專利名稱:微流體系統用支持單元及其制造方法
技術領域:
本發明涉及以中空絲作為流路的微流體系統用支持單元及其制造方法。
背景技術:
在化學或生物化學的領域,正在進展關于應用MEMS(Micro ElectroMechanical System)技術的反應系或分析裝置的小型化的研究,正在進行關于作為其中構成要素之一的微型泵、微型閥這樣的具有單一功能的機械要素(微型機器)的研究開發(例如參照莊子,《化學工業》,化學工業社,2001年4月,第52卷,第4號,45-55頁,及前田,《エレクトロニクス實裝學會志》,社團法人エレクトロニクス實裝學會,2002年1月,第5卷,第1號,25-26頁)。
近年來,將這些功能通過微小流路作為回路(系統),以進行目的的化學反應或化學分析的研究正在盛行。一般說來,那些系統的完成形被稱為微反應器系統(Micro Reactor System)、微化學分析系統(MicroTotal Analysis SystemμTAS)等。現在,作為該微小流路,例如提出了以使用蝕刻等在玻璃等的表面形成的溝作為微小流路的芯片型基板。該芯片型流路基板應用了半導體或者印刷電路板的光刻法技術。
另一方面,以中空絲作為流路的微流體系統用支持單元,具有要么容易實現在芯片型流路基板上為困難的流路層的多層化(交叉),要么容易選擇作為流路的中空絲的材料等特長,有利于形成復雜的流路回路。其制造方法,提出過,將已在薄膜狀的材料上敷設成任意形狀的中空絲群,用同樣的薄膜狀材料進行層壓的方法等(例如參照日本特開2004-174701號公報)。
作為進行敷設的裝置,例如在日本特公昭50-9346號公報中提出了能夠在導線上一邊施加載荷和超聲波振動一邊敷設的裝置,在日本特公平7-95622號公報中提出了能夠一邊施加載荷和照射激光一邊敷設的裝置,在日本特開2001-59910號公報中提出了在配線體(光纖)上施加載荷,向粘接劑層面進行布線的布線裝置。
發明內容
但是,若使用如上所述的層壓方法,當被敷設的中空絲的外徑規格不同時,或在該中空絲發生交叉的部分,會在微流體系統用支持單元的表面產生凹凸。于是,當上述微流體系統用支持單元的表面被施加強外力時,力就會集中在凸部分,發生中空絲破損或變形的問題。進而中空絲的變形,還會引起絲內的流路形狀的變形,發生流體堵塞或壓力損失變大等問題。再有,如果被敷設的中空絲的數增多,就會有中空絲相互的交叉增加而凹凸數增加的問題。
而且,若使用上述的進行層壓的方法,在中空絲的具有交叉的部分,因層壓壓力而中空絲容易破損或變形,在層壓時必須使用適宜的緩沖材料。
另外,若使用上述的進行層壓的方法,在具有外徑不同的數根中空絲的部分,因層壓的壓力而外徑越大的中空絲越容易破損或變形,在層壓時必須使用適宜的緩沖材料。
另外,在中空絲的交叉部,由于基材和中空絲接觸的面積減少,中空絲的固定力變弱,有中空絲移動而引起位置偏移這樣的問題。
本發明就是為了解決如上所述的問題而進行的,目的是提供表面凹凸少、并且與進行層壓的方法相比能夠抑制在微流體系統用支持單元制造時的中空絲交叉部及具有外徑不同的數根中空絲的部分的破損·變形的、還能夠減低中空絲的交叉部的位置偏移的微流體系統用支持單元及其制造方法。
本發明涉及(1)微流體系統用支持單元,其具有基材和設置在該基材上的固定層,在該固定層中有至少一根中空絲的一部分被敷設成任意的形狀而被固定。
另外,本發明涉及(2)具有覆蓋至少一部分基材和固定層的保護層的上述(1)記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明(3)涉及具有保護層和設置在該保護層上的固定層,在該固定層中有至少一根中空絲的一部分被敷設成任意的形狀而被固定的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(4)具有中間層和設置在該中間層上的固定層,在該固定層中有至少一根中空絲的一部分被敷設成任意的形狀而被固定的微流體系統用支持單元。
另外,本發明(5)涉及在固定層中有至少一根中空絲的一部分被敷設成任意的形狀而被固定的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(6)在基材和固定層之間設置有中間層的上述(1)或者(2)記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(7)在保護層和固定層之間設置有中間層的上述(3)記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(8)中間層是具有粘接能力的層、或者是具有緩沖能力的層、或者是具有脫模能力的層的上述(4)、(6)或者(7)記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(9)至少一根中空絲的端部從基材端部突出,且具有冗長部分的上述(1)、(2)或者(6)記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(10)至少一根中空絲的端部從保護層端部突出,且具有冗長部分的上述(2)、(3)、(6)或者(7)記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(11)至少一根中空絲的端部從固定層端部突出,且具有冗長部分的上述(1)~(10)的任一項中記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(12)至少一根中空絲的中間部的外壁的至少一部分從固定層露出的上述(1)~(11)中的任一項記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(13)至少一根中空絲的中間部的外壁的至少一部分從保護層露出的上述(12)記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(14)至少一根中空絲的中間部的外壁從固定層露出的上述(1)~(11)中的任一項記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(15)中空絲是2根以上的上述(1)~(14)中的任一項記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(16)2根以上的中空絲由具有2種以上的不同外徑的中空絲構成的上述(15)記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(17)至少一根中空絲被敷設成具有交叉部的(1)~(16)中的任一項記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(18)已敷設中空絲區域的微流體系統用支持單元的厚度比全部的中空絲的外徑更厚的上述(1)~(17)中的任一項記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(19)已敷設中空絲區域的微流體系統用支持單元的厚度比交叉部中的中空絲的厚度的合計更厚的上述(1)~(18)中的任一項記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(20)已敷設中空絲區域的微流體系統用支持單元的表面是平坦的上述(1)~(19)中的任一項記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(21)固定層是已固化的清漆的上述(1)~(20)中的任一項記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(22)固化前的清漆具有流動性的上述(21)記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(23)已敷設中空絲區域的微流體系統用支持單元的厚度是未敷設中空絲區域的微流體系統用支持單元厚度的100~120%的上述(1)~(22)中的任一項記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(24)已敷設中空絲區域的微流體系統用支持單元的厚度是未敷設中空絲區域的微流體系統用支持單元厚度的100~110%的