KR20100137411A - 광 응답성 가스 발생 재료, 마이크로펌프 및 마이크로유체 디바이스 - Google Patents

광 응답성 가스 발생 재료, 마이크로펌프 및 마이크로유체 디바이스 Download PDF

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Abstract

미세 유로가 형성되어 있는 마이크로유체 디바이스의 마이크로펌프에 이용되는 광 응답성 가스 발생 재료로서, 광이 조사되면 가스를 효율적으로 발생하고, 마이크로유체를 반송시킬 수 있고, 또한 송액 효율을 높일 수 있는 광 응답성 가스 발생 재료, 및 상기 광 응답성 가스 발생 재료를 이용한 마이크로펌프를 제공한다. 기판 내에 미세 유로가 형성되어 있는 마이크로유체 디바이스의 마이크로펌프에 이용되는 광 응답성 가스 발생 재료로서, 광 산 발생제와 산 자극 가스 발생제를 포함하는 광 응답성 가스 발생 재료(13), 및 상기 광 응답성 가스 발생 재료(13)이 내부에 수납되어 있는 마이크로펌프실 (10)을 제공한다.

Description

광 응답성 가스 발생 재료, 마이크로펌프 및 마이크로유체 디바이스{PHOTORESPONSIVE GAS-GENERATING MATERIAL, MICROPUMP AND MICROFLUID DEVICE}
본 발명은 미세 유로가 형성되어 있는 마이크로유체 디바이스의 마이크로펌프에 이용되는 광 응답성 가스 발생 재료에 관한 것이고, 보다 상세하게는 광 조사에 의해 마이크로유체를 반송하기 위한 가스를 발생하여 마이크로유체의 송액 효율을 높이는 것을 가능하게 하는 광 응답성 가스 발생 재료, 및 상기 광 응답성 가스 발생 재료를 이용한 마이크로펌프 및 마이크로유체 디바이스에 관한 것이다.
최근 각종 분야에서 분석 장치의 소형화가 진행되고 있다. 예를 들면, 의료 진단을 환자의 근방에서 행하는 임상 진단에서는, 결정 검사 기기의 소형화가 강하게 요구되고 있다. 또한, 대기, 물 또는 토양 중의 환경 오염 물질의 분석시에는 옥외에서 행할 필요가 있기 때문에, 이러한 용도에서도 분석 장치의 소형화가 강하게 요구되고 있다.
이러한 필요성을 만족시키는 것으로서 마이크로유체 디바이스가 주목받고 있다. 마이크로유체 디바이스는 예를 들면 손으로 용이하게 운반, 취급할 수 있는 크기의 기판을 갖는다. 이 기판 내에 시약, 희석액 및 검체 등을 반송하는 복수개의 미세 유로가 형성되어 있다. 또한, 기판 내에는, 상기 미세 유로에 접속되는 부분으로서 시약 수납부, 검체 공급부, 희석액 수납부, 반응실, 혼합부 등이 적절하게 설치되어 있다.
마이크로유체 디바이스에서는 소형화가 진행되고 있기 때문에, 상기 기판의 크기는 통상적으로 평면적이 1000 cm2 이하 정도이고, 기판의 두께는 0.5 mm 내지 10 mm 정도이다. 따라서, 내부에 형성되는 미세 유로의 직경은 통상 5 μm 내지 1 mm 정도로 매우 가늘다. 여기서 유로가 평탄한 경우에는, 미세 유로의 직경은 평탄 유로의 단면이 좁은 쪽의 폭으로 규정된다.
따라서, 검체, 희석액, 시약 등의 마이크로유체는 상기와 같은 매우 작은 직경의 유로로 반송되기 때문에, 통상적인 액체가 송액되는 회로와 다르고, 액체의 표면 장력이나 미세 유로 벽면의 습윤성 등에 크게 영향을 받는다. 따라서, 종래 이러한 마이크로유체 디바이스의 여러 가지 부분에 대하여 다양한 검토가 행해지고 있다.
이러한 마이크로유체 디바이스의 기판 내에 마이크로펌프를 구성하는 방법이 연구되고 있다. 여기서, 마이크로펌프란, 상기와 같은 미세 유로에 마이크로유체를 송액하는 구동원이며, 전형적으로는 총 부피가 1 cm3 이하 정도의 매우 작은 펌프를 말하는 것으로 한다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는 MEMS 가공 기술에 의해 매우 소형화된 다이어프램 구조를 구비한 마이크로펌프가 개시되어 있다. 또한, 하기 특허 문헌 2에는 미소 피스톤에 의해 단속적으로 송액하는 마이크로펌프가 개시되어 있다. 또한, 하기 특허 문헌 3에는 미세 유로 상에 전기 침투류를 발생시키는 방법에 의해 송액을 행하는 펌프가 개시되어 있다. 또한, 하기 특허 문헌 4에는 고체 전해질을 이용한 수소 펌프로 이루어지는 마이크로펌프가 개시되어 있다.
다른 한편, 하기 특허 문헌 5에는, 기판 내에 구성된 마이크로펌프실에 열 또는 광선에 의해 가스를 발생하는 재료가 충전되어 있는 마이크로펌프가 개시되어 있다. 여기서는, 마이크로펌프실에 배치된 열 또는 광선에 의해 가스를 발생하는 재료에 대하여 열 에너지를 제공하거나 또는 광을 조사함으로써 가스가 발생된다. 또한, 이 발생한 가스의 압력에 의해 미세 유로 내의 마이크로유체가 송액된다. 특허 문헌 5에서는 열 또는 광선에 의해 가스를 발생하는 재료로서는, 산소 함유량이 15 내지 55 중량％의 폴리옥시알킬렌 수지가 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2001-132646호 공보 일본 특허 공개 제2002-021715호 공보 일본 특허 공개 (평)10-10088호 공보 미국 특허 제3,489,670호 명세서 일본 특허 공개 제2005-297102호 공보
특허 문헌 1 내지 4에 기재된 각종 마이크로펌프에서는, 구조가 복잡하고, 소형화가 곤란하였다. 특히 다이어프램 구조나 미소 피스톤을 이용한 특허 문헌 1, 2에 기재된 펌프에서는, 기계적인 구조를 갖기 때문에 소형화가 곤란할 뿐만 아니라, 송액되는 마이크로유체에서 맥동이 생긴다고 하는 문제가 있었다.
다른 한편, 특허 문헌 4에 기재된 고체 전해질을 이용한 수소 펌프에서는, 조립이 번잡하며 도전선 및 가스 유로 등의 둘러침에 대한 제약이 크고, 따라서 마이크로유체 디바이스의 기판 내에 많은 펌프를 고밀도로 실장하는 것이 곤란하였다.
이에 대하여, 특허 문헌 5에 기재된 마이크로펌프에서는, 열 또는 광에 의해 가스를 발생하는 재료가 광 조사에 의해 가스를 발생하기 때문에, 복잡한 기계적 구조를 필요로 하지 않고, 또한 도전선도 필요로 하지 않는다. 따라서, 마이크로펌프의 구조의 간략화 및 소형화를 진행시켜 펌프를 고밀도로 실장할 수 있다. 그와 같이, 상기 광선에 의해 가스를 발생하는 재료를 충전하는 마이크로펌프실을 형성하는 것만으로 좋기 때문에, 마이크로유체 디바이스의 기판에의 가공도 용이하다.
그러나, 특허 문헌 5에 기재된 마이크로펌프에서는, 산소 함유량이 15 내지 55 중량％인 폴리옥시알킬렌 수지를 이용하여 마이크로펌프가 구성되어 있기 때문에, 충분한 가스압을 얻기 위해서 광 조사 강도를 높게 할 필요가 있거나, 유체 구동까지 시간이 걸린다고 하는 문제가 있었다.
또한, 가스를 발생하는 화합물로서 아조 화합물을 이용한 경우, 광ㆍ열 중 어떤 것에서도 분해되기 때문에, 보존시에 고온이 되면, 의도에 반하여 가스가 발생하는 등, 보존 안정성이 나쁘다고 하는 문제도 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 현실을 감안하여, 미세 유로가 형성되어 있는 마이크로유체 디바이스의 마이크로펌프에 이용되는 광 응답성 가스 발생 재료로서, 광이 조사되면 가스를 효율적으로 발생하여 마이크로유체를 반송할 수 있고, 또한 송액 효율을 높일 수 있는 광 응답성 가스 발생 재료, 및 상기 광 응답성 가스 발생 재료를 이용한 마이크로펌프 및 마이크로유체 디바이스를 제공하는 것에 있다.
본원의 제1 발명에 따르면, 기판 내에 미세 유로가 형성되어 있는 마이크로유체 디바이스의 마이크로펌프에 이용되는 광 응답성 가스 발생 재료로서, 광 산 발생제와 산 자극 가스 발생제를 포함하는 광 응답성 가스 발생 재료가 제공된다.
또한, 본 발명에서는, 상기 광 산 발생제로서는 광 조사에 의해서 산을 발생하는 각종 화합물을 사용할 수 있지만, 퀴논디아지드 화합물, 오늄염, 술폰산에스테르류 및 유기 할로겐 화합물로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종이 바람직하고, 퀴논디아지드 화합물, 술폰산오늄염, 벤질술폰산에스테르, 할로겐화 이소시아누레이트 및 비스아릴술포닐디아조메탄으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종이 특히 바람직하다. 이들 광 산 발생제는 광이 조사되면 효율적으로 분해되어 술폰산 등의 강산을 발생시킨다. 또한, 발생한 산은 산 자극 가스 발생제와 효율적으로 반응하기 때문에, 가스의 발생 효율이 한층 더 높아진다.
본 발명에서는, 상기 산 자극 가스 발생제로서는 탄산염 및/또는 중탄산염이 바람직하고, 그에 의해 산에 의한 자극이 주어졌을 때에 가스가 한층 더 효율적으로 발생한다.
본원의 제2 발명에 따른 광 응답성 가스 발생 재료는, 기판 내에 미세 유로가 형성되어 있는 마이크로유체 디바이스의 마이크로펌프에 이용되는 광 응답성 가스 발생 재료로서, 코발트 아민계 착체, 카르밤산 o-니트로벤질, 옥심에스테르, 하기 화학식 1로 나타내어지는 광 조사에 의해 아민을 발생시키는 카르바모일옥시이미노기 함유 화합물, 및 하기 화학식 2로 나타내어지는 카르복실산(a1)과 염기성 화합물(a2)와의 염으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종인 광 염기 발생제(A)와, 염기 증식제(B)를 포함한다.
Figure pct00001
화학식 1에 있어서, R1은 n가 유기기이고, R2 및 R3은 각각 수소, 방향족 또는 지방족기이고, R2와 R3은 동일할 수도 있고 상이할 수도 있고, n은 1 이상의 정수이다.
Figure pct00002
제2 발명에 따른 광 응답성 가스 발생 재료는 상기 광 염기 발생제(A)와 염기 증식제(B)를 포함하기 때문에, 광이 조사되면 가스를 빠르면서 양호한 효율로 발생시킨다.
즉, 광이 조사되면, 광 염기 발생제(A)가 분해되어 기체의 염기(이하, 「염기 가스」라고 약칭함)와, 이산화탄소와, 알킬 라디칼을 발생시킨다. 따라서, 2종의 등량의 가스가 동시에 발생하기 때문에, 빠르면서 양호한 효율로 가스가 발생한다. 부가적으로, 상기 염기 가스가 염기 증식제(B)와 반응함으로써 연쇄적으로 염기 가스가 발생한다. 이 염기 증식제(B)로부터 반응하여 생긴 염기 가스는 자기를 촉매로 하고, 추가로 염기 가스를 발생하기 때문에 기하급수적으로 염기 가스가 발생한다. 또한, 동시에 이산화탄소도 발생한다. 따라서, 한층 더 빠르게 대량의 가스가 발생한다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로유체 디바이스는 기판 내에 미세 유로가 형성되어 있는 마이크로유체 디바이스로서, 상기 기판이 2개 이상의 상기 마이크로펌프가 내장되어 있는 제1 플레이트, 및 상기 제1 플레이트에 적층되어 있으며 미세 유로를 형성하는 홈 또는 관통 구멍을 갖는 제2 플레이트를 가지고, 상기 마이크로펌프가 구동원으로서 본 발명에 따라서 구성된 광 응답성 가스 발생 재료를 갖는다.
본 발명(제1, 제2 발명을 총칭하고, 이하 본 발명으로 함)의 광 응답성 가스 발생 재료는 정제상, 미립자상, 필름상 등의 형태로 가공될 수도 있다.
본 발명에 따른 광 응답성 가스 발생 재료는 결합제 수지를 더 포함할 수도 있다. 결합제 수지를 포함시킴으로써 정제상, 미립자상, 필름상 등의 형태로의 가공이 용이해진다. 또한, 결합제 수지의 형태를 견고하게 고정시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상기 결합제 수지의 중량 평균 분자량은 5만 내지 100만의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 상기 결합제 수지는 광 분해성을 갖는 것이 바람직하다. 광 분해성을 갖는 경우에는, 가스가 한층 더 효율적으로 발생한다.
또한, 상기 결합제 수지는 점접착성을 갖는 수지인 것이 바람직하다. 그 경우에는, 광 응답성 가스 발생 재료에 점접착성을 부여할 수 있기 때문에, 예를 들면 마이크로펌프 구성 부분에 광 응답성 가스 발생 재료를 용이하게 설치할 수 있다. 예를 들면, 필름상의 광 응답성 가스 발생 재료가 점착성을 나타내는 경우, 마이크로유체 디바이스의 기판면이나 기판 내부의 벽면에 용이하게 부착시킬 수 있다.
본 발명의 광 응답성 가스 발생 재료는 광 증감제를 더 포함하는 것이 바람직하다. 광 증감제를 포함하는 경우에는, 광 조사에 의해 가스가 한층 더 빠르게 발생한다.
본 발명의 광 응답성 가스 발생 재료는 광 응답성 가스 발생 재료를 지지하는 지지 부재를 가질 수도 있다. 이 경우, 광 응답성 가스 발생 재료에 결합제 수지가 포함될 수도 있고, 또한 포함되지 않을 수도 있다.
본 발명의 지지 부재는 다공성 부재일 수도 있다. 이 경우, 광 조사에 의해 발생한 가스가 다공성 부재의 다수개의 구멍을 통해 빠르게 광 응답성 가스 발생 부재로부터 방출된다. 따라서, 마이크로펌프 장치의 송액 효율을 효과적으로 높일 수 있다.
또한, 다공성 부재는 복수개의 섬유를 집합하여 이루어지는 섬유상 부재일 수도 있다. 이 경우, 섬유상 부재의 메쉬형 공간에서 발생한 가스가 빠르게 방출된다. 상기 섬유상 부재가 면상 부재인 경우에는, 면상 부재면의 다수개의 메쉬로부터 발생한 가스가 빠르게 방출된다.
또한, 상기 지지 부재는 부직포일 수도 있고, 그 경우에는 부직포의 표면에 광 응답성 가스 발생 부재를 부착시킬 수 있다. 이 구성에서는, 부직포의 표면에 부착된 광 응답성 가스 발생 부재로부터 가스가 빠르게 방출되기 때문에, 광 응답성 가스 발생 수지 조성물만을 이용한 경우에 비해, 내부에서 발생한 가스가 보다 빠르게 방출된다. 따라서, 마이크로펌프의 송액 효율을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로펌프는 기판 내에 미세 유로가 형성되어 있는 마이크로유체 디바이스에 이용되고, 마이크로펌프 내에 본 발명의 광 응답성 가스 발생 재료가 수납되어 있다.
