JP2015054798A

JP2015054798A - マイクロポンプにおけるガスの発生方法

Info

Publication number: JP2015054798A
Application number: JP2013189533A
Authority: JP
Inventors: 野村　茂; Shigeru Nomura; 茂野村; 良教赤木; Yoshinori Akagi; 修一郎松本; Shuichiro Matsumoto
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2015-03-23

Abstract

【課題】単位時間あたりのガス発生量を多くすることができるマイクロポンプにおけるガス発生方法を提供する。
【解決手段】本発明は、ガス発生材を備えるマイクロポンプにおいて、ガスを発生させるガスの発生方法であって、アゾ化合物又はアジド化合物であるガス発生剤と、チオキサントン化合物又はフェノチアジン化合物である光増感剤とを含むガス発生材を用いて、前記ガス発生材に、波長３８０ｎｍ〜４１０ｎｍの光を照射することにより、前記ガス発生材からガスを発生させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス発生材を備えるマイクロポンプにおいて、ガスを発生させるガスの発生方法に関する。

近年、小型であり、かつ携帯性に優れる分析装置として、マイクロ流体デバイスを用いた分析装置が用いられてきている。このマイクロ流体デバイスを用いた分析装置では、マイクロ流路内でサンプルの送液、希釈、濃縮及び分析等を行うことができる。

上記マイクロ流体デバイスでは、マイクロ流路内におけるサンプルの送液等のために、マイクロポンプが設けられている。

下記の特許文献１には、熱又は光線によりガスを発生する材料を含むマイクロ全分析システムが開示されている。特許文献１では、上記熱又は光線によりガスを発生する材料として、アゾ化合物などの熱又は光線によりガスを発生する化合物、並びに光増感剤が挙げられている。

特許文献１では、上記光増感剤としては、４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル（２−ヒドロキシ−２−プロピル）ケトン、α−ヒドロキシ−α，α’−ジメチルアセトフェノン、メトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノンなどのアセトフェノン誘導体化合物；ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテルなどのベンゾインエーテル系化合物；ベンジルジメチルケタールなどのケタール誘導体化合物；ハロゲン化ケトン；アシルホスフィンオキシド；アシルホスフォナート；２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−１−ブタノン、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキシド、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、ビス（η５−シクロペンタジエニル）ビス（ペンタフルオロフェニル）チタニウム、ビス（η５−シクロペンタジエニル）ビス［２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピリ−１−イル）フェニル］チタニウム、アントラセン、ペリレン、コロネン、テトラセン、ベンズアントラセン、フェノチアジン、フラビン、アクリジン、ケトクマリン、チオキサントン誘導体、ベンゾフェノン、アセトフェノン、２−クロロチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２，４−ジイソプロピルチオキサントン、イソプロピルチオキサントンが挙げられている。

また、下記の特許文献２には、マイクロポンプの用途は開示されていないが、バインダー樹脂として、刺激によりガスを発生するアジド化合物を含有する接着性製品が開示されている。特許文献２では、上記アジド化合物への光による刺激を増幅する効果が得られることから、光増感剤の使用が好ましいことが記載されている。また、特許文献２では、上記光増感剤として、チオキサントン増感剤が好適であることが記載されている。

特開２００５−２９７１０２号公報特開２００３−１４７３２２号公報

特許文献１，２に記載のように、アゾ化合物やアジド化合物をガス発生剤として用いる場合に、光増感剤が用いられることがある。

しかしながら、これらの化合物を含むガス発生材に光を照射したときに、ガス発生材からガスを効果的に発生させることができないことがある。

本発明の目的は、単位時間あたりのガス発生量を多くすることができるマイクロポンプにおけるガス発生方法を提供することである。

本発明は、ガス発生材を備えるマイクロポンプにおいて、ガスを発生させるガスの発生方法である。

本発明の広い局面によれば、アゾ化合物又はアジド化合物であるガス発生剤と、チオキサントン化合物又はフェノチアジン化合物である光増感剤とを含むガス発生材を用いて、前記ガス発生材に、波長３８０ｎｍ〜４１０ｎｍの光を照射することにより、前記ガス発生材からガスを発生させる、マイクロポンプにおけるガスの発生方法が提供される。

本発明に係るマイクロポンプにおけるガスの発生方法は、前記光増感剤として、チオキサントン化合物が用いられる。

本発明に係るマイクロポンプにおけるガスの発生方法は、前記マイクロポンプが、前記ガス発生材と、マイクロ流路が形成された基材とを備え、前記マイクロポンプにおいて、前記ガス発生材は、前記ガス発生材において発生したガスが前記マイクロ流路に供給されるように配されている。

本発明に係るマイクロポンプにおけるガスの発生方法は、アゾ化合物又はアジド化合物であるガス発生剤と、チオキサントン化合物又はフェノチアジン化合物である光増感剤とを含むガス発生材を用いて、上記ガス発生材に、波長３８０ｎｍ〜４１０ｎｍの光を照射することにより、上記ガス発生材からガスを発生させるので、単位時間あたりのガス発生量を高めることができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロポンプにおけるガスの発生方法において用いられるマイクロポンプの略図的断面図である。図２は、本発明の第２の実施形態に係るマイクロポンプにおけるガスの発生方法において用いられるマイクロポンプの略図的断面図である。図３は、ガス発生材に用いられるガス発生剤の一例として、ＧＡＰ４００６（グリシジルアジドポリマー、日油社製）の吸収波長と吸光度との関係を示す図である。図４（ａ）〜（ｃ）は、ガス発生材に用いられる光増感剤であるチオキサントン化合物の一例として、２−イソプロピルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン及び２−クロロチオキサントンの吸収波長と吸光度との関係を示す図である。図５は、ガス発生材に用いられる光増感剤であるフェノチアジン化合物の一例として、２−クロロフェノチアジンの吸収波長と吸光度との関係を示す図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、光増感剤であるアントラセン化合物の一例として、９，１０−ジエトキシアントラセン、９，１０−ジプロポキシアントラセン及び９，１０−ジブトキシアントラセンの吸収波長と吸光度との関係を示す図である。図７（ａ）及び（ｂ）は、光増感剤の一例として、ＴＲ−ＰＳＳ−２０１及びＴＲ−ＰＳＳ−２０２の吸収波長と吸光度との関係を示す図である。

