(57)【要約】      （修正有）【課題】微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスのマイクロポンプに用いられる光応答性ガス発生材料であって、光が照射されるとガスを効率的に発生し、マイクロ流体を搬送することができ、しかも送液効率を高めることができる光応答性ガス発生材料、並びに該光応答性ガス発生材料を用いたマイクロポンプを提供する。【解決手段】基板内に微細流路８、９が形成されているマイクロ流体デバイスのマイクロポンプに用いられるガス発生剤であって、光酸発生剤と、酸刺激応答性ガス発生剤とを含む光応答性ガス発生材料１３、及び該光応答性ガス発生材料１３が内部に収納されているマイクロポンプ１０。【選択図】図１
2010089259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板内に微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスのマイクロポンプに用いられる光応答性ガス発生材料であって、
光酸発生剤と、酸刺激ガス発生剤とを含むことを特徴とする、光応答性ガス発生材料。
【請求項２】
酸刺激ガス発生剤の配合量が、光酸発生剤から発生する酸と化学等量以上の配合量である、請求項１記載の光応答性ガス発生材料。
【請求項３】
バインダー樹脂をさらに含む、請求項１又は２に記載の光応答性ガス発生材料。
【請求項４】
バインダー樹脂１００重量部に対して、光酸発生剤１０重量部〜３００重量部、酸刺激ガス発生剤１０重量部〜３００重量部を含有する、請求項３記載の光応答性ガス発生材料。
【請求項５】
基板内に微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスのマイクロポンプに用いられる光応答性ガス発生材料であって、
コバルトアミン系錯体、カルバミン酸ｏ−ニトロベンジル、オキシムエステル、下記の式（１）で表わされる光の照射によりアミンを発生させるカルバモイルオキシイミノ基含有化合物、及び下記の式（２）で表わされるカルボン酸（ａ１）と塩基性化合物（ａ２）との塩からなる群から選択された少なくとも１種である光塩基発生剤（Ａ）と、
塩基増殖剤（Ｂ）とを含む、光応答性ガス発生材料。
【化１】
2010089259.tif 000033
式（１）において、Ｒ１は、ｎ価の有機基であり、Ｒ２及びＲ３は各々、水素、芳香族もしくは脂肪族基であり、Ｒ２とＲ３は同じでもよく、異なっていてもよく、ｎは１以上の整数である。
【化２】
2010089259.tif 000034
【請求項６】
塩基増殖剤の配合量が、光塩基発生剤１００重量部に対して、５０〜２００重量部の配合量である、請求項５記載の光応答性ガス発生材料。
【請求項７】
アミノアルキル化合物（Ｃ）をさらに含む、請求項５又は６に記載の光応答性ガス発生材料。
【請求項８】
バインダー樹脂をさらに含む、請求項５〜７のいずれか１項に記載の光応答性ガス発生材料。
【請求項９】
バインダー樹脂１００重量部に対して、それぞれ光塩基発生剤（Ａ）２０〜５００重量部、塩基増殖剤（Ｂ）１０〜１０００重量部を含有する、請求項６記載の光応答性ガス発生材料。
【請求項１０】
錠剤状あるいは微粒子状あるいはフィルム状の形態である請求項１〜９記載のいずれか１項記載の光応答性ガス発生材料。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の光応答ガス発生材料と、前記光応答ガス発生材料を支持する支持部材とを備える光応答性ガス発生部材。
【請求項１２】
基板内に微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスに用いられるマイクロポンプであって、
前記マイクロポンプ内に請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光応答性ガス発生材料、該光応答性ガス発生材料からなる光応答性ガス発生錠剤、該光応答性ガス発生材料からなる光応答性ガス発生微粒子、及び該光応答性ガス発生材料からなる光応答性ガス発生フィルムの内の少なくとも１つが収納されていることを特徴とする、マイクロポンプ。
【請求項１３】
前記基板内に前記マイクロポンプを形成するためのガス発生室が形成されており、ガス発生室に臨むように、前記基板の一面に光学窓が設けられており、前記ガス発生室内に、前記光応答性ガス発生材料が収納されている、請求項１１に記載のマイクロポンプ。
【請求項１４】
請求項１〜１０のいずれか１項記載の光応答性ガス発生材料が、フィルム状光応答性ガス発生材料であり、前記基板にマイクロポンプを形成するために基板表面に開口しているガス発生部が形成されており、該ガス発生部が前記フィルム状光応答性ガス発生材料により閉成されるように、前記基板の表面に前記フィルム状光応答性ガス発生材料が貼付されている、マイクロポンプ。
【請求項１５】
基板内に微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスであって、
前記基板が少なくとも２つの前記マイクロポンプが内蔵されている第１のプレートと、該第１のプレートに積層されており、かつ微細流路を構成するための溝もしくは貫通孔を有する第２のプレートとを有し、前記マイクロポンプが、駆動源として請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光応答性ガス発生材料を有するマイクロ流体デバイス。
【請求項１６】
前記微細流路が複数設けられており、平面視において、隣接する前記微細流路の開口相互間に設けられ、前記ガス発生部を遮光する遮光層をさらに備える、請求項１３に記載のマイクロ流体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスのマイクロポンプに用いられる光応答性ガス発生材料に関し、より詳細には、光の照射によりマイクロ流体を搬送するためのガスを発生し、マイクロ流体の送液効率を高めることを可能とする光応答性ガス発生材料、並びに該光応答性ガス発生材料を用いたマイクロポンプ及びマイクロ流体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な分野で分析装置の小型化が進められている。例えば、医療診断を患者の近傍で行うベッドサイド診断では、結晶検査機器の小型化が強く求められている。また、大気、水、または土壌中の環境汚染物質の分析に際しては、屋外で行う必要があるため、このような用途においても、分析装置の小型化が強く求められている。
【０００３】
このようなニーズを満たすものとして、マイクロ流体デバイスが注目されている。マイクロ流体デバイスは、例えば、手で容易に持ち運び、取り扱い得る大きさの基板を有する。この基板内に、試薬、希釈液、及び検体などを搬送する複数の微細流路が形成されている。そして、基板内には、上記微細流路に接続される部分として、試薬収納部、検体供給部、希釈液収納部、反応室、混合部等が適宜設けられている。
【０００４】
マイクロ流体デバイスでは、小型化が進められているため、上記基板の大きさは、通常、平面積が１０００ｃｍ２以下程度であり、基板の厚みは０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。従って、内部に形成される微細流路の径は、通常、５μｍ〜１ｍｍ程度と非常に細い。ここで流路が平坦である場合には、微細流路の径は平坦流路の断面の狭い方の幅でもって規定される。
【０００５】
従って、検体、希釈液、試薬等のマイクロ流体は、上記のような非常に小さな径の流路を搬送されるため、通常の液体が送液される回路と異なり、液体の表面張力や微細流路の壁面の濡れ性などに大きく影響を受ける。従って、従来、このようなマイクロ流体デバイスの様々な部分について、種々の検討がなされている。
【０００６】
このようなマイクロ流体デバイスの基板内にマイクロポンプを構成する方法が研究されている。ここで、マイクロポンプとは、上記のような微細流路にマイクロ流体を送液する駆動源であって、典型的には、総体積が１ｃｍ３以下程度の非常に小さなポンプをいうものとする。例えば、特許文献１には、ＭＥＭＳ加工技術により、非常に小型化されたダイヤフラム構造を備えたマイクロポンプが開示されている。また、下記の特許文献２には、微小ピストンにより断続的に送液するマイクロポンプが開示されている。また、下記の特許文献３には、微細流路上に電気浸透流を発生させる方法により、送液を行うポンプが開示されている。また、下記の特許文献４には、固体電解質を用いた水素ポンプからなるマイクロポンプが開示されている。
【０００７】
他方、下記の特許文献５には、基板内に構成されたマイクロポンプ室に、熱または光線によりガスを発生する材料が充填されているマイクロポンプが開示されている。ここでは、マイクロポンプ室に配置された熱または光線によりガスを発生する材料に対し、熱エネルギーを与えたり、あるいは光を照射することにより、ガスが発生される。そして、この発生したガスの圧力により、微細流路内のマイクロ流体が送液される。特許文献５では、熱または光線によりガスを発生する材料としては、酸素含有量が１５〜５５重量％のポリオキシアルキレン樹脂が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１３２６４６号公報
【特許文献２】特開２００２−０２１７１５号公報
【特許文献３】特開平１０−１００８８号公報
【特許文献４】米国特許第３，４８９，６７０号明細書
【特許文献５】特開２００５−２９７１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１〜４に記載の様々なマイクロポンプでは、構造が複雑であり、小型化が困難であった。特に、ダイヤフラム構造や微小ピストンを用いた特許文献１，２に記載のポンプでは、機械的な構造を有するため、小型化が困難であるだけでなく、送液されるマイクロ流体において脈動が生じるという問題があった。
【００１０】
他方、特許文献４に記載の固体電解質を用いた水素ポンプでは、組み立てが煩雑であり、かつ導電線ならびにガス流路等の引き回しの制約が大きく、従って、マイクロ流体デバイスの基板内に多くのポンプを高密度に実装することが困難であった。
【００１１】
これに対して、特許文献５に記載のマイクロポンプでは、熱または光によりガスを発生する材料が、光の照射によりガスを発生するため、複雑な機械的構造を必要とせず、また導電線も必要としない。従って、マイクロポンプの構造の簡略化及び小型化を進め、ポンプを高密度に実装することができる。しかも、上記光線によりガスを発生する材料を充填するマイクロポンプ室を形成すればよいだけであるため、マイクロ流体デバイスの基板への加工も容易である。
【００１２】
しかしながら、特許文献５に記載のマイクロポンプでは、酸素含有量が１５〜５５重量％のポリオキシアルキレン樹脂を用いてマイクロポンプが構成されているため、充分なガス圧を得るために光の照射強度を高くする必要があったり、流体駆動までに時間がかかるという問題があった。
【００１３】
また、ガスを発生する化合物としてアゾ化合物を用いた場合、光・熱いずれでも分解するため、保存時に高温になると、意図に反してガスが発生してしまうなど、保存安定性が悪いという問題もあった。
【００１４】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスのマイクロポンプに用いられる光応答性ガス発生材料であって、光が照射されるとガスを効率的に発生し、マイクロ流体を搬送することができ、しかも送液効率を高めることができる光応答性ガス発生材料、並びに該光応答性ガス発生材料を用いたマイクロポンプ及びマイクロ流体デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願の第１の発明によれば、基板内に微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスのマイクロポンプに用いられる光応答性ガス発生材料であって、光酸発生剤と、酸刺激ガス発生剤とを含む、光応答性ガス発生材料が提供される。
【００１６】
また、本発明では、上記光酸発生剤としては、光照射によって酸を発生する様々な化合物を用いることができるが、キノンジアジド化合物、オニウム塩、スルホン酸エステル類及び有機ハロゲン化合物からなる群から選ばれた少なくとも１種が好ましく、キノンジアジド化合物、スルホン酸オニウム塩、ベンジルスルホン酸エステル、ハロゲン化イソシアヌレート及びビスアリールスルホニルジアゾメタンからなる群から選ばれた少なくとも１種が特に好ましい。これらの光酸発生剤は、光が照射されると効率的に分解し、スルホン酸等の強酸を生じさせる。さらに、発生した酸は、酸刺激ガス発生剤と効率的に反応するので、ガスの発生効率がより一層高められる。
【００１７】
本発明では、前記酸刺激ガス発生剤としては、炭酸塩及び／又は重炭酸塩が好ましく、それによって、酸による刺激が与えられた際に、ガスがより一層効率よく発生する。
【００１８】
本願の第２の発明に係る光応答性ガス発生材料は、基板内に微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスのマイクロポンプに用いられる光応答性ガス発生材料であって、コバルトアミン系錯体、カルバミン酸ｏ−ニトロベンジル、オキシムエステル、下記の式（１）で表わされる光の照射によりアミンを発生させるカルバモイルオキシイミノ基含有化合物、及び下記の式（２）で表わされるカルボン酸（ａ１）と塩基性化合物（ａ２）との塩からなる群から選択された少なくとも１種である光塩基発生剤（Ａ）と、塩基増殖剤（Ｂ）とを含む。
【００１９】
【化１】
2010089259.tif 000003
【００２０】
式（１）において、Ｒ１は、ｎ価の有機基であり、Ｒ２及びＲ３は各々、水素、芳香族もしくは脂肪族基であり、Ｒ２とＲ３は同じでもよく、異なっていてもよく、ｎは１以上の整数である。
【００２１】
【化２】
2010089259.tif 000004
【００２２】
第２の発明に係る光応答性ガス発生材料は上記光塩基発生剤（Ａ）と、塩基増殖剤（Ｂ）とを含むため、光が照射されると、ガスを速やかにかつ効率良く発生させる。
【００２３】
すなわち、光が照射されると、光塩基発生剤（Ａ）が分解し、気体の塩基（以下、「塩基ガス」と略称する）と、二酸化炭素と、アルキルラジカルとを発生させる。従って、２種類の等量のガスが同時に発生するため、速やかにかつ効率良くガスが発生する。加えて、上記塩基ガスが、塩基増殖剤（Ｂ）と反応することにより、連鎖的に塩基ガスが発生する。この塩基増殖剤（Ｂ）から反応して生じた塩基ガスは、自己を触媒として、さらに塩基ガスを発生するので、幾何級数的に塩基ガスが発生する。加えて、同時に二酸化炭素も発生する。従って、より一層速やかに大量のガスが発生する。
【００２４】
また、本発明に係るマイクロ流体デバイスは、基板内に微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスであって、前記基板が少なくとも２つの前記マイクロポンプが内蔵されている第１のプレートと、該第１のプレートに積層されており、かつ微細流路を形成する溝もしくは貫通孔を有する第２のプレートとを有し、前記マイクロポンプが、駆動源として本発明に従って構成された光応答性ガス発生材料を有する。
【００２５】
本発明（第１、第２の発明を総称して、以下本発明とする。）の光応答性ガス発生材料は、錠剤状、微粒子状、フィルム状などの形態に加工されていてもよい。
【００２６】
本発明に係る光応答性ガス発生材料は、バインダー樹脂をさらに含んでいてもよい。バインダー樹脂を含ませることよって、錠剤状、微粒子状、フィルム状などの形態への加工が容易になる。また、バインダー樹脂の形態を強固に固定することができる。
【００２７】
また、本発明では、上記バインダー樹脂の重量平均分子量は、５万〜１００万の範囲が好ましい。また、上記バインダー樹脂は、光分解性を有することが好ましい。光分解性を有する場合には、ガスがより一層効率的に発生する。
【００２８】
また、上記バインダー樹脂は、粘接着性を有する樹脂であることが好ましい。その場合には、光応答性ガス発生材料に粘接着性を付与することができるので、例えばマイクロポンプ構成部分に光応答性ガス発生材料を容易に設置することができる。例えば、フィルム状の光応答性ガス発生材料が粘着性を示す場合、マイクロ流体デバイスの基板面や基板内部の壁面に容易に貼付することができる。
【００２９】
本発明の光応答性ガス発生材料は、光増感剤をさらに含むことが好ましい。光増感剤を含む場合には、光の照射によりガスがより一層速やかに発生する。
【００３０】
本発明の光応答性ガス発生材料は、光応答性ガス発生材料を支持する支持部材を有していてもよい。この場合、光応答性ガス発生材料にバインダー樹脂が含まれていてもよく、また含まれていなくてもよい。
【００３１】
本発明の支持部材は多孔性部材であってもよい。この場合、光の照射により発生したガスが、多孔性部材の多数の孔を通じて速やかに光応答性ガス発生部材から放出される。従って、マイクロポンプ装置の送液効率を効果的に高めることができる。
【００３２】