본 발명에 따른 마이크로펌프의 어떤 특정 국면에서는, 상기 기판 내에 가스 발생실이 형성되어 있고, 상기 가스 발생실을 향하도록 상기 기판의 일면에 광학창이 설치되어 있으며, 상기 가스 발생실 내에 상기 광 응답성 가스 발생 재료가 수납되어 있다.
본 발명에 따른 마이크로펌프의 다른 특정 국면에서는, 상기 광 응답성 가스 발생 재료가 필름상 광 응답성 가스 발생 재료이고, 상기 기판에 마이크로펌프를 형성하기 위해서 기판 표면으로 개구되어 있는 가스 발생부가 형성되어 있고, 상기 가스 발생부가 상기 필름상 광 응답성 가스 발생 재료에 의해 폐쇄되도록 상기 기판의 표면에 상기 필름상 광 응답성 가스 발생 재료가 부착되어 있다.
본 발명에 따른 마이크로펌프의 또다른 특정 국면에서는, 상기 기판 표면에서 상기 필름상 광 응답성 가스 발생 재료에 의해 덮이는 부분에 요철이 형성된다.
본 발명에 따른 마이크로유체 디바이스는 기판 내에 미세 유로가 형성되어 있는 마이크로유체 디바이스에 이용되는 마이크로펌프를 구비하고, 적어도 2개의 상기 마이크로펌프가 내장되어 있는 제1 플레이트, 및 상기 제1 플레이트에 적층되어 있으며 미세 유로를 형성하는 홈 또는 관통 구멍을 갖는 제2 플레이트를 가지고, 상기 마이크로펌프 내에 본 발명의 광 응답성 가스 발생 재료가 수납되어 있다.
본 발명에 따른 마이크로유체 디바이스의 어떤 특정 국면에서는, 상기 제1 플레이트 내에 적어도 2개의 가스 발생실이 형성되어 있고, 상기 가스 발생실을 향하도록 상기 제1 플레이트의 일면에 광학창이 설치되어 있으며, 상기 가스 발생실 내에 상기 광 응답성 가스 발생 재료, 상기 광 응답성 가스 발생 미립자 및 상기 광 응답성 가스 발생 필름 중 적어도 하나가 수납되어 있다.
본 발명에 따른 마이크로유체 디바이스의 다른 특정 국면에서는, 상기 미세 유로가 복수개 설치되어 있고, 평면시(平面視)에 있어서 인접하는 상기 미세 유로의 개구 상호간에 설치되며 상기 가스 발생부를 차광하는 차광층이 더 구비되어 있다.
본원의 제1 발명에 따르면, 광 응답성 가스 발생 재료가 광 산 발생제와 산 자극 가스 발생제를 포함하기 때문에, 광이 조사되면 광 산 발생제가 분해되어 산을 발생시킨다. 또한, 상기 산이 산 자극 가스 발생제와 반응함으로써, 산 자극 가스 발생제로부터 가스를 빠르게 발생시킬 수 있다. 따라서, 마이크로유체 디바이스의 마이크로펌프에 본 발명의 광 응답성 가스 발생 재료를 이용함으로써, 마이크로유체를 반송할 수 있고, 또한 송액 효율을 높일 수 있다.
본원의 제2 발명의 광 응답성 가스 발생 재료에 따르면, 광 조사에 의해 가스가 양호한 효율로 발생한다. 예를 들면, 1 몰의 광 염기 발생제를 분해하는 데 필요한 광 에너지를 제공함으로써, 2 몰 이상의 염기 가스와 2 몰의 이산화탄소가 발생하기 때문에 가스 발생 효율을 높일 수 있다. 또한, 광 응답성 가스 발생 재료가 광에 응답하여 반응하는 과정은, 연쇄적으로 빠르게 진행되기 때문에 가스의 발생까지의 시간을 단축시킬 수도 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 본원의 제1, 2 발명의 광 응답성 가스 발생 재료는 열에 대하여 안정하기 때문에 보존 안정성도 양호하다.
따라서, 본 발명의 상기 광 응답성 가스 발생 재료를 이용한 마이크로펌프에서는, 송액 효율을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 상기 마이크로펌프가 내장된 마이크로유체 디바이스에서도 마이크로유체의 반송 효율을 높이고, 분석 등의 작업을 빠르게 행할 수 있다.
도 1(a) 및 (b)는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 마이크로펌프를 구비하는 마이크로유체 디바이스의 개략적 정면 단면도 및 상기 마이크로펌프의 구조를 확대하여 나타내는 부분 정면 단면도이다.
도 2는 본 발명의 마이크로펌프를 구비하는 마이크로펌프 장치의 변형예를 나타내는 부분 정면 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 마이크로유체 디바이스를 설명하기 위한 개략적 정면 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 마이크로유체 칩의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 마이크로유체 디바이스를 나타내는 정면 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 마이크로유체 디바이스를 나타내는 정면 단면도이다.
도 7은 제5 실시 형태에서의 가스 발생층의 평면도이다.
도 8은 제5 실시 형태의 변형예에서의 가스 발생층의 평면도이다.
도 9는 제5 실시 형태의 다른 변형예에 관한 마이크로유체 디바이스의 단면도이다.
도 10은 제5 실시 형태의 또다른 변형예에서의 기판의 평면도이다.
<부호의 설명>
1… 마이크로유체 디바이스
2… 기판
3… 베이스 플레이트
4 내지 6… 중간 플레이트
4a… 관통 구멍
6a… 관통 구멍
7… 톱 플레이트
8, 9… 미세 유로
10… 마이크로펌프
11… 가스 발생실
12… 광학창
13… 광 응답성 가스 발생 재료
14… 유로
17… 반사 부재
17a… 관통 구멍
18… 측정 셀
20… 마이크로펌프
21… 광 응답성 가스 발생 재료
31… 마이크로유체 디바이스
32… 기판
33… 베이스 플레이트
33a… 관통 구멍
33b, 33c… 홈
34… 중간 플레이트
34a… 관통 구멍
34b… 홈
35… 톱 플레이트
36… 광 응답성 가스 발생 부재
37… 가스 배리어층
38, 39… 차광층
102A… 기판
103A… 베이스 플레이트
104A 내지 106A… 중간 플레이트
107A… 톱 플레이트
108, 109… 미세 유로
110… 마이크로펌프
111… 가스 발생실
112… 광학창
113… 광 응답성 가스 발생 재료
131… 마이크로화학 칩
210… 기판
210a… 표면
210c… 홈
214… 마이크로유로
214a… 개구
220… 가스 발생층
220a… 연통 구멍
220b… 홈
221… 배리어층
221a… 외주부
[제1 발명의 광 응답성 가스 발생 재료]
제1 발명의 광 응답성 가스 발생 재료는 광 산 발생제와 산 자극 가스 발생제를 포함한다. 본 발명의 광 응답성 가스 발생 재료는 광 산 발생제와 산 자극 가스 발생제를 포함하기 때문에, 광이 조사되면 광 산 발생제로부터 산을 발생하고, 상기 산이 산 자극 가스 발생제와 반응하여 가스를 빠르게 발생한다.
본 발명에 있어서, 광 산 발생제란 광이 조사되면 산을 발생하는 화합물이다. 이러한 광 산 발생제는 이미 잘 알려져 있고, 본 발명에 있어서는 종래 공지된 광 산 발생제를 적절하게 사용할 수 있다.
상기 광 산 발생제의 구체적인 예로서, 예를 들면 퀴논디아지드 화합물, 오늄염, 술폰산에스테르류, 유기 할로겐 화합물 등을 들 수 있다.
그 중에서도, 상기 광 산 발생제로서 퀴논아지드 화합물, 술폰산오늄염, 벤질술폰산에스테르, 할로겐화 이소시아누레이트 및 비스아릴술포닐디아조메탄으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종이 특히 바람직하게 이용된다. 이들 광 산 발생제는 광이 조사되면 효율적으로 분해되어 술폰산 등의 강산을 발생시킨다. 따라서, 이들 광 산 발생제를 이용한 경우에는, 가스의 발생 효율이 한층 더 높아진다.
상기 퀴논디아지드 화합물로서는, 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-5-술폰산 또는 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-4-술폰산과 저분자 방향족 히드로퀴논 화합물과의 에스테르를 들 수 있다. 상기 저분자 방향족 히드로퀴논 화합물로서는, 예를 들면 1,3,5-트리히드록시벤젠, 2,3,4-트리히드록시벤조페논, 2,3,4,4'-테트라히드록시벤조페논, 크레졸 등을 들 수 있다. 그 중에서도 1,2-나프토퀴논-2-디아지드-5-술폰산-p-크레졸에스테르가 바람직하게 이용된다.
상기 오늄염으로서는, 트리페닐술포늄헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐술포늄헥사플루오로포스페이트 등을 들 수 있다.
상기 술폰산에스테르류로서는, 비스아릴술포닐디아조메탄, p-니트로벤질-9,10-디메톡시안트라센-2-술포네이트, m-니트로벤질-9,10-디메톡시안트라센-2-술포네이트, m,p-디니트로벤질-9,10-디메톡시안트라센-2-술포네이트, p-시아노벤질-9,10-디메톡시안트라센-2-술포네이트, 클로로벤질-9,10-디메톡시안트라센-2-술포네이트, 디메틸아미노나프탈렌-5-술포네이트, 디페닐요오도늄-9,10-디메톡시안트라센-2-술포네이트, 4-메톡시페닐-페닐요오도늄-9,10-디메톡시안트라센-2-술포네이트, 비스(4-메톡시페닐)요오도늄-9,10-디메톡시안트라센-2-술포네이트, 비스(4-t-부틸페닐)요오도늄-9,10-디메톡시안트라센-2-술포네이트, 디페닐요오도늄-안트라센-2-술포네이트, 디페닐요오도늄-톨루플루오로메탄술포네이트, 5-프로필술포닐옥시이미노-5H-티오펜-2-일리덴)-2-메틸페닐아세토니트릴 등을 들 수 있다. 그 중에서도 광 조사에 의한 산의 발생 효율이 높기 때문에, 디페닐요오도늄-9,10-디메톡시안트라센-2-술포네이트, 5-프로필술포닐옥시이미노-5H-티오펜-2-일리덴)-2-메틸페닐아세토니트릴이 바람직하다.
상기 산 자극 가스 발생제로서는, 산의 자극, 즉 산의 작용에 의해 가스를 발생하는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 탄산염 및/또는 중탄산염이 바람직하게 이용된다.
상기 산 자극 가스 발생제로서는, 예를 들면 탄산수소나트륨, 탄산나트륨, 세스퀴탄산나트륨, 탄산마그네슘, 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 탄산칼슘, 수소화붕소나트륨 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 이용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다. 안정성이 우수하며, 가스 발생량도 많기 때문에, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 탄산나트륨과 탄산수소나트륨의 혼합물이 보다 바람직하다.
상기 산 자극 가스 발생제의 배합량은 광 산 발생제로부터 발생하는 산과 화학 등량 이상의 배합량인 것이 바람직하다.
[제2 발명의 광 가스 발생 재료]
광 염기 발생제(A)
상기 광 염기 발생제(A)는 광 조사에 의해 분해되어 가스상의 염기를 발생하는 것이고, 코발트 아민계 착체, 카르밤산 o-니트로벤질, 옥심에스테르, 하기 화학식 1로 나타내어지는 광 조사에 의해 아민을 발생시키는 카르바모일옥시이미노기 함유 화합물, 및 하기 화학식 2로 나타내어지는 카르복실산(a1)과 염기성 화합물(a2)의 염으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종이다.
<화학식 1>
Figure pct00003
화학식 1에 있어서, R1은 n가 유기기이고, R2 및 R3은 각각 수소, 방향족 또는 지방족기이고, n은 1 이상의 정수이다.
<화학식 2>
Figure pct00004
상기 화학식 1로 나타내어지는 카르바모일옥시이미노기 함유 화합물로서는 특별히 한정되지 않지만, 일본 특허 공개 제2002-138076호에서 하기와 같이 하여 제조되는 것이 개시되어 있는 화합물 등을 예시할 수 있다.
헥사메틸렌디이소시아네이트 0.05 몰에, 테트라히드로푸란(THF) 100 ml에 용해시킨 아세토페논옥심 0.1 몰을 첨가하고, 건조, 질소 분위기하에 50 ℃에서 4 시간 교반하여 반응시켰다. 반응액으로부터 테트라히드로푸란을 휘발시키면 백색 고체가 얻어졌다. 얻어진 백색 고체를 80 ℃의 메틸에틸케톤에 용해시켜 재결정에 의해 정제하고, 광 조사에 의해 아민을 발생하는 화합물을 제조하였다.
상기 카르복실산(a1)과 염기성 화합물(a2)와의 염은 카르복실산(a1)과 염기성 화합물(a2)를 용액 중에서 혼합하는 것만으로 간단하게 제조할 수 있다. 카르복실산(a1)과 염기성 화합물(a2)를 용기 중에서 혼합하면, 하기 반응식 S1로 나타내어지는 산염기 반응이 진행되어 염 (A1)을 생성한다.
<반응식 S1>
Figure pct00005
상기 반응식 S1 중, X는 염기성 화합물(a2)이고, (A1)은 염이다.
상기와 같이 하여 얻어지는 염은 카르복실산(a1)에서 유래하는 골격을 갖기 때문에, 광 조사에 의해 용이하게 탈탄산을 일으켜 하기 반응식 S2로 나타내어지는 반응이 진행된다. 따라서, 상기 염은 단독으로 우수한 광 분해 성능을 발현한다. 즉, 상기 염의 분해에 의해 염기 가스와 이산화탄소가 빠르게 발생하고, 또한 충분한 양의 염기 가스 및 이산화탄소가 발생하게 된다.
<반응식 S2>
Figure pct00006
상기 반응식 S2 중, X는 염기성 화합물(a2)를 나타낸다.
상기 염기성 화합물(a2)로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 1급 아민, 2급 아민 및 3급 아민 등의 아민, 피리딜기를 함유하는 화합물, 히드라진 화합물, 아미드 화합물, 수산화 4급 암모늄염, 머캅토 화합물, 술피드 화합물 및 포스핀 화합물 등을 사용할 수 있다. 이들은 복수개 이용되어도 상관없다.
상기 염기성 화합물(a2)로서는, 하기 화학식 3 내지 8로 나타내어지는 화합물로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종이 바람직하게 이용된다. 그 경우에는, 상기 염이 광 조사에 의해 한층 더 빠르게 분해되고, 한층 더 빠르게 염기 가스 및 이산화탄소가 발생한다.
Figure pct00007
Figure pct00008
Figure pct00009
Figure pct00010
상기 화학식 6 중, R1은 탄소수 1 내지 10의 알킬렌쇄를 나타낸다. 염기 가스도 발생하기 때문에, 바람직하게는 R1은 탄소수 1 내지 2의 알킬렌쇄이다.
Figure pct00011
상기 화학식 7 중, R2는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌쇄를 나타낸다. 염기 가스도 발생하기 때문에, 바람직하게는 R2는 탄소수 1 내지 2의 알킬렌쇄를 나타낸다.
