JP4039481B2 - Method for manufacturing microfluidic device having porous part - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔質部を有するマイクロ流体デバイスの製造方法に関し、塗工支持体上に多孔質部を有する層状の部材を形成し、それを他の部材上に転写することを特長とする該製造方法に関する。
【０００２】
本発明の製造方法により製造されるマイクロ流体デバイスは、内部に微小な流体流路を有し、該流路が多孔質部の細孔を通じてマイクロ流体デバイスの外部またはマイクロ流体デバイス中の他の流路と連絡しているマイクロ流体デバイスであり、例えば、濾過、濃縮、脱気、給気、物質の固定等に使用される。本発明のマイクロ流体デバイスは、例えば、化学、生化学、又は物理化学等の広い分野で用られる微小反応デバイス（マイクロ・リアクター）；集積型ＤＮＡ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、微小センサーなどの微小分析デバイスとして使用される。
【０００３】
【従来の技術】
「アナリティカル ケミシトリー（ＡＮＡＬＹＴＩＣＡＬ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ）」誌、第７０巻、３５５３−３５５６頁（１９９８年）には、互いに対称な形状に掘られた細い溝を有する２枚の板状の部材の間に透析膜を挟持してネジ止めし、透析膜の一方の面に接する溝（透析膜を挟持することで、毛細管状の流路となっている）に原液を流し、透析膜の他方の面に接する溝（同上）に透析液を流すことによって、２つの流路の間で透析を行うマイクロ流体デバイスが記載されている。
【０００４】
しかしながら、ゲル膜である透析膜の代わりに、膜の表裏を貫通する多数の細孔を有する多孔質膜を用いた場合には、前記の構造は下記のような好ましくない結果をもたらしがちであった。即ち、流体の濾過に使用した場合には、流体は多孔質膜の表裏を貫通する方向に流れるだけでなく、互いに連絡している細孔内を膜に平行な方向に流れ、デバイスの外部に漏れ出したり、他の流路とのコンタミネーションを引き起こしたりする欠点があった。この問題点は、流路間の距離や流路とデバイス外部との距離が短いマイクロ流体デバイスに於いては重大な問題となっていた。
【０００５】
このような問題点を除去する為に、フィルム状の部材の一部に多孔質膜部分を形成し、これを流路となる溝を有する２つの部材に積層して接着したり、該部材間に挟持する方法を採ることは可能であるが、多孔質部が微小である場合には、多孔質膜部分と細い溝の位置を正確に合わせて挟持することは相当に困難であり、また、多孔質部を有する部材が自立出来ないほどに薄く柔軟である場合には、該部材を引き伸ばすことなく位置合わせして積層する事は、工業的には相当に困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、微小な多孔質部をその一部に有するフィルム状の部材や、多孔質部を有する非常に薄くかつ柔軟なフィルム状の部材を工業的に安定した方法で精度良く他の部材に積層し固着して、多孔質部を有するマイクロ流体デバイスを製造する方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決する方法について鋭意検討した結果、塗工支持体上に細孔からなる多孔質部を形成した第一部材を、表面に達する流路となる欠損部を有する第二部材に、該欠損部の一部と多孔質部とを重ねるように積層し固着し、さらに塗工支持体を第一部材から除去することにより、流路と、該流路と接続された多孔質部とを有するマイクロ流体デバイスを容易に製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明は、塗工支持体上に活性エネルギー線重合性の化合物（ａ）を含有する活性エネルギー線硬化性の組成物（ｘ）を塗工し、部材の少なくとも一部に部材の表面から裏面に達する細孔からなる多孔質部を有する硬化または半硬化状の塗膜から成る第一部材を形成する工程（Ｉ）、表面に達する流路となる欠損部を有する第二部材の該欠損部の少なくとも一部に、第一部材の多孔質部を重ねるように積層し固着する工程（II）、及び前記塗工支持体を第一部材から除去することにより第一部材を第二部材に転写する工程（III）を含む、流路と該流路と接続された多孔質部を有するマイクロ流体デバイスの製造方法を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の製造方法は、第一部材の多孔質部と、表面に達する流路となる欠損部を有する第二部材の該欠損部の少なくとも一部とを重ねるように積層し固着することにより、流路と、該流路と接続された多孔質部とを有するマイクロ流体デバイスを製造する。
【００１０】
本発明の製造方法で製造されるマイクロ流体デバイスは、内部に毛細管状の流路を有する。流路の断面積は好ましくは１×１０−１２ｍ２〜１×１０−６ｍ２、さらに好ましくは１×１０−１０ｍ２〜２．５×１０−５ｍ２である。流路断面の幅、高さは、両者とも好ましくは１μｍ〜１０００μｍであり、さらに好ましくは１０μｍ〜５００μｍである。流路断面がこれらの寸法より小さい場合には製造が困難となり、この範囲を超えるとマイクロデバイスとしての特長が減じる。本発明で製造されるマイクロ流体デバイスは、この範囲の断面積の流路を有することで、反応・分析時間の短縮、少量の試料で合成・分析が可能、少廃棄物、温度調節の精度向上、などのマイクロ流体デバイスとしての特長が発揮される。
【００１１】
流路断面の幅／高さ比は、用途、目的に応じて任意に設定できるが、一般には、０．５〜１０が好ましく、０．７〜５が更に好ましい。流路の断面形状は、矩形（角が丸められた矩形を含む。以下同じ）、台形、円、半円形、スリット状など任意である。流路の幅は一定である必要はない。
流路は本発明で製造されるマイクロ流体デバイスの外部に連絡していても良いし、外部に連絡しておらず、本デバイス内の他の構造、例えば、貯液槽、廃液吸収部、圧力タンク、減圧タンクなどに連絡していても良い。
【００１２】
マイクロ流体デバイス外から見た流路の形状、例えば形成されたマイクロ流体デバイスの第一部材側の表面に直角な方向から見た形状は、用途目的に応じて直線、分岐、櫛型、曲線、渦巻き、ジグザグ、その他任意の形状であってよい。流路は、流体が流れる毛細管状の空間を言い、単なる流体移送用の流路の他、反応場、混合場、抽出場、分離場、流量測定部、検出部などとして使用されるものであっても良い。流路に接続して流路以外の構造、廃液吸収部、検出部、廃液吸収部、デバイス外への接続口などが形成されていても良い。
【００１３】
本発明の製造方法で用いられる塗工支持体は、第一部材の形成材料である組成物（ｘ）をその上に塗布して固化させ、多孔質部を有する塗膜状の第一部材を形成することが可能であり、且つ、該第一部材から何らかの方法で除去できるものである。なお、本発明においては「塗工」に「注型」を含め、「塗膜」に「注型物」を含めるものとする。即ち、塗工支持体は表面に凹凸を有していて良く、塗膜は厚みの異なる部分を有していて良い。
【００１４】
塗工支持体の形状は特に限定する必要はなく、任意の形状を採りうる。例えば、シート状（フィルム状、リボン状、ベルト状を含む）、板状、ロール状（大きなロールを塗工支持体とし、塗工、硬化、積層、及び剥離等の工程を、ロールが１周する間に行うもの）、多孔質部を形成する部分が凸であるような鋳型、その他複雑な形状の成型物や鋳型等であり得るが、組成物（ｘ）をその上に塗工し易く、また、活性エネルギー線を照射し易いという観点から、塗工面が平面状または２次曲面状の形状であることが好ましく、また、剥離による除去が容易である点から、可撓性のあるシート状であることが好ましい。また、生産性の面から、ロール状であることも好ましい。
【００１５】
塗工支持体の素材は、前記の条件が満たされれば特に制約はないが、工程（Ｉ）において第一部材中に多孔質部を形成する方法によって必要な特性が異なる。即ち、工程（Ｉ）に於いて、塗工支持体が組成物（ｘ）及びその硬化物とのみ接触する場合には、組成物（ｘ）や使用する活性エネルギー線によって実質的に侵されず、例えば、溶解、分解、重合等が生じず、かつ、組成物（ｘ）を実質的に侵されないもので有ればよい。工程（Ｉ）において、製膜液（ｅ）、製膜液（ｆ）、または製膜液（ｇ）を使用する場合には、使用する製膜液によっても実質的に侵されないものである必要がある。
【００１６】
塗工支持体として使用できる素材は、例えば、重合体（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、重合体及び金属が特に好ましい。
【００１７】
塗工支持体に使用する重合体は、単独重合体であっても、共重合体であっても良く、熱可塑性重合体であっても、熱硬化性重合体であっても良い。また、塗工支持体は、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。更に、塗工支持体は、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。
【００１８】
塗工支持体の除去が剥離によるものである場合には、多くの種類の組成物（ｘ）に対して溶解しにくく、その硬化物からの剥離が容易であるものとして、ポリオレフィン系重合体、塩素含有重合体、フッ素含有重合体、ポリチオエーテル系重合体、ポリエーテルケトン系重合体、ポリエステル系重合体が好ましく用いられる。
【００１９】
塗工支持体はまた、重合体の場合もそれ以外の素材の場合も、表面処理されていて良い。表面処理は、組成物（ｘ）による溶解防止を目的としたもの、組成物（ｘ）の硬化物からの剥離の容易化を目的としたもの、組成物（ｘ）の濡れ性向上を目的としたもの、組成物（ｘ）の浸入を防止ものなどであり得る。
【００２０】
塗工支持体の表面処理方法は任意であり、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、火炎処理、酸又はアルカリ処理、スルホン化処理、フッ素化処理、シランカップリング剤等によるプライマー処理、表面グラフト重合、界面活性剤や離型剤等の塗布、ラビングやサンドブラストなどの物理的処理等が挙げられる。
【００２１】
塗工支持体は、組成物（ｘ）の塗工厚みが薄い場合には、組成物（ｘ）により濡れるものであるか、又は、はじく力が弱いものであることが好ましい。即ち、使用する組成物（ｘ）との接触角が９０度以下であることが好ましく、４５度以下であることが更に好ましく、２５度以下であることが更に好ましく、０度であることが最も好ましい。
【００２２】
塗工支持体が表面エネルギーの低い素材、例えば、ポリオレフィン、フッ素系重合体、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、塗工支持体の接着面の表面処理により、使用する組成物（ｘ）との接触角を小さくすることが好ましい。
【００２３】
表面処理によって、硬化させた第一部材が剥離不可能なほど強固に接着することのないよう調節することが出来る。濡れ性を向上させるための表面処理方法としては、例えば、コロナ放電処理、プラズマ処理、酸又はアルカリ処理、スルホン化処理、プライマー処理、界面活性剤の塗布が好ましい。
【００２４】
一方、塗工支持体が、接着性が良く、第一部材の剥離が困難な素材で形成されている場合には、フッ素処理、フッ素系やシリコン系の剥離剤の塗布、表面グラフト法による親水基や疎水基の導入、などの表面処理が好ましい。また、塗工支持体が、紙、不織布、編織布などの多孔質体である場合には、組成物（ｘ）の侵入を防止するためにフッ素系化合物処理やコーティングによる表面非多孔質化を行うことが好ましい。また濡れ性の制御は、表面処理の他に、塗工支持体にブレンドする改質剤の選択によっても行うことができる。
【００２５】
塗工支持体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）；水溶性重合体、界面活性剤、シリカゲルなどの無機粉末、などの親水化剤；ジオクチルフタレートなどの可塑剤、が挙げられる。塗工支持体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。一時的な支持体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、有機や無機の繊維や織物が挙げられる。
【００２６】
組成物（ｘ）に含有されるエネルギー線重合性の化合物(a)は、活性エネルギー線によって重合し硬化するものであれば、付加重合性、開環重合性、ラジカル重合性、アニオン重合性、カチオン重合性等の任意のものであってよい。化合物（ａ）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活性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。
【００２７】
化合物（ａ）は、連鎖重合性の化合物であることが、重合速度が高いため好ましく、活性エネルギー線重合性官能基として重合性の炭素−炭素二重結合を有するものが好ましく、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。
【００２８】
更に、化合物（ａ）は、流動性は喪失しているが重合性官能基は残存する半硬化状態と成すことが容易であることから、重合して架橋重合体を形成する化合物であることが好ましい。そのために、１分子中に２つ以上の重合性の炭素−炭素二重結合を有する化合物（以下「１分子中に２つ以上の重合性の炭素−炭素二重結合を有する」ことを「多官能」と称することがある）であることが更に好ましい。
【００２９】
化合物(a)として、好ましく使用できる多官能（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、
【００３０】
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官能モノマー等が挙げられる。
【００３１】
また、化合物（ａ）として、重合性オリゴマー（プレポリマーを含む。以下同じ）を用いることもでき、例えば、質量平均分子量が５００〜５００００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等が挙げられる。
【００３２】
マレイミド系の化合物(a)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、
【００３３】
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等の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等が挙げられる。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の炭素−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。
【００３４】
これらの化合物（ａ）は、単独で用いることも、２種類以上を混合して用いることもできる。また、エネルギー線重合性化合物（ａ）は、粘度の調節、接着性や半硬化状態での粘着性を増すなどの目的で、多官能モノマーと単官能モノマーの混合物とすることもできる。
【００３５】
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、
【００３６】
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性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−アクリロイル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、
【００３７】
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、シラノ基含有（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等が挙げられる。
【００３８】
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、
【００３９】
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の如き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；
【００４０】
Ｎ−メトキシフェニルマレイミドの如きアルコキシル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等が挙げられる。
【００４１】
組成物（ｘ）には、必要に応じて他の成分を添加することが出来る。例えば活性エネルギー線重合開始剤、重合遅延剤、重合禁止剤、増粘剤、改質剤、着色剤、溶剤を挙げることができる。
【００４２】
化合物（ａ）として、互いに共重合する混合物を使用する場合には、その共重合性の化合物は、単官能の重合製化合物、両親媒性化合物、親水性化合物、疎水性化合物などであり得る。化合物（ａ）として混合使用しうる親水性化合物は、分子内に親水基を有し、親水性の重合体を与えるものである。
【００４３】
このような親水性化合物としては、例えば、ビニルピロリドン；Ｎ置換または非置換」アクリルアミド；アクリル酸；ポリエチレングリコール基含有（メタ）アクリレート；水酸基含有（メタ）アクリレート；アミノ基含有（メタ）アクリレート；カルボキシル基含有（メタ）アクリレート；燐酸基含有（メタ）アクリレート；スルホン基含有（メタ）アクリレートなどを挙げることができる。
【００４４】
化合物（ａ）として混合使用しうる疎水性の重合性化合物は、分子内に疎水基を有し、疎水性の重合体を与えるものである。このような化合物としては、例えば、アルキル（メタ）アクリレート；フッ素含有（メタ）アクリレート；（アルキル置換）シロキサン基含有（メタ）アクリレート等を例示できる。
【００４５】
化合物（ａ）として混合使用しうる共重合性の両親媒性化合物は、１分子中に１個以上の重合性炭素−炭素不飽和結合を有する化合物であることが好ましい。両親媒性化合物はその単独重合体が架橋重合体となるものである必要はないが、架橋重合体となる化合物であってもよい。
【００４６】
また、両親媒性化合物は、均一に溶解した組成物（ｘ）と成りうるものである。この場合の「均一に溶解する」とは、巨視的に相分離しないことを言い、ミセルを形成して安定的に分散している状態も含まれる。
【００４７】
本発明で言う、両親媒性化合物とは、分子中に親水基と疎水基を有し、水、疎水性溶媒の両者とそれぞれ相溶する化合物を言う。この場合においても、相溶とは巨視的に相分離しないことを言い、ミセルを形成して安定的に分散している状態も含まれる。両親媒性化合物は、０℃において、水に対する溶解度が０．５質量％以上で、且つ２５℃のシクロヘキサン：トルエン＝５：１（質量比）混合溶媒に対する溶解度が２５質量％以上であることが好ましい。
【００４８】
ここで言う溶解度、例えば、溶解度が０．５質量％以上であるとは、少なくとも０．５質量％の化合物が溶解可能であることを言うのであって、０．５質量％の化合物は溶媒に溶解しないものの、該化合物中にごくわずかの溶媒が溶解可能であるものは含まない。水に対する溶解度、あるいはシクロヘキサン：トルエン＝５：１（質量比）混合溶媒に対する溶解度の少なくとも一方がこれらの値より低い化合物を使用すると、高い表面親水性と耐水性の両者を満足することが困難となる。
