JP4418880B2 - Microstructure with micro structure on the surface - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂からなり表面に微細な溝やウェルなどの凹凸構造を有する微細構造体に関するものである。   The present invention relates to a fine structure made of a resin and having an uneven structure such as a fine groove or well on a surface.

マイクロ流路チップ等の表面にミクロなな凹凸を有する微細構造体について、シリコン、ガラス、樹脂などの様々な素材を用いたものが提案されている。
シリコンを用いた微細構造体では、シリコン単結晶から切り出されたシリコンウエハーをエッチングすることにより凹凸パターンを形成する方法が広く用いられている。
このような方法は、凹凸形状の精度が高い面では好ましいものの、原材料であるシリコンウエハーが高価であることや加工機・加工設備が極めて高価であること、加工時間が長いなどの問題がある。また、凹凸形状の精度は加工機や加工条件に左右されやすく、不良品の発生率が高いことがある。
As for a fine structure having micro unevenness on the surface of a microchannel chip or the like, a structure using various materials such as silicon, glass and resin has been proposed.
In a fine structure using silicon, a method of forming a concavo-convex pattern by etching a silicon wafer cut out from a silicon single crystal is widely used.
Such a method is preferable in terms of high accuracy of the concavo-convex shape, but has a problem that a silicon wafer as a raw material is expensive, a processing machine and processing equipment are extremely expensive, and a processing time is long. In addition, the accuracy of the concavo-convex shape is easily influenced by the processing machine and processing conditions, and the occurrence rate of defective products may be high.

ガラス製の微細構造体は、基本的にはシリコン製の微細構造体と同様な課題を有しており、原材料・機械設備のコスト、加工時間、不良率などの問題は解決されていない。   Glass microstructures basically have the same problems as silicon microstructures, and problems such as cost of raw materials and mechanical equipment, processing time, and defect rate have not been solved.

樹脂からなる微細構造体については、様々な樹脂を用いた検討がなされている。
PDMS(ポリジメチルシロキサン)を主成分としたものでは、反応基を導入したPDMSに硬化剤を混合したものを型に流し込んで、加熱・固化させることなどにより製造する方法が用いられる。
With respect to the fine structure made of resin, studies using various resins have been made.
In the case of using PDMS (polydimethylsiloxane) as a main component, a method is used in which PDMS into which a reactive group is introduced and a curing agent mixed therein are poured into a mold and heated and solidified.

このようなPDMS製の微細構造体は実験室レベルで比較的容易に作製できることから、これまでに多くの研究例があり、一部商品化されているものもある。
しかし、原材料が高価、硬化時間が長いなどの理由から、PDMS製の微細構造体においては、樹脂を用いることで期待される低価格、大量生産を実現することは困難である。
またこの構造体自体は、エラストマー状で柔軟なために精度を保つことが難しく、流路内で高圧に液体を流す場合には変形して漏れが発生するなどの問題が起こる。
Since such PDMS microstructures can be fabricated relatively easily at the laboratory level, there have been many research examples so far, and some of them have been commercialized.
However, because the raw materials are expensive and the curing time is long, it is difficult to realize low cost and mass production expected by using a resin in a PDMS microstructure.
In addition, since the structure itself is elastomeric and flexible, it is difficult to maintain accuracy, and when a liquid is flowed at a high pressure in the flow path, problems such as deformation and leakage occur.

樹脂製の微細構造体には、アクリルやポリカーボネートなどの透明な硬質樹脂も使用される。レーザー加工機やマイクロ切削機などを用いて、これら樹脂からなる基板に凹凸パターンを形成させる方法で作製することが広く行われている。
これらの方法によれば単純なパターン構造は容易に作製できるものの、パターンが複雑化すればするほど加工時間が長くなり、結果として生産性は大きく低下する。また加工機が高価であるため、このような方法により低価格で量産性の高い微細構造体を作製することは困難である。
A transparent hard resin such as acrylic or polycarbonate is also used for the resin microstructure. Fabrication by a method of forming a concavo-convex pattern on a substrate made of these resins using a laser processing machine, a micro cutting machine or the like is widely performed.
According to these methods, a simple pattern structure can be easily produced, but as the pattern becomes more complicated, the processing time becomes longer, and as a result, the productivity is greatly reduced. Further, since the processing machine is expensive, it is difficult to produce a microstructure having a low price and high mass productivity by such a method.

樹脂を用いた微細構造体の製造においては、生産性の面で有利な射出成形も用いられている。ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、脂環式ポリオレフィンなどを用い射出成形により微細構造体を作製することが行われているが、これら樹脂では微細な凹凸パターンの転写や製品の離型などに問題がある。すなわち、コーナー部分に樹脂が充填されなかったり、ウェルドラインが残ったり、離型時に変形したりして、設計した凹凸パターンを有する微細構造体を得るには至っていない。     In the production of a fine structure using a resin, injection molding which is advantageous in terms of productivity is also used. Production of fine structures by injection molding using polystyrene, acrylic resin, polycarbonate, alicyclic polyolefin, etc. has been carried out, but these resins have problems in transferring fine uneven patterns and releasing products. . In other words, a fine structure having a designed concavo-convex pattern has not been obtained because the corner portion is not filled with resin, a weld line remains, or is deformed at the time of mold release.

このような問題を解決するために、既に我々は新規な転写性に優れた樹脂組成物を発明した(特許文献1)。この発明によれば、ミクロな凹凸パターンが形成されたマイクロチップが得られることが分かっている。
このように用いる樹脂を最適化することにより、射出成形によっても微細構造体が作製できるが、通常の射出成形においては過熱−冷却のプロセスが存在するため、熱収縮が微細形状の寸法精度に影響する。
In order to solve such problems, we have already invented a novel resin composition excellent in transferability (Patent Document 1). According to the present invention, it has been found that a microchip on which a micro uneven pattern is formed can be obtained.
By optimizing the resin used in this way, it is possible to produce a microstructure by injection molding. However, in normal injection molding, there is an overheating-cooling process, so heat shrinkage affects the dimensional accuracy of the fine shape. To do.

ミクロな構造の寸法精度を高めるためには、熱収縮が影響しない樹脂成形方法が必要であり、その例としては光硬化を利用した硬化性樹脂による成形が考えられる。このような成形においては、マスク露光による方法や鋳型に硬化性樹脂を流し込む方法などが用いられる。   In order to increase the dimensional accuracy of the micro structure, a resin molding method that does not affect thermal shrinkage is necessary, and as an example, molding with a curable resin using photocuring can be considered. In such molding, a mask exposure method, a method of pouring a curable resin into a mold, or the like is used.