以下、本発明を詳細に説明する。

従来、アゾ化合物又はアジド化合物であるガス発生剤と、チオキサントン化合物又はフェノチアジン化合物である光増感剤とを含むガス発生材を用いる場合に、該ガス発生材からガスを発生させるためには、波長３７５ｎｍ又は波長３７５ｎｍ未満の光の照射が行われていた。

この理由は、上記の組成を有するガス発生材では、エネルギーのトランスファーを考慮したときに、ガス発生材の励起波長（３５０ｎｍ以下）に近い３７５ｎｍ以下の光の照射を行った方が、単位時間あたりのガスの発生量が多くなると考えられていたためである。

本発明者らは、アゾ化合物又はアジド化合物であるガス発生剤と、チオキサントン化合物又はフェノチアジン化合物である光増感剤とを含むガス発生材（以下、この組成を有するガス発生材を、ガス発生材（Ｘ）と記載することがある）を備えるマイクロポンプにおいて、単位時間あたりのガスの発生量をより一層高めるために検討を行った。この結果、本発明者らは、ガス発生材（Ｘ）に波長３７５ｎｍ以下の光を照射するよりも、ガス発生材（Ｘ）に波長３８０ｎｍ〜４１０ｎｍの光を照射した方が、単位時間あたりのガスの発生量が高くなることを見出した。

アゾ化合物又はアジド化合物であるガス発生材の吸光度は、３５０ｎｍ以上では観測されない。チオキサントン化合物又はフェノチアジン化合物である光増感剤の吸光度に関しては、例えば、波長３７５ｎｍにおける吸光度と波長３９５ｎｍにおける吸光度とはほとんど変わらない。このような吸光度の関係があるにもかかわらず、ガス発生材（Ｘ）に波長３８０ｎｍ〜４１０ｎｍの可視光線の照射することで、単位時間あたりのガスの発生量を多くすることができる。

ここで、上記の吸光度の関係を明らかにするために、図３に、ガス発生材（Ｘ）に用いられるガス発生剤の一例として、ＧＡＰ４００６（グリシジルアジドポリマー、日油社製）の吸収波長と吸光度との関係を示す。また、図４（ａ）〜（ｃ）に、ガス発生材（Ｘ）に用いられる光増感剤であるチオキサントン化合物の一例として、２−イソプロピルチオキサントン（図４（ａ））、２，４−ジエチルチオキサントン（図４（ｂ））及び２−クロロチオキサントン（図４（ｃ））の吸収波長と吸光度との関係を示す。また、図５に、ガス発生材（Ｘ）に用いられる光増感剤であるフェノチアジン化合物の一例として、２−クロロフェノチアジンの吸収波長と吸光度との関係を示す。図６（ａ）〜（ｃ）に、ガス発生材（Ｘ）に用いられる光増感剤ではないが、光増感剤であるアントラセン化合物の一例として、９，１０−ジエトキシアントラセン、９，１０−ジプロポキシアントラセン及び９，１０−ジブトキシアントラセンの吸収波長と吸光度との関係を示す。図７（ａ）及び（ｂ）に、ガス発生材（Ｘ）に用いられる光増感剤ではないが、光増感剤の一例として、ＴＲ−ＰＳＳ−２０１及びＴＲ−ＰＳＳ−２０２の吸収波長と吸光度との関係を示す。

上記の吸収波長（ｎｍ）と吸光度との関係は、測定対象物質３ｍｇをイソプロピルアルコール１００ｇに溶解させた溶解液を用いて、日立製作所社製の分光光度計で測定された結果である。この測定において、石英ガラス製のセルが用いられ、光路長は１０ｍｍに設定される。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

また、実施形態において参照する図面は、模式的に記載されており、図面に描画された物体の寸法の比率等は、現実の物体の寸法の比率等とは異なる場合がある。具体的な物体の寸法の比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロポンプにおけるガスの発生方法において用いられるマイクロポンプの略図的断面図である。

図１に示すマイクロポンプ１は、板状の基材１０を備える。基材１０を構成する材料としては、樹脂、ガラス及びセラミックス等が挙げられる。基材１０を構成する樹脂としては、有機シロキサン化合物、ポリメタクリレート樹脂及びポリオレフィン樹脂等が挙げられる。上記ポリオレフィン樹脂としては、環状ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。上記有機シロキサン化合物の具体例としては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）及びポリメチル水素シロキサン等が挙げられる。

基材１０には、主面１０ａに開口しているマイクロ流路１０ｂが形成されている。

「マイクロ流路」とは、マイクロ流路を流れる液体に所謂マイクロ効果が発現する形状寸法に形成されている流路をいう。具体的には、「マイクロ流路」とは、マイクロ流路を流れる液体が、表面張力と毛細管現象との影響を強く受け、通常の寸法の流路を流れる液体とは異なる挙動を示す形状寸法に形成されている流路をいう。

