部件中的槽状缺欠部和树脂层(X’)形成的毛细管状流路等而得到。
作为这样结构的阀,可以举出常闭隔膜式阀。由形成隔膜的树脂层、树脂层(X’)及其它的部件粘接层叠的结构,可以通过本发明的方法制造。
另外,本发明提供一种具有叠层结构的微型装置,该微型装置是将{能够从具有贯通部件的缺欠部的部件、或表面具有凹状缺欠部的部件、或具有贯通部件的缺欠部和表面具有凹状缺欠部的部件中选择的部件(J’)};部分层中具有缺欠部、该缺欠部的最小宽度为1~1000μm的活化能射线固化性树脂层(X’)中一层以上的层;无缺欠部、形成隔膜的部件(K”)相互层叠,具有其它的与该部件(K”)邻接层叠的部件接触但不粘接的部分,该部分为隔膜部分,部件(J’)与树脂层(X’)中至少两个以上的缺欠部相互连接形成空腔。
即:提供一种具有叠层结构的微型装置,该装置由部件(J’)、一层以上的树脂层(X’)及无缺欠部的部件(K”)叠层结构构成,具有其它的与该部件(K”)邻接层叠的部件接触但具有不粘接的部分,该部分为隔膜部分。
关于部件(J’)与部件(X’),与所述部件(J’)与部件(X’)相同,除用形成隔膜的无缺欠部的部件(K”)来代替部件(K’)之外,与由所述部件(J’)、部件(X’)及部件(K’)形成的微型装置相同。
部件(K”)具有与层叠于该部件中的其它部件接触但不粘接的部分,该部分形成隔膜部分。即,使隔膜变形和该非粘接部分形成空腔。
本发明的隔膜式阀结构的优选的第二个例子,其特征在于:在采用所述结构上,树脂层(X’)设有向形成该空腔的流入口、流出口或形成该两者的孔状缺欠部,该流出口、流入口中至少有一个是隔开树脂层(X’)形成于隔膜的对面,其四周不与隔膜连接,通过使隔膜变形,打开流路。
形成于树脂层(X’)一定位置的孔状缺欠部,是流出口或流入口中的任何一个时,另一方,能够形成由树脂层(X’)的线状缺欠部与隔膜形成的流路的、及向形成该空腔部分的连接口。
在部件(J’)中可以形成连接在流入口、或流出口、或它们两者的形成的流路的缺欠部。由部件(J’)、树脂层(X’)及部件(K”)粘接层叠形成的结构可以通过本发明的方法制造。作为该结构的阀,可以举出常闭的隔膜式阀或检验阀。
即使在所述第一例及第二例中的任一例中,隔膜的厚度优选为1~500μm,更优选5~200μm。隔膜厚度的理想值因空腔部的尺寸而异,优选随着空腔面积的减小隔膜随之变薄。但若低于该范围制造困难,若超出该范围微型装置的性能降低。
另外,隔膜优选由拉伸弹性率为1~700MPa,更优选10~300MPa范围内的材料形成。虽然也取决于隔膜的直径或材料硬度,但若比该范围小,或制造困难,或维持打开状态困难,另外,若超出该范围开闭就困难。
构成隔膜的材料,通过JIS K-7127测定的断裂延伸率优选为2%以上,更优选5%以上。断裂延伸率的上限,虽然有自然的界限,但是不会由于自身高而引起不合适的情况,所以不必设置上限,例如可以是400%。在本发明中,在JIS K-7127测定试验中即使是2~5%的低弹性率的材料,在本发明的方法中也不容易断裂,即使施加所述试验测定的断裂延伸率以上的变形,也不会断裂,能够使用。
使隔膜变形的方法可以任意,例如,可以是向形成于隔膜对侧的空腔的流体的压入或减压等的压力变化、机械压迫、或吸引等方法。
本发明能够提供一种在多层、特别是三层以上的层上,一部分作为流路使用的空腔的多层结构的微型装置。另外,能够提供一种具有阀结构的微型装置,是能够用以形成微细的阀、薄且柔软的隔膜,容易向它们目的位置粘接。另外,能够获得无粘接剂引起的流路闭塞,不会从各层之间或层与其它部件之间液体漏泄的微型装置。进一步通过使用两亲性聚合物,能够获得无生物成分吸附和损失,再现性良好的微型装置。由此能够提供用于复杂工艺的反应分析的微型装置。
以下用实施例及比较例对本发明进行详细说明,但本发明不限于这些实施例的范围。另外,在以下的时实施例中, [份]及[%]只要没有特殊的规定就表示[重量份]及[重量%]。
[活化能射线照射]
利用以200W金属卤化物灯作为光源的USHO电机株式会社的多重光200型曝光装置用光源装置,在室温、氮气气氛中照射强度为100mW/cm2的365nm的紫外线。
[组合物(x)的调配]
[组合物(x-1)的调配]