マスク露光による方法では、基板上に一定の厚さで塗布した光硬化性樹脂の上に、パターンに対応したマスクを載せ、その上から一定時間光を照射したのちに、未硬化樹脂を除去して凹凸構造が作製される(特許文献2を参照)。このような方法は既存技術を組み合わせただけなので、比較的容易に凹凸構造が得られるものの、作製できる構造が限られたり、微細構造ではその精度が低下するなどの問題がある。すなわちマスク露光では基板に任意の角度で立つ斜めの壁や深さの異なる穴などは通常は作製できない。また基板に垂直な壁についても、露光により構造を形成する際に樹脂中で光や化学反応が拡散することにより、壁の傾きが発生したり平面度が低下したりするので、高い寸法精度の構造を得ることは困難である。またこのようなマスク露光用に用いられる従来の樹脂では、無蛍光のものがほとんどなく、マイクロチップ等への使用では問題がある。   In the mask exposure method, a mask corresponding to the pattern is placed on a photo-curing resin coated on the substrate with a certain thickness, and after irradiation with light for a certain period of time, the uncured resin is removed. Thus, an uneven structure is produced (see Patent Document 2). Since such a method is only a combination of existing techniques, a concavo-convex structure can be obtained relatively easily, but there are problems such as a limited number of structures that can be manufactured and a decrease in accuracy with a fine structure. That is, in the mask exposure, an oblique wall standing at an arbitrary angle on the substrate or a hole having a different depth cannot normally be produced. In addition, for walls perpendicular to the substrate, light and chemical reactions diffuse in the resin when forming a structure by exposure, which causes wall tilt and flatness, resulting in high dimensional accuracy. It is difficult to obtain a structure. Further, the conventional resins used for such mask exposure hardly have any non-fluorescence, and there is a problem when used for a microchip or the like.

鋳型に硬化性樹脂を流し込む方法では、微細な凹凸構造を表面に有する鋳型を用い、そこに光硬化性樹脂を流し込み、光照射して樹脂を硬化させることにより微細構造を作製する。用いる光硬化性樹脂は、硬化前の樹脂粘度を低く出来るために、一般には微細構造先端への樹脂充填は容易である。また構造形成後の冷却プロセスがなく、熱収縮や結晶化による体積変化がないために変形も発生しにくいので、この方法によれば鋳型の寸法精度を反映した高精度な微細構造を形成できる。   In the method of pouring a curable resin into a mold, a fine structure is prepared by using a mold having a fine concavo-convex structure on the surface, pouring a photocurable resin there, and curing the resin by light irradiation. Since the photo-curing resin used can reduce the resin viscosity before curing, it is generally easy to fill the resin at the tip of the microstructure. In addition, since there is no cooling process after the formation of the structure and there is no volume change due to thermal shrinkage or crystallization, deformation is unlikely to occur, and according to this method, a highly accurate fine structure reflecting the dimensional accuracy of the mold can be formed.

このように鋳型に硬化性樹脂を流し込む方法では、高精度な微細形状の形成は容易であるが、問題の多くは硬化後の離型に見られる。すなわち、光硬化性樹脂の成分としてよく用いられるエポキシ系化合物やアクリル系化合物は、それらが接着剤としても使用されることから分かるように、鋳型の素材である金属、ガラス、シリコンとは密着性が高く、そのために離型時に微細構造体のミクロな構造が変形したり、破壊したり、型を破損したりする。   As described above, in the method of pouring the curable resin into the mold, it is easy to form a fine shape with high accuracy, but most of the problems are found in the mold release after curing. In other words, epoxy compounds and acrylic compounds that are often used as components of photo-curable resins, as they can be seen from the fact that they are also used as adhesives, adhere to metal, glass, and silicon, which are mold materials. Therefore, at the time of mold release, the micro structure of the fine structure is deformed, broken, or the mold is damaged.

このような問題を解決するために、これまで我々は光硬化性樹脂や鋳型を改良する検討をおこない、光硬化性樹脂を用いる新たな成形方法を考案してきた(特許文献3、4)。難接着性樹脂であるポリプロピレン系樹脂やシリコーンゴムを鋳型とした硬化性樹脂の成形方法を考案して上記離型の問題を解決したが、これらの鋳型では耐久性や精度に課題が残されているためにさらなる改良が望まれる。通常の金属、ガラス、シリコンなどからなる耐久性の高い鋳型を使用することができる光硬化性樹脂が必要であると考えられるが、現状では離型性などの成形性や、マイクロチップに求められる無蛍光性など物性の点で満足できるものは提供されていない。   In order to solve such problems, we have so far studied to improve photocurable resins and molds and have devised new molding methods using photocurable resins (Patent Documents 3 and 4). We have devised a molding method for curable resins using polypropylene resins and silicone rubber, which are difficult-to-adhere resins, as a mold to solve the above-mentioned mold release problem, but these molds still have problems in durability and accuracy. Therefore, further improvement is desired. A photo-curable resin that can use a highly durable mold made of ordinary metal, glass, silicon, etc. is considered necessary, but at present it is required for moldability such as releasability and microchips. Nothing that is satisfactory in terms of physical properties such as non-fluorescence is provided.

特許第3867126号Japanese Patent No. 3867126 特開2003−66033号JP 2003-66033 A 特開2006−346905号JP 2006-346905 A 特開2007−253071号JP2007-253071

本発明は前記技術課題に鑑み、シリコンや金属からなる耐久性の高い鋳型を用い、光硬化のような高い生産性が得られる方法により製造可能な、安価で量産性に優れ、微細形状の寸法精度が高く、マイクロチップに適用できる無蛍光な素材からなる微細構造体を提供することを目的とする。   In view of the above technical problem, the present invention uses a highly durable mold made of silicon or metal, and can be manufactured by a method capable of obtaining high productivity such as photocuring, is inexpensive, excellent in mass productivity, and has a fine shape. An object of the present invention is to provide a fine structure made of a non-fluorescent material with high accuracy and applicable to a microchip.