主面１０ａの上には、フィルム状のガス発生材１１ａが貼り付けられている。ガス発生材１１ａは、上述したガス発生材（Ｘ）である。ガス発生材１１ａは、マイクロポンプ用ガス発生材である。マイクロ流路１０ｂの開口は、ガス発生材１１ａにより覆われている。このため、ガス発生材１１ａに光又は熱等の外部刺激が加わることによりガス発生材１１ａから発生したガスは、マイクロ流路１０ｂに導かれる。

ガス発生材１１ａの厚みは特に限定されない。ガス発生材１１ａの厚みは好ましくは５μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは５００μｍ以下である。

ガス発生材１１ａは、ガスバリア層１２により覆われている。ガスバリア層１２により、ガス発生材１１ａにおいて発生したガスが、主面１０ａとは反対側に流出することが抑えられ、マイクロ流路１０ｂに効率的に供給される。このため、ガスバリア層１２は、ガス発生材１１ａにおいて発生したガスの透過性が低い層であることが好ましい。

ガスバリア層１２を構成する材料としては、ポリアクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ナイロン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂及びガラス等が挙げられる。

ガスバリア層１２の厚みは、ガスバリア層１２の材質等によって適宜変更でき、特に限定されない。ガスバリア層１２の厚みは、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは２５μｍ以上、好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下である。光を透過させる場合に、ガスバリア層１２は、紫外線領域の光の減衰が起きにくい層であることが好ましい。

ガス発生材１１ａは、フィルムであることが好ましい。なお、フィルムにはテープ及びシートが含まれる。

マイクロポンプ１において、光の照射により、ガス発生材１１ａからガスを発生させるためには、例えば、光照射装置２１からガス発生材１１ａに向かって矢印Ｘで示す方向に光を照射する。ガス発生材１１ａは上述した組成を有し、更にガス発生材１１ａに特定の波長の光を照射するので、マイクロポンプ１における単位時間あたりのガス発生量を多くすることができる。

上記マイクロポンプは、ＤＮＡ増幅装置に好適に用いることができる。上記マイクロポンプを用いることによって、ＤＮＡ増幅装置を小型化することができる。また、ガス圧発生装置をディスポーサブルにすることができ、メンテナンスを容易にすることができる。

図２は、本発明の第２の実施形態に係るマイクロポンプにおけるガスの発生方法において用いられるマイクロポンプの略図的断面図である。

図２に示すマイクロポンプ２は、ガス発生材１１ｂの形状及び基材１０の形状において、上記の実施形態に係るマイクロポンプ１と異なる。

第２の実施形態では、マイクロ流路１０ｂは、基材１０内に形成されたポンプ室１０ｃに接続されている。ガス発生材１１ｂは、ブロック状に形成されており、ポンプ室１０ｃ内に配されている。

第２の実施形態に係るマイクロポンプ２においても、マイクロポンプ１と同様に、高出力を実現することができる。

以下、上記ガス発生材に用いられる各成分の詳細を説明する。

（ガス発生剤）
上記ガス発生材（Ｘ）は上記ガス発生剤を含む。上記ガス発生剤は、アゾ化合物又はアジド化合物である。上記ガス発生剤は、熱又は光等の外部刺激が加わった際にガスを発生させる。上記アゾ化合物又は上記アジド化合物は、特に限定されず、公知のアゾ化合物又はアジド化合物であってもよい。上記ガス発生剤は、上記アゾ化合物であることが好ましく、上記アジド化合物であることも好ましい。上記ガス発生剤は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

上記ガス発生剤として用いられる上記アゾ化合物の具体例としては、例えば、２，２’−アゾビス（Ｎ−シクロヘキシル−２−メチルプロピオンアミド）、２，２’−アゾビス［Ｎ−（２−メチルプロピル）−２−メチルプロピオンアミド］、２，２’−アゾビス（Ｎ−ブチル−２−メチルプロピオンアミド）、２，２’−アゾビス［Ｎ−（２−メチルエチル）−２−メチルプロピオンアミド］、２，２’−アゾビス（Ｎ−ヘキシル−２−メチルプロピオンアミド）、２，２’−アゾビス（Ｎ−プロピル−２−メチルプロピオンアミド）、２，２’−アゾビス（Ｎ−エチル−２−メチルプロピオンアミド）、２，２’−アゾビス｛２−メチル−Ｎ−［１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−２−ヒドロキシエチル］プロピオンアミド｝、２，２’−アゾビス｛２−メチル−Ｎ−［２−（１−ヒドロキシブチル）］プロピオンアミド｝、２，２’−アゾビス［２−メチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）プロピオンアミド］、２，２’−アゾビス［Ｎ−（２−プロペニル）−２−メチルプロピオンアミド］、２，２’−アゾビス［２−（５−メチル−２−イミダゾイリン−２−イル）プロパン］ジハイドロクロライド、２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾイリン−２−イル）プロパン］ジハイドロクロライド、２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾイリン−２−イル）プロパン］ジサルフェイトジハイドロレート、２，２’−アゾビス［２−（３，４，５，６−テトラハイドロピリミジン−２−イル）プロパン］ジハイドロクロライド、２，２’−アゾビス｛２−［１−（２−ヒドロキシエチル）−２−イミダゾイリン−２−イル］プロパン｝ジハイドロクロライド、２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾイリン−２−イル）プロパン］、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミダイン）ハイドロクロライド、２，２’−アゾビス（２−アミノプロパン）ジハイドロクロライド、２，２’−アゾビス［Ｎ−（２−カルボキシアシル）−２−メチル−プロピオンアミダイン］、２，２’−アゾビス｛２−［Ｎ−（２−カルボキシエチル）アミダイン］プロパン｝、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミドオキシム）、ジメチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、ジメチル−２，２’−アゾビスイソブチレート、４，４’−アゾビス（４−シアンカルボニックアシッド）、４，４’−アゾビス（４−シアノペンタノイックアシッド）、及び２，２’−アゾビス（２，４，４−トリメチルペンタン）等が挙げられる。これらのアゾ化合物は、特定の波長域の光又は熱等の外部刺激を受けることにより窒素ガスを発生させる。