上述(1)~(22)中的任一項記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(25)已敷設中空絲區域的微流體系統用支持單元的厚度是未敷設中空絲區域的微流體系統用支持單元厚度的100~105%的上述(1)~(22)中的任一項記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(26)已敷設中空絲區域的微流體系統用支持單元的厚度是未敷設中空絲區域的微流體系統用支持單元厚度的100~103%的上述(1)~(22)中的任一項記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(27)至少一根中空絲被敷設成具有交叉部,該交叉部區域的微流體系統用支持單元的厚度是交叉部以外的敷設有中空絲的區域的微流體系統用支持單元厚度的100~120%的上述(1)~(26)中的任一項記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(28)至少一根中空絲被敷設成具有交叉部,該交叉部區域的微流體系統用支持單元的厚度是交叉部以外的敷設有中空絲的區域的微流體系統用支持單元厚度的100~110%的上述(1)~(26)中的任一項記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(29)至少一根中空絲被敷設成具有交叉部,該交叉部區域的微流體系統用支持單元的厚度是交叉部以外的敷設有中空絲的區域的微流體系統用支持單元厚度的100~105%的上述(1)~(26)中的任一項記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(30)至少一根中空絲被敷設成具有交叉部,該交叉部區域的微流體系統用支持單元的厚度是交叉部以外的敷設有中空絲的區域的微流體系統用支持單元厚度的100~103%的上述(1)~(26)中的任一項記載的微流體系統用支持單元。
另外,本發明涉及(31)至少具備以下的(i)、(ii)和(iii)的工序的微流體系統用支持單元的制造方法。
(i)在基材上將至少一根中空絲敷設成任意的形狀的工序;(ii)用清漆覆蓋包含該中空絲的至少一部分的規定部分的工序;(iii)使該清漆的全部或者一部分固化的工序。
另外,本發明涉及(32)至少具備以下的(i)、(ii)、(iii)和(iv)的工序的微流體系統用支持單元的制造方法。
(i)在基材上將至少一根中空絲敷設成任意的形狀的工序;(ii)用清漆覆蓋包含該中空絲的至少一部分的規定部分的工序;(iii)使該清漆的全部或者一部分固化的工序;(iv)在規定的部分形成保護層的工序。
另外,本發明涉及(33)至少具備以下的(v)、(vi)、(vii)的工序的微流體系統用支持單元的制造方法。
(v)用清漆覆蓋基材上的規定部分的工序;(vi)將至少一根中空絲的至少一部分浸漬在該清漆中的工序,或者使至少一根中空絲浮在清漆上的工序;(vii)使該清漆的全部或者一部分固化的工序。
另外,本發明涉及(34)至少具備以下的(v)、(vi)、(vii)和(viii)的工序的微流體系統用支持單元的制造方法。
(v)用清漆覆蓋基材上的規定部分的工序;(vi)將至少一根中空絲的至少一部分浸漬在該清漆中的工序,或者使至少一根中空絲浮在清漆上的工序;(vii)使該清漆的全部或者一部分固化的工序;(viii)在規定的部分形成保護層的工序。
另外,本發明涉及(35)至少具備以下的(ix)、(vi)、(vii)和(x)的工序的微流體系統用支持單元的制造方法。
(ix)在容器中充填清漆的工序;(vi)將至少一根中空絲的至少一部分浸漬在該清漆中的工序,或者使至少一根中空絲浮在清漆上的工序;(vii)使該清漆的全部或者一部分固化的工序;(x)去除容器的至少一部分的工序。
另外,本發明涉及(36)至少具備以下的(ix)、(vi)、(vii)、(x)和(viii)的工序的微流體系統用支持單元的制造方法。
(ix)在容器中充填清漆的工序;(vi)將至少一根中空絲的至少一部分浸漬在該清漆中的工序,或者使至少一根中空絲浮在清漆上的工序;(vii)使該清漆的全部或者一部分固化的工序;(x)去除容器的至少一部分的工序;(viii)在規定的部分形成保護層的工序。
另外,本發明涉及(37)至少具備以下的(ix)、(vi)、(vii)、(viii)和(x)的工序的微流體系統用支持單元的制造方法。
(ix)在容器中充填清漆的工序;(vi)將至少一根中空絲的至少一部分浸漬在該清漆中的工序,或者使至少一根中空絲浮在清漆上的工序;(vii)使該清漆的全部或者一部分固化的工序;(viii)在已固化的清漆的表面形成保護層的工序;(x)去除容器的至少一部分的工序。
另外,本發明涉及(38)進一步包括在基材上敷設至少一根中空絲之前,在該基材和該至少一根中空絲之間設置中間層的工序的上述(31)或(32)記載的微流體系統用支持單元的制造方法。
另外,本發明涉及(39)進一步包括在用清漆覆蓋基材上的規定部分之前,在該基材上設置中間層的工序的上述(33)或(34)記載的微流體系統用支持單元的制造方法。
另外,本發明涉及(40)進一步包括在容器中充填清漆之前,在容器的表面上設置中間層的工序的上述(35)~(37)中的任一項記載的微流體系統用支持單元的制造方法。
另外,本發明涉及(41)包括將至少一根中空絲的全部或者一部分在中間層上敷設成任意的形狀的工序的上述(38)~(40)中的任一項記載的微流體系統用支持單元的制造方法。
另外,本發明涉及(42)中間層是具有粘接能力的層、或者是具有緩沖能力的層、或者是具有脫模能力的層的上述(38)~(41)中的任一項記載的微流體系統用支持單元的制造方法。
另外,本發明涉及(43)設置堰堤物,用清漆覆蓋規定的部分的上述(31)~(34)中的任一項記載的微流體系統用支持單元的制造方法。
另外,本發明涉及(44)進一步包括在使清漆的全部或者一部分固化后,至少去除中間層的一部分的工序的上述(38)~(43)中的任一項記載的微流體系統用支持單元的制造方法。
另外,本發明涉及(45)進一步包括在使清漆的全部或者一部分固化后,至少去除基材的一部分的工序的上述(31)~(34)、(38)、(39)、(42)~(44)的任一項中的微流體系統用支持單元的制造方法。
另外,本發明涉及(46)將預先固定成任意形狀的中空絲浸漬在清漆中,或者使預先固定成任意形狀的中空絲浮在清漆上的上述(33)~(45)的任一項中的微流體系統用支持單元的制造方法。
另外,本發明涉及(47)中空絲預先在基材上或者在具有中間層的基材的中間層上被敷設成任意的形狀而被固定的上述(46)記載的微流體系統用支持單元的制造方法。
另外,本發明涉及(48)將中空絲在清漆中固定成任意形狀的上述(33)~(37)的任一項中的微流體系統用支持單元的制造方法。
另外,本發明涉及(49)清漆具有流動性的上述(31)~(48)的任一項中的微流體系統用支持單元的制造方法。
另外,本發明涉及(50)進一步包括去除清漆的工序的上述(31)~(49)的任一項中的微流體系統用支持單元的制造方法。
本申請的公開與2004年12月9日申請的特愿2004-356662號中記載的主題相關,其公開內容通過引用在此被援用。
圖1(a)是表示本發明的第一實施方式的工序(i)中的第一工序的俯視圖,(b)是(a)的Ib-Ib線箭頭方向的剖視圖。
圖2(a)是表示本發明的第一實施方式的工序(i)中的第二工序的俯視圖,(b)是(a)的IIb-IIb線箭頭方向的剖視圖。
圖3(a)是表示本發明的第一實施方式的工序(ii)的剖視圖,(b)是表示本發明的第一實施方式的工序(iii)的剖視圖,(c)是表示(b)后的去除清漆的工序的剖視圖。
圖4(a)是表示本發明的第二實施方式的工序(i)中的第一工序的俯視圖,(b)是(a)的IVb-IVb線箭頭方向的剖視圖。
圖5(a)是表示本發明的第二實施方式的工序(i)中的第二工序的俯視圖,(b)是(a)的Vb-Vb線箭頭方向的剖視圖。
圖6(a)是表示本發明的第二實施方式的工序(ii)的剖視圖,(b)是表示本發明的第二實施方式的工序(iii)的剖視圖,(c)是表示(b)后的去除清漆的工序的剖視圖。
圖7(a)是表示本發明的第三實施方式的工序(i)中的第一工序的俯視圖,(b)是(a)的VIIb-VIIb線箭頭方向的剖視圖。