本発明の微細構造体は、1個の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合する単量体Xおよび単量体Xと混合した時に均一な液体となり2個以上の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合する単量体Yからなり、単量体Xと単量体Yの重量比が90/10〜55/45の範囲にある重合体A、および単量体Xと単量体Yとからなる液体に溶解またはコロイド状に分散する重合体Bを主たる成分とする重合体組成物からなり、単量体Xはそれを重合した重合体のガラス転移温度が20℃以下であり、重合体Aと重合体Bとの重量比が93/7〜65/35の範囲にあり、単量体Xと単量体Y及び重合体Bの混合物を主成分とする光硬化性樹脂を光硬化させた後の20℃〜25℃の何れかの温度における貯蔵弾性率が1〜1100MPaの範囲にあり、
単量体Xは、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート、及び少なくとも式(1)により表される化学構造を有する部分が含まれている単量体のうちのいずれかを単独または混合したものであり、
(式(1)中、mは2〜4の整数、nは1〜10の整数、RはCH またはH)
単量体Yは、ジアクリル酸エチレングリコール、ジアクリル酸ブタンジオール、ジアクリル酸1,6−ヘキサンジオール、ジアクリル酸1,10−デカンジオール、ジエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、アリルアクリレート、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸ブタンジオール、ジメタクリル酸1,6−ヘキサンジオール、ジメタアクリル酸1,10−デカンジオール、ジエチレングリコールメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、アリルメタクリレートのうちからいずれかを単独または混合したものであり、重合体Bはコア・シェル型の高分子微粒子からなり、表面にミクロな凹凸構造を有することを特徴とする。
The microstructure of the present invention has a uniform liquid when mixed with monomer X having a single polymerizable double bond and polymerized by free radical polymerization, and two or more polymerizable double bonds. A polymer A comprising a monomer Y having a bond and polymerized by free radical polymerization, wherein the weight ratio of the monomer X to the monomer Y is in the range of 90/10 to 55/45; and the monomer X And the monomer Y is a polymer composition mainly composed of a polymer B dissolved or colloidally dispersed in the liquid, and the monomer X has a glass transition temperature of 20 ° C. The photo-curing having a weight ratio of the polymer A and the polymer B in the range of 93/7 to 65/35, and a mixture of the monomer X, the monomer Y, and the polymer B as the main components. The storage elastic modulus at any temperature of 20 ° C. to 25 ° C. after photo-curing the functional resin is 1 to It is in the range of 100MPa,
Monomer X is one of or a mixture of alkyl acrylate, alkyl methacrylate, and a monomer containing at least a moiety having a chemical structure represented by formula (1),
(Equation (1), m is an integer of 2 to 4, n represents an integer of 1 to 10, R represents CH 3 or H)
Monomer Y is ethylene glycol diacrylate, butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 1,10-decanediol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, allyl acrylate, ethylene dimethacrylate One or a mixture of glycol, butanediol dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, 1,10-decanediol dimethacrylate, diethylene glycol methacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, and allyl methacrylate The polymer B is composed of core / shell type polymer fine particles and has a micro uneven structure on the surface.

重合体Aを構成する単量体Xは、1個の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合するモノマーであれば特に制限は無く、ビニルモノマー類、(メタ)アクリレート類、アクリルアミド類などを使用することができる。単量体Xは1種類のモノマーでも良く、2種類以上のモノマーを混合したものでも良い。   The monomer X constituting the polymer A is not particularly limited as long as it has a single polymerizable double bond and is polymerized by free radical polymerization. Vinyl monomers, (meth) acrylates, acrylamides Etc. can be used. The monomer X may be a single monomer or a mixture of two or more monomers.

単量体Xは、微細構造体を製造する際の生産性を高める観点からは重合速度が速いことが好ましく、このような単量体としては(メタ)アクリロイル基の化学構造を有する単量体が好ましい。また単量体Xは、蛍光の観点からは芳香族化合物でないのが好ましい。以上のような単量体Xとしては、アルキル基、シクロアルキル基がエステル部分に結合した(メタ)アクリレートが挙げられる。このような単量体の例としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ノニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、ノニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレートなどが挙げられる。   The monomer X preferably has a high polymerization rate from the viewpoint of increasing the productivity when producing the fine structure, and such a monomer has a (meth) acryloyl group chemical structure. Is preferred. Monomer X is preferably not an aromatic compound from the viewpoint of fluorescence. Examples of the monomer X as described above include (meth) acrylates in which an alkyl group or a cycloalkyl group is bonded to an ester moiety. Examples of such monomers include methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, lauryl acrylate, nonyl acrylate, cyclohexyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl Examples include methacrylate, hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, lauryl methacrylate, nonyl methacrylate, and cyclohexyl methacrylate.

重合体Aを構成する単量体Yは、単量体Xと混合したした時に均一な液体となり2個以上の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合するモノマーであれば特に制限は無いが、蛍光の観点からは芳香族化合物でないのが好ましい。このような単量体Yの例としては、ジ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ブタンジオール、ジ(メタ)アクリル酸1,6−ヘキサンジオール、ジ(メタ)アクリル酸1,10−デカンジオール、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。単量体Yは1種類のモノマーでも良く、2種類以上のモノマーを混合したものでも良い。   The monomer Y constituting the polymer A is not particularly limited as long as it is a monomer that becomes a uniform liquid when mixed with the monomer X and has two or more polymerizable double bonds and is polymerized by free radical polymerization. However, it is preferably not an aromatic compound from the viewpoint of fluorescence. Examples of such monomer Y include ethylene glycol di (meth) acrylate, butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, di (meth) acrylic acid 1 , 10-decanediol, polyethylene glycol di (meth) acrylate, allyl (meth) acrylate, and the like. Monomer Y may be one type of monomer or a mixture of two or more types of monomers.

重合体Aを構成する単量体Xと単量体Yの重量比は、90/10〜55/45の範囲にある。本発明では、樹脂の粘接着力を低下させること、および樹脂に弾性を付与することにより微細構造体成形時の離型の問題を解決している。一般に樹脂を架橋することによりその粘接着力を低下させることが可能であることが知られているので、架橋剤として単量体Yを加えた。しかし単量体Yの割合が多くなりすぎると、樹脂の弾性が失われて硬くなりすぎるため、本発明における単量体Xと単量体Yの重量比は、90/10〜55/45の範囲にある。   The weight ratio of the monomer X and the monomer Y constituting the polymer A is in the range of 90/10 to 55/45. In the present invention, the problem of mold release at the time of forming a fine structure is solved by reducing the adhesive strength of the resin and imparting elasticity to the resin. In general, it is known that the adhesive strength can be reduced by crosslinking the resin, and therefore monomer Y was added as a crosslinking agent. However, if the ratio of the monomer Y is too large, the elasticity of the resin is lost and the resin Y becomes too hard, so the weight ratio of the monomer X and the monomer Y in the present invention is 90/10 to 55/45. Is in range.

重合体Bは、単量体Xと単量体Yとからなる液体に溶解またはコロイド状に分散する重合体であれば特に制限は無く、ポリ(メタ)アクリレート類、ビニル系ポリマー類、ジエン系ポリマー類、縮合系ポリマー類などを自由に使用することができる。   The polymer B is not particularly limited as long as it is a polymer that is dissolved or colloidally dispersed in a liquid composed of the monomer X and the monomer Y. Poly (meth) acrylates, vinyl polymers, diene-based polymers Polymers, condensation polymers and the like can be used freely.

重合体組成物中の重合体Aと重合体Bの割合には特に制限はないが、微細構造体を成形する際に、重合体Bの量が少ないと収縮が大きくなり寸法精度が低下し、重合体Bの量が多いと単量体X/単量体Y/重合体Bが主成分である光硬化性樹脂の粘度が高くなりすぎて成形時に問題が発生するので、重合体Aと重合体Bの重量比は93/7〜65/35の範囲にあるのが好ましい。   The ratio of the polymer A and the polymer B in the polymer composition is not particularly limited. However, when the microstructure is formed, if the amount of the polymer B is small, the shrinkage increases and the dimensional accuracy decreases. If the amount of the polymer B is large, the viscosity of the photocurable resin mainly composed of the monomer X / monomer Y / the polymer B becomes too high to cause a problem during molding. The weight ratio of the combined B is preferably in the range of 93/7 to 65/35.