また、多孔性部材は、複数の繊維を集合してなる繊維状部材であってもよい。この場合、繊維状部材の網目状の空間から発生したガスが速やかに放出される。上記繊維状部材が、面状部材である場合には、面状部材の面の多数の網目から、発生したガスが速やかに放出される。
【００３３】
また、上記支持部材は、不織布であってもよく、その場合は、不織布の表面に光応答性ガス発生部剤を付着させることができる。この構成では、不織布の表面に付着した光応答性ガス発生部材からガスが速やかに放出されるため、光応答性ガス発生樹脂組成物のみを用いた場合に比べて、内部で発生したガスがより速やかに放出される。従って、マイクロポンプの送液効率を高めることができる。
【００３４】
本発明に係るマイクロポンプは、基板内に微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスに用いられ、マイクロポンプ内に本発明の光応答性ガス発生材料が収納されている。
【００３５】
本発明に係るマイクロポンプのある特定の局面では、前記基板内にガス発生室が形成されており、前記ガス発生室が臨むように前記基板の一面に光学窓が設けられており、前記ガス発生室内に前記光応答性ガス発生材料が収納されている。
【００３６】
本発明に係るマイクロポンプの他の特定の局面では、前記光応答性ガス発生材料が、フィルム状光応答性ガス発生材料であり、前記基板にマイクロポンプを形成するために基板表面に開口しているガス発生部が形成されており、該ガス発生部が前記フィルム状光応答性ガス発生材料により閉成されるように、前記基板の表面に前記フィルム状光応答性ガス発生材料が貼付されている。
【００３７】
本発明に係るマイクロポンプのさらに他の特定の局面では、前記基板表面であって、前記フィルム状光応答性ガス発生材料により覆われる部分に凹凸が形成される。
【００３８】
本発明に係るマイクロ流体デバイスは、基板内に微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスに用いられるマイクロポンプを備え、少なくとも２つの前記マイクロポンプが内蔵されている第１のプレートと、該第１のプレートに積層されており、かつ微細流路を形成する溝もしくは貫通孔を有する第２のプレートとを有し、前記マイクロポンプ内に本発明の光応答性ガス発生材料が収納されている。
【００３９】
本発明に係るマイクロ流体デバイスのある特定の局面では、前記第１のプレート内に少なくとも２つのガス発生室が形成されており、前記ガス発生室が臨むように前記第１のプレートの一面に光学窓が設けられており、前記ガス発生室内に前記光応答性ガス発生材料、前記光応答性ガス発生微粒子、及び前記光応答性ガス発生フィルムの内の少なくとも１つが収納されている。
【００４０】
本発明に係るマイクロ流体デバイスの他の特定の局面では、前記微細流路が複数設けられており、平面視において、隣接する前記微細流路の開口相互間に設けられ、前記ガス発生部を遮光する遮光層がさらに備えられている。
【発明の効果】
【００４１】
本願の第１の発明によれば、光応答性ガス発生材料が、光酸発生剤と酸刺激ガス発生剤とを含むので、光が照射されると光酸発生剤が分解し、酸を生じさせる。さらに、該酸が酸刺激ガス発生剤と反応することにより、酸刺激ガス発生剤からガスを速やかに発生させることができる。よって、マイクロ流体デバイスのマイクロポンプに、本発明の光応答性ガス発生材料を用いることにより、マイクロ流体を搬送することができ、しかも送液効率を高めることができる。
【００４２】
本願の第２の発明の光応答性ガス発生材料によれば、光の照射により、ガスが効率良く発生する。例えば、１モルの光塩基発生剤を分解するのに必要な光エネルギーを与えることにより、２モル以上の塩基ガスと２モルの二酸化炭素とが発生するため、ガス発生効率を高めることができる。しかも、光応答性ガス発生材料が光に応答して反応する過程は、連鎖的に速やかに進行するため、ガスの発生までの時間を短縮することもできる。
【００４３】
また、本発明によれば、本願の第１、２の発明の光応答性ガス発生材料は、熱に対して安定なため保存安定性も良好である。
【００４４】
よって、本発明の上記光応答性ガス発生材料を用いたマイクロポンプでは、送液効率を高めることが可能となる。また、該マイクロポンプが内蔵されたマイクロ流体デバイスにおいても、マイクロ流体の搬送効率を高め、分析等の作業を速やかに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロポンプを備えるマイクロ流体デバイスの略図的正面断面図及び該マイクロポンプの構造を拡大して示す部分正面断面図である。
【図２】図２は、本発明のマイクロポンプを備えるマイクロポンプ装置の変形例を示す部分正面断面図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態に係るマイクロ流体デバイスを説明するための略図的正面断面図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施形態に係るマイクロ流体チップの断面図である。
【図５】図５は、本発明の第４の実施形態に係るマイクロ流体デバイスを示す正面断面図である。
【図６】図６は、本発明の第５の実施形態に係るマイクロ流体デバイスを示す正面断面図である。
【図７】図７は、第５の実施形態におけるガス発生層の平面図である。
【図８】図８は、第５の実施形態の変形例におけるガス発生層の平面図である。
【図９】図９は、第５の実施形態の他の変形例に係るマイクロ流体デバイスの断面図である。
【図１０】図１０は、第５の実施形態のさらに他の変形例における基板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
〔第１の発明の光応答性ガス発生材料〕
第１の発明の光応答性ガス発生材料は、光酸発生剤と、酸刺激ガス発生剤とを含む。本発明の光応答性ガス発生材料は、光酸発生剤及び酸刺激ガス発生剤を含むので、光が照射されると、光酸発生剤から酸を発生し、該酸が酸刺激ガス発生剤と反応して、ガスを速やかに発生する。
【００４７】
本発明において、光酸発生剤とは、光が照射されると酸を発生する化合物である。このような光酸発生剤は既によく知られており、本発明においては、従来公知の光酸発生剤を適宜用いることができる。
【００４８】
上記光酸発生剤の具体例として、例えば、キノンジアジド化合物、オニウム塩、スルホン酸エステル類、有機ハロゲン化合物等を挙げることができる。
【００４９】
中でも、上記光酸発生剤として、キノンアジド化合物、スルホン酸オニウム塩、ベンジルスルホン酸エステル、ハロゲン化イソシアヌレート及びビスアリールスルホニルジアゾメタンからなる群から選ばれた少なくとも１種が特に好ましく用いられる。これらの光酸発生剤は、光が照射されると効率的に分解し、スルホン酸等の強酸を発生させる。よって、これらの光酸発生剤を用いた場合には、ガスの発生効率がより一層高められる。
【００５０】
上記キノンジアジド化合物としては、１，２−ナフトキノン−２−ジアジド−５−スルホン酸又は１，２−ナフトキノン−２−ジアジド−４−スルホン酸と低分子芳香族ヒドロキノン化合物とのエステルを挙げることができる。上記低分子芳香族ヒドロキノン化合物としては、例えば、１，３，５−トリヒドロキシベンゼン、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン、２，３，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、クレゾール等が挙げられる。なかでも、１，２−ナフトキノン−２−ジアジド−５−スルホン酸−ｐ−クレゾールエステルが好ましく用いられる。
【００５１】
上記オニウム塩としては、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート等を挙げることができる。
【００５２】
上記スルホン酸エステル類としては、ビスアリールスルホニルジアゾメタン、ｐ−ニトロベンジル９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルホネート、ｍ−ニトロベンジル９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルホネート、ｍ、ｐ−ジニトロベンジル９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルホネート、ｐ−シアノベンジル９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルホネート、クロロベンジル９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルホネート、ジメチルアミノナフタレン−５−スルフォネート、ジフェニルヨードニウム−９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルフォネート、４−メトキシフェニル−フェニルヨードニウム−９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルフォネート、ビス（４−メトキシフェニル）ヨードニウム−９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルフォネート、ビス（４−ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム−９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルフォネート、ジフェニルヨードニウム−アントラセン−２−スルフォネート、ジフェニルヨードニウム−トルフルオロメタンスルフォネート、５−プロピルスルホニルオキシイミノ−５Ｈ−チオフェン−２−イリデン）−２−メチルフェニルアセトニトリル等が挙げられる。なかでも、光照射による酸の発生効率が高いので、ジフェニルヨードニウム−９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルフォネート、５−プロピルスルホニルオキシイミノ−５Ｈ−チオフェン−２−イリデン）−２−メチルフェニルアセトニトリルが好ましい。
【００５３】
上記酸刺激ガス発生剤としては、酸の刺激すなわち酸の作用によりガスを発生するものであれば特に限定されないが、炭酸塩及び／又は重炭酸塩が好適に用いられる。
【００５４】
上記酸刺激ガス発生剤としては、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カルシウム、水素化ホウ素ナトリウム等が挙げられる。これらは、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。安定性に優れており、かつガス発生量も多いので、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウムと炭酸水素ナトリウムの混合物がより好適である。
【００５５】
上記酸刺激ガス発生剤の配合量は、光酸発生剤から発生する酸と化学等量以上の配合量であることが望ましい。
【００５６】
〔第２の発明の光ガス発生材料〕
光塩基発生剤（Ａ）
上記光塩基発生剤（Ａ）は、光の照射により分解し、ガス状の塩基を発生するものであり、コバルトアミン系錯体、カルバミン酸ｏ−ニトロベンジル、オキシムエステル、下記の式（１）で表わされる光の照射によりアミンを発生させるカルバモイルオキシイミノ基含有化合物、及び下記の式（２）で表わされるカルボン酸（ａ１）と塩基性化合物（ａ２）との塩からなる群から選択された少なくとも１種である。
【００５７】
【化３】
2010089259.tif 000005
【００５８】
式（１）において、Ｒ１は、ｎ価の有機基であり、Ｒ２及びＲ３は各々、水素、芳香族もしくは脂肪族基であり、ｎは１以上の整数である。
【００５９】
【化４】
2010089259.tif 000006
【００６０】
上記式（１）で表わされるカルバモイルオキシイミノ基含有化合物としては、特に限定されないが、特開２００２−１３８０７６号において、下記のようにして製造されることが示されている化合物などを例示することができる。
【００６１】
ヘキサメチレンジイソシアネート０．０５ｍｏｌに、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１００ｍｌに溶解したアセトフェノンオキシム０．１ｍｏｌを添加し、乾燥、窒素雰囲気下、５０℃で４時間攪拌し反応させた。反応液からテトラヒドロフランを揮発させると白色の固体が得られた。得られた白色の固体を８０℃のメチルエチルケトンに溶解させ、再結晶により精製し、光照射によりアミンを発生する化合物を作製した。
【００６２】
上記カルボン酸（ａ１）と、塩基性化合物（ａ２）との塩は、カルボン酸（ａ１）と、塩基性化合物（ａ２）とを溶液中で混合するだけで簡単に調製することができる。カルボン酸（ａ１）と、塩基性化合物（ａ２）とを容器中で混合すると、下記の反応式（Ｓ１）で表わされる酸塩基反応が進行し、塩Ａ１を生じる。
【００６３】
【化５】
2010089259.tif 000007
【００６４】
上記式（Ｓ１）中、Ｘは塩基性化合物（ａ２）であり、（Ａ１）は塩である。
【００６５】
上記のようにして得られる塩は、カルボン酸（ａ１）に由来する骨格を有するので、光の照射により容易に脱炭酸を起こし、下記の反応式（Ｓ２）で表わされる反応が進行する。従って、上記塩は、単独で優れた光分解性能を発現する。すなわち、上記の塩の分解により、塩基ガスと二酸化炭素とが速やかに発生し、しかも十分な量の塩基ガス及び二酸化炭素が発生することとなる。
【００６６】
【化６】
2010089259.tif 000008
【００６７】
上記式（Ｓ２）中、Ｘは塩基性化合物（ａ２）を示す。
【００６８】
上記塩基性化合物（ａ２）としては特に限定されず、例えば、一級アミン、二級アミン及び三級アミン等のアミン、ピリジル基を含有する化合物、ヒドラジン化合物、アミド化合物、水酸化四級アンモニウム塩、メルカプト化合物、スルフィド化合物及びホスフィン化合物などを用いることができる。これらは、複数用いられても構わない。
【００６９】
上記塩基性化合物（ａ２）としては、下記の式（３）〜（８）で表わされる化合物からなる群から選択された少なくとも１種が好適に用いられる。その場合には、上記塩が光の照射により、より一層速やかに分解し、より一層速やかに塩基ガス及び二酸化炭素が発生する。
【００７０】
【化７】
2010089259.tif 000009
【００７１】
【化８】
2010089259.tif 000010
【００７２】
【化９】
2010089259.tif 000011
【００７３】
【化１０】
2010089259.tif 000012
【００７４】
上記式（６）中、Ｒ１は炭素数１〜１０のアルキレン鎖を表す。塩基ガスも発生するので、好ましくはＲ１は、炭素数１〜２のアルキレン鎖である。
【００７５】
【化１１】
2010089259.tif 000013
【００７６】
上記式（７）中、Ｒ２は炭素数１〜１０のアルキレン鎖を表す。塩基ガスも発生するので、好ましくは、Ｒ２は炭素数１〜２のアルキレン鎖を表す。
【００７７】
【化１２】
2010089259.tif 000014
【００７８】
上述した式（６）において、Ｒ１が炭素数１または２のアルキレン鎖の場合、及び式（７）において、Ｒ２が炭素数１または２のアルキレン鎖の場合には、加えて、上記塩基ガスが、塩基増殖剤（Ｂ）と反応することにより、連鎖的に塩基ガスが発生する。塩基増殖剤（Ｂ）が反応して生じた塩基ガスは、自己を触媒として、さらに塩基ガスを発生するので、幾何級数的に塩基ガスが発生することとなる。加えて、同時に二酸化炭素も発生する。従って、より一層速やかに大量のガスが発生する。
【００７９】
他方、式（６）において、Ｒ１が炭素数３〜１０のアルキレン鎖の場合、及び式（７）において、Ｒ２が炭素数３〜１０のアルキレン鎖の場合には、分子量が大きいので、塩基増殖剤が塩基ガスを発生しない。しかしながら、これらの塩基増殖剤は、側鎖にカルボキシル基を多く含んでいるので、二酸化炭素ガスを速やかにかつ効率良く発生させる。
【００８０】
塩基増殖剤（Ｂ）
本発明では、上記塩基増殖剤（Ｂ）が配合されているため、前述したように、塩基ガスを増殖的に発生させることができる。上記塩基増殖剤（Ｂ）としては、特に限定されないが、好ましくは、９−フルオレニルカルバメート誘導体が用いられる。９−フルオレニルカルバメート誘導体は、二官能型、球状多官能のオリゴマー型、直鎖高分子型、またはシロキサン型のいずれであってもよい。
【００８１】
上記塩基増殖剤（Ｂ）としては、下記式（９）で表される塩基増殖性基を有する塩基増殖剤（Ｂ１）が好ましい。
【００８２】
【化１３】
2010089259.tif 000015
【００８３】
上述した式（９）で表される塩基増殖性基を有する塩基増殖剤（Ｂ１）は、塩基増殖反応によって分解して、新たにアミンを発生する。さらに、発生したアミンが新たな触媒として機能し、増殖的に多数のアミンを生成する。上記式（９）で表される塩基増殖性基が分子内に多く存在するほど、分子内での塩基増殖反応が効率的に起こる。従って、より一層多くのアミノ基が生成する。
