JP2000246805A

JP2000246805A - マイクロケミカルデバイスの製造法

Info

Publication number: JP2000246805A
Application number: JP11056438A
Authority: JP
Inventors: Takanori Anazawa; 孝典穴澤; Atsushi Teramae; 敦司寺前
Original assignee: Kawamura Institute of Chemical Research
Current assignee: Kawamura Institute of Chemical Research
Priority date: 1999-03-04
Filing date: 1999-03-04
Publication date: 2000-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】二つ以上の部材の間に微小な空間を閉塞され
ることなく形成されたマイクロケミカルデバイスを製造
法を提供すること。【解決手段】エネルギー線透過性の部材（Ａ）と他の
部材（Ｂ）との間に、エネルギー線硬化性化合物を含有
する液状の組成物（Ｃ）を厚さ５〜１０００μｍの範囲
で狭持した状態で、空間となるべき部分を除いてエネル
ギー線を照射して組成物（Ｃ）を硬化させた後、未照射
部分の未硬化の組成物（Ｃ）を除去することにより、部
材間に外部と連絡した空間を形成するマイクロケミカル
デバイスの製造法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小なケミカルデ
バイス、即ち、部材中に微小な流路、反応管、反応槽、
電気泳動カラム、クロマトカラム、膜分離機構などの構
造が形成された、化学、生化学、物理化学用などの微小
反応デバイス（マイクロ・リアクター）や、集積型ＤＮ
Ａ分析デバイス、微小電気泳動デバイス、微小クロマト
グラフィーデバイス、微小膜分離デバイス、微小濃縮デ
バイスなどの微小分析デバイスの製造法に関し、更に詳
しくは、エネルギー線硬化性樹脂で構成された、キャピ
ラリー状その他の形状の外部と連絡した空間を有する微
小なケミカルデバイスの製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコン、石英、ガラス、ポリマーなど
の基板に、エッチングなどにより溝状その他の凹部を形
成して、液体流路や分離用ゲルチャンネルとするマイク
ロケミカルデバイスが知られており（例えば、アール・
エム・マコーミック等、「アナリティカル・ケミストリ
ー」第２６２６頁、第６９巻、１９９７年）、操作中の
液体の蒸発防止、加圧による液体の輸送などを目的とし
て、ガラス板などのカバーをネジ止めなどにより表面に
密着させて使用することが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板と
カバーとの間を完全に密着させることはかなり困難であ
り、流路から基板とカバーとの間への液体の漏洩が生じ
がちであった。

【０００４】一方、これらの両部材を、接着剤を用いて
接着すると、基板に形成された凹部とカバーとで形成さ
れる空間に接着剤が入り込み、該空間を閉塞しがちであ
り、微小な空間を形成することが困難であった。空間が
細いキャピラリー状である場合には、その形成が特に困
難であった。

【０００５】本発明が解決しようとする課題は、二つ以
上の部材の間に微小な空間を閉塞されることなく形成す
る方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決する方法について鋭意検討した結果、エネルギー
線透過性の部材と他の部材との間に、液状のエネルギー
線硬化性化合物を含有する組成物を特定の厚みだけ狭持
した状態で、空間とすべき部分を除いてエネルギー線を
照射して該組成物を硬化させ、未照射部分の未硬化の該
組成物を除去することにより、部材間に外部と連絡した
微小な空間を形成可能であることを見出し、本発明を完
成するに至った。

【０００７】即ち、本発明は上記課題を解決するため
に、エネルギー線透過性の部材（Ａ）と他の部材（Ｂ）
との間に、エネルギー線硬化性化合物を含有する液状の
組成物（Ｃ）を厚さ５〜１０００μｍの範囲で狭持した
状態で、空間となるべき部分を除いてエネルギー線を照
射して組成物（Ｃ）を硬化させた後、未照射部分の未硬
化の組成物（Ｃ）を除去することにより、部材間に外部
と連絡した空間を形成することからなるマイクロケミカ
ルデバイスの製造法を提供する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の製造法で使用するエネル
ギー線透過性の部材（Ａ）の形状は、後述する部材
（Ｂ）との間に、本発明の製造法で使用するエネルギー
線硬化性化合物を含有する液状の組成物（Ｃ）を狭持で
きる形状であり、部材（Ａ）を通して本発明の製造法で
使用するエネルギー線をパターニング照射することが可
能な形状であれば、特に制限がなく、用途目的に応じた
形状を採ることができる。そのような形状としては、例
えば、シート状（フィルム、リボンを含む）、板状、塗
膜状、棒状、チューブ状、その他複雑な形状の成形物な
どであり得るが、組成物（Ｃ）を狭持し易く、かつエネ
ルギー線をパターニング照射し易いといった面から、空
間を形成する部分が平面状であることが好ましく、特に
シート状又は板状であることが好ましい。また、部材
（Ａ）は支持体上に形成されたものであってもよい。支
持体の素材は後述の部材（Ａ）として使用できる素材の
中から選択することができる。部材（Ａ）は、その表面
あるいは内部に何らかの構造、例えば、溝や凹部、部材
外部との接続口、反応槽、流速計測部、弁、バルブ、ゲ
ルが充填された溝、分離膜、などが形成されているもの
であっても良い。複数のマイクロケミカルデバイスを１
つの部材（Ａ）上に形成することも可能であるし、製造
後、これらを切断して複数のマイクロケミカルデバイス
とすることも可能である。