重合体組成物は、前記のとおり離型のために弾性が必要なので、20℃〜25℃の何れかの温度における貯蔵弾性率が1〜1100MPaの範囲にあることが好ましく、5〜800MPaの範囲にあることがより好ましい。単量体X、単量体Yおよび重合体Bの各々は前記のとおり特に限定されないが、これら3成分の組合せは重合体組成物の貯蔵弾性率が前記の範囲になるように選択されなければならない。   Since the polymer composition needs elasticity for releasing as described above, the storage elastic modulus at any temperature of 20 ° C. to 25 ° C. is preferably in the range of 1 to 1100 MPa, and in the range of 5 to 800 MPa. More preferably. Each of the monomer X, the monomer Y and the polymer B is not particularly limited as described above, but the combination of these three components must be selected so that the storage elastic modulus of the polymer composition falls within the above range. Don't be.

本発明の単量体Xは、それを重合した重合体のガラス転移温度が20℃以下であることが好ましく、0℃以下であることがより好ましい。前記のとおり本発明の重合体組成物は弾性を有することが必要なため、主要な成分の1つである単量体Xは、その重合体が室温付近でゴム状態であるのが良い。   In the monomer X of the present invention, the glass transition temperature of a polymer obtained by polymerizing the monomer X is preferably 20 ° C. or lower, and more preferably 0 ° C. or lower. As described above, since the polymer composition of the present invention needs to have elasticity, the monomer X, which is one of the main components, is preferably in a rubbery state near the room temperature.

本発明の単量体Xは少なくとも式(1)により表される化学構造を有する単量体を含有するのが好ましい。

(式(1)中、mは2〜4の整数、nは1〜10の整数、RはCHまたはH)
単量体Xが式(1)の構造を有する単量体を含有することにより、微細構造体に親水性を付与できるため、該微細構造体をバイオチップ等として医学、生化学、生物学分野などでより好適に使用できるようになる。親水性を付与するためには、単量体Xは式(1)の構造を有する単量体を20重量%以上含有するのがより好ましい。式(1)の構造を有する単量体の例としては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、2−メトキシプロピルアクリレート、4−メトキシブチルアクリレート、2−メトキシエチルメタクリレート、2−メトキシプロピルメタクリレート、4−メトキシブチルメタクリレート、水酸基末端ポリエチレングリコールモノアクリレート、水酸基末端ポリエチレングリコールモノメタクリレート、メチル基末端ポリエチレングリコールモノアクリレート、メチル基末端ポリエチレングリコールモノメタクリレートなどが挙げられる。
The monomer X of the present invention preferably contains at least a monomer having a chemical structure represented by the formula (1).

(Equation (1), m is an integer of 2 to 4, n represents an integer of 1 to 10, R represents CH 3 or H)
Since the monomer X contains the monomer having the structure of the formula (1), hydrophilicity can be imparted to the fine structure. Therefore, the fine structure can be used as a biochip or the like in the fields of medicine, biochemistry, and biology. It becomes possible to use it more suitably. In order to impart hydrophilicity, the monomer X more preferably contains 20% by weight or more of the monomer having the structure of the formula (1). Examples of monomers having the structure of formula (1) include 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 4-hydroxybutyl. Methacrylate, 2-methoxyethyl acrylate, 2-methoxypropyl acrylate, 4-methoxybutyl acrylate, 2-methoxyethyl methacrylate, 2-methoxypropyl methacrylate, 4-methoxybutyl methacrylate, hydroxyl-terminated polyethylene glycol monoacrylate, hydroxyl-terminated polyethylene glycol mono Methacrylate, methyl-terminated polyethylene glycol monoacrylate, methyl-terminated polyethylene glycol monomethacrylate And the like.

本発明の重合体Bはコア・シェル型の高分子微粒子からなるのが好ましい。このような重合体Bを使用することにより、本発明の単量体X、単量体Y、重合体Bを主たる成分とする光硬化性樹脂は、粘度の上昇が抑えられ取扱いが容易となる。さらに本発明の重合体Bのコア・シェル型高分子微粒子は、伸張した歪100%の状態における発生応力が100MPa以下であるのが好ましく、20MPa以下であるのがより好ましい。前記のとおり微細構造体を構成する重合体組成物には、離型性を向上するために弾性を付与することが必要なため、重合体Bは柔軟であることが好ましい。   The polymer B of the present invention is preferably composed of core / shell type polymer fine particles. By using such a polymer B, the photocurable resin mainly composed of the monomer X, the monomer Y, and the polymer B of the present invention is suppressed in viscosity increase and easy to handle. . Furthermore, the core-shell type polymer fine particles of the polymer B of the present invention preferably have a generated stress of 100 MPa or less, more preferably 20 MPa or less in a stretched 100% strain state. As described above, the polymer composition constituting the fine structure needs to be given elasticity in order to improve the releasability, and therefore the polymer B is preferably flexible.

該コアシェル粒子の粒子径には特に制限が無いが、製造方法としては乳化重合を使用しやすいことを考慮すると、粒子径は0.01〜10μmの範囲にあるものが使用しやすい。
該コアシェル粒子のシェルに使用される高分子は特に制限は無いが、製造方法として乳化重合を使用しやすいことや蛍光の発生を考慮すると、ポリメチルメタクリレートのような(メタ)アクリレート重合体およびその共重合体、ポリ酢酸ビニルおよびその共重合体などが挙げられる。
該コアシェル粒子のコアに使用される高分子は特に制限は無いが、製造方法として乳化重合を使用しやすいことや蛍光の発生を考慮すると、ポリブチルアクリレートのような(メタ)アクリレート重合体およびその共重合体、ポリ酢酸ビニルおよびその共重合体などが挙げられる。
Although there is no restriction | limiting in particular in the particle diameter of this core-shell particle, Considering that it is easy to use emulsion polymerization as a manufacturing method, a particle diameter exists in the range of 0.01-10 micrometers, and it is easy to use it.
The polymer used for the shell of the core-shell particle is not particularly limited, but considering the ease of using emulsion polymerization as a production method and the generation of fluorescence, a (meth) acrylate polymer such as polymethyl methacrylate and its Examples thereof include a copolymer, polyvinyl acetate, and a copolymer thereof.
The polymer used for the core of the core-shell particle is not particularly limited, but considering the ease of using emulsion polymerization as a production method and the generation of fluorescence, a (meth) acrylate polymer such as polybutyl acrylate and its Examples thereof include a copolymer, polyvinyl acetate, and a copolymer thereof.

