JP2014215193A - 液体分析部材用粘着シートおよび液体分析部材 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、試料用液体が液体分析部材の液体流路を通過する時間が短く、良好な密着性を有する液体分析部材用粘着シートの提供を目的とする。
【解決手段】非水重合樹脂と、界面活性剤とを含み、水との接触角が１５〜７０°である粘着剤層を備えた、液体分析部材用粘着シートである。なお、前記非水重合樹脂１００重量部に対して、前記界面活性剤を１〜３０重合部含むことが好ましい。また、前記液体分析部材用粘着シートを備えた、液体分析部材を得ることも好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、地下水、食品、血液や尿等の液状試料を分析する液体分析部材に使用する粘着シートに関する。

従来から環境分析、食品分析、医療分析等に液体分析部材が使用されているが、中でも近年医療分析等に液体分析部材が数多く使用されている。例えば、遺伝子情報を分析するためのバイオチップが提案されていたり、（特開２００３−６６０４２）毛細管現象を利用したマイクロ流体デバイスが提案されている。（特開２００４−６１３１９）さらには、分析部材の低コスト化の目的で、血液中の各種成分を測定するための粘着テープを用いた検査用チップが提案されている。（特許文献１、２、および３参照）

特開２００３−０６６０４２号公報 特開２００４−０６１３１９号公報 特開２００５−０９８７９０号公報

しかし、従来の液体分析部材よりもさらに液体を迅速に通過できることが求められていた。さらに、液体分析部材を構成する他の部材とのさらなる密着性（粘着力）が求められていた。

本発明は、試料用液体が液体分析部材の液体流路を通過する時間が短く、良好な密着性を有する液体分析部材用粘着シートの提供を目的とする。

本発明は、非水重合樹脂と、界面活性剤とを含み、水との接触角が１５〜７０°である粘着剤層を備えた、液体分析部材用粘着シートである。

上記の本発明によれば、粘着剤層を水との接触角を適切な範囲に設定し親水性を向上させたことで、液体を速やかに液体測定部に到達し、迅速が測定結果を得られた。さらに、密着性も向上することができた。

本発明により試料用液体が液体分析部材の液体流路を通過する時間が短く、良好な密着性を有する液体分析部材用粘着シートを提供できた。

図１は液体分析部材の１態様の正面図である。 図２は液体分析部材の１態様の正面図である。 図３の３―Ａは、親水性評価の試験試料の模式図である。３−Ｂは、試験試料の液体流路を示す平面図である。

本発明の液体分析部材用粘着シート（以下、単に粘着シートともいう）は、少なくとも粘着剤層を備えている。粘着剤層のみから構成させた粘着シートは、キャスト粘着シートと呼ばれている。
前記粘着剤層は、非水重合樹脂と、界面活性剤とを含む。また前記粘着剤層は、親水性が高いことが特徴であり、具体的には、前記粘着剤層は、水との接触角が１５〜７０°である。前記粘着剤層の親水性が高いことで、バイオチップのような液体分析部材に当該液体分析部材用粘着シートを使用すると、液体試料の導入が容易になり効率的な液体分析が可能になる。なお本発明で粘着シートは、粘着フィルムまたは粘着テープともいう。

また、液体分析部材用粘着シートは、芯材を有する両面粘着シートであることも好ましい。また本発明の液体分析部材用粘着シートの別の態様として、基材と、粘着剤層で構成した粘着テープであっての良い。

前記粘着剤層は、粘着剤を基材や剥離性シートとして使用できるプラスチックフィルムに塗工し形成することが好ましい。
前記非水重合樹脂とは、溶液重合、塊状重合等で合成した樹脂であり、乳化重合や懸濁重合など水性媒体中で合成した樹脂を含まないことを意味する。乳化重合や懸濁重合で得られた樹脂は、合成に親水性成分を含むため前記樹脂が分析用液体と接触すると当該親水性成分が分析用液体に溶出し、分析結果に悪影響を与える恐れがある。

前記非水重合樹脂は、具体的には、例えばアクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、スチレン系エラストマー等が好ましい。これらの中でも粘着物性の調整しやすさからアクリル系樹脂がより好ましい。