圖8(a)是表示本發明的第三實施方式的工序(i)中的第二工序的俯視圖,(b)是(a)的VIIIb-VIIIb線箭頭方向的剖視圖。
圖9(a)是表示本發明的第三實施方式的工序(ii)的剖視圖,(b)是表示本發明的第三實施方式的工序(iii)的剖視圖,(c)是表示(b)后的去除清漆的工序的剖視圖。
圖10(a)是表示本發明的第四實施方式的工序(ii)的剖視圖,(b)是表示本發明的第四實施方式的工序(iii)的剖視圖,(c)是表示(b)后的去除清漆的工序的剖視圖。
圖11(a)是表示本發明的第五實施方式的工序(ii)的剖視圖,(b)是表示本發明的第五實施方式的工序(iii)的剖視圖,(c)是表示(b)后的去除清漆的工序的剖視圖,(d)是表示本發明的第五實施方式的工序(iv)的剖視圖。
圖中,1是基材;11是粘接劑層;2、201~208、211~218是中空絲;3是清漆;31是被固化的清漆;32是使清漆固化的部分;4是保護層;5是堰堤物;6是NC布線機。
具體實施例方式
參照
本發明的實施方式和工序。在以下的附圖記載中,相同或者類似的部分以相同或者類似的符號表示。只是,附圖是示意性的,厚度和平面尺寸的關系、各層的厚度的比例等與真實情況會有所不同。因此,具體的厚度或尺寸必須要對照以下的說明進行判斷。另外,不用說即使在附圖相互之間,也包含相互的尺寸關系或比例不同的部分。
中空絲可以使用市售的各種材質的管,根據目的可以選擇任意材質的管。例如可舉出聚氯乙烯樹脂(PVC)、聚偏氯乙烯樹脂、聚醋酸乙烯酯樹脂、聚乙烯醇樹脂(PVA)、聚苯乙烯樹脂(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚乙烯樹脂(PE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物樹脂(EVA)、聚丙烯樹脂(PP)、聚4-甲基戊烯樹脂(TPX)、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂(PMMA)、聚醚醚酮樹脂(PEEK)、聚酰亞胺樹脂(PI)、聚醚酰亞胺樹脂(PEI)、聚苯硫醚樹脂(PPS)、醋酸纖維素、聚四氟乙烯樹脂(PTFE)、四氟·六氟丙烯樹脂(FEP)、四氟乙烯·全氟烷氧基乙烯共聚物(PFA)、四氟乙烯·乙烯共聚物(ETFE)、聚三氟氯乙烯樹脂(PCTFE)、偏氟乙烯樹脂(PVDF)、聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂(PET)、聚酰胺樹脂(尼龍等、PA)、聚縮醛樹脂(POM)、聚苯醚樹脂(PPO)、聚碳酸酯樹脂(PC)、聚氨酯樹脂、聚酯彈性體、聚烯烴樹脂、硅樹脂等有機材質,或玻璃、石英、碳等無機材質等。
本發明中的中空絲的內徑和外徑可以根據目的選擇。特別是,因為使毫升(mL)~微升(μL)單位的流體流動,所以內徑優選為φ0.05mm~1.5mm左右。在制作這種直徑的中空絲時,例如聚酰亞胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、四氟乙烯·全氟烷氧基乙烯共聚物(PFA)等材質是特別適用的。中空絲的內徑若不到φ0.05mm,就有中空絲的內壁面和流體的界面阻力的影響變得不能忽視的傾向。要使得在中空絲中流動的流體發生化學反應時,中空絲適宜具備耐藥品性。
另外,對于在中空絲中流動的流體照射光,使得發生光化學反應,或者進行分光分析時,中空絲適宜具有透光性。透光率只要是滿足目的的值即可,對于目的波長來說優選為80%以上,尤其優選為90%以上。為了達到該要求,例如通過將規定處的中空絲和后述的固定層、基材、或保護層等制成透明,或者使規定處的中空絲露出,而且將至少該處的中空絲制成透明等可以實施。
本發明的特征為,在固定層中至少一根中空絲的一部分被敷設成任意形狀而被固定。作為固定層的材料,優選為固化的清漆。清漆的材質,可舉出環氧樹脂、三聚氰胺樹脂、氰酸酯樹脂、酚醛樹脂、硅樹脂,或者凝膠狀物質、天然橡膠、或者硅橡膠等。優選固化前的清漆具有流動性,固定層優選為使清漆的全部或者一部分固化而得到的固定層。
作為清漆,優選為由熱或光固化的清漆。這里所說的固化,除了指一般的液-固轉移以外,也指光固化、熱固化等固化反應、凝膠化以外的,通過減少溶劑含量,或者通過降低清漆溫度,來降低清漆的流動性的工序等。例如適宜采用高分子量合成橡膠或硅樹脂系的清漆。
作為高分子量合成橡膠的清漆,例如可以使用像Tonex公司制的商品名Vistanex MML-120那樣的聚異丁烯,或日本Zeon株式會社制的商品名NipolN1432等的丙烯腈丁二烯橡膠、或像杜邦公司制的Hypalon(注冊商標)20那樣的氯磺化聚乙烯等。另外,根據需要,在這些材料中也可以配合交聯劑。
作為硅樹脂系的清漆,適宜采用以由高分子量的聚二甲基硅氧烷或者聚甲基苯基硅氧烷構成并且在末端具有硅烷醇基的硅橡膠、和甲基硅樹脂或者甲基苯基硅這樣的硅樹脂作為主成分的硅粘接材料。為了控制凝集力也可以進行各種交聯。例如可以利用硅烷的加成反應、烷氧基縮合反應、乙酰氧基縮合反應、由過氧化物等引起的自由基反應等進行交聯。作為這樣的清漆,在市售的清漆中,有YR3286(GE東芝硅株式會社制,商品名)或TSR1521(GE東芝硅株式會社制,商品名)、DKQ9-9009(道康寧公司制,商品名)等。
作為感光性清漆,例如適宜使用作為印刷電路板的蝕刻抗蝕劑使用的干膜抗蝕劑、阻焊劑油墨、印刷電路板的感光性裝配材料等的清漆。具體地有日立化成工業株式會社制的商品名H-K440或チバガイギ-公司制的Probimer等。特別是,作為裝配線路板用途提供的photobia材料,還能耐受于印刷電路板的制造工序或利用焊接的部件安裝工序。作為這樣的材料,只要是含具有可利用光交聯的官能團的共聚物或者單體的組合物、和/或混合有除光以外可利用熱交聯的官能團和熱聚合引發劑的組合物,都能夠使用。
作為其他的清漆,例如可舉出環氧樹脂、溴化環氧樹脂、橡膠改性環氧樹脂、橡膠分散環氧樹脂等脂環式環氧樹脂或者雙酚A系環氧樹脂及這些環氧樹脂的酸改性物等。特別是,通過照射光來進行光固化時,優選這些環氧樹脂和不飽和酸的改性物。作為不飽和酸,例如可舉出馬來酸酐、四氫化鄰苯二甲酸酐、衣康酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸等。這些可以通過以相對于環氧樹脂的環氧基為等量或者等量以下的配合比例反應不飽和羧酸來得到。除此以外,如三聚氰胺樹脂、氰酸酯樹脂這樣的熱固性材料,或者該材料和酚醛樹脂的組合等也是優選的應用例之一。除此以外,可撓性賦予材料的使用也是合適的組合,作為其例子,可舉出丙烯腈丁二烯橡膠、天然橡膠、丙烯酸橡膠、SBR、羧酸改性丙烯腈丁二烯橡膠、羧酸改性丙烯酸橡膠、交聯NBR粒子、羧酸改性交聯NBR粒子等。通過加入這樣的各種樹脂成分,可以在保持光固性、熱固性這樣的基本性能的條件下,賦予固化物以各種各樣的性質。例如通過組合環氧樹脂和酚醛樹脂可以對固化物賦予良好的電絕緣性。在配合橡膠成分時,在對固化物賦予強韌的性質的同時,通過利用氧化性藥液的表面處理,可以簡單地進行固化物表面的粗糙化。
另外,在清漆中也可以添加通常使用的添加劑(聚合穩定劑、流平劑、顏料、染料等)。另外,配合填料也可以。作為填料,可舉出二氧化硅、熔融二氧化硅、滑石粉、氧化鋁、水合氧化鋁、硫酸鋇、氫氧化鈣、氣溶膠、碳酸鈣等無機微粒,粉末狀環氧樹脂、粉末狀聚酰亞胺粒子等有機微粒,粉末狀聚四氟乙烯粒子等。這些填料也可以預先實施偶聯處理。填料的分散可以使用捏合機、球磨機、珠磨機、三輥磨機等已知的混煉方法來完成。
再有,作為清漆,可以使用凝膠材料。作為市售的產品,可舉出超軟質聚氨酯樹脂(Exseal公司制)或硅彈性體SYLGARD184(道康寧亞洲公司制商品名),作為光固化材料,可舉出Technovit 2000LC(Heraeus Kulzer公司制,商品名)等。
清漆的量或粘度等,可以根據目的任意地選擇。例如如果是流動性好的清漆,在中空絲是數根的情況下,清漆就容易插入到各中空絲之間。另外,向交叉部的流入也變得容易。于是,固定這些中空絲的作用就進一步提高,因此是令人滿意的。
用清漆覆蓋的方法,可以選用自動薄膜涂布、簾幕式涂布、噴涂、旋涂等各種涂布。另外,在進行厚覆蓋時,優選設置堰堤物,以防止向清漆的規定范圍以外流動。在清漆的流動性好的情況下,容易進入中空絲和基材之間、交叉的中空絲之間等的間隙,難以產生殘存氣泡等。