上記アゾ化合物は、衝撃によっては気体を発生しないことから、取り扱いが極めて容易である。上記アゾ化合物は、連鎖反応を起こして爆発的に気体を発生させることもない。上記アゾ化合物を用いれば、光の照射を中断することで気体の発生を中断させることもできる。このため、上記アゾ化合物を上記ガス発生剤として用いることによりガス発生量の制御が容易である。

上記ガス発生剤として用いられる上記アジド化合物としては、例えば、スルフォニルアジド基又はアジドメチル基を有するアジド化合物が挙げられる。上記アジド化合物は、スルフォニルアジド基又はアジドメチル基を有することが好ましい。上記アジド化合物は、スルフォニルアジド基を有することが好ましく、アジドメチル基を有することも好ましい。

上記スルフォニルアジド基を有する化合物の好ましい例としては、例えば、下記式（１）で表される化合物が挙げられる。

上記式（１）において、Ｒ^１〜Ｒ^５はそれぞれ、水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、アミド基、炭化水素基、炭化水素基に置換基が結合した基又はアルコキシ基である。上記式（１）中のＲ^１〜Ｒ^５は同一であってもよく、異なっていてもよい。上記炭化水素基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよく、環状であってもよい。上記炭化水素基は、飽和の炭化水素基であってもよく、不飽和の炭化水素基であってもよい。上記アルコキシ基は、置換基を有していてもよく、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。

上記式（１）において、Ｒ^１〜Ｒ^５の内の少なくとも１つの基は、炭化水素基又は炭化水素基に置換基が結合した基であることが好ましく、炭化水素基であることがより好ましい。Ｒ^１〜Ｒ^５が炭化水素基又は炭化水素基に置換基が結合した基である場合に、該炭化水素基の炭素数は１以上、好ましく３以上、より好ましくは６以上、好ましくは３０以下、より好ましくは２０以下、更に好ましくは１８以下である。また、上記炭化水素基に置換基が結合した基における置換基としては、ハロゲン原子等が挙げられる。

上記式（１）のＲ^１〜Ｒ^５において、上記アルコキシ基の炭素数は１以上、好ましくは３以上、より好ましくは６以上、好ましくは２０以下、より好ましくは１６以下、更に好ましくは１２以下である。また、上記アルコキシ基が置換基を有する場合に、該置換基としては、ハロゲン原子等が挙げられる。

上記式（１）において、Ｒ^３は、アミド基、炭化水素基、炭化水素基に置換基が結合した基又はアルコキシ基であることが好ましい。また、上記式（１）において、Ｒ^１，Ｒ^２，Ｒ^４及びＲ^５はそれぞれ、水素原子であることが好ましい。

アジドメチル基を有するアジド化合物としては、例えば、グリシジルアジドポリマーが挙げられる。上記グリシジルアジドポリマーとしては、側鎖にアジドメチル基を有し、かつ末端に水酸基を有する脂肪族ポリエーテルが好ましい。

側鎖にアジドメチル基を有し、かつ末端に水酸基を有する脂肪族ポリエーテルの好ましい例としては、例えば、下記式（２−１）で表されるアジド化合物が挙げられる。

Ｈ（Ｂ）_ｑ（Ａ）_ｎＯＲ^１Ｏ（Ａ）_ｍ（Ｂ）_ｒＨ（２−１）

上記式（２−１）中、ｍ＋ｎ＝２〜２０、ｍ≧１、ｎ≧１、ｑ＋ｒ＝１０〜３５、ｑ≧５、ｒ≧５であり、Ａは、−ＯＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＯＣＨ_２ＣＨ_２−、又はＯＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）−であり、Ｂは、−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_２Ｎ_３）Ｏ−であり、Ｒ^１は、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）−、−［（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｘＣＨ_２ＣＨ_２］−、又は［（ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｙＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２］−である。上記Ｒ^１におけるｘは１０〜２５、ｙは５〜２０である。

側鎖にアジドメチル基を有し、かつ末端に水酸基を有する脂肪族ポリエーテルの好ましい他の例としては、例えば、下記式（２−２）で表されるアジド化合物が挙げられる。

上記式（２−２）において、ｍは、１〜２０の整数、ｌ＋ｎは、７〜５０の整数である。ｍは、好ましくは３以上、好ましくは１５以下である。ｌ＋ｎは、好ましくは１０以上、好ましくは３０以下である。

側鎖にアジドメチル基を有し、かつ末端に水酸基を有する脂肪族ポリエーテルの好ましい他の例としては、例えば、下記式（２−３）で表されるアジド化合物が挙げられる。

上記式（２−３）において、ｍ１、ｍ２及びｍ３はそれぞれ１〜２０の整数であり、ｎ１、ｎ２及びｎ３はそれぞれ１〜２０の整数である。

上記アジド化合物は、上記式（１）、（２−１）、（２−２）又は（２−３）で表されるアジド化合物であることが好ましい。上記アジド化合物は、上記式（１）で表されるアジド化合物であることが好ましく、上記式（２−１）、（２−２）又は（２−３）で表されるアジド化合物であることも好ましい。