【００８４】
上記式（９）で表される塩基増殖性基を有する塩基増殖剤（Ｂ１）を用いた塩基増殖反応では、活性な水素原子が塩基によって引き抜かれて、カルバニオンが形成される。次いで、カルバミン酸が脱離し、さらに分解が進行してアミノ基と二酸化炭素を生成する。このアミノ基が触媒となってこの反応を加速する。この反応を下記反応式（Ｘ１）に示す。
【００８５】
【化１４】
2010089259.tif 000016
【００８６】
上記式（９）で表される塩基増殖性基としては、下記式（１０）で表される塩基増殖性基が好ましい。
【００８７】
【化１５】
2010089259.tif 000017
【００８８】
上記式（１０）中、Ｚは置換または無置換のアルキレン鎖を示す。
【００８９】
上記式（１０）中、Ｚの具体例としては、メチレン鎖、エチレン鎖、プロピレン鎖などが挙げられる。上記塩基増殖反応が効果的に起こるため、Ｚは無置換のアルキレン鎖であることが好ましい。なかでも、Ｚにおける立体障害も小さくなり、塩基増殖反応がより一層効果的に起こり易いため、Ｚはメチレン鎖であることがより好ましい。
【００９０】
上記式（１０）で表される塩基増殖性基を有する塩基増殖剤としては、下記式（１１）で表される塩基増殖剤が好ましい。
【００９１】
【化１６】
2010089259.tif 000018
【００９２】
上記式（１１）中、Ｘは水素原子、置換されているアルキル基、または無置換のアルキル基を示し、Ｚは置換または無置換のアルキレン鎖を示し、ｎは１〜４の整数を示す。
【００９３】
上記式（１１）中、Ｘの具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基などが挙げられる。塩基増殖反応が効果的に起こるため、Ｘは無置換のアルキル基であることが好ましい。なかでも、Ｘにおける立体障害も小さくなり、塩基増殖反応がより一層効果的に起こり易いため、Ｘはエチル基であることがより好ましい。
【００９４】
上記式（１１）中、ｎは１〜４の整数を示す。上記式（１１）で表される塩基増殖剤が同一分子内に複数の９−フルオレニルカルバメート基を有する場合には、発生した塩基の触媒作用によって塩基増殖反応がより一層効果的に起こり易い。よって上記式（１１）中、ｎは３又は４の整数であることが好ましい。
【００９５】
上記式（１１）で表される塩基増殖剤の具体例としては、下記式（１２）で表される塩基増殖剤（Ｆｌｕ３）、下記式（１３）で表される塩基増殖剤（Ｆｌｕ４）が挙げられる。下記式（１２）及び式（１３）で表される塩基増殖剤は、公知の方法によって得ることができる。
【００９６】
【化１７】
2010089259.tif 000019
【００９７】
【化１８】
2010089259.tif 000020
【００９８】
上記式（１２）及び式（１３）で表される塩基増殖剤は、同一分子内に複数の９−フルオレニルカルバメート基を有する。よって、発生した塩基の触媒作用によって塩基増殖反応が進行し易い。塩基の発生効率がより一層高められるので、上記式（１２）で表される塩基増殖剤がより好ましく、上記式（１３）で表される塩基増殖剤がさらに好ましい。
【００９９】
上記式（９），（１０）で表される塩基増殖性基を有する塩基増殖剤、あるいは上記式（１１）〜（１３）で表される塩基増殖剤は、特に限定されないが、例えばフルオレニルメタノールとイソシアネート誘導体との付加反応や、フルオレニルカルバメート基を有するアクリレートモノマーとポリチオール誘導体との付加反応によって合成することができる。前者の付加反応にはスズ触媒を適切に用い、後者の付加反応には塩基触媒を適切に用いることにより、合成を簡便に行うことができる。
【０１００】
上記式（９）で表される塩基増殖性基としては、下記式（１４）で表される塩基増殖性基も好ましい。
【０１０１】
【化１９】
2010089259.tif 000021
【０１０２】
上記式（１４）中、Ｒは水素原子またはメチル基を示す。
【０１０３】
上記式（９）で表される塩基増殖性基を有する塩基増殖剤（Ｂ１）としては、上記式（１４）で表される塩基増殖性基と、下記式（１５）で表される不飽和基とを有する塩基増殖剤もより好ましく用いることができる。
【０１０４】
【化２０】
2010089259.tif 000022
【０１０５】
上記式（１５）中、Ｒは水素原子またはメチル基を示す。
【０１０６】
上記式（１４）で表される塩基増殖性基と上記式（１５）で表される不飽和基とを有する塩基増殖剤もより好ましく用いることができる。
【０１０７】
上記式（１４）で表される塩基増殖性基を有する塩基増殖剤は、例えば、下記反応式（Ｘ２）に示すように、上記式（１５）で表される不飽和基を有する化合物と、９−フルオレニルメチルＮ−（２−メルカプトエチル）カルバメートとの付加反応により得ることができる。なお、この付加反応では、上記式（１４）中のＲは、上記式（１５）で表される不飽和基のＲに由来する。
【０１０８】
【化２１】
2010089259.tif 000023
【０１０９】
上記式（Ｘ２）中、Ｒは水素原子またはメチル基を示す。
【０１１０】
上記式（１５）で表される不飽和基を有する化合物は、アクリレート基あるいはメタクリレート基（以下（メタ）アクリレート基として両者を合わせて表記する）を有する化合物である。
【０１１１】
上記式（１５）で表される不飽和基を有する化合物としては、例えば、（メタ）アクリレート系モノマーまたはオリゴマーなどを用いることができる。塩基増殖剤が同一分子中にできるだけ多くの上記式（１５）で表される塩基増殖性基を含んでいると、塩基増殖反応が効率よく起こるため、（メタ）アクリレート基を少なくとも２つ有するモノマーあるいはオリゴマーが好ましい。
【０１１２】
上記多官能性（メタ）アクリレートモノマーまたは（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、具体的には、エチレンジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、エポキシアクリレート、およびこれらの類似物が挙げられる。
【０１１３】
更には、例えば、ノボラック型の化合物や、公知のデンドリティックな多官能性（メタ）アクリレートも用いることができる。これらは単独で使用してもよいし、混合物として用いてもよい。
【０１１４】
塩基増殖剤の同一分子中に、上記式（１４）で表される塩基増殖性基の数を増やすためには、上記式（１５）で表される不飽和基を少なくとも２つ有する化合物を用いればよい。
【０１１５】
上記式（１５）で表される不飽和基を少なくとも２つ有する化合物は、例えば、上記式（１５）で表される不飽和基を有する化合物に、α−チオグリセリンをマイケル付加反応させて、下記式（１６）で表されるジオール置換された基に変換し、ついで、それぞれの水酸基をエステル化あるいはウレタン化することによって得ることができる。この反応によって、例えば１つの不飽和基を２つあるいは４つの不飽和基に変換させることができる。
【０１１６】
【化２２】
2010089259.tif 000024
【０１１７】
上記式（１６）中Ｒは、水素原子またはメチル基を示す。
【０１１８】
上記式（１６）で表される基を有するポリオール化合物の水酸基に、不飽和基である（メタ）アクリレート基を導入するためには、エステル化法およびウレタン化法を用いることができる。
【０１１９】
上記塩基増殖剤（Ｂ）の配合割合は、光塩基発生剤（Ａ）１００重量部に対して、５０〜２００重量部の範囲が好ましい。塩基増殖剤（Ｂ）が５０重量部未満であると、塩基増殖剤反応を使った連鎖反応が効率的に起こらない場合がある。塩基増殖剤（Ｂ）が２００重量部を超えると、塩基増殖剤が溶媒中に飽和し、塩基増殖剤が析出することがある。また、反応系を連鎖反応が支配し、反応を止めたいときに止めることができず、反応の制御が困難になることがある。
【０１２０】
アミノアルキル化合物（Ｃ）
アミノアルキル化合物（Ｃ）は、光塩基発生剤（Ａ）の分解により発生したアルキルラジカルと反応する。この反応によっても塩基ガスが発生する。そのため、アミノアルキル化合物を用いることによって、ガスの発生効率をさらに高めることができる。そして、発生した塩基ガスが、塩基増殖剤（Ｂ）とさらに反応することにより、塩基ガスがより一層幾何級数的に発生することとなる。さらに、塩基ガス発生時に、同時に二酸化炭素が発生する。よって、上記塩基増殖剤（Ｂ）に加えて、アミノアルキル化合物（Ｃ）をさらに用いることにより、ガス発生効率をより一層高めることができる。
【０１２１】
上記アミノアルキル化合物（Ｃ）としては、特に限定されないが、メチルアミン、エチルアミン、ブチルアミン、Ｎ−メチル−アミノエチル、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル、Ｎ，Ｎ−ジエチルエチレンジアミン及びＮ−メチルアミノブチルからなる群から選択された１種の化合物が好適に用いられ、その場合には、ガス発生効率をさらに高めることができる。
【０１２２】
第２の発明に係る光応答性ガス発生材料では、上記光塩基発生剤（Ａ）１００重量部に対し、２０〜１００重量部の割合でアミノアルキル化合物（Ｃ）がさらに含有されていることが好ましい。アミノアルキル化合物（Ｃ）が２０重量部未満では、アミノアルキル化合物（Ｃ）を添加した効果が十分得られないことがある。アミノアルキル化合物（Ｃ）が１００重量部を越えると、光塩基発生剤から生じるラジカルは、光塩基発生剤と等量であるため、ラジカルに対してアミノアルキル化合物（Ｃ）が過剰となり、未反応のアミノアルキル化合物（Ｃ）が残存することとなる。このため、アミノアルキル化合物（Ｃ）は１００重量部で十分である。
【０１２３】
第２の発明に係る光応答性ガス発生材料は、上記光塩基発生剤（Ａ）を含むので、光増感剤を含有していなくても、少量の光を短時間照射した場合でも、充分な量の塩基ガスを発生させる。
【０１２４】
本発明の光応答性ガス発生材料は、通常保存されている温度でガスを発生せず、光照射によりガスを発生する材料であるため、熱安定性も好ましい。
【０１２５】
本発明では、光応答性ガス発生材料は、錠剤状、微粒子状、フィルム状などの形態に加工されていてもよい。
【０１２６】
〔バインダー樹脂〕
本発明では、光応答性ガス発生材料は、バインダー樹脂をさらに含んでいてもよい。この場合、錠剤状、微粒子状、フィルム状などの形態への光応答性ガス発生材料の加工が容易になる。また、光応答性ガス発生材料の形態を強固に維持することができる。
【０１２７】
上記バインター樹脂としては特に限定されず、例えば、ポリ（メタ）アクリル、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミドなどの高分子材料を用いることができる。また、これらの共重合体を用いてもよく、これらを併用してもよい。なかでも、ガスの発生効率がより一層高められるので、ポリ（メタ）アクリレートが好ましい。バインダー樹脂の紫外光吸収帯は、上記光酸発生剤や光増感剤、光塩基発生剤の紫外光吸収帯よりも短波長であることが望ましい。
【０１２８】
上記ポリ（メタ）アクリルを得るのに用いられる（メタ）アクリレートモノマーは、鎖状化合物または環状化合物のいずれであってもよい。上記鎖状化合物としては、（メタ）アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−メチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ラウリル等が挙げられる。上記環状化合物としては、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸イソボロニル等が挙げられる。なかでも、（メタ）アクリル酸メチルが好ましい。
【０１２９】
上記ポリ（メタ）アクリルは、例えば、上述した（メタ）アクリレートモノマーと、該（メタ）アクリレートモノマーと共重合可能なビニル系モノマーとを共重合することにより得られたものであってもよい。
【０１３０】
上記（メタ）アクリルモノマーと共重合可能なビニル系モノマーとしては特に限定されず、例えば、（メタ）アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、（無水）マレイン酸、（無水）フマル酸、カルボキシエチルアクリレート等のカルボキシアルキル（メタ）アクリレート類等のカルボキシル基含有ビニルモノマー；２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート等の水酸基含有ビニルモノマー；（メタ）アクリロニトリル、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、Ｎ−ビニルラウリロラクタム、（メタ）アクリロイルモルホリン、（メタ）アクリルアミド、ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド、ジメチルアミノメチル（メタ）アクリレートなどの窒素含有ビニルモノマー等が挙げられる。これらのビニル系モノマーは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【０１３１】
上記（メタ）アクリレートモノマーと上記ビニル系モノマーとの組合せとしては特に限定されないが、例えば（メタ）アクリル酸メチルと（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸メチルと（メタ）アクリルアミド、または（メタ）アクリル酸とＮ−イソプロピル（メタ）アクリルアミドとの組合せ等が挙げられる。
【０１３２】
上記（メタ）アクリレートモノマーと上記ビニル系モノマーとの共重合比（重量比）は、９８：２〜５１：４９の範囲が好ましい。
【０１３３】
ガスの発生効率がより一層高められるので、上記ポリ（メタ）アクリレートとしては、ポリメチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸メチル・（メタ）アクリル酸共重合体及び（メタ）アクリル酸メチル・（メタ）アクリルアミド共重合体から選ばれた少なくとも１種が好ましい。また、ガスの発生効率がより一層高められるので、ポリ（メタ）アクリレートは、アミノ基あるいはカルボニル基を有することが好ましい。
【０１３４】
ガスの発生効率がより一層高められるので、バインダー樹脂は光分解性を有してもよい。
【０１３５】
上記バインダー樹脂の重量平均分子量は、５万〜１００万の範囲が好ましく、より好ましくは１０万〜５０万の範囲である。バインダー樹脂の重量平均分子量が小さすぎると、バインダー樹脂自体の凝集力が低くなるため、光酸発生剤もしくは酸刺激ガス発生剤または光塩基発生剤もしくは塩基増殖剤を、強固に固めることができないことがあり、バインダー樹脂の重量平均分子量が大きすぎると、各種形態への加工性が低下する。
【０１３６】
また、上記バインダー樹脂は、粘接着性を有する樹脂であることが好ましい。その場合には、光応答性ガス発生材料に粘接着性を付与することができるので、例えばマイクロポンプに光応答性ガス発生材料を容易に配置することができる。例えば、粘着性を有するフィルム状光応答性ガス発生材料は、マイクロ流体デバイスの基板面や基板内部の壁面に容易に貼付することができる。
【０１３７】
上記バインダー樹脂を含む場合には、第１の発明では、バインダー樹脂１００重量部に対して、上記光酸発生剤は１０〜３００重量部の割合で含有されていることが好ましく、より好ましくは５０〜２００重量部である。また、バインダー樹脂１００重量部に対して、酸刺激ガス発生剤は１０〜３００重量部の割合で含有さていることがより好ましく、さらに好ましくは５０〜２００重量部である。光酸発生剤並びに酸刺激ガス発生剤が少なすぎると、光の照射によりガスが充分に発生しないことがあり、多すぎると、光酸発生剤並びに酸刺激ガス発生剤がバインダー樹脂内に効率よく分散あるいは付着されずに粉状物を生じることがあり、マイクロ流路が汚染されることがある。
【０１３８】
他方、第２の発明では、バインダー樹脂１００重量部に対して、上記光塩基発生剤（Ａ）は、２０〜５００重量部の割合で含有されていることが好ましく、より好ましくは、１００〜３００重量部である。光塩基発生剤（Ａ）が少なすぎると、光の照射によりガスが充分に発生しないことがあり、光塩基発生剤（Ａ）が多すぎると、光塩基発生剤（Ａ）がバインダー樹脂内に効率よく分散あるいは付着されずに粉状物を生じることがあり、マイクロ流路が汚染されることがある。
【０１３９】
また、バインダー樹脂１００重量部に対して、上記塩基増殖剤（Ｂ）は、１０〜１０００重量部の割合で含有されていることが好ましく、より好ましくは、５０〜５００重量部のである。塩基増殖剤（Ｂ）が少なくすぎると、塩基増殖反応を使った連鎖反応が効率的に起こらない場合があり、塩基増殖剤（Ｂ）が多すぎると、反応系連鎖反応が支配し、反応を止めたいときにもとめることができず、反応の制御が困難になる。
【０１４０】
本発明の光応答ガス発生材料は、錠剤状あるいは微粒子状あるいはフィルム状の形態を有していることが好ましい。光応答ガス発生材料が錠剤状とされていることが特に好ましく、この場合は、光応答ガス発生材料の取り扱いが容易となる。また、フィルム状とする場合と比較してバインダー樹脂の量を少なくすることができるため、高いガス発生効率を実現することができる。