【０００９】部材（Ａ）の素材は、本発明の製造法で得
られるマイクロケミカルデバイスに使用する液体に対し
て不透過性であって、本発明の製造法で使用するエネル
ギー線を透過させるものであり、組成物（Ｃ）からなる
硬化物と接着可能なものであれば、特に制約はない。そ
のような素材の中でも、紫外線透過性のものが好まし
い。部材（Ａ）の素材としては、例えば、ポリマー、ガ
ラス、石英の如き結晶、セラミック、シリコンの如き半
導体、金属などが挙げられるが、これらの中でも、紫外
線透過性、易成形性、高生産性、低価格などの点からポ
リマーが特に好ましい。ポリマーに次いで、ガラスや石
英が好ましい。

【００１０】部材（Ａ）に使用できるポリマーとして
は、例えば、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレ
ン、ポリスチレン／マレイン酸共重合体、ポリスチレン
／アクリロニトリル共重合体の如きスチレン系ポリマ
ー；ポルスルホン、ポリエーテルスルホンの如きポリス
ルホン系ポリマー；ポリメチルメタクリレート、ポリア
クリロニトリルの如き（メタ）アクリル系ポリマー；ポ
リマレイミド系ポリマー；ビスフェノールＡ系ポリカー
ボネート、ビスフェノールＦ系ポリカーボネート、ビス
フェノールＺ系ポリカーボネートなどのポリカーボネー
ト系ポリマー；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−
４−メチルペンテン−１の如きポリオレフィン系ポリマ
ー；塩化ビニル、塩化ビニリデンの如き塩素含有ポリマ
ー；酢酸セルロース、メチルセルロースの如きセルロー
ス系ポリマー；ポリウレタン系ポリマー；ポリアミド系
ポリマー；ポリイミド系ポリマー；ポリ−２，６−ジメ
チルフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイ
ドの如きポリエーテル系又はポリチオエーテル系ポリマ
ー；ポリエーテルエーテルケトンの如きポリエーテルケ
トン系ポリマー；ポリエチレンテレフタレート、ポリア
リレートの如きポリエステル系ポリマー；エポキシ樹
脂；ウレア樹脂；フェノール樹脂等を挙げられる。これ
らの中でも、接着性が良好な点などから、スチレン系ポ
リマー、（メタ）アクリル系ポリマー、ポリカーボネー
ト系ポリマー、ポリスルホン系ポリマー、ポリエステル
系ポリマーが好ましい。

【００１１】部材（Ａ）に使用するポリマーは、単独重
合体であっても、共重合体であっても良く、また、熱可
塑性ポリマーであっても、熱硬化性ポリマーであっても
良い。生産性の面から、部材（Ａ）に使用するポリマー
は、熱可塑性ポリマー又はエネルギー線硬化性の架橋重
合体であることが好ましい。また、部材（Ａ）は、ポリ
マーブレンドやポリマーアロイで構成されていても良い
し、積層体その他の複合体であっても良い。さらに、部
材（Ａ）は、改質剤、着色剤、充填材、強化材などの添
加物を含有しても良い。

【００１２】部材（Ａ）に含有させることができる改質
剤としては、例えば、シリコンオイルやフッ素置換炭化
水素などの疎水化剤（撥水剤）；水溶性ポリマー、界面
活性剤、シリカゲルなどの無機粉末、などの親水化剤が
挙げられる。

【００１３】部材（Ａ）に含有させることができる着色
剤としては、任意の染料や顔料、蛍光性の染料や顔料、
紫外線吸収剤が挙げられる。

【００１４】部材（Ａ）に含有させることができる強化
材としては、例えば、クレイなどの無機粉末、有機や無
機の繊維が挙げられる。

【００１５】部材（Ａ）が接着性の低い素材、例えば、
ポリオレフィン、フッ素系ポリマー、ポリフェニレンサ
ルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等の場合に
は、部材（Ａ）の接着面の表面処理やプライマーの使用
により、接着性を向上させることが好ましい。

【００１６】また、本発明のマイクロケミカルデバイス
の使用に当たって、接着性を向上させる目的や、タンパ
ク質などの溶質のデバイス表面への吸着を抑制する目的
で、部材（Ａ）の溝の表面を親水化することも好まし
い。親水化処理は溝の表面に限定されず、その他の部分
も処理されてよい。

【００１７】本発明の製造法で使用する部材（Ｂ）は、
本発明で使用するエネルギー線を必ずしも透過させる必
要がないこと以外は、その形状、素材、構造、表面状態
などについて、部材（Ａ）と同様である。従って、エネ
ルギー線として紫外線を使用する場合、部材（Ｂ）とし
て、紫外線不透過性のポリマーを用いることもできる。
勿論、本発明で使用するエネルギー線を透過させるもの
であってもよい。

【００１８】本発明の製造法で使用するエネルギー線硬
化性化合物は、使用するエネルギー線照射により硬化す
るものであれば、ラジカル重合性、アニオン重合性、カ
チオン重合性等任意のものであってよい。エネルギー線
硬化性化合物は、重合開始剤の非存在下で重合するもの
に限らず、重合開始剤の存在下でのみエネルギー線によ
り重合するものも使用することができる。

