JP2002510567A - 閉鎖されたミクロ通路構造体およびナノ通路構造体を製造するための接着剤不含のポリマー構成部材の接合 - Google Patents

閉鎖されたミクロ通路構造体およびナノ通路構造体を製造するための接着剤不含のポリマー構成部材の接合

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JP2002510567A JP2000542167A JP2000542167A JP2002510567A JP 2002510567 A JP2002510567 A JP 2002510567A JP 2000542167 A JP2000542167 A JP 2000542167A JP 2000542167 A JP2000542167 A JP 2000542167A JP 2002510567 A JP2002510567 A JP 2002510567A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、例えば閉鎖されたミクロ通路または／およびナノ通路の形で、その中に含まれている中空構造体を有するポリマー構成部材の製造法に関し、この場合接着剤は、全く使用されていない。更に、本発明は、この方法によって得ることができるポリマー部材および検出法への該ポリマー部材の使用に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、例えば閉鎖されたミクロ通路または／およびナノ通路の形で、その
中に含まれている中空構造体を有するポリマー構成部材の製造法に関し、この場
合接着剤は、全く使用されていない。更に、本発明は、この方法によって得るこ
とができるポリマー部材および検出法への該ポリマー部材の使用に関する。
【０００２】 その内部に閉鎖された中空構造体を含有するポリマー構成部材、例えばプラス
チックバイオチップは、これまで、凹所を有するプラスミド支持体上のプラスミ
ド被覆層を接着剤、例えばＵＶ硬化可能な接着剤で接着する方法によって製造さ
れた。しかし、接着剤の使用は、重大な欠点をまねいた。即ち、接着剤は、大量
すぎる塗布の際に毛管交換作用のために通路内に移行し、少なくとも部分的に通
過不可能になる。他面、僅かすぎる接着剤量を使用する場合には、死空間が通路
に直接隣接して生じる。その上、この方法は、極めて煩雑である。それというの
も、鏡検下で作業しなければならないからである。最後に、接着剤の存在のため
にプラスチック構成部材の化学的性質および／または分光分析的性質は、劣化す
る。
【０００３】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第４０２２７９３号明細書の記載から、加熱さ
れた溶接プランジャー（Schweisstempel）を用いてポリマーフィルムをポリマー
板を含む凹所上に溶接し、この場合には、ポリマー板またはポリマーフィルムを
先に加熱する必要がないことは、公知である。溶接プランジャーの圧力によって
、点状に走査された結合継目が生成される。溶接プランジャーは、２５０〜３０
０℃の温度に加熱され（第４欄、第６３〜６５行）、したがってポリマー材料の
化学的変性は、透明度の場合による減少または基礎蛍光の上昇と関連して生じう
る。更に、結合継目に隣接して望ましくない死空間が発生する。
【０００４】 従って、本発明の基礎となる課題は、公知技術水準の先に記載された欠点を少
なくとも部分的に回避させる、中空構造体を備えたプラスチック構成部材もしく
はポリマー構成部材を製造する方法を提供することにあった。
【０００５】 この課題は、次の工程： （ａ）少なくとも１つの表面上に凹所を有するポリマー支持体を準備する工程、 （ｂ）支持体の凹所を有する表面上にポリマー被覆を施こす工程、 （ｃ）支持体の上に存在する被覆を有する支持体を、支持体および／または被覆
のガラス転移温度と少なくとも同じ高さである温度に加熱する工程、かつ （ｄ）冷却する工程を含むポリマー構成部材の製造法によって解決される。
【０００６】 本発明による方法の工程（ａ）は、表面上に開いた凹所を有するポリマー支持
体の準備を含む。この表面上には、こうして上向きに閉鎖された中空構造体を有
するポリマー構成部材を製造するために、１つの被覆が施こされる。このために
使用されるポリマー支持体およびポリマー被覆は、質量中で加工可能な熱可塑性