【０１４１】
なお、光応答ガス発生材料を錠剤状に加工する方法としては、例えば、プレス法などが挙げられる。
【０１４２】
上記バインダー樹脂の量は、光応答ガス発生材料が有する形態に応じて適宜決定することができる。例えば、光応答ガス発生材料の形態が錠剤や微粒子上の場合、バインダー樹脂の量は、光応答ガス発生材料の形態が保持できる範囲で少ないことが好ましく、使用しないことがより好ましい。バインダー樹脂を使用する場合でも結着剤程度の量を用いることが好ましい。この場合、バインダー樹脂の配合割合は、光酸発生剤と酸刺激ガス発生剤、又は光塩基発生剤（Ａ）と上記塩基増殖剤（Ｂ）との合計１００重量部に対して、好ましくは０〜２０重量部、さらに好ましくは、０〜１０重量部である。
【０１４３】
これは光ガス発生材料中のガスを発生する化合物である光酸発生剤と酸刺激ガス発生剤、又は光塩基発生剤（Ａ）と上記塩基増殖剤（Ｂ）をバインダー樹脂に比べてできるだけ多く含有する方がガス発生量が多くなるためである。
【０１４４】
光応答性ガス発生材料からなる光応答性ガス発生微粒子を得るに際しては、光応答性ガス発生材料に配合される各成分を適宜別々に微粒子としてもよく、２種類以上を混合し一種類の微粒子としても良い。中でも少なくとも光酸発生剤と酸刺激ガス発生剤、光塩基発生剤と塩基増殖剤とを同一の微粒子とすることが好ましい。光応答性ガス発生微粒子を用いた場合には、光照射後の微粒子からのガス発生効率を高めることができ、さらに微粒子間に空間が存在することから発生したガスの通過が容易になる。光応答性ガス発生微粒子の粒子径は特に限定されず、好ましくは５０μｍ〜２ｍｍである。光応答性ガス発生材料を微粒子にするためには上述のバインダー樹脂を使用して各成分を配合した後に、該配合物を貧溶媒中に目的とする微粒子径となるように適量ずつスポッティングするなどすれば良い。
【０１４５】
光応答性ガス発生材料がフィルム状やテープ状である場合には、取扱いが容易である。すなわち従来のマイクロポンプシステムでは、基板内にマイクロポンプ室を形成する必要があり、マイクロポンプシステムの製造工程が煩雑となる傾向があったが、フィルム状やテープ状とすることにより、これを基板に貼付してマイクロポンプにする等により製造工程の簡素化を図ると共に、さらなる小型化を図ることができる。
【０１４６】
上記光応答性ガス発生材料は、上述のバインダー樹脂を使用して、通常の方法によりフィルムにすることができる。光応答性ガス発生フィルムの厚みは特に限定されず、好ましくは１〜２００μｍであり、より好ましくは５〜１００μｍである。また、光応答性ガス発生フィルムは透明であることが好ましい。
【０１４７】
〔光増感剤〕
本発明の光応答性ガス発生材料は、光増感剤をさらに含むことが好ましい。光応答性ガス発生材料が光増感剤を含む場合には、光の照射によりガスをより一層速やかに発生させることができる。
【０１４８】
上記光増感剤としては光酸発生剤や光塩基発生剤にエネルギーを移動して光酸発生剤や光塩基発生剤の分解を促進する化合物であればよく、特に限定されないが、例えばチオキサントン、ベンゾフェノン、アセトフェノン類、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインエーテル、ベンジルジメチルケタール、ベンゾイルベンジエート、α−アシロキシムエステル、テトラメチルチウラムモノサルファイド、脂肪族アミン、芳香族基を含むアミン、ピペリジンのように窒素が環系の一部をなしているもの、アリルチオ尿素、ｏ−トリルチオ尿素、ナトリウムジエチルジチオホスフェート、芳香族スルフィン酸の可溶性塩、Ｎ，Ｎ−ジ置換−ｐ−アミノベンゾニトリル系化合物、トリ−ｎ−ブチルフォスフィン、Ｎ−ニトロソヒドロキシルアミン誘導体、オキサゾリジン化合物、テトラヒドロ−１，３−オキサジン化合物、ホルムアルデヒドかアセトアルデヒドとジアミンの縮合物、アントラセン（又はその誘導体）、キサンチン、Ｎ−フェニルグリシン、フタロシアニン、ナフトシアニン、チオシアニン等のシアニン色素類ポルフィリン（又はその誘導体）等が挙げられる。これらの光増感剤は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【０１４９】
また、上記光増感剤を用いる場合、光増感剤の配合割合は特に限定されないが、増感作用を充分に得るためには、上記光酸発生剤または光塩基発生剤１００重量部に対して、光増感剤は０．１〜１００重量部の範囲で含有されることが好ましい。より好ましくは、１〜５０重量部、更に好ましくは１〜１０重量部である。光増感剤が少なすぎると、増感作用を充分に得ることができないことがあり、多すぎると、増感作用が飽和したり、光酸発生剤や光塩基発生剤の光分解が抑制されたりすることがある。また、光増感剤を配合することにより長波長領域（３００ｎｍ以上）の光源を使用することができる。
【０１５０】
本発明において、光応答ガス発生材料は、支持部材に支持されていてもよい。光応答ガス発生材料と、光応答ガス発生材料を支持する支持部材とを有する光応答ガス発生部材をマイクロポンプに設けてもよい。光応答性ガス発生材料を支持部材に支持させる場合には、バインダー樹脂は含まれていてもよく、また含まれていなくてもよい。
【０１５１】
支持部材としては、発生したガスを速やかに放出し得る適宜の支持部材を用いることができる。
【０１５２】
支持部材は、例えば、綿などの繊維状部材により構成することができる。支持部材を繊維状部材により構成した場合、繊維間の隙間から発生したガスが速やかに外部に放出される。なお、支持部材を繊維状部材により構成する場合、光応答ガス発生材料を繊維状部材に含浸させることにより光応答ガス発生材料を支持部材に支持させることができる。
【０１５３】
また、支持部材は、例えば、ガラス繊維、ＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)やアクリルなどの合成繊維、パルプ繊維、金属繊維などが集合し、絡み合っている適宜の繊維状部材であってもよい。
【０１５４】
また、支持部材は、発生したガスが外部に速やかに放出され得るものである限り特に限定されず、様々な多孔性部材を支持部材として用いることができる。ここで、多孔性部材とは、外表面に連なった多数の孔を有する部材を広く含むものとし、上記綿などのように、繊維間の隙間が外部に連なっている部材もまた多孔性部材に含めることとする。
【０１５５】
従って、上記繊維状部材以外に、内部から外表面に連なる多数の孔が形成されている、例えば、スポンジ、破泡処理発泡体、多孔質ゲル、粒子融着体、ガス圧補助拡厚成形体、ハニカム構造体、筒状ビーズ、波折チップスなどの多孔性材料も上記支持部材を構成する多孔性部材として好適に用いることができる。
【０１５６】
また、上記支持部材の材質は、特に限定されず、様々な無機材料または有機材料を用いることができる。このような無機材料としては、ガラス、セラミック、金属、または金属酸化物、有機材料としては、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリエステル、ナイロン、セルロース、アセタール樹脂、アクリル、ＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)、ポリアミド、またはポリイミドなどを用いることができる。
【０１５７】
〔他の成分〕
上記光応答性ガス発生材料は、ガスの発生を補助したり、ガス発生の連鎖を止めたり、多孔性支持体へ浸透を補助する目的で、光分解性のアゾ化合物や過酸化物、ラジカルスカベンジャー、溶剤等適宜の添加物を含んでいてもよい。
【０１５８】
上記アゾ化合物としては、特に限定されないが、アゾアミド系化合物、アゾニトリル系化合物、アゾアミジン系化合物またはサイクリックアゾアミジン化合物等が挙げられる。これらのアゾ化合物以外のその他のアゾ化合物を用いてもよい。アゾ化合物は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。特に、ケトン基およびアミド基を多く含むアゾ化合物を用いた場合には、該アゾ化合物は非常に極性が大きくバインダー樹脂に静電的結合し易いので、ガスの発生効率がより一層高められる。
【０１５９】
上記過酸化物としては特に限定されないが、過酸化ベンゾイル、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド等、その他ｏ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル等、２−エチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、１，２−ベンズアントラキノン、２，３−ジフェニルアントラキノン等のアントラキノン類、２，４−トリクロロメチル−（４’−メトキシフェニル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（４’−メトキシナフチル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジン等のトリアジン類、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、クメンパーオキシド等が挙げられる。
【０１６０】
上記ラジカルスカベンジャーとしては特に限定されないが、ｔ−ブチルカテコール、ヒロドキノン、メチルエーテル、カタラーゼ、グルタチオンペルオキシダーゼ、スーパーオキシドディスムターゼ系酵素ビタミンＣ、ビタミンＥ、ポリフェノール類、リノレイン酸等が挙げられる。
【０１６１】
上記溶剤としては、光酸発生剤や酸刺激ガス発生剤や光塩基発生剤や塩基増殖剤やバインダー樹脂を溶解させるものであれば特に制限はない。具体的には、ジメトキシエタン、エチレングリコールメチルエチルエーテル、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノールなどのグリコールエーテル類、メチルセロソルブアセテート、エチルソロソルブアセテートなどのエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルなどのジエチレングリコール誘導体類、プロピレングリコールメチルエチルエーテルなどのプロピレングリコール誘導体類、メチルアミルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、乳酸エチルなどのエステル類、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトンなどの非プロトン系双極子溶媒類が挙げられる。
【０１６２】
本発明の光応答性ガス発生材料は、必要に応じて、従来知られている種々の添加剤をさらに含んでいてもよい。そのような添加剤としては、例えば、カップリング剤、均添剤、可塑剤、界面活性剤、安定剤等を挙げることができる。
【０１６３】
以下、図面を参照しつつ、本発明のマイクロポンプの具体的な実施形態を説明することとする。
【０１６４】
ガス発生層２０に照射される光は、ガス発生剤または増感剤が吸収する波長帯の光であれば、特に限定されないが、波長が１０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線及び紫外線に近い４００ｎｍ〜４２０ｎｍの青色光であることが好ましく、３００ｎｍ〜４００ｎｍの近紫外線であることがより好ましい。
【０１６５】
ガス発生層２０への光照射に用いられる光源は、特に限定されない。光源の具体例としては、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）、全固体レーザー、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯、メタルハライドランプ、ナトリウムランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、蛍光灯などが挙げられる。なかでも、光源としては、発熱も少なく安価な発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子が好ましく用いられる。
【０１６６】
（第１の実施形態）
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロポンプを備えるマイクロ流体デバイスの模式的正面断面図及び該マイクロポンプの構造を示す部分切欠拡大正面断面図である。
【０１６７】
図１（ａ）に示すように、マイクロ流体デバイス１は、複数のプレートを積層してなる基板２を有する。基板２は、ベースプレート３と、ベースプレート３上に積層された中間プレート４〜６と、中間プレート６上に積層されたトッププレート７とを有する。なお、基板２の積層構造はこれに限定されるものではない。
【０１６８】
上記基板２内に複数の微細流路８，９が設けられている。微細流路９には、図示しない試薬貯留部や検体供給部が接続されている。上記微細流路８に、マイクロポンプ室１０が接続されている。図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、マイクロポンプ室１０は、基板２内に形成されている。より具体的には、本実施形態では、ベースプレート３の上面に開いたガス発生室１１がベースプレート３に設けられている。ガス発生室１１の下面には、光学窓１２が設けられている。光学窓１２は、後述する光応答性ガス発生部材に光を照射した際に、光を発生させるための該光を透過する材料により構成されている。
【０１６９】
本実施形態では、ベースプレート３が透明部材からなり、ベースプレート３を構成する透明部材により、光学窓１２がベースプレート３に一体に形成されている。このような透明部材としては、ガラスまたは透明性を有する合成樹脂を用いることができ、その材料は特に限定されるものではない。
【０１７０】
上記基板２のベースプレート３以外の中間プレート４〜６及びトッププレート７等を構成する材料についても、合成樹脂等の適宜の材料により形成することができる。
【０１７１】
他方、光学窓１２は、ベースプレート３と別部材で形成されていてもよい。すなわち、ベースプレート３の一部に開口を設け、該開口に光学窓１２を構成する透明部材をガス発生室１１を気密封止するように固定してもよい。このような構成をとる場合、ベースプレートを着色することで迷光を防ぎ、マイクロポンプを多数並べた場合でもひとつひとつを誤動作なく確実に制御できる。
【０１７２】
また、ベースプレート３において、ガス発生室１１が下方に開口しており、ベースプレート３の下面に透明なプレートをさらに積層して、光学窓１２を形成してもよい。
【０１７３】
このとき、光学窓を形成する透明なプレートには、光学窓以外を遮光する目的で、塗装もしくはフィルム貼合がなされてもよい。
【０１７４】
ガス発生室１１は、ベースプレート３の上面に開口している。そして、ガス発生室１１内には、光応答性ガス発生部材１３が収納されている。
【０１７５】
上記ガス発生室１１の平面形状は特に限定されず、円形または矩形等の適宜の形状とし得る。また、ガス発生室１１の深さは、光応答性ガス発生部材１３が収納され得る限り、特に限定されるものではない。
【０１７６】
通常、ガス発生室１１の大きさは、小型のマイクロポンプを構成する必要があるため、平面積が４００ｍｍ２以下程度、深さが０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度とされることが望ましい。更に望ましくは、平面積９ｍｍ２以下、深さが１ｍｍ〜１．５ｍｍ程度である。特にマイクロポンプのパワーが必要とされる場合には、ガス発生室を複数連結して使用することもできる。
【０１７７】
上記光応答性ガス発生材料１３は、光応答性ガス発生材料が付着されている支持部材とを有する。光応答性ガス発生材料１３は、例えば支持部材に光応答性ガス発生材料を含浸させて暗室にて乾燥させて得ることができる。また、光応答性ガス発生材料１３では、支持部材が発泡されて多孔質とされているものであってもよい。支持部材は、一体とされている必要はなく、複数の支持部材がガス発生室に納められていてもよい。表面積を稼ぐために、支持部材に微粒子を加えてもよい。
【０１７８】
また、上記支持部材は、上記繊維状部材を含む多孔性部材からなることが好ましいが、より好ましくは、上記孔が、光学窓１２側の表面から光学窓１２が設けられている側とは反対側の面に連なっている連続気孔のようなガス流路が孔として存在している多孔性部材が望ましい。その場合には、外部で発生した熱が、より速やかに、微細流路８側に放出されることになる。
【０１７９】
本実施形態のマイクロポンプ１０では、光応答性ガス発生材料１３が、上記支持部材に付着された構成を有するため、光の照射により発生したガスが、速やかに光応答性ガス発生部材１３の外表面から放出されることとなる。従って、単に光応答性ガス発生材料の塊を収納した場合に比べ、ガス発生効率を、例えば１０倍以上と飛躍的に高めることが可能となる。
【０１８０】
