JP2011515236A - 制御された濡れ特性を有するマイクロ流体チャネルを含む表面 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の種々の態様に至る研究は、国立科学財団により少なくとも一部は支援された。合衆国政府は本発明に一定の権利を有する。
本願は、2008年3月28日に出願されたAbateらによる「Surfaces, Including Microfluidic Channels,With Controlled Wetting Properties」と題された米国仮特許出願第61/040,442号の優先権を主張し、この米国仮特許出願は、本明細書中に参考として援用される。
本発明は、一般に、光活性コーティング材料を含むコーティング材料に関する。
この実施例は、打抜いたポリジメチルシロキサン(PDMS)デバイスの単純性を、ガラス界面の化学的頑強性および精度制御と組み合わせた系を説明する。この実施例では、ゾル−ゲル化学反応を用いて、光活性で耐化学性のゾル−ゲル層によりPDMSチャネルをコーティングする。さらに、この実施例は、コーティングに官能性化合物を組み込むことにより、コーティングされた界面の特性を精密に操作できることを示す。コーティングにフルオロシランを組み込むことにより、油中水型逆エマルジョンの形成に適している疎水性界面を生成することができる。コーティングに光活性シランを組み込むことにより、コーティングされた界面を、紫外線グラフト重合によって空間的に改変することができる。これにより、濡れに対してシャープなコントラストを有するマイクロ流体デバイスを簡単に生産することが可能になり、これを使用して、本件と同じ日に出願されたChuらによる「Emulsions and Techniques for Formation」と題する米国特許出願に記載されているような多相エマルジョンを生成することができる。
実施例1に述べたコーティングにより、PDMSチャネルがシャープな濡れのコントラストを有するように改変することが可能になる。これは、エマルジョンの反転および多相エマルジョンの形成、および/または吸着または汚損の発生を防ぐことを含めて、いくつかの用途に有用な可能性がある。一例証として、この実施例において、コーティングし空間的にグラフトしたPDMSデバイスに多相エマルジョンを生成した。エマルジョンには水とフルオロカーボン油(Fluorinert FC40)を使用し、界面活性剤Zonyl FSN−100(Sigma−Aldrich)およびKrytox157FSL(Dupont)で安定化した。二相エマルジョンのために、図4Aに示したように、直列に配置された2つの流焦点液滴生成器を有するデバイスをコーティングした。コーティングしただけのものは、ゾル−ゲル網目中の高濃度のフルオロシランのために疎水性であった。したがって、コーティング後、図4Aに示すように、第1の液滴生成器は油中水型逆エマルジョンを生成した。対照的に、ポリアクリル酸をグラフト重合した後、第2の液滴生成器は親水性になる。これにより、図4Aに示すように、第1の液滴生成器の連続油相を乳化させることが可能になり、水中油中水型二相エマルジョンが生成した。図4のスケールバーは60マイクロメートルである。
Claims (60)
- マイクロ流体チャネルの少なくとも一部にコーティングされたゾル−ゲルコーティングを含む物品。
- 前記マイクロ流体チャネルが、ポリジメチルシロキサンを含むマイクロ流体デバイス内に画定されている、請求項1に記載の物品。
- 前記マイクロ流体チャネルが、ガラスを含むマイクロ流体デバイス内に画定されている、請求項1に記載の物品。
- 前記ゾル−ゲルコーティングの第1部分が比較的疎水性であり、前記ゾル−ゲルコーティングの第2部分が比較的親水性である、請求項1に記載の物品。
- 前記コーティングがシランを含む、請求項1に記載の物品。
- 前記コーティングがフルオロシランを含む、請求項1に記載の物品。
- 前記コーティングがヘプタデカフルオロオクチルシランを含む、請求項1に記載の物品。
- 前記コーティングがヘプタデカフルオロシランを含む、請求項1に記載の物品。
- 前記コーティングが光開始剤を含む、請求項1に記載の物品。
- 前記コーティングが二重結合を含む部分を含む、請求項1に記載の物品。
- 前記コーティングがチオールを含む部分を含む、請求項1に記載の物品。
- 前記光開始剤がシランに化学結合している、請求項9に記載の物品。
- 前記光開始剤がウレタン結合によって前記シランに結合している、請求項12に記載の物品。
- 前記光開始剤がIrgacur2959である、請求項9に記載の物品。
- 前記ゾル−ゲルコーティングの厚さが約10マイクロメートル以下である、請求項1に記載の物品。
- 前記ゾル−ゲルコーティングの少なくとも一部がアクリル酸を含有する、請求項1に記載の物品。
- 前記ゾル−ゲルコーティングの少なくとも一部がアクリル酸を含む、請求項1に記載の物品。
- 前記アクリル酸が前記ゾル−ゲルコーティングに化学結合している、請求項17に記載の物品。
- アクリル酸を含む前記ゾル−ゲルコーティングの前記一部が、アクリル酸を含まない前記ゾル−ゲルコーティングの一部より疎水性が低い、請求項1に記載の物品。
- 少なくともマイクロ流体チャネルの一部をゾルに暴露する工程と、