【００１９】そのようなエネルギー線硬化性化合物とし
ては、重合性の炭素−炭素二重結合を有する物が好まし
く、中でも、反応性の高い（メタ）アクリル系化合物や
ビニルエーテル類、また光重合開始剤の不存在下でも硬
化するマレイミド系化合物が好ましい。エネルギー線硬
化性化合物としては、十分に硬化し接着可能なものであ
れば、単官能のモノマー及び／又はオリゴマーであって
も良いが、高い接着強度を得るためには架橋重合性化合
物、例えば、多官能のモノマー及び／又はオリゴマーで
あることが好ましい。

【００２０】エネルギー線硬化性化合物として使用でき
る（メタ）アクリル系モノマーとしては、例えば、ジエ
チレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチ
ルグリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサ
ンジオールジ（メタ）アクリレート、２，２’−ビス
（４−（メタ）アクリロイルオキシポリエチレンオキシ
フェニル）プロパン、２，２’−ビス（４−（メタ）ア
クリロイルオキシポリプロピレンオキシフェニル）プロ
パン、ヒドロキシジピバリン酸ネオペンチルグリコール
ジ（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニルジアクリ
レート、ビス（アクロキシエチル）ヒドロキシエチルイ
ソシアヌレート、Ｎ−メチレンビスアクリルアミドの如
き２官能モノマー；トリメチロールプロパントリ（メ
タ）アクリレート、トリメチロールエタントリ（メタ）
アクリレート、トリス（アクロキシエチル）イソシアヌ
レート、カプロラクトン変性トリス（アクロキシエチ
ル）イソシアヌレートの如き３官能モノマー；ペンタエ
リスリトールテトラ（メタ）アクリレートの如き４官能
モノマー；ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アク
リレートの如き６官能モノマー；２−イソシアネートエ
チルメタクリレートの如き他の架橋性官能基を有する単
官能モノマー、などが挙げられる。

【００２１】また、エネルギー線硬化性化合物として、
重合性オリゴマー（プレポリマーとも呼ばれる）を用い
ることもでき、例えば、重量平均分子量が５００〜５０
０００のものが挙げられる。そのような重合性オリゴマ
ーしては、例えば、エポキシ樹脂の（メタ）アクリル酸
エステル、ポリエーテル樹脂の（メタ）アクリル酸エス
テル、ポリブタジエン樹脂の（メタ）アクリル酸エステ
ル、分子末端に（メタ）アクリロイル基を有するポリウ
レタン樹脂などを挙げられる。

【００２２】マレイミド系のエネルギー線硬化性化合物
としては、例えば、４，４’−メチレンビス（Ｎ−フェ
ニルマレイミド）、２，３−ビス（２，４，５−トリメ
チル−３−チエニル）マレイミド、１，２−ビスマレイ
ミドエタン、１，６−ビスマレイミドヘキサン、トリエ
チレングリコールビスマレイミド、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェ
ニレンジマレイミド、ｍ−トリレンジマレイミド、Ｎ，
Ｎ’−１，４−フェニレンジマレイミド、Ｎ，Ｎ’−ジ
フェニルメタンジマレイミド、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルエ
ーテルジマレイミド、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスルホンジ
マレイミド、１，４−ビス（マレイミドエチル）−１，
４−ジアゾニアビシクロ−［２，２，２］オクタンジク
ロリド、４，４’−イソプロピリデンジフェニル＝ジシ
アナート・Ｎ，Ｎ’−（メチレンジ−ｐ−フェニレン）
ジマレイミドなどの２官能マレイミド；Ｎ−（９−アク
リジニル）マレイミドの如きマレイミド基とマレイミド
基以外の重合性官能基とを有するマレイミド、などを挙
げられる。マレイミド系のモノマーは、ビニルモノマ
ー、ビニルエーテル類、アクリル系モノマー等の重合性
炭素・炭素二重結合を有する化合物と共重合させること
もできる。

【００２３】組成物（Ｃ）は、エネルギー線硬化性化合
物を必須成分として含有する液体状のものであり、単独
のエネルギー線硬化性化合物で構成されいてよいが、複
数種のエネルギー線硬化性化合物の混合物であり得る。
例えば、エネルギー線硬化性化合物の硬化物に十分な硬
度を付与するためには、組成物（Ｃ）は多官能のモノマ
ー及び／又はオリゴマーを含有することが好ましいが、
その他に、組成物（Ｃ）の粘度調節、部材（Ａ）や部材
（Ｂ）との接着性の向上、硬化物の柔軟性の付与などの
目的で、単官能のモノマー及び／又はオリゴマーを混合
することも可能である。