【００４９】
両親媒性化合物は、特にノニオン性親水基、特にポリエーテル系の親水基を有する場合には、親水性と疎水性のバランスが、グリフィンのＨＬＢ（エイチ・エル・ビー） 値にして１０〜１６の範囲にあるものが好ましく、１１〜１５の範囲にあるものが更に好ましい。この範囲外では、高い親水性と耐水性に優れた成形物を得ることが困難であるか、それを得るための化合物の組み合わせや混合比が極めて限定されたものとなり、成形物の性能が不安定となりがちである。
【００５０】
両親媒性化合物が有する親水基は任意であり、例えば、アミノ基、四級アンモニウム基、フォスフォニウム基の如きカチオン基；スルホン基、燐酸基、カルボニル基の如きアニオン基；水酸基、ポリエチレングリコール基などのポリエーテル基、アミド基の如きノニオン基；アミノ酸基の如き両性イオン基であってよい。親水基として、好ましいのは、ポリエーテル基、特に好ましくは繰り返し数６〜２０のポリエチレングリコール鎖を有する化合物である。
【００５１】
両親媒性化合物の疎水基としては、例えば、アルキル基、アルキレン基、アルキルフェニル基、長鎖アルコキシ基、フッ素置換アルキル基、シロキサン基などが挙げられる。両親媒性化合物は、疎水基として、炭素数６〜２０のアルキル基又はアルキレン基を含むことが好ましい。炭素数６〜２０のアルキル基又はアルキレン基は、例えば、アルキルフェニル基、アルキルフェノキシ基、アルコキシ基、フェニルアルキル基などの形で含有されていてもよい。
【００５２】
両親媒性化合物は、親水基として繰り返し数６〜２０のポリエチレングリコール鎖を有し、且つ、疎水基として炭素原子数６〜２０のアルキル基又はアルキレン基を有する化合物であることが好ましい。更に好ましく使用できる両親媒性化合物として、一般式（１）で表わされる化合物を挙げることができる。
【００５３】
一般式（１）
ＣＨ２＝ＣＲ１ＣＯＯ（Ｒ２Ｏ）ｎ−φ−Ｒ３
（式中、Ｒ１は水素、ハロゲン原子又は低級アルキル基を表わし、Ｒ２は炭素数１〜３のアルキレン基を表わし、ｎは６〜２０の整数、φはフェニレン基、Ｒ３は炭素数６〜２０のアルキル基を表わす）
【００５４】
ここで、Ｒ３はより具体的には、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、又はペンタデシル基であり、好ましくはノニル基又はドデシル基である。一般式（１）において、ｎの数が大きいほど、Ｒ３の炭素原子数も大きいことが好ましい。
【００５５】
これらの両親媒性化合物の中でも、ノニルフェノキシポリエチレングリコール（ｎ＝７〜２０）（メタ）アクリレート、ノニルポリエチレングリコール（ｎ＝７〜２０）（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（ｎ＝７〜２０）（メタ）アクリレートが特に好ましい。
【００５６】
組成物（ｘ）に添加することができる活性エネルギー線重合開始剤は、本発明で使用する活性エネルギー線に対して活性であり、化合物（ａ）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。活性エネルギー線重合開始剤は、使用する活性エネルギー線が光線である場合に特に有効である。
【００５７】
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；
【００５８】
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等のアジドなどが挙げられる。また、マレイミド系化合物などの重合性光重合開始剤を挙げることができる。
【００５９】
組成物（ｘ）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質量％の範囲が好ましく、０．１〜５質量％の範囲が特に好ましい。光重合開始剤は重合性のもの、例えば、エネルギー線重合性化合物（ａ）として例示した多官能や単官能のマレイミド系モノマーであっても良い。この場合の使用量は、前記に限られない。
【００６０】
組成物（ｘ）に添加することができる重合遅延剤としては、例えばエネルギー線重合性化合物（ａ）がアクリロイル基含有化合物の場合には、スチレン、α−メチルスチレン、α−フェニルスチレン、ｐ−オクチルスチレン、ｐ−（４−ペンチルシクロヘキシル）スチレン、ｐ−フェニルスチレン、 ｐ−（ｐ−エトキシフェニル）フェニルスチレン、２，４−ジフェニル−４−メチル−１−ペンテン、４，４′−ジビニルビフェニル、２−ビニルナフタレン等の、使用するエネルギー線重合性化合物（ａ）より重合速度の低いビニル系モノマーを挙げることができる。
【００６１】
組成物（ｘ）に添加することができる重合禁止剤としては、例えばエネルギー線重合性化合物（ａ）が重合性の炭素−炭素二重結合含有化合物の場合には、ハイドロキノン、メトキシハイドロキノン等のハイドロキノン誘導体；ブチルヒドロキシトルエン、ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、ジオクチルフェノールなどのヒンダントフェノール類等が挙げられる。
【００６２】
活性エネルギー線として紫外線などの光線を使用する場合には、パターニング精度を向上させるために、重合遅延剤及び重合禁止剤の少なくとも１種以上と光重合開始剤を併用することが好ましい。また、組成物（ｘ）に添加することができる増粘剤としては、例えば、ポリスチレンなどの鎖状重合体が挙げられる。
【００６３】
組成物（ｘ）に添加することができる改質剤としては、例えば、撥水剤や剥離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の疎水性化合物；親水化剤や吸着抑制剤として機能するポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコールなどの水溶性重合体；濡れ性向上剤、離型剤、吸着抑制剤として機能する、ノニオン系、アニオン系、カチオン系などの界面活性剤が挙げられる。組成物（ｘ）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、任意の染料や顔料、蛍光色素、紫外線吸収剤が挙げられる。
【００６４】
組成物（ｘ）に添加することの出来る溶剤としては、特に限定されないが、使用される重合性化合物（ａ）及び組成部（ｘ）に添加された添加剤、並びに要求される粘度などによって溶剤の種類や添加量などが変わりうる。例えば、このような溶剤としては、エタノールの如きアルコール類、アセトンの如きケトン類、Ｎ,Ｎ−ジメチルホルムアミドの如くアミド系溶剤、塩化メチレンの如き塩素系溶剤等が挙げられる。
【００６５】
本発明の製造方法に於いては、まず、塗工支持体に組成物（ｘ）を塗工し、部材の少なくとも一部に部材の表面から裏面に達する細孔からなる多孔質部を有する、組成物（ｘ）の硬化または半硬化物から成る塗膜状の第一部材を形成する。
［この工程を「工程（Ｉ）」と称する］。
塗工支持体に組成物（ｘ）を塗工する方法としては任意の塗工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、バーコーター法、Ｘ−Ｙアプリケータ法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、グラビア印刷法、ノズルからの押し出しや注型などが挙げられる。また、組成物（ｘ）が高粘度である場合や特に薄く塗工する場合には、組成物(x)に溶剤を含有させて塗工した後、該溶剤を揮発させる方法を採用することもできる。
【００６６】
組成物塗膜は活性エネルギー線照射を照射する事によって、含有される化合物（ａ）を重合させて組成物（ｘ）塗膜を硬化又は半硬化させる。用いることの出来る活性エネルギー線としは、紫外線、可視光線、赤外線、レーザー光線、放射光の如き光線；エックス線、ガンマ線、放射光の如き電離放射線；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。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。硬化速度を速め、硬化を完全に行う目的で、活性エネルギー線の照射を低酸素濃度雰囲気で行うことが好ましい。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。
【００６７】
前記第一部材となる硬化又は半硬化塗膜に、細孔となる欠損部や、多孔質部分を形成するための塗膜の欠損部を設けるために、活性エネルギー線をパターニング照射する。パターニング照射の方法は任意であり、例えば、照射不要部分をマスキングして照射する、あるいはレーザーなどの活性エネルギー線のビームを走査する等のフォトリソグラフィーの手法が利用できる。
【００６８】
組成物（ｘ）塗膜の硬化の程度を半硬化とすることによって、接着剤を使用することなく第二部材と固着することが可能であり、また、接着剤を使用する場合にも接着強度の向上が図れる。組成物（ｘ）の硬化状態が半硬化である場合には、
【００６９】
最終的なマイクロ流体デバイスと成す前のいずれかの工程に於いて後硬化を行い、完全に硬化させることが好ましいが、本発明のマイクロ流体デバイスの機能に差し障りがなければ必ずしも完全に硬化させる必要はない。後硬化は、活性エネルギー線による硬化の場合には、半硬化させるのに使用した活性エネルギー線と同じものであっても異なるものであっても良い。後硬化はまた、活性エネルギー線による硬化の他に、熱硬化であり得る。
【００７０】
第一部材の厚さは任意であるが、５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上が更に好ましく、２０μｍ以上であることが更に好ましい。これより薄いと製造や転写が困難となる。第一部材の厚みは１０００μｍ以下であることが好ましく、４００μｍ以下がより好ましく、２００μｍ以下であることが更に好ましい。これより厚いと、多孔質部を濾過の用途に使用する場合には透過抵抗が過大となり、濾過以外の用途に限定される。本発明の工程（Ｉ）において、多孔質部が下記の「フォトリソグラフ法」で形成される場合には、製造上、第一部材の厚みは、形成する細孔径が小さいほど薄くする必要がある。細孔のアスペクト字、即ち直径／長さ（長さ＝第一部材の厚み）の値は３以下が好ましく、１．５以下がさらに好ましい。
【００７１】
第一部材の一部に多孔質部を設ける方法は任意であり、例えば、下記の様な本発明に於ける第一の方法〜第四の方法を好ましく用いることが出来る。
工程（Ｉ）に於いて、第一部材となる組成物（ｘ）の硬化又は半硬化塗膜の一部に多孔質部を設ける好ましい第一の方法（以下、「フォトリソグラフ法」と称する場合がある）は、組成物（ｘ）塗膜に活性エネルギー線を照射して硬化又は半硬化塗膜と成す工程に於いて、細孔と成すべき部分は活性エネルギー線を照射せずに未硬化状態に残し、次いで、該非照射部分の未硬化の組成物（ｘ）を除去して、硬化または半硬化組成物（ｘ）塗膜の欠損部としての多数の細孔から成る多孔質部を形成し、第一部材と成す方法である。
【００７２】
この場合には、解像度を増すために、組成物（ｘ）に重合遅延剤や重合禁止剤、紫外線吸収剤を添加することが好ましい。本方法は、比較的大きな細孔径の多孔質部を形成する方法として好ましい。本第一の方法で形成される細孔径は、任意であるが、好ましくは１〜３０μｍ、さらに好ましく５〜１０μｍである。
【００７３】
工程（Ｉ）に於いて、第一部材となる組成物（ｘ）の硬化又は半硬化塗膜の一部に多孔質部を設ける好ましい第二の方法（以下、「反応誘発型相分離法」と称する場合がある）においては、組成物（ｘ）の硬化または半硬化塗膜に、上述の好ましい第一の方法と同様にして、細孔の代わりに、多孔質部を形成する部分として該塗膜の欠損部を形成し、該欠損部に、活性エネルギー線重合性の化合物（ｂ）［以下、単に「化合物（ｂ）」と称する］と、該化合物（ｂ）の貧溶剤（ｒ）とを含有する活性エネルギー線硬化性の製膜液（ｅ）［以下、単に「製膜液（ｅ）」と称する］を塗布（充填）し、前記活性エネルギー線硬化性樹脂製膜液（ｅ）に活性エネルギー線を照射し、活性エネルギー線重合性の化合物（ｂ）を重合させると共に該重合体と該貧溶剤（ｒ）とを相分離させて多孔質部を形成することにより、多孔質部を有する第一部材を塗工支持体上に形成する方法である。
【００７４】
工程（Ｉ）の反応誘発型相分離法で使用される化合物（ｂ）は、重合性化合物（ａ）と同じものを使用してもよく、使用可能な化合物（ａ）として列挙した化合物群から選ばれ、組み合わせたものであっても良い。
【００７５】
貧溶剤（ｒ）は、化合物（ｂ）とは相溶するが、化合物（ｂ）から生成する重合体は溶解（相溶）しないものである。貧溶剤（ｒ）と化合物（ｂ）との相溶の程度は、均一な製膜液（ｅ）が得られればよい。このような貧溶剤（ｒ）は、単一溶剤であっても混合溶剤であっても良い。混合溶剤の場合には、その構成成分単独では化合物（ｂ）と相溶しないものや、化合物（ｂ）の重合体を溶解させるものであっても良い。貧溶剤（ｒ）としては、例えば、デカン酸メチル、ラウリル酸メチル、アジピン酸ジイソブチルの如き脂肪酸のアルキルエステル類；ジイソブチルケトンの如きケトン類；ブタノールの如きアルコール類；２−プロパノールと水との混合物の如きアルコールと水との混合物などが挙げられる。
【００７６】
製膜液（ｅ）中の化合物（ｂ）の含有量は、１５質量％〜５０質量％が好ましく、２５質量％〜４０質量％が更に好ましい。化合物（ｂ）の組成比によって、この製造方法で作製された多孔質部の孔径や強度が変わりうる。化合物（ｂ）の含有量が１５質量％以下になると、多孔質部の強度低下が大きく、また、化合物（ｂ）の含有量が５０質量％以上になると、多孔質部の孔径調製が困難になり、好ましくない。
化合物（ｂ）の含有量が多いと、多孔質の形状は三次元網目状（スポンジ状）となりやすく、少ないと凝集粒子状と成り易い。また、化合物（ｂ）の含有量が多いほど、孔径は小さくなりがちである。
【００７７】
製膜液（ｅ）には、例えば孔径調製のための溶剤、塗工性、平滑性、解像度、親水性の度合い、その他の機能性付与等、必要に応じて、その他の添加剤例えば重合開始剤、溶剤、界面活性剤、疎水性化合物、重合禁止剤、重合遅延剤、増粘剤、改質剤、着色剤、蛍光色素、紫外線吸収剤、酵素、蛋白、細胞、触媒等を添加することができる。製膜液（ｅ）に添加できる添加剤の具体例は、本発明で使用する組成物（ｘ）に添加出来る添加剤の例と同様である。
【００７８】
本反応誘発型相分離法においては、通常、細孔の孔径が膜の厚味方向に均一な、いわゆる等方性膜が形成されるが、製膜液（ｅ）に揮発性の溶剤を添加し、塗布の後、活性エネルギー線照射前にその一部を揮発除去することで、膜の厚み方向に孔径の分布を有する、いわゆる不均質膜（非対称膜ともいう）を形成することが出来る。このとき、揮発性の良溶剤を添加することで、塗工支持体との接触面に孔径の小さな層（緻密層ともいう）を形成することが出来、揮発性の貧溶剤又は非溶剤を添加することで、塗工支持体と反対の面に緻密層を形成することが出来る。
【００７９】
本反応誘発型相分離法においては、精密濾過膜程度の孔径の多孔質体を形成することが容易であり、例えば、０．０５〜１μｍの孔径を有する多孔質部を形成できる。また、前記揮発性溶剤を添加する方法で形成される緻密層は、孔径を０．０１〜０．５μｍとすることが出来る。
【００８０】
工程（Ｉ）に於いて、第一部材となる組成物（ｘ）の硬化又は半硬化塗膜の一部に多孔質部を設ける好ましい第三の方法（以下、「ＵＶ湿式法」と称する場合がある）は、組成物（ｘ）の硬化または半硬化塗膜に、上述の好ましい第一の方法と同様にして、細孔の代わりに、多孔質部を形成する部分として該塗膜の欠損部を形成し、該欠損部に、鎖状重合体（ｐ）と、活性エネルギー線重合性の化合物（ｍ）と、前記鎖状重合体（ｐ）及び化合物（ｍ）を溶解させ、かつ化合物（ｍ）の重合体を溶解させない溶剤（ｓ）とを含有する製膜液（ｆ）を塗工（充填）して、組成物（ｘ）の硬化又は半硬化塗膜の欠損部中に製膜液（ｆ）塗膜を形成し、前記製膜液（ｆ）塗膜に活性エネルギー線を照射し、前記製膜液（ｆ）塗膜をゲル状に予備硬化させ、該予備硬化した製膜液（ｆ）塗膜を、溶剤（ｓ）と混和するが鎖状重合体（ｐ）を溶解しない溶剤（ｎ）と接触させ、鎖状重合体（ｐ）を多孔質状に凝集析出させることにより、多孔質部を有する第一部材を塗工支持体上に形成する方法である。
【００８１】
このＵＶ湿式法で使用される化合物（ｍ）は、重合性化合物（ａ）と同じものを使用してもよく、化合物（ａ）として使用可能な化合物として列挙された化合物群から選ばれ、組み合わせたものであっても良い。また、このＵＶ湿式法で使用される鎖状重合体（ｐ）は、溶剤（ｓ）溶解性の重合体であれば特に限定されない。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重合体；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重合体；
【００８２】
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）アクリル系重合体；ポリマレイミド系重合体；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重合体；酢酸セルロース、メチルセルロースの如きセルロース系重合体；ポリウレタン系重合体；ポリアミド系重合体；ポリイミド系重合体などが挙げられる。これらの重合体は２種以上を混合して使用しても良い。互いに相溶しない２種以上の重合体を混合使用することによって、比較的多くな孔径の多孔質体を得ることが出来る。
【００８３】
このＵＶ湿式法で使用される溶剤（ｓ）は前記化合物（ｍ）と鎖状重合体（ｐ）を溶解でき、化合物（ｍ）の重合体を溶解させないものであれば、特に限定されるものではない。ここで、「化合物（ｍ）の重合体を溶解させない」とは、下記の二つの場合を含む。即ちその一つは、化合物（ｍ）が単官能の重合性化合物であり、溶剤（ｓ）が化合物（ｍ）の重合体である鎖状重合体を溶解させない場合である。もう一つは、化合物（ｍ）が多官能の重合性化合物である場合であり、この場合には、溶剤（ｓ）が化合物（ｍ）の重合体である架橋重合体を膨潤させる場合であっても膨潤させない場合であってもよい。即ち、これらの場合には、製膜液（ｆ）に活性エネルギー線を照射すると、該製膜液（ｆ）は流動性を喪失し、予備硬化状態となる。
【００８４】
このような溶剤（ｓ）として使用出来る溶剤は、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ,Ｎ−ジメチルアセトアミドの如きアミド系溶剤、ジメチルスルホキシド、塩化メチレンの如き塩素系溶剤等が挙げられる。溶剤（ｓ）は混合溶剤であって得も良い。
【００８５】
鎖状重合体（ｐ）と、化合物（ｍ）と、溶剤（ｓ）とを含有する製膜液（ｆ）中の重合体（ｐ）の含有量は、５質量％〜４０質量％が好ましく、１０質量％〜２５質量％が更に好ましい。５質量％以下になると、多孔質部の強度低下が大きく、また、含有量が４０質量％以上になると、多孔質部の孔径調製が困難になり、好ましくない。
【００８６】
また、製膜液（ｆ）中の化合物（ｍ）の含有量は、３質量％〜４０質量％が好ましく、３質量％〜２５質量％が更に好ましい。
このＵＶ湿式法で使用される溶剤（ｎ）は、溶剤（ｓ）と混和し、鎖状重合体（ｐ）を溶解しないものである。溶剤（ｎ）は、化合物（ｍ）の重合体を膨潤させるものであっても、させないものであっても良い。好ましく使用できる溶剤（ｎ）としては、例えば水、プロパノールの如きアルコール類、水とアルコールの混合物などが挙げられる。