プラスチック、有利にアクリルポリマー、ポリカーボネート、ポリスチロールな
らびにこれらのコポリマーおよび混合物から選択される。有利には、アクリルポ
リマー、例えばポリアクリレートポリマー、ポリメタクリレートポリマーおよび
殊にポリ（メチルメタクリレート）ポリマーまたはポリカーボネートからなるポ
リマー支持体およびポリマー被覆が選択される。
【０００７】 ポリマー支持体は、少なくとも表面上に凹所を有する。この凹所は、有利に１
０ｎｍ〜２ｍｍ、特に有利に１００ｎｍ〜１ｍｍ、最も有利に１μｍ〜５００μ
ｍの範囲内の幅または／および深さを有する。凹所は、有利に通路の形の構造を
有する。
【０００８】 この支持体上には、本発明による方法によってポリマー被覆が例えばポリマー
フィルムの形で接着剤の使用なしに積層される。この場合、支持体および被覆は
、有利に同種類の、殊に同一のポリマー材料から選択される。更に、有利には、
少なくとも被覆および殊に被覆ならびに支持体は、光学的に透明な材料、即ち可
視光および／またはＵＶ光の範囲内で透明の材料からなる。
【０００９】 凹所を有する表面を有する支持体を製造するために、最初に接触マスクを製造
することができ、実際にその間に珪素膜中に塩素ガス雰囲気下で望ましいミクロ
構造体がレーザーでエッチングされる。次に、この接触マスクは、プラスチック
支持体上に置かれ、レーザー光、例えばＵＶ真空レーザーが照射され、この場合
望ましい通路は、プラスチック中にアブレーションによってフライス加工される
。フライス加工深さは、正確にレーザーを用いて調節されることができ、１回の
露光過程につき例えば１００ｎｍである。こうして得られた通路は、極めて平滑
な表面を有する。次に、マスクを取り外した後、本発明による方法に使用可能な
ポリマー支持体が得られる。また、開いたミクロ構造体を備えた支持体は、原金
型から、例えば射出成形によって製造されてよい。
【００１０】 本発明による方法の過程（ｂ）は、１つ以上の凹所を有する、支持体の表面上
にポリマー被覆を施こすことを含む。このために、例えばフィルムであってもよ
いポリマー被覆の表面および支持体の表面は、清潔でできるだけ平滑な形で準備
される。次に、有利に被覆は、支持体上で位置決めされ、２つの部分は、一緒に
圧縮され、この場合押付圧力は、有利に０．１〜１０００ｋｇ／ｃｍ2、例えば ０．２〜２０ｋｇ／ｃｍ2の範囲内にある。
【００１１】 次に、本発明による方法の過程（ｃ）によれば、支持体の上に存在する被覆を
有する支持体は、支持体および／または被覆のガラス転移温度と少なくとも同じ
高さである温度に加熱される。加熱は、有利に調節可能な炉中で徐々に出発温度
、例えば室温からポリマーの１つのガラス転移温度を辛うじて上廻る値へと行な
われる。ガラス転移温度は、加熱速度に依存し、当業者によって直ちに種々の物
質に関する簡単な試験によって測定されることができる。有利に、加熱時間は、
０．５〜３時間、特に有利に０．５〜１．５時間の範囲内にある。加熱温度は、
有利にガラス転移温度とガラス転移温度を５℃上廻る温度との間の範囲内にある
。特に有利に加熱温度は、ガラス転移温度を０．５℃上廻る温度と３℃上廻る温
度との間の範囲内にある。
【００１２】 加熱温度の達成後、支持体およびその上に存在する被覆は、有利に一定の時間
の間、加熱温度の範囲内に維持される。この時間は、有利に少なくとも１５分間
、特に有利に少なくとも３０分間、例えば４０〜４５分間である。維持される温
度の高さは、有利に加熱温度に関連して±３℃である。
【００１３】 本発明による方法の工程（ｄ）は、冷却を含む。有利に、約４０℃を下廻るま
での冷却は、徐々に実施される。冷却時間は、一般に少なくとも１時間、特に有
利に少なくとも２時間、多くの場合に有利に３．５時間までである。選択的に、
冷却は、数秒間、例えば３０秒までで行なうことができる。冷却後、完成したポ
リマー構成部材は、取り出すことができる。
【００１４】 本発明による方法によれば、接着剤不含の接合は、有利に透明なフィルムの形
のポリマー被覆とパターン化された、有利に透明のポリマー支持板との間で成功
する。この接合部は、機械的および化学的に安定である。この方法は、ガラス転
移温度付近、有利にガラス転移温度を辛うじて上廻る比較的低い温度で、実施可
能である。この方法は、極めて清潔であり、生体相容性である程には、反応生成
物は、生成されない。殊に、こうして得られた構成部材の場合には、減少された