【００２４】組成物（Ｃ）に混合使用できる単官能（メ
タ）アクリル系モノマーとしては、例えば、メチルメタ
クリレート、アルキル（メタ）アクリレート、イソボル
ニル（メタ）アクリレート、アルコキシポリエチレング
リコール（メタ）アクリレート、フェノキシジアルキル
（メタ）アクリレート、フェノキシポリエチレングリコ
ール（メタ）アクリレート、アルキルフェノキシポリエ
チレングリコール（メタ）アクリレート、ノニルフェノ
キシポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、
ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、グリセロー
ルアクリレートメタクリレート、ブタンジオールモノ
（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキ
シプロピルアクリレート、２−アクリロイルオキシエチ
ル−２−ヒドロキシプロピルアクリレート、エチレノキ
サイド変成フタル酸アクリレート、ｗ−カルゴキシアプ
ロラクトンモノアクリレート、２−アクリロイルオキシ
プロピルハイドロジェンフタレート、２−アクリロイル
オキシエチルコハク酸、アクリル酸ダイマー、２−アク
リロイスオキシプロピリヘキサヒドロハイドロジェンフ
タレート、フッ素置換アルキル（メタ）アクリレート、
塩素置換アルキル（メタ）アクリレート、スルホン酸ソ
ーダエトキシ（メタ）アクリレート、スルホン酸−２−
メチルプロパン−２−アクリルアミド、燐酸エステル基
含有（メタ）アクリレート、スルホン酸エステル基含有
（メタ）アクリレート、シラン基含有（メタ）アクリレ
ート、（（ジ）アルキル）アミノ基含有（メタ）アクリ
レート、４級（（ジ）アルキル）アンモニウム基含有
（メタ）アクリレート、（Ｎ−アルキル）アクリルアミ
ド、（Ｎ、Ｎ−ジアルキル）アクリルアミド、アクロロ
イルモリホリン、などがを挙げられる。

【００２５】組成物（Ｃ）に混合使用できる単官能マレ
イミド系モノマーとしては、例えば、Ｎ−メチルマレイ
ミド、Ｎ−エチルマレイミド、Ｎ−ブチルマレイミド、
Ｎ−ドデシルマレイミドの如きＮ−アルキルマレイミ
ド；Ｎ−シクロヘキシルマレイミドの如きＮ−脂環族マ
レイミド；Ｎ−ベンジルマレイミド；Ｎ−フェニルマレ
イミド、Ｎ−（アルキルフェニル）マレイミド、Ｎ−ジ
アルコキシフェニルマレイミド、Ｎ−（２−クロロフェ
ニル）マレイミド、２，３−ジクロロ−Ｎ−（２，６−
ジエチルフェニル）マレイミド、２，３−ジクロロ−Ｎ
−（２−エチル−６−メチルフェニル）マレイミドの如
きＮ−（置換又は非置換フェニル）マレイミド；Ｎ−ベ
ンジル−２，３−ジクロロマレイミド、Ｎ−（４’−フ
ルオロフェニル）−２，３−ジクロロマレイミドなどの
ハロゲンを有するマレイミド；ヒドロキシフェニルマレ
イミドの如き水酸基を有するマレイミド；Ｎ−（４−カ
ルボキシ−３−ヒドロキシフェニル）マレイミドの如き
カルボキシ基を有するマレイミド；Ｎ−メトキシフェニ
ルマレイミドの如きアルコキシ基を有するマレイミド；
Ｎ−［３−（ジエチルアミノ）プロピル］マレイミドの
如きアミノ基を有するマレイミド；Ｎ−（１−ピレニ
ル）マレイミドの如き多環芳香族マレイミド；Ｎ−（ジ
メチルアミノ−４−メチル−３−クマリニル）マレイミ
ド、Ｎ−（４−アニリノ−１−ナフチル）マレイミドの
如き複素環を有するマレイミド、などが挙げられる。

【００２６】組成物（Ｃ）の粘度の好適な値は、形成す
る空間の大きさに依存し、空間が微小である場合ほど低
粘度とすることが好ましい。例えば、１０μｍオーダー
以下の幅（あるいは直径）の空間を形成する場合には約
１０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。そのた
めに、上記単官能モノマーを混合することが好ましい。
組成物（Ｃ）の粘度が過大であると、細かいパターニン
グが困難となる他、未硬化の該組成物の除去に時間を要
する傾向にあるので、好ましくない。

【００２７】組成物（Ｃ）には、必要に応じて、光重合
開始剤、溶剤、増粘剤、改質剤、着色剤、などのその他
の成分を混合して使用することができる。

【００２８】組成物（Ｃ）に必要に応じて使用すること
ができる光重合開始剤は、本発明で使用するエネルギー
線に対して活性であり、エネルギー線硬化性化合物を重
合させることが可能なものであれば、特に制限はなく、
例えば、ラジカル重合開始剤、アニオン重合開始剤、カ
チオン重合開始剤であって良い。そのような光重合開始
剤としては、例えば、ｐ−tert−ブチルトリクロロアセ
トフェノン、２，２′−ジエトキシアセトフェノン、２
−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１
−オンの如きアセトフェノン類；ベンゾフェノン、４、
４′−ビスジメチルアミノベンゾフェノン、２−クロロ
チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−エチ
ルチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントンの
如きケトン類；ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテ
ル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソ
ブチルエーテルの如きベンゾインエーテル類；ベンジル
ジメチルケタール、ヒドロキシシクロヘキシルフェニル
ケトンの如きベンジルケタール類；Ｎ−アジドスルフォ
ニルフェニルマレイミドの如きアジドなどが挙げられ
る。また、マレイミドの如き重合性光重合開始剤を挙げ
ることができる。

【００２９】重合性光重合開始剤は、例えば、エネルギ
ー線硬化性化合物として例示した多官能マレイミドの如
き多官能モノマーの他、組成物（Ｃ）に混合使用できる
単官能マレイミド系モノマーの如き単官能モノマーであ
っても良い。

【００３０】組成物（Ｃ）に光重合開始剤を混合使用す
る場合の使用量は、非重合性光重合開始剤の場合、０．
００５〜２０重量％の範囲が好ましく、０．０１〜２重
量％の範囲が特に好ましい。