将作为活化能射线聚合物(a)的平均分子量约2000的3官能团的尿烷丙烯酸酯寡聚物(日本油墨化学工业株式会社)的[UNIDEKV-4263]30份、二丙烯酸-1,6-己二醇酯(日本化药株式会社的[KAYALADOHDDA])45份,作为两亲性化合物(b)的丙烯酸壬基苯氧基聚乙二醇酯(n=17)(第一工业制药株式会社制的[N-177E])25份,作为光聚合引发剂的1-羟基环己基苯基酮(CHI(B)AGAIGI社制的[YLGACUA-184])5份,及作为缓聚剂的2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(关东化学株式会社制)0.1份混合,调配活化能射线固化性组合物(x-1)。另外,活化能射线固化性组合物(x-1)的紫外线固化物的拉伸弹性率为560MPa,与水的接触角为12度。
[组合物(x-1’)的调配]
除光聚合引发剂的量为2份及不含有缓聚剂外,其余的与组合物(x-1)的组成相同,调配组合物(x-1’)。另外,活化能射线固化性组合物(x-1’)的紫外线固化物的拉伸弹性率为580MPa,与水的接触角为12度。
[组合物(x-2)的调配]
将作为活化能射线聚合物(a)的聚四甲二醇(平均分子量250)马来酸酐缩亚胺辛酯(根据特开平11-124403号公报中合成例1 3中公开的方法合成)75份,作为两亲性化合物(b)的丙烯酸壬基苯氧基聚乙二醇酯(n=17)(第一工业制药株式会社制的[N-177E])25份,及作为缓聚剂的2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(关东化学株式会社制)0.01份混合,调配活化能射线固化性组合物(x-2)。另外,活化能射线固化性组合物(x-2)的紫外线固化物的拉伸弹性率为610MPa,与水的接触角为19度。
[组合物(x-2’)的调配]
除不含有缓聚剂外,其余的与组合物(x-2)的组成相同,调配组合物(x-2’)。另外,活化能射线固化性组合物(x-2’)的紫外线固化物的拉伸弹性率为630MPa,与水的接触角为19度。
[组合物(x-3)的调配]
将作为活化能射线聚合物(a)的平均分子量约2000的3官能团的尿烷丙烯酸酯寡聚物(日本油墨化学工业株式会社)的[UNIDICK V-4263]30份、以二丙烯酸-ω-十四烷二醇酯与二丙烯酸-ω-十五烷二醇酯为主要成分的烷基二丙烯酸酯(SOMAR株式会社制的[SATOMA C200])45份、丙烯酸壬基苯氧基聚乙二醇酯(n=17)(第一工业制药株式会社制的[N-177E])25份,作为光聚合引发剂的1-羟基环己基苯基酮(CHI(B)AGAIGI社制的[YLGACUA-184])5份,及作为缓聚剂的2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(关东化学株式会社制)0.1份混合,调配活化能射线固化性组合物(x-3)。另外,活化能射线固化性组合物(x-3)的紫外线固化物的拉伸弹性率为160MPa,与水的接触角为14度。
[实施例1]
在本实施例中,对通过剥离除去涂敷支持体的制造方法制造在组合物(x)中使用丙烯树脂的本发明的微型装置制造方法进行阐述。
[工艺(i)]
作为涂敷支持体(1),将一面被放电处理的厚度为30mm的2轴延伸聚丙烯薄膜(二村化学株式会社制、OPP薄膜)切成5cm×5cm使用,在该电晕放电处理的面上用127μm的棒涂机涂敷组合物(x-1),形成涂膜2。
[工艺(ii)]
然后,在氮气气氛中,通过非曝光部宽100μm、非曝光部长30mm的遮光模在图1所示的非曝光部(3)以外的部分上进行1秒钟的紫外线照射曝光,使其半固化。
[工艺(iii)]
在半固化涂膜中,通过由水龙头流出的流水将非曝光部(3)的未固化组合物(x-1)清洗除去,在涂敷支持体(1)上形成具有缺欠部3的半固化涂膜2。
[部件(J-1)制作]
除用由聚苯乙烯(日本油墨化学工业株式会社制的[二氯工胂苯乙烯xC-520])组成的5cm×5cm×厚度3mm的板状基材(4)来代替涂敷支持体(1),用组合物(x-1’)来代替组合物(x-1),及曝光中不用遮光模外,其余的与所述半固化涂膜2的制作相同,在基材(4)的表面制作形成组合物(x-1’)的半固化涂膜5的部件(J-1)。
[工艺(iv)]
在部件(J-1)的半固化涂膜5形成面上,将形成于涂敷支持体(1)上的半固化涂膜(2)粘合、层叠,制作半固化状态的树脂层(X-1)的前体(2’)。
[工艺(iv)]
在该叠层结构上在不用遮光模照射与曝光用相同的紫外线5秒钟,使树脂层(X-1)的前体(2’)进一步固化,制作树脂层(X-1)(2’)的同时与部件(J-1)的树脂层5粘接。
[工艺(v)]