該コアシェル型の高分子微粒子は、形状を保持するために、少なくともコア部分が架橋されているのが好ましい。これにより重合体Bは微細構造体を構成する重合体組成物の中で安定に分散相を形成し、柔軟な場合には弾性体として良好に機能することができる。架橋を形成する単量体については特に制限が無く、ジビニルモノマー類、ジ(メタ)アクリレート類、アリル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。   The core-shell type polymer fine particles are preferably cross-linked at least in order to maintain the shape. As a result, the polymer B can stably form a dispersed phase in the polymer composition constituting the microstructure, and can function well as an elastic body when flexible. There is no restriction | limiting in particular about the monomer which forms bridge | crosslinking, Divinyl monomers, di (meth) acrylates, allyl (meth) acrylate, etc. are mentioned.

本発明の微細構造体は、表面に有する微細構造の凹凸形状が1つ又は複数の凹部及び/又は凸部からなり、凹部深さないし凸部突出高さが0.1μm〜500μmの範囲にあり、凹部開口幅ないし凸部突出幅または凹部ないし凸部の接円直径が0.1μm〜500μmの範囲にあり、凹部深さないし凸部突出高さと凹部開口幅ないし凸部突出幅または凹部ないし凸部の接円直径との比が1/100〜10/1である。
本発明の微細構造体は、細胞、細菌、タンパク質、DNAなどを扱うバイオ用途、オプティカルデバイスなどとしての光学用途、ラボ・オン・チップなどとしての分析・合成用途などへ適用できることを考慮し、前記の寸法範囲を表示した。
In the fine structure of the present invention, the concave and convex shape of the fine structure on the surface is composed of one or a plurality of concave portions and / or convex portions, the concave portion is not deep, and the convex protrusion height is in the range of 0.1 μm to 500 μm. The recess opening width or protrusion protruding width or the diameter of the contact circle of the recess or protrusion is in the range of 0.1 μm to 500 μm, and the recess does not deepen, the protrusion protruding height and the recess opening width or protrusion protruding width or recess or protrusion The ratio of the tangent circle diameter of the part is 1/100 to 10/1.
Considering that the microstructure of the present invention can be applied to bio-applications that handle cells, bacteria, proteins, DNA, etc., optical applications such as optical devices, and analysis / synthesis applications such as lab-on-chip, etc. The dimension range of was displayed.

本発明の微細構造体は、前記の単量体X、単量体Y、重合体Bを主成分とする光硬化性樹脂を鋳型に流し込み光重合により固化して作製することが好ましい。本発明においては、高い生産性や寸法精度が得られる方法で微細構造体を提供することを目的とするため、鋳型を用いる光重合による作製が好ましい。   The microstructure of the present invention is preferably produced by pouring a photocurable resin mainly composed of the monomer X, the monomer Y and the polymer B into a mold and solidifying by photopolymerization. In the present invention, since it aims at providing a fine structure by a method capable of obtaining high productivity and dimensional accuracy, production by photopolymerization using a template is preferable.

本発明の微細構造体の作製に使用する光硬化性樹脂には光重合開始剤を添加してもよい。光重合開始剤については特に制限はなく、ベンゾインエーテル系、ケタール系、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系、チオキサントン系などの光重合開始剤から自由に選択して用いることができる。
また該光硬化性樹脂には、本発明の効果を阻害しない範囲で、モノマー、ポリマー、無機フィラーなどを自由に配合しても良い。
光重合に用いる光照射装置については特に制限が無く、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、UV放電管などを装備した装置を自由に用いることができる。
光硬化性樹脂の硬化は、重合性の観点から窒素雰囲気中で行なうのがより好ましい。
You may add a photoinitiator to the photocurable resin used for preparation of the microstructure of this invention. There is no restriction | limiting in particular about a photoinitiator, It can select and use freely from photoinitiators, such as a benzoin ether type | system | group, a ketal type | system | group, an acetophenone type, a benzophenone type, and a thioxanthone type.
In addition, the photocurable resin may be freely mixed with a monomer, a polymer, an inorganic filler, or the like as long as the effects of the present invention are not impaired.
The light irradiation device used for photopolymerization is not particularly limited, and a device equipped with a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a UV discharge tube, or the like can be used freely.
It is more preferable that the photocurable resin is cured in a nitrogen atmosphere from the viewpoint of polymerizability.

本発明の微細構造体は、微細構造体の微細構造を有しない面に、ガラス、プラスチック、金属からなるプレートを貼付したことを特徴とする微細構造体複合プレートとすることができる。
微細構造体複合プレートとすることで、微細構造体が強度的に補強されたり、スキャナーなどの分析装置で利用しやすくなったりして、利便性が向上する。
The fine structure of the present invention can be a fine structure composite plate in which a plate made of glass, plastic, or metal is attached to a surface having no fine structure.
By using a fine structure composite plate, the fine structure is reinforced in strength, or can be easily used in an analyzer such as a scanner, and convenience is improved.

微細構造体にプレートを貼付する方法としては特に制限はなく、微細構造体作製後に接着剤でプレートを貼り付ける方法などを自由に使用できる。また、微細構造体の作製時において、鋳型の上に光硬化性樹脂をのせ、その上にプレートをのせて光硬化した後に離型し、微細構造体とプレートとが一体になった微細構造体複合プレートを作製しても良い。なお、その際に用いるプレートを、光硬化性樹脂との接着が良好となるように、モノマーや重合性二重結合を持ったシランカップリング剤で表面処理するとより好ましい。   The method for attaching the plate to the fine structure is not particularly limited, and a method of attaching the plate with an adhesive after the preparation of the fine structure can be used freely. Also, when producing a microstructure, a photocurable resin is placed on a mold, a plate is placed on the mold, photocured and then released, and the microstructure and the plate are integrated. A composite plate may be made. In addition, it is more preferable that the plate used in that case is surface-treated with a monomer or a silane coupling agent having a polymerizable double bond so that adhesion to the photocurable resin is good.

本発明の微細構造体および微細構造体複合プレートを用い、マイクロ流路チップ、マイクロチャネルチップ、マイクロウェルアレイチップ、および細胞培養プレートとして使用することができる。   The microstructure and the microstructure composite plate of the present invention can be used as a microchannel chip, a microchannel chip, a microwell array chip, and a cell culture plate.