透明度および高められた蛍光率は、測定されない。同種の被覆材料および支持体
材料を使用する場合には、若干の材料だけからなり、かつ多成分系に対して好ま
しい光学的性質および電気的性質を使用する構成部材が生成される。光学的品質
は、かかる程度に高度であり、したがってむしろ良好な信号／騒音比を有する構
成部材の通路内での個々の分子を検出することができる。
【００１５】 なお、本発明のもう１つの対象は、先に記載された方法によって得ることがで
きる、その中に含まれている中空構造体を有するポリマー構成部材である。この
ポリマー構成部材は、有利に中空構造体として、閉鎖された、即ち上向きに閉鎖
された、１０ｎｍ〜２ｍｍの幅および／または深さを有する通路を含み、公知技
術水準から公知のポリマー部材と比較して、内部で、殊に中空構造体の範囲内で
、本質的にかまたはむしろ完全に接着剤および熱的反応生成物を含まないことを
示す。更に、本発明によるポリマー部材は、支持体および被覆の接触面の範囲内
で前面の結合を示し、即ち中空構造体の範囲内で死空間は存在しない。本発明に
よるポリマー部材は、検出方法、殊に光学的検出方法または／および電気的検出
方法に使用されてよい。
【００１６】 更に、本発明を次の実施例によって記載する。
【００１７】 例１ ポリ（メチルメタクリレート）構成部材の製造 ＰＭＭＡフィルムをＰＭＭＡ支持体ブロックのミクロ通路構造体または／およ
びナノ通路構造体を備えた表面上に位置決めする。双方の部材の表面は、清潔で
あり、平滑である。双方の部材を２枚の平らなガラス板の間に置き、次にプレス
機中に張設する。プレス機中の押付圧力は、０．２〜２０ｋｇ／ｃｍ2の範囲内 、例えば２ｋｇ／ｃｍ2である。次に、全ユニットを調節可能な熱処理炉中で徐 々に、有利に０．５〜１．５時間の加熱時間でポリマーのガラス転移温度を辛う
じて上廻る値に加熱する。この場合、ガラス転移温度は、加熱速度に依存する。
記載された加熱速度に最適な接合温度は、１０６±０．５℃である。
【００１８】 引続き、このユニットは、４０〜４５分間１０４℃ないし最適な接合温度の間
の温度で維持される。次に、有利に３．５時間以下で徐々に冷却は行なわれる。
冷却後、完成した構造体は、装置から取り出すことができる。冷却段階は、場合
によっては数秒の範囲で著しく短くてもよい。
【００１９】 例２ ポリカーボネート構成部材の製造 例１に記載の方法により、ポリカーボネート構成部材を製造する。この場合に
は、この材料が閉鎖されたミクロ通路構造体およびナノ通路構造体を有する構成
部材の製造に適当であることが見い出された。
【００２０】 接合温度は、１５０〜１６０℃の範囲内であった。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年６月９日（２０００．６．９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 Ｂｅｒｌｉｎ，ＢＲＤ (72)発明者 クルト ミュラー ドイツ連邦共和国 ゲッティンゲン ブロ ムベーアヴェーク ８ Ｆターム(参考） 2G043 AA01 AA03 BA16 EA01 GA07 GB21 KA03 KA09 2G057 AA04 AB03 AB04 AC01 BA05 BB06 4F211 AA21 AA28 AD17 AD24 AG02 AG08 AG20 AR06 AR11 TA01 TC02 TD11 TQ04 TQ10 TQ11 TW06 TW15 TW16

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 次の工程： （ａ）少なくとも１つの表面上に凹所を有するポリマー支持体を準備する工程、 （ｂ）支持体の凹所を有する表面上にポリマー被覆を施こす工程、 （ｃ）支持体の上に存在する被覆を有する支持体を、支持体および／または被覆
    のガラス転移温度と少なくとも同じ高さである温度に加熱する工程、かつ （ｄ）冷却する工程を含むポリマー構成部材の製造法。
  2. 【請求項２】 ポリマー支持体およびポリマー被覆をアクリルポリマー、ポ
    リカーボネート、ポリスチロールならびにそのコポリマーおよび混合物から選択
    する、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 ポリマー支持体およびポリマー被覆をアクリルポリマー、殊