ガスを発生するのに用いられる光は、光酸発生剤または光塩基発生剤または光増感剤が吸収をもつ波長であれば、特に限定されず、好ましくは、波長が１０〜４００ｎｍの紫外線および紫外線に近い４００〜４２０ｎｍの青色光が好ましい。より好ましくは、３００〜４００ｎｍの近紫外線であり、光源としては、市販の安価な３８０ｎｍのＬＥＤ等の発光素子を利用できる。
【０１８１】
また、上記光応答性ガス発生材料１３においては、上記支持部材の表面に光応答性ガス発生材料が付着された形態を有するが、好ましくは、図１（ａ）に示すように、光応答性ガス発生部材１３と光学窓１２との間に空気層１４が形成されることが望ましい。空気層１４が形成されている場合には、発生したガスが、空気層１４の空間を経由して速やかに微細流路８側に排出される。より望ましくは、図１（ｂ）に示すように、光学窓１２と光応答性ガス発生材料１３との間に設けられた空気層１４が中間プレート４に設けられた貫通孔４ａに連なるように、光応答性ガス発生材料１３の側面の外側に、ガス流路１５が形成される。そのためには、光応答性ガス発生材料１３の平面積は、ガス発生室１１の平面積よりも小さいことが望ましい。
【０１８２】
また、本実施形態では、上記光応答性ガス発生材料１３の光学窓１２側の面には、多数の凹凸が設けられており、それによって、空気層１４の体積が大きくされている。従って、このような凹凸を設けることが望ましい。
【０１８３】
また、本実施形態では、上記光応答性ガス発生材料１３の光学窓１２とは反対側の面に、反射部材１７が設けられている。反射部材１７は、光学窓１２から照射されてきた光を反射する適宜の反射性材料により構成される。このような反射性材料としては、金属、鏡等を用いることができるが、好ましくは、薄く、マイクロ流体デバイスの低背化を進め得るため、金属箔や金属蒸着膜等を用いることができる。好ましくは、反射性に優れ、安価であるアルミニウム箔などの金属箔が好適に用いられる。また、Ａｌなどの適宜の金属もしくは合金を蒸着することにより、より薄い反射層を形成することも可能である。
【０１８４】
上記反射部材１７の厚みは特に限定されないが、薄い方が好ましい。金属箔からなる場合、反射部材１７の厚みは１μｍ〜５００μｍ程度であり、蒸着膜などの薄膜形成法により形成された薄膜により反射部材１７が形成される場合には、１μｍ以下程度の厚みとすればよい。
【０１８５】
なお、反射部材１７には、貫通孔１７ａを形成する必要がある。貫通孔１７ａは、排出孔１６に重なり合う位置に設けられている。貫通孔１７ａを形成することにより、発生したガスを貫通孔１７ａを経由して貫通孔４ａに排出することができる。貫通孔４ａは、中間プレート４に形成されており、かつ微細流路８に連なっている。微細流路８は、中間プレート５に、流路幅に応じた貫通開口部を設けることにより形成されており、該貫通開口部が、下方の中間プレート４及び上方の中間プレート６により閉成されて、微細流路８が形成されている。該微細流路８は、中間プレート６に設けられた接続用貫通孔６ａに連ねられている。接続用貫通孔６ａは、微細流路９に開口している。接続用貫通孔の大きさは、期待が通過しうるが流体は通過しない５〜２０μｍが望ましい。また赤穂室でしきられても良い。微細流路９は、トッププレート７の下面に、微細流路９の平面形状に応じた凹部を形成することにより設けられている。
【０１８６】
前述したように、マイクロ流体デバイスでは、微細流路の幅は、通常、５μｍ〜１ｍｍ程度と非常に小さく、従って、微細流路を送液されるマイクロ流体は、基板２の内面との間の表面張力の影響を大きく受け、毛細管現象の影響も大きく受ける。従って、通常の大きな流路を有する流体回路とは異なる挙動をマイクロ流体が示すこととなる。このようなマイクロ流体デバイス１では、流路の長さ部分の一部において、流路の横断面の全面積を占めるものの、該流体の前後に空気層が存在する状態で、すなわちマイクロ流体は液滴の状態で送液されることができる。このような場合には、マイクロポンプ１０により湧出するガスの排除体積効果により、マイクロ流路中の液滴が速やかに輸送される。そして、この場合、マイクロポンプ１０におけるガスの圧力が急激に高まることが、マイクロ流体を速やかに送液する上で望ましい。
【０１８７】
本実施形態のマイクロポンプ１０では、上記のように、光応答性ガス発生材料１３が、支持部材に付着した構造を有し、ガスが速やかに外部に放出されるので、光の照射によりガスを発生させた場合、ガス圧を急激に高めることができる。しかも、上記反射部材１７が設けられているので、光が効果的に利用され、それによっても、マイクロポンプ１０の送液効率が高められる。
【０１８８】
よって、同じ量の光応答性ガス発生材料を用いた場合のガス発生効率及び応答性を高めることができ、ひいてはマイクロポンプ１０の小型化を進め、マイクロ流体デバイス１全体の小型化を進めることが可能となる。
【０１８９】
上記実施形態では、光応答性ガス発生材料１３は、支持部材表面に付着した形態を有していた。しかしながら、光応答性ガス発生材料は、必ずしも光応答性ガス発生材料が支持部材に付着されている形態を有する必要はない。すなわち、上記第１の実施形態のマイクロポンプ１０において、光応答性ガス発生部材１３に代えて、本発明の光応答性ガス発生材料のみをガス発生室１１内に収納してもよい。そして、その他の構造は、上記第１の実施形態と同様とした場合、本発明の第２の実施形態としてのマイクロポンプを備えるマイクロポンプ装置が構成される。この場合、上記第１実施形態と同様に、反射部材１７が、光応答性ガス発生部材の光学窓１２とは反対側に配置されているので、反射部材１７の存在により、光が効果的に利用され、それによってマイクロポンプの送液効率が高められる。
【０１９０】
また、支持部材を用いない場合には、光応答性ガス発生材料は、塗布部分、例えばガス発生室１１内に、ジェットディスペンサーやインクジェットで微小な液滴で塗布されてもよい。さらに、光応答性ガス発生材料に代えて、あるいは該光応答性発生材料とともに、上記光応答性ガス発生微粒子及び／又は上記光応答性ガス発生フィルムが、ガス発生室１１内に収納されていてもよい。
【０１９１】
上記本発明における第１の実施形態の変形例の説明として、上記第１の実施形態におけるマイクロポンプ１０の説明の上記支持部材以外の構成についての説明を援用することとする。また、以下の図２を参照して行う変形例のマイクロポンプ２０の説明及びマイクロ流体デバイス１の説明についても、本発明の第１の実施形態としてのマイクロポンプの説明に援用することとする。すなわち、第２の発明の実施形態も、以下の変形例と同様に変形でき、また以下のマイクロ流体デバイス１に適用することができる。
【０１９２】
図２は、上記第１の実施形態におけるマイクロポンプ１０の変形例を説明するための模式的部分切欠正面断面図である。この変形例のマイクロポンプ２０では、光応答性ガス発生部材２１は、光学窓１２に対して、多点接触をしている。すなわち、本変形例では、光応答性ガス発生部材２１は、光学窓１２側において、凹凸を有し、上記第１の実施形態の場合と同様に、多数の山部が連ねられた形状を有する。この多数の山部の頂点が、光学窓１２の内面に接触し、多点接触している。従って、光応答性ガス発生部材２１は、光学窓１２の内面に多点接触している。この場合には、複数の山間の谷部において、ガスが放出される空間すなわち空気層が形成されているため、発生したガスを速やかに放出することができる。しかも、光応答性ガス発生部材２１の上記多数の山が、光学窓１２の内面に点接触的に接触しているので、マイクロ流体デバイス１を持ち歩いた場合等において、振動や外力が加えられたとしても、ガス発生室１１内で光応答性ガス発生部材２１が移動し難いため、上記山部間の空気層を確実に確保することができる。また、ガス発生室１１内で、光応答性ガス発生部材２１が動き難いため、光応答性ガス発生部材２１の移動に伴う変形等もう生じ難い。よって、マイクロポンプ２０では、信頼性も高められる。
【０１９３】
上記マイクロ流体デバイス１は、前述のように、マイクロ流体が搬送される微細流路８，９を基板２の内部に有し、微細流路９に、図１（ａ）に破線で示す測定セル１８が接続されている。この測定セル１８内において、微細流路９から送られてきたマイクロ流体が光学的検出方法や電気化学的検出法等を用いて測定されることになる。このような測定セルとしては、光学的な測定を行うために、液状の検体を収納するセルの他、他の方法により測定セル内の検体を検出する適宜の方法に適した測定セルが形成され得る。
【０１９４】
また、マイクロ流体デバイス１では、上記測定セルの他、適宜、検体を希釈するための希釈部や、混合するための混合部等が設けられる。このような構成は、従来より公知のマイクロ流体デバイスの公知の構造に従って適宜変形することができる。
【０１９５】
上記マイクロポンプ１０，２０では、マイクロポンプに収納されている上記光応答性ガス発生材料に３８０ｎｍの紫外線を２４ｍＷ／ｃｍ２の照射強度で２００秒間照射したときに、ガス発生量は、光応答性ガス発生材料１ｇあたり１ｍＬ以上であることが好ましく、１．５ｍＬ以上であることがより好ましい。ガス発生量が、光応答性ガス発生材料１ｇあたり１．０ｍＬ以上であると、送液効率がより一層高められ、１．５ｍＬ以上であると、送液効率がさらに一層高められる。
【０１９６】
上記マイクロ流体デバイス１では、ベースプレート３に、本発明の光応答性ガス発生材料を含む光応答性ガス発生部材１３が収納されているマイクロポンプ１０が１つ内蔵されていた。上記ベースプレート３には、複数のマイクロポンプ１０が内蔵されていてもよい。この場合、複数のマイクロポンプ１０にそれぞれ連ねられた貫通孔４ａを中間プレート４に形成することにより、微細流路が連ねられ、マイクロポンプ１０としての作用を得ることができる。
【０１９７】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態としてのマイクロ流体デバイスの模式的正面断面図である。
【０１９８】
図３に示すように、マイクロ流体デバイス３１は、基板３２を有する。基板３２は複数のプレート３３〜３５を積層することにより形成されている。具体的には、ベースプレート３３に、中間プレート３４及びトッププレート３５が積層されている。基板３２を構成しているベースプレート３３、中間プレート３４及びトッププレート３５については、第１の実施形態における基板材料と同様の材料を用いることができる。ベースプレート３３には、貫通孔３３ａに連なるように、ベースプレート３３の下面に溝３３ｂが形成されている。貫通孔３３ａの上端に連なるように、ベースプレート３３の上面にも溝３３ｃが形成されている。中間プレート３４には、貫通孔３４ａと、貫通孔３４ａの上端に連なる溝３４ｂとが形成されている。溝３４ｂは、トッププレート３５により閉成されている。
【０１９９】
上記基板３２の下面すなわちベースプレート３３の下面には、フィルム状光応答性ガス発生部材３６が貼りつけられている。フィルム状光応答性ガス発生部材３６は、バインダー樹脂を含み粘接着性を示す本発明の光応答性ガス発生材料からなる。従って、ベースプレート３３の下面に、フィルム状光応答性ガス発生部材３６を容易に貼付することができる。
【０２００】
フィルム状光応答性ガス発生部材３６と、ベースプレート３３の溝３３ｂにより、マイクロポンプが構成されることになる。すなわち、フィルム状光応答性ガス発生部材３６に光が照射されると、ガスが発生する。発生したガスが、貫通孔３３ａを含むマイクロ流路に供給されることになる。マイクロ流路は、貫通孔３３ａに加えて、溝３３ｃ、貫通孔３４ａ，溝３４ｂをも含む微細流路部分である。
【０２０１】
また、上記フィルム状光応答性ガス発生部材３６は、単一のフィルムからなるが、複数のフィルム状光応答性ガス発生部材を積層してもよい。上記フィルム状光応答性ガス発生部材３６は、基板３２の下面に直接成膜されてもよい。
【０２０２】
上記フィルム状光応答性ガス発生部材３６の下面には、ガスバリア層３７が積層されている。ガスバリア層３７はフィルム状光応答性ガス発生部材３６で発生したガスが下面側から流出することを防止するために設けられている。このように、ガスバリア層３７を、ガス供給側とは反対側のフィルム状光応答性ガス発生材料表面に積層することが好ましい。それによって、マイクロ流路へのガス供給量をより一層高めることができる。
【０２０３】
上記ガスバリア層３７は、フィルム状であってもよく、プレート状であってもよい。また、ガスバリア層３７は発生したガスを透過させにくい材料からなることが好ましい。ガスバリア層３７は、ガスを透過させ難い適宜の材料からなる膜、またはプレートであってもよい。ガスバリア層５１の材質としては、例えば、ポリアクリル、ポリオレフィン、ポリカーボネート、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン、ウレタン樹脂、ポリイミド及びガラスなどが挙げられる。
【０２０４】
ガスバリア層３７は、好ましくは光透過性材料からなる。特に、フィルム状光応答性ガス発生部材３６の下面側から光を照射する場合には、上記光酸発生剤や光塩基発生剤（Ａ）を分解させる光や光増加剤が吸収する光の波長の透過性に優れていることが望ましい。もっとも、基板３２を透明とした場合には、ガスバリア層３７は光不透過性材料であってもよい。その場合には、基板３２の上面側から光を透過し、ガスを発生させてもよい。
【０２０５】
なお、ガスバリア層３７の下面から光を照射する場合、上記マイクロポンプを構成している溝３３ｂの下方部分にのみ光を照射するために、遮光層３８を設けてもよい。遮光層３８は、遮光性材料からなり、溝３３ｂが開口している部分の下方に位置している。このような遮光層３８，３９を構成する材料についても、照射される光を遮光し得る、あるいは照射される光を透過し難い適宜の材料を用いることができる。
【０２０６】
（第３の実施形態）
図４に、本発明の第３の実施形態に係るマイクロ流体デバイスとしてのマイクロ化学チップを正面断面図で示す。
【０２０７】
図４に示すマイクロ化学チップ１３１は、第１の実施形態のマイクロ流体デバイスが２つ並べられた構造を有する。マイクロ化学チップ１３１は、２つのマイクロポンプ１１０が内蔵されている第１のプレートとしてのベースプレート１０３Ａを有する。
【０２０８】
ベースプレート１０３Ａ内に少なくとも２つのガス発生室１１１が形成されている。２つのガス発生室１１１がそれぞれ臨むように、ベースプレート１０３Ａの一面に光学窓１１２が設けられている。また、２つのガス発生室１１１内には、光応答性ガス発生材料１１３が付着した支持部材が収納されている。図４に示すマイクロ化学チップ１３１においても、光応答性ガス発生材料に代えて、あるいは該光応答性発生材料とともに、光応答性ガス発生微粒子及び／又は光応答性ガス発生フィルムが、ガス発生室１１１内に収納されていてもよい。
【０２０９】
ベースプレート１０３Ａと、中間プレート１０４Ａ〜１０６Ａと、トッププレート１０７Ａとにより、基板１０２Ａが構成されている。基板１０２Ａは、複数のマイクロポンプ１１０を備え、かつ複数の該マイクロポンプ１１０に連ねられた複数の微細流路１０８，１０９及び測定セルが形成されていることを除いては、第１の実施形態における基板と類似した構成を有する。
【０２１０】
図４では、第１の実施形態のマイクロポンプが複数設けられていたが、図３に示した第２の実施形態におけるマイクロポンプもまた、同様に基板内に複数設けられてもよい。
【０２１１】
上記マイクロ化学チップ１３１では、ベースプレート１０３Ａに２つのマイクロポンプ１１０が内蔵されているが、該マイクロポンプ１１０は少なくとも２つ内蔵されていればよく、従って３つ以上のマイクロポンプ１１０が内蔵されていてもよい。
【０２１２】
（第４の実施形態）
図５は、第４の実施形態に係るマイクロ流体デバイスの断面図である。図５に示すように、本実施形態では、バリア層２２１は、ガス発生層２２０の外周に位置する外周部２２１ａにおいて、全周にわたって基板２１０に接合されている。これにより、基板２１０とバリア層２２１との間に実質的に気密された空間が形成されている。そして、その気密空間内にガス発生層２２０が配置されている。
【０２１３】
ガス発生層２２０は、基板２１０に粘着または接着していてもよく、基板２１０に粘着及び接着していなくてもよい。ガス発生層２２０には、連通孔２２０ａが形成されている。連通孔２２０ａは、開口２１４ａに連通している。
【０２１４】
例えば、連通孔２２０ａが形成されていない場合は、ガス発生層２２０の基板２１０とは反対側の表面において発生したガスは、ガス発生層２２０の内部を経由してマイクロ流路２１４に供給される。このため、マイクロ流路２１４に対するガスの供給効率が低くなる傾向にある。それに対して、本実施形態では、連通孔２２０ａが形成されているため、ガス発生層２２０の基板２１０とは反対側の表面において発生したガスも連通孔２２０ａを介してマイクロ流路２１４に供給される。このため、マイクロ流路２１４に効率的にガスを供給することができる。従って、例えば、ガス発生層２２０を小さくすることも可能となる。
【０２１５】
（第５の実施形態）
図６は、第５の実施形態に係るマイクロ流体デバイスの断面図である。図６に示すように、開口２１４ａに接続された１本または複数本の溝２２０ｂがガス発生層２２０に形成されていてもよい。そうすることで、ガス発生層２２０の開口２１４ａから離れた部分において発生したガスも効率的にマイクロ流路２１４に供給することが可能となる。