前記アクリル系樹脂は、（メタ）アクリル酸アルキルエステルモノマー、反応性官能基含有モノマーおよびその他ビニルモノマーからモノマーを適宜選択して共重合することで得ることができる。
前記アクリル系樹脂の重合平均分子量は、５万〜１００万が好ましく、３０万〜１００万がより好ましい。なお重合平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により、ポリスチレンに換算した重量平均分子量である。

また前記アクリル系樹脂のガラス転移温度（以下、Ｔｇという）は、０℃以下が好ましく、−２０℃以下がより好ましい。なおＴｇは、合成に使用するモノマーのホモポリマーＴｇをＦＯＸの式に代入して求めた理論値である。
なおＦＯＸの式とは、下記数式（１）である。
数式（１） １／Ｔｇ＝Ｗ１／Ｔｇ１＋Ｗ２／Ｔｇ２＋・・・＋Ｗｎ／Ｔｇｎ
（ただし、Ｗ１からＷｎは、使用している各単量体の重量分率を示し、Ｔｇ１からＴｇｎは、各単量体から得られるそれぞれのホモポリマーのガラス転移温度（単位は絶対温度「Ｋ」）を示す。）

前記（メタ）アクリル酸アルキルエステルモノマーは、粘着性を得るためのＴｇを実現するために使用する。前記（メタ）アクリル酸アルキルエステルモノマーは、アルキル鎖の長さがＣ１〜Ｃ１４のモノマーが好ましい。具体的には、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸デシル、アクリル酸ドデシル等の直鎖または分岐脂肪族アルコールのアクリル酸エステル、及び対応するメタクリル酸エステル等が挙げられる。これらの中でもアルキル基の炭素数が４〜１２個の使用される（メタ）アクリル酸アルキルエステルが好ましい。この（メタ）アクリル酸アルキルエステルは単独で、または複数組み合わせて用いることができる。

前記反応性官能基含有モノマーは、粘着力や凝集力を得るため、または硬化剤を使用する場合の架橋点として使用する。反応性官能基は、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、アミド基、エポキシ基などアクリル系樹脂で使用されている反応性官能基を使用できる。
前記カルボキシル基含有モノマーとは、例えば（メタ）アクリル酸、無水イタコン酸、イタコン酸、クロトン酸、無水マレイン酸、マレイン酸、２−（メタ）アクリロイルオキシエチルコハク酸、２−アクリロイルオキシエチルフタル酸、２−（メタ）アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸等が挙げられる。
前記水酸基含有モノマーとは、例えば２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、５−ヒドロキシペンチル（メタ）アクリレート、６−ヒドロキシヘキシル（メタ）アクリレート、８−ヒドロキシオクチル（メタ）アクリレート等のアクリル酸ヒドロキシアルキルエステル、カプロラクトン変性２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等のカプロラクトン変性モノマー、ジエチレングリコール（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート等のオキシアルキレン変性モノマー、その他、２−アクリロイロキシエチル２−ヒドロキシエチルフタル酸、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド等の１級水酸基含有モノマー；２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、３−クロロ２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等の２級水酸基含有モノマー；２，２−ジメチル２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等の３級水酸基含有モノマーを挙げることができる。
前記アミド基含有モノマーとは、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−置換（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。
前記アミノ基含有モノマーとは、ｔ−ブチルアミノエチル（メタ）アクリレート、エチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート等が挙げられる。
エポキシ含有モノマーとは、グリシジル（メタ）アクリレート、アクリルグリシジルエーテル、ビニルグリシジルエーテル等が挙げられる。
前記その他のビニル系モノマーとは、例えばスチレン、メチルスチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル等のビニル系モノマー、ジビニルベンゼン等のジビニル系モノマー、１、４−ブチルジアクリレートや１、６−ヘキシルジアクリレート、ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、（ポリ）エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、（ポリ）プロピレングリコールジ（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、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート等のジアクリレート系モノマー、２−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェイト等のリン酸基含有モノマー等が挙げられる。これらのモノマーは１種もしくは２種以上用いても良い。

前記界面活性剤は、粘着剤層に親水性を付与し、分析用液体を迅速に流す目的で使用する。そのため粘着剤は界面活性剤を含むことで所望の親水性を実現し易くなる。前記界面活性剤は、アニオン性、非イオン性およびカチオン性の界面活性剤が使用できる。