然后从该四层叠层结构上将涂敷支持体(1)剥离,制作在部件(J-1)的树脂层(5)上具有树脂层(X-1)(2’)、即具有缺欠部(3)的、粘接组合物(x-1)的固化物层的微型装置(D-1)。
[部件(K-1)的粘接]
除用由聚乙烯(日本油墨化学株式会社制的[二氯工胂苯乙烯xC-520])组成的5cm×5cm×厚度3mm的板来代替作为部件(K-1)(6)的基材以外,其余的与部件(J-1)相同,在部件(K-1)(6)上形成作为粘接用的树脂层的组合物(x-1’)的半固化涂膜(7),将其粘合在树脂层(X-1) (2’)的表面。
[工艺(vi)]
在该状态下不用遮光模照射与曝光用的相同的紫外线30秒钟,在形成半固化涂膜(7)固化后的树脂层7的同时,将部件(K-1)(6)及树脂层7粘接在树脂层(X-1)(2)的表面,在树脂层(X-1)(2)的缺欠部(3)形成空腔(3’)的同时,使全部的活化能射线固化性组合物(x)充分的固化。
[其它结构的形成]
之后,在毛细管状空腔3’的两端部中,在部件(K-1)(6)及粘接树脂层(7)中用穿孔器穿出直径为1.6mm的孔,用环氧树脂粘接直径为1.6mm的不锈钢管,通过形成流入口(8)及流出口(9),制造图2及图3所示的内部具有毛细管状空腔3’的微型装置(D-1)。
[漏泄试验]
从微型装置(D-1)的流入口(8)注入水,关闭流出口(9),在空腔内施加0.1MPa的压力状态下放置1小时,结果确认不漏泄。
[空腔部的观察]
切断微型装置(D-1),用扫描型电子显微镜(SEM)观察,结果毛细管状空腔(3’)的剖面为矩形,宽95μm,高60μm。
[实施例2]
在本实施例中对通过本发明的制造方法制作表面具有凹状缺欠部的部件(J)的制作方法进行阐述。
[部件(J)的制作]
除将由聚苯乙烯(日本油墨化学工业株式会社制的[二氯工胂苯乙烯xC-520])组成的5cm×5cm×厚度3mm的板与硅片制的铸型夹在玻璃板中,用弹簧式的钳子夹住,在120℃的热风炉中加热约2小时,室温下冷却后,剥离,槽的尺寸为宽50μm、深为25μm之外,在聚苯乙烯板的表面形成与实施例1形状与长度相同的槽状的凹部,制作部件(J-2)。
[半固化涂膜的形成]
除曝光的图案,在相当于在部件(J-2)中形成槽的两端部位置上各自形成直径300μm的孔的形状外,其余的与实施例1相同,在涂敷支持体上,形成具有两个穴状的缺欠部的半固化涂膜[工艺(i),(ii),(iii)]。
[树脂层(X-2)的制作]
在部件(J’-2)的槽形成面上,结合相互位置,在涂敷支持体上形成的半固化涂膜粘合[工艺(iv)],在该状态下,不用遮光模照射与曝光用的相同的紫外线30秒钟,使半固化涂膜固化作为树脂层(X-2)的[工艺(vi)]。然后,从该三层叠层物上剥离涂敷支持体[工艺(v)],制作在部件(J)-2的表面上具有树脂层(X-2),即形成流入口及流出口的缺欠部的、粘接组合物(x-1)的固化物的层的、具有与图2及图3的空腔相同形状的空腔的微型装置(D-2)。
[实施例3]
在该实施例中,对通过剥离除去涂敷支持体的制造方法制造在组合物(x)中使用马来酸缩亚胺的本发明的微型装置进行阐述。除用作为组合物(x)的组合物(x-2)来代替组合物(x-1),组合物的(x-2’)来代替组合物(x-1’),及曝光时间为2秒外,其余的与实施例1相同,制作与实施例1的结构相同的微型装置(D-3)。
[实施例4]
在该实施例中,对三相层叠树脂层(X’)的内部具有立体交叉流路的微型装置及该制造方法进行阐述。
[部件(J-4-1)的形成]
与实施例1完全相同,在基材(35)的表面,制作无缺欠部的组合物(x-1’)的半固化树脂层(36)的部件(J-4-1)。
[树脂层(X’-4-1)的形成]
除非曝光部为在如图4所示宽100μm、长30mm的非曝光部(33)与宽100μm、长14mm的两条直线之间打开2mm的间隙、与非曝光部(33)呈直角方向直线状的设置非曝光部(34)之外,其余的与实施例1相同,在涂敷支持体(31)上形成具有涂膜缺欠部(33)、(34)的半固化涂膜(32),在部件(J-4-1)(35)的表面层叠,照射紫外线10秒,形成具有缺欠部(33’)、(34’)的树脂层(X’-4-1)(32’),作为部件(J’-4-2)。
[树脂层(X’-4-2)的形成]
除用部件(J’-4-2)代替部件(J-4-1)及非曝光部(38)为形成如图8所示作为具有层间连接路功能的缺欠部(38’)的直径30μm、间隔2mm的2个圆形部分外,其余的与树脂层(X’-4-1)的形成相同,将具有涂膜缺欠部(38)的半固化涂膜(37)复制在树脂层(X’-4-1)上,形成具有缺欠部(38’)的树脂层(X’-4-2)(37’),作为部件(J’-4-3)。