另外,在用清漆覆蓋規定的部分時,將系統置于減壓下等,就能夠使中空絲的保持力增加。例如在用清漆覆蓋規定的部分時,在復雜的圖案或高密度交叉部等情況下,清漆容易進入中空絲相互之間、中空絲和基材或粘接劑層之間產生的空隙中,中空絲的保持力增加。另外,在使清漆固化前,即使將系統置于減壓下,也可以得到和上述同樣的效果。再有,在用清漆覆蓋規定的部分時,或者使清漆固化前,將系統置于減壓下,就能夠降低清漆中的殘存氣泡。例如二液型環氧樹脂等在進行固化的工序中,容易在清漆內產生氣泡。使用這樣的清漆時,在用清漆覆蓋規定部分的工序前,即使將上述清漆置于減壓下等,也能夠減少氣泡的產生。
本發明的微流體系統用支持單元具有基材,還可以在該基材上設置固定層。基材的材質、形狀、尺寸等可以根據目的選擇。基材厚度的合適范圍由于目的或所要求的功能不同也不同。
例如基材要求電絕緣性的情況下,優選采用在印刷電路板等中使用的環氧樹脂板或聚酰亞胺樹脂板、或可撓性電路板中使用的以杜邦公司制的Kapton(注冊商標)薄膜為代表的聚酰亞胺薄膜、或以東麗株式會社制的Lumirror(注冊商標)薄膜為代表的PET薄膜。基材的板厚(膜度)適宜在0.05mm以上。另外,基材要求放熱性時,例如選擇鋁(Al)板、銅(Cu)板、不銹鋼板、鈦(Ti)板等金屬制板就能夠滿足放熱性。另外,基材要求透光性時,優選玻璃、石英板等透明無機材料的板、或聚碳酸酯或丙烯酸類等透明有機材料的板或薄膜。
希望基材的板厚(膜度)是0.5mm以下。再有,可以使用利用蝕刻或鍍敷在基材的表面形成銅等的金屬圖案的所謂可撓性電路板或印刷電路板。由此能夠形成用來安裝微型機器、發熱元件、壓電元件、溫度·壓力·應變·振動·電壓·磁場等各種傳感器或電阻·電容器·線圈·晶體管或IC等電子元件、還有半導體激光器(LD)、發光二極管(LED)、以及光電二極管(PD)等光部件等各種各樣部件或元件的端子或電路,容易實現系統化。
將中空絲用基材或者已固化清漆等固定層固定的狀態,與自由的狀態相比,有容易控制周圍溫度·電場·磁場等各種各樣環境的優點。該優點在進行化學反應或化學分析時是有利的,特別是對于微型化反應系和分析系有效。另外,還有容易和其他部件對準,容易連接,可緊湊地容納許多中空絲等益處。
作為在基材上敷設中空絲的方法,可以使用公知的敷設方法。例如可舉出使中空絲在基材上熔敷的方法(是使中空絲或基材的至少一部分熔融等而固定的方法,在此情況,也可以成為中空絲的一部分埋入基材的結構),或敷設在后述的中間層上的方法(在此情況,也可以成為中空絲埋入于中間層的結構),在基材或者中間層上邊用粘接劑邊敷設的方法,或在基材的敷設中空絲的地方用蝕刻或鍍敷等形成凹狀的圖案、在其上敷設中空絲的方法,在基材或者中間層的敷設中空絲的地方用蝕刻或鍍敷或光電圖案形成等形成凹狀的圖案、在其上敷設中空絲的方法等。作為該粘接劑,一般可以使用市售的粘接劑或在上述作為基材或者清漆記載的各種材料。
作為具體的敷設方法,可以應用NC布線機等市售的裝置。例如可舉出能夠在導線上一邊施加載荷和超聲波振動一邊敷設的裝置,能夠一邊施加載荷和照射激光一邊敷設的裝置,在配線體(光纖)上施加載荷而向粘接劑面布線的裝置等。
NC布線機,數值被控制的超聲波振動和載荷的輸出控制是可能的,使用該NC布線機,能夠精密地控制中空絲的敷設圖案。具體地說,一邊使NC布線機相對基材水平移動,一邊在中空絲上施加載荷和由超聲波引起的振動來進行敷設。
另外,本發明微流體系統用支持單元,也可以具有固定層和保護層,該保護層上設有上述固定層。另外,也可以具有固定層和保護層及基材,設有覆蓋上述固定層和該基材的至少一部分的保護層。
作為保護層的形成方法可舉出固化清漆的表面改性或各種材料的涂布、粘接、層疊等。作為具體的保護層的材料,可以使用在上述作為基材或者清漆舉出的各種材料。
另外,在固定層的表面,為了在基材上容易敷設中空絲,作為中間層可以具有有粘接能力的層(以下稱為粘接劑層)。具體地說,在基材和固定層之間,或者在保護層和固定層之間,或者在固定層的一面可以設置中間層。再者,所謂“中間層”并不是非要固定在二層之間。
作為像上述那樣的粘接劑層,優選日東電工株式會社制型號No.500或3M公司制的商品名VHB A-10、A-20、A-30等丙烯酸樹脂系的雙面膠帶等,或東方產業公司制硅系粘著片商品名6A05AW等硅系粘接劑。
另外,在使基材和固定層脫模時,優選中間層為具有脫模能力的層。例如可以使用氟樹脂或硅樹脂的材質。具體地可以使用氟系脫模劑Mold Sput MR-K681(旭硝子株式會社制商品名)或Frelease系列(Neos公司制)、硅型脫模劑KF412SP(信越化學工業株式會社制商品名)等。
另外,作為粘接劑層,可以使用作為上述清漆記載的材料。再有,在使用感光性樹脂時,可以使用輥涂、簾幕式涂布、浸涂等方法進行涂布而形成粘接劑層的方式,或者在載體薄膜上使絕緣樹脂薄膜化而用層壓法貼合的方式。
具體地可舉出日立化成工業株式會社制的photobia薄膜商品名BF-8000等。
另外,作為中間層,除了具有粘接能力的層、具有脫模能力的層以外,還可舉出具有緩沖能力的層。具有緩沖能力的層,例如除了可以使用作為基材記載的各種材質以外,還可舉出以硅樹脂或軟質聚氨酯樹脂的凝膠體、橡膠體、發泡體等為代表的低硬度或者低彈性的緩沖性優良的材質、以PET、PEEK、PPS等為代表的耐摩擦·磨耗性、耐藥品性、耐油性、氣體阻擋性等化學物質耐性和物理特性優良的工程塑料、金屬等材質。
中空絲的截面外形狀可以根據使用目的任意地選擇。例如在制造時,在使用由布線頭使該中空絲旋轉或朝X、Y方向運動來布線成任意圖案的布線裝置的情況下,為了防止在裝置內拉回時因扭曲等而引起堵塞或卡住,優選為圓形或者橢圓形等截面外形狀上沒有彎曲點的形狀。除此以外,也可以使用例如三角形或四邊形等多邊形、以連續自由曲線描繪成的形狀、或者組合這些形狀的形狀。
中空絲的截面流路形狀,可以根據使用目的任意地選擇。例如可以使用在中空絲的截面外形狀中表示的形狀。通常是一筆畫成的形狀。另外,在血液等含有不溶解微粒的混合流體的情況下,容易發生由沉淀或儲液而引起的堵塞或紊流,因此優選無彎曲點的形狀。更優選難以儲液的橢圓形狀,最優選的是圓形形狀。
再有,中空絲的截面流路中空部的數目,可以根據使用目的任意地選擇。通常一根中空絲中有一個流路,但是希望在一根中空絲中處理數個流體的情況等,也可以具有數個流路。例如可以使用在內窺鏡等中使用的具有數個流路中空部(多孔)的中空絲(內腔型)。它們的截面流路形狀可以各自不同,可以根據目的選擇尺寸和形狀。路使用在中空絲的截面外形狀中表示的形狀。
優選至少一根中空絲的端部從基材端部、保護層端部或者固定層端部突出,且具有冗長部分。借此外部的裝置或外部的部件的流路和微流體系統用支持單元的流路能夠簡便地連接。
優選至少一根中空絲的中間部的外壁的至少一部分從固定層露出,或從保護層露出。借此來自外部的光、熱等就容易施加到中空絲的任意的中間部,溫度控制或反應控制、流路和流體的觀察成為可能。如果中空絲或基材等構成材料使用透明性高的材料的話,光學觀測就會容易。另外,若使用導熱性高的材料,熱的施加就會變得容易。再有,容易對中空絲的外壁進行加工,例如安裝傳感器或壓電元件等,加工孔或縫隙等就會變得容易,通過進行孔加工,可以將熱電偶等傳感器插入于流路內,以及注入、采取流體等。另外,形成流路的分岔部也是可能的。
至少一根中空絲的中間部的外壁,也可以不從固定層露出。借此固定層對于中空絲的保持力提高。另外,能夠防止外力直接施加于中空絲,抑制該中空絲變形。另外,能夠抑制或緩沖光和熱向該中空絲傳導。例如,如果對于固定層或基材選擇符合于低導熱性或高耐熱性或遮光性等目的的合適的材料,則不管該中空絲的材料如何,都可以抑制熱向流路傳導,或防止接觸到光,從而難以受到周圍環境的影響。
中空絲,可以是一根,但優選的是2根以上。另外,材質或形狀等可以根據目的分別選擇。
再有,2根以上的中空絲可以由具有2種以上的不同外徑的中空絲組成。
至少一根中空絲可以被敷設成具有交叉部,在同一中空絲內交叉或者和其他中空絲交叉都可以。借此即使是具有數個流路的復雜的流體回路也不需要地方,因此可以實現中空絲的高密度化。另外,中空絲即使是交叉或具有不同的外徑,也能夠得到表面的凹凸少的微流體系統用支持單元。