上述したアジド化合物は、特定の波長域の光、熱、超音波又は衝撃等の外部刺激を受けることにより分解して、窒素ガスを発生させる。

上記ガス発生材（Ｘ）において、上記ガス発生剤の含有量は、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１５質量％以上、更に好ましくは２０質量％以上、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは７５質量％以下、更に好ましくは６０質量％以下である。

（光増感剤）
上記ガス発生材（Ｘ）は、光増感剤を含む。上記光増感剤は、ガス発生剤への光による刺激を増幅する効果を有する。よって、上記ガス発生材（Ｘ）が光増感剤を含むことにより、少ない光照射量によって、ガスを発生させ、放出させることができる。

光増感剤としては、チオキサントン化合物、フェノチアジン化合物、アントラセン化合物、及びアクリドン化合物等が存在する。

本発明では、光増感剤として、チオキサントン化合物又はフェノチアジン化合物を選択して用いる。光増感剤として、チオキサントン化合物又はフェノチアジン化合物を用いることによって、他の光増感剤を用いた場合と比べて、単位時間あたりのガスの発生量をより一層多くすることができる。本発明では、チオキサントン化合物を用いてもよく、フェノチアジン化合物を用いてもよい。単位時間あたりのガス発生量をより一層多くする観点からは、チオキサントン化合物を用いることが好ましい。上記光増感剤は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

チオキサントンは、下記式（１１）で表される化合物である。チオキサントン化合物は、下記式（１１）で表される基本構造を有する。チオキサントン化合物では、下記式（１１）におけるベンゼン環に、置換基が結合していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子、ハロアルキル基、アルキル基及びアルコキシ基等が挙げられる。

上記チオキサントン化合物の具体例としては、チオキサントン、２−クロロチオキサントン、２，４−ジクロロチオキサントン、１−クロロ−４−プロポキシチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、４−イソプロピルチオキサントン、及び２，４−ジエチルチオキサントン等が挙げられる。

フェノチアジンは、下記式（１２）で表される化合物である。フェノチアジン化合物は、下記式（１２）で表される基本構造を有する。フェノチアジン化合物では、下記式（１２）におけるベンゼン環に、置換基が結合していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子、ハロアルキル基、アルキル基及びアルコキシ基等が挙げられる。

上記フェノチアジン化合物の具体例としては、フェノチアジン、２−クロロフェノチアジン、２−メチルチオフェノチアジン、２−メトキシフェノチアジン、及び２−（トリフルオロメチル）フェノチアジン等が挙げられる。

上記ガス発生剤１００質量部に対して、上記光増感剤の含有量は、好ましくは０．１質量部以上、より好ましくは０．５質量部以上、好ましくは５０質量部以下、より好ましくは３０質量部以下である。また、上記光増感剤の含有量は、後述するアクリル系粘着剤１００質量部に対して、好ましくは０．５質量部以上、より好ましくは１質量部以上、好ましくは３０質量部以下、より好ましくは１５質量部以下である。上記光増感剤の含有量が上記下限以上であると、充分な光増感効果が得られる。上記光増感剤の含有量が上記上限以下であると、光増感剤に由来する残存物が少なくなり、充分にガスが発生されやすくなる。

（アクリル系粘着剤）
上記ガス発生材（Ｘ）は上記アクリル系粘着剤を含む。上記ガス発生材（Ｘ）が上記アクリル系粘着剤を含むことによって、上記ガス発生材（Ｘ）を基材などの接着対象部材に接着させることができる。さらに、上記ガス発生材（Ｘ）が上記アクリル系粘着剤を含むことによって、上記ガス発生材（Ｘ）を錠剤状、微粒子状及びフィルム状等の形態とすることが容易になる。上記ガス発生材（Ｘ）が錠剤状、微粒子状及びフィルム状等の形態であると、上記ガス発生材（Ｘ）を接着対象部材に容易に接着させることができる。また、上記ガス発生剤を上記ガス発生材（Ｘ）中に強固に保持することができる。上記アクリル系粘着剤は、上記ガス発生材（Ｘ）において、バインダー樹脂として用いることができる。上記アクリル系粘着剤は、（メタ）アクリロイル基を有することが好ましい。上記（メタ）アクリロイル基は、アクリロイル基又はメタクリロイル基を示す。上記アクリル系粘着剤は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

上記アクリル系粘着剤は特に限定されない。上記アクリル系粘着剤として、上記ガス発生剤を上記ガス発生材（Ｘ）中に保持することが可能である適宜のアクリル系粘着剤が用いられる。上記アクリル系粘着剤として、ポリ（メタ）アクリレート等の高分子材料を用いることができる。この高分子材料を構成するモノマーの共重合体を用いてもよい。すなわち、上記アクリル系粘着剤は、（メタ）アクリル重合体であることが好ましい。なお、上記（メタ）アクリル重合体には、（メタ）アクリル共重合体が含まれる。

上記アクリル系粘着剤のＳＰ値は好ましくは７以上、好ましくは１０．５以下である。上記アクリル系粘着剤のＳＰ値が上記下限以上及び上記上限以下であると、アクリル系粘着剤とガス発生剤との相溶性がより一層良好になる。

上記アクリル系粘着剤におけるＳＰ値（溶解度パラメータ）は、Ｆｅｄｏｒｓ法（Ｒ．Ｆ．Ｆｅｄｏｒｓ，Ｐｏｌｙｍ．Ｅｎｇ．Ｓｃｉ．，１４，１４７（１９７４））を用いて算出可能である。