[树脂层(X’-4-3)的形成]
除用部件(J’-4-3)代替部件(J-4-1),非曝光部40的形状为形成在图8中的经过层间连接路(38’)连接两个缺欠部(34’)的缺欠部(40’)的宽100μm、长2mm的线状以外,其余的与树脂层(X’-4-1)的形成相同,将具有涂膜的缺欠部(40)的半固化膜(39)复制在树脂层(X’-4-2)上,形成具有缺欠部(40’)的树脂层(X’-4-3)。
[部件(K-4)的形成]
除粘接在树脂层(X’-4-3)上而不是粘接在树脂层(X-1)上外,其余的与实施例1相同,形成与实施例1中部件(K-1)相同的部件(K-4)(41),通过粘接用的树脂层(42)粘接。
[流入、流出部的形成]
在树脂层(X’-4-1)的缺欠部(33’)的两端部中,用穿孔机在基材(35)及树脂层(36)上用穿孔机穿出1.6mm的孔,粘接直径1.6mm的不锈钢管,在树脂层(X’-4-1)的缺欠部(33’)中形成连接的流入部(43)及流出部(44)。另外,在树脂层(X’-4-1)的缺欠部(34’)的两端部中,用穿孔机在基材(35)及树脂层(36)上穿出直径为1.6mm的孔,粘接直径1.6mm的不锈钢管,在树脂层(X’-4-1)的缺欠部(34’)中形成连接的流入部(45)及流出部(46),制作微型装置(D-4)。
[通水试验]
从流入部(45)引入的染料着色水经过缺欠部(34’)、(38’)、(40’)、(38’)及(34’),从液体流出部(46)流出,另外,从流入部(43)引入的蒸馏水通过缺欠部(33’)不与染料着色水混合而从流出部(44)流出。即形成相互独立的两条立体交叉的流路。
[实施例5]
在本实施例中对具有隔膜式的阀功能的微型装置的制造方法进行阐述。
[部件(J-5-1)的形成]
与实施例1中制作的部件(J-1)完全相同,在聚苯乙烯制的基材(54)上制作形成不具有缺欠部的树脂层55的部件(J-5-1)。
[树脂层(X-5-1)的形成]
除非曝光部的宽不同外,其余的与实施例1中树脂层(X-1)的形成相同,在部件(J-5-1)表面上,形成缺欠部(53’)的宽约为200μm的树脂层(X-5-1)(52),制作部件(J-5-2)。
[中间层的形成]
除用部件(J-5-2)代替部件(J-1),用组合物(x-3)代替组合物(x-1),以及曝光不用遮光模全面照射外,其余的与实施例1中树脂层(X-1)的形成相同,在树脂层(X-5-1)上形成不具有缺欠部的中间层(56)。
[树脂层(X-5-2)的形成]
除用部件(J-5-3)代替部件(J-1),非曝光部的形状为形成如图9所示缺欠部(58’)的、由在中心部直径为1mm的圆部分与与之连接的长15mm、宽200μm的直线部分组成的图案外,其余的与实施例1中树脂层(X-1)形成相同,在中间层(56)上形成树脂层(X-5-2)(57),制作部件(J-5-4)。
[部件(K-5)的粘接]
除粘接在树脂层(X-5-2)上而不是粘接在树脂层(X-1)上外,其余的与实施例1中的部件(K-1)的粘接相同,通过粘接用的树脂层(60)将部件(K-1)与相同部件(K-5)59粘接在部件(J-5-4)上。
[流入、流出口的形成]
在树脂层(X-5-1)的缺欠部(53’)的两端部中,在部件(J-5-1)上用穿孔机穿出直径为5.1mm的孔,通过环氧类粘接剂将外径为5mm的氯乙烯管粘接,形成在树脂层(X-5-1)的缺欠部(53’)中连接的液体流入部(61)及液体流出部(62)。
另外,在树脂层(X-5-2)(57)的缺欠部(58’)的两端部中,用穿孔机在部件(K-5)的基材(59)及树脂层(60)上穿出直径为1.6mm的孔,通过环氧类粘接剂将外径为1.6mm的氯乙烯管粘接,形成在树脂层(X-5-2)(57)的缺欠部(58’)中连接的气体引入部(63),制作微型装置(D-5)。图9为表示制造的微型装置的俯视图的模式图,图10为表示图9A中的剖视图。
[流量调节试验]
用约为10kPa压力从液体流入部(61)中引入水,在从大气开放的液体流出部(62)中流出的状态下,从气体引入部(63)引入0.5MPa压力的氮气,结果水的流量几乎变为零。另外,通过改变氮气压能够调节水的流量。即:作为开闭阀及流量调节阀使用。
[实施例6]
在本实施例中,对通过用溶解除去涂敷支持体的制造方法来制造树脂层(X’)分别被表面具有槽的部件(J’)及部件(K’)夹持形状的本发明的微型装置的制造方法进行阐述。