Figure pct00012
상술한 화학식 6에 있어서 R1이 탄소수 1 또는 2의 알킬렌쇄인 경우, 및 화학식 7에 있어서 R2가 탄소수 1 또는 2의 알킬렌쇄인 경우에는, 부가적으로 상기 염기 가스가 염기 증식제(B)와 반응함으로써 연쇄적으로 염기 가스가 발생한다. 염기 증식제(B)가 반응하여 생긴 염기 가스는 자기를 촉매로 하고, 추가로 염기 가스를 발생하기 때문에 기하급수적으로 염기 가스가 발생하게 된다. 부가적으로, 동시에 이산화탄소도 발생한다. 따라서, 한층 더 빠르게 대량의 가스가 발생한다.
다른 한편, 화학식 6에 있어서 R1이 탄소수 3 내지 10의 알킬렌쇄인 경우, 및 화학식 7에 있어서 R2가 탄소수 3 내지 10의 알킬렌쇄인 경우에는, 분자량이 크기 때문에, 염기 증식제가 염기 가스를 발생하지 않는다. 그러나, 이들 염기 증식제는 측쇄에 카르복실기를 많이 포함하고 있기 때문에, 이산화탄소 가스를 빠르면서 양호한 효율로 발생시킨다.
염기 증식제(B)
본 발명에서는, 상기 염기 증식제(B)가 배합되어 있기 때문에, 상술한 바와 같이 염기 가스를 증식적으로 발생시킬 수 있다. 상기 염기 증식제(B)로서는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 9-플루오레닐카르바메이트 유도체가 이용된다. 9-플루오레닐카르바메이트 유도체는 이관능형, 구상 다관능의 올리고머형, 직쇄 고분자형 또는 실록산형 중 어느 것일 수도 있다.
상기 염기 증식제(B)로서는, 하기 화학식 9로 표시되는 염기 증식성기를 갖는 염기 증식제(B1)이 바람직하다.
Figure pct00013
상술한 화학식 9로 표시되는 염기 증식성기를 갖는 염기 증식제(B1)은 염기 증식 반응에 의해서 분해되어 새롭게 아민을 발생한다. 또한, 발생한 아민이 새로운 촉매로서 기능하고, 증식적으로 다수개의 아민을 생성한다. 상기 화학식 9로 표시되는 염기 증식성기가 분자 내에 많이 존재할수록, 분자 내에서의 염기 증식 반응이 효율적으로 발생한다. 따라서, 한층 더 많은 아미노기가 생성된다.
상기 화학식 9로 표시되는 염기 증식성기를 갖는 염기 증식제(B1)을 이용한 염기 증식 반응에서는, 활성인 수소 원자가 염기에 의해 제거되어 카르바니온이 형성된다. 이어서, 카르밤산이 이탈되고, 또한 분해가 진행되어 아미노기와 이산화탄소를 생성한다. 이 아미노기가 촉매가 되어 이 반응을 가속시킨다. 이 반응을 하기 반응식 X1에 나타낸다.
<반응식 X1>
Figure pct00014
상기 화학식 9로 표시되는 염기 증식성기로서는, 하기 화학식 10으로 표시되는 염기 증식성기가 바람직하다.
Figure pct00015
상기 화학식 10 중, Z는 치환 또는 비치환된 알킬렌쇄를 나타낸다.
상기 화학식 10 중, Z의 구체적인 예로서는 메틸렌쇄, 에틸렌쇄, 프로필렌쇄 등을 들 수 있다. 상기 염기 증식 반응이 효과적으로 발생하기 때문에, Z는 비치환된 알킬렌쇄인 것이 바람직하다. 그 중에서도, Z에서의 입체 장해도 작아지고, 염기 증식 반응이 한층 더 효과적으로 일어나기 쉽기 때문에, Z는 메틸렌쇄인 것이 보다 바람직하다.
상기 화학식 10으로 표시되는 염기 증식성기를 갖는 염기 증식제로서는, 하기 화학식 11로 표시되는 염기 증식제가 바람직하다.
Figure pct00016
상기 화학식 11 중, X는 수소 원자, 치환되어 있는 알킬기 또는 비치환된 알킬기를 나타내고, Z는 치환 또는 비치환된 알킬렌쇄를 나타내고, n은 1 내지 4의 정수를 나타낸다.
상기 화학식 11 중, X의 구체적인 예로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기 등을 들 수 있다. 염기 증식 반응이 효과적으로 발생하기 때문에, X는 비치환된 알킬기인 것이 바람직하다. 그 중에서도, X에서의 입체 장해도 작아지고, 염기 증식 반응이 한층 더 효과적으로 발생하기 쉽기 때문에, X는 에틸기인 것이 보다 바람직하다.
상기 화학식 11 중, n은 1 내지 4의 정수를 나타낸다. 상기 화학식 11로 표시되는 염기 증식제가 동일 분자 내에 복수개의 9-플루오레닐카르바메이트기를 갖는 경우에는, 발생한 염기의 촉매 작용에 의해서 염기 증식 반응이 한층 더 효과적으로 발생하기 쉽다. 따라서, 상기 화학식 11 중, n은 3 또는 4의 정수인 것이 바람직하다.
상기 화학식 11로 표시되는 염기 증식제의 구체적인 예로서는, 하기 화학식 12로 표시되는 염기 증식제(Flu3), 하기 화학식 13으로 표시되는 염기 증식제(Flu4)를 들 수 있다. 하기 화학식 12 및 화학식 13으로 표시되는 염기 증식제는 공지된 방법에 의해서 얻을 수 있다.
Figure pct00017
Figure pct00018
상기 화학식 12 및 화학식 13으로 표시되는 염기 증식제는 동일 분자 내에 복수개의 9-플루오레닐카르바메이트기를 갖는다. 따라서, 발생한 염기의 촉매 작용에 의해서 염기 증식 반응이 진행되기 쉽다. 염기의 발생 효율이 한층 더 높아지기 때문에, 상기 화학식 12로 표시되는 염기 증식제가 보다 바람직하고, 상기 화학식 13으로 표시되는 염기 증식제가 더욱 바람직하다.
상기 화학식 9, 10으로 표시되는 염기 증식성기를 갖는 염기 증식제, 또는 상기 화학식 11 내지 13으로 표시되는 염기 증식제는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 플루오레닐메탄올과 이소시아네이트 유도체와의 부가 반응이나, 플루오레닐카르바메이트기를 갖는 아크릴레이트 단량체와 폴리티올 유도체와의 부가 반응에 의해서 합성할 수 있다. 전자의 부가 반응에는 주석 촉매를 적절하게 이용하고, 후자의 부가 반응에는 염기 촉매를 적절하게 이용함으로써 합성을 간편하게 행할 수 있다.
상기 화학식 9로 표시되는 염기 증식성기로서는, 하기 화학식 14로 표시되는 염기 증식성기도 바람직하다.
Figure pct00019
상기 화학식 14 중, R은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다.
상기 화학식 9로 표시되는 염기 증식성기를 갖는 염기 증식제(B1)로서는, 상기 화학식 14로 표시되는 염기 증식성기와 하기 화학식 15로 표시되는 불포화기를 갖는 염기 증식제도 보다 바람직하게 사용할 수 있다.
Figure pct00020
상기 화학식 15 중, R은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다.
상기 화학식 14로 표시되는 염기 증식성기와 상기 화학식 15로 표시되는 불포화기를 갖는 염기 증식제도 보다 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 화학식 14로 표시되는 염기 증식성기를 갖는 염기 증식제는, 예를 들면 하기 반응식 X2에 나타내는 바와 같이, 상기 화학식 15로 표시되는 불포화기를 갖는 화합물과 9-플루오레닐메틸 N-(2-머캅토에틸)카르바메이트와의 부가 반응에 의해 얻을 수 있다. 또한, 이 부가 반응에서는, 상기 화학식 14 중의 R은 상기 화학식 15로 표시되는 불포화기의 R에서 유래한다.
<반응식 X2>
Figure pct00021
상기 반응식 X2 중, R은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다.
상기 화학식 15로 표시되는 불포화기를 갖는 화합물은 아크릴레이트기 또는 메타크릴레이트기(이하 (메트)아크릴레이트기로서 양자(兩者)를 합해서 표기함)를 갖는 화합물이다.
상기 화학식 15로 표시되는 불포화기를 갖는 화합물로서는, 예를 들면 (메트)아크릴레이트계 단량체 또는 올리고머 등을 사용할 수 있다. 염기 증식제가 동일 분자 중에 가능한 한 많은 상기 화학식 15로 표시되는 염기 증식성기를 포함하고 있으면, 염기 증식 반응이 효율적으로 발생하기 때문에, (메트)아크릴레이트기를 적어도 2개 갖는 단량체 또는 올리고머가 바람직하다.
상기 다관능성 (메트)아크릴레이트 단량체 또는 (메트)아크릴레이트 올리고머로서는, 구체적으로는 에틸렌디(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트 및 이들의 유사물을 들 수 있다.
또한, 예를 들면 노볼락형 화합물이나, 공지된 덴드리틱 다관능성 (메트)아크릴레이트도 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 사용할 수도 있고, 혼합물로서 이용할 수도 있다.
염기 증식제의 동일 분자 중에, 상기 화학식 14로 표시되는 염기 증식성기의 수를 늘리기 위해서는, 상기 화학식 15로 표시되는 불포화기를 적어도 2개 갖는 화합물을 이용할 수 있다.
상기 화학식 15로 표시되는 불포화기를 적어도 2개 갖는 화합물은, 예를 들면 상기 화학식 15로 표시되는 불포화기를 갖는 화합물에, α-티오글리세린을 마이클 부가 반응시켜 하기 화학식 16으로 표시되는 디올 치환된 기로 변환시키고, 이어서 각각의 수산기를 에스테르화 또는 우레탄화함으로써 얻을 수 있다. 이 반응에 의해서, 예를 들면 1개의 불포화기를 2개 또는 4개의 불포화기로 변환시킬 수 있다.
Figure pct00022
상기 화학식 16 중, R은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다.
상기 화학식 16으로 표시되는 기를 갖는 폴리올 화합물의 수산기에, 불포화기인 (메트)아크릴레이트기를 도입하기 위해서는 에스테르화법 및 우레탄화법을 사용할 수 있다.
상기 염기 증식제(B)의 배합 비율은 광 염기 발생제(A) 100 중량부에 대하여 50 내지 200 중량부의 범위인 것이 바람직하다. 염기 증식제(B)가 50 중량부 미만이면, 염기 증식제 반응을 사용한 연쇄 반응이 효율적으로 발생하지 않는 경우가 있다. 염기 증식제(B)가 200 중량부를 초과하면, 염기 증식제가 용매 중에 포화되고, 염기 증식제가 석출되는 경우가 있다. 또한, 반응계를 연쇄 반응이 지배하고, 반응을 멈추고 싶을 때 멈출 수 없어, 반응의 제어가 곤란해지는 경우가 있다.
아미노알킬 화합물(C)
아미노알킬 화합물(C)는 광 염기 발생제(A)의 분해에 의해 발생한 알킬 라디칼과 반응한다. 이 반응에 의해서도 염기 가스가 발생한다. 그 때문에, 아미노알킬 화합물을 이용함으로써 가스의 발생 효율을 더욱 높일 수 있다. 또한, 발생한 염기 가스가 염기 증식제(B)와 추가로 반응함으로써, 염기 가스가 한층 더 기하급수적으로 발생하게 된다. 또한, 염기 가스 발생시에, 동시에 이산화탄소가 발생한다. 따라서, 상기 염기 증식제(B)에 부가적으로 아미노알킬 화합물(C)를 더 이용함으로써 가스 발생 효율을 한층 더 높일 수 있다.
상기 아미노알킬 화합물(C)로서는 특별히 한정되지 않지만, 메틸아민, 에틸아민, 부틸아민, N-메틸-아미노에틸, N,N-디메틸아미노에틸, N,N-디에틸에틸렌디아민 및 N-메틸아미노부틸로 이루어지는 군에서 선택된 1종의 화합물이 바람직하게 이용되고, 그 경우에는 가스 발생 효율을 더욱 높일 수 있다.
제2 발명에 따른 광 응답성 가스 발생 재료로서는, 상기 광 염기 발생제(A) 100 중량부에 대하여 20 내지 100 중량부의 비율로 아미노알킬 화합물(C)가 더 함유되어 있는 것이 바람직하다. 아미노알킬 화합물(C)가 20 중량부 미만이면, 아미노알킬 화합물(C)를 첨가한 효과가 충분히 얻어지지 않는 경우가 있다. 아미노알킬 화합물(C)가 100 중량부를 넘으면, 광 염기 발생제로부터 생기는 라디칼은 광 염기 발생제와 등량이기 때문에, 라디칼에 대하여 아미노알킬 화합물(C)가 과잉이 되어, 미반응의 아미노알킬 화합물(C)가 잔존하게 된다. 이 때문에, 아미노알킬 화합물(C)는 100 중량부로 충분하다.
제2 발명에 따른 광 응답성 가스 발생 재료는 상기 광 염기 발생제(A)를 포함하기 때문에, 광 증감제를 함유하고 있지 않아도, 소량의 광을 단시간 조사한 경우에도 충분한 양의 염기 가스를 발생시킨다.
본 발명의 광 응답성 가스 발생 재료는 통상 보존되어 있는 온도에서 가스를 발생하지 않고, 광 조사에 의해 가스를 발생하는 재료이기 때문에 열 안정성도 바람직하다.
본 발명에서는, 광 응답성 가스 발생 재료는 정제상, 미립자상, 필름상 등의 형태로 가공되어 있을 수도 있다.
[결합제 수지]
본 발명에서는, 광 응답성 가스 발생 재료는 결합제 수지를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 정제상, 미립자상, 필름상 등의 형태로의 광 응답성 가스 발생 재료의 가공이 용이해진다. 또한, 광 응답성 가스 발생 재료의 형태를 견고하게 유지할 수 있다.
상기 결합제 수지로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 폴리(메트)아크릴, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에테르, 폴리우레탄, 폴리카르보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드 등의 고분자 재료를 사용할 수 있다. 또한, 이들의 공중합체를 이용할 수도 있고, 이들을 병용할 수도 있다. 그 중에서도 가스의 발생 효율이 한층 더 높아지기 때문에, 폴리(메트)아크릴레이트가 바람직하다. 결합제 수지의 자외광 흡수대는 상기 광 산 발생제나 광 증감제, 광 염기 발생제의 자외광 흡수대보다 단파장인 것이 바람직하다.
상기 폴리(메트)아크릴을 얻는 데 사용되는 (메트)아크릴레이트 단량체는 쇄상 화합물 또는 환상 화합물 중 어느 것일 수도 있다. 상기 쇄상 화합물로서는, (메트)아크릴산메틸, 아크릴산에틸, (메트)아크릴산부틸, (메트)아크릴산 2-메틸헥실, (메트)아크릴산라우릴 등을 들 수 있다. 상기 환상 화합물로서는, (메트)아크릴산시클로헥실, (메트)아크릴산이소보로닐 등을 들 수 있다. 그 중에서도 (메트)아크릴산메틸이 바람직하다.
상기 폴리(메트)아크릴은, 예를 들면 상술한 (메트)아크릴레이트 단량체와, 상기 (메트)아크릴레이트 단량체와 공중합 가능한 비닐계 단량체를 공중합시킴으로써 얻어진 것일 수도 있다.