上記ポリ（メタ）アクリレートを構成する（メタ）アクリレートモノマーは、鎖状化合物及び環状化合物のいずれであってもよい。上記鎖状化合物としては、（メタ）アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−メチルヘキシル、及び（メタ）アクリル酸ラウリル等が挙げられる。上記環状化合物としては、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、及び（メタ）アクリル酸イソボロニル等が挙げられる。これらのなかでも、（メタ）アクリル酸メチルが好ましい。

上記ポリ（メタ）アクリレートは、例えば、（メタ）アクリレートモノマーと、（メタ）アクリレートモノマーと共重合可能なビニルモノマーとの共重合体であってもよい。上記ビニルモノマーとしては、特に限定されず、（メタ）アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、（無水）マレイン酸、（無水）フマル酸、カルボキシアルキル（メタ）アクリレート類（カルボキシエチルアクリレートなど）のカルボキシル基含有ビニルモノマー；２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（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、カプロラクトン変性（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレートなどの水酸基含有ビニルモノマー；（メタ）アクリロニトリル、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、Ｎ−ビニルラウリロラクタム、（メタ）アクリロイルモルホリン、（メタ）アクリルアミド、ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド、ジメチルアミノメチル（メタ）アクリレートなどの窒素含有ビニルモノマー等が挙げられる。上記ビニルモノマーは１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

上記（メタ）アクリレートモノマーと上記ビニルモノマーとの組合せとしては、特に限定されず、（メタ）アクリル酸ブチルと（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸ブチルと（メタ）アクリルアミド、及び（メタ）アクリル酸とＮ−イソプロピル（メタ）アクリルアミドとの組合せ等が挙げられる。（メタ）アクリレートモノマーとビニルモノマーとの共重合比（質量比）は、９８：２〜５１：４９の範囲内であることが好ましい。

ガスの発生効率をより一層高めるために、上記ポリ（メタ）アクリレートは、ポリメチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸ブチル・（メタ）アクリル酸共重合体、及び（メタ）アクリル酸ブチル・（メタ）アクリルアミド共重合体からなる群から選択された少なくとも１種を含むことが好ましい。また、ガスの発生効率を更に一層高めるために、上記ポリ（メタ）アクリレートは、アミノ基又はカルボニル基を有することが好ましい。

上記アクリル系粘着剤の重量平均分子量は、好ましくは５万以上、より好ましくは６０万以上、好ましくは２００万以下、より好ましくは１６０万以下である。上記アクリル系粘着剤の重量平均分子量が上記下限以上であると、アクリル系粘着剤自体の凝集力の低下が抑えられ、上記ガス発生剤及び上記タッキファイヤーを上記ガス発生材（Ｘ）中に、強固に保持することができる。上記アクリル系粘着剤の重量平均分子量が上記上限以下であると、上記ガス発生材（Ｘ）を各種の形態に加工することが容易になる。

上記アクリル系粘着剤は、粘着性を有するので、上記マイクロポンプに上記ガス発生材（Ｘ）を容易に配置することができる。例えば、粘着性を有するフィルム状のガス発生材（Ｘ）は、上記マイクロポンプの基板面又は基板内部の壁面に容易に貼り付けることができる。

上記ガス発生剤１００質量部に対して、上記アクリル系粘着剤の含有量は、好ましくは１０質量部以上、より好ましくは２０質量部以上、更に好ましくは３０質量部以上、好ましくは３００質量部以下、より好ましくは２００質量部以下、更に好ましくは１５０質量部以下である。

（タッキファイヤー）
上記ガス発生材（Ｘ）は、上記タッキファイヤーを含むことが好ましい。上記タッキファイヤーの使用により、ガス発生材（Ｘ）の接着対象部材に対する初期接着力及び初期アンカー力がより一層高くなる。また、ガス発生材（Ｘ）の透明性をより一層高める観点からは、上記タッキファイヤーのハーゼン色数は２００以下であることが好ましい。

透明性により一層優れたガス発生材（Ｘ）を得る観点からは、上記タッキファイヤーの上記ハーゼン色数は低いほどよい。上記タッキファイヤーの上記ハーゼン色数はより好ましくは１００以下、更に好ましくは５０以下である。

上記ハーゼン色数は、ＪＩＳＫ００７１−１に準拠して測定される。上記ハーゼン色数は、例えば、コニカミノルタ社製の色彩色素計ＣＴ−５等を用いて測定可能である。

上記タッキファイヤーとしては、ロジン樹脂、テルペン樹脂、スチレン樹脂及び石油樹脂等が挙げられる。

ガス発生材（Ｘ）の接着対象部材に対する初期接着力及び初期アンカー力をより一層高くし、ガス発生材（Ｘ）におけるガスの発生に伴う接着力及びアンカー力の低下をより一層抑制する観点からは、上記タッキファイヤーは、ロジン樹脂であることが好ましく、ロジンエステル樹脂であることがより好ましい。上記タッキファイヤーは、（メタ）アクリロイル基を有していなくてもよい。

上記タッキファイヤーを用いる場合には、上記ガス発生材（Ｘ）において、上記ガス発生剤１００質量部に対して、上記タッキファイヤーの含有量は、好ましくは１質量部以上、より好ましくは３質量部以上、更に好ましくは１０質量部以上、好ましくは５０質量部以下、より好ましくは３５質量部以下、更に好ましくは２５質量部以下、特に好ましくは２０質量部以下、最も好ましくは１５質量部以下である。上記タッキファイヤーの含有量が上記下限以上であると、ガス発生材（Ｘ）の接着対象部材に対する初期接着力及び初期アンカー力がより一層高くなる。さらに、上記タッキファイヤーの含有量が上記上限以下であると、ガス発生材（Ｘ）の透明性がより一層高くなり、更に余剰の上記タッキファイヤーによるガス発生量の低下がより一層抑えられる。