敷設了中空絲的區域的微流體系統用支持單元的厚度,分別優選為比所有的中空絲的外徑更厚,比交叉部中的中空絲的厚度的合計更厚。借此可以得到固定層的表面平坦的微流體系統用支持單元。再者,這里所謂平坦,是指表面不受中空絲形狀影響的狀態。
另外,敷設了中空絲的區域的微流體系統用支持單元的厚度,優選為未敷設中空絲的區域的微流體系統用支持單元的厚度的100~120%。更優選為100~110%,進一步優選為100~105%,尤其優選為100~103%。
再有,當至少一根中空絲被敷設成具有交叉部的情況,該交叉部區域的微流體系統用支持單元的厚度,優選為交叉部以外的敷設有中空絲的區域的微流體系統用支持單元厚度的100~120%。更優選為100~110%,進一步優選為100~105%,尤其優選為100~103%。
固定層可以覆蓋基材端面或者和設有固定層的面相反側的基材面的至少一部分。另外,保護層可以覆蓋固定層上面、固定層端面、基材端面、或者和設有固定層的面相反側的基材面的至少一部分。保護層可以覆蓋固定層端面或者固定層下面的至少一部分。這樣,通過在基材的各面設置固定層,可以得到更多的中空絲被固定的微流體系統用支持單元。另外通過設置保護層,還可以防止固定層或基材變質、變形,也可以掩蓋固定層或基材自身所具有的膠粘性等性質。
下面,結合
微流體系統用支持單元的制造方法。
本發明涉及具有至少以下的(i)、(ii)和(iii)的工序的微流體系統用支持單元的制造方法。
(i)在基材上將至少一根中空絲敷設成任意形狀的工序;(ii)用清漆覆蓋包含該中空絲的至少一部分的規定部分的工序;(iii)使該清漆的全部或者一部分固化的工序。
在上述(iii)之后還可以包括以下的(iv)的工序。
(iv)在規定的部分形成保護層的工序。
在圖1~圖3所示本發明的制造方法的第一實施方式中,不設置粘接劑層而將中空絲直接敷設在基材上。
圖1(a)是表示在第一實施方式的(i)基材上將至少一根中空絲敷設成任意形狀的工序中的第一工序的俯視圖,(b)是(a)的Ib-Ib線箭頭方向的剖面圖。在圖1中,將第一中空絲群201~208各自平行地直接敷設在基材1上,使其端部不從基材端部突出。
另外,在敷設中空絲時,例如雖然在圖1中未圖示,但如前面述那樣可以使用NC布線機。
接著,將另外的第二中空絲群211~218敷設成為,與已敷設的第一中空絲群201~208交叉,而且端部不從基材端部突出。圖2(a)是表示工序(i)中的該第二工序的俯視圖,(b)是(a)的IIb~IIb線的箭頭方向的剖面圖。
在進行該敷設時,例如雖然在圖2的(a)平面圖中未圖示,但也可以使用NC布線機6。但是,該NC布線機6優選被設定為,在已敷設的第一中空絲群201~208和新敷設的第二中空絲211~218交叉的部分停止載荷和超聲波振動。由于在第一中空絲群201~208和第二中空絲群211~218的交叉部的附近停止載荷和/或超聲波振動,因此能夠降低對各中空絲的應力,防止中空絲破損。
圖3(a)是用清漆覆蓋包含工序(ii)該中空絲的至少一部分的規定部分的工序,用清漆3覆蓋已敷設的第一中空絲群201~208和第二中空絲群211~218交叉的部分。
此后,是固化清漆3。以該已固化的清漆31作為固定層。圖3(b)是表示使工序(iii)該清漆的全部或者一部分,也就是使規定的固化部分32固化的工序的一例的剖面圖,該固化方法,可以根據清漆種類進行各種選擇,如果舉例的話,靠熱、光、減少含溶劑量等來進行固化。特別是在使用光的情況下,通過僅使規定的固化部分32接觸光,就能夠成為如圖3(b)那樣僅該部分固化的清漆31。
圖3(c)是表示(b)后的,從(b)去除清漆的工序的剖面圖。作為去除未固化的清漆的方法,通常可以使用在去除未固化的清漆類時所使用的方法。在清漆的流動性高時,可以使微流體系統用支持單元傾斜或將其顛倒,利用清漆的流動進行去除。另外,可以使用用注射器或吸管、吸引機等吸取的方法,用紙或海綿等吸濕體或吸附劑吸取或擦拭的方法,用溶劑或水洗掉的方法,用氣體或液體吹掉的方法,用匙子或刮刀或刀刃進行撇掉或者剝掉的方法。
另外,在清漆的流動性低時,也可以使用在上述流動性高時的清漆的去除中列舉的方法,特別是在流動性低時,可以使用用切刀切取的方法。另外,作為去除清漆的方法,可以將上述列舉的方法組合使用。
再有,作為去除已固化的清漆的方法,可以使用在上述的未固化的清漆的去除中列舉的方法。特別是在流動性低、清漆硬的情況下,用激光或離子束等切斷的方法或使用切削器或車床或鉆孔機等切刀切取的方法或用錘等進行弄碎的方法,用藥劑溶掉的方法。另外,作為去除已固化的清漆的方法,可以將上述列舉的方法組合使用。
另外,在去除清漆時,使得不對中空絲帶來損傷。通過對中空絲實施脫模加工,清漆的去除變得容易。例如可以使用涂布脫模劑的方法或用等離子處理等進行表面改性的方法等。作為脫模劑,可以使用作為上述的中間層的材料所示的脫模劑等。另外,對于中空絲的材料,也可以使用上述的硅系材料或氟系樹脂、或者添加了這些的材料等脫模性優良的材料。再有,希望組合這些脫模性優良的材料和上述的脫模劑。
在圖4~圖11所示的第二~第五實施方式中,在基材上設置粘接劑層,向粘接劑層上敷設中空絲。這里,粘接劑層在基材的表面上是以大致相同的形狀和大致相同的尺寸形成。再者,在圖5(a)和圖8(a)中,未圖示NC布線機6。
圖4(a)是表示本發明的第二實施方式的工序(i)中的第一工序的俯視圖,(b)是(a)的IVb-IVb線箭頭方向的剖面圖。
圖5(a)是表示工序(i)中的第二工序的俯視圖,(b)是(a)的Vb-Vb線箭頭方向的剖面圖。
在圖4中,在基材1上設置粘接劑層11,將第一中空絲群201~208在粘接劑層11上敷設成為使端部不從基材端部突出。在圖5中,利用NC布線機6將第二中空絲群211~218敷設成與已敷設的第一中空絲群201~208交叉、而且端部要不從基材端部突出。
圖6(a)是表示工序(ii)的剖面圖,(b)是表示工序(iii)的剖面圖,(c)是表示(b)后的去除清漆的工序的剖面圖。
圖7(a)是本發明的第三實施方式的工序(i)中的第一工序的俯視圖,(b)是(a)的VIIb-VIIb線箭頭方向的剖面圖。
圖8(a)是表示工序(i)中的第二工序的俯視圖,(b)是(a)的VIIIb-VIIIb線箭頭方向的剖面圖。在圖7和圖8中,各中空絲端部被敷設成從基材端部突出,并且具有冗長部分。
圖9(a)是表示工序(ii)的剖面圖,(b)是表示工序(iii)的剖面圖,(c)是表示(b)后的去除清漆的工序的剖面圖。在圖9中,已固化的清漆31(固定層)覆蓋著基材端面的一部分(圖中左端面)。
在圖10中,以剖面圖表示本發明制造方法的第四實施方式的一部分。圖10(a)是表示工序(ii)的剖面圖,(b)是表示工序(iii)的剖面圖,(c)是表示(b)后的去除清漆的工序的剖面圖。在圖10中,中空絲被敷設成端部從基材端部突出且具有冗長部分,設置堰堤物5,使清漆3流入其內側(參照圖10(a))。堰堤物5設置在中空絲端部的外側或內側都可以。如圖10(b)所示,通過使規定的清漆固化的部分32進行固化,如(c)所示去除清漆,就能夠用固定層覆蓋規定的部分。由此得到僅中空絲的必要部分被固定層固定了的微流體系統用支持單元。
在圖11中是以剖面圖表示本發明制造方法的第五實施方式的一部分。(a)表示第五實施方式的工序(ii),(b)表示工序(iii),(c)表示(b)后的去除清漆的工序,(d)表示形成保護層的工序(iv)。在工序(iv)中,在已固化的清漆31(固定層)的表面上形成保護層4。
如圖11(d)所示,不只是在已固化的清漆31(固定層)的上面或側面,而且在基材1的表面、粘接劑層11的表面、剝離基材1和粘接劑層11而露出的中空絲側的固定層表面的任何面上都可以形成保護層4。
本發明涉及至少具備以下的(v)、(vi)和(vii)的工序的微流體系統用支持單元的制造方法。
(v)用清漆覆蓋基材上的規定部分的工序;(vi)在該清漆中浸漬至少一根中空絲的至少一部分的工序,或者使至少一根中空絲浮在清漆上的工序;(vii)使該清漆的全部或者一部分固化的工序。
再有,上述(vii)后也可以包含以下的(viii)的工序。
(viii)在規定的部分形成保護層的工序。
由此,可以得到不易引起基材、中間層、固定層的變質,或者掩蓋了基材、中間層、固定層所具有的粘著性等性質而容易操作的微流體系統用支持單元。除此以外,通過使保護層具有耐藥品性、剛性、低吸濕性,而得到符合于使用目的的微流體系統用支持單元。