[涂敷支持体的制作]
在片面被晕光放电处理的厚为30μm的2轴延伸聚丙烯薄膜(二村化学株式会社制,OPP薄膜)的晕光处理面侧上涂敷聚乙烯醇(和光纯药部株式会社制,聚合度2000)的20%水溶液,进行40℃的温风干燥及40℃的真空干燥后,从OPP薄膜上剥离,形成聚乙烯醇薄膜作为涂敷支持体。
[部件(J’-6)的制作]
用与实施例2相同的熔融复制法,制作与由实施例1中的聚苯乙烯板(4)、无缺欠部的树脂层(5)、及图4所示的具有3条直线状的缺欠部的树脂层(X-1)层叠形成的形状相同的具有凹部的部件,制作部件(J’-6)。
[树脂层(X’)前体的制作]
除涂敷支持体为聚乙烯醇薄膜,及形成缺欠部的形状与图5所示两个孔状的缺欠部(38)相同外,其余的与实施例2中的工艺(i)、(ii)及(iii)相同,形成半固化涂膜。
将在涂敷支持体上制作的半固化涂膜层叠在部件(J’-6)上后,用40℃的流水清洗,除去涂敷支持体,在部件(J’-6)上形成层叠的半固化状态的树脂层(X’-6)的前体(工艺(iv)、(v))。
[部件(K’)的制作]
除表面凹状缺欠部的形状与图6所示的缺欠部的形状相同外,其余的与部件(J’-6)相同,制作(K’-6)。
[部件(K’)的层叠与粘接]
在树脂层(X’-6)的前体上层叠部件(K’-6)、照射紫外线40秒钟(工艺(vi))、固化树脂层(X’-6)的前体的同时,将部件(J’-6)及部件(K’-6)粘接在树脂层(X’-6)上。
[其它结构的形成]
之后与实施例1相同,在各流路的端部粘接不锈钢管,通过形成流入部及流出部,制造具有与图7、8所示的微型装置(D-4)相同流路的微型装置(D-6)。
[实施例7]
在本实施例中,对通过用溶解除去涂敷支持体的本发明的制造方法制造具有在表面具有槽的部件(J’)中层叠两层树脂层(X’)形状的本发明的微型装置的制造例子进行阐述。
[涂敷支持体、部件(J’-7)]
与实施例6相同,制作聚乙烯醇薄膜的涂敷支持体。另外,作为部件(J’),用与实施例6中的部件(J’-6)相同的部件,制作部件(J’-7-1)。
[部件(J’-7-1)-树脂层(X’-7-1)叠层结构的制作]
与实施例6完全相同,制作与实施例6中部件(J’-6)与树脂层(X’-6)的叠层结构完全相同的部件,作为部件(J’-7-1)与树脂层(X’-7-1)前体的叠层结构。
[树脂层(X’-7-2)的形成]
除将部件(J’-7-1)与树脂层(X’-7-1)前体的叠层结构作为新的部件(J’-7-2),缺欠部的形状与实施例6中的部件(K’-6)的凹状缺欠部的形状相同外,其余的通过同样的操作,在树脂层(X’-7-1)前体上层叠树脂层(X’-7-2)的前体,制作部件(J’-7-2)。
[部件(K’-7)的层叠与粘接]
作为部件(K’-7),直接使用实施例6中所用的聚苯乙烯板,将其层叠在树脂层(X’-7-2)的前体上,在该状态下照射紫外线40秒钟,在固化树脂层(X’-7-1)前体及树脂层(X’-7-2)的前体同时,粘接部件(J’-7)、树脂层(X’-7-1)、树脂层(X’-7-2)及部件(K’-7)。
[其它结构的形成]
之后与实施例1相同,通过在各流路的端部粘接不锈钢管,形成流入部及流出部,制作具有与图7、8所示的微型装置(D-4)相同流路结构的微型装置(D-7)。
[实施例8]
在本实施例中,对通过本发明的方法制造具有阀的具有泵功能的本发明的微型装置的例子进行阐述。
[部件(J’-8-1)的制作]
将由聚苯乙烯(日本油墨化学株式会社制的[二氯工胂苯乙烯xC-520])组成的5cm×5cm×厚3mm的板作为基材(71),在其上面涂敷组合物(x-1’),不用遮光模照射紫外线1秒钟,形成无缺欠部的半固化涂膜72。
进一步在其上面涂敷组合物(x-1),用遮光模在形成图1 1所示的缺欠部(74)以外的部分上照射紫外线3秒钟,用甲醇除去未照射部分的未固化组合物(x-1),将作为该涂膜的缺欠部以宽100μm、间隔0.6mm置于表面,形成2个串连连接的长10mm的凹状缺欠部(74)、(74’)的树脂层(73)。在该叠层结构的凹状缺欠部(74)、(74’)的两端上,穿出直径3mm的贯通孔(75)、(75’),制作部件(J’-8-1)。
[树脂层(X’-8-1)的形成]
除形成缺欠部的形状如图12所示,以中心之间的距离为1mm的两个直径为100μm与600μm的孔状(77)、(77’)外,其余的与实施例1相同,通过剥离法除去涂敷支持体,在部件(J’-8-1)上层叠具有所述形状的缺欠部的树脂层(X’-8-1)(76),制作部件(J’-8-2)。