本発明の微細な構造を有する樹脂成形体は、弾性、非粘着性を有する素材を使用することにより寸法や形状の精度が高い微細構造を有しているので、本発明を利用することにより、今まで樹脂では提供困難であった正確な形状を有するマイクロ流路やマイクロウェルなどからなるマイクロチップ等を提供できるようになる。本発明の微細な構造を有する樹脂成形体は親水性にも優れるので、医学、生化学、生物学分野などでバイオチップ、細胞培養プレート等としてより好適に使用できる。また本発明の微細な構造を有する樹脂成形体は、寸法や形状の精度が高いことを利用し光学部品などとしても好適に使用できる。   Since the resin molded body having a fine structure of the present invention has a fine structure with high accuracy in size and shape by using a material having elasticity and non-adhesiveness, by utilizing the present invention, It becomes possible to provide a microchip or the like having a microchannel or a microwell having an accurate shape, which has been difficult to provide with resins until now. Since the resin molded body having a fine structure of the present invention is also excellent in hydrophilicity, it can be more suitably used as a biochip, a cell culture plate or the like in the fields of medicine, biochemistry, biology and the like. Further, the resin molded body having a fine structure of the present invention can be suitably used as an optical component or the like by utilizing the high precision of dimensions and shape.

本発明の微細構造体の作製に、原材料として以下のものを使用した。
1個の重合性二重結合を有する単量体として、和光純薬工業製のn−ブチルアクリレート(重合体のガラス転移温度:−50℃)、2−メトキシエチルアクリレート(重合体のガラス転移温度:−50℃)、日本化成製の4−ビドロキシブチルアクリレート(重合体のガラス転移温度:−30℃)、日本油脂製のメチル基末端ポリエチレングリコールモノメタクリレートであるブレンマーPME−100(ポリエチレングリコール部分の重合度が約2)およびPME−200(ポリエチレングリコール部分の重合度が約4)を使用した。
2個以上の重合性二重結合を有する単量体として、日本油脂製のジエチレングリコールジメタクリレートであるブレンマーPDE−100、ワコーケミカル製のジメタクリル酸1,6−ヘキサンジオールおよび和光純薬工業製のメタクリル酸アリルを使用した。
重合体として、クラレ製のパラペットSA-NW201(コア・シェル型高分子微粒子で、歪100%の発生応力11MPa)を使用した。
光重合開始剤として、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製の光重合開始剤Ciba DAROCUR 1173(2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン)を使用した。
The following were used as raw materials for the production of the microstructure of the present invention.
As monomers having one polymerizable double bond, n-butyl acrylate (polymer glass transition temperature: −50 ° C.), 2-methoxyethyl acrylate (polymer glass transition temperature) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. : -50 ° C), Nippon Kasei's 4-bidoxybutyl acrylate (glass transition temperature of polymer: -30 ° C), Bremermer PME-100 (polyethylene glycol moiety) which is a methyl group-terminated polyethylene glycol monomethacrylate made by Nippon Oil & Fats. The degree of polymerization was about 2) and PME-200 (the degree of polymerization of the polyethylene glycol moiety was about 4).
As monomers having two or more polymerizable double bonds, Blenmer PDE-100, which is diethylene glycol dimethacrylate manufactured by NOF Corporation, 1,6-hexanediol dimethacrylic acid manufactured by Wako Chemical, and Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Allyl methacrylate was used.
As the polymer, Kuraray Parapet SA-NW201 (core-shell type polymer fine particle, stress generated at 100% strain of 11 MPa) was used.
As the photopolymerization initiator, Ciba DAROCUR 1173 (2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one) manufactured by Ciba Specialty Chemicals was used.

前記の1個の重合性二重結合を有する単量体、2個以上の重合性二重結合を有する単量体、重合体、光重合開始剤の中から図1の実施例1に記載したものを選択し、図1の重量部でガラス製サンプル管に量り取って混合したのち、重合体が溶解して均一に分散するまで室温の暗所で攪拌した。次に図2に示すように、鋳型(図2の1で、シリコン基板をドライエッチングして作製したもので、図中の上面に型となる微細構造を有する)の上に前記の混合物からなる光硬化性樹脂(図2の2)を置き、さらにその上からガラスプレート(図2の3で、使用直前まで3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業製)に12時間以上浸漬した)をのせて光硬化性樹脂が鋳型上面全体に広がるようにした。このようにして用意した鋳型、光硬化性樹脂、ガラスプレートを窒素雰囲気中に置き、図3のようにしてスライドガラス上面からの高さが2cmのところに紫外線ランプ(アズワン株式会社製 LUV−16、22W)を置いて30分間紫外線照射したのちに、鋳型を外してガラスプレート上に微細構造体を得た。
鋳型としてスタンパ1(ライン&スペース作製用のスタンパで、幅1μm、深さ3μmの溝が1μmの間隔で並んだ構造をを作製できる)を使用し、上記のようにして得られた微細構造体1aの凹凸構造を、パターン面の上から走査型電子顕微鏡観察した結果を図4に示す。この成形体においては、パターン面の溝と樹脂の境界のエッジ部分での樹脂の未充填や変形などが全く認められず、全体としてもスタンパ構造を忠実に転写した微細構造が認められた。
鋳型としてスタンパ2(ウェルアレイ作製用のスタンパで、直径12μm、深さ15μmの穴が25μmの間隔で正方格子状に並んだ構造を作製できる)を使用し、上記のようにして得られた微細構造体1bの凹凸構造を、パターン面の上から光学微鏡観察した結果を図5に示す。この成形体においては、穴入り口付近での樹脂未充填や変形などが全く認められず、全体としてもスタンパ構造を忠実に転写した微細構造が認められた。
本実施例で使用した前記光硬化性樹脂を用い、25mm×5mm×1mmの短冊状試料を光硬化により作製して、貯蔵弾性率を測定した。貯蔵弾性率をメトラー製DMA861を用いて、周波数10Hz、22℃で動的粘弾性測定して求めたところ、その値は160MPaであった。
(実施例2〜12)
The monomer having one polymerizable double bond, the monomer having two or more polymerizable double bonds, a polymer, and a photopolymerization initiator are described in Example 1 of FIG. A sample was selected and weighed into a glass sample tube with the weight part of FIG. 1 and mixed, and then stirred in a dark place at room temperature until the polymer was dissolved and uniformly dispersed. Next, as shown in FIG. 2, the mixture is formed on a mold (prepared by dry etching a silicon substrate in 1 of FIG. 2 and having a microstructure serving as a mold on the upper surface in the figure). A photo-curable resin (2 in FIG. 2) is placed, and a glass plate is further formed thereon (3 in FIG. 2 and immersed in 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) for 12 hours or more until just before use) The photocurable resin was spread over the entire upper surface of the mold. The mold, photocurable resin, and glass plate thus prepared were placed in a nitrogen atmosphere, and an ultraviolet lamp (LUV-16 manufactured by ASONE CORPORATION) was placed at a height of 2 cm from the top surface of the slide glass as shown in FIG. 22W) and ultraviolet irradiation for 30 minutes, the mold was removed and a fine structure was obtained on a glass plate.
Using the stamper 1 (a stamper for line and space production, which can produce a structure in which grooves having a width of 1 μm and a depth of 3 μm are arranged at an interval of 1 μm) as a mold, the microstructure obtained as described above FIG. 4 shows the result of observation of the concavo-convex structure of 1a with a scanning electron microscope from above the pattern surface. In this molded product, no unfilled or deformed resin was observed at the edge of the boundary between the groove of the pattern surface and the resin, and a fine structure faithfully transferring the stamper structure as a whole was recognized.
Using the stamper 2 (a stamper for producing a well array, which can produce a structure in which holes with a diameter of 12 μm and a depth of 15 μm are arranged in a square lattice pattern at intervals of 25 μm) as a template, FIG. 5 shows the result of optical microscopic observation of the concavo-convex structure of the structure 1b from above the pattern surface. In this molded body, no resin filling or deformation near the hole entrance was observed, and a fine structure faithfully transferring the stamper structure as a whole was recognized.
Using the photocurable resin used in this example, a 25 mm × 5 mm × 1 mm strip sample was prepared by photocuring, and the storage elastic modulus was measured. The storage elastic modulus was obtained by measuring dynamic viscoelasticity at a frequency of 10 Hz and 22 ° C. using a Mettler DMA861, and the value was 160 MPa.
(Examples 2 to 12)