【０２１６】
例えば、図７に示すように、開口２１４ａに対応する部分から放射状に延びるように複数の溝２２０ｂを形成することが好ましい。それによって、フィルム状光応答性ガス発生材料のより広域な部分からマイクロ流路２１４に対してガスを供給することが可能となるからである。
【０２１７】
また、図８に示す変形例のように、放射状に形成された複数の溝２２０ｂを連通させる輪帯状または馬蹄状の溝をさらに形成してもよい。但し、本発明において、溝２２０ｂの本数、形状は何ら限定されない。
【０２１８】
なお、溝２２０ｂの替わりに、ガス発生層２２０を厚さ方向に貫通する開口を形成してもよい。
【０２１９】
また、溝２２０ｂや前記開口を形成する替わりに、ガス発生層２２０の基板２１０側の表面を粗面に形成してもよい。その場合であっても、ガス発生層２２０の開口２１４ａから離れた部分において発生したガスも効率的にマイクロ流路２１４に供給することが可能となる。
【０２２０】
また、上記第５の実施形態のように、ガス発生層２２０に溝２２０ｂを形成する替わりに、図９及び図１０に示すように、基板２１０の表面２１０ａに溝２１０ｃを形成してもよい。さらに、ガス発生層２２０に溝２２０ｂを形成すると共に、基板２１０の表面２１０ａに溝２１０ｃを形成してもよい。
【０２２１】
上記のように、複数の溝２１０ｃ、２２０ｂや、開口を形成したり、あるいはフィルム状ガス発生部材に覆われる基板表面を粗面に形成することにより、言い換えれば、フィルム状光応答性ガス発生材料により被覆される基板表面に凹凸を設けることにより、マイクロ流路にガスをより速やかに供給することができる。
【０２２２】
なお、本発明に係るマイクロポンプ及びマイクロポンプが設けられるマイクロ流体デバイスは、上述した図示の実施形態に限定されるものではない。
【０２２３】
以下、本発明の実施例及び比較例を挙げることにより、本発明を明らかにする。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【０２２４】
〔第1の発明の実験例〕
（実施例１）
光酸発生剤としての２，３，４，４’−テトラヒドロキシべンゾフェノン３５重量部と、酸刺激ガス発生剤としての炭酸水素ナトリウム７５重量部とを配合した。配合物をプレス法により固め、錠剤状光応答性ガス発生材料を得た。
【０２２５】
（実施例２）
実施例１記載の配合に、光増感剤としての２，４−ジメチルチオキサントン４．８重量部をさらに配合したこと以外は実施例１と同様にして、錠剤状光応答性ガス発生材料を得た。
【０２２６】
（実施例３）
実施例２記載の配合に、テトラヒドロフランとエタノールとの１：１（重量比）混合溶媒１００重量部に、バインダー樹脂としてのメタクリル酸メチル・アクリルアミド共重合体（メタクリル酸メチルとアクリルアミドとを８５：１５の共重合比（重量比）で共重合したもの、重量平均分子量６５５００）５０重量部をさらに配合した。配合物を乾燥させ、錠剤状光応答性ガス発生材料を得た。
【０２２７】
（実施例４）
バインダー樹脂としてのメタクリル酸メチル・アクリルアミド共重合体（メタクリル酸メチルとアクリルアミドとを８５：１５の共重合比（重量比）で共重合したもの、重量平均分子量６５５００）を１００重量部としたこと以外は実施例３と同様にして、錠剤状光応答性ガス発生材料を得た。
【０２２８】
（実施例５）
実施例３で得られた光応答性ガス発生材料を、貧溶媒としてのメタノール中にスポッティングし、液滴状となったものを乾燥した後、メッシュで回収することにより微粒子状光応答性ガス発生材料を得た。光応答性ガス発生微粒子の粒子径は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察した結果、約１００μｍであった。
【０２２９】
（実施例６）
実施例３で得られた光応答性ガス発生材料を、ＰＥＴフィルム上にキャストにより塗布し、乾燥することによりフィルム状光応答性ガス発生材料を得た。乾燥後の光応答性ガス発生フィルムの厚みは約１００μｍであった。
【０２３０】
（比較例１）
光酸発生剤としての２，３，４，４’−テトラヒドロキシべンゾフェノン３５重量部と、酸刺激ガス発生剤としての炭酸水素ナトリウム７５重量部の代わりに、光の照射により分解するアゾ化合物として、２，２‘−アゾビスイソブチロニトリル１１０重量部を配合したこと以外は実施例２同様にして、の光応答性ガス発生材料を得た。
【０２３１】
（評価）
〔ガス発生量評価〕
紫外線透過性の石英ガラスで密閉されており、ガスが通るチューブ及びガス量測定用のメスピペットを備えるガス発生定量測定装置を用意した。該ガス発生定量測定装置は、チューブの一方から水を流し込み、メスピペットの基準線まで水を満たした状態を初期状態として、この初期状態からチャンバーから発生したガスにより変化する水位を計測するものである。
【０２３２】
上記ガス発生定量測定装置のチャンバー内に、実施例１〜６及び比較例１で得られた光応答性ガス発生材料を収納した。光応答性ガス発生部材料に３６５ｎｍの紫外線を、高圧水銀灯にて光照射強度２４ｍＷ／ｃｍ２（３６５ｎｍ）で照射し、ガス発生量を測定した。紫外線を照射してから２００秒経過後に、光酸発生剤と酸刺激ガス発生剤の合計量及びアゾ化合物１ｇあたりのガス発生量を測定し、下記の評価基準で評価した（初期ガス発生量）。
【０２３３】
〔ガス発生量の評価基準〕
◎：１．５ｍＬ以上
○：１．０ｍＬ以上、１．５ｍＬ未満
△：０．５以上、１．０ｍＬ未満
×：０．５ｍＬ未満
結果を下記の表１に示す。
【０２３４】
〔保存安定性評価〕
実施例１〜６及び比較例１で得られた光応答性ガス発生材料を、温度６０℃に保たれた暗室に１週間放置した。その後、同様にして、ガス発生量を測定し、初期ガス発生量と比較した。
【０２３５】
○：初期ガス発生量と保存安定性評価後のガス発生量に変化がなかった。
×：初期のガス発生量と比べガス発生量が８０％以下となった。
【０２３６】
【表１】
2010089259.tif 000025
【０２３７】
なお、アゾ系化合物を用いた比較例１では、加熱保存後のガス発生量が非常に低下し、光応答性ガス発生材料としての熱安定性が低いことが分かった。
【０２３８】
実際には、ガス発生量は０．３ｍＬであり、０．５ｍＬ以上のガス発生量を示した実施例１〜３に比べて非常にガス発生量は少なかった。
【０２３９】
〔第２の発明の実験例〕
光塩基発生剤（Ａ）の合成例
（合成例１）
上述した式（２）で表わされるカルボン酸（ａ１）としてのケトプロフェン（東京化成工業社製）２０ｇと、塩基性化合物（ａ２）としてのエチルアミン塩酸塩（和光純薬工業社製、品番：２１３７４３）を７．８ｇとをエタノール中で混合し、室温で２４時間撹拌し、反応させた。なお、上記エチルアミン塩酸塩の構造は下記の式（１７）の通りである。
【０２４０】
【化２３】
2010089259.tif 000026
【０２４１】
次に、エタノールをエバポレーターで除去した後、得られた粗精製物をエタノール／ヘキサンを用いて再結晶させ、光塩基発生剤（Ａ）を得た。
【０２４２】
塩基増殖剤（Ｂ）の合成例
（合成例２）
（塩基増殖剤Ｆｌｕ３の合成）
上述した式（１２）で示される塩基増殖剤Ｆｌｕ３は下記（Ａ）〜（Ｃ）の順で合成した。
【０２４３】
（Ａ）フルオレニルメタノールの合成
下記式（１８）に従ってフルオレニルメタノールを合成した。
【０２４４】
【化２４】
2010089259.tif 000027
【０２４５】
フルオレン６０ｇ（０．３６ｍｏｌ）を脱水されたＴＨＦ１５００ｍｌに溶かした。しかる後、０℃、アルゴンガス雰囲気下でブチルリチウム−ヘキサン溶液（１．６Ｍ）２２５ｍｌをゆっくり滴下した。次に、パラホルムアルデヒド１２ｇを加え、室温で５時間撹拌した。攪拌後、飽和重曹水６００ｍｌを加え、ジエチルエーテルで抽出を行い、有機層を飽和食塩水で２回洗浄した。次に、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した後、溶媒を留去した。得られたペースト状の固体をヘキサンとエタノールとの混合溶媒で再結晶することにより、フルオレニルメタノールの白色針状結晶５０ｇを得た。得られた化合物の構造が上述した式（１８）に示す構造であることを、１Ｈ−ＮＭＲを測定することにより確認した。以下融点および１Ｈ−ＮＭＲの測定結果を示す。
【０２４６】
収率７１％
融点  ９８−１０１℃
１Ｈ−ＮＭＲ（２７０ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：１．７１（１Ｈ，ｓ，ＯＨ），３．６−４．３（３Ｈ，ｍ，ＣＨ，ＣＨ２），７．２−７．５（４Ｈ，ｍ，ＡｒＨ），７．５４（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，ＡｒＨ），７．７３（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，ＡｒＨ）．
【０２４７】
（Ｂ）アクリレートモノマーの合成
下記式（１９）に従ってアクリレートモノマーを合成した。
【０２４８】
【化２５】
2010089259.tif 000028
【０２４９】
上述した式（１８）に従って合成されたフルオレニルメタノール２．０８ｇ（１０．６ｍｍｏｌ）に、脱水ベンゼン６０ｍｌおよび触媒としてジ−ｎ−ブチルチンジラウリレート１００ｍｇを加えた。しかる後、還流下で２−イソシアナトエチルアクリレート１．４１ｇ（１０ｍｍｏｌ）と、重合禁止剤として２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール５０ｍｇとを含むベンゼン溶液２０ｍｌをゆっくり滴下した。９時間還流した後、室温まで冷却して溶媒を留去した。得られた褐色のオイルに少量のジエチルエーテルと大量のヘキサンとを加えた。冷凍庫で保存することにより再結晶を行い、アクリレートモノマーの白色結晶を得た。得られた化合物の構造が上述した式（１９）に示す構造であることを、１Ｈ−ＮＭＲを測定することにより確認した。以下融点および１Ｈ−ＮＭＲの測定結果を示す。
【０２５０】
収率  ７１％
融点  １０１−１０３℃
１Ｈ−ＮＭＲ（２７０ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：３．３−３．７（２Ｈ，ｍ，ＮＨ−ＣＨ２），４．０−４．６（４Ｈ，ｍ，Ｏ−ＣＨ２），５．０６（１Ｈ，ｓ，ＮＨ），５．８５（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝１０．３Ｈｚ，Ｃ＝ＣＨ２），６．０−６．２（１Ｈ，ｍ，Ｃ＝ＣＨ），６．４４（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝１７．０Ｈｚ，Ｃ＝ＣＨ２），７．１−７．５（４Ｈ，ｍ，ＡｒＨ），７．５７（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，ＡｒＨ），７．７６（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，ＡｒＨ）．
【０２５１】
（Ｃ）塩基増殖剤Ｆｌｕ３の合成
下記式（２０）に従って塩基増殖剤Ｆｌｕ３を合成した。
【０２５２】
【化２６】
2010089259.tif 000029
【０２５３】
上述した式（１９）に従って合成されたアクリレートモノマー０．３６ｇ（１．０ｍｍｏｌ）、ＴＭＴＧ（トリチオール誘導体）１．０ｇ（３．０ｍｍｏｌ）、及び触媒としてトリ−ｎ−ブチルアミン１９ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）を脱水ジクロロメタン７ｍｌに溶解させて、室温で４日間撹拌を行った。攪拌後、２Ｍ塩酸、次いで飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。しかる後、溶媒を減圧留去することにより得られたオイルを、冷凍庫で凍結することによりＦｌｕ３を得た。得られた化合物の構造が上述した式（１２），及び式（２０）に示す構造であることを、１Ｈ−ＮＭＲおよびＭＡＬＤＩを測定することにより確認した。以下、１Ｈ−ＮＭＲおよびＭＡＬＤＩの測定結果を示す。
【０２５４】
〔Ｆｌｕ３〕
無色オイル
収率  ８９％
１Ｈ−ＮＭＲ（２７０ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：０．８−１．２（３Ｈ，ｍ，ＣＨ３），１．４−１．６（２Ｈ，ｍ，ＣＨ２），２．５−２．８（６Ｈ，ｍ，ＣＨ２），２．８−３．１（６Ｈ，ｍ，ＣＨ２），３．２−３．６（１２Ｈ，ｍ，ＣＨ２），４．０−４．６（１８Ｈ，ｍ，ＣＨ２），５．２−５．５（３Ｈ，ｍ，ＮＨ），７．２−７．５（１２Ｈ，ｍ，ＡｒＨ），７．５８（６Ｈ，ｄ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，ＡｒＨ），７．７４（６Ｈ，ｄ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，ＡｒＨ）．
ＭＡＬＤＩ（ｍ／ｚ）：１３９０．１（Ｍ＋Ｎａ）＋），１４０６．１（Ｍ＋Ｋ）＋）．
【０２５５】
（実施例７）
合成例１で得た光塩基発生剤（Ａ）１００重量部と、合成例２で得た塩基増殖剤（Ｂ）（Ｆｌｕ３）６０重量部と、アミノアルキル化合物（Ｃ）としてのＮ，Ｎ−ジエチルエチレンジアミン（シグマアルドリッチ社製、品番：１１２７２０）１００重量部とを２６０重量部のエタノール中で攪拌し、光応答性ガス発生材料用組成物を得た。上記組成物を厚さ１ｍｍの不織布（旭化成社製、商品名：ベンコットン）の表面に付着させ、暗所にて乾燥した。乾燥後、不織布ごと平面形状が５０×５０ｍｍの正方形状に切り抜いた。このようにして平面形状が正方形状の不織布に光応答性ガス発生材料が支持されている正方形状の光応答性ガス発生材料を得た。
【０２５６】
（実施例８）
また、上記実施例７における光応答性ガス発生材料用組成物を、プレス法により固め、錠剤状光応答性ガス発生材料を得た。
【０２５７】
（実施例９）
光応答性ガス発生材料用組成物を得るにあたり、光増感剤（Ｅ）として２，４−ジメチルチオキサントン（日本化薬（株）社製、品番：カヤキュアーＤＥＴＸ、）４．８重量部をさらに添加したことを除いては、実施例７と同様にして、光応答性ガス発生材料用組成物を得、同様にして平面形状が５０×５０ｍｍの正方形の光応答性ガス発生材料を作製した。
【０２５８】
（実施例１０）
バインダー樹脂（Ｄ）として、メタクリル酸メチル・アクリルアミド共重合体（メタクリル酸メチルとアクリルアミドとを重量比で６０：４０で共重合したもの、重量平均分子量６５５００）５０重量部と、光増感剤（Ｅ）として、２，４−ジメチルチオキサントン（日本化薬（株）社製、品番：カヤキュアーＤＥＴＸ、）４．８重量部と、実施例６の固形成分５０重量部とを、テトラヒドロフランとエタノールとを重量比１：１で含む混合溶媒１００重量部に溶解させ、光応答性ガス発生材料用組成物を得、実施例７と同様にして、光応答性ガス発生材料を作製した。
【０２５９】
（実施例１１）
光塩基発生剤（Ａ）としてヘキサアンミンコバルト（ＩＩＩ）塩酸塩（和光純薬工業社製、品番：０８０−０７３６２）１００重量部と、合成例２で得た塩基増殖剤（Ｂ）（Ｆｌｕ３）６０重量部と、アミノアルキル化合物（Ｃ）としてのメチルアミン塩酸塩（和光純薬社製、品番：Ｐ−６２４Ｎ）１００重量部と、バインダー（Ｄ）としてのメタクリル酸メチル・アクリルアミド共重合体（重量平均分子量６５５００）５０重量部とを２６０重量部のエタノール中で攪拌し、光応答性ガス発生材料用組成物を得た。この光応答性ガス発生材料用組成物を用い、以下実施例７と同様にして、光応答性ガス発生材料を得、評価した。
【０２６０】
（実施例１２）
光塩基発生剤（Ａ）として、以下のようにして合成されたカルバミン酸ｏ−ニトロベンジル１００重量部を用いたこと、並びにアミノアルキル化合物（Ｃ）として、エチルアミン塩酸塩（和光純薬社製、品番：２１３７）を用いたことを除いては、実施例１１と同様にして、光応答性ガス発生材料用組成物を得、実施例７と同様にして光応答性ガス発生材料を得、評価した。
【０２６１】
カルバミン酸ｏ−ニトロベンジルの合成：
３．９０ｇのｏ−ニトロベンジルアルコールと０．１２ｇのジブチルチンラウレートを３２ｍＬのベンゼンに溶解し、この溶液に２４ｍＬのベンゼンに溶解した２．９２ｇの３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランの溶液を６０℃で攪拌しながら滴下した。滴下終了後、５時間攪拌を続けてから溶媒を減圧留去して淡黄色液体を得た。得られた液体をカラムクロマトグラフィー（充填剤；シリカゲル、展開溶媒１；ヘキサン：酢酸エチル：ＴＥＯＳ＝７５：２５：１（ｖ／ｖ）、展開溶媒２；ヘキサン：酢酸エチル＝３：１（ｖ／ｖ））により精製し、光塩基発生化合物としてのＮ−（３−トリエトキシシリルプロピル）カルバミン酸ｏ−ニトロベンジルエステル６．６７ｇの淡黄色液体を得た。