【００８７】
流動性を喪失した予備硬化状態の製膜液（ｆ）を溶剤（ｎ）と接触させて、鎖状重合体（ｐ）を凝集析出させる。接触方法は任意であり、溶剤（ｎ）中への浸漬、スプレー、含浸物の接触、泡の接触、蒸気の接触などであり得るが、支持体上に形成された組成物（ｘ）の硬化又は半硬化塗膜ごとの浸漬であることが好ましい。
【００８８】
溶剤（ｎ）中での鎖状重合体（ｐ）の凝集析出の際、重合体（ｐ）と絡み合った化合物（ｍ）の重合体も同時に凝集析出が起こる。即ち、重合体（ｐ）と化合物（ｍ）の重合体が互いに絡み合った重合体混合物が多孔質状に凝集析出する。多孔質の形状は三次元網目状（スポンジ状）、凝集粒子状、その他、マクロボイドを有する複雑な形状であり得る。
【００８９】
好ましい第一や第二の方法の場合と同じく、必要に応じて製膜液（ｆ）に、前記製造方法に述べられた添加剤を添加することができる。
本ＵＶ湿式法によって、通常、支持体の反対の面に緻密層を有する不均質膜（非対称膜）が形成されるが、緻密層を持たない、所謂等方性膜も製造可能である。本ＵＶ湿式法においては、限外濾過膜〜精密濾過膜程度の孔径の多孔質体を形成することが容易であり、代表的には、孔径が０．００１〜２μｍの多孔質部を形成できる。
【００９０】
工程（Ｉ）に於いて、第一部材となる組成物（ｘ）の硬化又は半硬化塗膜の一部に多孔質部を設ける好ましい第四の方法（以下、「湿式法」と称する場合がある）は、組成物（ｘ）の硬化または半硬化塗膜に、上述の好ましい第一の方法と同様にして、細孔の代わりに、多孔質部を形成する部分として該塗膜の欠損部を形成し、該欠損部に、鎖状重合体（ｐ）と、該鎖状重合体（ｐ）を溶解させる溶剤（ｓ）とを含有する製膜液（ｇ）を塗工（充填）して製膜液（ｇ）塗膜を形成し、前記製膜液（ｇ）塗膜を、溶剤（ｓ）と混和するが鎖状重合体（ｐ）を溶解させない溶剤（ｎ）と接触させ、鎖状重合体（ｐ）を多孔質状に凝集析出させることにより、多孔質部を有する第一部材を塗工支持体上に形成することができる。
【００９１】
この湿式法で使用される鎖状重合体（ｐ）と溶剤（ｓ）及び溶剤（ｎ）は前記のＵＶ湿式法に示されたものと同じものを使用できる。また、前記の好ましい第一〜第三の方法の場合と同じく、必要に応じて製膜液（ｇ）に、前記製造方法に述べられたその他の添加剤を添加することができる。
【００９２】
多孔質の形状は三次元網目状（スポンジ状）、凝集粒子状、その他、マクロボイドを有する複雑な形状であり得る。本湿式法によって、通常、塗工支持体の反対の面に緻密層を有する不均質膜（非対称膜）が形成されるが、等方性膜とすることも可能である。本湿式法においては、逆浸透膜〜精密濾過膜程度の孔径の多孔質体を形成することが容易であり、非多孔質の緻密層を有する気体分離膜も形成することが出来る。本湿式法によって、例えば、孔径が０．０００５〜２μｍの緻密層を有する多孔質部を形成できる。
【００９３】
本発明の工程（Ｉ）において形成する多孔質部の面積は任意であるが、好ましくは１×１０−１０ｍ２〜１×１０−４ｍ２であり、さらに好ましくは２．５×１０−９ｍ２〜１×１０−５ｍ２である。これらの範囲未満であると多孔質部の性能（例えば濾過性能）が低下し、これらの範囲を越えるとデバイスが大きくなり、マイクロデバイスとしてのメリットが減少し、必要とする流体の量も増え、好ましくない。
【００９４】
本発明の製造方法で製造されるマイクロ流体デバイスにおいて多孔質部が第一部材の面積に占める割合（比率）は特に限定されるものではないが、通常寸法の多孔質膜デバイス（例えば、濾過フィルター）に比べると極めて小さく、好ましくは１×１０−８〜３×１０−２、更に好ましくは１×１０−７〜１×１０−２である。この１×１０×−８以上であればマイクロ流体デバイスとしてのメリットがより増加し、３×１０−２以内であれば微小な多孔質部の製造がより容易となる。
【００９５】
多孔質部の細孔の孔径は、上述のように、製法や用途に応じて任意に設定できるが、例えば濾過膜として使用する場合は、１ｎｍ〜３０μｍが好ましく、１０ｎｍ〜１０μｍが更に好ましい。また、細孔の孔径が多孔質部の厚み方向に、均一であっても良いし、分布を持っていても良い。
【００９６】
例えば、細孔の孔径が多孔質部の表面から反対の表面に向かって徐々に小さくなるまたは大きくなる孔径分布、あるいは多孔質部の両表面から中心に向かって孔径が徐々に小さくなるまたは大きくなる孔径分布などがありうる。または、多孔質部の表面に孔径が厚み方向のその他の部分より遙かに小さく（例えば数ｎｍ以下）、厚み約数ｎｍ〜数μｍの所謂緻密層を持ち、該緻密層の下厚み方向の細孔は反対の表面に向かって徐々に大きくなっていく所謂非対称構造を持っていても良い。或いは、両表面に前記のような緻密層を持ち、両表面の内部にある孔径分布を持つ多孔質構造になっても良い。
【００９７】
多孔質部の細孔構造は、特に限定されるものではない。例えば、表面及び厚み方向から見た場合、網目状の構造になってもよく、あるいは例えば直径０．１μｍ〜数μｍの微粒子が互いに融着した構造であっても良く、または表面から反対の表面まで貫通した毛細管状の細孔が多数配列した構造であっても良い。
【００９８】
本発明の製造方法で使用する第二部材は、表面に達する流路となる欠損部を有する。表面に達する欠損部とは、部材表面に形成された溝、部材に穿たれた孔、部材表面にその一部が開口した部材内部に設けられた空洞、あるいはこれらの複合構造を意味する。流路となる欠損部とは、第二部材の欠損部それ自身で、又は第一部材と積層されることで、毛細管状の流路となる欠損部を意味する。
【００９９】
部材を貫通する流路となる欠損部の形状は、例えば丸孔、角孔、スリット状、円錐状、角錐状、樽状、ネジ孔、切れ目（常態では断面積がゼロで、その周辺部分の変形によって、有限の断面積の流路が生じるもの）、断面積や方向が変化する複雑な形状の欠損部であり得る。部材表面の凹状の流路となる欠損部は、円錐や角錐、台形や逆台形、円錐や角錐などの凹部であって良いし、流路と成る溝であっても良い。表面の凹状の欠損部に連絡して、部材を貫通する欠損部が設けられていても良い。部材内部の欠損部に連絡した部材表面に開口した欠損部は、例えば、両端又は片端が開口した毛細管状の欠損部、表面から見てその面積より小さな面積の開口部を有する空洞、等であり得る。
【０１００】
第二部材には互いに独立した複数の欠損部が設けられていても良い。これらの欠損部は、表面に達する流路となる欠損部であっても良いし、その他の欠損部であっても良い。その他の欠損部としては、例えば、クロマトグラフィーや電気泳動の展開路、検出部、吸収体の設置空間、センサー埋め込み部として使用する空間、位置合わせのためのマークなどを挙げることが出来る。
【０１０１】
第二部材の製造方法及び第二部材の欠損部の製造方法は任意であり、例えば、射出成形、溶融レプリカ法、溶液キャスト法、活性エネルギー線硬化性の組成物を用いたフォトリソグラフィー、エネルギー線硬化性組成物を用いたキャスト成型法、マイクロ光造形法、刃物による切り込みや切り出し、ドリル、打ち抜き、レーザー穿孔、サンドブラストなどが利用できる。また、第二部材は、複数の層状部材が積層され固着された構造物であり得る。
【０１０２】
これらの中で、第二部材形成材料として活性エネルギー線硬化性の組成物を用いたフォトリソグラフィーが、微細で複雑な欠損部を形成することが容易であり、生産性も高いため好ましい、活性エネルギー線硬化性の組成物としては前記の組成物（ｘ）を使用することが出来る。但し、第一部材形成材料として用いた組成物（ｘ）と全く同じ組成のものを用いる必要はない。第二部材形成材料の組成物（ｘ）塗膜に、表面に達する流路となる欠損部を設けるために活性エネルギー線をパターニング照射する方法も、工程（Ｉ）の第一部材の形成に於いて、塗工支持体上の形成された組成物（ｘ）塗膜に欠損部を形成する場合と同様である。欠損部を有する複数の組成物（ｘ）層を積層、固着することで、部材内部空洞を形成することも好ましい。
【０１０３】
第二部材の外形は特に限定する必要はなく、用途目的に応じた形状を採りうる。例えば、シート状（フィルム、リボンなどを含む。以下同じ）、板状、塗膜状、棒状、チューブ状、その他複雑な形状の成型物などであり得るが、成形し易く、第一部材の予備（不完全）硬化塗膜を積層し固着し易いことから、固着すべき面が平面状又は２次曲面状であることが好ましく、シート状又は板状であることが特に好ましい。又、第二部材の第一部材との固着部の寸法は、必ずしも第一部材と同じである必要はない。
【０１０４】
第二部材の素材は、本発明の製造方法で第一部材と固着可能なものであれば特に制約はない。第二部材の素材として使用可能なものとしては、例えば、重合体；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；炭素；金属などが挙げられるが、これらの中でも、易成形性、高生産性、低価格などの点から重合体（ポリマー）が特に好ましい。
【０１０５】
第二部材は支持体上に形成されたものであってもよい。この場合の支持体の素材は任意であり、例えば、重合体、ガラス、セラミック、金属、半導体などであって良い。支持体の形状も任意であり、例えば、板状物、シート状物、塗膜、棒状物、紙、布、不織布、多孔質体、射出成型品等であって良い。該支持体は、本マイクロ流体デバイスと一体化されるものであっても、形成後に除去されるものであっても良い。複数のマイクロ流体デバイスを１つの第一部材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流体デバイスとすることも可能である。
【０１０６】
第二部材に使用する重合体は、単独重合体であっても、共重合体であっても良く、また、熱可塑性重合体であっても、熱硬化性重合体であっても良い。生産性の面から、第二部材に使用する重合体は、熱可塑性重合体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。
【０１０７】
第二部材に使用できる重合体としては、塗工支持体に使用できる重合体として挙げた物と同様である。塗工支持体に添加することの出来る添加物を含有しても良い。
【０１０８】
また、本発明のマイクロ流体デバイスの使用に当たって、接着性を向上させる目的の他に、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、第二部材の表面、及び第一部材の多孔質部を親水化することも好ましい。
【０１０９】
形成される毛細管状の流路の断面積は好ましくは１×１０−１２ｍ２〜１×１０−６ｍ２、さらに好ましくは１×１０−１０ｍ２〜２．５×１０−５ｍ２である。流路断面の幅、高さは、両者とも好ましくは１μｍ〜１０００μｍであり、さらに好ましくは１０μｍ〜５００μｍである。流路断面がこれらの寸法より小さい場合には製造が困難となり、この範囲を超えるとマイクロデバイスとしての特長が減じる。本発明で製造されるマイクロ流体デバイスは、この範囲の断面積の流路を有することで、反応・分析時間の短縮、少量の試料で合成・分析が可能、少廃棄物、温度調節の精度向上、などのマイクロ流体デバイスとしての特長が発揮される。
【０１１０】
流路断面の幅／高さ比は、用途、目的に応じて任意に設定できるが、一般には、０．５〜１０が好ましく、０．７〜５が更に好ましい。流路の断面形状は、矩形（角が丸められた矩形を含む。以下同じ）、台形、円、半円形、スリット状など任意である。流路の幅は一定である必要はない。
流路は本発明で製造されるマイクロ流体デバイスの外部に連絡していても良いし、外部に連絡しておらず、本デバイス内の他の構造、例えば、貯液槽、廃液吸収部、圧力タンク、減圧タンクなどに連絡していても良い。
【０１１１】
マイクロ流体デバイス外から見た流路の形状、例えば形成されたマイクロ流体デバイスの第一部材側の表面に直角な方向から見た形状は、用途目的に応じて直線、分岐、櫛型、曲線、渦巻き、ジグザグ、その他任意の形状であってよい。流路は、流体が流れる毛細管状の空間、又は流体を通じて圧力が伝達される毛細管状の空間を言い、単なる流体移送用の流路の他、反応場、混合場、抽出場、分離場、流量測定部、検出部などとして使用されるものであっても良い。第一部材の多孔質部が流路に接続されるが、それ以外に、流路に接続して、膜分離機構の他に、例えば、貯液槽、反応槽、廃液吸収部、デバイス外への接続口などが形成されていても良い。
【０１１２】
塗工支持体上に形成された第一部材を、第二部材に、前記多孔質部と前記表面に達する流路となる欠損部の部材表面への開口部少なくとも一部とを重ねるように積層し固着する。この工程を「工程(II)」と称する。
【０１１３】
第一部材と第二部材との積層、固着は、用途、目的に応じた形態であってよく、必ずしも全面である必要はない。第一部材の多孔質部は、第二部材の表面に達する流路となる欠損部と連絡するように重ねられればよい。
【０１１４】
例えば、多孔質部の面積が第二部材表面に開口した欠損部より大きくし、第二部材の欠損部開口部全体を覆うように重ねられても良いし、その一部同士が重なるように重ねられても良い。また、多孔質部の面積が第二部材表面の欠損部より小さくし、第二部材の欠損部開口部の一部に重ねられても良い。第一部材の多孔質部が、例えば前記の好ましい第二〜第四の方法で形成される場合には、組成物（ｘ）の硬化塗膜部分と多孔質部分の接着力が比較的弱い場合が生じうる。
【０１１５】
このような場合には、多孔質部の面積を第二部材表面の欠損部開口部より大きくし、第二部材の欠損部開口部全体を覆うように、あるいはその一部同士が重なるように重ねることが、濾過の耐圧性を増すことが出来、好ましい。
【０１１６】
本発明に於いて「積層する」とは、直接積層することの他、接着剤を介して積層することも含む。第一部材と第二部材との固着は、接着剤を用いた接着、融着（熔着）、積層面を貫通する重合や架橋、溶剤による部分溶解による溶着などであって良い。
これらの固着方法の中で、半硬化（不完全硬化）状態の第一部材と好ましくは半硬化状態の第二部材とを直接積層し、その状態でさらに硬化を進めて固着する方法が、接着剤で多孔質部や欠損部を閉塞するおそれが無く、好ましい。この際行う硬化は、活性エネルギー線照射によるエネルギー線硬化であっても加熱による熱硬化であっても良く、活性エネルギー線照射の場合には、半硬化に用いたものと同じであっても異なるものであっても良い。
【０１１７】
接着剤を用いる場合には、接着剤は任意であり、例えばエネルギー線硬化性の接着剤、エポキシ系などの熱硬化性の接着剤、溶融型接着剤、溶剤型接着剤、シアノアクリレートなどの水分硬化型接着剤、等が使用できるが、エネルギー線硬化性の接着剤が生産性が高く好ましい。エネルギー線硬化性の接着剤は、本発明で使用する組成物（ｘ）として示されたものの中から選択して使用することが出来る。但し、該接着剤は第一部材または第二部材に使用する組成物（ｘ）と全く同じ組成である必要はない。
【０１１８】
接着剤はまた、粘度が１０００ｍＰａ／ｓ以上であることが好ましい。このような粘度の高い接着剤を使用することにより、第一部材と第二部材を積層した状態で接着剤を硬化させるに当たり、接着剤層が粘着性を有するため、圧迫状態を保持する必要が無く、また、多孔質部を接着剤で閉塞するおそれも減じる。また、接着剤をやや硬化させ、粘度を増した状態として、積層したり、ゲル状として接着することも好ましい。
【０１１９】
接着剤が両部材を固着している部位は、第二部材に形成された表面に達する流路となる欠損部を閉塞することが無く、かつ、該欠損部が不必要にデバイス外部や他の欠損部と連絡することがなければ、その位置や形状は任意であるが、欠損部以外の全面であることが好ましい。接着剤は、第二部材の欠損部を閉塞しなければ、該欠損部の内側や、多孔質部の欠損部に面する部分をコートしていてもよい。
【０１２０】
接着剤層の厚みは、表面に達する流路となる欠損部の流路部分が閉塞しなければ任意であるが、本発明の構成からして、第一部材や第二部材に比べて十分に薄いものであることが好ましく、第一部材又は第二部材の厚みの１／５以下であることが好ましく１／１０以下であることがさらに好ましく、１／３０以下であることが最も好ましい。接着剤層の厚みの下限は、第一部材が第二部材と固着しておれば任意であり、特に限定することを要しないし、非常に薄い場合には測定困難であるが、例えば０．５ｎｍ程度であり得る。
【０１２１】
本発明に於いては、第一部材を塗工支持体上に形成した状態で位置合わせして第二部材に積層するため、第一部材が自立不能なほどに薄く柔軟な多孔質部であっても、引き伸ばすことなく正確に位置合わせすることが可能であり、特に複数の部位で正確に位置合わせする事が可能であり、微小な構造を容易に製造することが可能である。
【０１２２】
工程(II)の後、第二部材に固着された第一部材から塗工支持体を除去することにより、第一部材を第二部材に転写する。この工程を「工程(III)」と称する。除去方法は任意であり、剥離、分解、溶融、溶解、揮発などであり得る。これらの中で、剥離による除去が、生産性が高く好ましい。
【０１２３】
剥離による除去は、引張りによる剥離、刃による剥離、水流などの液体流を用いる剥離、圧空などの気体流を用いる剥離、水などへの浸漬による自然剥離や部分溶解、加熱やエネルギー線照射などによる支持体の変成による剥離、水などによる支持体の膨潤による剥離など任意であり、剥離を容易にするため、温度条件を変えることも好ましい。
【０１２４】
また、塗工支持体の素材と第一部材の材料の組み合わせを選択し、第一部材の材料が未硬化及び半硬化の状態では付着性であり、完全硬化後は接着力が低くなる組み合わせを選択することで剥離が容易となる。
【０１２５】
本発明の製造方法に於いては、工程(III)の後に、必要に応じて、後硬化を行い、半硬化状態の部材や接着剤があれば、それを完全に硬化させることも好ましい。
【０１２６】
第二部材に第一部材を転写した後、該第一部材の上に、表面に達する流路となる欠損部を有する第三部材を、前記第一部材の多孔質部と第三部材の欠損部が重なるよう積層し固着することも好ましい。固着方法は任意であるが、第一部材と第二部材の積層及び固着の場合と同様の方法が使用できる。第三部材の形状は第二部材と同様であり得る。該欠損部の形状や寸法は、第二部材の場合と同様である。
【０１２７】
第三部材を、該欠損部を第二部材の表面に達する流路となる欠損部の部材表面への開口部に相対する位置に合わせて、第一部材の多孔質部を隔てて、積層し固着して、多孔質部の裏側に流路やその一部としてもう一つの空間を形成することも好ましい。第三部材を設けることにより、原液側と濾液側の独立した流路を持ったマイクロ流体デバイスを製造することが出来る。
【０１２８】
形成したマイクロ流体デバイスは、穿孔、切断などの後加工することも可能である。また、本発明のマイクロ流体デバイスは全体が微小な大きさである為、一枚の樹脂層に多数の部材を同時に作成することが生産効率、並びに各部材の細部の精度の良い位置決めに有用である。即ち、複数の微小なマイクロ流体デバイスを一枚の露光現像版上に作成することにより、再現性良く、且つ高い精度の寸法安定性を有して多数のマイクロ流体デバイスを一度に生産することができる。
【０１２９】
本発明により正確に、歩留まり良く、生産性高く、微小な多孔質膜部分を有するマイクロ流体デバイスを製造することができる。本発明の製造方法は、微小な多孔質部が形成されたフィルム状の部材を伸びなどの変形を生じさせることなく正確に位置合わせして他の部材に積層する事が容易であり、特に、複数の部分で位置合わせを必要とする構造、例えば、複数の多孔質部を有するマイクロ流体デバイスや、複数の部分で両部材の流路が連絡しているマイクロ流体デバイスの製造において、特に特長を発揮する。
【０１３０】
【実施例】