【００３１】組成物（Ｃ）に必要に応じて混合使用する
ことができる増粘剤としては、例えば、エネルギー線硬
化性化合物に可溶でゲルに不溶なリニアポリマーが挙げ
られる。

【００３２】組成物（Ｃ）に必要に応じて混合使用する
ことができる改質剤としては、例えば、撥水剤として機
能するシリコンオイルやフッ素置換炭化水素などが挙げ
られる。

【００３３】組成物（Ｃ）に必要に応じて混合使用する
ことができる着色剤としては、任意の染料、顔料、蛍光
色素が挙げられる。

【００３４】本発明の製造法は、部材（Ａ）と部材
（Ｂ）間に、組成物（Ｃ）を厚み５〜１０００μｍ狭持
した状態で、空間となるべき部分を除いてエネルギー線
を照射して組成物（Ｃ）を硬化させた後、未照射部分の
未硬化の組成物（Ｃ）を除去することによって、部材間
に外部と連絡した空間を形成する方法である。

【００３５】部材（Ａ）と部材（Ｂ）間に組成物（Ｃ）
を狭持させる方法は任意であり、例えば、部材（Ａ）及
び／又は部材（Ｂ）に組成物（Ｃ）を塗布して重ねる方
法、部材（Ａ）又は部材（Ｂ）上に組成物（Ｃ）を置い
て他方の部材を重ねることにより、組成物（Ｃ）を部材
（Ａ）と部材（Ｂ）の間に押し広げる方法、などが挙げ
られる。部材（Ａ）及び／又は部材（Ｂ）がシート状の
ように変形しやすい形状である場合には、その外側にガ
ラス板などの支持体をあてがっても良い。

【００３６】部材（Ａ）及び／又は部材（Ｂ）にエネル
ギー線硬化性化合物を塗布する場合には、該部材の上に
塗布できる任意の塗布方法を用いることができ、例え
ば、スピンコート法、ローラーコート法、流延法、ディ
ッピング法、スプレー法、バーコーターを用いる方法、
Ｘ−Ｙアプリケータによる方法、スクリーン印刷法、凸
版印刷法、グラビア印刷法などが挙げられる。塗布部位
は任意であり、部材（Ａ）と部材（Ｂ）とが接触する面
全体であっても、部分的であっても良いが、デバイス外
や他の構造部分への連絡口を除いて、形成すべき空間の
周囲を囲む部位である。部分的に塗布する場合には、Ｘ
−Ｙアプリケーターを用いる方法や各種印刷法などによ
り実施することができる。

【００３７】部材（Ａ）と部材（Ｂ）との間に組成物
（Ｃ）を狭持させる。組成物（Ｃ）を狭持させる部位
は、目的とする空間を含む部分、即ち、形成された空間
の周囲を組成物（Ｃ）の硬化物で囲うことができる形状
であれば、必ずしも部材（Ａ）と部材（Ｂ）とで挟まれ
る部分全体である必要はない。

【００３８】狭持される組成物（Ｃ）の厚みは、目的と
する空間の寸法により決定されるが、５μｍ以上であ
り、１０μｍ以上であることが好ましい。これより薄い
と製造が困難となる。また、この厚みは１０００μｍ以
下であり、３００μｍ以下であることが好ましく、１０
０μｍ以下であることがさらに好ましい。これより厚い
と、パターニングが困難となる。狭持される組成物
（Ｃ）の厚みは場所により異なっていても良い。厚みを
一定にする場合には、スペーサーを使用することも好ま
しい。

【００３９】部材（Ａ）と部材（Ｂ）との間に狭持され
た組成物（Ｃ）の空間とする部分以外の部分に、部材
（Ａ）を通してエネルギー線を照射し、照射部分の組成
物（Ｃ）を硬化させる。

【００４０】形成する空間の平面方向の形状、寸法は任
意である。例えば、流路、反応管、混合部、電気泳動カ
ラム、クロマトカラム、計量部などとして使用できるキ
ャピラリー状；反応槽、貯液槽、混合槽などとして使用
できる円、長円、角を丸めた方形等であり得る。キャピ
ラリーは直線に限定されず、曲線、分岐キャピラリー、
ジグザグなどであり得る。もちろん、これらの形状を組
み合わせた形状であり得る。

【００４１】空間がキャピラリー状である場合には、そ
の幅は５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上
であることがさらに好ましい。これより幅の狭い空間は
製造が困難となる。キャピラリーの幅は３０００μｍ以
下であることが好ましく、３００μｍ以下であることが
特に好ましく、１００μｍ以下であることがさらに好ま
しい。これよりキャピラリーの幅が広くても特段問題は
ないが、マイクロケミカルデバイスとしての目的に合致
しにくくなる。空間の断面の形状も任意であり、例え
ば、方形、台形、（）状、＜＞状等であり得る。

【００４２】形成される空間は、それ自体が部材（Ａ）
及び部材（Ｂ）の端、即ち、マイクロケミカルデバイス
の外へ連絡していても良いが、マイクロデバイスの外へ
連絡していなくても良い。２つの部材の間に形成される
空間がマイクロケミカルデバイスの外へ連絡していない
場合には、部材（Ａ）及び／又は部材（Ｂ）の該空間に
連絡する位置に孔を穿つなどの方法により、空間と外部
を連絡させることができる。