前記の1個の重合性二重結合を有する単量体、2個以上の重合性二重結合を有する単量体、重合体、光重合開始剤の中から図1の実施例2〜12に記載したものを選択し、図1に記載した重量部で、実施例1と同様にして光硬化性樹脂を調製して微細構造体を成形した。鋳型として前記スタンパ1およびスタンパ2を用い実施例2〜12の条件で作製した微細構造体2a〜12aおよび微細構造体2b〜12bについて、実施例1と同様にして顕微鏡観察したところ、全ての微細構造体について図4および図5と同様な構造が観察され、スタンパ構造を忠実に転写した微細構造を確認した。
実施例2〜12の光硬化性樹脂を用い、実施例1と同様にして貯蔵弾性率を測定したところ、図1に示した値が得られた。
(比較例1)
From the monomer having one polymerizable double bond, the monomer having two or more polymerizable double bonds, a polymer, and a photopolymerization initiator, Examples 2 to 12 in FIG. What was described was selected, and a photocurable resin was prepared in the same manner as in Example 1 with the weight parts shown in FIG. 1 to form a microstructure. When the microstructures 2a to 12a and the microstructures 2b to 12b produced using the stamper 1 and the stamper 2 as molds under the conditions of Examples 2 to 12 were observed with a microscope in the same manner as in Example 1, all the fine structures were observed. Regarding the structure, the same structure as that shown in FIGS. 4 and 5 was observed, and a fine structure faithfully transferring the stamper structure was confirmed.
When the storage elastic modulus was measured like Example 1 using the photocurable resin of Examples 2-12, the value shown in FIG. 1 was obtained.
(Comparative Example 1)

前記の1個の重合性二重結合を有する単量体、2個以上の重合性二重結合を有する単量体、重合体、光重合開始剤の中から図1の比較例1に記載したものを選択し、図1に記載した重量部で、実施例1と同様にして光硬化性樹脂を調製して微細構造体の成形を試みた。しかし本比較例の2個以上の重合性二重結合を有する単量体の配合量では、硬化した樹脂の粘着性が極めて高く、紫外線照射後の離型過程において微細構造体から鋳型(前記のスタンパ2)を外すことが不可能であり、外すために過剰に力を加えるとシリコン製の鋳型が割れて微細構造体を得ることはできなかった。
(比較例2)
The monomer having one polymerizable double bond, the monomer having two or more polymerizable double bonds, a polymer, and a photopolymerization initiator are described in Comparative Example 1 in FIG. One was selected and a photocurable resin was prepared in the same manner as in Example 1 with the weight parts shown in FIG. However, with the blending amount of the monomer having two or more polymerizable double bonds in this comparative example, the adhesiveness of the cured resin is extremely high, and the mold (from the above-mentioned) It was impossible to remove the stamper 2). If an excessive force was applied to remove the stamper 2), the silicon mold was broken and a fine structure could not be obtained.
(Comparative Example 2)

前記の1個の重合性二重結合を有する単量体、2個以上の重合性二重結合を有する単量体、重合体、光重合開始剤の中から図1の比較例2に記載したものを選択し、図1に記載した重量部で、実施例1と同様にして光硬化性樹脂を調製して微細構造体を成形した。鋳型として前記スタンパ2と同様な凹凸構造を有するスタンパ3を用いて作製した微細構造体c1について、実施例1と同様にして光学顕微鏡観察した結果を図6に示す。図6より本比較例の微細構造体では、形成された穴の周囲に異常な構造が認められ、このような構造は離型の際に鋳型との摩擦で樹脂が削られたことにより生成したことが推定された。本比較例における2個以上の重合性二重結合を有する単量体の配合量では架橋が多すぎて、得られる樹脂が脆くなったためにこのような異常な構造が生成したことが予想される。
(比較例3)
The monomer having one polymerizable double bond, the monomer having two or more polymerizable double bonds, a polymer, and a photopolymerization initiator are described in Comparative Example 2 in FIG. One was selected, and a photocurable resin was prepared in the same manner as in Example 1 with the parts by weight shown in FIG. FIG. 6 shows the result of observation with an optical microscope in the same manner as in Example 1 for the microstructure c1 produced using the stamper 3 having the same uneven structure as the stamper 2 as a template. As shown in FIG. 6, in the microstructure of this comparative example, an abnormal structure was observed around the formed hole, and such a structure was generated when the resin was scraped by friction with the mold at the time of mold release. It was estimated. In this comparative example, it is expected that such an abnormal structure was generated because the amount of the monomer having two or more polymerizable double bonds was too much to crosslink and the resulting resin became brittle. .
(Comparative Example 3)

前記の2個以上の重合性二重結合を有する単量体、重合体、光重合開始剤の中から図1の比較例3に記載したものを選択し、1個の重合性二重結合を有する単量体としてメチルメタクリレート(クラレ製、重合体のガラス転移温度:120℃)を用い、図1に記載した重量部で、実施例1と同様にして光硬化性樹脂を調製して微細構造体の成形を試みた。しかし本比較例ではメチルメタクリレートを使用したため、硬化した樹脂の剛性が極めて高く、紫外線照射後の離型過程において微細構造体から鋳型(前記のスタンパ2と同様な凹凸構造を有するスタンパ4)を外すことが不可能であり、外すために過剰に力を加えるとシリコン製の鋳型が割れて微細構造体を得ることはできなかった。
本比較例の光硬化性樹脂を用い、実施例1と同様にして貯蔵弾性率を測定したところ、図1に示したように極めて高い値が得られた。
From the monomers, polymers, and photopolymerization initiators having two or more polymerizable double bonds, those described in Comparative Example 3 in FIG. 1 are selected, and one polymerizable double bond is obtained. Using methyl methacrylate (manufactured by Kuraray Co., Ltd., glass transition temperature of polymer: 120 ° C.) as a monomer having a photocurable resin in the same manner as in Example 1 with the weight parts shown in FIG. I tried to shape the body. However, since methyl methacrylate is used in this comparative example, the rigidity of the cured resin is extremely high, and the mold (the stamper 4 having the concavo-convex structure similar to the stamper 2) is removed from the fine structure in the mold release process after the ultraviolet irradiation. It was impossible, and if an excessive force was applied to remove the silicon mold, the silicon mold was broken and a fine structure could not be obtained.
When the storage elastic modulus was measured in the same manner as in Example 1 using the photocurable resin of this comparative example, an extremely high value was obtained as shown in FIG.