以下、実施例を用いて、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「質量部」及び「質量％」を表わす。
【０１３１】
[活性エネルギー線照射]
２００Ｗメタルハライドランプを光源とする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、３６５ｎｍにおける紫外線強度が１００ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を、特に指定が無い限り室温、窒素雰囲気中で照射した。
【０１３２】
［実施例１］
本実施例では、多孔質部を「反応誘発型相分離法」によって製造する例を示す。
〔組成物（ｘ）の調製〕
重合性化合物（ａ）として、平均分子量約２０００の３官能ウレタンアクリレートオリゴマー（大日本インキ化学工業株式会社製の「ユニディックＶ−４２６３」）３０部、ω−テトラデカンジオールジアクリレートとω−ペンタデカンジオールジアクリレートを主成分とするアルキルジアクリレート（ソマール株式会社製の「サートマーＣ２０００」）４５部、及び両親媒性化合物としてノニルフェノキシポリエチレングリコール（ｎ＝１７）アクリレート（第一工業製薬株式会社製の「Ｎ−１７７Ｅ」）２５部、光重合開始剤として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」）５部、及び重合遅延剤として２，４−ジフェニル−４−メチル−１−ペンテン（関東化学株式会社製）０．１部を混合して、組成物（ｘ）１を調製した。なお、組成物（ｘ）１の紫外線硬化物は、水との接触角が１４度であった。
【０１３３】
〔製膜液（ｅ）の調製〕
重合性化合物（ａ）として「ユニディックＶ−４２６３」（大日本インキ化学工業株式会社製の３官能ウレタンアクリレートオリゴマー）７６部、ジシクロペンタニルジアクリレート（日本化薬株式会社製の「Ｒ−６８４」）を１９部、メトキシノナエチレングリコールアクリレート（新中村化学工業株式会社製の「ＮＫ−エステルＡＭ−９０Ｇ」）５部、貧溶剤（ｒ）として「デカン酸メチル」（和光純薬工業株式会社製）を１８０部、揮発性の良溶剤としてアセトンを３部、紫外線重合開始剤として「イルガキュアー１８４」（チバガイギー社製の１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン）３部、を均一に混合して製膜液（ｅ）１を調製した。
【０１３４】
〔工程（Ｉ）：第一部材の作製〕
塗工支持体として片面がコロナ放電処理された厚さ３０μｍの２軸延伸ポリプロピレンフィルム（二村化学株式会社製、ＯＰＰフィルム）の上に、１２７μｍのバーコーターを用いて組成物（ｘ）１を塗工し、フォトマスクを通して、直径１ｍｍの円形（図１）の非露光部以外の部分に紫外線を空気中で１０秒間照射する露光を行って半硬化させ、非露光部を５０％のエタノール水溶液で洗浄除去し、５０℃、２０分常圧乾燥させて、直径１ｍｍの円形の欠損部を有する半硬化状態の組成物（ｘ）塗膜を形成した。
【０１３５】
次いで、前記欠損部に、マイクロシリンジを用いて、製膜液（ｅ）を塗膜面よりやや盛り上がる程度に塗布（充填）し、窒素雰囲気中で該製膜液（ｅ）塗布部のみに紫外線を４０秒照射して硬化させ、ｎ−ヘキサンで貧溶剤（ｒ）を洗浄除去して該製膜液（ｅ）硬化物を多孔質体と成し、半硬化状態の組成物（ｘ）塗膜の欠損部に多孔質膜が形成された第一部材１を得た。
【０１３６】
〔第二部材の作製〕
５ｃｍ×５ｃｍ×厚さ１ｍｍのアクリル板（基材）に、１２７μｍのバーコーターを用いて組成物（ｘ）を塗工し、フォトマスクを通して、図２に示された形状の、直径１ｍｍの円と幅１５０μｍ、長さ３０ｍｍの線がつながった非露光部以外の部分に紫外線を空気中で１０秒間照射する露光を行って半硬化させ、非露光部の未硬化の組成物（ｘ）を５０％のエタノール水溶液で洗浄除去し、５０℃、２０分熱風乾燥して、表面に図２に示す形状の凹状の欠損部を有する、基材と組成物（ｘ）半硬化物樹脂層の積層体である第二部材を得た。
【０１３７】
〔工程（II）：第一部材と第二部材との積層、固着〕
前記第一部材の多孔質部と、前記第二部材の円形部分の欠損部とが重なるよう両部材を重ね、全体に１５秒間紫外線を照射して硬化させ固着した。
〔工程（III）：塗工支持体の剥離除去〕
次いで第一部材から塗工支持体を流水により剥離し、第一部材を樹脂層と成して第二部材に転写し、多孔質部を有するマイクロ流体デバイス［＃１］を得た。
【０１３８】
〔その他の構造の形成〕
その後、線状の欠損部の端部（円形状の欠損部の反対側）において、第一部材側から、ドリルにより直径０．５ｍｍの孔を穿ち、流入部を形成し、その上に、ルアーフィッティング（図示せず）をエポキシ接着剤により接着した。
【０１３９】
〔濾過試験〕
マイクロ流体デバイス［＃１］の流入部のルアーフィッティング（図示せず）に接続したマイクロシリンジから、平均粒径１０μｍの樹脂製微粒子（積水化学工業株式会社製のミクロパールＳＰ−２１０）を分散した水を注入して、約１０ｋＰａの圧力を掛けると水のみが多孔質部より透過流出した。即ち濾過膜としての分離機能が確認された。
【０１４０】
〔構造観察〕
濾過試験終了後、マイクロ流体デバイス［＃１］洗浄、乾燥して破壊し、多孔質部を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察したところ、マイクロ流体デバイスの表面側には、直径約０．３μｍの凝集粒子の間隙として、孔径約０．１μｍ程度の細孔が認められ、第二部材との接着側には約０．３μｍの細孔が観察された。また、断面には、マイクロ流体デバイス表面側に緻密層が形成されており、それより接着側にかけては、約０．３μｍの多孔質体であった。
また、第一部材の厚み及び第二部材の樹脂層の厚みは約１００μｍであった。
【０１４１】
［実施例２］
本実施例は、多孔質部を「ＵＶ湿式法」によって製造する例を示す。
〔製膜液（ｆ）の調製〕
重合性モノマー（ａ）として、ジエチレンオキサイド変性ビスフェノールＡジアクリレート（第一工業製薬株式会社製の「ニューフロンティアＢＰＥ−４」）２部、メトキシノナエチレングリコールアクリレート（新中村化学工業株式会社製の「ＮＫ−エステルＡＭ−９０Ｇ」）５部、鎖状重合体（ｐ）としてポリスルホン［アモコ パフォーマンス プロダクツ社（Amoco Performance Products Inc.）製の「ユーデルポリサルホンP1700」］１８部、溶剤（ｓ）としてＮ,Ｎ−ジメチルアセトアミド６７部、及び光重合開始剤として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」）５部を均一に混合し、製膜液（ｆ）を得た。
【０１４２】
〔工程（Ｉ）：第一部材の作製〕
実施例１と同様にして、実施例１で作製したものと同じ、図１に示す欠損部を有する半硬化状態の塗膜を塗工支持体上に作製した。
次いで、前記欠損部に、シリンジを用いて、製膜液（ｆ）を塗膜面からやや盛り上がる程度に塗布（充填）し、窒素雰囲気中で約５秒間静置することによって溶剤の一部を揮発させた後、該製膜液（ｆ）塗膜部のみに紫外線を４０秒照射して該製膜液（ｆ）を予備硬化させ、流動性を失った透明なゲル状とした。次いで、塗工支持体ごと溶剤（ｎ）として用いた水中に投入したところ、ゲル状の製膜液（ｆ）が乳白色となり凝固した。その後、多孔質部をエタノール、水の順で洗浄し、凍結乾燥して、塗工支持体上に第一部材を形成した。
【０１４３】
〔工程（II）：第一部材と第二部材との積層、固着〕
平均分子量約２０００の３官能ウレタンアクリレートオリゴマー（大日本インキ化学工業株式会社製の「ユニディックＶ−４２６３」）４部、ω−テトラデカンジオールジアクリレートとω−ペンタデカンジオールジアクリレートを主成分とするアルキルジアクリレート（ソマール株式会社製の「サートマーＣ２０００」）１部、エタノール９５部、及び光重合開始剤として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」）０．２部を均一に混合した活性エネルギー線硬化性の接着剤溶液を、実施例１で用いたと同じ第二部材の表面にスピンコーターで塗布し、５０℃、１５分間熱風乾燥した後、前記第一部材の多孔質部と、第二部材の円形の欠損部とが重なるように両部材を重ね、紫外線を４秒照射して接着剤を硬化させて、第一部材と第二部材とを接着した。
【０１４４】
〔工程（III）：塗工支持体の剥離〕
その後、第一部材から塗工支持体を流水により剥離して、第一部材を第二部材に転写した。
〔その他の構造の形成〕
線状の欠損部の端部（円形状欠損部の反対側）において、第一部材側から、ドリルにより直径０．５ｍｍの孔を穿って流入部を形成し、その上に、ルアーフィッティング（図示せず）を接着し、マイクロ流体デバイス［＃２］を得た。
【０１４５】
〔濾過試験〕
マイクロ流体デバイス［＃２］の流入部のルアーフィッティング（図示せず）にマイクロシリンジを接続し、牛血清アルブミン水溶液（濃度Ｃｏ＝５００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ７）を注入して、５０ｋＰａの圧力を掛けたところ、多孔質部から液体が透過流出することが確認された。多孔質層から透過流出した液体中の牛血清アルブミンの濃度（Ｃｔ）を紫外−可視分光光度計で測定して、アルブミン阻止率（R(%)=(1-Ct/Co)x100）を求めたところ、阻止率は９０％であった。即ち、限外濾過膜としての分離機能が確認された。
【０１４６】
〔構造観察〕
濾過試験終了後、マイクロ流体デバイス［＃２］洗浄、乾燥して破壊し、多孔質部をＳＥＭにて観察したところ、第二部材との接着側には約０．０５μｍ以下の細孔が認められ、マイクロ流体デバイス表面側には約１μｍの細孔が観察された。また、断面には、第二部材との接着側に緻密層が形成されており、それより外側にかけては、約１μｍの多孔質部分と、その中に約５０μｍのマクロボイドが認められた
また、第一部材の厚み及び第二部材の樹脂層の厚みは約１００μｍ、接着剤の厚味は約２．５μｍであった。
【０１４７】
［実施例３］
本実施例では、多孔質部を「湿式法」によって製造する例を示す。
〔製膜液（ｇ）の調製〕
鎖状重合体（ｐ）としてポリアミド（帝人株式会社製の「コーネックス」）１８部、溶剤としてＮ,Ｎ−ジメチルアセトアミド８２部、を均一に混合し、製膜液（ｇ）３を得た。
【０１４８】
〔工程（Ｉ）：第一部材の作製〕
実施例１と同様にして、実施例１で作製したものと同じ、図１に示す欠損部を有する半硬化状態の塗膜を塗工支持体上に作製した。
次いで、前記欠損部に、シリンジを用いて、製膜液（ｇ）を塗膜面からやや盛り上がる程度に塗布（充填）し、空気中で約５秒間静置することによって溶剤の一部を揮発させた後、塗工支持体ごと溶剤（ｎ）として使用した水中に投入したところ、製膜液（ｇ）が乳白色となり凝固した。次いで、水で洗浄し、凍結乾燥して、半硬化した塗膜状の第一部材を塗工支持体上に形成した。
【０１４９】
〔工程（II）：第一部材と第二部材との積層、固着〕
前記半硬化状態の第一部材の多孔質部と、実施例１で用いたと同じ第二部材の円形部分とが重なるように両部材を重ね、１５秒間紫外線を照射して硬化させ固着した。
【０１５０】
〔工程（III）：塗工支持体の剥離〕
次いで第一部材から塗工支持体を流水により剥離して、第一部材を第二部材に転写しし、多孔質部を有するマイクロ流体デバイス［＃３］を得た。
〔その他の構造の形成〕
その後、線状欠損部の端部（円形状欠損部の反対側）において、第一部材側から、ドリルにより直径０．５ｍｍの孔を穿ち、流入部を形成し、その上に、ルアーフィッティング（図示せず）を接着した。
【０１５１】
〔濾過試験〕
マイクロ流体デバイス［＃３］の流入部のルアーフィッティング（図示せず）にマイクロシリンジを接続し、牛血清アルブミン水溶液（濃度Ｃｏ＝５００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ７）を注入して、５０ｋＰａの圧力を掛けたところ、多孔質部から液体が透過流出することが確認された。多孔質層から透過した液体中の牛血清アルブミンの濃度（Ｃｔ）を紫外−可視分光光度計で測定して、アルブミン阻止率（R(%)=(1-Ct/Co)x100）を求めたところ、阻止率は９６％であった。即ち、限外濾過膜としての分離機能が確認された。
【０１５２】
〔構造観察〕
濾過試験終了後、マイクロ流体デバイス［＃３］を洗浄、乾燥して破壊し、多孔質部をＳＥＭにて観察したところ、第二部材との接着側にはＳＥＭの解像度である０．００７μｍ以上の細孔は認められず、マイクロ流体デバイス表面側には約１μｍの細孔が観察された。また、断面には、第二部材との接着側に緻密層が形成されており、それより外側にかけては、約１μｍの多孔質部分と、その中に約１５０μｍのマクロボイドが認められた
また、第一部材の厚み及び第二部材の樹脂層の厚みは約１００μｍであった。
【０１５３】
［実施例４］
本実施例では、多孔質部を「エネルギー線リソフラフィー法」によって製造する例を示す。
【０１５４】
〔工程（Ｉ）：第一部材の作製〕
塗工支持体（図示せず）として片面がコロナ放電処理された厚さ３０μｍの２軸延伸ポリプロピレンフィルム（二村化学株式会社製、ＯＰＰフィルム）の上に、５０μｍのバーコーターを用いて組成物（ｘ）を塗工し、フォトマスクを通して、図３に示されたような、１０ｍｍ×１０ｍｍの範囲に、ピッチ（中心間距離）２０μｍで配置された直径１０μｍの多数の円形の非露光部以外の部分に紫外線を空気中で７秒間照射する露光を行って半硬化させ、非露光部を５０％のエタノール水溶液で洗浄除去し、５０℃、２０分熱風乾燥して、図４に示すような、多孔質部（１１）を有する半硬化状態の塗膜（５）を塗工支持体（図示せず）上に作製し、第一部材（５）とした。
【０１５５】
〔工程（II）：第二部材の作製〕
厚さ１ｍｍのアクリル板基材（１）に、１２７μｍのバーコーターを用いて実施例１で用いたものと同じ組成物（ｘ）を塗工し、フォトマスクを通して、直径１ｍｍの円と幅１５０μｍ、長さ３０ｍｍの線とがつながった、図２に示した形状の非露光部以外の部分に紫外線を空気中で１０秒間照射する露光を行って半硬化させ、非照射部分の未硬化の組成物（ｘ）を５０％のエタノール水溶液で洗浄除去し、５０℃、２０分熱風乾燥して、図５に示すような、欠損部（１２）を有する半硬化状態の塗膜（３）を形成した。
【０１５６】
一方、塗工支持体（図示せず）として片面がコロナ放電処理された厚さ３０μｍの２軸延伸ポリプロピレンフィルム（二村化学株式会社製、ＯＰＰフィルム）を用い、この上に５０μｍのバーコーターを用いて実施例１で使用した組成物（ｘ）を塗布し、フォトマスクを通して、図１に示されたような直径１ｍｍの円形の非露光部以外の部分に紫外線を空気中で１０秒間照射する露光を行って半硬化させ、非照射部の組成物（ｘ）を５０％のエタノール水溶液で洗浄除去し、５０℃、２０分熱風乾燥して、図４に示すような、欠損部（１３）を有する半硬化状態の塗膜（４）を形成した。
【０１５７】
次いで、前記塗工支持体（図示せず）上に形成された塗膜（４）の円形の欠損部（１３）と、基材（２）上に形成された塗膜（３）の欠損部（１２）の円形部分が重なるように、塗膜樹脂面同士を重ね、紫外線を１０秒間照射して両部材の硬化を進め、その後、塗膜（４）の塗工支持体（図示せず）のＯＰＰフィルムを水流で剥がして、基材（２）、塗膜（３）及び塗膜（４）がこの順に積層して成る第二部材（１４）を得た。
【０１５８】
〔工程（II）：第一部材と第二部材の積層、固着〕
前記半硬化状態の第一部材（５）の多孔質部（１１）と、第二部材（１４）の欠損部（１３）が重なるよう、両部材を重ね、活性エネルギー線を１０秒間照射して両部材を接着した。
〔工程（III）：塗工支持体の剥離〕
次いで第一部材（５）から塗工支持体（図示せず）を水流で剥離し、第一部材（５）を第二部材（１４）に転写した。
【０１５９】
〔第三部材の作製〕
前記第二部材（１４）と全く同様にして、第二部材の基材（２）、塗膜（３）、塗膜（４）、欠損部（１２）、欠損部（１３）にそれぞれ対応する基材（２’）、塗膜（３’）、塗膜（４’）、欠損部（１２’）、欠損部（１３’）を有する、第二部材（１４）と同じ第三部材（１５）を作製した。
【０１６０】
〔第三部材の積層、固着〕
前記第一部材（５）と第二部材（１４）の積層体の第一部材（５）側に、第三部材（１５）の円形の欠損部（１３’）が第一部材（５）の多孔質部（１１）を隔てて第二部材（１４）の円形の欠損部（１３）に重なるよう、第三部材を重ね、圧迫した状態で３０秒間紫外線を照射して完全に硬化させ固着させ、マイクロ流体デバイス［＃４］を得た。
【０１６１】
〔その他の構造の形成〕
その後、欠損部（１２）の円形部分の反対側の端部において、第二部材の基材（２）にドリルにより直径０．５ｍｍの孔を穿って流入部（１）を形成し、また、欠損部（１２’）の円形部分の反対側の端部において、第三部材の基材（２’）にドリルにより直径０．５ｍｍの孔を穿って流出部（１’）を形成し、その上にそれぞれルアーフィッティング（図示せず）を接着した。
【０１６２】
〔濾過試験〕
マイクロ流体デバイス［＃４］の流入部１のルアーフィッティング（図示せず）にマイクロシリンジを接続し、平均粒径２５μｍの樹脂製微粒子（積水化学工業株式会社製のミクロパールＳＰ−２２５）を分散した水を注入して、約５ｋＰａの圧力を掛けると水のみが多孔質層を透過して流出部２より流れ出た。即ち濾過膜としての分離機能が確認された。
【０１６３】
〔構造観察〕
濾過試験終了後、マイクロ流体デバイス［＃４］を洗浄、乾燥して破壊し、多孔質部をＳＥＭにて観察したところ、第二部材との接着側の孔径が１１μｍ、第三部材側の孔径が約１６μｍのすり鉢状の細孔が観察された。また、第一部材（５）、樹脂層（４）及び樹脂層（４’）の厚みは約３０μｍ、樹脂層（３）及び樹脂層（３’）の厚みは約１００μｍであった。
【０１６４】
【発明の効果】
本発明は、微小な多孔質部をその一部に有するフィルム状の部材や、多孔質部を有する非常に薄くかつ柔軟なフィルム状の部材を工業的に安定した方法で精度良く他の部材に積層し固着して、多孔質部を有するマイクロ流体デバイスを製造する方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１、２、及び３で使用した第一部材、実施例４で使用した第二及び第三部材を、表面に垂直な方向から見た平面図の模式図である。
【図２】実施例１、２及び３で使用した第二部材、実施例４で使用した第二部材の樹脂層１及び第三部材の樹脂層３を、表面に垂直な方向から見た平面図の模式図である。
【図３】実施例４で使用した多孔質部（第一部材）を、表面に垂直な方向から見た平面図の模式図である。
【図４】実施例４で作製したマイクロ流体デバイスの分解斜視図である。
【符号の説明】
１ 基材２に穿たれた孔、流入部
１’ 基材２’に穿たれた孔、流出部
２ 第二部材を構成する基材
２’ 第三部材を構成する基材
３、４ 第二部材を構成する塗膜、樹脂層
３’、４’ 第三部材を構成する塗膜、樹脂層
５ 第一部材となる塗膜、樹脂層、第一部材
１１ 第一部材の多孔質部
１２、１２’、１３、１３’ 欠損部
１４ 第二部材
１５ 第三部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a microfluidic device having a porous part, wherein a layered member having a porous part is formed on a coating support and transferred onto another member. It relates to a manufacturing method.