【００４３】空間となる部分の未硬化の組成物（Ｃ）
は、マイクロケミカルデバイス外へ連絡した形状部分、
あるいは、別途、ドリル孔を穿つなどの方法により外部
と連絡させた孔を用いて除去される。

【００４４】空間とする部分以外の部分にエネルギー線
を照射する（即ち露光する）方法は任意であり、例え
ば、空間とする部分をフォトマスキングしてエネルギー
線を照射する方法、レーザー光線ビームなどを走査する
方法、などが挙げられる。照射は部分的な複数回の照射
に分けることも可能である。

【００４５】エネルギー線の照射は、部材（Ａ）の表面
に直角な方向から照射することが好ましいが、必ずしも
これに限定されない。部材（Ａ）と部材（Ｂ）との間に
狭持された組成物（Ｃ）の厚みが厚い場合には、部材
（Ａ）側からと部材（Ｂ）側からの両方向から同時に又
は逐次的に照射することも可能である。

【００４６】硬化に用いることができるエネルギー線と
しては、組成物（Ｃ）を硬化させることが可能なもので
あり、かつ部材（Ａ）を透過するものである必要があ
る。そのようなエネルギー線としては、例えば、紫外
線、可視光線、赤外線の如き光線；エックス線、ガンマ
線の如き電離放射線；電子線、イオンビーム、ベータ
線、重粒子線の如き粒子線が挙げられるが、これらの中
でも、取り扱い性や硬化速度の面から、紫外線及び可視
光が好ましく、紫外線が特に好ましい。また、パターニ
ング精度の点から、平行光線であることが好ましく、レ
ーザー光線であることが好ましい。

【００４７】硬化速度を速め、硬化を完全に行なう目的
で、エネルギー線の照射を低酸素濃度雰囲気で行なうこ
とが好ましい。低酸素濃度雰囲気としては、窒素気流
中、二酸化炭素気流中、アルゴン気流中、真空又は減圧
雰囲気が好ましい。

【００４８】部材（Ａ）と部材（Ｂ）と硬化した組成物
（Ｃ）とで囲まれた空間中の未硬化の組成物（Ｃ）を除
去する方法は任意であり、例えば、吸引、流体による押
し出し、栓状物による押し出し、組成物（Ｃ）を溶解す
る溶剤による洗浄、超音波洗浄などが適用できる。押し
出しに使用できる流体は、気体、液体、超臨界流体など
であり得る。押し出しに使用できる液体は、未硬化の組
成物（Ｃ）を溶解させないものであって良い。溶剤洗浄
は溶剤の流通、溶剤存在下での振とうや超音波照射が利
用できる。上記の方法を同時又は逐次行っても良い。例
えば、吸引と押し出しを同時に行っても良いし、溶剤で
押し出すことで、押し出しと洗浄を兼ねても良い。これ
らの中で、吸引及び／又は気体による押し出しの後、溶
剤による洗浄を行うことが好ましい。

【００４９】また、未硬化の組成物（Ｃ）を除去した後
に、再度エネルギー線を照射し、組成物（Ｃ）の硬化部
と未硬化部の境界部の硬化を完全にすることも好まし
い。

【００５０】

【実施例】以下、実施例及び比較例を用いて、本発明を
更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例の範囲
に限定されるものではない。なお、以下の実施例におい
て、「部」及び「％」は、特に断りがない限り、各々
「重量部」及び「重量％」を表わす。

【００５１】＜実施例１＞〔部材（Ａ）及び部材（Ｂ）の作製〕アクリル樹脂（旭
化成工業株式会社製の「デルペット６７０Ｎ」）製の厚
さ３mmの平板を２．５cm×２．５cmに切断したものを、
それぞれ部材（Ａ）［Ａ−１］（１）及び部材（Ｂ）
［Ｂ−１］（４）とした。

【００５２】〔組成物（Ｃ）の調製〕１，６−ヘキサン
ジオールジアクリレート（日本化薬株式会社製の「カヤ
ラッドＨＤＤＡ」）１００部及び紫外線重合開始剤１−
ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（チバガイギ
ー社製の「イルガキュアー１８４」）０．０２部を混合
して組成物（Ｃ）［Ｃ−１］を調製した。

【００５３】〔露光〕部材（Ａ）［Ａ−１］（１）の４
隅に近い部分に、約３mm角に切断した厚さ約１００μｍ
の２軸延伸ポリスチレンシート（大日本化学工業株式会
社製）をスペーサー（３）として置き、部材（Ｂ）［Ｂ
−１］（４）を重ねてクランプし、この重ねた部材の３
辺に塗装用マスキングテープを貼付して、窒素ガス雰囲
気（酸素濃度約６％）中にて、残された１辺から、２部
材間の間隙に組成物（Ｃ）［Ｃ−１］を流し込んだ後、
流し込んだ辺にも塗装用マスキングテープを貼付した。

【００５４】次いで、図１に示した空間（５）となるべ
き幅１００μｍの部分をフォトマスキングして、窒素ガ
ス雰囲気（酸素濃度約２％）中にて、ウシオ電機株式会
社製の「マルチライト２００型露光装置用光源ユニッ
ト」を用いて、部材（Ａ）［Ａ−１］（１）の表面に直
角な方向から１０ｍＷ／cm²の紫外線を照射して、フォ
トマスキング部以外の部分の組成物（Ｃ）［Ｃ−１］を
硬化させて、硬化物（２）を形成した。