本發明涉及至少具備以下的(ix)、(vi)、(vii)和(x)的工序的微流體系統用支持單元的制造方法。
(ix)在容器中充填清漆的工序;(vi)在該清漆中浸漬至少一根中空絲的至少一部分的工序,或者使至少一根中空絲浮在清漆上的工序;(vii)使該清漆的全部或者一部分固化的工序;(x)去除容器的至少一部分的工序。
再有,在上述(vii)工序和(x)工序之間,或者在(x)工序后也可以包含以下的(viii)工序。
(viii)在規定的部分形成保護層的工序。
借此可以得到不易引起固定層的變質或變形,或者掩蓋了固定層所具有的粘著性等性質而容易操作的微流體系統用支持單元。
本發明的制造方法,如上述的第二實施方式的圖4(a)所示,在基材上敷設至少一根中空絲之前,還可以包含在該基材和該至少一根中空絲之間設置中間層的工序。
另外,本發明的制造方法,在用清漆覆蓋基材上的規定部分之前,還可以包含在該基材上設置中間層的工序。
再有,本發明的制造方法,在容器中充填清漆之前,還可以包含在容器表面上設置中間層的工序。
另外,本發明的制造方法,還可以包含在中間層上將至少一根中空絲的全部或者一部分敷設成任意形狀的工序。
在此,中間層優選為具有粘接能力的層、或者是具有緩沖能力的層、或者是具有脫模能力的層。
本發明的制造方法,還可以包含在使清漆的全部或者一部分固化后,至少去除基材的一部分、或者至少去除中間層的一部分的工序。借此能夠選定不取決于使用環境的基材或中間層。例如在制造以在高溫下使用為目的的微流體系統用支持單元時,也能夠使用低耐熱性的廉價的基材或中間層進行制造。由于可以僅使固定層的必要部分露出,因此在固定層中當中空絲的外壁的一部分露出在基材側的情況下,通過去除該部分的基材,就能夠使中空絲的外壁露出在外部。另外,即使基材使用硬質金屬或厚樹脂板等,也可以通過去除必要部分,而在以后對固定層實施直接加工。
本發明的制造方法,也可以在清漆中浸漬預先已固定成任意形狀的中空絲,或者使預先已固定成任意形狀的中空絲浮在清漆上。由此在制作工序時不必使清漆自身移動或流動。因此,清漆的流動性非常高的情況或溫度控制困難的情況等,即使是操作性不好的清漆也能夠使用。另外,在中空絲的任意的形狀中即使有立體的部分也能夠用固定層固定。
這里,中空絲可以預先在基材上、或者具有中間層的基材的中間層上敷設成任意的形狀而固定。
本發明的制造方法,在清漆中將中空絲固定成任意的形狀都可以。由此就沒有必要使用布線裝置等將中空絲布線成任意的形狀,能夠簡便地制作微流體系統用支持單元。
實施例以下,用實施例來說明本發明。但本發明不受這些實施例的限制。
實施例1向切成長150mm、寬200mm左右的厚0.05mm的PET薄膜(基材)的一面,使用輥式層壓裝置粘接厚0.25mm的雙面粘接帶9415PC(住友3M株式會社制商品名)作為具有粘接能力的中間層。準備Nitta Moore株式會社制的特殊雙層管(內層ETFE、外層PA11、內徑1.00mm、外徑1.50mm),在上述雙面帶的粘接劑層表面,將上述中空絲布線固定成縱橫20mm間隔的矩陣狀。此時,中空絲的所有端部都以自由狀態從基材端部突出100mm左右,作為冗長部分。在上述基材的PET薄膜的另一面的四周部貼上雙面帶,固定在塑料制的盤(內尺寸200mm×150mm×30mm)內。此時冗長部分從盤的邊緣露出在外。
接著,以10比1的重量比稱量硅彈性體SYLGARD184(道康寧亞洲公司制商品名)的主劑和催化劑,為了空氣盡可能不進入,慢慢地攪拌,得到清漆。使其以20mm左右深度平穩地流入到盤內。在常溫放置24小時時的結果,清漆固化而成為固定層,得到表面無凹凸的微流體系統用支持單元。
實施例2在作為基材的厚度0.06mm的聚苯硫醚(PPS)薄膜(Lumirror東麗株式會社制注冊商標)的一面,以0.40mm的厚度形成在室溫(25℃)為非粘著性粘接劑的S9009(道康寧亞洲公司制商品名),切成長200mm、寬200mm左右。接著,準備PFA氟樹脂制的中空絲(內徑0.79mm、外徑1.53mm,Iwase公司制)。使用能夠施加載荷和超聲波的NC控制布線裝置將上述中空絲在上述基材的非粘著性粘接劑面上固定成長1m的一筆畫的網狀,將各端部作為冗長部分伸出在基材外。
沿基材的外緣部固定聚氨酯制的間隙堵塞用帶(厚10mm、寬15mm,帶粘接劑,Nitoms公司制),作為堰堤物。特別是,在上述聚氨酯制帶跨過中空絲的地方,使上述帶和上述中空絲之間無間隙地良好地追隨而固定。精密地稱量超軟質聚氨酯樹脂(Exseal公司制)的主劑300g和固化劑100g(3比1的比例),使用攪拌機均勻地混合兩者,得到共計400g的清漆。此時,使得主劑和固化劑的重量誤差在1重量%以內。使該清漆以5mm厚度平穩地流入上述堰堤物的內側。在25℃、濕度80%以下的條件下將其放置24小時時的結果,該清漆得以固化。該固化物(清漆)是淡黃色,具有可撓性和粘著性,壓縮強度(30%)是7kPa,拉伸伸長率是700%。
接著,將基材和粘接劑S9009小心謹慎地剝下,得到上述中空絲被保持在上述固化物上的微流體系統用支持單元。
得到的微流體系統用支持單元的表面具有粘著性(已固化的超軟質聚氨酯樹脂的特征)。將該微流體系統用支持單元靜置在不銹鋼制的墊內,在底面以外的面上用毛刷涂布表面涂層劑(Exseal公司制)在室溫下放置3小時左右。確認表面涂層劑已發生某種程度固化后,翻過來在底面也同樣地涂布表面涂層劑,在室溫下放置3小時左右,得到在表面形成非粘著性的保護層而操作性優良的微流體系統用支持單元。
實施例3將住友3M株式會社制的雙面粘接帶商品名9415PC切成長100mm、寬200mm左右,在長110mm、寬210mm、厚5mm的環氧樹脂板上,放置成剝離薄膜與上述環氧樹脂板面接觸,然后用紙帶固定四周部。接著,準備聚醚酰亞胺制的中空絲(內徑0.3mm、外徑0.5mm仁禮工業株式會社制),使用能夠施加載荷和超聲波的NC控制布線裝置,以具有交叉部的曲率半徑20mm左右的半圓圖案,將第一中空絲群敷設在上述雙面帶的粘接劑層上。作為堰堤物,準備寬10mm、高10mm的海綿,貼附在雙面帶上,使得能夠包圍該中空絲群。此時,中空絲的各端部(50mm左右),用海綿固定成處于被堰堤物包圍的部分之外,來作為冗長部分。跨過中空絲的地方,要不產生間隙地使海綿良好地追隨中空絲。
以10比1的重量比稱量道康寧亞洲公司制的硅彈性體SYLGARD184(商品名)的主劑和催化劑,為了盡可能空氣不進入,謹慎地進行混合,得到清漆。使清漆以5mm左右的深度平穩地流入上述被包圍的空間內。在常溫(25℃)放置24小時,使其固化。
接著,只去除上述基材的環氧樹脂板和雙面帶的剝離薄膜,在已固化的清漆的表面殘留上述雙面帶的粘接劑層。以此作為基材,以仁禮工業株式會社制的PEEK管(內徑0.10mm、外徑0.25mm)作為第二中空絲群,以1.0mm的間隔布線成并列直線形狀,再以日星電氣株式會社制的PFA管(內徑0.70mm、外徑1.00mm)作為第三中空絲群,在與第二中空絲群交叉的方向,以1.5mm的間隔敷設成并列直線狀。
固定聚氨酯制的間隙堵塞用帶(厚10mm、寬15mm,帶粘接劑,Nitoms公司制),使其能夠包圍已敷設在基材面上的上述第二和第三中空絲群的交叉部,來設置堰堤物。
使和在上述第一中空絲群的固定中使用的清漆相同的清漆平穩地流入上述堰堤物內,充滿成厚10mm程度。在常溫放置24小時,使其固化,得到微流體系統用支持單元。
實施例4準備鋁制的管暫時固定夾具和仁禮工業株式會社制的高密度聚乙烯管(內徑0.50mm×外徑1.00mm)600mm。上述管暫時固定夾具是在長250mm、寬150mm、厚5mm的鋁板上,以縱橫15mm間隔,以格子狀立著直徑3mm、高15mm的圓柱而成。用粘合帶將尼龍6管的兩端固定在圓柱上,使各100mm垂直地立在管暫時固定夾具上作為冗長部分。其余的管被引導穿過管暫時固定夾具內的圓柱間,成為Z字形圖案。將其放到預熱至100℃的干燥機中2小時后,冷卻至室溫。去掉粘合帶,從管暫時固定夾具取出管,結果管成為Z字形的面部分并在垂直于該部分的方向延伸著冗長部分。
準備長300mm、寬200mm、深40mm的SUS制的容器,使SUS制的方棒(一邊20mm)在容器上跨過。加入先前所述的管,使得冗長部分從容器的開口方向(上)出來,然后用粘合帶將冗長部分固定在SUS制的方棒上,使得管全體從容器的底部上浮數mm。以10比1的重量比稱量道康寧亞洲公司制的硅彈性體SYLGARD184(商品名)的主劑和催化劑,為了盡可能空氣不進入,謹慎地進行混合,得到清漆。使清漆以深度10mm左右平穩地流入上述的容器中。在常溫(25℃)放置24小時,結果清漆發生固化而成為固定層。將其從容器中取出,就得到在表面無凹凸的微流體系統用支持單元。