[0002]
The microfluidic device manufactured by the manufacturing method of the present invention has a microfluidic channel inside, and the channel passes through the pores of the porous portion to the outside of the microfluidic device or other flow in the microfluidic device. A microfluidic device that communicates with a channel and is used, for example, for filtration, concentration, degassing, air supply, material fixation, and the like. The microfluidic device of the present invention is, for example, a microreaction device (microreactor) used in a wide field such as chemistry, biochemistry, or physical chemistry; an integrated DNA analysis device, a microelectrophoresis device, a microchromatography device, Used as a microanalytical device such as a microsensor.
[0003]
[Prior art]
In “ANALYTICAL CHEMISTRY”, Vol. 70, p. 3553-3556 (1998), there is a dialysis membrane between two plate-like members having thin grooves dug into symmetrical shapes. The groove is in contact with the other surface of the dialysis membrane by flowing the undiluted solution into the groove that is in contact with one surface of the dialysis membrane (which is a capillary channel by sandwiching the dialysis membrane) A microfluidic device is described in which dialysis is performed between two channels by flowing dialysate through the same as above.
[0004]
However, when a porous membrane having a large number of pores penetrating the front and back of the membrane is used instead of the dialysis membrane, which is a gel membrane, the above structure tends to give the following undesirable results. It was. That is, when used for fluid filtration, the fluid flows not only in the direction penetrating the front and back of the porous membrane, but also in the pores communicating with each other in the direction parallel to the membrane, to the outside of the device. There were drawbacks such as leakage and contamination with other flow paths. This problem has been a serious problem in microfluidic devices in which the distance between the flow paths and the distance between the flow paths and the outside of the device are short.
[0005]
In order to eliminate such problems, a porous membrane portion is formed on a part of a film-like member, and this is laminated and bonded to two members having a groove serving as a flow path. Although it is possible to adopt a method of sandwiching between the porous film portion and the fine groove, it is considerably difficult to accurately align and sandwich the porous membrane portion and the position of the narrow groove, When the member having the porous portion is thin and flexible so that it cannot stand by itself, it is industrially difficult to align and laminate the member without stretching.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is to industrially stabilize a film-like member having a minute porous portion in its part or a very thin and flexible film-like member having a porous portion. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a microfluidic device having a porous portion by being laminated and fixed to another member with high accuracy.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies on the method for solving the above problems, the present inventors have a first member in which a porous portion composed of pores is formed on a coating support, and has a defect portion that becomes a flow path reaching the surface. By laminating and adhering a part of the defect portion and the porous portion to the second member so as to overlap each other, and further removing the coating support from the first member, the flow channel and the flow channel are connected. The present inventors have found that a microfluidic device having a porous portion can be easily manufactured, and have completed the present invention.
[0008]
That is, in the present invention, the active energy ray-curable composition (x) containing the active energy ray-polymerizable compound (a) is coated on the coating support, and the surface of the member is applied to at least a part of the member. Step (I) of forming a first member made of a cured or semi-cured coating film having a porous portion consisting of pores reaching from the back surface to the back surface of the second member having a defect portion serving as a flow path reaching the surface Step (II) of laminating and fixing the porous part of the first member so as to overlap at least a part of the defect part, and removing the coating support from the first member to remove the first member from the second member A method for producing a microfluidic device having a flow path and a porous portion connected to the flow path, including the step (III) of transferring to the flow path, is provided.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the production method of the present invention, the porous part of the first member and the at least part of the defect part of the second member having the defect part that becomes a flow path reaching the surface are stacked and fixed so as to overlap, A microfluidic device having a flow path and a porous portion connected to the flow path is manufactured.
[0010]
The microfluidic device manufactured by the manufacturing method of the present invention has a capillary channel inside. The cross-sectional area of the channel is preferably 1 × 10-12m2~ 1x10-6m2More preferably 1 × 10-10m2~ 2.5 × 10-5m2It is. Both the width and height of the cross section of the flow channel are preferably 1 μm to 1000 μm, and more preferably 10 μm to 500 μm. If the cross-section of the flow path is smaller than these dimensions, it becomes difficult to manufacture, and if it exceeds this range, the characteristics as a microdevice are reduced. The microfluidic device manufactured by the present invention has a flow path with a cross-sectional area in this range, so that the reaction / analysis time can be shortened, synthesis / analysis can be performed with a small amount of sample, low waste, and temperature control accuracy improvement The features of a microfluidic device such as
[0011]
The width / height ratio of the channel cross section can be arbitrarily set according to the application and purpose, but generally 0.5 to 10 is preferable, and 0.7 to 5 is more preferable. The cross-sectional shape of the channel is arbitrary such as a rectangle (including a rectangle with rounded corners; the same applies hereinafter), a trapezoid, a circle, a semicircle, and a slit. The width of the channel need not be constant.
The flow path may be in communication with the outside of the microfluidic device manufactured in the present invention, or is not in communication with the outside, and other structures in the device, such as a liquid storage tank, a waste liquid absorption part, pressure You may communicate with a tank, a decompression tank, etc.
[0012]
The shape of the channel seen from the outside of the microfluidic device, for example, the shape seen from the direction perpendicular to the surface on the first member side of the formed microfluidic device is a straight line, a branch, a comb, a curve, It may be a spiral, zigzag or any other shape. The flow path is a capillary space through which a fluid flows, and is used as a reaction field, a mixing field, an extraction field, a separation field, a flow rate measurement unit, a detection unit, and the like in addition to a simple fluid transfer channel. May be. A structure other than the flow path connected to the flow path, a waste liquid absorption part, a detection part, a waste liquid absorption part, a connection port to the outside of the device, and the like may be formed.
[0013]
The coating support used in the production method of the present invention is obtained by applying the composition (x), which is a material for forming the first member, to solidify the coating member, thereby forming a coating-like first member having a porous portion. It can be formed and can be removed from the first member by some method. In the present invention, “coating” includes “casting”, and “coating film” includes “casting”. That is, the coating support may have irregularities on the surface, and the coating film may have portions with different thicknesses.
[0014]
The shape of the coating support is not particularly limited, and any shape can be adopted. For example, sheet-like (including film-like, ribbon-like, belt-like), plate-like, roll-like (a large roll is used as a coating support, and the roll takes one round for coating, curing, laminating, peeling, etc. Can be a mold in which the portion forming the porous portion is convex, or a molded product or a mold having a complicated shape, but the composition (x) can be easily applied thereon. In addition, from the viewpoint of easily irradiating active energy rays, the coated surface is preferably a flat surface or a quadratic curved surface, and is flexible because it can be easily removed by peeling. It is preferable that it is a shape. Moreover, it is also preferable that it is roll shape from the surface of productivity.
[0015]
The material of the coating support is not particularly limited as long as the above-described conditions are satisfied, but the required characteristics differ depending on the method for forming the porous portion in the first member in the step (I). That is, in the step (I), when the coating support is only in contact with the composition (x) and its cured product, it is not substantially affected by the composition (x) or the active energy ray used. For example, it is sufficient that dissolution, decomposition, polymerization, and the like do not occur and the composition (x) is not substantially affected. In the step (I), when the film-forming solution (e), the film-forming solution (f), or the film-forming solution (g) is used, the film-forming solution to be used should not be substantially affected. There is.
[0016]
Examples of materials that can be used as the coating support include polymers (polymers); glass; crystals such as quartz; ceramics; semiconductors such as silicon; and metals. Among these, polymers and metals are particularly preferable. .
[0017]
The polymer used for the coating support may be a homopolymer, a copolymer, a thermoplastic polymer, or a thermosetting polymer. The coating support may be composed of a polymer blend or polymer alloy, or may be a laminate or other composite. Furthermore, the coating support may contain additives such as a modifier, a colorant, a filler, and a reinforcing material.
[0018]
In the case where the removal of the coating support is by peeling, it is difficult to dissolve in many types of compositions (x) and is easy to peel from the cured product. Chlorine-containing polymers, fluorine-containing polymers, polythioether polymers, polyetherketone polymers, and polyester polymers are preferably used.
[0019]
The coating support may also be surface treated in the case of polymers and other materials. The surface treatment is for the purpose of preventing dissolution by the composition (x), for the purpose of facilitating the peeling of the composition (x) from the cured product, and for the purpose of improving the wettability of the composition (x). And those that prevent the penetration of the composition (x).
[0020]
The surface treatment method of the coating support is arbitrary, for example, corona treatment, plasma treatment, flame treatment, acid or alkali treatment, sulfonation treatment, fluorination treatment, primer treatment with a silane coupling agent, surface graft polymerization, Examples thereof include application of a surfactant and a release agent, and physical treatment such as rubbing and sandblasting.
[0021]
When the coating thickness of the composition (x) is thin, the coating support is preferably wetted by the composition (x) or has a weak repelling power. That is, the contact angle with the composition (x) to be used is preferably 90 ° or less, more preferably 45 ° or less, further preferably 25 ° or less, and most preferably 0 °. preferable.
[0022]
In the case where the coating support is a material having a low surface energy, for example, polyolefin, fluoropolymer, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, etc., the composition to be used by surface treatment of the adhesive surface of the coating support ( It is preferable to reduce the contact angle with x).
[0023]
By the surface treatment, it can be adjusted so that the cured first member does not adhere so firmly that it cannot be peeled off. As a surface treatment method for improving wettability, for example, corona discharge treatment, plasma treatment, acid or alkali treatment, sulfonation treatment, primer treatment, and application of a surfactant are preferable.
[0024]
On the other hand, when the coating support is made of a material that has good adhesiveness and is difficult to peel off the first member, it is hydrophilic by fluorine treatment, application of a fluorine-based or silicon-based release agent, or surface grafting. Surface treatment such as introduction of a group or hydrophobic group is preferred. In addition, when the coating support is a porous material such as paper, non-woven fabric, or woven fabric, surface non-porosity can be achieved by treatment with a fluorine compound or coating to prevent the composition (x) from entering. Preferably it is done. In addition to the surface treatment, the wettability can be controlled by selecting a modifier to be blended with the coating support.
[0025]
Examples of the modifier that can be contained in the coating support include hydrophobizing agents (water repellents) such as silicon oil and fluorine-substituted hydrocarbons; water-soluble polymers, surfactants, inorganic powders such as silica gel , Etc .; and plasticizers such as dioctyl phthalate. Examples of the colorant that can be contained in the coating support include arbitrary dyes and pigments, fluorescent dyes and pigments, and ultraviolet absorbers. Examples of the reinforcing material that can be contained in the temporary support include inorganic powders such as clay, organic and inorganic fibers, and woven fabrics.
[0026]
As long as the energy ray polymerizable compound (a) contained in the composition (x) is polymerized and cured by active energy rays, addition polymerization, ring opening polymerization, radical polymerization, anion polymerization, Any one such as cationic polymerizability may be used. The compound (a) is not limited to those that polymerize in the absence of a polymerization initiator, and those that polymerize with active energy rays only in the presence of a polymerization initiator can also be used.
[0027]
The compound (a) is preferably a chain-polymerizable compound because of its high polymerization rate, and preferably has a polymerizable carbon-carbon double bond as an active energy ray-polymerizable functional group. (Meth) acrylic compounds and vinyl ethers having a high molecular weight, and maleimide compounds that cure even in the absence of a photopolymerization initiator are preferred.
[0028]
Further, the compound (a) is a compound that is polymerized to form a crosslinked polymer because it is easy to form a semi-cured state in which the fluidity is lost but the polymerizable functional group remains. preferable. Therefore, a compound having two or more polymerizable carbon-carbon double bonds in one molecule (hereinafter referred to as "having two or more polymerizable carbon-carbon double bonds in one molecule" More preferably, it may be referred to as “functional”.
[0029]
Examples of the polyfunctional (meth) acrylic monomer that can be preferably used as the compound (a) include diethylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, 2,2′-bis (4- (meth) acryloyloxypolyethyleneoxyphenyl) propane, 2,2′-bis (4- (meth) acryloyloxypolypropyleneoxyphenyl) propane, neopentyl glycol di (meta) hydroxydipivalate ) Acrylate, dicyclopentanyl diacrylate,
[0030]
Bifunctional monomers such as bis (acryloxyethyl) hydroxyethyl isocyanurate and N-methylenebisacrylamide; trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolethane tri (meth) acrylate, tris (acryloxyethyl) isocyanurate, caprolactone Trifunctional monomers such as modified tris (acryloxyethyl) isocyanurate; tetrafunctional monomers such as pentaerythritol tetra (meth) acrylate; hexafunctional monomers such as dipentaerythritol hexa (meth) acrylate and the like.
[0031]
In addition, as the compound (a), a polymerizable oligomer (including a prepolymer; hereinafter the same) can be used, and examples thereof include those having a mass average molecular weight of 500 to 50,000. Examples of such polymerizable oligomers include (meth) acrylic acid ester of epoxy resin, (meth) acrylic acid ester of polyether resin, (meth) acrylic acid ester of polybutadiene resin, and (meth) acryloyl at the molecular end. Examples thereof include a polyurethane resin having a group.
[0032]
Examples of maleimide compounds (a) include 4,4′-methylenebis (N-phenylmaleimide), 2,3-bis (2,4,5-trimethyl-3-thienyl) maleimide, and 1,2-bis. Maleimide ethane, 1,6-bismaleimide hexane, triethylene glycol bismaleimide, N, N′-m-phenylene dimaleimide, m-tolylene maleimide, N, N′-1,4-phenylene dimaleimide, N, N '-Diphenylmethane dimaleimide, N, N'-diphenyl ether dimaleimide, N, N'-diphenylsulfone dimaleimide,
[0033]
Bifunctional maleimides such as 1,4-bis (maleimidoethyl) -1,4-diazoniabicyclo- [2,2,2] octane dichloride; other than maleimide groups and maleimide groups such as N- (9-acridinyl) maleimide And maleimide having a polymerizable functional group. Maleimide monomers can also be copolymerized with compounds having a polymerizable carbon-carbon double bond such as vinyl monomers, vinyl ethers, acrylic monomers and the like.
[0034]
These compounds (a) can be used alone or in combination of two or more. The energy beam polymerizable compound (a) can also be made into a mixture of a polyfunctional monomer and a monofunctional monomer for the purpose of adjusting the viscosity, increasing the adhesiveness or tackiness in a semi-cured state, and the like.
[0035]
Examples of monofunctional (meth) acrylic monomers include methyl methacrylate, alkyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, alkoxy polyethylene glycol (meth) acrylate, phenoxydialkyl (meth) acrylate, and phenoxy polyethylene glycol (meth) acrylate. , Alkylphenoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, nonylphenoxypolypropylene glycol (meth) acrylate, hydroxyalkyl (meth) acrylate, glycerol acrylate methacrylate,
[0036]
Butanediol mono (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, 2-acryloyloxyethyl-2-hydroxypropyl acrylate, ethylenoxide modified phthalic acid acrylate, w-carxoxyaprolactone monoacrylate, 2-acryloyl Oxypropyl hydrogen phthalate, 2-acryloyloxyethyl succinic acid, acrylic acid dimer, 2-acryloyloxypropylpyrihydrohydrogen phthalate, fluorine-substituted alkyl (meth) acrylate,
[0037]
Chlorine-substituted alkyl (meth) acrylate, sulfonic acid sodaethoxy (meth) acrylate, sulfonic acid-2-methylpropane-2-acrylamide, phosphoric acid ester group-containing (meth) acrylate, sulfonic acid ester group-containing (meth) acrylate, silano group Containing (meth) acrylate, ((di) alkyl) amino group-containing (meth) acrylate, quaternary ((di) alkyl) ammonium group-containing (meth) acrylate, (N-alkyl) acrylamide, (N, N-dialkyl) Examples include acrylamide and achloroyl morpholine.
[0038]
Examples of monofunctional maleimide monomers include N-alkylmaleimides such as N-methylmaleimide, N-ethylmaleimide, N-butylmaleimide and N-dodecylmaleimide; N-alicyclic maleimides such as N-cyclohexylmaleimide; N -Benzylmaleimide; N-phenylmaleimide, N- (alkylphenyl) maleimide, N-dialkoxyphenylmaleimide, N- (2-chlorophenyl) maleimide,
[0039]
N- (substituted or unsubstituted phenyl) maleimide such as 2,3-dichloro-N- (2,6-diethylphenyl) maleimide, 2,3-dichloro-N- (2-ethyl-6-methylphenyl) maleimide; N-benzyl-2,3-dichloromaleimide, maleimide having a halogen such as N- (4′-fluorophenyl) -2,3-dichloromaleimide; maleimide having a hydroxyl group such as hydroxyphenylmaleimide; N- (4-carboxy A maleimide having a carboxy group such as -3-hydroxyphenyl) maleimide;
[0040]
A maleimide having an alkoxyl group such as N-methoxyphenylmaleimide; a maleimide having an amino group such as N- [3- (diethylamino) propyl] maleimide; a polycyclic aromatic maleimide such as N- (1-pyrenyl) maleimide; And maleimide having a heterocyclic ring such as (dimethylamino-4-methyl-3-coumarinyl) maleimide and N- (4-anilino-1-naphthyl) maleimide.
[0041]
Other components can be added to the composition (x) as necessary. Examples thereof include an active energy ray polymerization initiator, a polymerization retarder, a polymerization inhibitor, a thickener, a modifier, a colorant, and a solvent.
[0042]
When a mixture copolymerizing with each other is used as the compound (a), the copolymerizable compound may be a monofunctional polymerization compound, an amphiphilic compound, a hydrophilic compound, a hydrophobic compound, or the like. The hydrophilic compound that can be mixed and used as the compound (a) has a hydrophilic group in the molecule and gives a hydrophilic polymer.