前記アニオン性界面活性剤としては、例えばステアリン酸ナトリウム、オレイン酸カリウム等の脂肪酸塩、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム等のアルキル硫酸エステル類、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アルキルナフタレンスルフォン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等が挙げられる。

前記非イオン性界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体、オキシエチレン・オキシプロピレンブロックコポリマー、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリオレエート等のソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。

前記カチオン性界面活性剤としては、ステアリルアミンアセテート、ステアリルアミン塩酸塩等のアルキルアミン塩、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウム等の第４級アンモニウム塩、ラウリルベタイン、ステアリルベタイン等のアルキルベタイン、アミンオキサイド等が挙げられる

前記界面活性剤は、非水重合樹脂１００重量部に対して、１重量部〜３０重量部を配合することが好ましく、２重量部〜１５重量部がより好ましい。前記界面活性剤を１重量部以上配合することで、親水性が得られる。一方、３０重量部以下配合することで、より高い粘着力が得られる。なお、現在の技術水準では、所望の親水性を得るためには界面活性剤を含むことが必要であるが、本発明の要旨は、所望の親水性を得ることが目的であるため、将来、界面活性剤以外の原料を使用して親水性を得ることを妨げるものではない。

本発明で粘着剤層は、任意成分として硬化剤を含むことができる。硬化剤は、非水重合樹脂と硬化反応をすることで、粘着剤に凝集力が得られる。一方、凝集力が高いスチレン系エラストマーを非水重合樹脂に使用する場合は、硬化剤は配合しない場合が多い。
硬化剤は、前記反応性官能基との組合せにより適宜選択できる。具体的には、イソシアネート化合物、エポキシ化合物、アジリジン化合物、金属キレート、カルボジイミド等の公知の化合物を使用できる。

本発明では、任意成分として着色剤を含むことができる。着色剤は、従来公知の顔料および染料を使用できる。
顔料は、例えばキナクリドン、アンスラキノン、ペリレン、ペリノン、ジケトピロロピロール、イソインドリノン、縮合アゾ、ベンズイミダゾロン、モノアゾ、不溶性アゾ、ナフトール、フラバンスロン、アンスラピリミジン、キノフタロン、ピランスロン、ピラゾロン、チオインジゴ、アンスアンスロン、ジオキサジン、フタロシアニン、インダンスロン系等の有機顔料や、ニッケルジオキシンイエロー、銅アゾメチンイエロー等の金属錯体、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛等の金属酸化物、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどの金属塩、カーボンブラック、雲母などの無機顔料、アルミニウムなどの金属粉やマイカ粉等が挙げられる。

染料は、例えばアゾ、キノリン、スチルベン、チアゾール、インジゴイド、アントラキノン、オキサジン等の染料が挙げられる。
これらの着色剤は、単独または２種類以上併用できる。

着色剤は、粉体をそのまま用いても構わないし、あらかじめ樹脂溶液中に分散させて用いても構わないが、粘着剤との混合を容易にするため、あらかじめ樹脂溶液中に分散させたものを使用することが好ましい。

本発明において粘着剤には、他の任意成分として粘着付与樹脂、帯電防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、補強剤、耐候剤、可塑剤、香料、発泡剤、難燃剤、表面調整剤、シランカップリング剤等の添加物を配合することができる。

本発明の体分析部材用粘着シートは、前記粘着剤を、基材または剥離性シートに塗工することで粘着剤層を形成できる。なお、前記体分析部材用粘着シートが、両面粘着シートである場合は、基材が芯材であっても良い。

前記基材は、プラスチックフィルムを使用することが好ましい。プラスチックフィルムを使用することで、体分析部材用粘着シートを所定の大きさに打ち抜いて加工するときに、良好な寸法安定性が得やすい。

前記プラスチックフィルムに使用できる樹脂は、以下に例示できる。
例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン−２,６−ナフタレートなどのポリエステル；
ポリアミド、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、ポリスチレン；
ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン；
あるいは、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物、ポリビニルアルコール、芳香族ポリアミド、フッ素樹脂などの各種樹脂が挙げられる。
上記樹脂は、２種類以上混合して使用することもできる。また、前記基材は、単層構成、または２層以上の積層構成であってもよい。