實施例5
準備SUS制的直徑30mm的圓柱棒和仁禮工業株式會社制的尼龍6管(內徑1.0mm×外徑1.59mm)600mm。在管的兩端100mm處加上標記作為冗長。用粘合帶將一方的100mm冗長固定在SUS制的圓柱棒的長度方向后,將剩余的管在圓柱棒上卷成螺旋狀,留下另一方的冗長,用粘合帶固定。用粘合帶將該未固定的冗長朝著與先前已固定的冗長向相同的方向、平行地固定。在其進入預熱至100℃的干燥機中2小時后,冷卻至室溫。去掉粘合帶,從圓柱棒卸下管,結果管成為螺旋狀。
以10比1的重量比稱量道康寧亞洲公司制的硅彈性體SYLGARD184(商品名)的主劑和催化劑,為了盡可能空氣不進入,謹慎地進行混合,得到清漆。將該清漆放入開口部50mm、底部40mm、深75mm的塑料杯中至50mm深度。抓住成為螺旋狀的先前所述的管的兩端部,在避免進入氣泡的條件下使螺旋狀的部分慢慢地下沉到塑料杯中。固定冗長部分,使得管不接觸塑料杯,在常溫(25℃)放置36小時的結果,清漆發生固化而成為固定層。從塑料杯中取出,得到了在表面無凹凸的微流體系統用支持單元。
雖然通過上述的實施方式記載了本發明,但構成該公開的一部分的部分和附圖,不應該理解為是限定本發明。從該公開中,本專業人員應當會明白各種各樣的代替實施方式、實施例和運用技術。
產業上的應用可能性按照本發明的微流體系統用支持單元及其制造方法,微流體系統用支持單元的表面凹凸少,另外與層壓法相比,能夠抑制微流體系統用支持單元制造時的中空絲交叉部和具有外徑不同的數根中空絲的部分的破損、變形,還能夠減低中空絲的交叉部的位置偏移。借此,由于能夠將中空絲敷設成任意的圖案,所以使中空絲交叉也是可能的。因此,能夠實現中空絲的高密度化,容易制造具有cm單位的流路的微流體系統用支持單元。另外,在使中空絲交叉的情況下,或使用具有2種以上的不同外徑的中空絲的情況下,也能夠得到表面凹凸少,平坦性優良的微流體系統用支持單元。
另外,若使數根中空絲彼此交叉,則即使是具有數個流路的復雜的流體回路,也能夠得到不需要地方的小型微流體系統用支持單元。
另外,由于能夠用固定層僅覆蓋中空絲的任意部分,因此可以用清漆等固定層覆蓋中空絲的末端部分以外來防止清漆等進入到流路內,或者僅覆蓋交叉部或外徑大的中空絲等由強外力引起變形而危險的部分、或復雜圖案或高密度交叉部等認為圖案維持力弱的部分等,能夠用固定層僅覆蓋必要的部分。
通過采用去掉固定層的一部分這樣的結構,還可以使中空絲的中間部露出,形成觀察窗或與其他部件的連接部。作為觀察窗時,也可以根據需要在中空絲露出部充填透明性高的樹脂等而進行保護。另外,作為連接部時,也可以根據需要在連接后的連接部位充填樹脂而進行保護。也可以是不設置觀察窗,而用透明性高的材料代替固定層自身。
另外,因為能夠自由地設定將成為固定層的清漆量,所以其厚度也能夠任意地設定。另外,比所使用的全部中空絲的外徑還厚的話,容易得到平坦性優良的微流體系統用支持單元。同樣,優選比交叉部的中空絲的厚度合計也厚。
雖然中空絲優選用固定層固定,但也可以采用在敷設在基材上的中空絲以外區域的規定部分設置層而從外界保護開的形態。這樣做,能夠防止由中空絲的固定層引起的化學變化,或容易和其他的部件的連接,或是容易觀察流路中空絲。即使在這樣的情況下,也能夠通過用固定層固定中空絲的一部分,形成可靠性更優良的微流體系統用支持單元。
另外,在用清漆覆蓋規定的部分時,通過設置堰堤物,能夠防止清漆流出,并且僅覆蓋規定的部分。另外,在用數種清漆覆蓋上述基材面時,還能夠防止清漆種類混雜在一起。
再有,通過任意地選擇堰堤物的高度,可容易選擇固定層的厚度為任意的高度。
另外,在形成固定層后,通過去除規定部分的基材、固定層、清漆、中間層,能夠得到使規定的中空絲部分露出的微流體系統用支持單元、或中空絲以外的部分露出的微流體系統用支持單元。
權利要求
1.微流體系統用支持單元,其特征在于,具有基材和設置在該基材上的固定層,在該固定層中有至少一根中空絲的一部分被敷設成任意的形狀而被固定。
2.根據權利要求1所述的微流體系統用支持單元,其中,具有覆蓋基材和固定層的至少一部分的保護層。
3.微流體系統用支持單元,其特征在于,具有保護層和設置在該保護層上的固定層,在該固定層中有至少一根中空絲的一部分被敷設成任意的形狀而被固定。
4.微流體系統用支持單元,其特征在于,具有中間層和設置在該中間層上的固定層,在該固定層中有至少一根中空絲的一部分被敷設成任意的形狀而被固定。
5.微流體系統用支持單元,其特征在于,在固定層中有至少一根中空絲的一部分被敷設成任意的形狀而被固定。
6.根據權利要求1或2所述的微流體系統用支持單元,其中,在基材和固定層之間設置有中間層。
7.根據權利要求3所述的微流體系統用支持單元,其中,在保護層和固定層之間設置有中間層。
8.根據權利要求4、6或7中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,中間層是具有粘接能力的層、或者是具有緩沖能力的層、或者是具有脫模能力的層。
9.根據權利要求1、2或6中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,至少一根中空絲的端部從基材端部突出而具有冗長部分。
10.根據權利要求2、3、6或7中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,至少一根中空絲的端部從保護層端部突出而具有冗長部分。
11.根據權利要求1~10中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,至少一根中空絲的端部從固定層端部突出而具有冗長部分。
12.根據權利要求1~11中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,至少一根中空絲的中間部的外壁的至少一部分從固定層露出。
13.根據權利要求12所述的微流體系統用支持單元,其中,至少一根中空絲的中間部的外壁的至少一部分從保護層露出。
14.根據權利要求1~11中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,至少一根中空絲的中間部的外壁未從固定層露出。
15.根據權利要求1~14中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,中空絲是2根以上。
16.根據權利要求15所述的微流體系統用支持單元,其中,2根以上的中空絲由具有2種以上不同外徑的中空絲構成。
17.根據權利要求1~16中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,至少一根中空絲被敷設成具有交叉部。
18.根據權利要求1~17中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,已敷設有中空絲的區域的微流體系統用支持單元的厚度比全部中空絲的外徑更厚。
19.根據權利要求1~18中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,已敷設有中空絲的區域的微流體系統用支持單元的厚度比交叉部的中空絲的厚度的合計更厚。
20.根據權利要求1~19中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,已敷設有中空絲的區域的微流體系統用支持單元的表面是平坦的。
21.根據權利要求1~20中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,固定層是已固化的清漆。
22.根據權利要求21所述的微流體系統用支持單元,其中,固化前的清漆具有流動性。
23.根據權利要求1~22中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,已敷設有中空絲的區域的微流體系統用支持單元的厚度是未敷設中空絲的區域的微流體系統用支持單元厚度的100~120%。