（シランカップリング剤）
上記ガス発生材（Ｘ）は、シランカップリング剤を含むことが好ましい。上記シランカップリング剤の使用により、ガス発生材（Ｘ）の接着対象部材に対する初期接着力及び初期アンカー力がより一層高くなる。特に、上記タッキファイヤーと上記シランカップリング剤との併用は、ガス発生材（Ｘ）の接着対象部材に対する初期接着力及び初期アンカー力の向上に大きく寄与する。さらに、上記タッキファイヤーと上記シランカップリング剤との併用は、ガス発生材（Ｘ）におけるガスの発生に伴う接着力及びアンカー力の低下の抑制に大きく寄与する。上記シランカップリング剤は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

上記シランカップリング剤は、アミノ基を有するシランカップリング剤であることが好ましい。

アミノ基を有するシランカップリング剤の具体例としては、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、及びＮ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。

上記シランカップリング剤を用いる場合には、上記ガス発生材（Ｘ）において、上記ガス発生剤１００質量部に対して、上記シランカップリング剤の含有量は、好ましくは０．０００１質量部以上、より好ましくは０．０００３質量部以上、好ましくは１質量部以下、より好ましくは０．３質量部以下である。特に、アミノ基を有するシランカップリング剤の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であることが好ましい。上記シランカップリング剤の含有量が上記下限以上であると、ガス発生材（Ｘ）の接着対象部材に対する初期接着力及び初期アンカー力がより一層高くなる。上記シランカップリング剤の含有量が上記上限以下であると、余剰の上記シランカップリング剤によるガス発生量の低下がより一層抑えられる。

（第三級アミン）
上記ガス発生材（Ｘ）は、第三級アミンを含むことが好ましい。上記第三級アミンは特に限定されない。上記第三級アミンとしては、環状アミン、トリアルキルアミン及び芳香族アミン等が挙げられる。上記環状アミン及び上記芳香族アミンはそれぞれ、第三級アミンの構造を有する。上記第三級アミンは、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

上記芳香族アミンの具体例としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノトルイジン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノトルイジン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノベンゼン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノベンゼン、及びＮ，Ｎ、Ｎ’Ｎ’−テトラメチル−ｐ−フェニレンジアミン等が挙げられる。

上記第三級アミンを用いる場合には、上記ガス発生剤１００質量部に対して、上記第三級アミンの含有量は、好ましくは０．１質量部以上、より好ましくは０．５質量部以上、更に好ましくは１質量部以上、好ましくは５０質量部以下、より好ましくは４０質量部以下、更に好ましくは３０質量部以下である。上記第三級アミンの含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、上記ガス発生材（Ｘ）における単位時間あたりのガス発生量が効果的に多くなり、保存安定性が効果的に高くなる。

（他の成分）
上記ガス発生材（Ｘ）は、架橋剤及び無機充填材等を含んでもいてもよい。上記ガス発生材（Ｘ）は、上記架橋剤を含むことがより好ましい。但し、上記ガス発生材（Ｘ）は、上記架橋剤を含んでいなくてもよい。上記架橋剤の使用により、上記ガス発生材（Ｘ）の初期接着力がより一層高くなる。

以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明する。本発明は、以下の実施例に何ら限定されず、要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。

以下の材料を用意した。

（アクリル系粘着剤）
（合成例１）アクリル系粘着剤Ａの合成
ｎ−ブチルアクリレート（日本触媒社製）９６質量部と、アクリル酸（日本触媒社製）４質量部と、イルガキュア９０７（長瀬産業社製）０．０５質量部と、酢酸エチル２００質量部とを混合して、混合物を得た。次に、この混合物に、紫外線を４時間照射して、アクリル共重合体であるアクリル系粘着剤Ａを作製した。得られたアクリル系粘着剤Ａの重量平均分子量は、約６１万であった。得られたアクリル系粘着剤ＡのＳＰ値は７以上、１０．５以下の範囲内である。

（合成例２）アクリル系粘着剤Ｂの合成
ｎ−ブチルアクリレート（日本触媒社製）９７質量部と、アクリル酸（日本触媒社製）３質量部と、イルガキュア９０７（長瀬産業社製）０．０５質量部と、酢酸エチル２００質量部とを混合して、混合物を得た。次に、この混合物に、紫外線を４時間照射して、アクリル共重合体であるアクリル系粘着剤Ｂを作製した。得られたアクリル系粘着剤Ｂの重量平均分子量は、約１００万であった。得られたアクリル系粘着剤ＢのＳＰ値は７以上、１０．５以下の範囲内である。

（タッキファイヤー）
ＫＥ−３５９（ロジンエステル樹脂、荒川化学社製「パインエステルＫＥ３５９」、ハーゼン色数４０、水酸基価４４、ＳＰ値８．８６）

（架橋剤）
Ｅ−ＡＸ（Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジル−１，３−ベンゼンジ（メタンアミン）、綜研化学社製「Ｅ−ＡＸ」、トルエン５％液）
ＡＸ４−ＨＣ−Ｍ０８（ＰＶＥＥＡ、アクリル酸２−（２−ビニルキシエトキシ）エチル重合体（固形分１００質量％）、下記式（２１）で表される構造単位を複数有する化合物；日本触媒社製「ＡＸ４−ＨＣ−Ｍ０８」；重量平均分子量約２００００）