【０２６２】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：０．６５（２Ｈ，ｔ，Ｊ＝８．１Ｈｚ，ＳｉＣＨ２），１．２３（９Ｈ，ｔ，Ｊ＝６．９Ｈｚ，Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３），１．６６（２Ｈ，ｑｕｉｎ，Ｊ＝７．４Ｈｚ，ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２），３．２２（２Ｈ，ｑ，Ｊ＝６．６Ｈｚ，ＣＨ２ＮＨ），３．８３（６Ｈ，ｑ，Ｊ＝６．９Ｈｚ，Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３），５．２８（１Ｈ，ｔ，Ｊ＝４．８Ｈｚ，ＮＨＣＯ），５．５０（２Ｈ，ｓ，ＣＯＯＣＨ２），８．０９〜７．４４（４Ｈ，ｍ，Ａｒ−Ｈ）．２９Ｓｉ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）δ（ｐｐｍ）：−４５．６２４。
【０２６３】
ＩＲ（ｎｅａｔ）（ｃｍ−１）：３３３４（Ｎ−Ｈ），１７１３（Ｃ＝Ｏ），１５２７（Ｎ−Ｈ）．元素分析値：Ｃ，５１．１２；Ｈ，６．９４；Ｎ，６．７９％．Ｃ１７Ｈ２８Ｎ２Ｏ７Ｓｉとしての計算値：Ｃ，５０．９７；Ｈ，７．０５；Ｎ，７．００％．
【０２６４】
（実施例１３）
光塩基発生剤（Ａ）として、前述した式（１）に示す構造を有する光塩基発生剤を用いたこと、アミノアルキル化合物（Ｃ）としてブチルアミン塩酸塩（和光純薬工業社製、品番：０２４−０３４０）を用いたことを除いては、実施例１１と同様にして、光応答性ガス発生材料用組成物を得、実施例７と同様にして評価した。
【０２６５】
（実施例１４）
光塩基発生剤（Ａ）として、実施例７と同じものを用いたこと、及びアミノアルキル化合物（Ｃ）として、Ｎ，Ｎ−ジエチルエチレンジアミン（Ｃｗ）を用いたことを除いては、実施例１１と同様にして、光応答性ガス発生材料用組成物を得、実施例７と同様にして評価した。
【０２６６】
（実施例１５〜２３）
下記の表３に示すように、実施例１５〜実施例１７では塩基増殖剤（Ｂ）の配合割合を変更したことを除いては、実施例１４と同様にして、光応答性ガス発生材料用組成物を得、実施例７と同様にして評価した。
【０２６７】
また、下記の表３に示すように、実施例１８〜２０では、バインダー（Ｄ）としてのメタクリル酸メチル−アクリルアミド共重合体の配合割合を異ならせたことを除いては、実施例１４と同様にして、光応答性ガス発生材料用組成物を得、実施例７と同様にして評価した。
【０２６８】
また、下記の表３に示すように、実施例２１〜２３では、バインダー（Ｄ）としてのメタクリル酸メチル−アクリルアミド共重合体の平均分子量を異ならせたことを除いては、実施例１４と同様にして、光応答性ガス発生材料用組成物を得、実施例７と同様にして評価した。
【０２６９】
（比較例２）
加水分解性シリル基含有ポリプロピレングリコール（旭硝子社製、商品名：エクセスターＥＳＳ−２４１０）１００重量部と、ジブチルスズジラウレート（和光純薬社製）２重量部とを均一になるまで混合し光応答性ガス発生材料用組成物を得た。作製された組成物をポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）で作製した枠内の５０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍの空間に充填し、空気中で１２時間硬化させた。硬化物を取り出し、ガス発生材料とした。
【０２７０】
（実施例及び比較例の評価）
作製された光応答性ガス発生材料に、紫外線を照射した際のガス発生量を評価することで、光応答性ガス発生材料の評価を行った。まず、紫外線透過性の石英ガラスで囲まれたガス発生室と、ガス発生室で発生したガスを排出するためにガス発生室に接続されたチューブと、該チューブに接続されており、発生したガスの量を測定するためのメスピペットとを備えるガス発生量測定装置を用意した。ガス発生室の寸法は、５０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍとした。上記ガス発生量測定装置において、チューブの一端から水を加え、メスピペットの基準線まで純水を満たした状態を初期状態とした。しかる後、ガス発生室にチューブの上記一端を接続し、ガス発生室において発生したガスにより変化する水位を計測し、発生したガス量を定量した。
【０２７１】
定量に際しては、上記ガス発生室内に、実施例または比較例の光応答性ガス発生材料を収納し、高圧水銀灯を用いて３８０ｎｍの紫外線を光照射強度２４ｍＷ／ｃｍ２となるように照射し、光応答性ガス発生材料から発生するガス発生量を測定した。上記測定結果から光応答性ガス発生材料１ｇあたりのガス発生量を求め下記の透過基準により評価した。
【０２７２】
ガス発生量評価基準
◎：１．５ｍＬ以上
〇：１．０ｍＬ以上、１．５ｍＬ未満
△：０．５ｍＬ以上、１．０ｍＬ未満
×：０．５ｍＬ未満
結果を下記の表２及び表３に示す。
【０２７３】
【表２】
2010089259.tif 000030
【０２７４】
【表３】
2010089259.tif 000031
【０２７５】
（実施例２４）
マイクロ流体デバイスの実施例
６０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍのアクリル系樹脂板に、炭酸レーザーを用いて微細加工を行い、表面に長さ４０ｍｍ×幅０．２ｍｍ×深さ０．２μｍのマイクロ流路を形成した。流路の始点から１０ｍｍの位置に、０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×０．２ｍｍの溶液収納部を形成し、マイクロ流路の始点には直径１ｍｍの円形状の貫通孔を形成した。上記貫通孔が形成されている部分において、アクリル樹脂板の上記マイクロ流路が形成されている側とは反対側の面に、直径２０ｍｍの円形の凹部を形成した。上記マイクロ流路が形成されている側のアクリル系樹脂板には、別のアクリル系樹脂板を接着し、マイクロ流路を封止し、マイクロ流体デバイスを得た。
【０２７６】
実施例９で用意した光応答性ガス発生材料用組成物の原料に、さらに粘着性を示すバインダー成分として、メタクリル酸メチル（和光純薬社製）を２０重量部添加したことを除いては実施例９と同様にして、光応答性ガス発生材料用組成物を得た。表面がコロナ処理されたポリエチレンテレフタレートフィルム（東洋紡社製、製品名：東洋紡コスモシャインＡ４１００）に、アプリケーター（コーティングテスター工業製）を用い、乾燥後の厚みが５０μｍとなるように光応答性ガス発生材料用組成物を塗工した。しかる後、別途用意された離型処理されたポリエチレンテレフタレートフィルム（リンテック社製、品番：＃５０１１）を保護フィルムとして、乾燥後の光応答性ガス発生材料用組成物層の上に貼付した。このようにして、二枚のＰＥＴフィルム間に挟まれたフィルム状の光応答性ガス発生材料を得た。一方の面のＰＥＴフィルムを剥離して、フィルム状光応答性ガス発生材料を露出させ、該フィルム状光応答性ガス発生材料を上記アクリル系樹脂プレートの円形の凹部が形成されている側の面に、円形の凹部を覆うように貼付した。
【０２７７】
（比較例３）
比較例２の光応答性ガス発生材料に、実施例２４で用いた粘着性バインダー成分としてのメタクリル酸メチルを２０重量部配合し、次に、実施例２２と同様にしてフィルム状の光応答性ガス発生材料を用意し、実施例２２と同様に、マイクロ流体デバイスを作製した。
【０２７８】
（実施例２４及び比較例３の評価）
実施例２４及び比較例３で得たマイクロ流体デバイスにおいて、フィルム状光応答性ガス発生材料に、ＬＥＤを用いて最大波長ピーク３８０ｎｍの紫外線を光照射強度が２０ｍＷ／ｃｍ２となるように照射し、ガスを発生させ、マイクロデバイス内のマイクロ流体の移動状態を評価した。具体的には、上記光応答性ガス発生材料をアクリル系樹脂プレートに貼付する前に、前述した貫通孔から食紅で色が付着されたリン酸緩衝液溶液を溶液収納部に完全にみたされるまで添加した。照射開始から、上記リン酸緩衝溶液が流れ切るまでの様子をビデオで録画した。録画された動画を、Ｍｏｓｔｉｏｎ  ＤＶ  ｓｔｕｄｉｏ  ５．６Ｊ  ＬＥ  ｆｏｒ  ＤＶ（Ｐａｎａｓｏｎｉｃ社製）で解析した。結果を下記の表４に示す。なお、表４の結果はサンプル数ｎ＝５の場合の結果を示す。
【０２７９】
【表４】
2010089259.tif 000032
【０２８０】
実施例２４では、比較例３に比べて、非常に短時間でガスが発生し、溶液の移動が始まっていることがわかる。実施例２４では、ガスが効率良く発生するため、溶液が移動を始めるタイミングのばらつきが小さい。比較例３では、ガスが効率良く生じないため、溶液が移動するまでに時間を必要とし、さらに移動を開始するタイミングのばらつきが大きかった。
【０２８１】
上記のように、実施例２４では、マイクロ流路が形成されているアクリル樹脂プレートの片面にフィルム状光応答性ガス発生材料を貼りつけるだけで、簡便に該マイクロ流体デバイスにマイクロポンプを構成することができることがわかる。
【符号の説明】
【０２８２】
１…マイクロ流体デバイス
２…基板
３…ベースプレート
４〜６…中間プレート
４ａ…貫通孔
６ａ…貫通孔
７…トッププレート
８，９…微細流路
１０…マイクロポンプ
１１…ガス発生室
１２…光学窓
１３…光応答性ガス発生材料
１４…流路
１７…反射部材
１７ａ…貫通孔
１８…測定セル
２０…マイクロポンプ
２１…光応答性ガス発生材料
３１…マイクロ流体デバイス
３２…基板
３３…ベースプレート
３３ａ…貫通孔
３３ｂ，３３ｃ…溝
３４…中間プレート
３４ａ…貫通孔
３４ｂ…溝
３５…トッププレート
３６…光応答性ガス発生部材
３７…ガスバリア層
３８，３９…遮光層
１０２Ａ…基板
１０３Ａ…ベースプレート
１０４Ａ〜１０６Ａ…中間プレート
１０７Ａ…トッププレート
１０８，１０９…微細流路
１１０…マイクロポンプ
１１１…ガス発生室
１１２…光学窓
１１３…光応答性ガス発生材料
１３１…マイクロ化学チップ
２１０…基板
２１０ａ…表面
２１０ｃ…溝
２１４…マイクロ流路
２１４ａ…開口
２２０…ガス発生層
２２０ａ…連通孔
２２０ｂ…溝
２２１…バリア層
２２１ａ…外周部
【図１】
2010089259.tif 000035
【図２】
2010089259.tif 000036
【図３】
2010089259.tif 000037
【図４】
2010089259.tif 000038
【図５】
2010089259.tif 000039
【図６】
2010089259.tif 000040
【図７】
2010089259.tif 000041
【図８】
2010089259.tif 000042
【図９】
2010089259.tif 000043
【図１０】
2010089259.tif 000044
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月9日(2009.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板内に微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスのマイクロポンプに用いられる光応答性ガス発生材料であって、
光酸発生剤と、酸刺激ガス発生剤とを含むことを特徴とする、光応答性ガス発生材料。
【請求項２】
酸刺激ガス発生剤の配合量が、光酸発生剤から発生する酸と化学等量以上の配合量である、請求項１記載の光応答性ガス発生材料。
【請求項３】
バインダー樹脂をさらに含む、請求項１又は２に記載の光応答性ガス発生材料。
【請求項４】
バインダー樹脂１００重量部に対して、光酸発生剤１０重量部〜３００重量部、酸刺激ガス発生剤１０重量部〜３００重量部を含有する、請求項３記載の光応答性ガス発生材料。
【請求項５】
錠剤状あるいは微粒子状あるいはフィルム状の形態である請求項１〜４記載のいずれか１項記載の光応答性ガス発生材料。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光応答ガス発生材料と、前記光応答ガス発生材料を支持する支持部材とを備える光応答性ガス発生部材。
【請求項７】
基板内に微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスに用いられるマイクロポンプであって、
前記マイクロポンプ内に請求項１〜５のいずれか１項に記載の光応答性ガス発生材料、該光応答性ガス発生材料からなる光応答性ガス発生錠剤、該光応答性ガス発生材料からなる光応答性ガス発生微粒子、及び該光応答性ガス発生材料からなる光応答性ガス発生フィルムの内の少なくとも１つが収納されていることを特徴とする、マイクロポンプ。
【請求項８】
前記基板内に前記マイクロポンプを形成するためのガス発生室が形成されており、ガス発生室に臨むように、前記基板の一面に光学窓が設けられており、前記ガス発生室内に、前記光応答性ガス発生材料が収納されている、請求項７に記載のマイクロポンプ。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれか１項記載の光応答性ガス発生材料が、フィルム状光応答性ガス発生材料であり、前記基板にマイクロポンプを形成するために基板表面に開口しているガス発生部が形成されており、該ガス発生部が前記フィルム状光応答性ガス発生材料により閉成されるように、前記基板の表面に前記フィルム状光応答性ガス発生材料が貼付されている、マイクロポンプ。
【請求項１０】
基板内に微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスであって、
前記基板が少なくとも２つの前記マイクロポンプが内蔵されている第１のプレートと、該第１のプレートに積層されており、かつ微細流路を構成するための溝もしくは貫通孔を有する第２のプレートとを有し、前記マイクロポンプが、駆動源として請求項１〜５のいずれか１項に記載の光応答性ガス発生材料を有するマイクロ流体デバイス。
【請求項１１】
前記微細流路が複数設けられており、平面視において、隣接する前記微細流路の開口相互間に設けられ、前記ガス発生部を遮光する遮光層をさらに備える、請求項１０に記載のマイクロ流体デバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスのマイクロポンプに用いられる光応答性ガス発生材料に関し、より詳細には、光の照射によりマイクロ流体を搬送するためのガスを発生し、マイクロ流体の送液効率を高めることを可能とする光応答性ガス発生材料、並びに該光応答性ガス発生材料を用いたマイクロポンプ及びマイクロ流体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な分野で分析装置の小型化が進められている。例えば、医療診断を患者の近傍で行うベッドサイド診断では、結晶検査機器の小型化が強く求められている。また、大気、水、または土壌中の環境汚染物質の分析に際しては、屋外で行う必要があるため、このような用途においても、分析装置の小型化が強く求められている。
【０００３】
このようなニーズを満たすものとして、マイクロ流体デバイスが注目されている。マイクロ流体デバイスは、例えば、手で容易に持ち運び、取り扱い得る大きさの基板を有する。この基板内に、試薬、希釈液、及び検体などを搬送する複数の微細流路が形成されている。そして、基板内には、上記微細流路に接続される部分として、試薬収納部、検体供給部、希釈液収納部、反応室、混合部等が適宜設けられている。
【０００４】
マイクロ流体デバイスでは、小型化が進められているため、上記基板の大きさは、通常、平面積が１０００ｃｍ２以下程度であり、基板の厚みは０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。従って、内部に形成される微細流路の径は、通常、５μｍ〜１ｍｍ程度と非常に細い。ここで流路が平坦である場合には、微細流路の径は平坦流路の断面の狭い方の幅でもって規定される。
【０００５】
従って、検体、希釈液、試薬等のマイクロ流体は、上記のような非常に小さな径の流路を搬送されるため、通常の液体が送液される回路と異なり、液体の表面張力や微細流路の壁面の濡れ性などに大きく影響を受ける。従って、従来、このようなマイクロ流体デバイスの様々な部分について、種々の検討がなされている。
【０００６】
このようなマイクロ流体デバイスの基板内にマイクロポンプを構成する方法が研究されている。ここで、マイクロポンプとは、上記のような微細流路にマイクロ流体を送液する駆動源であって、典型的には、総体積が１ｃｍ３以下程度の非常に小さなポンプをいうものとする。例えば、特許文献１には、ＭＥＭＳ加工技術により、非常に小型化されたダイヤフラム構造を備えたマイクロポンプが開示されている。また、下記の特許文献２には、微小ピストンにより断続的に送液するマイクロポンプが開示されている。また、下記の特許文献３には、微細流路上に電気浸透流を発生させる方法により、送液を行うポンプが開示されている。また、下記の特許文献４には、固体電解質を用いた水素ポンプからなるマイクロポンプが開示されている。
【０００７】