前記プラスチックフィルムは、粘着剤層と接する面に、表面処理を施すことが好ましい。例えば、コロナ処理放電、火炎処理、プラズマ処理、グロー放電処理などの乾式処理、または公知のアンカーコート剤を塗工した湿式の易接着処理ができる。

前記プラスチックフィルムの厚みは、０．５μｍ〜３００μｍの範囲が好ましい．厚みが前記範囲内になることで打ち抜き加工性と、シートの取り扱い性を両立しやすくなる。

前記芯材は、前記プラスチックフィルムを使用できる。また、前記剥離性シートは、前記プラスチックフィルムに公知の剥離処理を施したフィルムを使用できる。

前記粘着剤層の形成は、剥離性シート、基材、または芯材に塗工することで形成できる。前記塗工は、従来公知の塗工方法が利用できる。例えば、キスコート方式、ダイコート方式、リップコート方式、コンマコート方式、ブレードコート方式、バーコート方式等が好ましい。

本発明の液体分析部材用粘着シートの粘着剤層は、親水性を有することが好ましい。具体的には、粘着剤層は、水との接触角が１５〜７０°であることが好ましい。接触角が１５°以上になることで、親水性が過剰になり難い。また、接触角が７０°以下になることで適切な親水性が得られる。なお接触角の測定方法は、実施例に示す。

本発明の液体分析部材は、前記液体分析部材用粘着シートを使用した分析部材で、バイオチップ、バイオセンサ、環境物質測定用、食品分析用等として使用できる。前記液体分析部材の形状は限定されず、粘着剤層を使用して形成した液体流路または、プラスチック材料に設けられた流路を粘着剤層でカバーするなどの方法が挙げられる。
本発明の液体分析部材について図１および図２を使用してその１例を説明する。
図１は、液体流路３を形成するように液体分析部材用粘着シート１ａおよび１ｂを配置し、プラスチックフィルム２ａおよび２ｂで前記液体分析部材用粘着シート１ａおよび１ｂの上面および底面を挟み、直線状の液体流路３を形成した液体分析部材である。
図２は、液体流路３を形成したプラスチックフィルム２ｂに液体分析部材用粘着シート１およびプラスチックフィルム２ａを配置した液体分析部材である。
本発明の液体分析部材において液体流路３を形成する液体分析部材用粘着シート１以外の部材は、部材の表面に親水性処理を施すことが好ましい。前記親水性処理は、例えば、ビニロン層を形成することで得られる。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。なお、例中、「部」とは「重量部」を、「％」とは「重量％」をそれぞれ示すものとする。

＜実施例１＞
非水重合樹脂としてアクリル系樹脂ＢＰＳ４８４９−４０（不揮発分４０％ トーヨーケム社製）１００部に、硬化剤としてイソシアネート系化合物ＢＨＳ８５１５（不揮発分３５％ 芳香族系多官能イソシアネート、トーヨーケム社製）３部と、非イオン性界面活性剤（ポリエチレングリコールモノイソオクチルフェニルエーテル）２部を配合し攪拌することで粘着剤を得た。
得られた粘着剤を厚さ１００μｍの剥離性シート（ポリエチレンテレフタレート 以下ＰＥＴという）上に乾燥厚さが２５μｍになるように塗工し、芯材として厚さ１２μｍのＰＥＴフィルムと粘着剤面を貼り合わせシート１を得た。
別途、厚さ１００μｍの剥離性シート（ＰＥＴ）上に、乾燥厚さが２５μｍになるように上記粘着剤を塗工し乾燥することでシート２を得た。
次にシート１の芯材とシート２の粘着剤層を貼り合わせることで、厚さ６２μｍの両面粘着シートを得た。

＜実施例２＞
非水重合樹脂をウレタン系樹脂ＳＰ−２１０（不揮発分６０％ トーヨーケム社製）１００部に対して硬化剤を脂肪族系多官能イソシアネートＴ−５０１Ｂ（不揮発分７５％ トーヨーケム社製）３部に変更した以外は実施例１と同様に行うことで両面粘着シートを得た。

＜実施例３＞
非水重合樹脂をポリエステル系樹脂ニチゴーポリエスターＸＩ−１００２（不揮発分５５％ 日本合成化学工業社製）に変更した以外は、実施例１と同様に行うことで両面粘着シートを得た。