前記ゾルの少なくとも一部を前記マイクロ流体チャネル内でゲル化させて、ゾル−ゲルコーティングを形成する工程と、
前記ゾル−ゲルコーティングの第2部分の疎水性を変えることなく、前記ゾル−ゲルコーティングの第1部分の疎水性を変える工程と
を含む方法。 - 前記マイクロ流体チャネルがポリジメチルシロキサンを含む基体中に画定されている、請求項20に記載の方法。
- 前記基体がポリジメチルシロキサンから本質的になる、請求項21に記載の方法。
- 前記マイクロ流体チャネルがガラスを含む基体中に画定されている、請求項20に記載の方法。
- 前記ゾルがシランを含む、請求項20に記載の方法。
- 前記ゾルがシラノールを含む、請求項20に記載の方法。
- 前記ゾルがフルオロシランを含む、請求項20に記載の方法。
- 前記ゾルがヘプタデカフルオロシランを含む、請求項20に記載の方法。
- 前記ゾルが光開始剤を含む、請求項20に記載の方法。
- 前記光開始剤がシランに化学結合している、請求項28に記載の方法。
- 前記光開始剤がウレタン結合によってシランに結合している、請求項29に記載の方法。
- 前記光開始剤がIrgacur2959である、請求項28に記載の方法。
- 前記ゾルの少なくとも一部をゲル化させる工程が、前記ゾルを加熱する工程を含む、請求項20に記載の方法。
- 前記ゾルの少なくとも一部を前記マイクロ流体チャネル内でゲル化させて、ゾル−ゲルコーティングを形成する工程が、前記ゾルを少なくとも約1時間の間分配されないまま放置する工程を含む、請求項20に記載の方法。
- 前記ゾルの少なくとも一部を前記マイクロ流体チャネル内でゲル化させて、ゾル−ゲルコーティングを形成する工程が、前記ゾルを少なくとも約1日の間分配されないまま放置する工程を含む、請求項20に記載の方法。
- 前記ゾルの少なくとも一部をゲル化させる工程が、前記ゾルの前記一部を少なくとも約200℃の温度に暴露する工程を含む、請求項20に記載の方法。
- 前記ゾルの少なくとも一部をゲル化させる工程が、前記ゾルの前記一部を少なくとも約100℃の温度に暴露する工程を含む、請求項20に記載の方法。
- 前記ゾルの少なくとも一部をゲル化させる工程が、前記ゾルの前記一部を少なくとも約150℃の温度に暴露する工程を含む、請求項20に記載の方法。
- 前記ゾルの少なくとも一部をゲル化させる工程が、前記ゾル内の溶媒を蒸発させる工程を含む、請求項20に記載の方法。
- 前記マイクロ流体チャネルからゲル化されていないゾルを除去する工程をさらに含む、請求項20に記載の方法。
- 前記ゲル化されていないゾルの除去をもたらすために圧力を加える工程を含む、請求項39に記載の方法。
- 前記ゾル−ゲルコーティングの前記第1部分の疎水性を変える工程が、前記第1部分をモノマーを含む溶液に暴露する工程を含む、請求項20に記載の方法。
- 前記モノマーの少なくとも一部をゾル−ゲルコーティングに重合させることにより、前記ゾル−ゲルコーティングの前記第1部分の疎水性を変える工程をさらに含む、請求項41に記載の方法。
- 前記モノマーをフリーラジカルに暴露することにより前記モノマーを重合させる工程を含む、請求項42に記載の方法。
- 前記モノマーを加熱することにより前記モノマーを重合させる工程を含む、請求項42に記載の方法。
- 光開始剤を紫外線に暴露することにより前記フリーラジカルが生成される、請求項43に記載の方法。
- 前記ゾル−ゲルコーティングの前記第1部分の疎水性を変える工程が、前記マイクロ流体チャネルの少なくとも一部を紫外線に暴露する工程を含む、請求項20に記載の方法。
- 前記紫外線をマスクを通して前記マイクロ流体チャネルに照射することにより、前記第1部分を前記紫外線に暴露し、一方前記第2部分を前記紫外線に暴露しない工程をさらに含む、請求項46に記載の方法。
- 前記マイクロ流体チャネル上に露光パターンを画定する紫外線を投射する工程をさらに含む、請求項46に記載の方法。
- 前記マイクロ流体チャネルの少なくとも一部を反応させてシラノールを生成する工程をさらに含む、請求項20に記載の方法。
- 前記マイクロ流体チャネルの少なくとも一部を反応させてシラノールを生成する工程が、前記マイクロ流体チャネルの少なくとも一部を酸素プラズマに暴露する工程を含む、請求項49に記載の方法。
- 前記ゾル内にある程度の縮合が生じるように、前記マイクロ流体チャネルの不存在下で前記ゾルを処理することにより前記ゾルを前処理する、請求項20に記載の方法。
- 前記ゾルを加熱することにより前記ゾルを前処理する、請求項51に記載の方法。
- 前記ゾルを少なくとも約100℃の温度に暴露することにより前記ゾルを前処理する、請求項51に記載の方法。
- 前記ゾルを少なくとも約150℃の温度に暴露することにより前記ゾルを前処理する、請求項51に記載の方法。
- 前記ゾルを酸に暴露することによりゾルを前処理する、請求項51に記載の方法。
- 前記ゾルを塩基に暴露することによりゾルを前処理する、請求項51に記載の方法。
- 各工程が記載された順に行われる、請求項20に記載の方法。
- シランに結合した光開始剤を含む組成物。
- 前記光開始剤がウレタン結合によって前記シランに結合している、請求項58に記載の組成物。
- 前記光開始剤がIgacure2959である、請求項58に記載の組成物。
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