[树脂层(X’-8-2)的形成]
除作为组合物(x)使用组合物(x-3),及形成缺欠部的形状如图13所示的形成以中心之间距离1mm的直径400μm的舌状阀(80)、(80’)部分的四周宽为100μm的马蹄形(79)、(79’)外,其余的与实施例6相同,在涂敷支持体上(图未示)形成半固化涂膜。
然后,用遮光模仅对形成由马蹄形的缺欠部(79)、(79’)包围的舌状阀(80)、(80’)的部分进行紫外线照射20秒钟,固化照射部分的组合物(x-3),其它部分停留在半固化状态[工艺(iii’)]。这些与实施例6相同,用溶解法除去涂敷支持体,获得在部件(J’-8-2)上层叠树脂层(X’-8-2)(78)的结构体,制作部件(J’-8-3)。
[树脂层(X’-8-3)的形成]
除在部件(J’-8-3)的树脂层(X’-8-2)上将尺寸两个孔(82)、(82’)的位置与树脂层(X’-8-1)(76)的孔(77)、 (77’)相反层叠外,其余的用与树脂层(X’-8-1)(76)相同的方法,制作图12所示的树脂层(X’-8-3)(81),层叠制作部件(J’-8-4)。
[树脂层(X’-8-4)的形成]
除缺欠部84的形状如图14所示的长1.5mm、宽700μm的直线状外,其余的与树脂层(X’-8-1)(76)相同,在部件(J’-8-4)的树脂层(X’-8-3)(81)上层叠树脂层(X’-8-4)(83),制作部件(J’-8-5)。
[中间层的形成]
除用部件(J’-8-5)代替部件(J’-5-2)外,其余的与实施例5中的中间层(56)的形成相同,在树脂层(X’-8-4)上,层叠粘接不具有由柔软材料形成的缺欠部的中间层(85)(隔膜层)。
[部件(K’-8)的制作与粘接]
除凹状缺欠部(88)的形状如图16所示的由长1.5mm、宽700μm的直线与长10mm、宽300μm的直线组成的T字型,及贯通部件的孔状的缺欠部(89)被设置在宽300μm的凹状缺欠部的一端外,其余的用与部件(J’-8-1)相同的方法制作与部件(J’-8-1)相同的部件(K’-8)。即:部件(K’-8)是由聚苯乙烯制基材(86)与具有缺欠部(88)的树脂层(87)层叠形成。
然后隔开中间层(85),对照相对于树脂层(X’-8-4)的缺欠部(84)的位置,将该部件的缺欠部(88)层叠在中间层(85)上,通过紫外线照射30秒钟,粘接在中间层(85)上,将中间层(85)制作成隔膜。另外,通过该紫外线照射,其它的树脂层也能充分的固化。
[流入、流出部的形成]
在部件(J’-8)及部件(K’-8)中设计的孔(75)、(75’)、(89)上用环氧类粘接剂粘接外径为3mm的氯乙烯管,形成液体流入部(90)、液体流出部(91)及气体引入部(92),制作微型装置(D-8)。制作的微型装置俯视图的模式图如图17所示,立体图的模式图如图18所示。
[送液试验]
从液体流入部(90)引入水,结果从大气开放的液体流入部(91)流出。相反,即使在液体流入部(91)中引入水,也不从液体流入部(90)流出。然后在气体引入部92中间歇地引入0.5MPa压力的氮气,结果水从液体流入部(90)吸入,从液体流入部(91)流出。即:本微型装置具有泵的功能。
[实施例9]
在本实施例中,对具有与隔膜邻接的部件连接但不粘接的结构的具有隔膜式阀功能的微型装置及其制造方法的例子进行阐述。
[微型装置的制作]
除树脂层(X-5-1)的非照射部分的形状为相当于液体流入部(61)及液体流出部(62)的2个孔状;在除去树脂层(X-5-1)的非照射部分的未固化树脂后、层叠中间层(56)前,在相当于实施例5中的树脂层(X-5-1)的非照射部分的部分上照射紫外线,使该部分固化;形成中间层(56)的隔膜部分即在实施例5中的空腔(53)的形状上照射紫外线,使照射部分固化;以及中间层(56)相当于本发明中微型装置中的部件(K”)以外,用与实施例5相同的方法,除实施例5中的空腔(53)的厚度为零外制作与实施例5中同样的微型装置。
[通水试验]
从液体流入部(61)引入约5kPa压力的水,但水不从大气开放的液体流出部(62)流出。当压力升到15kPa时,结果水从液体流出部(62)流出。在该状态下,从气体引入部(63)引入0.5MPa压力的氮气,结果水的流量变为零。另外,通过变化氮气压可以调节水的流量。即:具有检验阀、开闭阀及流量调节阀的作用。