[0043]
Such hydrophilic compounds include, for example, vinyl pyrrolidone; N-substituted or unsubstituted acrylamide; acrylic acid; polyethylene glycol group-containing (meth) acrylate; hydroxyl group-containing (meth) acrylate; amino group-containing (meth) acrylate; carboxyl Examples thereof include a group-containing (meth) acrylate; a phosphoric acid group-containing (meth) acrylate; a sulfone group-containing (meth) acrylate.
[0044]
The hydrophobic polymerizable compound that can be mixed and used as the compound (a) has a hydrophobic group in the molecule and gives a hydrophobic polymer. Examples of such compounds include alkyl (meth) acrylates; fluorine-containing (meth) acrylates; (alkyl-substituted) siloxane group-containing (meth) acrylates and the like.
[0045]
The copolymerizable amphiphilic compound that can be mixed and used as the compound (a) is preferably a compound having one or more polymerizable carbon-carbon unsaturated bonds in one molecule. The amphiphilic compound need not be such that its homopolymer becomes a crosslinked polymer, but may be a compound that becomes a crosslinked polymer.
[0046]
In addition, the amphiphilic compound can be a uniformly dissolved composition (x). “Uniformly dissolves” in this case means that the phase separation does not occur macroscopically, and includes a state where micelles are formed and stably dispersed.
[0047]
The amphiphilic compound referred to in the present invention refers to a compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group in the molecule and compatible with both water and a hydrophobic solvent. Even in this case, the compatibility means that the phase separation does not occur macroscopically, and includes a state where micelles are formed and stably dispersed. The amphiphilic compound has a solubility in water of 0.5% by mass or more at 0 ° C. and a solubility in a mixed solvent of cyclohexane: toluene = 5: 1 (mass ratio) at 25 ° C. of 25% by mass or more. preferable.
[0048]
Here, the solubility, for example, the solubility of 0.5% by mass or more means that at least 0.5% by mass of the compound can be dissolved, and 0.5% by mass of the compound is dissolved in the solvent. This does not include compounds that do not dissolve, but in which only a small amount of solvent can be dissolved in the compound. If at least one of the solubility in water or the solubility in cyclohexane: toluene = 5: 1 (mass ratio) mixed solvent is lower than these values, it is difficult to satisfy both high surface hydrophilicity and water resistance. Become.
[0049]
In particular, when the amphiphilic compound has a nonionic hydrophilic group, particularly a polyether-based hydrophilic group, the balance between hydrophilicity and hydrophobicity is 10 to 16 in terms of the HLB value of griffin. The thing in the range of 11 is preferable, and the thing in the range of 11-15 is still more preferable. Outside this range, it is difficult to obtain a molded product having high hydrophilicity and water resistance, or the combination and mixing ratio of the compounds for obtaining it are extremely limited, and the performance of the molded product is poor. It tends to be stable.
[0050]
The hydrophilic group possessed by the amphiphilic compound is arbitrary, for example, a cationic group such as an amino group, a quaternary ammonium group or a phosphonium group; an anionic group such as a sulfone group, a phosphoric acid group or a carbonyl group; a hydroxyl group or a polyethylene glycol group It may be a polyether group such as a nonionic group such as an amide group; a zwitterionic group such as an amino acid group. As the hydrophilic group, a compound having a polyether group, particularly preferably a polyethylene glycol chain having a repeating number of 6 to 20 is preferable.
[0051]
Examples of the hydrophobic group of the amphiphilic compound include an alkyl group, an alkylene group, an alkylphenyl group, a long chain alkoxy group, a fluorine-substituted alkyl group, and a siloxane group. The amphiphilic compound preferably contains an alkyl group or alkylene group having 6 to 20 carbon atoms as a hydrophobic group. The alkyl group or alkylene group having 6 to 20 carbon atoms may be contained in the form of, for example, an alkylphenyl group, an alkylphenoxy group, an alkoxy group, or a phenylalkyl group.
[0052]
The amphiphilic compound is preferably a compound having a polyethylene glycol chain having a repeating number of 6 to 20 as a hydrophilic group and an alkyl group or an alkylene group having 6 to 20 carbon atoms as a hydrophobic group. Further, examples of the amphiphilic compound that can be preferably used include compounds represented by the general formula (1).
[0053]
General formula (1)
CH2= CR1COO (R2O)n-Φ-R3
(Wherein R1Represents hydrogen, a halogen atom or a lower alkyl group, R2Represents an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, n is an integer of 6 to 20, φ is a phenylene group, R3Represents an alkyl group having 6 to 20 carbon atoms)
[0054]
Where R3More specifically, it is a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, a decyl group, a dodecyl group or a pentadecyl group, preferably a nonyl group or a dodecyl group. In general formula (1), the larger the number of n, the more R3The number of carbon atoms is preferably large.
[0055]
Among these amphiphilic compounds, nonylphenoxypolyethylene glycol (n = 7-20) (meth) acrylate, nonylpolyethylene glycol (n = 7-20) (meth) acrylate, nonylphenoxypolypropylene glycol (n = 7-20) ) (Meth) acrylate is particularly preferred.
[0056]
The active energy ray polymerization initiator that can be added to the composition (x) is active with respect to the active energy ray used in the present invention, and is capable of polymerizing the compound (a). There is no restriction | limiting in particular, For example, you may be a radical polymerization initiator, an anionic polymerization initiator, and a cationic polymerization initiator. The active energy ray polymerization initiator is particularly effective when the active energy ray to be used is a light beam.
[0057]
Examples of such a photopolymerization initiator include acetophenones such as p-tert-butyltrichloroacetophenone, 2,2′-diethoxyacetophenone, and 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one; Ketones such as benzophenone, 4,4'-bisdimethylaminobenzophenone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-ethylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone;
[0058]
Benzoin ethers such as benzoin, benzoin methyl ether, benzoin isopropyl ether and benzoin isobutyl ether; benzyl ketals such as benzyl dimethyl ketal and hydroxycyclohexyl phenyl ketone; and azides such as N-azido sulfonylphenyl maleimide. Moreover, polymeric photoinitiators, such as a maleimide type compound, can be mentioned.
[0059]
In the case of using a photopolymerization initiator in combination with the composition (x), in the case of a non-polymerizable photopolymerization initiator, the amount used is preferably in the range of 0.005 to 20% by mass, and 0.1 to 5% by mass. A range is particularly preferred. The photopolymerization initiator may be polymerizable, for example, a polyfunctional or monofunctional maleimide monomer exemplified as the energy beam polymerizable compound (a). The amount used in this case is not limited to the above.
[0060]
As the polymerization retarder that can be added to the composition (x), for example, when the energy ray polymerizable compound (a) is an acryloyl group-containing compound, styrene, α-methylstyrene, α-phenylstyrene, p- Octylstyrene, p- (4-pentylcyclohexyl) styrene, p-phenylstyrene, p- (p-ethoxyphenyl) phenylstyrene, 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene, 4,4'-divinylbiphenyl And vinyl monomers having a lower polymerization rate than the energy beam polymerizable compound (a) used, such as 2-vinylnaphthalene.
[0061]
Examples of the polymerization inhibitor that can be added to the composition (x) include hydroquinone such as hydroquinone and methoxyhydroquinone when the energy beam polymerizable compound (a) is a polymerizable carbon-carbon double bond-containing compound. Derivatives: Hindant phenols such as butylhydroxytoluene, tert-butylphenol, dioctylphenol and the like.
[0062]
When light such as ultraviolet rays is used as the active energy ray, it is preferable to use a photopolymerization initiator in combination with at least one of a polymerization retarder and a polymerization inhibitor in order to improve patterning accuracy. Moreover, as a thickener which can be added to a composition (x), chain polymers, such as a polystyrene, are mentioned, for example.
[0063]
Examples of the modifier that can be added to the composition (x) include hydrophobic compounds such as silicon oil and fluorine-substituted hydrocarbons that function as water repellents and release agents; function as hydrophilizing agents and adsorption inhibitors. Water-soluble polymers such as polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol, and polyvinyl alcohol; nonionic, anionic, and cationic surfactants that function as wettability improvers, mold release agents, and adsorption inhibitors. Examples of the colorant that can be mixed and used in the composition (x) as needed include arbitrary dyes and pigments, fluorescent dyes, and ultraviolet absorbers.
[0064]
The solvent that can be added to the composition (x) is not particularly limited, but the solvent depends on the polymerizable compound (a) used, the additive added to the composition part (x), and the required viscosity. The type and amount of addition can vary. Examples of such solvents include alcohols such as ethanol, ketones such as acetone, amide solvents such as N, N-dimethylformamide, and chlorine solvents such as methylene chloride.
[0065]
In the production method of the present invention, first, the composition (x) is applied to the coating support, and at least a part of the member has a porous portion composed of pores reaching the back surface from the surface of the member. A film-like first member made of a cured or semi-cured product of the composition (x) is formed.
[This step is referred to as “step (I)”].
As a method for applying the composition (x) to the coating support, any coating method can be used. For example, spin coating method, roller coating method, casting method, dipping method, spray method, bar coater Method, XY applicator method, screen printing method, letterpress printing method, gravure printing method, extrusion from a nozzle and casting. Further, when the composition (x) has a high viscosity or is applied particularly thinly, it is also possible to employ a method in which the solvent is volatilized after the composition (x) is coated with a solvent. it can.
[0066]
The composition coating film is irradiated with active energy rays to polymerize the compound (a) contained therein, thereby curing or semi-curing the composition (x) coating film. The active energy rays that can be used include rays such as ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, laser rays and synchrotron radiations; ionizing radiations such as X-rays, gamma rays and synchrotron radiations; An example is particle beam. Among these, ultraviolet rays and visible light are preferable from the viewpoint of handleability and curing speed, and ultraviolet rays are particularly preferable. For the purpose of accelerating the curing and complete the curing, it is preferable to irradiate active energy rays in a low oxygen concentration atmosphere. The low oxygen concentration atmosphere is preferably a nitrogen stream, a carbon dioxide stream, an argon stream, a vacuum or a reduced pressure atmosphere.
[0067]
In order to provide the cured or semi-cured coating film serving as the first member with a defect portion serving as a pore or a coating film defect portion for forming a porous portion, active energy rays are patterned and irradiated. The patterning irradiation method is arbitrary, and for example, a photolithography technique such as masking and irradiating unnecessary irradiation portions or scanning with a beam of an active energy ray such as a laser can be used.
[0068]
By making the degree of curing of the composition (x) coating film semi-cured, it is possible to fix to the second member without using an adhesive, and also when using an adhesive, the adhesive strength Can be improved. When the cured state of the composition (x) is semi-cured,
[0069]
It is preferable to carry out post-curing and complete curing in any step before the final microfluidic device is formed. However, if there is no problem with the function of the microfluidic device of the present invention, it is necessary to completely cure. There is no. In the case of curing with active energy rays, the post-curing may be the same as or different from the active energy rays used for semi-curing. Post-curing can also be thermal curing in addition to curing with active energy rays.
[0070]
Although the thickness of the first member is arbitrary, it is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and further preferably 20 μm or more. If it is thinner than this range, it becomes difficult to produce and transfer. The thickness of the first member is preferably 1000 μm or less, more preferably 400 μm or less, and even more preferably 200 μm or less. If it is thicker than this, when the porous part is used for filtration, the permeation resistance becomes excessive, and it is limited to applications other than filtration. In the step (I) of the present invention, when the porous portion is formed by the following “photolithographic method”, it is necessary to make the thickness of the first member thinner as the pore diameter to be formed becomes smaller in manufacturing. . The aspect ratio of the pores, that is, the value of diameter / length (length = thickness of the first member) is preferably 3 or less, and more preferably 1.5 or less.
[0071]
The method of providing the porous portion in a part of the first member is arbitrary, and for example, the following first to fourth methods in the present invention can be preferably used.
In the step (I), a preferred first method for providing a porous portion in a part of the cured or semi-cured coating film of the composition (x) as the first member (hereinafter referred to as “photolithographic method”) In the process of irradiating the composition (x) coating film with active energy rays to form a cured or semi-cured coating film, the portion to be formed into pores is not cured without irradiating the active energy beam. Then, the uncured composition (x) in the non-irradiated part is removed to form a porous part composed of a large number of pores as defects in the cured or semi-cured composition (x) coating film. And a method of forming with the first member.
[0072]
In this case, in order to increase the resolution, it is preferable to add a polymerization retarder, a polymerization inhibitor, or an ultraviolet absorber to the composition (x). This method is preferable as a method for forming a porous portion having a relatively large pore diameter. Although the pore diameter formed by this 1st method is arbitrary, Preferably it is 1-30 micrometers, More preferably, it is 5-10 micrometers.
[0073]
In the step (I), a preferred second method for providing a porous portion in a part of the cured or semi-cured coating film of the composition (x) as the first member (hereinafter referred to as “reaction-induced phase separation method”) In the cured or semi-cured coating film of the composition (x) in the same manner as in the first preferred method described above, as a part for forming a porous part instead of pores. A defective part of the coating film is formed, and the active energy ray-polymerizable compound (b) [hereinafter simply referred to as “compound (b)”] and a poor solvent (r) of the compound (b) are formed in the defective part. Active energy ray-curable film-forming liquid (e) [hereinafter simply referred to as “film-forming liquid (e)”] is applied (filled), and the active energy ray-curable resin film-forming liquid (e ) Is irradiated with active energy rays to polymerize the active energy ray-polymerizable compound (b) and the polymerization. And 該貧 solvent (r) and allowed to phase separate and by forming a porous portion, thereby forming a first member having a porous portion on a coating support.
[0074]
The compound (b) used in the reaction-induced phase separation method in the step (I) may be the same as the polymerizable compound (a), and from the group of compounds listed as usable compounds (a). It may be selected and combined.
[0075]
The poor solvent (r) is compatible with the compound (b), but does not dissolve (compatible) the polymer produced from the compound (b). The degree of compatibility between the poor solvent (r) and the compound (b) may be such that a uniform film-forming solution (e) can be obtained. Such a poor solvent (r) may be a single solvent or a mixed solvent. In the case of a mixed solvent, the component alone may not be compatible with the compound (b) or may dissolve the polymer of the compound (b). Examples of the poor solvent (r) include alkyl esters of fatty acids such as methyl decanoate, methyl laurate, and diisobutyl adipate; ketones such as diisobutyl ketone; alcohols such as butanol; a mixture of 2-propanol and water. And a mixture of alcohol and water.
[0076]
The content of the compound (b) in the film-forming solution (e) is preferably 15% by mass to 50% by mass, and more preferably 25% by mass to 40% by mass. Depending on the composition ratio of the compound (b), the pore size and strength of the porous part produced by this production method can be changed. When the content of the compound (b) is 15% by mass or less, the strength of the porous part is greatly reduced. When the content of the compound (b) is 50% by mass or more, it is difficult to adjust the pore size of the porous part. It is not preferable.
When the content of the compound (b) is large, the porous shape tends to be a three-dimensional network (sponge), and when the content is small, the porous shape tends to be aggregated particles. In addition, the larger the content of the compound (b), the smaller the pore size tends to be.
[0077]
For the film-forming solution (e), for example, other additives such as solvents for adjusting the pore size, coating properties, smoothness, resolution, degree of hydrophilicity, and other functionalities, such as polymerization start Add agents, solvents, surfactants, hydrophobic compounds, polymerization inhibitors, polymerization retarders, thickeners, modifiers, colorants, fluorescent dyes, UV absorbers, enzymes, proteins, cells, catalysts, etc. Can do. Specific examples of the additive that can be added to the film-forming solution (e) are the same as those of the additive that can be added to the composition (x) used in the present invention.
[0078]
In this reaction-induced phase separation method, a so-called isotropic membrane is usually formed in which the pore diameter is uniform in the thickness direction of the membrane, but a volatile solvent is added to the membrane-forming solution (e). Then, after coating, a part of the film is volatilized and removed before irradiation with active energy rays, whereby a so-called heterogeneous film (also referred to as an asymmetric film) having a pore size distribution in the film thickness direction can be formed. At this time, by adding a volatile good solvent, a layer having a small pore diameter (also called a dense layer) can be formed on the contact surface with the coating support, and a volatile poor solvent or non-solvent is added. By doing so, a dense layer can be formed on the surface opposite to the coating support.
[0079]
In this reaction-induced phase separation method, it is easy to form a porous body having a pore size that is about the same as a microfiltration membrane. For example, a porous portion having a pore size of 0.05 to 1 μm can be formed. The dense layer formed by the method of adding the volatile solvent can have a pore diameter of 0.01 to 0.5 μm.
[0080]
In the step (I), a preferred third method for providing a porous part in a part of the cured or semi-cured coating film of the composition (x) as the first member (hereinafter referred to as “UV wet method”) In the cured or semi-cured coating film of the composition (x), in the same manner as in the first preferred method described above, the defect of the coating film as a part forming a porous part instead of the pores. The chain polymer (p), the active energy ray-polymerizable compound (m), the chain polymer (p) and the compound (m) are dissolved in the deficient part, and the compound A film-forming solution (f) containing a solvent (s) that does not dissolve the polymer (m) is applied (filled) to produce a cured or semi-cured coating film in a defective part of the composition (x). Form a film liquid (f) coating film, irradiate the film forming liquid (f) coating film with active energy rays, and pre-cure the film forming liquid (f) coating film into a gel The pre-cured film-forming solution (f) coating film is brought into contact with a solvent (n) which is miscible with the solvent (s) but does not dissolve the chain polymer (p), and the chain polymer (p) is obtained. In this method, a first member having a porous portion is formed on a coating support by agglomerating and depositing in a porous state.
[0081]
The compound (m) used in the UV wet method may be the same as the polymerizable compound (a), and is selected from a group of compounds listed as compounds usable as the compound (a) and combined. It may be. The chain polymer (p) used in this UV wet process is not particularly limited as long as it is a solvent (s) soluble polymer. For example, polystyrene, poly-α-methylstyrene, polystyrene / maleic acid copolymer, polystyrene-based polymer such as polystyrene / acrylonitrile copolymer; polysulfone-based polymer such as porsulfone and polyethersulfone;
[0082]
(Meth) acrylic polymers such as polymethyl methacrylate and polyacrylonitrile; polymaleimide polymers; polycarbonate polymers such as bisphenol A polycarbonate, bisphenol F polycarbonate and bisphenol Z polycarbonate; celluloses such as cellulose acetate and methylcellulose Examples thereof include polyurethane polymers; polyamide polymers; polyimide polymers. These polymers may be used as a mixture of two or more. By using a mixture of two or more polymers that are incompatible with each other, a porous body having a relatively large pore size can be obtained.
[0083]
The solvent (s) used in this UV wet method is not particularly limited as long as it can dissolve the compound (m) and the chain polymer (p) but does not dissolve the polymer of the compound (m). is not. Here, “the polymer of the compound (m) is not dissolved” includes the following two cases. That is, one of them is a case where the compound (m) is a monofunctional polymerizable compound and the solvent (s) does not dissolve the chain polymer which is a polymer of the compound (m). The other is a case where the compound (m) is a polyfunctional polymerizable compound. In this case, the solvent (s) swells a crosslinked polymer which is a polymer of the compound (m). Even if it does not swell, it may be sufficient. That is, in these cases, when the film-forming solution (f) is irradiated with active energy rays, the film-forming solution (f) loses its fluidity and is in a pre-cured state.