【００５５】〔未硬化の組成物（Ｃ）の除去〕次いで、
図２に示した空間の開口部（６）から常圧のエタノール
を導入しつつ、他方の開口部（６’）を吸引することに
より、部材（Ａ）［Ａ−１］（１）と部材（Ｂ）［Ｂ−
１］（４）との間に形成された空間（５）に充填されて
いる未硬化の組成物（Ｃ）を排除すると同時に、エタノ
ールにて該空間に残存している組成物（Ｃ）を洗浄除去
して、空間（５）に残存している組成物（Ｃ）を洗浄除
去した。

【００５６】その後、クランプの陰になっていた未硬化
部分の硬化と、空間（５）の、組成物（Ｃ）の硬化物
（２）との境界部の硬度増加を目的として、クランプを
外して、窒素ガス雰囲気（酸素濃度約２％）中にて、該
デバイス全体に先ほどと同じ紫外線を１０秒間照射し、
図１及び図２に示した形状のマイクロケミカルデバイス
［Ｄ−１］を得た。

【００５７】〔漏洩試験〕このようにして得たマイクロ
ケミカルデバイス［Ｄ−１］の開口部（６）からマラカ
イトグリーン（和光純薬株式会社製）にて着色した水を
０．１ＭＰａの水圧で導入し、他方の開口部（６’）を
閉じた状態で、１時間静置する試験を行ったが、キャピ
ラリー部から部材（Ａ）［Ａ−１］（１）と部材（Ｂ）
［Ｂ−１］（４）の間隙への水の漏洩や、部材（Ａ）
［Ａ−１］（１）と部材（Ｂ）［Ｂ−１］（４）の剥離
は認められなかった。

【００５８】〔断面観察〕マイクロケミカルデバイス
［Ｄ−１］を液体窒素温度で破断し、キャピラリー状の
空間の形状を観測したところ、厚み１０５μｍ、幅９６
μｍの方形であった。

【００５９】＜実施例２＞〔マイクロケミカルデバイスの作製〕実施例１におい
て、部材（Ａ）及び部材（Ｂ）として、アクリル板に
代えて、厚み１００μｍの２軸延伸ポリスチレンシート
（大日本化学工業株式会社製）を使用したこと、露光
を石英ガラス板に挟んだ状態で行ったこと、以外は、実
施例１と同様にして、図２に示した形状のマイクロケミ
カルデバイス［Ｄ−２］を作製した。

【００６０】〔漏洩試験〕実施例２で得たマイクロケミ
カルデバイス［Ｄ−２］について、実施例１と同様の漏
洩試験を行なって評価したところ、実施例１と同様の結
果を得た。

【００６１】〔断面観察〕実施例２で得たマイクロケミ
カルデバイス［Ｄ−２］について、実施例１と同様の断
面観察を行なって評価したところ、実施例１と同様の結
果を得た。

【００６２】＜実施例３＞〔マイクロケミカルデバイスの作製〕実施例１におい
て、フォトマスクの形状が、図３に示した幅１００μ
ｍのデバイス外に連絡していない空間（１１）とする部
分以外を照射する形状であること、露光後、部材
（Ａ）の空間（１１）の一方の端の位置及び部材（Ｂ）
の空間（１１）の他方の端の位置に、ドリルを用いて直
径０．５mmの孔を穿ち、空間の開口部（１２，１２’）
としたこと、組成物（Ｃ）の除去をこの開口部（１
２，１２’）を通じて行ったこと、以外は、実施例１と
同様にして、図４に示した形状のマイクロケミカルデバ
イス［Ｄ−３］を作製した。

【００６３】〔漏洩試験〕実施例３で得たマイクロケミ
カルデバイス［Ｄ−３］について、実施例１と同様の漏
洩試験を行なって評価したところ、実施例１と同様の結
果を得た。

【００６４】〔断面観察〕実施例３で得たマイクロケミ
カルデバイス［Ｄ−３］について、実施例１と同様の断
面観察を行なって評価したところ、実施例１と同様の結
果を得た。

【００６５】＜実施例４＞〔マイクロケミカルデバイスの作製〕実施例３におい
て、組成物（Ｃ）［Ｃ−１］に代えて、グリセロールア
クリレートメタクリレート（新中村化学株式会社製の
「ＮＫエステル７０１Ａ」）５０部及びＮ−シクロヘキ
シルマレイミド（東京化成株式会社製）５０部からなる
組成物（Ｃ）［Ｃ−４］を用いた以外は、実施例３と同
様にして、図４に示した形状のマイクロケミカルデバイ
ス［Ｄ−４］を作製した。

【００６６】〔漏洩試験〕実施例４で得たマイクロケミ
カルデバイス［Ｄ−４］について、実施例１と同様の漏
洩試験を行なって評価したところ、実施例１と同様の結
果を得た。

【００６７】〔断面観察〕実施例４で得たマイクロケミ
カルデバイス［Ｄ−４］について、実施例１と同様の断
面観察を行なって評価したところ、実施例１と同様の結
果を得た。

【００６８】＜実施例５＞〔マイクロケミカルデバイスの作製〕実施例２におい
て、組成物（Ｃ）［Ｃ−１］に代えて、実施例４で使用
した組成物（Ｃ）［Ｃ−４］を用いた以外は、実施例２
と同様にして、図２に示した形状のマイクロケミカルデ
バイス［Ｄ−５］を作製した。