本发明提供一种具有作为容易破损且薄的层的缺欠部形成的微细毛细管状空腔的微型装置的制造方法,特别是以高的生产率制造具有立体复杂流路的微型装置的制造方法,而且能够提供一种具有多层树脂层层叠、微细毛细管状空腔贯通各层相互连接、立体交叉的微细毛细管状流路及具有形成反应槽的空间、隔膜式阀、及阀结构等的多功能的微型装置。
Claims (34)
1.一种微型装置的制造方法,是具有一层以上的具有缺欠部的树脂层(X)、该树脂层与其它的部件或其它的树脂层(X)层叠、缺欠部形成空腔、具有叠层结构的微型装置,其中包括以下工艺:
(i)在涂敷支持体上涂敷含有活化能射线聚合物(a)的活化能射线固化性组合物(x),形成未固化涂膜的工艺(i);
(ii)在构成缺欠部以外未固化涂膜上照射活化能射线,使照射部的未固化涂膜变为非流动性或难流动性,且半固化使未反应的活化能射线聚合性官能基残留,形成半固化涂膜的工艺(ii);
(iii)从固化涂膜上将非照射部分的未固化的组合物(x)除去,获得具有涂膜的缺欠部的半固化涂膜的工艺(iii);
(iv)在其它部件(J)上层叠具有缺欠部的半固化涂膜,形成树脂层(X)的工艺(iv);
(v)通过将涂敷支持体从树脂层(X)上除去,将树脂层(X)复制在部件(J)上的工艺(v);
(vi)在工艺(iv)之后工艺(v)之前,或在工艺(v)的前后,在半固化状态的树脂层(X)上照射活化能射线,进一步固化树脂层(X),将该树脂层(X)粘接在部件(J)上的工艺(vi)。
2.根据权利要求1所述微型装置的制造方法,其中在工艺(v)中用溶解的方法除去涂敷支持体。
3.根据权利要求1所述微型装置的制造方法,其中工艺(vi)在工艺(v)之前,在工艺(v)中用剥离的方法除去涂敷支持体。
4.根据权利要求1所述微型装置的制造方法,其中进行工艺(i)、(ii)、(iii)、(iv)及(v)之后,或在进行工艺(i)、(ii)、(iii)、(iv)、(v)及(vi)之后,或者以工艺(i)、(ii)、(iii)、(iv)、(vi)及(v)的顺序进行之后,用树脂层(X)的层叠部件(J)来代替工艺(iv)中的部件(J),通过反复进行工艺(i)~(v)或工艺(i)~(vi),使树脂层(X)多层层叠。
5.根据权利要求1所述微型装置的制造方法,其中通过使多层树脂层(X)层叠,使该缺欠部中至少部分重合,在叠层结构中,将多层树脂层(X)的缺欠部连接形成空腔。
6.根据权利要求1所述微型装置的制造方法,其中部件(J)为具有贯通该部件的缺欠部的部件、或表面具有凹状缺欠部的部件、或具有贯通该部件的缺欠部和表面具有凹状缺欠部的部件,通过部件(J)与树脂层(X)的层叠使部件(J)的缺欠部与树脂层(X)的缺欠部中至少有部分重合,在叠层结构中将部件(J)的缺欠部与树脂层(X)的缺欠部相互连接形成空腔。
7.根据权利要求1所述微型装置的制造方法,其中工艺(vi)在工艺(v)之后,在工艺(vi)中,在半固化状态的树脂层(X)上接触其它部件(K),在该状态下照射活化能射线,将树脂层(X)粘接在部件(J)上的同时粘接在其它部件(K)上。
8.根据权利要求7所述微型装置的制造方法,其中部件(K)具有贯通该部件的缺欠部和/或表面具有凹状缺欠部,通过部件(K)与树脂层(X)层叠使部件(K)的缺欠部与树脂层(X)的缺欠部中至少有部分重合,在叠层结构中,将部件(K)的缺欠部与树脂层(X)的缺欠部相互连接形成空腔。
9.根据权利要求1所述微型装置的制造方法,其中从{工艺(i)与工艺(ii)之间、工艺(ii)与工艺(iii)之间及工艺(iii)与工艺(iv)之间}选择一种以上的工艺之间,在树脂层(X)的一部分上进行活化能射线照射,在工艺(iv)中通过对该被照射部分进行部分固化,但不能与其它部件相粘接,在树脂层(X)中,形成即使与其它部件或树脂层相接触也不粘接的部分。
10.根据权利要求9所述微型装置的制造方法,其中在形成阀的形状上进行工艺(ii)中的活化能射线的照射,在树脂层(X)的部分上设计构成阀的结构,以及实施部分固化的部分为形成树脂层(X)的阀的部分。
11.根据权利要求1所述微型装置的制造方法,其中树脂层(X)的厚度在1~1000μm的范围。
12.根据权利要求1所述微型装置的制造方法,其中树脂层(X)的缺欠部的最小宽度在1~1000μm的范围。
13.根据权利要求1所述微型装置的制造方法,其中活化能射线聚合物(a)是一个分子中含有2个以上的活化能射线聚合性官能团的化合物。
14.根据权利要求13所述微型装置的制造方法,是活化能射线聚合物(a)是含有丙烯酰基或马来酸缩亚胺基的化合物。