本発明により提供される表面にミクロな凹凸構造を有する微細構造体は、その構造精度の高さや親水性などの素材特性を活かし、マイクロ流路チップ、マイクロチャネルチップ、マイクロウェルアレイチップ、細胞培養プレートなどとして分析、検査、診断、合成用途等に広く利用することができる。また構造精度の高さから、光学部品やマイクロマシン部品等としても利用することができる。   The fine structure having a micro concavo-convex structure on the surface provided by the present invention makes use of the material characteristics such as high structural accuracy and hydrophilicity, and uses a microchannel chip, a microchannel chip, a microwell array chip, a cell culture As a plate or the like, it can be widely used for analysis, inspection, diagnosis, synthesis and the like. In addition, it can be used as an optical component or a micromachine component because of its high structural accuracy.

実施例および比較例に用いた材料とその配合、および作製した成形体の貯蔵弾性率を示す。The material used for an Example and a comparative example, its combination, and the storage elastic modulus of the produced molded object are shown. 微細構造体の成形方法の一部を示した工程図である。It is process drawing which showed a part of shaping | molding method of a microstructure. 微細構造体の成形方法の一部を示した工程図である。It is process drawing which showed a part of shaping | molding method of a microstructure. 実施例1の微細構造体を走査型電子顕微鏡観察した結果の写真である。It is a photograph of the result of having observed the fine structure of Example 1 by the scanning electron microscope. 実施例1の微細構造体を光学顕微鏡観察した結果の写真である。It is a photograph of the result of observing the microstructure of Example 1 with an optical microscope. 比較例2の微細構造体を光学顕微鏡観察した結果の写真である。It is a photograph of the result of observing the microstructure of Comparative Example 2 with an optical microscope.

Claims (3)

1個の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合する単量体Xおよび単量体Xと混合した時に均一な液体となり2個以上の重合性二重結合を有しフリーラジカル重合により重合する単量体Yからなり、単量体Xと単量体Yの重量比が90/10〜55/45の範囲にある重合体A、および単量体Xと単量体Yとからなる液体に溶解またはコロイド状に分散する重合体Bを主たる成分とする重合体組成物からなり、単量体Xはそれを重合した重合体のガラス転移温度が20℃以下であり、重合体Aと重合体Bとの重量比が93/7〜65/35の範囲にあり、単量体Xと単量体Y及び重合体Bの混合物を主成分とする光硬化性樹脂を光硬化させた後の20℃〜25℃の何れかの温度における貯蔵弾性率が1〜1100MPaの範囲にあり、
単量体Xは、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート、及び少なくとも式(1)により表される化学構造を有する部分が含まれている単量体のうちのいずれかを単独または混合したものであり、
(式(1)中、mは2〜4の整数、nは1〜10の整数、RはCH またはH)
単量体Yは、ジアクリル酸エチレングリコール、ジアクリル酸ブタンジオール、ジアクリル酸1,6−ヘキサンジオール、ジアクリル酸1,10−デカンジオール、ジエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、アリルアクリレート、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸ブタンジオール、ジメタクリル酸1,6−ヘキサンジオール、ジメタアクリル酸1,10−デカンジオール、ジエチレングリコールメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、アリルメタクリレートのうちからいずれかを単独または混合したものであり、
重合体Bはコア・シェル型の高分子微粒子からなり、
表面にミクロな凹凸構造を有することを特徴とする微細構造体。
Monomer X having one polymerizable double bond and polymerized by free radical polymerization and when mixed with monomer X, it becomes a uniform liquid and has two or more polymerizable double bonds by free radical polymerization. It consists of a monomer Y to be polymerized, a polymer A in which the weight ratio of monomer X and monomer Y is in the range of 90/10 to 55/45, and monomer X and monomer Y. The polymer composition is mainly composed of a polymer B which is dissolved or colloidally dispersed in a liquid. The monomer X has a glass transition temperature of 20 ° C. or less of the polymer obtained by polymerizing the monomer. After photocuring a photocurable resin having a weight ratio with the polymer B in the range of 93/7 to 65/35 and mainly composed of a mixture of the monomer X, the monomer Y and the polymer B The storage elastic modulus at any temperature of 20 ° C. to 25 ° C. is in the range of 1 to 1100 MPa. Ri,
Monomer X is one of or a mixture of alkyl acrylate, alkyl methacrylate, and a monomer containing at least a moiety having a chemical structure represented by formula (1),
(Equation (1), m is an integer of 2 to 4, n represents an integer of 1 to 10, R represents CH 3 or H)
Monomer Y is ethylene glycol diacrylate, butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 1,10-decanediol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, allyl acrylate, ethylene dimethacrylate One or a mixture of glycol, butanediol dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, 1,10-decanediol dimethacrylate, diethylene glycol methacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, and allyl methacrylate ,
The polymer B is composed of core / shell polymer fine particles,
A fine structure having a micro uneven structure on a surface.
表面に有する微細構造の凹凸形状が1つ又は複数の凹部及び/又は凸部からなり、凹部深さないし凸部突出高さが0.1μm〜500μmの範囲にあり、凹部開口幅ないし凸部突出幅または凹部ないし凸部の接円直径が0.1μm〜500μmの範囲にあり、凹部深さないし凸部突出高さと凹部開口幅ないし凸部突出幅または凹部ないし凸部の接円直径との比が1/100〜10/1であることを特徴とする請求項1に記載の微細構造体。   The concave / convex shape of the fine structure on the surface consists of one or a plurality of concave portions and / or convex portions, the concave portion is not deep and the convex protrusion height is in the range of 0.1 μm to 500 μm, and the concave opening width or convex protrusion The ratio of the width or the contact circle diameter of the recess or the protrusion is in the range of 0.1 μm to 500 μm, and the depth of the recess or the protrusion protrusion height and the opening width of the recess or protrusion protrusion width or the contact circle diameter of the recess or protrusion The fine structure according to claim 1, wherein is 1/100 to 10/1. 請求項1又は2に記載の微細構造体の微細構造を有しない面に、ガラス、プラスチック、金属のいずれからなるプレートを貼付したことを特徴とする微細構造体複合プレート。 3. A microstructure composite plate, wherein a plate made of any one of glass, plastic, and metal is attached to a surface of the microstructure having no microstructure according to claim 1 or 2.
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