＜実施例４＞
界面活性剤をアニオン系面活性剤（ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム）に変更した以外は実施例１と同様に行うことで両面粘着シートを得た。

＜実施例５＞
界面活性剤をカチオン性界面活性剤（ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド）に変更した以外は実施例１と同様に行うことで両面粘着シートを得た。

＜実施例６＞
界面活性剤を非イオン性界面活性剤（ポリエチレングリコール）に変更した以外は実施例１と同様に行うことで両面粘着シートを得た。

＜実施例７＞
界面活性剤を非イオン性界面活性剤（ポリエチレングリコールモノイソオクチルフェニルエーテル）の配合量を非水重合樹脂１００部に対して２部に変更した以外は実施例１と同様に行うことで両面粘着シートを得た。
＜実施例８＞
界面活性剤を非イオン性界面活性剤（ポリエチレングリコールモノイソオクチルフェニルエーテル）の配合量を非水重合樹脂１００部に対して２５部に変更した以外は実施例１と同様に行うことで両面粘着シートを得た。

＜比較例１＞
非イオン性界面活性剤を配合しなかったこと以外は実施例１と同様に行うことで両面粘着シートを得た。

＜比較例２＞
非イオン性界面活性剤を非水重合樹脂１００部に対して５０部配合したこと以外は、実施例１と同様の方法で粘着シートを得た。

得られた両面粘着シートを下記項目について評価した。結果は表１に記載した。

「粘着力」
得られた両面粘着シートを幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍの大きさに準備し、２４℃６５％ＲＨ雰囲気でステンレス板を被着体として、ＪＩＳ Ｚ０２３７に準拠して剥離角１８０°、剥離速度３００ｍｍ／ｍｉｎの条件で、貼付２０分後の粘着力を測定した。なお粘着力測定は、引張試験機（テスター産業製）を使用した。

「接触角」
得られた両面粘着シートの粘着剤層に、イオン交換水を滴下し、粘着剤層に着滴してから５秒後の接触角を１／２θ法により測定した。なお測定は、接触角計（機器名：ＤＭ−５０１ 協和表面科学社製）を使用した。

「親水性評価」
図３（３−Ａ）の測定試料を作製した。まず、厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムの表面に乾燥厚さが０．５μｍになるようにポリエチレングリコールモノイソオクチルフェニルエーテル層を形成して親水性を付与したフィルム４と、ポリエチレングリコールモノイソオクチルフェニルエーテル層を形成しないフィルム５を準備した。
次にフィルム４およびフィルム５をそれぞれ幅２０ｍｍ・縦５０ｍｍの大きさに準備した。次にフィルム５の縦前端部から４０ｍｍの位置に直径５ｍｍの貫通穴６を形成した。
さらに、得られた両面粘着シートから剥離性シートを剥離してを幅９ｍｍ・縦５０ｍｍの大きさに用意したシート７ａおよび７ｂをフィルム４のポリエチレングリコールモノイソオクチルフェニルエーテル層に幅２ｍｍの液体流路８を形成するように設置した。さらにシート７ａおよび７ｂ、ならびに液体流路８の上面にフィルム５を設置することで試験試料（３−Ａ）を得た。
図（３−Ｂ）は、前記試験試料の平面図であり、試験試料内の液体流路を点線で示している。
評価方法は、まず、液体流路８の端部９に１００ｍｇ/ｄｌのグルコース濃度に調製した全血１０をチップの端部に接触させ、前記全血が貫通穴８に到達するまでに達するまでの時間を測定することにより親水性を評価した。評価は下記の基準により判定した。
○・・・全血が貫通穴に到達するまで５秒未満
△・・・全血が貫通穴に到達するまで５秒以上１０秒未満
×・・・全血が貫通穴に到達するまで１０秒以上

１ａ：液体分析部材用粘着シート
１ｂ：液体分析部材用粘着シート
３：液体流路

Claims (3)

1. 非水重合樹脂と、界面活性剤とを含み、水との接触角が１５〜７０°である粘着剤層を備えた、液体分析部材用粘着シート。
2. 前記非水重合樹脂１００重量部に対して、前記界面活性剤を１〜３０重量部含む、請求項１記載の液体分析部材用粘着シート。
3. 請求項１または２記載の液体分析部材用粘着シートを備えた液体分析部材。

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