15.根据权利要求1所述微型装置的制造方法,其中活化能射线固化性组合物(x)含有表示单聚物与水的接触角为60度以上的疏水性活化能射线聚合物(a)和与之聚合所得的两亲性聚合物(b)。
16.根据权利要求15所述微型装置的制造方法,其中两亲性聚合物(b)分子内含有重复数6~20的聚乙二醇链与碳数为6~20的烷基化合物。
17.根据权利要求1所述微型装置的制造方法,其中部件(J)可以由从苯乙烯类聚合物、(甲基)丙烯类聚合物、聚碳酸酯类聚合物、聚砜类聚合物、聚酯类聚合物中选择的聚合物形成。
18.一种具有叠层结构的微型装置,其中将{从具有贯通部件的缺欠部的部件、或表面具有凹状缺欠部的部件、或具有贯通部件的缺欠部和表面具有凹状缺欠部的部件中选择的部件(J’)};部分层中具有缺欠部、该缺欠部的最小宽度为1~1000μm的活化能射线固化性树脂层(X’)中一层以上的层;{能够从具有贯通部件的缺欠部的部件、或表面具有凹状缺欠部的部件、或具有贯通部件的缺欠部和表面具有凹状缺欠部的部件中选择的部件(K’)}相互层叠,部件中至少两个以上的缺欠部相互连接形成空腔。
19.根据权利要求18所述的微型装置,其中从部件(J’)、树脂层(X’)、部件(K’)中选择的一种以上的部件平行设置部件的叠层面上,具有一个以上的线状空腔。
20.根据权利要求18所述的微型装置,其中具有缺欠部的树脂层(X’)的厚度为5~1000μm。
21.根据权利要求18所述的微型装置,其中空腔的一部分为流体流路、在不同的树脂层内形成的多条流路、或分支的流路隔开树脂层(X’)形成立体交叉。
22.根据权利要求18所述的微型装置,其中具有与能够从部件(J’)、树脂层(X’)、部件(K’)中选择的一种以上部件的一部分上邻接层叠的其它部件接触但不不粘接的部分。
23.根据权利要求22所述的微型装置,其中在至少一层树脂层(X’)的一部分上,通过将四周部分的一部分作为缺欠部,设置成阀结构,与邻接层叠的其它部件接触但不粘接的部分为阀部分。
24.根据权利要求23所述的微型装置,其中在一个树脂层(X’)中设置两个以上的阀结构。
25.根据权利要求22所述的微型装置,其中设置形成阀结构的树脂层(X’)由比将其夹持的部件或树脂层的拉伸弹性率低的材料形成。
26.根据权利要求18所述的微型装置,其中活化能射线固化性树脂层(X’)为具有含有(甲基)丙烯酰基化合物的活化能射线固化性组合物的固化物。
27.根据权利要求18所述的微型装置,其中能够从部件(J’)、树脂层(X’)、部件(K’)中选择的一种以上的部件,其一侧形成隔膜的树脂层,另一侧与其它具有缺欠部的其它部件直接层叠,通过该缺欠部层叠形成空腔,层叠于形成隔膜部件内面的其它部件,设有形成向该空腔的流入口、流出口或形成该两者的孔状缺欠部,流入口、流出口中至少有一个是隔开部件形成于隔膜的对面,其四周不与隔膜连接,使隔膜变形,通过与该流入口、流出口中的至少一个的四周连接而闭锁流路
28.根据权利要求18所述的微型装置,其中活化能射线固化性组合物含有活化能射线聚合物和能够共聚合的两亲性活化能射线聚合物。
29.根据权利要求28所述的微型装置,其中两亲性活化能射线聚合物的分子内含有重复数6~20的聚乙二醇链与碳数为6~20个的烷基化合物。
30.根据权利要求18所述的微型装置,其中空腔的一部分或全部是流体的流路。
31.一种具有叠层结构的微型装置,其中将{能够从具有贯通部件的缺欠部的部件、或表面具有凹状缺欠部的部件、或具有贯通部件的缺欠部和表面具有凹状缺欠部的部件中选择的部件(J’)};部分层中具有缺欠部、该缺欠部的最小宽度为1~1000μm的活化能射线固化性树脂层(X’)中一层以上的层;无缺欠部的隔膜部件(K”)相互层叠,该部件(K”)具有与邻接层叠的其它部件接触但不粘接的部分,该部分为隔膜部分,部件(J’)与树脂层(X’)中的至少两个以上的缺欠部相互连接形成空腔。
32.根据权利要求31所述的微型装置,其中部件(J’)与树脂层(X’)中的一个以上部件的缺欠部是形成流入口、流出口或形成流入口及流出口的各穴状的缺欠部,该流入口或流出口中至少一个是形成于在隔膜的对面,其四周与隔膜连接但不粘接,通过隔膜的变形使流路打开。
33.根据权利要求27、31或32所述的微型装置,其中隔膜的厚度为1~500μm,由拉伸弹性率为1~700MPa范围的材料形成。
34.根据权利要求1~17中的任一项所述方法制造的微型装置。
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