[0084]
Examples of the solvent that can be used as the solvent (s) include amide solvents such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide, and chlorine solvents such as dimethyl sulfoxide and methylene chloride. The solvent (s) may be a mixed solvent.
[0085]
The content of the polymer (p) in the film-forming solution (f) containing the chain polymer (p), the compound (m), and the solvent (s) is preferably 5% by mass to 40% by mass. 10 mass%-25 mass% are still more preferable. When the content is 5% by mass or less, the strength of the porous part is greatly reduced. When the content is 40% by mass or more, it is difficult to adjust the pore size of the porous part.
[0086]
Moreover, 3 mass%-40 mass% are preferable, and, as for content of the compound (m) in a film forming liquid (f), 3 mass%-25 mass% are still more preferable.
The solvent (n) used in this UV wet method is a solvent that is miscible with the solvent (s) and does not dissolve the chain polymer (p). The solvent (n) may or may not swell the polymer of the compound (m). Examples of the solvent (n) that can be preferably used include water, alcohols such as propanol, and a mixture of water and alcohol.
[0087]
The film-forming solution (f) in a pre-cured state having lost fluidity is brought into contact with the solvent (n) to aggregate and precipitate the chain polymer (p). The contact method is arbitrary and can be immersion in solvent (n), spraying, impregnation contact, foam contact, vapor contact, etc., but curing of the composition (x) formed on the support Or it is preferable that it is immersion for every semi-hardened coating film.
[0088]
When the chain polymer (p) is aggregated and precipitated in the solvent (n), the polymer of the compound (m) intertwined with the polymer (p) is also simultaneously aggregated and precipitated. That is, a polymer mixture in which the polymer (p) and the polymer of the compound (m) are entangled with each other is aggregated and precipitated in a porous state. The porous shape may be a three-dimensional network (sponge), agglomerated particles, or other complex shapes having macrovoids.
[0089]
As in the case of the preferred first and second methods, the additives described in the production method can be added to the film-forming solution (f) as necessary.
This UV wet method usually forms a heterogeneous film (asymmetric film) having a dense layer on the opposite surface of the support, but a so-called isotropic film without a dense layer can also be produced. In the present UV wet method, it is easy to form a porous body having a pore size of about an ultrafiltration membrane to a microfiltration membrane. Typically, a porous portion having a pore size of 0.001 to 2 μm can be formed. .
[0090]
In the step (I), a preferred fourth method for providing a porous portion in a part of the cured or semi-cured coating film of the composition (x) as the first member (hereinafter sometimes referred to as “wet method”). In the same manner as in the first preferred method described above, a defective part of the coating film is formed as a part forming a porous part instead of pores in the cured or semi-cured coating film of the composition (x). The film-forming solution (g) containing the chain polymer (p) and the solvent (s) for dissolving the chain polymer (p) is applied (filled) to the defect portion. Forming a film-forming solution (g) coating film, and contacting the film-forming solution (g) coating film with a solvent (n) which is miscible with the solvent (s) but does not dissolve the chain polymer (p), By aggregating and depositing the chain polymer (p) in a porous state, the first member having a porous portion can be formed on the coating support.
[0091]
The chain polymer (p), the solvent (s), and the solvent (n) used in this wet method can be the same as those shown in the UV wet method. Further, as in the case of the preferred first to third methods, other additives described in the production method can be added to the film-forming solution (g) as necessary.
[0092]
The porous shape may be a three-dimensional network (sponge), agglomerated particles, or other complex shapes having macrovoids. This wet method usually forms a heterogeneous film (asymmetric film) having a dense layer on the opposite surface of the coating support, but an isotropic film can also be used. In this wet method, it is easy to form a porous body having a pore size of about reverse osmosis membrane to microfiltration membrane, and a gas separation membrane having a non-porous dense layer can also be formed. By this wet method, for example, a porous portion having a dense layer having a pore diameter of 0.0005 to 2 μm can be formed.
[0093]
The area of the porous part formed in the step (I) of the present invention is arbitrary, but preferably 1 × 10.-10m2~ 1x10-4m2And more preferably 2.5 × 10-9m2~ 1x10-5m2It is. If it is less than these ranges, the performance of the porous part (for example, filtration performance) is reduced, and if it exceeds these ranges, the device becomes larger, the merit as a micro device is reduced, and the amount of fluid required is increased, It is not preferable.
[0094]
In the microfluidic device manufactured by the manufacturing method of the present invention, the ratio (ratio) of the porous portion to the area of the first member is not particularly limited, but a porous membrane device having a normal size (for example, a filtration filter) ), And is preferably 1 × 10-8~ 3x10-2More preferably 1 × 10-7~ 1x10-2It is. This 1x10x-8If it is above, the merit as a microfluidic device will increase more and it will be 3x10-2If it is within the range, the production of the fine porous portion becomes easier.
[0095]
As described above, the pore diameter of the pores of the porous portion can be arbitrarily set according to the production method and application. For example, when used as a filtration membrane, 1 nm to 30 μm is preferable, and 10 nm to 10 μm is more preferable. In addition, the pore diameter may be uniform or distributed in the thickness direction of the porous portion.
[0096]
For example, the pore diameter distribution in which the pore diameter gradually decreases or increases from the surface of the porous portion toward the opposite surface, or the pore diameter gradually decreases or increases from both surfaces of the porous portion toward the center. There may be a pore size distribution and the like. Alternatively, the surface of the porous part has a so-called dense layer having a pore size much smaller than other parts in the thickness direction (for example, several nm or less) and a thickness of about several nm to several μm, The pores may have a so-called asymmetric structure that gradually increases toward the opposite surface. Alternatively, the porous layer may have a dense layer as described above on both surfaces and have a pore size distribution inside both surfaces.
[0097]
The pore structure of the porous portion is not particularly limited. For example, when viewed from the surface and the thickness direction, it may have a network structure, or may be a structure in which, for example, fine particles having a diameter of 0.1 μm to several μm are fused together, or a surface opposite from the surface It may be a structure in which a large number of capillary pores penetrating to the end are arranged.
[0098]
The 2nd member used with the manufacturing method of this invention has the defect | deletion part used as the flow path which reaches the surface. The deficient portion reaching the surface means a groove formed on the surface of the member, a hole formed in the member, a cavity provided inside the member partially opened on the member surface, or a composite structure thereof. The defect part which becomes a flow path means the defect part which becomes a capillary flow path by being laminated with the defect part itself of the second member or the first member.
[0099]
For example, the shape of the defect portion that becomes a flow path that penetrates the member is a round hole, a square hole, a slit shape, a conical shape, a pyramid shape, a barrel shape, a screw hole, a cut (normally the cross-sectional area is zero, The deformation may cause a flow path having a finite cross-sectional area), and may be a defect having a complicated shape whose cross-sectional area and direction change. The missing portion that becomes a concave flow path on the surface of the member may be a conical or pyramid, trapezoidal or inverted trapezoidal concave part such as a cone or a pyramid, or a groove that forms a flow path. A defect portion penetrating the member may be provided in communication with the concave defect portion on the surface. The defect part opened on the surface of the member connected to the defect part inside the member is, for example, a capillary defect part having both ends or one end opened, a cavity having an opening having an area smaller than the area when viewed from the surface, etc. obtain.
[0100]
The second member may be provided with a plurality of defective portions that are independent from each other. These deficient portions may be deficient portions that become flow paths reaching the surface, or may be other deficient portions. Examples of other deficient parts include chromatography and electrophoresis development paths, detection parts, absorber installation spaces, spaces used as sensor embedding parts, alignment marks, and the like.
[0101]
The manufacturing method of the second member and the manufacturing method of the defect portion of the second member are arbitrary. For example, injection molding, melt replica method, solution casting method, photolithography using an active energy ray-curable composition, energy beam A cast molding method using a curable composition, a micro stereolithography method, cutting and cutting with a blade, drilling, punching, laser drilling, sandblasting, and the like can be used. The second member may be a structure in which a plurality of layered members are stacked and fixed.
[0102]
Among these, photolithography using an active energy ray-curable composition as the second member forming material is preferable because it is easy to form fine and complicated defects and has high productivity. The composition (x) can be used as the linear curable composition. However, it is not necessary to use the same composition as the composition (x) used as the first member forming material. In the formation of the first member in the step (I), the composition (x) of the second member forming material may be subjected to patterning irradiation with active energy rays in order to provide a defect portion that becomes a flow path reaching the surface. And it is the same as the case where a defect | deletion part is formed in the formed composition (x) coating film on a coating support body. It is also preferable to form a member internal cavity by laminating and fixing a plurality of composition (x) layers having a defect portion.
[0103]
The external shape of the second member need not be particularly limited, and can take a shape according to the purpose of use. For example, it may be in the form of a sheet (including films, ribbons, etc .; the same shall apply hereinafter), plate, coating, rod, tube, and other complex shapes, but it is easy to mold and is a spare for the first member Since the (incomplete) cured coating is easily laminated and fixed, the surface to be fixed is preferably flat or quadratic, and particularly preferably sheet or plate. Moreover, the dimension of the adhering portion between the second member and the first member is not necessarily the same as that of the first member.
[0104]
The material of the second member is not particularly limited as long as it can be fixed to the first member by the manufacturing method of the present invention. Examples of materials that can be used as the material for the second member include polymers; crystals such as glass and quartz; ceramics; semiconductors such as silicon; carbon; metals and the like. A polymer (polymer) is particularly preferable from the viewpoints of productivity and low cost.
[0105]
The second member may be formed on the support. The material for the support in this case is arbitrary, and may be, for example, a polymer, glass, ceramic, metal, semiconductor, or the like. The shape of the support is also arbitrary, and may be, for example, a plate-like material, a sheet-like material, a coating film, a rod-like material, paper, a cloth, a nonwoven fabric, a porous material, an injection molded product, or the like. The support may be integrated with the microfluidic device or removed after formation. A plurality of microfluidic devices can be formed on one first member, or after production, these can be cut into a plurality of microfluidic devices.
[0106]
The polymer used for the second member may be a homopolymer or a copolymer, and may be a thermoplastic polymer or a thermosetting polymer. From the viewpoint of productivity, the polymer used for the second member is preferably a thermoplastic polymer or an energy beam curable crosslinked polymer.
[0107]
Examples of the polymer that can be used for the second member are the same as those mentioned as the polymer that can be used for the coating support. You may contain the additive which can be added to a coating support body.
[0108]
Further, in the use of the microfluidic device of the present invention, in addition to the purpose of improving adhesiveness, the surface of the second member and the porosity of the first member are used for the purpose of suppressing adsorption of solutes such as proteins to the device surface. It is also preferable to make the mass part hydrophilic.
[0109]
The cross-sectional area of the capillary channel formed is preferably 1 × 10-12m2~ 1x10-6m2More preferably 1 × 10-10m2~ 2.5 × 10-5m2It is. Both the width and height of the cross section of the flow channel are preferably 1 μm to 1000 μm, and more preferably 10 μm to 500 μm. If the cross-section of the flow path is smaller than these dimensions, it becomes difficult to manufacture, and if it exceeds this range, the characteristics as a microdevice are reduced. The microfluidic device manufactured by the present invention has a flow path with a cross-sectional area in this range, so that the reaction / analysis time can be shortened, synthesis / analysis can be performed with a small amount of sample, low waste, and temperature control accuracy improvement The features of a microfluidic device such as
[0110]
The width / height ratio of the channel cross section can be arbitrarily set according to the application and purpose, but generally 0.5 to 10 is preferable, and 0.7 to 5 is more preferable. The cross-sectional shape of the channel is arbitrary such as a rectangle (including a rectangle with rounded corners; the same applies hereinafter), a trapezoid, a circle, a semicircle, and a slit. The width of the channel need not be constant.
The flow path may be in communication with the outside of the microfluidic device manufactured in the present invention, or is not in communication with the outside, and other structures in the device, such as a liquid storage tank, a waste liquid absorption part, pressure You may communicate with a tank, a decompression tank, etc.
[0111]
The shape of the channel seen from the outside of the microfluidic device, for example, the shape seen from the direction perpendicular to the surface on the first member side of the formed microfluidic device is a straight line, a branch, a comb, a curve, It may be a spiral, zigzag or any other shape. The flow path refers to a capillary space through which a fluid flows or a capillary space through which pressure is transmitted through the fluid. In addition to a flow path for fluid transfer, a reaction field, a mixing field, an extraction field, a separation field, a flow rate It may be used as a measurement unit, a detection unit, or the like. The porous part of the first member is connected to the flow path. In addition to this, in addition to the membrane separation mechanism, it is connected to the flow path, for example, a liquid storage tank, a reaction tank, a waste liquid absorption part, and the outside of the device. A connection port or the like may be formed.
[0112]
The first member formed on the coating support is laminated on the second member so that the porous portion and at least a part of the opening to the member surface of the missing portion that becomes a flow path reaching the surface are stacked. And stick. This step is referred to as “step (II)”.
[0113]
Lamination and adhesion of the first member and the second member may be in a form according to the application and purpose, and need not be the entire surface. The porous part of the first member may be overlapped so as to communicate with a defective part that becomes a flow path reaching the surface of the second member.
[0114]
For example, the area of the porous part may be larger than the defect part opened on the surface of the second member, and may be overlapped so as to cover the entire defect part opening part of the second member. May be. Moreover, the area of the porous part may be smaller than the defect part on the surface of the second member, and may be overlapped with a part of the defect part opening part of the second member. When the porous part of the first member is formed by, for example, the above-described preferable second to fourth methods, the adhesive force between the cured coating film part and the porous part of the composition (x) is relatively weak Can occur.
[0115]
In such a case, the area of the porous part is made larger than the defect part opening part on the surface of the second member, and the whole part is overlapped so as to cover the whole defect part opening part of the second member or to overlap each other. This is preferable because the pressure resistance of the filtration can be increased.
[0116]
In the present invention, “lamination” includes not only direct lamination but also lamination via an adhesive. Adhesion between the first member and the second member may be adhesion using an adhesive, fusing (welding), polymerization or crosslinking penetrating the laminated surface, welding by partial dissolution with a solvent, or the like.
Among these fixing methods, the first member in a semi-cured (incompletely cured) state and preferably the second member in a semi-cured state are directly laminated, and the method of further proceeding the curing in that state is followed by bonding. There is no risk of clogging the porous part and the defect part with the agent, which is preferable. Curing performed at this time may be energy ray curing by irradiation with active energy rays or heat curing by heating. In the case of irradiation with active energy rays, it may be the same as that used for semi-curing. It may be a thing.
[0117]
In the case of using an adhesive, the adhesive is optional. For example, an energy ray curable adhesive, an epoxy-based thermosetting adhesive, a melt-type adhesive, a solvent-type adhesive, moisture such as cyanoacrylate, etc. Although a curable adhesive can be used, an energy ray curable adhesive is preferable because of its high productivity. The energy ray curable adhesive can be selected from those shown as the composition (x) used in the present invention. However, the adhesive does not need to have the same composition as the composition (x) used for the first member or the second member.
[0118]
The adhesive also preferably has a viscosity of 1000 mPa / s or higher. By using an adhesive with such a high viscosity, the adhesive layer is sticky when the adhesive is cured in a state where the first member and the second member are laminated, so it is necessary to maintain a compressed state. In addition, the possibility of clogging the porous portion with an adhesive is reduced. Moreover, it is also preferable to laminate | stack or adhere | attach as a gel form as a state which hardened the adhesive agent a little and increased the viscosity.
[0119]
The part where the adhesive adheres to both members does not block the defective part that becomes a flow path reaching the surface formed in the second member, and the defective part is unnecessary and is not necessary to the outside of the device or other parts. The position and shape are arbitrary as long as they do not communicate with the defect part, but the entire surface other than the defect part is preferable. The adhesive may coat the inside of the defect part or the part facing the defect part of the porous part as long as the defect part of the second member is not blocked.
[0120]
The thickness of the adhesive layer is arbitrary as long as the flow path portion of the defective portion that becomes the flow path reaching the surface is not blocked, but the structure of the present invention is sufficient compared to the first member and the second member. It is preferably thin, preferably 1/5 or less of the thickness of the first member or the second member, more preferably 1/10 or less, and most preferably 1/30 or less. The lower limit of the thickness of the adhesive layer is arbitrary as long as the first member is fixed to the second member, and is not particularly limited. If the first member is very thin, measurement is difficult. It can be on the order of 5 nm.
[0121]
In the present invention, since the first member is aligned and laminated on the second member in a state where it is formed on the coating support, the first member is a porous portion that is thin and flexible so that the first member cannot stand on its own. However, it is possible to accurately align without stretching, and in particular, it is possible to accurately align at a plurality of sites, and a minute structure can be easily manufactured.
[0122]
After the step (II), the first member is transferred to the second member by removing the coating support from the first member fixed to the second member. This step is referred to as “step (III)”. The removal method is arbitrary, and may be peeling, decomposition, melting, dissolution, volatilization and the like. Among these, removal by peeling is preferable because of high productivity.
[0123]
Removal by peeling is by peeling by tension, peeling by blade, peeling using a liquid flow such as water flow, peeling using a gas flow such as compressed air, natural peeling or partial dissolution by immersion in water, etc., heating or energy ray irradiation, etc. Peeling due to the modification of the support or peeling due to swelling of the support with water or the like is optional, and it is also preferable to change the temperature conditions in order to facilitate peeling.
[0124]
In addition, the combination of the material of the coating support and the material of the first member is selected, and the combination of the material of the first member is adhesive when the material is uncured and semi-cured, and the adhesive force is reduced after complete curing. By selecting, peeling becomes easy.
[0125]
In the production method of the present invention, it is also preferable to carry out post-curing as necessary after step (III) and completely cure any semi-cured member or adhesive.
[0126]
After the first member is transferred to the second member, a third member having a defect portion serving as a flow path reaching the surface is formed on the first member, the porous portion of the first member and the defect of the third member. It is also preferable to laminate and fix the parts so that they overlap. Although the fixing method is arbitrary, the same method as in the case of stacking and fixing the first member and the second member can be used. The shape of the third member may be the same as that of the second member. The shape and dimensions of the defect portion are the same as in the case of the second member.
[0127]
The third member is laminated with the porous portion of the first member separated from the first member in accordance with the position of the defective portion serving as a flow path reaching the surface of the second member and the position of the defective portion facing the member surface. It is also preferable to fix and form another channel as a flow path or a part thereof on the back side of the porous portion. By providing the third member, a microfluidic device having independent flow paths on the stock solution side and the filtrate side can be manufactured.