24.根據權利要求1~22中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,已敷設有中空絲的區域的微流體系統周支持單元的厚度是未敷設中空絲的區域的微流體系統用支持單元厚度的100~110%。
25.根據權利要求1~22中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,已敷設有中空絲的區域的微流體系統用支持單元的厚度是未敷設中空絲的區域的微流體系統用支持單元厚度的100~105%。
26.根據權利要求1~22中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,已敷設有中空絲的區域的微流體系統用支持單元的厚度是未敷設中空絲的區域的微流體系統用支持單元厚度的100~103%。
27.根據權利要求1~26中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,至少一根中空絲被敷設成具有交叉部,該交叉部區域的微流體系統用支持單元的厚度是交叉部以外的敷設有中空絲的區域的微流體系統用支持單元厚度的100~120%。
28.根據權利要求1~26中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,至少一根中空絲被敷設成具有交叉部,該交叉部區域的微流體系統用支持單元的厚度是交叉部以外的敷設有中空絲的區域的微流體系統用支持單元厚度的100~110%。
29.根據權利要求1~26中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,至少一根中空絲被敷設成具有交叉部,該交叉部區域的微流體系統用支持單元的厚度是交叉部以外的敷設有中空絲的區域的微流體系統用支持單元厚度的100~105%。
30.根據權利要求1~26中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元,其中,至少一根中空絲被敷設成具有交叉部,該交叉部區域的微流體系統用支持單元的厚度是交叉部以外的敷設有中空絲的區域的微流體系統用支持單元厚度的100~103%。
31.微流體系統用支持單元的制造方法,該制造方法至少具備以下的(i)、(ii)和(iii)的工序(i)在基材上將至少一根中空絲敷設成任意的形狀的工序;(ii)用清漆覆蓋包含該中空絲的至少一部分的規定部分的工序;(iii)使該清漆的全部或者一部分固化的工序。
32.微流體系統用支持單元的制造方法,該制造方法至少具備以下的(i)、(ii)、(iii)和(iv)的工序(i)在基材上將至少一根中空絲敷設成任意的形狀的工序;(ii)用清漆覆蓋包含該中空絲的至少一部分的規定部分的工序;(iii)使該清漆的全部或者一部分固化的工序;(iv)在規定的部分形成保護層的工序。
33.微流體系統用支持單元的制造方法,該制造方法至少具備以下的(v)、(vi)、(vii)的工序(v)用清漆覆蓋基材上的規定部分的工序;(vi)將至少一根中空絲的至少一部分浸漬在該清漆中的工序,或者使至少一根中空絲浮在清漆上的工序;(vii)使該清漆的全部或者一部分固化的工序。
34.微流體系統用支持單元的制造方法,該制造方法至少具備以下的(v)、(vi)、(vii)和(viii)的工序(v)用清漆覆蓋基材上的規定部分的工序;(vi)將至少一根中空絲的至少一部分浸漬在該清漆中的工序、或者使至少一根中空絲浮在清漆上的工序;(vii)使該清漆的全部或者一部分固化的工序;(viii)在規定的部分形成保護層的工序。
35.微流體系統用支持單元的制造方法,該制造方法至少具備以下的(ix)、(vi)、(vii)和(x)的工序(ix)在容器中充填清漆的工序;(vi)將至少一根中空絲的至少一部分浸漬在該清漆中的工序、或者使至少一根中空絲浮在清漆上的工序;(vii)使該清漆的全部或者一部分固化的工序;(x)去除容器的至少一部分的工序。
36.微流體系統用支持單元的制造方法,該制造方法至少具備以下的(ix)、(vi)、(vii)、(x)和(viii)的工序(ix)在容器中充填清漆的工序;(vi)將至少一根中空絲的至少一部分浸漬在該清漆中的工序、或者使至少一根中空絲浮在清漆上的工序;(vii)使該清漆的全部或者一部分固化的工序;(x)去除容器的至少一部分的工序;(viii)在規定的部分形成保護層的工序。
37.微流體系統用支持單元的制造方法,該制造方法至少具備以下的(ix)、(vi)、(vii)、(viii)和(x)的工序(ix)在容器中充填清漆的工序;(vi)將至少一根中空絲的至少一部分浸漬在該清漆中的工序、或者使至少一根中空絲浮在清漆上的工序;(vii)使該清漆的全部或者一部分固化的工序;(viii)在已固化的清漆的表面形成保護層的工序;(x)去除容器的至少一部分的工序。
38.根據權利要求31或32所述的微流體系統用支持單元的制造方法,其中,在基材上敷設至少一根中空絲之前,進一步包括在該基材和該至少一根中空絲之間設置中間層的工序。
39.根據權利要求33或34所述的微流體系統用支持單元的制造方法,其中,在用清漆覆蓋基材上的規定部分之前,進一步包括在該基材上設置中間層的工序。
40.根據權利要求35~37中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元的制造方法,其中,在容器中充填清漆之前,進一步包括在容器的表面上設置中間層的工序。
41.根據權利要求38~40中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元的制造方法,其中,包括將至少一根中空絲的全部或者一部分在中間層上敷設成任意的形狀的工序。
42.根據權利要求38~41中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元的制造方法,其中,中間層是具有粘接能力的層、或者是具有緩沖能力的層、或者是具有脫模能力的層。
43.根據權利要求31~34中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元的制造方法,其中,設置堰堤物,用清漆覆蓋規定的部分。
44.根據權利要求38~43中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元的制造方法,其中,在使清漆的全部或者一部分固化后,進一步包括至少去除中間層的一部分的工序。
45.根據權利要求31~34、38、39、42~44中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元的制造方法,其中,在使清漆的全部或者一部分固化后,進一步包括至少去除基材的一部分的工序。
46.根據權利要求33~45中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元的制造方法,其中,將預先固定成任意形狀的中空絲浸漬在清漆中,或者使預先固定成任意形狀的中空絲浮在清漆上。
47.根據權利要求46所述的微流體系統用支持單元的制造方法,其中,中空絲預先在基材上或者在具有中間層的基材的中間層上被敷設成任意的形狀而被固定。
48.根據權利要求33~37中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元的制造方法,其中,在清漆中將中空絲固定成任意形狀。
49.根據權利要求31~48中的任一權利要求所述的微流體系統用支持單元的制造方法,其中,清漆具有流動性。
50.根據權利要求31~49中任一權利要求所述的微流體系統用支持單元的制造方法,其中,進一步包括去除清漆的工序。
全文摘要
本發明涉及在固定層中,至少一根中空絲的一部分被敷設成任意的形狀而固定的微流體系統用支持單元,固定層可以設置在基材上、保護層上或者中間層上。由此,即使在所敷設的中空絲的外徑規格不同的情況或在該中空絲發生交叉的情況,也能夠提供表面凹凸少、并且在中空絲交叉部不引起位置偏移的微流體系統用支持單元及其制造方法。
文檔編號G01N37/00GK101072635SQ20058004227
公開日2007年11月14日 申請日期2005年12月9日 優先權日2004年12月9日
發明者赤井邦彥, 河添宏 申請人:日立化成工業株式會社