상기 (메트)아크릴 단량체와 공중합 가능한 비닐계 단량체로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 (메트)아크릴산, 이타콘산, 크로톤산, (무수) 말레산, (무수) 푸마르산, 카르복시에틸아크릴레이트 등의 카르복시알킬(메트)아크릴레이트류 등의 카르복실기 함유 비닐 단량체; 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 (메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트 등의 수산기 함유 비닐 단량체; (메트)아크릴로니트릴, N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐, N-비닐라우릴로락탐, (메트)아크릴로일모르폴린, (메트)아크릴아미드, 디메틸(메트)아크릴아미드, N-메틸올(메트)아크릴아미드, N-부톡시메틸(메트)아크릴아미드, N-이소프로필(메트)아크릴아미드, 디메틸아미노메틸(메트)아크릴레이트 등의 질소 함유 비닐 단량체 등을 들 수 있다. 이들 비닐계 단량체는 단독으로 이용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
상기 (메트)아크릴레이트 단량체와 상기 비닐계 단량체와의 조합으로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 (메트)아크릴산메틸과 (메트)아크릴산, (메트)아크릴산메틸과 (메트)아크릴아미드, 또는 (메트)아크릴산과 N-이소프로필(메트)아크릴아미드와의 조합 등을 들 수 있다.
상기 (메트)아크릴레이트 단량체와 상기 비닐계 단량체와의 공중합비(중량비)는 98:2 내지 51:49의 범위인 것이 바람직하다.
가스의 발생 효율이 한층 더 높아지기 때문에, 상기 폴리(메트)아크릴레이트로서는, 폴리메틸(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴산메틸ㆍ(메트)아크릴산 공중합체 및 (메트)아크릴산메틸ㆍ(메트)아크릴아미드 공중합체로부터 선택된 적어도 1종이 바람직하다. 또한, 가스의 발생 효율이 한층 더 높아지기 때문에, 폴리(메트)아크릴레이트는 아미노기 또는 카르보닐기를 갖는 것이 바람직하다.
가스의 발생 효율이 한층 더 높아지기 때문에, 결합제 수지는 광 분해성을 가질 수도 있다.
상기 결합제 수지의 중량 평균 분자량은 5만 내지 100만의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10만 내지 50만의 범위이다. 결합제 수지의 중량 평균 분자량이 너무 작으면, 결합제 수지 자체의 응집력이 낮아지기 때문에, 광 산 발생제 또는 산 자극 가스 발생제 또는 광 염기 발생제 또는 염기 증식제를 견고하게 굳힐 수 없는 경우가 있고, 결합제 수지의 중량 평균 분자량이 너무 크면, 각종 형태로의 가공성이 저하된다.
또한, 상기 결합제 수지는 점접착성을 갖는 수지인 것이 바람직하다. 그 경우에는, 광 응답성 가스 발생 재료에 점접착성을 부여할 수 있기 때문에, 예를 들면 마이크로펌프에 광 응답성 가스 발생 재료를 용이하게 배치할 수 있다. 예를 들면, 점착성을 갖는 필름상 광 응답성 가스 발생 재료는 마이크로유체 디바이스의 기판면이나 기판 내부의 벽면에 용이하게 부착시킬 수 있다.
상기 결합제 수지를 포함하는 경우에는, 제1 발명에서는, 결합제 수지 100 중량부에 대하여, 상기 광 산 발생제는 10 내지 300 중량부의 비율로 함유되어 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50 내지 200 중량부이다. 또한, 결합제 수지 100 중량부에 대하여, 산 자극 가스 발생제는 10 내지 300 중량부의 비율로 함유되어 있는 것이 보다 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50 내지 200 중량부이다. 광 산 발생제와 산 자극 가스 발생제가 너무 적으면, 광 조사에 의해 가스가 충분히 발생하지 않는 경우가 있고, 너무 많으면, 광 산 발생제와 산 자극 가스 발생제가 결합제 수지 내에 효율적으로 분산 또는 부착되지 않고 분말상 물질을 생성하는 경우가 있어, 마이크로유로가 오염되는 경우가 있다.
다른 한편, 제2 발명에서는, 결합제 수지 100 중량부에 대하여, 상기 광 염기 발생제(A)는 20 내지 500 중량부의 비율로 함유되어 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100 내지 300 중량부이다. 광 염기 발생제(A)가 너무 적으면, 광 조사에 의해 가스가 충분히 발생하지 않는 경우가 있고, 광 염기 발생제(A)가 너무 많으면, 광 염기 발생제(A)가 결합제 수지 내에 효율적으로 분산 또는 부착되지 않고 분말상 물질을 생성하는 경우가 있어, 마이크로유로가 오염되는 경우가 있다.
또한, 결합제 수지 100 중량부에 대하여, 상기 염기 증식제(B)는 10 내지 1000 중량부의 비율로 함유되어 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50 내지 500 중량부것이다. 염기 증식제(B)가 너무 적으면, 염기 증식 반응을 이용한 연쇄 반응이 효율적으로 발생하지 않는 경우가 있고, 염기 증식제(B)가 너무 많으면, 반응계 연쇄 반응이 지배하고, 반응을 멈추고 싶을 때에도 멈출 수 없어, 반응의 제어가 곤란해진다.
본 발명의 광 응답성 가스 발생 재료는 정제상 또는 미립자상 또는 필름상의 형태를 가지고 있는 것이 바람직하다. 광 응답성 가스 발생 재료가 정제상으로 되어 있는 것이 특히 바람직하고, 이 경우에는 광 응답성 가스 발생 재료의 취급이 용이해진다. 또한, 필름상으로 하는 경우와 비교하여 결합제 수지의 양을 적게 할 수 있기 때문에, 높은 가스 발생 효율을 실현할 수 있다.
또한, 광 응답성 가스 발생 재료를 정제상으로 가공하는 방법으로서는, 예를 들면 프레스법 등을 들 수 있다.
상기 결합제 수지의 양은 광 응답성 가스 발생 재료가 갖는 형태에 따라서 적절하게 결정할 수 있다. 예를 들면, 광 응답성 가스 발생 재료의 형태가 정제나 미립자상인 경우, 결합제 수지의 양은 광 응답성 가스 발생 재료의 형태를 유지할 수 있는 범위에서 적은 것이 바람직하고, 사용하지 않는 것이 보다 바람직하다. 결합제 수지를 사용하는 경우에도 결착제 정도의 양을 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 결합제 수지의 배합 비율은 광 산 발생제와 산 자극 가스 발생제, 또는 광 염기 발생제(A)와 상기 염기 증식제(B)와의 합계 100 중량부에 대하여 바람직하게는 0 내지 20 중량부, 더욱 바람직하게는 0 내지 10 중량부이다.
이것은 광 가스 발생 재료 중의 가스를 발생하는 화합물인 광 산 발생제와 산 자극 가스 발생제, 또는 광 염기 발생제(A)와 상기 염기 증식제(B)를 결합제 수지에 비해 가능한 한 많이 함유하는 것이 가스 발생량이 많아지기 때문이다.
광 응답성 가스 발생 재료로 이루어지는 광 응답성 가스 발생 미립자를 얻을 때에는, 광 응답성 가스 발생 재료에 배합되는 각 성분을 적절하게 각각 미립자로 할 수도 있고, 2종 이상을 혼합하여 1종류의 미립자로 할 수도 있다. 그 중에서도 적어도 광 산 발생제와 산 자극 가스 발생제, 광 염기 발생제와 염기 증식제를 동일한 미립자로 하는 것이 바람직하다. 광 응답성 가스 발생 미립자를 이용한 경우에는, 광 조사 후의 미립자로부터의 가스 발생 효율을 높일 수 있고, 또한 미립자 사이에 공간이 존재하기 때문에 발생한 가스의 통과가 용이해진다. 광 응답성 가스 발생 미립자의 입경은 특별히 한정되지 않고, 바람직하게는 50 μm 내지 2 mm이다. 광 응답성 가스 발생 재료를 미립자로 하기 위해서는 상술한 결합제 수지를 사용하여 각 성분을 배합한 후에, 상기 배합물을 빈용매 중에 목적으로 하는 미립자 직경이 되도록 적량씩 스포팅하거나 할 수 있다.
광 응답성 가스 발생 재료가 필름상이나 테이프상인 경우에는, 취급이 용이하다. 즉, 종래의 마이크로펌프 시스템에서는, 기판 내에 마이크로펌프실을 형성할 필요가 있어, 마이크로펌프 시스템의 제조 공정이 번잡해지는 경향이 있었지만, 필름상이나 테이프상으로 함으로써, 이것을 기판에 부착하여 마이크로펌프로 하거나 함으로써 제조 공정의 간소화를 도모함과 동시에, 한층 더 소형화를 도모할 수 있다.
상기 광 응답성 가스 발생 재료는 상술한 결합제 수지를 사용하여 통상적인 방법에 의해 필름으로 할 수 있다. 광 응답성 가스 발생 필름의 두께는 특별히 한정되지 않고, 바람직하게는 1 내지 200 μm이고, 보다 바람직하게는 5 내지 100 μm이다. 또한, 광 응답성 가스 발생 필름은 투명한 것이 바람직하다.
[광 증감제]
본 발명의 광 응답성 가스 발생 재료는 광 증감제를 더 포함하는 것이 바람직하다. 광 응답성 가스 발생 재료가 광 증감제를 포함하는 경우에는, 광 조사에 의해 가스를 한층 더 빠르게 발생시킬 수 있다.
상기 광 증감제로서는 광 산 발생제나 광 염기 발생제로 에너지를 이동시켜 광 산 발생제나 광 염기 발생제의 분해를 촉진시키는 화합물일 수 있고, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 티오크산톤, 벤조페논, 아세토페논류, 미힐러 케톤, 벤질, 벤조인, 벤조인에테르, 벤질디메틸케탈, 벤조일벤지에이트, α-아실옥심에스테르, 테트라메틸티우람모노술파이드, 지방족 아민, 방향족기를 포함하는 아민, 피페리딘과 같이 질소가 환계의 일부를 이루고 있는 것, 알릴티오요소, o-톨릴티오요소, 나트륨디에틸디티오포스페이트, 방향족 술핀산의 가용성염, N,N-디치환-p-아미노벤조니트릴계 화합물, 트리-n-부틸포스핀, N-니트로소히드록실아민 유도체, 옥사졸리딘 화합물, 테트라히드로-1,3-옥사진 화합물, 포름알데히드나 아세트알데히드와 디아민의 축합물, 안트라센(또는 그의 유도체), 크산틴, N-페닐글리신, 프탈로시아닌, 나프토시아닌, 티오시아닌 등의 시아닌 색소류 포르피린(또는 그의 유도체) 등을 들 수 있다. 이들 광 증감제는 단독으로 이용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
또한, 상기 광 증감제를 이용하는 경우, 광 증감제의 배합 비율은 특별히 한정되지 않지만, 증감 작용을 충분히 얻기 위해서는, 상기 광 산 발생제 또는 광 염기 발생제 100 중량부에 대하여 광 증감제는 0.1 내지 100 중량부의 범위에서 함유되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1 내지 50 중량부, 더욱 바람직하게는 1 내지 10 중량부이다. 광 증감제가 너무 적으면, 증감 작용을 충분히 얻을 수 없는 경우가 있고, 너무 많으면, 증감 작용이 포화되거나, 광 산 발생제나 광 염기 발생제의 광 분해가 억제되거나 하는 경우가 있다. 또한, 광 증감제를 배합함으로써 장파장 영역(300 nm 이상)의 광원을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 광 응답성 가스 발생 재료는 지지 부재에 지지되어 있을 수도 있다. 광 응답성 가스 발생 재료와, 광 응답성 가스 발생 재료를 지지하는 지지 부재를 갖는 광 응답 가스 발생 부재를 마이크로펌프에 설치할 수도 있다. 광 응답성 가스 발생 재료를 지지 부재에 지지시키는 경우에는, 결합제 수지는 포함될 수도 있고, 또한 포함되지 않을 수도 있다.
지지 부재로서는, 발생한 가스를 빠르게 방출할 수 있는 적절한 지지 부재를 사용할 수 있다.
지지 부재는, 예를 들면 면 등의 섬유상 부재에 의해 구성할 수 있다. 지지 부재를 섬유상 부재에 의해 구성한 경우, 섬유 사이의 간극에서 발생한 가스가 빠르게 외부로 방출된다. 또한, 지지 부재를 섬유상 부재에 의해 구성하는 경우, 광 응답성 가스 발생 재료를 섬유상 부재에 함침시킴으로써 광 응답성 가스 발생 재료를 지지 부재에 지지시킬 수 있다.
또한, 지지 부재는, 예를 들면 유리 섬유, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)나 아크릴 등의 합성 섬유, 펄프 섬유, 금속 섬유 등이 집합되어 서로 얽혀 있는 적절한 섬유상 부재일 수도 있다.
또한, 지지 부재는 발생한 가스가 외부로 빠르게 방출될 수 있는 한 특별히 한정되지 않고, 각종 다공성 부재를 지지 부재로서 사용할 수 있다. 여기서, 다공성 부재란, 외표면에 이어져 있는 다수개의 구멍을 갖는 부재를 널리 포함하는 것으로서, 상기 면 등과 같이, 섬유 사이의 간극이 외부로 이어져 있는 부재도 또한 다공성 부재에 포함하는 것으로 한다.
따라서, 상기 섬유상 부재 이외에, 내부로부터 외표면으로 이어져 있는 다수개의 구멍이 형성되어 있는, 예를 들면 스폰지, 파포(破泡) 처리 발포체, 다공질 겔, 입자 융착체, 가스압 보조 확후(擴厚) 성형체, 벌집형 구조체, 통형 비드, 파손 칩스 등의 다공성 재료도 상기 지지 부재를 구성하는 다공성 부재로서 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 상기 지지 부재의 재질은 특별히 한정되지 않고, 각종 무기 재료 또는 유기 재료를 사용할 수 있다. 이러한 무기 재료로서는 유리, 세라믹, 금속 또는 금속 산화물, 유기 재료로서는 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 나일론, 셀룰로오스, 아세탈 수지, 아크릴, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), 폴리아미드 또는 폴리이미드 등을 사용할 수 있다.
[다른 성분]
상기 광 응답성 가스 발생 재료는 가스의 발생을 보조하거나 가스 발생의 연쇄를 멈추거나 다공성 지지체로 침투를 보조할 목적으로, 광 분해성 아조 화합물이나 과산화물, 라디칼 스캐빈저, 용제 등 적절한 첨가물을 포함할 수도 있다.
상기 아조 화합물로서는 특별히 한정되지 않지만, 아조아미드계 화합물, 아조니트릴계 화합물, 아조아미딘계 화합물 또는 시클릭아조아미딘 화합물 등을 들 수 있다. 이들 아조 화합물 이외의 그 밖의 아조 화합물을 이용할 수도 있다. 아조 화합물은 단독으로 이용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 특히 케톤기 및 아미드기를 많이 포함하는 아조 화합물을 이용한 경우에는, 상기 아조 화합물은 매우 극성이 커서 결합제 수지에 정전적 결합하기 쉽기 때문에, 가스의 발생 효율이 한층 더 높아진다.
상기 과산화물로서는 특별히 한정되지 않지만, 과산화벤조일, 디-t-부틸퍼옥시드 등, 그 밖에 o-디메틸아미노벤조산이소아밀 등, 2-에틸안트라퀴논, 옥타메틸안트라퀴논, 1,2-벤즈안트라퀴논, 2,3-디페닐안트라퀴논 등의 안트라퀴논류, 2,4-트리클로로메틸-(4'-메톡시페닐)-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-(4'-메톡시나프틸)-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-(피페로닐)-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-(4'-메톡시스티릴)-6-트리아진 등의 트리아진류, 아조비스이소부티로니트릴, 벤조일퍼옥시드, 쿠멘퍼옥시드 등을 들 수 있다.