【００６９】〔漏洩試験〕実施例５で得たマイクロケミ
カルデバイス［Ｄ−５］について、実施例１と同様の漏
洩試験を行なって評価したところ、実施例１と同様の結
果を得た。

【００７０】〔断面観察〕実施例５で得たマイクロケミ
カルデバイス［Ｄ−５］について、実施例１と同様の断
面観察を行なって評価したところ、実施例１と同様の結
果を得た。

【００７１】＜実施例６＞〔マイクロケミカルデバイスの作製〕実施例１におい
て、部材（Ａ）及び部材（Ｂ）の素材として、アクリル
樹脂に代えて、ポリスチレン（大日本インキ化学工業株
式会社製の「ディックスチレンＸＣ−５２０」）を使用
した以外は、実施例１と同様にして、図２に示した形状
のマイクロケミカルデバイス［Ｄ−６］を作製した。

【００７２】〔漏洩試験〕実施例６で得たマイクロケミ
カルデバイス［Ｄ−６］について、実施例１と同様の漏
洩試験を行なって評価したところ、実施例１と同様の結
果を得た。

【００７３】〔断面観察〕実施例６で得たマイクロケミ
カルデバイス［Ｄ−６］について、実施例１と同様の断
面観察を行なって評価したところ、実施例１と同様の結
果を得た。

【００７４】

【発明の効果】本発明の製造法によれば、複数の部材間
にキャピラリー状その他の複雑な形状の微小な空間を有
し、部材間への液体の漏洩が生じないマイクロケミカル
デバイスを容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で作製したマイクロケミカルデバイスを
表面に直角な方向から見た平面図である。

【符号の説明】

１部材（Ａ）２組成物（Ｃ）の硬化物３スペーサー４部材（Ｂ）５空間６空間の開口部６’ 空間の開口部

【図２】実施例で作製したマイクロケミカルデバイスの
俯瞰図である。

【符号の説明】

１部材（Ａ）２組成物（Ｃ）の硬化物４部材（Ｂ）６空間の開口部

【図３】実施例で作製したマイクロケミカルデバイスを
表面に直角な方向から見た平面図である。

【符号の説明】

７部材（Ａ）８組成物（Ｃ）の硬化物９スペーサー１０部材（Ｂ）１１空間１２空間の開口部（部材（Ａ）に穿たれた孔）１２’ 空間の開口部（部材（Ｂ）に穿たれた孔）

【図４】実施例で作製したマイクロケミカルデバイスの
俯瞰図である。

【符号の説明】

７部材（Ａ）８組成物（Ｃ）の硬化物１０部材（Ｂ）１２’ 空間の開口部（部材（Ｂ）に穿たれた孔）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｎ 1/10 Ｇ０１Ｎ 1/10 Ｇ 1/12 1/12 Ｂ 27/447 30/02 Ａ 30/02 Ｇ０１Ｎ 27/26 ３１５Ａ // Ｂ２９Ｋ 105:24 ３２５ＥＦターム(参考） 4F100 AK01B AK25B AK49B AR00A AT00C BA03 BA07 BA10A BA10C DB20 DD27 EA041 EH112 EH312 EJ082 EJ303 EJ522 GB51 GB90 JB14B JD06A 4F203 AA44 AD08 AG03 AH33 AH81 DA01 DA12 DB01 DB11 DC07 4F213 AA44 AD08 AG03 AH33 AH81 WA02 WA53 WA62 WA86 WA87 WB01 WB13 4G075 AA23 AA32 AA62 BA04 CA32 CA33 CA34 CA38 CA39 CA51 CA63 EB31 EE12 EE23 EE36 FA01 FA05 FA11 FB12 4J011 QA03 QA06 QA07 QA13 QA15 QA18 QA23 QA24 QA32 QA34 QA38 QA39 QA40 QA42 QA43 QA46 QB04 QB16 QB19 QB24 RA10 SA02 SA04 SA16 SA17 SA19 SA20 SA22 SA25 SA28 SA32 SA34 SA54 SA58 SA64 SA83 UA01 UA02 UA03 UA04 UA05 UA06 VA04 WA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エネルギー線透過性の部材（Ａ）と他の
部材（Ｂ）との間に、エネルギー線硬化性化合物を含有
する液状の組成物（Ｃ）を厚さ５〜１０００μｍの範囲
で狭持した状態で、空間となるべき部分を除いてエネル
ギー線を照射して組成物（Ｃ）を硬化させた後、未照射
部分の未硬化の組成物（Ｃ）を除去することにより、部
材間に外部と連絡した空間を形成することを特徴とする
マイクロケミカルデバイスの製造法。
【請求項２】部材（Ａ）が厚み０．１〜１０ｍｍのシ
ート状もしくは板状の部材である請求項１記載のマイク
ロケミカルデバイスの製造法。
【請求項３】空間が、幅５〜３０００μｍ、厚み５〜
１０００μｍのキャピラリー状である請求項１又は２記
載のマイクロケミカルデバイスの製造法。
【請求項４】エネルギー線硬化性化合物が、アクリロ
イル基又はマレイミド基を有するエネルギー線硬化性化
合物である請求項１、２又は３記載のマイクロケミカル
デバイスの製造法。