[0128]
The formed microfluidic device can be post-processed such as drilling and cutting. In addition, since the microfluidic device of the present invention has a very small size as a whole, it is useful to produce a large number of members on one resin layer at the same time for production efficiency and accurate positioning of the details of each member. is there. In other words, by creating a plurality of microfluidic devices on a single exposed development plate, it is possible to produce a large number of microfluidic devices at once with good reproducibility and high dimensional stability. it can.
[0129]
According to the present invention, a microfluidic device having a fine porous membrane portion can be manufactured accurately, with a good yield and high productivity. The manufacturing method of the present invention is easy to accurately align a film-like member formed with a minute porous part without causing deformation such as stretching and laminate it on another member, Especially in the manufacture of structures that require alignment at multiple parts, for example, microfluidic devices that have multiple porous parts, and microfluidic devices in which the flow paths of both members communicate at multiple parts. Demonstrate.
[0130]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example, this invention is not limited to the range of these Examples. In the following examples, “part” and “%” represent “part by mass” and “% by mass”, respectively, unless otherwise specified.
[0131]
[Active energy ray irradiation]
Using a light source unit for multi-light 200 type exposure apparatus manufactured by USHIO INC. Using a 200 W metal halide lamp as a light source, the ultraviolet intensity at 365 nm is 100 mW / cm2Were irradiated in a nitrogen atmosphere at room temperature unless otherwise specified.
[0132]
[Example 1]
In this example, an example in which a porous portion is produced by a “reaction-induced phase separation method” is shown.
[Preparation of composition (x)]
As a polymerizable compound (a), 30 parts of a trifunctional urethane acrylate oligomer having an average molecular weight of about 2000 (“Unidic V-4263” manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), ω-tetradecanediol diacrylate and ω-pentadecanediol 45 parts of alkyl diacrylate (“Sartomer C2000” manufactured by Somaru Co., Ltd.) mainly composed of diacrylate, and nonylphenoxypolyethylene glycol (n = 17) acrylate (made by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) as an amphiphilic compound N-177E ") 25 parts, 1 part of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (" Irgacure 184 "manufactured by Ciba Geigy Co.) as a photopolymerization initiator, and 2,4-diphenyl-4-methyl-1- Penten (Kanto Chemical Co., Ltd.) 0.1 Parts were mixed to prepare composition (x) 1. In addition, the ultraviolet-cured material of composition (x) 1 had a contact angle with water of 14 degrees.
[0133]
[Preparation of film-forming solution (e)]
As the polymerizable compound (a), 76 parts of “Unidic V-4263” (a trifunctional urethane acrylate oligomer manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), dicyclopentanyl diacrylate (“R-” manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) 684 "), 19 parts, 5 parts of methoxynonaethylene glycol acrylate (" NK-ester AM-90G "manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)," Methyl decanoate "(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as the poor solvent (r) 180 parts by company), 3 parts of acetone as a volatile good solvent, and 3 parts of “Irgacure 184” (Ciba Geigy 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone) as a UV polymerization initiator. Membrane liquid (e) 1 was prepared.
[0134]
[Step (I): Production of first member]
The composition (x) 1 is coated on a biaxially stretched polypropylene film (manufactured by Nimura Chemical Co., Ltd., OPP film) having a thickness of 30 μm and subjected to corona discharge treatment on one side as a coating support using a 127 μm bar coater. Then, through a photomask, the part other than the non-exposed part having a circular shape of 1 mm in diameter (FIG. 1) is irradiated with ultraviolet rays for 10 seconds in the air to be semi-cured, and the non-exposed part is made with 50% ethanol aqueous solution. The film was washed and removed, and dried at 50 ° C. for 20 minutes under normal pressure to form a semi-cured composition (x) coating film having a circular defect having a diameter of 1 mm.
[0135]
Next, using a microsyringe, the film-forming solution (e) is applied (filled) to the deficient part so as to rise slightly from the surface of the coating film, and ultraviolet light is applied only to the film-forming liquid (e) application part in a nitrogen atmosphere. Is cured by irradiating for 40 seconds, and the poor solvent (r) is washed away with n-hexane to form a cured product of the film-forming solution (e) and a semi-cured composition (x). The
[0136]
[Production of second member]
A composition (x) is applied to an acrylic plate (base material) of 5 cm × 5 cm ×
[0137]
[Step (II): Lamination and fixing of first member and second member]
Both members were overlapped so that the porous portion of the first member and the circular portion of the second member overlapped, and the whole was irradiated with ultraviolet rays for 15 seconds to be cured and fixed.
[Step (III): Stripping removal of coating support]
Next, the coating support was peeled off from the first member with running water, and the first member was formed as a resin layer and transferred to the second member to obtain a microfluidic device [# 1] having a porous portion.
[0138]
[Formation of other structures]
After that, at the end of the linear defect part (opposite the circular defect part), a hole with a diameter of 0.5 mm is drilled from the first member side with a drill to form an inflow part, on which the lure is formed. A fitting (not shown) was bonded with an epoxy adhesive.
[0139]
[Filtration test]
From the microsyringe connected to the luer fitting (not shown) of the inflow portion of the microfluidic device [# 1], resin fine particles having an average particle diameter of 10 μm (Micropearl SP-210 manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) were dispersed. When water was injected and a pressure of about 10 kPa was applied, only water permeated and flowed out of the porous portion. That is, the separation function as a filtration membrane was confirmed.
[0140]
[Structure observation]
After completion of the filtration test, the microfluidic device [# 1] was washed, dried and destroyed, and the porous portion was observed with a scanning electron microscope (SEM). As gaps between the 3 μm aggregated particles, pores having a pore diameter of about 0.1 μm were observed, and pores of about 0.3 μm were observed on the side bonded to the second member. In the cross section, a dense layer was formed on the surface side of the microfluidic device, and a porous body having a thickness of about 0.3 μm was formed on the adhesion side.
Moreover, the thickness of the 1st member and the thickness of the resin layer of the 2nd member were about 100 micrometers.
[0141]
[Example 2]
This example shows an example in which the porous portion is manufactured by the “UV wet method”.
[Preparation of film-forming solution (f)]
As the polymerizable monomer (a), 2 parts of diethylene oxide-modified bisphenol A diacrylate (“New Frontier BPE-4” manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), methoxynonaethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) NK-ester AM-90G "), 5 parts, polysulfone as a chain polymer (p) [" Udelpolysulfone P1700 "manufactured by Amoco Performance Products Inc.], N as solvent (s) , N-dimethylacetamide 67 parts and 1 part of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (“Irgacure 184” manufactured by Ciba Geigy Co.) as a photopolymerization initiator were uniformly mixed to obtain a film-forming solution (f).
[0142]
[Step (I): Production of first member]
In the same manner as in Example 1, the same semi-cured coating film having a defect portion shown in FIG. 1 as that prepared in Example 1 was prepared on the coating support.
Next, a part of the solvent is removed by applying (filling) the film-forming solution (f) to the deficient part by using a syringe so that it slightly rises from the surface of the coating film and leaving it in a nitrogen atmosphere for about 5 seconds. After volatilization, the film-forming solution (f) was irradiated with ultraviolet rays only for 40 seconds to pre-cure the film-forming solution (f) to obtain a transparent gel that lost fluidity. Subsequently, when the whole coating support was poured into the water used as the solvent (n), the gel-like film-forming solution (f) became milky white and solidified. Thereafter, the porous portion was washed with ethanol and water in this order and freeze-dried to form a first member on the coating support.
[0143]
[Step (II): Lamination and fixing of first member and second member]
4 parts of a trifunctional urethane acrylate oligomer having an average molecular weight of about 2000 (“Unidic V-4263” manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), an alkyl mainly composed of ω-tetradecanediol diacrylate and ω-
[0144]
[Step (III): peeling of coating support]
Thereafter, the coating support was peeled off from the first member with running water, and the first member was transferred to the second member.
[Formation of other structures]
At the end of the linear defect part (opposite the circular defect part), a hole with a diameter of 0.5 mm is drilled from the first member side by a drill to form an inflow part, and a luer fitting (Fig. (Not shown) was bonded to obtain a microfluidic device [# 2].
[0145]
[Filtration test]
A microsyringe was connected to the luer fitting (not shown) of the inflow part of the microfluidic device [# 2], an aqueous bovine serum albumin solution (concentration Co = 500 mg / L, pH 7) was injected, and a pressure of 50 kPa was applied. However, it was confirmed that the liquid permeates and flows out from the porous portion. The concentration of bovine serum albumin (Ct) in the liquid that permeates and flows out from the porous layer is measured with an ultraviolet-visible spectrophotometer to determine the albumin rejection (R (%) = (1-Ct / Co) x100). As a result, the rejection rate was 90%. That is, the separation function as an ultrafiltration membrane was confirmed.
[0146]
[Structure observation]
After completion of the filtration test, the microfluidic device [# 2] was washed, dried and destroyed, and the porous portion was observed with an SEM. As a result, pores of about 0.05 μm or less were found on the side bonded to the second member. As a result, pores of about 1 μm were observed on the surface of the microfluidic device. In addition, in the cross section, a dense layer was formed on the adhesion side with the second member, and about 1 μm of the porous portion and about 50 μm of macro voids were observed on the outer side.
Further, the thickness of the first member and the thickness of the resin layer of the second member were about 100 μm, and the thickness of the adhesive was about 2.5 μm.
[0147]
[Example 3]
In this embodiment, an example in which the porous portion is manufactured by the “wet method” is shown.
[Preparation of film-forming solution (g)]
18 parts of polyamide (“Conex” manufactured by Teijin Ltd.) as the chain polymer (p) and 82 parts of N, N-dimethylacetamide as the solvent were uniformly mixed to obtain a film forming solution (g) 3. .
[0148]
[Step (I): Production of first member]
In the same manner as in Example 1, the same semi-cured coating film having a defect portion shown in FIG. 1 as that prepared in Example 1 was prepared on the coating support.
Next, using a syringe, a film-forming solution (g) is applied (filled) to the extent that it slightly rises from the coating surface, and is left in the air for about 5 seconds to volatilize a part of the solvent. Then, the whole coating support was poured into water used as the solvent (n). As a result, the film-forming solution (g) became milky white and solidified. Subsequently, it washed with water, freeze-dried, and formed the semi-hardened coating-like 1st member on the coating support body.
[0149]
[Step (II): Lamination and fixing of first member and second member]
Both members were overlapped so that the porous portion of the semi-cured first member and the circular portion of the same second member used in Example 1 were overlapped, and cured by ultraviolet irradiation for 15 seconds to be fixed.
[0150]
[Step (III): peeling of coating support]
Next, the coating support was peeled off from the first member with running water, and the first member was transferred to the second member to obtain a microfluidic device [# 3] having a porous portion.
[Formation of other structures]
After that, at the end of the linear defect part (opposite the circular defect part), a hole with a diameter of 0.5 mm is drilled from the first member side by a drill to form an inflow part, on which a luer fitting ( (Not shown) was adhered.
[0151]
[Filtration test]
A microsyringe was connected to a luer fitting (not shown) at the inflow portion of the microfluidic device [# 3], a bovine serum albumin aqueous solution (concentration Co = 500 mg / L, pH 7) was injected, and a pressure of 50 kPa was applied. However, it was confirmed that the liquid permeates and flows out from the porous portion. The concentration of bovine serum albumin (Ct) in the liquid permeated from the porous layer was measured with an ultraviolet-visible spectrophotometer, and the albumin blocking rate (R (%) = (1-Ct / Co) × 100) was determined. However, the rejection rate was 96%. That is, the separation function as an ultrafiltration membrane was confirmed.
[0152]
[Structure observation]
After completion of the filtration test, the microfluidic device [# 3] was washed, dried and destroyed, and the porous portion was observed with an SEM, and the SEM resolution of 0.007 μm or more was observed on the side bonded to the second member. No pores were observed, and about 1 μm pores were observed on the surface of the microfluidic device. In addition, in the cross section, a dense layer was formed on the adhesion side with the second member, and about 1 μm of the porous portion and about 150 μm of macro voids were observed on the outer side.
Moreover, the thickness of the 1st member and the thickness of the resin layer of the 2nd member were about 100 micrometers.
[0153]
[Example 4]
In the present embodiment, an example in which the porous portion is manufactured by the “energy beam lithography method” is shown.
[0154]
[Step (I): Production of first member]
Using a 50 μm bar coater on a 30 μm-thick biaxially stretched polypropylene film (OPP film, manufactured by Nimura Chemical Co., Ltd.) having a corona discharge treatment on one side as a coating support (not shown) x), and through a photomask, other than a large number of circular non-exposed portions having a diameter of 10 μm arranged at a pitch (center distance) of 20 μm in a range of 10 mm × 10 mm as shown in FIG. The part was exposed to ultraviolet rays in air for 7 seconds to be semi-cured, and the non-exposed part was washed and removed with a 50% ethanol aqueous solution and dried with hot air at 50 ° C. for 20 minutes, as shown in FIG. A semi-cured coating film (5) having a porous part (11) was produced on a coating support (not shown) to obtain a first member (5).
[0155]
[Step (II): Production of second member]
The same composition (x) as that used in Example 1 was applied to a 1 mm thick acrylic plate substrate (1) using a 127 μm bar coater, and passed through a photomask through a 1 mm diameter circle and a width of 150 μm. The part other than the non-exposed part having the shape shown in FIG. 2 connected to a line having a length of 30 mm is exposed to ultraviolet rays for 10 seconds in the air to be semi-cured, and the uncured composition of the non-irradiated part The product (x) is washed and removed with a 50% ethanol aqueous solution and dried with hot air at 50 ° C. for 20 minutes to form a semi-cured coating film (3) having a defect (12) as shown in FIG. did.
[0156]
On the other hand, as a coating support (not shown), a 30 μm thick biaxially stretched polypropylene film (manufactured by Nimura Chemical Co., Ltd., OPP film) having a corona discharge treatment on one side is used, and a 50 μm bar coater is used thereon. The composition (x) used in Example 1 was applied, and exposure was performed by irradiating ultraviolet light in air for 10 seconds to portions other than the circular non-exposed portion having a diameter of 1 mm as shown in FIG. 1 through a photomask. The composition (x) of the non-irradiated part was washed and removed with a 50% aqueous ethanol solution and dried with hot air at 50 ° C. for 20 minutes to form a defect part (13) as shown in FIG. A semi-cured coating film (4) was formed.
[0157]
Next, a circular defect part (13) of the coating film (4) formed on the coating support (not shown) and a defect part of the coating film (3) formed on the substrate (2). The coating resin surfaces are overlapped so that the circular portions of (12) overlap, the ultraviolet rays are irradiated for 10 seconds to advance curing of both members, and then a coating support (not shown) of the coating (4) The OPP film was peeled off with a water flow to obtain a second member (14) comprising a substrate (2), a coating film (3) and a coating film (4) laminated in this order.
[0158]
[Step (II): Lamination and fixation of first member and second member]
Both members are overlapped so that the porous part (11) of the semi-cured first member (5) and the defect part (13) of the second member (14) overlap, and active energy rays are irradiated for 10 seconds. Both members were bonded.
[Step (III): peeling of coating support]
Next, the coating support (not shown) was peeled off from the first member (5) with a water flow, and the first member (5) was transferred to the second member (14).
[0159]
[Production of third member]
Exactly the same as the second member (14), corresponding to the base material (2), the coating film (3), the coating film (4), the defect part (12) and the defect part (13) of the second member. The same third member (15) as the second member (14), having a substrate (2 '), a coating film (3'), a coating film (4 '), a defect part (12'), and a defect part (13 ') ) Was produced.
[0160]
[Lamination and fixation of third member]
On the first member (5) side of the laminate of the first member (5) and the second member (14), the circular defect (13 ′) of the third member (15) is the first member (5). The third member is stacked so that it overlaps the circular defect (13) of the second member (14) across the porous portion (11), and in a compressed state, it is irradiated with ultraviolet rays for 30 seconds to be completely cured and fixed. A microfluidic device [# 4] was obtained.
[0161]
[Formation of other structures]
Thereafter, at the end of the defect portion (12) opposite to the circular portion, the base member (2) of the second member is drilled with a hole having a diameter of 0.5 mm to form the inflow portion (1). At the opposite end of the circular portion of the defect portion (12 ′), a hole with a diameter of 0.5 mm is drilled in the base material (2 ′) of the third member to form an outflow portion (1 ′). A luer fitting (not shown) was adhered to the top.
[0162]
[Filtration test]
A microsyringe is connected to the luer fitting (not shown) of the
[0163]
[Structure observation]
After completion of the filtration test, the microfluidic device [# 4] was washed, dried and destroyed, and the porous portion was observed with an SEM. The pore diameter on the adhesion side with the second member was 11 μm, and the pore diameter on the third member side. Mortar-shaped pores of about 16 μm were observed. The thickness of the first member (5), the resin layer (4), and the resin layer (4 ') was about 30 µm, and the thickness of the resin layer (3) and the resin layer (3') was about 100 µm.
[0164]
【The invention's effect】
In the present invention, a film-like member having a minute porous portion in a part thereof, or a very thin and flexible film-like member having a porous portion as an other member with high accuracy by an industrially stable method. A method of manufacturing a microfluidic device having a porous part by stacking and fixing can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view of a first member used in Examples 1, 2, and 3 and a second member and a third member used in Example 4 as seen from a direction perpendicular to the surface.
FIG. 2 is a plan view of the second member used in Examples 1, 2, and 3, the
FIG. 3 is a schematic plan view of the porous portion (first member) used in Example 4 as viewed from a direction perpendicular to the surface.
4 is an exploded perspective view of a microfluidic device manufactured in Example 4. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Hole drilled in
1 'hole drilled in substrate 2', outflow part
2 Substrate constituting the second member
2 'Substrate constituting the third member
3, 4 Coating film and resin layer constituting the second member
3 ', 4' Coating film and resin layer constituting the third member
5 Coating film, resin layer, first member to be the first member
11 Porous part of the first member
12, 12 ', 13, 13' defect
14 Second member
15 Third member
Claims (10)
表面に達する流路となる欠損部を有する第二部材の前記欠損部の少なくとも一部に、第一部材の多孔質部を重ねるように積層し固着する工程（II）、及び
前記塗工支持体を第一部材から除去することにより第一部材を第二部材に転写する工程（III）、
を含むことを特徴とする、流路と該流路と接続された多孔質部を有するマイクロ流体デバイスの製造方法。The active energy ray-curable composition (x) containing the active energy ray-polymerizable compound (a) is coated on the coating support, and pores that reach at least a part of the member from the surface of the member to the back surface Forming a first member comprising a cured or semi-cured coating film having a porous portion comprising (I),
Step (II) of laminating and fixing the porous portion of the first member so as to overlap at least a part of the defective portion of the second member having the defective portion serving as a flow path reaching the surface, and the coating support Transferring the first member to the second member by removing the first member from the first member (III),
A method of manufacturing a microfluidic device having a flow path and a porous portion connected to the flow path.
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