상기 라디칼 스캐빈저로서는 특별히 한정되지 않지만, t-부틸카테콜, 히드로퀴논, 메틸에테르, 카탈라제, 글루타티온 퍼옥시다제, 수퍼옥시드 디스뮤타제계 효소 비타민 C, 비타민 E, 폴리페놀류, 리놀렌산 등을 들 수 있다.
상기 용제로서는, 광 산 발생제나 산 자극 가스 발생제나 광 염기 발생제나 염기 증식제나 결합제 수지를 용해시키는 것이면 특별히 제한은 없다. 구체적으로는 디메톡시에탄, 에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올 등의 글리콜에테르류, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에틸렌글리콜알킬에테르아세테이트류, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노프로필에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 디에틸렌글리콜 유도체류, 프로필렌글리콜메틸에틸에테르 등의 프로필렌글리콜 유도체류, 메틸아밀케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 에톡시아세트산에틸, 히드록시아세트산에틸, 락트산에틸 등의 에스테르류, N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸아세트아미드, γ-부티로락톤 등의 비양성자계 쌍극자 용매류를 들 수 있다.
본 발명의 광 응답성 가스 발생 재료는 필요에 따라서 종래 알려져 있는 각종 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 그와 같은 첨가제로서는, 예를 들면 커플링제, 균첨제(均添劑), 가소제, 계면활성제, 안정제 등을 들 수 있다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 마이크로펌프의 구체적인 실시 형태를 설명하는 것으로 한다.
가스 발생층 (20)에 조사되는 광은, 가스 발생제 또는 증감제가 흡수하는 파장대의 광이면 특별히 한정되지 않지만, 파장이 10 nm 내지 400 nm인 자외선 및 자외선에 가까운 400 nm 내지 420 nm의 청색광인 것이 바람직하고, 300 nm 내지 400 nm의 근자외선인 것이 보다 바람직하다.
가스 발생층 (20)에의 광 조사에 이용되는 광원은 특별히 한정되지 않는다. 광원의 구체적인 예로서는, 예를 들면 저압 수은등, 중압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 발광 다이오드(LED), 전(全)고체 레이저, 케미컬 램프, 블랙 라이트 램프, 마이크로웨이브 여기 수은등, 메탈 할라이드 램프, 나트륨 램프, 할로겐 램프, 크세논 램프, 형광등 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 광원으로서는 발열도 적으며 저가인 발광 다이오드(LED) 등의 발광 소자가 바람직하게 이용된다.
(제1 실시 형태)
도 1(a) 및 (b)는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 마이크로펌프를 구비하는 마이크로유체 디바이스의 모식적 정면 단면도 및 상기 마이크로펌프의 구조를 나타내는 부분 절결 확대 정면 단면도이다.
도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 마이크로유체 디바이스 (1)은 복수개의 플레이트를 적층하여 이루어지는 기판 (2)를 갖는다. 기판 (2)는 베이스 플레이트 (3)과, 베이스 플레이트 (3) 상에 적층된 중간 플레이트 (4) 내지 (6)과, 중간 플레이트 (6) 상에 적층된 톱 플레이트 (7)을 갖는다. 또한, 기판 (2)의 적층 구조는 이것으로 한정되는 것은 아니다.
상기 기판 (2) 내에 복수개의 미세 유로 (8), (9)가 설치되어 있다. 미세 유로 (9)에는, 도시하지 않은 시약 저장부나 검체 공급부가 접속되어 있다. 상기 미세 유로 (8)에 마이크로펌프실 (10)이 접속되어 있다. 도 1(a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 마이크로펌프실 (10)은 기판 (2) 내에 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 본 실시 형태에서는 베이스 플레이트 (3)의 상면으로 개방된 가스 발생실 (11)이 베이스 플레이트 (3)에 설치되어 있다. 가스 발생실 (11)의 하면에는, 광학창 (12)가 설치되어 있다. 광학창 (12)는 후술하는 광 응답성 가스 발생 부재에 광을 조사하였을 때에 광을 발생시키기 위한 상기 광을 투과하는 재료에 의해 구성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 베이스 플레이트 (3)이 투명 부재로 이루어지고, 베이스 플레이트 (3)을 구성하는 투명 부재에 의해 광학창 (12)가 베이스 플레이트 (3)에 일체로 형성되어 있다. 이러한 투명 부재로서는, 유리 또는 투명성을 갖는 합성 수지를 사용할 수 있고, 그 재료는 특별히 한정되는 것은 아니다.
상기 기판 (2)의 베이스 플레이트 (3) 이외의 중간 플레이트 (4) 내지 (6) 및 톱 플레이트 (7) 등을 구성하는 재료에 대해서도, 합성 수지 등의 적절한 재료에 의해 형성할 수 있다.
다른 한편, 광학창 (12)는 베이스 플레이트 (3)과 다른 부재로 형성되어 있을 수도 있다. 즉, 베이스 플레이트 (3)의 일부에 개구를 설치하고, 상기 개구에 광학창 (12)를 구성하는 투명 부재를 가스 발생실 (11)을 기밀 밀봉하도록 고정시킬 수도 있다. 이러한 구성을 취하는 경우, 베이스 플레이트를 착색함으로써 미광을 막고, 마이크로펌프를 다수개 배열한 경우에도 하나하나를 오작동 없이 확실하게 제어할 수 있다.
또한, 베이스 플레이트 (3)에 있어서, 가스 발생실 (11)이 아래쪽으로 개구되어 있고, 베이스 플레이트 (3)의 하면에 투명한 플레이트를 더 적층하여 광학창 (12)를 형성할 수도 있다.
이 때, 광학창을 형성하는 투명한 플레이트에는, 광학창 이외를 차광할 목적으로 도장 또는 필름 접합이 행해져 있을 수도 있다.
가스 발생실 (11)은 베이스 플레이트 (3)의 상면으로 개구되어 있다. 또한, 가스 발생실 (11) 내에는, 광 응답성 가스 발생 부재 (13)이 수납되어 있다.
상기 가스 발생실 (11)의 평면 형상은 특별히 한정되지 않고, 원형 또는 직사각형 등의 적절한 형상으로 할 수 있다. 또한, 가스 발생실 (11)의 깊이는 광 응답성 가스 발생 부재 (13)이 수납될 수 있는 한, 특별히 한정되는 것은 아니다.
통상, 가스 발생실 (11)의 크기는 소형 마이크로펌프를 구성할 필요가 있기 때문에, 평면적이 400 mm2 이하 정도, 깊이가 0.5 mm 내지 10 mm 정도가 되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 평면적 9 mm2 이하, 깊이가 1 mm 내지 1.5 mm 정도이다. 특히 마이크로펌프의 파워가 필요한 경우에는, 가스 발생실을 복수개 이어서 사용할 수도 있다.
상기 광 응답성 가스 발생 재료 (13)은 광 응답성 가스 발생 재료가 부착되어 있는 지지 부재를 갖는다. 광 응답성 가스 발생 재료 (13)은, 예를 들면 지지 부재에 광 응답성 가스 발생 재료를 함침시켜 암실에서 건조시켜 얻을 수 있다. 또한, 광 응답성 가스 발생 재료 (13)에서는, 지지 부재가 발포되어 다공질로 되어 있는 것일 수도 있다. 지지 부재는 일체로 되어 있을 필요는 없고, 복수개의 지지 부재가 가스 발생실에 수납되어 있을 수도 있다. 표면적을 늘리기 위해서 지지 부재에 미립자를 참가할 수도 있다.
또한, 상기 지지 부재는 상기 섬유상 부재를 포함하는 다공성 부재로 이루어지는 것이 바람직하지만, 보다 바람직하게는 상기 구멍이 광학창 (12)측 표면에서 광학창 (12)가 설치되어 있는 측과는 반대측의 면에 이어져 있는 연속 기공과 같은 가스 유로가 구멍으로서 존재하고 있는 다공성 부재가 바람직하다. 그 경우에는, 외부에서 발생한 열이 보다 빠르게 미세 유로 (8)측으로 방출된다.
본 실시 형태의 마이크로펌프 (10)에서는, 광 응답성 가스 발생 재료 (13)이 상기 지지 부재에 부착된 구성을 갖기 때문에, 광 조사에 의해 발생한 가스가 빠르게 광 응답성 가스 발생 부재 (13)의 외표면으로부터 방출된다. 따라서, 단순히 광 응답성 가스 발생 재료의 덩어리를 수납한 경우에 비해, 가스 발생 효율을, 예를 들면 10배 이상으로 비약적으로 높이는 것이 가능해진다.
가스를 발생하는 데 이용되는 광은, 광 산 발생제 또는 광 염기 발생제 또는 광 증감제가 흡수를 갖는 파장이면 특별히 한정되지 않고, 바람직하게는 파장이 10 내지 400 nm의 자외선 및 자외선에 가까운 400 내지 420 nm의 청색광이 바람직하다. 보다 바람직하게는 300 내지 400 nm의 근자외선이고, 광원으로서는, 시판되는 저가인 380 nm의 LED 등의 발광 소자를 이용할 수 있다.
또한, 상기 광 응답성 가스 발생 재료 (13)에 있어서는, 상기 지지 부재의 표면에 광 응답성 가스 발생 재료가 부착된 형태를 갖지만, 바람직하게는 도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 광 응답성 가스 발생 부재 (13)과 광학창 (12) 사이에 공기층 (14)가 형성되는 것이 바람직하다. 공기층 (14)가 형성되어 있는 경우에는, 발생한 가스가 공기층 (14)의 공간을 경유하여 빠르게 미세 유로 (8)측으로 배출된다. 보다 바람직하게는, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 광학창 (12)와 광 응답성 가스 발생 재료 (13) 사이에 설치된 공기층 (14)가 중간 플레이트 (4)에 설치된 관통 구멍 (4a)에 이어지도록, 광 응답성 가스 발생 재료 (13)의 측면 외측에 가스 유로 (15)가 형성된다. 그를 위해서는, 광 응답성 가스 발생 재료 (13)의 평면적은 가스 발생실 (11)의 평면적보다 작은 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 상기 광 응답성 가스 발생 재료 (13)의 광학창 (12)측의 면에는 다수개의 요철이 설치되어 있고, 그에 의해 공기층 (14)의 부피가 커져 있다. 따라서, 이러한 요철을 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 상기 광 응답성 가스 발생 재료 (13)의 광학창 (12)와는 반대측의 면에, 반사 부재 (17)이 설치되어 있다. 반사 부재 (17)은 광학창 (12)로부터 조사되어 온 광을 반사하는 적절한 반사성 재료에 의해 구성된다. 이러한 반사성 재료로서는, 금속, 거울 등을 사용할 수 있지만, 바람직하게는 얇고, 마이크로유체 디바이스의 저배화(低背化)를 진행시킬 수 있기 때문에, 금속박이나 금속 증착막 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 반사성이 우수하고, 저렴한 알루미늄박 등의 금속박이 바람직하게 이용된다. 또한, Al 등의 적절한 금속 또는 합금을 증착시킴으로써, 보다 얇은 반사층을 형성하는 것도 가능하다.
상기 반사 부재 (17)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 얇은 것이 바람직하다. 금속박으로 이루어지는 경우, 반사 부재 (17)의 두께는 1 μm 내지 500 μm 정도이고, 증착막 등의 박막 형성법에 의해 형성된 박막에 의해 반사 부재 (17)이 형성되는 경우에는, 1 μm 이하 정도의 두께로 할 수 있다.
또한, 반사 부재 (17)에는 관통 구멍 (17a)를 형성할 필요가 있다. 관통 구멍 (17a)는 배출 구멍 (16)에 중첩되는 위치에 설치되어 있다. 관통 구멍 (17a)를 형성함으로써, 발생한 가스를 관통 구멍 (17a)를 경유하여 관통 구멍 (4a)로 배출할 수 있다. 관통 구멍 (4a)는 중간 플레이트 (4)에 형성되어 있으며, 미세 유로 (8)에 이어져 있다. 미세 유로 (8)은 중간 플레이트 (5)에 유로폭에 따른 관통 개구부를 설치함으로써 형성되어 있고, 상기 관통 개구부가 하측 중간 플레이트 (4) 및 상측 중간 플레이트 (6)에 의해 폐쇄되고, 미세 유로 (8)이 형성되어 있다. 상기 미세 유로 (8)은 중간 플레이트 (6)에 설치된 접속용 관통 구멍 (6a)에 이어져 있다. 접속용 관통 구멍 (6a)는 미세 유로 (9)에 개구되어 있다. 접속용 관통 구멍의 크기는, 기대가 통과할 수 있지만 유체는 통과하지 못하는 5 내지 20 μm인 것이 바람직하다. 또한 적수실(赤穗室)로 구획될 수도 있다. 미세 유로 (9)는 톱 플레이트 (7)의 하면에 미세 유로 (9)의 평면 형상에 따른 오목부를 형성함으로써 설치되어 있다.
상술한 바와 같이, 마이크로유체 디바이스에서는, 미세 유로의 폭은 통상 5 μm 내지 1 mm 정도로 매우 작고, 따라서 미세 유로를 송액되는 마이크로유체는 기판 (2) 내면과의 사이의 표면 장력의 영향을 크게 받고, 모세관 현상의 영향도 크게 받는다. 따라서, 통상적인 큰 유로를 갖는 유체 회로와는 다른 거동을 마이크로유체가 나타내게 된다. 이러한 마이크로유체 디바이스 (1)에서는, 유로의 길이 부분의 일부에 있어서, 유로의 횡단면의 전체 면적을 차지하지만, 상기 유체의 전후에 공기층이 존재하는 상태로, 즉 마이크로유체는 액적 상태로 송액될 수 있다. 이러한 경우에는, 마이크로펌프 (10)에 의해 용출되는 가스의 배제 부피 효과에 의해 마이크로유로 중의 액적이 빠르게 수송된다. 또한, 이 경우, 마이크로펌프 (10)에서의 가스 압력이 급격히 높아지는 것이, 마이크로유체를 빠르게 송액하는 데 있어서 바람직하다.
본 실시 형태의 마이크로펌프 (10)에서는, 상기한 바와 같이 광 응답성 가스 발생 재료 (13)이 지지 부재에 부착된 구조를 가지고, 가스가 빠르게 외부로 방출되기 때문에, 광 조사에 의해 가스를 발생시킨 경우, 가스압을 급격히 높일 수 있다. 또한, 상기 반사 부재 (17)이 설치되어 있기 때문에, 광이 효과적으로 이용되고, 그에 의해서도 마이크로펌프 (10)의 송액 효율이 높아진다.
따라서, 동일한 양의 광 응답성 가스 발생 재료를 이용한 경우의 가스 발생 효율 및 응답성을 높일 수 있고, 나아가서는 마이크로펌프 (10)의 소형화를 진행시키고, 마이크로유체 디바이스 (1) 전체의 소형화를 진행시키는 것이 가능해진다.