    にポリメチルメタクリレートポリマーまたはポリマーカーボネートから選択する
    、請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 支持体は１０ｎｍ〜２ｍｍの範囲内の幅および／または深さ
    を有する凹所を有している、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 支持体は１００ｎｍ〜１ｍｍの範囲内の幅および／または深
    さを有する凹所を有している、請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 支持体は１μｍ〜５００μｍの範囲内の幅および／または深
    さを有する凹所を有している、請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 支持体および被覆を同種類のポリマー材料から選択する、請
    求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 少なくとも光学的に透明な材料からなる被覆を選択する、請
    求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
  9. 【請求項９】 ポリマー被覆および支持体を一緒に圧縮する、請求項１から
    ８までのいずれか１項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 押付圧力が１〜１０００ｋｇ／ｃｍ2の範囲内にある、請 求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 加熱時間が０．５〜３時間の範囲内にある、請求項１から
    １０までのいずれか１項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 加熱温度がガラス転移温度を最大５℃上廻る、請求項１か
    ら１０までのいずれか１項に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 支持体およびその上に存在する被覆を少なくとも１５分間
    、加熱温度の範囲内に保持する、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の
    方法。
  14. 【請求項１４】 支持体およびその上に存在する被覆を少なくとも３０分間
    、加熱温度の範囲内に保持する、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の
    方法。
  15. 【請求項１５】 保持温度が加熱温度に関連して±３℃である、請求項１３
    または１４記載の方法。
  16. 【請求項１６】 冷却を少なくとも１時間の間、行なう、請求項１から１５
    までのいずれか１項に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 冷却を少なくとも２時間の間、行なう、請求項１６記載の
    方法。
  18. 【請求項１８】 冷却を３０秒になるまでの間、行なう、請求項１から１５
    までのいずれか１項に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 請求項１から１８までのいずれか１項に記載の方法によっ
    て得ることができる、その中に含まれている中空構造体を有するポリマー構成部
    材。
  20. 【請求項２０】 中空構造体が１０ｎｍ〜１０ｍｍの幅または／および深さ
    を有する閉鎖された通路を備えている、請求項１９記載のポリマー構成部材。
  21. 【請求項２１】 内部に接着剤を含有していない、請求項１９または２０記
    載のポリマー構成部材。
  22. 【請求項２２】 検出法、殊に光学的検出法または／および電気的検出法へ
    の請求項１９から２１までのいずれか１項に記載のポリマー構成部材の使用。
JP2000542167A 1998-04-07 1999-04-01 閉鎖されたミクロ通路構造体およびナノ通路構造体を製造するための接着剤不含のポリマー構成部材の接合 Pending JP2002510567A (ja)

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