（ガス発生剤）
ＧＡＰ４００６（グリシジルアジドポリマー、日油社製）

（アミン）
トリプロピルアミン

（光増感剤）
２−イソプロピルチオキサントン
２，４−ジエチルチオキサントン
２−クロロチオキサントン
２−クロロフェノチアジン
９，１０−ジエトキシアントラセン
９，１０−ジプロポキシアントラセン
９，１０−ジブトキシアントラセン
ＴＲ−ＰＳＳ−２０１（下記式（１０１）で表される化合物）

ＴＲ−ＰＳＳ−２０２（下記式（１０２）で表される化合物）

（接着付与剤）
シランカップリング剤（Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業社製「ＫＥＭ６０３」）

以下の製造例１〜９において、ガス発生材を備えるマイクロポンプを製造した。

（製造例１）
溶剤である酢酸エチル２２０質量部をアクリル系粘着剤Ａ８８質量部に配合した後、ＧＡＰ４００６を１１０質量部と、シランカップリング剤であるＫＥＭ６０３を０．００２質量部と、第三級アミンであるトリプロピルアミン（トリｎ−プロピルアミン）３．５質量部と、光増感剤である２−イソプロピルチオキサントン２．５質量部と、架橋剤であるＥ−ＡＸ１質量部と、ＡＸ４−ＨＣ−Ｍ０８を１質量部と、タッキファイヤーであるＫＥ−３５９を１２質量部とを混合し、フィルム状に加工した。このフィルムを１１０℃で５分間加熱して、溶剤である酢酸エチルを除去した。これを離型ＰＥＴフィルムで保護し、常温で一日（２４時間）保管して、フィルム状のガス発生材（フィルム）を得た。

得られたフィルム状のガス発生材を用いて、上記第１の実施形態のマイクロポンプ１と実質的に同様の構成を有するマイクロポンプを作製した。

なお、マイクロ流路１０ｂの断面形状は、０．５ｍｍ角の矩形状とした。マイクロ流路１０ｂの長さは、３００ｍｍとした。マイクロ流路１０ｂの先端は大気に開放した状態とした。ガス発生材は、直径０．６ｃｍサイズで、厚み５０μｍのフィルム状とした。

（製造例２〜９）
配合成分の種類及び配合量（単位は質量部）を下記の表１に示すように変更したこと以外は製造例１と同様にして、フィルム状のガス発生材を得た。なお、下記の表１では、ガス発生材を得る際に揮発により除去される溶剤の使用量の記載は省略した。

得られたガス発生材を用いたこと以外は製造例１と同様にして、マイクロポンプを作製した。

以下の実施例１〜１２及び比較例１〜３３において、ガスの発生量を測定した。

（実施例１〜１２）
実施例１〜１２では、チオキサントン化合物又はフェノチアジン化合物である光増感剤を含むガス発生材を用いた。

下記の表２に示す種類（製造例１〜４）のマイクロポンプにおいて、ＬＥＤ（ナイトレイドセミコンダクター社製「ＮＳ３７５Ｌ−５ＲＦＳ」）を用いて、下記の表２に示す波長の光を１２０秒間照射して、ガスを発生させた。このときのガスの発生量を測定した。ガス発生量の測定方法は、マイクロ流路１０ｂとメスピペットとをシリコンチューブでつなぎ、この中を水で充填し、その後、ガス発生材に紫外線を照射し、発生したガスによるメスピペットの体積変化を読み取る方法とした。

（比較例１〜８）
比較例１〜８では、チオキサントン化合物又はフェノチアジン化合物である光増感剤を含むガス発生材を用いた。

用いたマイクロポンプの種類（製造例１〜４）及び照射した光の波長を下記の表２に示すように変更したこと以外は実施例１と同様にして、ガスの発生量を測定した。

（比較例９〜３３）
比較例９〜３３では、チオキサントン化合物又はフェノチアジン化合物ではない光増感剤を含むガス発生材を用いた。

用いたマイクロポンプの種類（製造例５〜９）及び照射した光の波長を下記の表２に示すように変更したこと以外は実施例１と同様にして、ガスの発生量を測定した。

製造例における配合成分の種類及び配合量（単位は質量部）を下記の表１に示し、ガスの発生量の評価結果を下記の表２に示す。なお、波長４００ｎｍ付近でのガスの発生量の増加は、用いた光増感剤の吸光波長の違いに起因するものではない。

１，２…マイクロポンプ
１０…基材
１０ａ…主面
１０ｂ…マイクロ流路
１０ｃ…ポンプ室
１１ａ，１１ｂ…ガス発生材
１２…ガスバリア層
２１…光照射装置

Claims

ガス発生材を備えるマイクロポンプにおいて、ガスを発生させるガスの発生方法であって、
アゾ化合物又はアジド化合物であるガス発生剤と、チオキサントン化合物又はフェノチアジン化合物である光増感剤とを含むガス発生材を用いて、
前記ガス発生材に、波長３８０ｎｍ〜４１０ｎｍの光を照射することにより、前記ガス発生材からガスを発生させる、マイクロポンプにおけるガスの発生方法。
前記光増感剤として、チオキサントン化合物を用いる、請求項１に記載のマイクロポンプにおけるガスの発生方法。
前記マイクロポンプが、前記ガス発生材と、マイクロ流路が形成された基材とを備え、
前記マイクロポンプにおいて、前記ガス発生材は、前記ガス発生材において発生したガスが前記マイクロ流路に供給されるように配されている、マイクロポンプにおけるガスの発生方法。