상기 실시 형태에서는, 광 응답성 가스 발생 재료 (13)은 지지 부재 표면에 부착된 형태를 가지고 있었다. 그러나, 광 응답성 가스 발생 재료는 반드시 광 응답성 가스 발생 재료가 지지 부재에 부착되어 있는 형태를 가질 필요는 없다. 즉, 상기 제1 실시 형태의 마이크로펌프 (10)에 있어서, 광 응답성 가스 발생 부재 (13) 대신에 본 발명의 광 응답성 가스 발생 재료만을 가스 발생실 (11) 내에 수납할 수도 있다. 또한, 그 밖의 구조는 상기 제1 실시 형태와 동일하게 한 경우, 본 발명의 제2 실시 형태로서의 마이크로펌프를 구비하는 마이크로펌프 장치가 구성된다. 이 경우, 상기 제1 실시 형태와 동일하게, 반사 부재 (17)이 광 응답성 가스 발생 부재의 광학창 (12)와는 반대측에 배치되어 있기 때문에, 반사 부재 (17)의 존재에 의해 광이 효과적으로 이용되고, 그에 의해 마이크로펌프의 송액 효율이 높아진다.
또한, 지지 부재를 이용하지 않는 경우에는, 광 응답성 가스 발생 재료는 도포 부분, 예를 들면 가스 발생실 (11) 내에 젯 디스펜서나 잉크젯으로 미소한 액적으로 도포될 수도 있다. 또한, 광 응답성 가스 발생 재료로 바꾸거나, 또는 이 광 응답성 발생 재료와 함께, 상기 광 응답성 가스 발생 미립자 및/또는 상기 광 응답성 가스 발생 필름이 가스 발생실 (11) 내에 수납되어 있을 수도 있다.
상기 본 발명에서의 제1 실시 형태의 변형예의 설명으로서, 상기 제1 실시 형태에서의 마이크로펌프 (10)의 설명의 상기 지지 부재 이외의 구성에 대한 설명을 원용하는 것으로 한다. 또한, 이하의 도 2를 참조하여 행하는 변형예의 마이크로펌프 (20)의 설명 및 마이크로유체 디바이스 (1)의 설명에 대해서도, 본 발명의 제1 실시 형태에서의 마이크로펌프의 설명을 원용하는 것으로 한다. 즉, 제2 발명의 실시 형태도 이하의 변형예와 동일하게 변형시킬 수 있고, 또한 이하의 마이크로유체 디바이스 (1)에 적용할 수 있다.
도 2는 상기 제1 실시 형태에서의 마이크로펌프 (10)의 변형예를 설명하기 위한 모식적 부분 절결 정면 단면도이다. 이 변형예의 마이크로펌프 (20)에서는, 광 응답성 가스 발생 부재 (21)은 광학창 (12)에 대하여 다점 접촉되어 있다. 즉, 본 변형예에서는, 광 응답성 가스 발생 부재 (21)은 광학창 (12)측에서 요철을 가지고, 상기 제1 실시 형태의 경우와 동일하게 다수개의 산부(山部)가 이어진 형상을 갖는다. 다수개의 산부 정점이 광학창 (12)의 내면에 접촉되고, 다점 접촉되어 있다. 따라서, 광 응답성 가스 발생 부재 (21)은 광학창 (12)의 내면에 다점 접촉되어 있다. 이 경우에는, 복수개의 산 사이의 골부에서, 가스가 방출되는 공간, 즉 공기층이 형성되어 있기 때문에, 발생한 가스를 빠르게 방출할 수 있다. 그와 같이, 광 응답성 가스 발생 부재 (21)의 상기 다수개의 산이, 광학창 (12)의 내면에 점접촉적으로 접촉되어 있기 때문에, 마이크로유체 디바이스 (1)을 가지고 다니는 경우 등에 있어서, 진동이나 외력이 가해졌다고 해도 가스 발생실 (11) 내에서 광 응답성 가스 발생 부재 (21)이 이동되기 어렵기 때문에, 상기 산부 사이의 공기층을 확실하게 확보할 수 있다. 또한, 가스 발생실 (11) 내에서 광 응답성 가스 발생 부재 (21)이 움직이기 어렵기 때문에, 광 응답성 가스 발생 부재 (21)의 이동에 따른 변형 등도 발생하기 어렵다. 따라서, 마이크로펌프 (20)에서는, 신뢰성도 높아진다.
상기 마이크로유체 디바이스 (1)은 상술한 바와 같이, 마이크로유체가 반송되는 미세 유로 (8), (9)를 기판 (2)의 내부에 가지고, 미세 유로 (9)에 도 1(a)에 파선으로 나타내는 측정 셀 (18)이 접속되어 있다. 이 측정 셀 (18) 내에 있어서, 미세 유로 (9)로부터 이송된 마이크로유체가 광학적 검출 방법이나 전기 화학적 검출법 등을 이용하여 측정하게 된다. 이러한 측정 셀로서는, 광학적인 측정을 행하기 위해서, 액상 검체를 수납하는 셀 이외에, 다른 방법에 의해 측정 셀 내의 검체를 검출하는 적절한 방법에 적합한 측정 셀이 형성될 수 있다.
또한, 마이크로유체 디바이스 (1)에서는, 상기 측정 셀 외에, 적절하게 검체를 희석하기 위한 희석부나, 혼합하기 위한 혼합부 등이 설치되어 있다. 이러한 구성은 종래부터 공지된 마이크로유체 디바이스의 공지된 구조에 따라서 적절하게 변형시킬 수 있다.
상기 마이크로펌프 (10), (20)에서는, 마이크로펌프에 수납되어 있는 상기 광 응답성 가스 발생 재료에 380 nm의 자외선을 24 mW/cm2의 조사 강도로 200 초간 조사하였을 때에, 가스 발생량은 광 응답성 가스 발생 재료 1 g당 1 mL 이상인 것이 바람직하고, 1.5 mL 이상인 것이 보다 바람직하다. 가스 발생량이 광 응답성 가스 발생 재료 1 g당 1.0 mL 이상이면, 송액 효율이 한층 더 높아지고, 1.5 mL 이상이면, 송액 효율이 한층 더 높아진다.
상기 마이크로유체 디바이스 (1)에서는, 베이스 플레이트 (3)에, 본 발명의 광 응답성 가스 발생 재료를 포함하는 광 응답성 가스 발생 부재 (13)이 수납되어 있는 마이크로펌프 (10)이 1개 내장되어 있었다. 상기 베이스 플레이트 (3)에는, 복수개의 마이크로펌프 (10)이 내장되어 있을 수도 있다. 이 경우, 복수개의 마이크로펌프 (10)에 각각 이어진 관통 구멍 (4a)를 중간 플레이트 (4)에 형성함으로써, 미세 유로가 이어져서 마이크로펌프 (10)으로서의 작용을 얻을 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태로서의 마이크로유체 디바이스의 모식적 정면 단면도이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 마이크로유체 디바이스 (31)은 기판 (32)를 갖는다. 기판 (32)는 복수개의 플레이트 (33) 내지 (35)를 적층함으로써 형성되어 있다. 구체적으로는 베이스 플레이트 (33)에 중간 플레이트 (34) 및 톱 플레이트 (35)가 적층되어 있다. 기판 (32)를 구성하고 있는 베이스 플레이트 (33), 중간 플레이트 (34) 및 톱 플레이트 (35)에 대해서는, 제1 실시 형태에서의 기판 재료와 동일한 재료를 사용할 수 있다. 베이스 플레이트 (33)에는, 관통 구멍 (33a)에 이어지도록 베이스 플레이트 (33)의 하면에 홈 (33b)가 형성되어 있다. 관통 구멍 (33a)의 상단에 이어지도록, 베이스 플레이트 (33)의 상면에도 홈 (33c)가 형성되어 있다. 중간 플레이트 (34)에는, 관통 구멍 (34a)와, 관통 구멍 (34a)의 상단에 이어져 있는 홈 (34b)가 형성되어 있다. 홈 (34b)는 톱 플레이트 (35)에 의해 폐쇄되어 있다.
상기 기판 (32)의 하면, 즉 베이스 플레이트 (33)의 하면에는, 필름상 광 응답성 가스 발생 부재 (36)이 부착되어 있다. 필름상 광 응답성 가스 발생 부재 (36)은 결합제 수지를 포함하여 점접착성을 나타내는 본 발명의 광 응답성 가스 발생 재료로 이루어진다. 따라서, 베이스 플레이트 (33)의 하면에 필름상 광 응답성 가스 발생 부재 (36)을 용이하게 부착시킬 수 있다.
필름상 광 응답성 가스 발생 부재 (36)과 베이스 플레이트 (33)의 홈 (33b)에 의해, 마이크로펌프가 구성된다. 즉, 필름상 광 응답성 가스 발생 부재 (36)에 광이 조사되면 가스가 발생한다. 발생한 가스가 관통 구멍 (33a)를 포함하는 마이크로유로에 공급된다. 마이크로유로는 관통 구멍 (33a)뿐 아니라 홈 (33c), 관통 구멍 (34a), 홈 (34b)도 포함하는 미세 유로 부분이다.
또한, 상기 필름상 광 응답성 가스 발생 부재 (36)은 단일 필름으로 이루어지지만, 복수개의 필름상 광 응답성 가스 발생 부재를 적층할 수도 있다. 상기 필름상 광 응답성 가스 발생 부재 (36)은 기판 (32)의 하면에 직접 성막될 수도 있다.
상기 필름상 광 응답성 가스 발생 부재 (36)의 하면에는, 가스 배리어층 (37)이 적층되어 있다. 가스 배리어층 (37)은 필름상 광 응답성 가스 발생 부재 (36)에서 발생한 가스가 하면측으로부터 유출되는 것을 방지하기 위해서 설치되어 있다. 이와 같이, 가스 배리어층 (37)을, 가스 공급측과는 반대측의 필름상 광 응답성 가스 발생 재료 표면에 적층하는 것이 바람직하다. 그에 의해, 마이크로유로에 대한 가스 공급량을 한층 더 높일 수 있다.
상기 가스 배리어층 (37)은 필름상일 수도 있고, 플레이트상일 수도 있다. 또한, 가스 배리어층 (37)은 발생한 가스를 투과시키기 어려운 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 가스 배리어층 (37)은 가스를 투과시키기 어려운 적절한 재료로 이루어지는 막 또는 플레이트일 수도 있다. 가스 배리어층 (51)의 재질로서는, 예를 들면 폴리아크릴, 폴리올레핀, 폴리카르보네이트, 염화비닐 수지, ABS 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 나일론, 우레탄 수지, 폴리이미드 및 유리 등을 들 수 있다.
가스 배리어층 (37)은 바람직하게는 광투과성 재료로 이루어진다. 특히 필름상 광 응답성 가스 발생 부재 (36)의 하면측으로부터 광을 조사하는 경우에는, 상기 광 산 발생제나 광 염기 발생제(A)를 분해시키는 광이나 광증가제가 흡수하는 광 파장의 투과성이 우수한 것이 바람직하다. 무엇보다도, 기판 (32)를 투명하게 한 경우에는, 가스 배리어층 (37)은 광불투과성 재료일 수도 있다. 그 경우에는, 기판 (32)의 상면측으로부터 광을 투과하여 가스를 발생시킬 수도 있다.
또한, 가스 배리어층 (37)의 하면에서 광을 조사하는 경우, 상기 마이크로펌프를 구성하고 있는 홈 (33b)의 하측 부분에만 광을 조사하기 위해서, 차광층 (38)을 설치할 수도 있다. 차광층 (38)은 차광성 재료로 이루어지고, 홈 (33b)가 개구되어 있는 부분의 아래쪽에 위치하고 있다. 이러한 차광층 (38), (39)를 구성하는 재료에 대해서도, 조사되는 광을 차광할 수 있거나 또는 조사되는 광을 투과하기 어려운 적절한 재료를 사용할 수 있다.
(제3 실시 형태)
도 4에, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 마이크로유체 디바이스로서의 마이크로화학 칩을 정면 단면도로 나타낸다.
도 4에 나타내는 마이크로화학 칩 (131)은 제1 실시 형태의 마이크로유체 디바이스가 2개 배열된 구조를 갖는다. 마이크로화학 칩 (131)은 2개의 마이크로펌프 (110)이 내장되어 있는 제1 플레이트로서의 베이스 플레이트 (103A)를 갖는다.
베이스 플레이트 (103A) 내에 적어도 2개의 가스 발생실 (111)이 형성되어 있다. 2개의 가스 발생실 (111)을 각각 향하도록 베이스 플레이트 (103A)의 일면에 광학창 (112)가 설치되어 있다. 또한, 2개의 가스 발생실 (111) 내에는, 광 응답성 가스 발생 재료 (113)이 부착된 지지 부재가 수납되어 있다. 도 4에 나타내는 마이크로화학 칩 (131)에서도, 광 응답성 가스 발생 재료 대신에, 또는 이 광 응답성 발생 재료와 함께 광 응답성 가스 발생 미립자 및/또는 광 응답성 가스 발생 필름이 가스 발생실 (111) 내에 수납되어 있을 수도 있다.
베이스 플레이트 (103A), 중간 플레이트 (104A) 내지 (106A), 및 톱 플레이트 (107A)에 의해 기판 (102A)가 구성되어 있다. 기판 (102A)는 복수개의 마이크로펌프 (110)을 구비하며 복수개의 상기 마이크로펌프 (110)에 이어진 복수개의 미세 유로 (108), (109) 및 측정 셀이 형성되어 있는 것을 제외하고는, 제1 실시 형태에서의 기판과 유사한 구성을 갖는다.
도 4에서는, 제1 실시 형태의 마이크로펌프가 복수개 설치되어 있었지만, 도 3에 나타낸 제2 실시 형태에서의 마이크로펌프도 또한 동일하게 기판 내에 복수개 설치될 수도 있다.
상기 마이크로화학 칩 (131)에서는, 베이스 플레이트 (103A)에 2개의 마이크로펌프 (110)이 내장되어 있지만, 상기 마이크로펌프 (110)은 적어도 2개 내장되어 있을 수 있고, 따라서 3개 이상의 마이크로펌프 (110)이 내장되어 있을 수도 있다.
(제4 실시 형태)
도 5는 제4 실시 형태에 따른 마이크로유체 디바이스의 단면도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는 배리어층 (221)은 가스 발생층 (220)의 외주에 위치하는 외주부 (221a)에 있어서, 전체 둘레에 걸쳐 기판 (210)에 접합되어 있다. 이에 따라, 기판 (210)과 배리어층 (221) 사이에 실질적으로 기밀된 공간이 형성되어 있다. 또한, 그 기밀 공간 내에 가스 발생층 (220)이 배치되어 있다.
가스 발생층 (220)은 기판 (210)에 점착 또는 접착시킬 수도 있고, 기판 (210)에 점착 및 접착시키지 않을 수도 있다. 가스 발생층 (220)에는, 연통 구멍 (220a)가 형성되어 있다. 연통 구멍 (220a)는 개구 (214a)에 연통되어 있다.
예를 들면, 연통 구멍 (220a)가 형성되지 않은 경우에는, 가스 발생층 (220)의 기판 (210)과는 반대측 표면에서 발생한 가스는, 가스 발생층 (220)의 내부를 경유하여 마이크로유로 (214)에 공급된다. 이 때문에, 마이크로유로 (214)에 대한 가스의 공급 효율이 낮아지는 경향이 있다. 그에 대하여, 본 실시 형태에서는, 연통 구멍 (220a)가 형성되어 있기 때문에, 가스 발생층 (220)의 기판 (210)과는 반대측 표면에서 발생한 가스도 연통 구멍 (220a)를 통해 마이크로유로 (214)에 공급된다. 이 때문에, 마이크로유로 (214)에 효율적으로 가스를 공급할 수 있다. 따라서, 예를 들면 가스 발생층 (220)을 작게 하는 것도 가능해진다.
(제5 실시 형태)
도 6은 제5 실시 형태에 따른 마이크로유체 디바이스의 단면도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 개구 (214a)에 접속된 1개 또는 복수개의 홈 (220b)가 가스 발생층 (220)에 형성되어 있을 수도 있다. 그렇게 함으로써, 가스 발생층 (220)의 개구 (214a)로부터 떨어진 부분에서 발생한 가스도 효율적으로 마이크로유로 (214)에 공급하는 것이 가능해진다.
예를 들면, 도 7에 나타내는 바와 같이, 개구 (214a)에 대응하는 부분으로부터 방사상으로 연장되도록 복수개의 홈 (220b)를 형성하는 것이 바람직하다. 그에 의해, 필름상 광 응답성 가스 발생 재료의 보다 광역한 부분으로부터 마이크로유로 (214)에 대하여 가스를 공급하는 것이 가능해지기 때문이다.
또한, 도 8에 나타내는 변형예와 같이, 방사상으로 형성된 복수개의 홈 (220b)를 연통시키는 바퀴상 또는 말굽상의 홈을 더 형성할 수도 있다. 단, 본 발명에서 홈 (220b)의 갯수, 형상은 전혀 한정되지 않는다.
또한, 홈 (220b) 대신에, 가스 발생층 (220)을 두께 방향으로 관통하는 개구를 형성할 수도 있다.
또한, 홈 (220b)나 상기 개구를 형성하는 대신에, 가스 발생층 (220)의 기판 (210)측 표면을 조면(粗面)으로 형성할 수도 있다. 그 경우에도, 가스 발생층 (220)의 개구 (214a)에서 떨어진 부분으로부터 발생한 가스도 효율적으로 마이크로유로 (214)에 공급하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 제5 실시 형태와 같이, 가스 발생층 (220)에 홈 (220b)를 형성하는 대신에, 도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이 기판 (210)의 표면 (210a)에 홈 (210c)를 형성할 수도 있다. 또한, 가스 발생층 (220)에 홈 (220b)를 형성함과 동시에 기판 (210)의 표면 (210a)에 홈 (210c)를 형성할 수도 있다.
상기한 바와 같이, 복수개의 홈 (210c), (220b)나 개구를 형성하거나, 또는 필름상 가스 발생 부재에 덮이는 기판 표면을 조면으로 형성함으로써, 다시 말하면, 필름상 광 응답성 가스 발생 재료에 의해 피복되는 기판 표면에 요철을 설치함으로써, 마이크로유로에 가스를 보다 빠르게 공급할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로펌프 및 마이크로펌프가 설치되는 마이크로유체 디바이스는 상술한 도시된 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 명확하게 한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[제1 발명의 실험예]
(실시예 1)
광 산 발생제로서의 2,3,4,4'-테트라히드록시벤조페논 35 중량부와, 산 자극 가스 발생제로서의 탄산수소나트륨 75 중량부를 배합하였다. 배합물을 프레스법에 의해 굳혀 정제상 광 응답성 가스 발생 재료를 얻었다.
(실시예 2)
실시예 1에 기재된 배합에 광 증감제로서의 2,4-디메틸티오크산톤 4.8 중량부를 더 배합한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 정제상 광 응답성 가스 발생 재료를 얻었다.
(실시예 3)
실시예 2에 기재된 배합에, 테트라히드로푸란과 에탄올과의 1:1(중량비) 혼합 용매 100 중량부에 결합제 수지로서의 메타크릴산메틸ㆍ아크릴아미드 공중합체(메타크릴산메틸과 아크릴아미드를 85:15의 공중합비(중량비)로 공중합한 것, 중량 평균 분자량 65500) 50 중량부를 더 배합하였다. 배합물을 건조시켜 정제상 광 응답성 가스 발생 재료를 얻었다.
(실시예 4)
결합제 수지로서의 메타크릴산메틸ㆍ아크릴아미드 공중합체(메타크릴산메틸과 아크릴아미드를 85:15의 공중합비(중량비)로 공중합한 것, 중량 평균 분자량 65500)를 100 중량부로 한 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여 정제상 광 응답성 가스 발생 재료를 얻었다.
(실시예 5)
실시예 3에서 얻어진 광 응답성 가스 발생 재료를 빈용매로서의 메탄올 중에 스포팅하고, 액적상이 된 것을 건조시킨 후, 메쉬로 회수함으로써 미립자상 광 응답성 가스 발생 재료를 얻었다. 광 응답성 가스 발생 미립자의 입경은 주사 전자 현미경(SEM)에 의해 관찰한 결과, 약 100 μm였다.
(실시예 6)
실시예 3에서 얻어진 광 응답성 가스 발생 재료를, PET 필름 상에 캐스트에 의해 도포하여 건조시킴으로써 필름상 광 응답성 가스 발생 재료를 얻었다. 건조 후의 광 응답성 가스 발생 필름의 두께는 약 100 μm였다.
(비교예 1)
광 산 발생제로서의 2,3,4,4'-테트라히드록시벤조페논 35 중량부와 산 자극 가스 발생제로서의 탄산수소나트륨 75 중량부 대신에, 광 조사에 의해 분해되는 아조 화합물로서 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 110 중량부를 배합한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 광 응답성 가스 발생 재료를 얻었다.
(평가)
[가스 발생량 평가]
자외선 투과성 석영 유리로 밀폐되어 있고, 가스가 통과하는 튜브 및 가스량 측정용 메스피펫을 구비하는 가스 발생 정량 측정 장치를 준비하였다. 상기 가스 발생 정량 측정 장치는 튜브의 한쪽으로부터 물을 유입시키고, 메스피펫의 기준선까지 물을 채운 상태를 초기 상태로 하여, 이 초기 상태로부터 챔버로부터 발생한 가스에 의해 변화되는 수위를 계측하는 것이다.
상기 가스 발생 정량 측정 장치의 챔버 내에 실시예 1 내지 6 및 비교예 1에서 얻어진 광 응답성 가스 발생 재료를 수납하였다. 광 응답성 가스 발생 부재 재료에 365 nm의 자외선을 고압 수은등으로 광 조사 강도 24 mW/cm2(365 nm)로 조사하여 가스 발생량을 측정하였다. 자외선을 조사하고 나서 200 초 경과 후에, 광 산 발생제와 산 자극 가스 발생제의 합계량 및 아조 화합물 1 g당 가스 발생량을 측정하고, 하기의 평가 기준으로 평가하였다(초기 가스 발생량).
[가스 발생량의 평가 기준]
◎: 1.5 mL 이상
○: 1.0 mL 이상 1.5 mL 미만
△: 0.5 이상 1.0 mL 미만
×: 0.5 mL 미만
결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
[보존 안정성 평가]
실시예 1 내지 6 및 비교예 1에서 얻어진 광 응답성 가스 발생 재료를, 온도 60 ℃로 유지된 암실에 1 주간 방치하였다. 그 후, 동일하게 하여 가스 발생량을 측정하고, 초기 가스 발생량과 비교하였다.
○: 초기 가스 발생량과 보존 안정성 평가 후의 가스 발생량에 변화가 없었다.
×: 초기의 가스 발생량과 비교하여 가스 발생량이 80 ％ 이하가 되었다.
Figure pct00023
또한, 아조계 화합물을 이용한 비교예 1에서는, 가열 보존 후의 가스 발생량이 매우 저하되고, 광 응답성 가스 발생 재료로서의 열 안정성이 낮은 것을 알 수 있었다.
실제로는, 가스 발생량은 0.3 mL이고, 0.5 mL 이상의 가스 발생량을 나타낸 실시예 1 내지 3에 비해 가스 발생량은 매우 적었다.
[제2 발명의 실험예]
광 염기 발생제(A)의 합성예
(합성예 1)
상술한 화학식 2로 나타내어지는 카르복실산(a1)로서의 케토프로펜(도쿄 가세이 고교사 제조) 20 g과 염기성 화합물(a2)로서의 에틸아민염산염(와코 준야꾸 고교사 제조, 품번: 213743) 7.8 g을 에탄올중에서 혼합하고, 실온에서 24 시간 교반하여 반응시켰다. 또한, 상기 에틸아민염산염의 구조는 하기 화학식 17과 같았다.
Figure pct00024
다음에, 에탄올을 증발기로 제거한 후, 얻어진 조정제물을 에탄올/헥산을 이용하여 재결정시켜 광 염기 발생제(A)를 얻었다.
염기 증식제(B)의 합성예
(합성예 2)
(염기 증식제 Flu3의 합성)
상술한 화학식 12로 표시되는 염기 증식제 Flu3은 하기 (A) 내지 (C)의 순서대로 합성하였다.
(A) 플루오레닐메탄올의 합성
하기 반응식 18에 따라서 플루오레닐메탄올을 합성하였다.
<반응식 18>
Figure pct00025
플루오렌 60 g(0.36 몰)을 탈수된 THF 1500 ml에 용해시켰다. 그 후, 0 ℃, 아르곤 가스 분위기하에서 부틸리튬-헥산 용액(1.6 M) 225 ml를 천천히 적하하였다. 다음에, 파라포름알데히드 12 g을 첨가하고, 실온에서 5 시간 교반하였다. 교반 후, 포화 중조수 600 ml를 첨가하고, 디에틸에테르로 추출을 행하고, 유기층을 포화 식염수로 2회 세정하였다. 다음에, 무수 황산마그네슘을 이용하여 건조시킨 후, 용매를 증류 제거하였다. 얻어진 페이스트상 고체를 헥산과 에탄올과의 혼합 용매로 재결정함으로써 플루오레닐메탄올의 백색 침상 결정 50 g을 얻었다. 얻어진 화합물의 구조가 상술한 반응식 18에 나타내는 구조인 것을, 1H-NMR을 측정함으로써 확인하였다. 이하에 융점 및 1H-NMR의 측정 결과를 나타내었다.
수율 71 ％
융점 98 내지 101 ℃
Figure pct00026
(B) 아크릴레이트 단량체의 합성
하기 반응식 19에 따라서 아크릴레이트 단량체를 합성하였다.
<반응식 19>
Figure pct00027
상술한 반응식 18에 따라서 합성된 플루오레닐메탄올 2.08 g(10.6 mmol)에 탈수 벤젠 60 ml 및 촉매로서 디-n-부틸주석디라우릴레이트 100 mg을 첨가하였다. 그 후, 환류하에서 2-이소시아네이트에틸아크릴레이트 1.41 g(10 mmol)과 중합 금지제로서 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸 50 mg을 포함하는 벤젠 용액 20 ml를 천천히 적하하였다. 9 시간 환류시킨 후, 실온까지 냉각시켜 용매를 증류 제거하였다. 얻어진 갈색 오일에 소량의 디에틸에테르와 대량의 헥산을 첨가하였다. 냉동고에서 보존함으로써 재결정을 행하여 아크릴레이트 단량체의 백색 결정을 얻었다. 얻어진 화합물의 구조가 상술한 반응식 19에 나타내는 구조인 것을, 1H-NMR을 측정함으로써 확인하였다. 이하에 융점 및 1H-NMR의 측정 결과를 나타내었다.
수율 71 ％
융점 101 내지 103 ℃
Figure pct00028
(C) 염기 증식제 Flu3의 합성
하기 반응식 20에 따라서 염기 증식제 Flu3을 합성하였다.
<반응식 20>
Figure pct00029
상술한 반응식 19에 따라서 합성된 아크릴레이트 단량체 0.36 g(1.0 mmol), TMTG(트리티올 유도체) 1.0 g(3.0 mmol) 및 촉매로서 트리-n-부틸아민 19 mg(0.1 mmol)을 탈수 디클로로메탄 7 ml에 용해시키고, 실온에서 4 일간 교반을 행하였다. 교반 후, 2 M 염산, 이어서 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산마그네슘을 이용하여 건조시켰다. 그 후, 용매를 감압 증류 제거함으로써 얻어진 오일을, 냉동고에서 동결시킴으로써 Flu3을 얻었다. 얻어진 화합물의 구조가 상술한 화학식 12 및 반응식 20에 나타내는 구조인 것을, 1H-NMR 및 MALDI를 측정함으로써 확인하였다. 이하, 1H-NMR 및 MALDI의 측정 결과를 나타내었다.
[Flu3]
무색 오일
수율 89 ％
Figure pct00030
(실시예 7)
합성예 1에서 얻은 광 염기 발생제(A) 100 중량부, 합성예 2에서 얻은 염기 증식제(B)(Flu3) 60 중량부, 및 아미노알킬 화합물(C)로서의 N,N-디에틸에틸렌디아민(시그마 알드리치사 제조, 품번: 112720) 100 중량부를 260 중량부의 에탄올 중에서 교반하여 광 응답성 가스 발생 재료용 조성물을 얻었다. 상기 조성물을 두께 1 mm의 부직포(아사히 가세이사 제조, 상품명: 벤코튼) 표면에 부착시켜 암소에서 건조시켰다. 건조 후, 부직포째 평면 형상이 50×50 mm인 정방형상으로 잘라내었다. 이와 같이 하여 평면 형상이 정방형상인 부직포에 광 응답성 가스 발생 재료가 지지되어 있는 정방형상의 광 응답성 가스 발생 재료를 얻었다.
(실시예 8)
또한, 상기 실시예 7에서의 광 응답성 가스 발생 재료용 조성물을, 프레스법에 의해 굳혀 정제상 광 응답성 가스 발생 재료를 얻었다.
(실시예 9)
광 응답성 가스 발생 재료용 조성물을 얻을 때에, 광 증감제(E)로서 2,4-디메틸티오크산톤(닛본 가야꾸(주)사 제조, 품번: 가야큐어 DETX) 4.8 중량부를 추가로 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 7과 동일하게 하여 광 응답성 가스 발생 재료용 조성물을 얻고, 동일하게 하여 평면 형상이 50×50 mm인 정방형 광 응답성 가스 발생 재료를 제조하였다.
(실시예 10)
결합제 수지(D)로서 메타크릴산메틸ㆍ아크릴아미드 공중합체(메타크릴산메틸과 아크릴아미드를 중량비로 60:40으로 공중합한 것, 중량 평균 분자량 65500) 50 중량부, 광 증감제(E)로서 2,4-디메틸티오크산톤(닛본 가야꾸(주)사 제조, 품번: 가야큐어 DETX) 4.8 중량부, 및 실시예 6의 고형 성분 50 중량부를, 테트라히드로푸란과 에탄올을 중량비 1:1로 포함하는 혼합 용매 100 중량부에 용해시켜 광 응답성 가스 발생 재료용 조성물을 얻고, 실시예 7과 동일하게 하여 광 응답성 가스 발생 재료를 제조하였다.
(실시예 11)
광 염기 발생제(A)로서 헥사암민코발트(III)염산염(와코 준야꾸 고교사 제조, 품번: 080-07362) 100 중량부, 합성예 2에서 얻은 염기 증식제(B)(Flu3) 60 중량부, 아미노알킬 화합물(C)로서의 메틸아민염산염(와꼬 준야꾸사 제조, 품번: P-624N) 100 중량부, 및 결합제(D)로서의 메타크릴산메틸ㆍ아크릴아미드 공중합체(중량 평균 분자량 65500) 50 중량부를 260 중량부의 에탄올 중에서 교반하여 광 응답성 가스 발생 재료용 조성물을 얻었다. 이 광 응답성 가스 발생 재료용 조성물을 이용하고, 이하 실시예 7과 동일하게 하여 광 응답성 가스 발생 재료를 얻고, 평가하였다.
(실시예 12)
광 염기 발생제(A)로서 이하와 같이 하여 합성된 카르밤산 o-니트로벤질 100 중량부를 이용한 것 및 아미노알킬 화합물(C)로서 에틸아민염산염(와꼬 준야꾸사 제조, 품번: 2137)을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 11과 동일하게 하여 광 응답성 가스 발생 재료용 조성물을 얻고, 실시예 7과 동일하게 하여 광 응답성 가스 발생 재료를 얻고, 평가하였다.
카르밤산 o-니트로벤질의 합성:
3.90 g의 o-니트로벤질알코올과 0.12 g의 디부틸주석라우레이트를 32 mL의 벤젠에 용해시키고, 이 용액에 24 mL의 벤젠에 용해시킨 2.92 g의 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란의 용액을 60 ℃에서 교반하면서 적하하였다. 적하 종료 후, 5 시간 교반을 계속하고 나서 용매를 감압 증류 제거하여 담황색 액체를 얻었다. 얻어진 액체를 칼럼 크로마토그래피(충전제; 실리카 겔, 전개 용매 1; 헥산: 아세트산에틸: TEOS=75:25:1(v/v), 전개 용매 2; 헥산: 아세트산에틸=3:1(v/v))에 의해 정제하여 광 염기 발생 화합물로서의 N-(3-트리에톡시실릴프로필)카르밤산 o-니트로벤질에스테르 6.67 g의 담황색 액체를 얻었다.
Figure pct00031
Figure pct00032
(실시예 13)
광 염기 발생제(A)로서 상술한 화학식 1에 나타내는 구조를 갖는 광 염기 발생제를 이용한 것, 아미노알킬 화합물(C)로서 부틸아민염산염(와코 준야꾸 고교사 제조, 품번: 024-0340)을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 11과 동일하게 하여 광 응답성 가스 발생 재료용 조성물을 얻고, 실시예 7과 동일하게 하여 평가하였다.
(실시예 14)
광 염기 발생제(A)로서 실시예 7과 동일한 것을 이용한 것 및 아미노알킬 화합물(C)로서 N,N-디에틸에틸렌디아민(Cw)을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 11과 동일하게 하여 광 응답성 가스 발생 재료용 조성물을 얻고, 실시예 7과 동일하게 하여 평가하였다.
(실시예 15 내지 23)
하기 표 3에 나타내는 바와 같이, 실시예 15 내지 실시예 17에서는 염기 증식제(B)의 배합 비율을 변경한 것을 제외하고는, 실시예 14와 동일하게 하여 광 응답성 가스 발생 재료용 조성물을 얻고, 실시예 7과 동일하게 하여 평가하였다.
또한, 하기 표 3에 나타내는 바와 같이, 실시예 18 내지 20에서는, 결합제(D)로서의 메타크릴산메틸-아크릴아미드 공중합체의 배합 비율을 다르게 한 것을 제외하고는, 실시예 14와 동일하게 하여 광 응답성 가스 발생 재료용 조성물을 얻고, 실시예 7과 동일하게 하여 평가하였다.
또한, 하기 표 3에 나타내는 바와 같이, 실시예 21 내지 23에서는, 결합제(D)로서의 메타크릴산메틸-아크릴아미드 공중합체의 평균 분자량을 다르게 한 것을 제외하고는, 실시예 14와 동일하게 하여 광 응답성 가스 발생 재료용 조성물을 얻고, 실시예 7과 동일하게 하여 평가하였다.
(비교예 2)
가수분해성 실릴기 함유 폴리프로필렌글리콜(아사히 가라스사 제조, 상품명: 엑세스타 ESS-2410) 100 중량부 및 디부틸주석디라우레이트(와꼬 준야꾸사 제조) 2 중량부를 균일하게 될 때까지 혼합하여 광 응답성 가스 발생 재료용 조성물을 얻었다. 제조된 조성물을 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)로 제조한 프레임 내의 50 mm×50 mm×3 mm의 공간에 충전시키고, 공기 중에서 12 시간 경화시켰다. 경화물을 취출하고, 가스 발생 재료로 하였다.
(실시예 및 비교예의 평가)
제조된 광 응답성 가스 발생 재료에 자외선을 조사하였을 때의 가스 발생량을 평가함으로써, 광 응답성 가스 발생 재료의 평가를 행하였다. 우선, 자외선 투과성 석영 유리로 둘러싸인 가스 발생실, 가스 발생실에서 발생한 가스를 배출하기 위해서 가스 발생실에 접속된 튜브, 및 상기 튜브에 접속되어 있으며 발생한 가스량을 측정하기 위한 메스피펫을 구비하는 가스 발생량 측정 장치를 준비하였다. 가스 발생실의 치수는 50 mm×50 mm×3 mm로 하였다. 상기 가스 발생량 측정 장치에 있어서, 튜브의 한쪽 말단으로부터 물을 첨가하고, 메스피펫의 기준선까지 순수를 채운 상태를 초기 상태로 하였다. 그 후, 가스 발생실에 튜브의 상기 한쪽 말단을 접속시키고, 가스 발생실에서 발생한 가스에 의해 변화되는 수위를 계측하고, 발생한 가스량을 정량하였다.
정량시에는, 상기 가스 발생실 내에 실시예 또는 비교예의 광 응답성 가스 발생 재료를 수납하고, 고압 수은등을 이용하여 380 nm의 자외선을 광 조사 강도 24 mW/cm2가 되도록 조사하여 광 응답성 가스 발생 재료로부터 발생하는 가스 발생량을 측정하였다. 상기 측정 결과로부터 광 응답성 가스 발생 재료 1 g당 가스 발생량을 구하고, 하기 투과 기준에 의해 평가하였다.
가스 발생량 평가 기준
◎: 1.5 mL 이상
○: 1.0 mL 이상 1.5 mL 미만
△: 0.5 mL 이상 1.0 mL 미만
×: 0.5 mL 미만
결과를 하기의 표 2 및 표 3에 나타내었다.
Figure pct00033
Figure pct00034
(실시예 24)
마이크로유체 디바이스의 실시예
60 mm×20 mm×1 mm의 아크릴계 수지판에, 탄산 레이저를 이용하여 미세 가공을 행하고, 표면에 길이 40 mm×폭 0.2 mm×깊이 0.2 μm의 마이크로유로를 형성하였다. 유로의 시작점에서 10 mm의 위치에 0.5 mm×0.5 mm×0.2 mm의 용액 수납부를 형성하고, 마이크로유로의 시작점에는 직경 1 mm의 원형상의 관통 구멍을 형성하였다. 상기 관통 구멍이 형성되어 있는 부분에서, 아크릴 수지판의 상기 마이크로유로가 형성되어 있는 측과는 반대측의 면에, 직경 20 mm의 원형 오목부를 형성하였다. 상기 마이크로유로가 형성되어 있는 측의 아크릴계 수지판에는, 다른 아크릴계 수지판을 접착시켜 마이크로유로를 밀봉하고, 마이크로유체 디바이스를 얻었다.
실시예 9에서 준비한 광 응답성 가스 발생 재료용 조성물의 원료에, 추가로 점착성을 나타내는 결합제 성분으로서 메타크릴산메틸(와꼬 준야꾸사 제조)를 20 중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일하게 하여 광 응답성 가스 발생 재료용 조성물을 얻었다. 표면이 코로나 처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(도요보사 제조, 제품명: 도요보 코스모샤인 A4100)에 어플리케이터(코팅 테스터 고교 제조)를 이용하여, 건조 후의 두께가 50 μm가 되도록 광 응답성 가스 발생 재료용 조성물을 도공하였다. 그 후, 별도로 준비된 이형 처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(린텍사 제조, 품번: #5011)을 보호 필름으로서, 건조 후의 광 응답성 가스 발생 재료용 조성물층 위에 부착하였다. 이와 같이 하여, 2매의 PET 필름 사이에 끼워진 필름상의 광 응답성 가스 발생 재료를 얻었다. 한쪽면의 PET 필름을 박리하여 필름상 광 응답성 가스 발생 재료를 노출시키고, 상기 필름상 광 응답성 가스 발생 재료를 상기 아크릴계 수지 플레이트의 원형 오목부가 형성되어 있는 측의 면에, 원형 오목부를 덮도록 부착하였다.
(비교예 3)
비교예 2의 광 응답성 가스 발생 재료에, 실시예 24에서 이용한 점착성 결합제 성분으로서의 메타크릴산메틸을 20 중량부 배합하고, 다음에 실시예 22와 동일하게 하여 필름상의 광 응답성 가스 발생 재료를 준비하고, 실시예 22와 동일하게 마이크로유체 디바이스를 제조하였다.
(실시예 24 및 비교예 3의 평가)
실시예 24 및 비교예 3에서 얻은 마이크로유체 디바이스에 있어서, 필름상 광 응답성 가스 발생 재료에, LED를 이용하여 최대 파장 피크 380 nm의 자외선을 광 조사 강도가 20 mW/cm2가 되도록 조사하고, 가스를 발생시켜 마이크로디바이스 내의 마이크로유체의 이동 상태를 평가하였다. 구체적으로는 상기 광 응답성 가스 발생 재료를 아크릴계 수지 플레이트에 부착시키기 전에, 상술한 관통 구멍으로부터 홍색 식용 물감으로 착색된 인산 완충액 용액을 용액 수납부에 완전히 채워질 때까지 첨가하였다. 조사 개시로부터, 상기 인산 완충 용액이 다 흐를 때까지의 모습을 비디오로 녹화하였다. 녹화된 동화상을 DV용 모션 DV 스튜디오 5.6J LE(Motion DV studio 5.6J LE for DV)(파나소닉사 제조)로 해석하였다. 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 또한, 표 4의 결과는 샘플수 n=5인 경우의 결과를 나타내었다.
Figure pct00035
실시예 24에서는, 비교예 3에 비해 매우 단시간에 가스가 발생하고, 용액의 이동이 개시되는 것을 알 수 있었다. 실시예 24에서는, 가스가 양호한 효율로 발생하기 때문에, 용액이 이동을 개시하는 타이밍의 변동이 작았다. 비교예 3에서는, 가스가 양호한 효율로 발생하지 않기 때문에, 용액이 이동하기까지 시간을 필요로 하고, 또한 이동을 개시하는 타이밍의 변동이 컸다.
상기한 바와 같이, 실시예 24에서는, 마이크로유로가 형성되어 있는 아크릴 수지 플레이트의 한쪽면에 필름상 광 응답성 가스 발생 재료를 부착시키는 것만으로, 간편하게 상기 마이크로유체 디바이스에 마이크로펌프를 구성할 수 있는 것을 알 수 있었다.

Claims (16)

  1. 기판 내에 미세 유로가 형성되어 있는 마이크로유체 디바이스의 마이크로펌프에 이용되는 광 응답성 가스 발생 재료로서,
    광 산 발생제와 산 자극 가스 발생제를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 응답성 가스 발생 재료.
  2. 제1항에 있어서, 산 자극 가스 발생제의 배합량이 광 산 발생제로부터 발생하는 산과 화학 등량 이상의 배합량인 광 응답성 가스 발생 재료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 결합제 수지를 더 포함하는 광 응답성 가스 발생 재료.
  4. 제3항에 있어서, 결합제 수지 100 중량부에 대하여, 광 산 발생제 10 중량부 내지 300 중량부, 산 자극 가스 발생제 10 중량부 내지 300 중량부를 함유하는 광 응답성 가스 발생 재료.
  5. 기판 내에 미세 유로가 형성되어 있는 마이크로유체 디바이스의 마이크로펌프에 이용되는 광 응답성 가스 발생 재료로서,
    코발트 아민계 착체, 카르밤산 o-니트로벤질, 옥심에스테르, 하기 화학식 1로 나타내어지는 광의 조사에 의해 아민을 발생시키는 카르바모일옥시이미노기 함유 화합물, 및 하기 화학식 2로 나타내어지는 카르복실산(a1)과 염기성 화합물(a2)와의 염으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종인 광 염기 발생제(A)와,
    염기 증식제(B)를 포함하는 광 응답성 가스 발생 재료.
    <화학식 1>
    Figure pct00036

    (화학식(1)에 있어서, R1은 n가 유기기이고, R2 및 R3은 각각 수소, 방향족 또는 지방족기이고, R2와 R3은 동일할 수도 있고 상이할 수도 있고, n은 1 이상의 정수임)
    <화학식 2>
    Figure pct00037
  6. 제5항에 있어서, 염기 증식제의 배합량이 광 염기 발생제 100 중량부에 대하여 50 내지 200 중량부의 배합량인 광 응답성 가스 발생 재료.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 아미노알킬 화합물(C)를 더 포함하는 광 응답성 가스 발생 재료.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 결합제 수지를 더 포함하는 광 응답성 가스 발생 재료.
  9. 제6항에 있어서, 결합제 수지 100 중량부에 대하여, 각각 광 염기 발생제(A) 20 내지 500 중량부, 염기 증식제(B) 10 내지 1000 중량부를 함유하는 광 응답성 가스 발생 재료.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 정제상, 미립자상 또는 필름상의 형태인 광 응답성 가스 발생 재료.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 광 응답성 가스 발생 재료와, 상기 광 응답성 가스 발생 재료를 지지하는 지지 부재를 구비하는 광 응답성 가스 발생 부재.
  12. 기판 내에 미세 유로가 형성되어 있는 마이크로유체 디바이스에 이용되는 마이크로펌프로서,
    상기 마이크로펌프 내에 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 광 응답성 가스 발생 재료, 상기 광 응답성 가스 발생 재료로 이루어지는 광 응답성 가스 발생 정제, 상기 광 응답성 가스 발생 재료로 이루어지는 광 응답성 가스 발생 미립자, 및 상기 광 응답성 가스 발생 재료로 이루어지는 광 응답성 가스 발생 필름 중 적어도 하나가 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로펌프.
  13. 제11항에 있어서, 상기 기판 내에 상기 마이크로펌프를 형성하기 위한 가스 발생실이 형성되어 있고, 가스 발생실을 향하도록 상기 기판의 일면에 광학창이 설치되어 있으며, 상기 가스 발생실 내에 상기 광 응답성 가스 발생 재료가 수납되어 있는 마이크로펌프.
  14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 광 응답성 가스 발생 재료가 필름상 광 응답성 가스 발생 재료이고, 상기 기판에 마이크로펌프를 형성하기 위해서 기판 표면으로 개구되어 있는 가스 발생부가 형성되어 있고, 상기 가스 발생부가 상기 필름상 광 응답성 가스 발생 재료에 의해 폐쇄되도록 상기 기판의 표면에 상기 필름상 광 응답성 가스 발생 재료가 첩부되어 있는 마이크로펌프.
  15. 기판 내에 미세 유로가 형성되어 있는 마이크로유체 디바이스로서,
    상기 기판이 적어도 2개의 마이크로펌프가 내장되어 있는 제1 플레이트, 및 상기 제1 플레이트에 적층되어 있으며, 미세 유로를 구성하기 위한 홈 또는 관통 구멍을 갖는 제2 플레이트를 가지고, 상기 마이크로펌프가 구동원으로서 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 광 응답성 가스 발생 재료를 갖는 마이크로유체 디바이스.
  16. 제13항에 있어서, 상기 미세 유로가 복수개 설치되어 있고, 평면시(平面視)에 있어서 인접하는 상기 미세 유로의 개구 상호간에 설치되며 상기 가스 발생부를 차광하는 차광층을 더 구비하는 마이크로유체 디바이스.
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