他方、下記の特許文献５には、基板内に構成されたマイクロポンプ室に、熱または光線によりガスを発生する材料が充填されているマイクロポンプが開示されている。ここでは、マイクロポンプ室に配置された熱または光線によりガスを発生する材料に対し、熱エネルギーを与えたり、あるいは光を照射することにより、ガスが発生される。そして、この発生したガスの圧力により、微細流路内のマイクロ流体が送液される。特許文献５では、熱または光線によりガスを発生する材料としては、酸素含有量が１５〜５５重量％のポリオキシアルキレン樹脂が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１３２６４６号公報
【特許文献２】特開２００２−０２１７１５号公報
【特許文献３】特開平１０−１００８８号公報
【特許文献４】米国特許第３，４８９，６７０号明細書
【特許文献５】特開２００５−２９７１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１〜４に記載の様々なマイクロポンプでは、構造が複雑であり、小型化が困難であった。特に、ダイヤフラム構造や微小ピストンを用いた特許文献１，２に記載のポンプでは、機械的な構造を有するため、小型化が困難であるだけでなく、送液されるマイクロ流体において脈動が生じるという問題があった。
【００１０】
他方、特許文献４に記載の固体電解質を用いた水素ポンプでは、組み立てが煩雑であり、かつ導電線ならびにガス流路等の引き回しの制約が大きく、従って、マイクロ流体デバイスの基板内に多くのポンプを高密度に実装することが困難であった。
【００１１】
これに対して、特許文献５に記載のマイクロポンプでは、熱または光によりガスを発生する材料が、光の照射によりガスを発生するため、複雑な機械的構造を必要とせず、また導電線も必要としない。従って、マイクロポンプの構造の簡略化及び小型化を進め、ポンプを高密度に実装することができる。しかも、上記光線によりガスを発生する材料を充填するマイクロポンプ室を形成すればよいだけであるため、マイクロ流体デバイスの基板への加工も容易である。
【００１２】
しかしながら、特許文献５に記載のマイクロポンプでは、酸素含有量が１５〜５５重量％のポリオキシアルキレン樹脂を用いてマイクロポンプが構成されているため、充分なガス圧を得るために光の照射強度を高くする必要があったり、流体駆動までに時間がかかるという問題があった。
【００１３】
また、ガスを発生する化合物としてアゾ化合物を用いた場合、光・熱いずれでも分解するため、保存時に高温になると、意図に反してガスが発生してしまうなど、保存安定性が悪いという問題もあった。
【００１４】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスのマイクロポンプに用いられる光応答性ガス発生材料であって、光が照射されるとガスを効率的に発生し、マイクロ流体を搬送することができ、しかも送液効率を高めることができる光応答性ガス発生材料、並びに該光応答性ガス発生材料を用いたマイクロポンプ及びマイクロ流体デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、基板内に微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスのマイクロポンプに用いられる光応答性ガス発生材料であって、光酸発生剤と、酸刺激ガス発生剤とを含む、光応答性ガス発生材料が提供される。
【００１６】
また、本発明では、上記光酸発生剤としては、光照射によって酸を発生する様々な化合物を用いることができるが、キノンジアジド化合物、オニウム塩、スルホン酸エステル類及び有機ハロゲン化合物からなる群から選ばれた少なくとも１種が好ましく、キノンジアジド化合物、スルホン酸オニウム塩、ベンジルスルホン酸エステル、ハロゲン化イソシアヌレート及びビスアリールスルホニルジアゾメタンからなる群から選ばれた少なくとも１種が特に好ましい。これらの光酸発生剤は、光が照射されると効率的に分解し、スルホン酸等の強酸を生じさせる。さらに、発生した酸は、酸刺激ガス発生剤と効率的に反応するので、ガスの発生効率がより一層高められる。
【００１７】
本発明では、前記酸刺激ガス発生剤としては、炭酸塩及び／又は重炭酸塩が好ましく、それによって、酸による刺激が与えられた際に、ガスがより一層効率よく発生する。
【００１８】
また、本発明に係るマイクロ流体デバイスは、基板内に微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスであって、前記基板が少なくとも２つの前記マイクロポンプが内蔵されている第１のプレートと、該第１のプレートに積層されており、かつ微細流路を形成する溝もしくは貫通孔を有する第２のプレートとを有し、前記マイクロポンプが、駆動源として本発明に従って構成された光応答性ガス発生材料を有する。
【００１９】
本発明の光応答性ガス発生材料は、錠剤状、微粒子状、フィルム状などの形態に加工されていてもよい。
【００２０】
本発明に係る光応答性ガス発生材料は、バインダー樹脂をさらに含んでいてもよい。バインダー樹脂を含ませることよって、錠剤状、微粒子状、フィルム状などの形態への加工が容易になる。また、バインダー樹脂の形態を強固に固定することができる。
【００２１】
また、本発明では、上記バインダー樹脂の重量平均分子量は、５万〜１００万の範囲が好ましい。また、上記バインダー樹脂は、光分解性を有することが好ましい。光分解性を有する場合には、ガスがより一層効率的に発生する。
【００２２】
また、上記バインダー樹脂は、粘接着性を有する樹脂であることが好ましい。その場合には、光応答性ガス発生材料に粘接着性を付与することができるので、例えばマイクロポンプ構成部分に光応答性ガス発生材料を容易に設置することができる。例えば、フィルム状の光応答性ガス発生材料が粘着性を示す場合、マイクロ流体デバイスの基板面や基板内部の壁面に容易に貼付することができる。
【００２３】
本発明の光応答性ガス発生材料は、光増感剤をさらに含むことが好ましい。光増感剤を含む場合には、光の照射によりガスがより一層速やかに発生する。
【００２４】
本発明の光応答性ガス発生材料は、光応答性ガス発生材料を支持する支持部材を有していてもよい。この場合、光応答性ガス発生材料にバインダー樹脂が含まれていてもよく、また含まれていなくてもよい。
【００２５】
本発明の支持部材は多孔性部材であってもよい。この場合、光の照射により発生したガスが、多孔性部材の多数の孔を通じて速やかに光応答性ガス発生部材から放出される。従って、マイクロポンプ装置の送液効率を効果的に高めることができる。
【００２６】
また、多孔性部材は、複数の繊維を集合してなる繊維状部材であってもよい。この場合、繊維状部材の網目状の空間から発生したガスが速やかに放出される。上記繊維状部材が、面状部材である場合には、面状部材の面の多数の網目から、発生したガスが速やかに放出される。
【００２７】
また、上記支持部材は、不織布であってもよく、その場合は、不織布の表面に光応答性ガス発生部剤を付着させることができる。この構成では、不織布の表面に付着した光応答性ガス発生部材からガスが速やかに放出されるため、光応答性ガス発生樹脂組成物のみを用いた場合に比べて、内部で発生したガスがより速やかに放出される。従って、マイクロポンプの送液効率を高めることができる。
【００２８】
本発明に係るマイクロポンプは、基板内に微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスに用いられ、マイクロポンプ内に本発明の光応答性ガス発生材料が収納されている。
【００２９】
本発明に係るマイクロポンプのある特定の局面では、前記基板内にガス発生室が形成されており、前記ガス発生室が臨むように前記基板の一面に光学窓が設けられており、前記ガス発生室内に前記光応答性ガス発生材料が収納されている。
【００３０】
本発明に係るマイクロポンプの他の特定の局面では、前記光応答性ガス発生材料が、フィルム状光応答性ガス発生材料であり、前記基板にマイクロポンプを形成するために基板表面に開口しているガス発生部が形成されており、該ガス発生部が前記フィルム状光応答性ガス発生材料により閉成されるように、前記基板の表面に前記フィルム状光応答性ガス発生材料が貼付されている。
【００３１】
本発明に係るマイクロポンプのさらに他の特定の局面では、前記基板表面であって、前記フィルム状光応答性ガス発生材料により覆われる部分に凹凸が形成される。
【００３２】
本発明に係るマイクロ流体デバイスは、基板内に微細流路が形成されているマイクロ流体デバイスに用いられるマイクロポンプを備え、少なくとも２つの前記マイクロポンプが内蔵されている第１のプレートと、該第１のプレートに積層されており、かつ微細流路を形成する溝もしくは貫通孔を有する第２のプレートとを有し、前記マイクロポンプ内に本発明の光応答性ガス発生材料が収納されている。
【００３３】
本発明に係るマイクロ流体デバイスのある特定の局面では、前記第１のプレート内に少なくとも２つのガス発生室が形成されており、前記ガス発生室が臨むように前記第１のプレートの一面に光学窓が設けられており、前記ガス発生室内に前記光応答性ガス発生材料、前記光応答性ガス発生微粒子、及び前記光応答性ガス発生フィルムの内の少なくとも１つが収納されている。
【００３４】
本発明に係るマイクロ流体デバイスの他の特定の局面では、前記微細流路が複数設けられており、平面視において、隣接する前記微細流路の開口相互間に設けられ、前記ガス発生部を遮光する遮光層がさらに備えられている。
【発明の効果】
【００３５】
本願発明によれば、光応答性ガス発生材料が、光酸発生剤と酸刺激ガス発生剤とを含むので、光が照射されると光酸発生剤が分解し、酸を生じさせる。さらに、該酸が酸刺激ガス発生剤と反応することにより、酸刺激ガス発生剤からガスを速やかに発生させることができる。よって、マイクロ流体デバイスのマイクロポンプに、本発明の光応答性ガス発生材料を用いることにより、マイクロ流体を搬送することができ、しかも送液効率を高めることができる。
【００３６】
また、本発明の光応答性ガス発生材料は、熱に対して安定なため保存安定性も良好である。
【００３７】
よって、本発明の上記光応答性ガス発生材料を用いたマイクロポンプでは、送液効率を高めることが可能となる。また、該マイクロポンプが内蔵されたマイクロ流体デバイスにおいても、マイクロ流体の搬送効率を高め、分析等の作業を速やかに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロポンプを備えるマイクロ流体デバイスの略図的正面断面図及び該マイクロポンプの構造を拡大して示す部分正面断面図である。
【図２】図２は、本発明のマイクロポンプを備えるマイクロポンプ装置の変形例を示す部分正面断面図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態に係るマイクロ流体デバイスを説明するための略図的正面断面図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施形態に係るマイクロ流体チップの断面図である。
【図５】図５は、本発明の第４の実施形態に係るマイクロ流体デバイスを示す正面断面図である。
【図６】図６は、本発明の第５の実施形態に係るマイクロ流体デバイスを示す正面断面図である。
【図７】図７は、第５の実施形態におけるガス発生層の平面図である。
【図８】図８は、第５の実施形態の変形例におけるガス発生層の平面図である。
【図９】図９は、第５の実施形態の他の変形例に係るマイクロ流体デバイスの断面図である。
【図１０】図１０は、第５の実施形態のさらに他の変形例における基板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
〔本発明の光応答性ガス発生材料〕
本発明の光応答性ガス発生材料は、光酸発生剤と、酸刺激ガス発生剤とを含む。本発明の光応答性ガス発生材料は、光酸発生剤及び酸刺激ガス発生剤を含むので、光が照射されると、光酸発生剤から酸を発生し、該酸が酸刺激ガス発生剤と反応して、ガスを速やかに発生する。
【００４０】
本発明において、光酸発生剤とは、光が照射されると酸を発生する化合物である。このような光酸発生剤は既によく知られており、本発明においては、従来公知の光酸発生剤を適宜用いることができる。
【００４１】
上記光酸発生剤の具体例として、例えば、キノンジアジド化合物、オニウム塩、スルホン酸エステル類、有機ハロゲン化合物等を挙げることができる。
【００４２】
中でも、上記光酸発生剤として、キノンアジド化合物、スルホン酸オニウム塩、ベンジルスルホン酸エステル、ハロゲン化イソシアヌレート及びビスアリールスルホニルジアゾメタンからなる群から選ばれた少なくとも１種が特に好ましく用いられる。これらの光酸発生剤は、光が照射されると効率的に分解し、スルホン酸等の強酸を発生させる。よって、これらの光酸発生剤を用いた場合には、ガスの発生効率がより一層高められる。
【００４３】
上記キノンジアジド化合物としては、１，２−ナフトキノン−２−ジアジド−５−スルホン酸又は１，２−ナフトキノン−２−ジアジド−４−スルホン酸と低分子芳香族ヒドロキノン化合物とのエステルを挙げることができる。上記低分子芳香族ヒドロキノン化合物としては、例えば、１，３，５−トリヒドロキシベンゼン、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン、２，３，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、クレゾール等が挙げられる。なかでも、１，２−ナフトキノン−２−ジアジド−５−スルホン酸−ｐ−クレゾールエステルが好ましく用いられる。
【００４４】
上記オニウム塩としては、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート等を挙げることができる。
【００４５】
上記スルホン酸エステル類としては、ビスアリールスルホニルジアゾメタン、ｐ−ニトロベンジル９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルホネート、ｍ−ニトロベンジル９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルホネート、ｍ、ｐ−ジニトロベンジル９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルホネート、ｐ−シアノベンジル９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルホネート、クロロベンジル９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルホネート、ジメチルアミノナフタレン−５−スルフォネート、ジフェニルヨードニウム−９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルフォネート、４−メトキシフェニル−フェニルヨードニウム−９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルフォネート、ビス（４−メトキシフェニル）ヨードニウム−９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルフォネート、ビス（４−ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム−９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルフォネート、ジフェニルヨードニウム−アントラセン−２−スルフォネート、ジフェニルヨードニウム−トルフルオロメタンスルフォネート、５−プロピルスルホニルオキシイミノ−５Ｈ−チオフェン−２−イリデン）−２−メチルフェニルアセトニトリル等が挙げられる。なかでも、光照射による酸の発生効率が高いので、ジフェニルヨードニウム−９，１０−ジメトキシアントラセン−２−スルフォネート、５−プロピルスルホニルオキシイミノ−５Ｈ−チオフェン−２−イリデン）−２−メチルフェニルアセトニトリルが好ましい。
【００４６】
上記酸刺激ガス発生剤としては、酸の刺激すなわち酸の作用によりガスを発生するものであれば特に限定されないが、炭酸塩及び／又は重炭酸塩が好適に用いられる。
【００４７】
上記酸刺激ガス発生剤としては、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カルシウム、水素化ホウ素ナトリウム等が挙げられる。これらは、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。安定性に優れており、かつガス発生量も多いので、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウムと炭酸水素ナトリウムの混合物がより好適である。
【００４８】
上記酸刺激ガス発生剤の配合量は、光酸発生剤から発生する酸と化学等量以上の配合量であることが望ましい。
【００４９】
本発明の光応答性ガス発生材料は、通常保存されている温度でガスを発生せず、光照射によりガスを発生する材料であるため、熱安定性も好ましい。
【００５０】
本発明では、光応答性ガス発生材料は、錠剤状、微粒子状、フィルム状などの形態に加工されていてもよい。
【００５１】
〔バインダー樹脂〕
本発明では、光応答性ガス発生材料は、バインダー樹脂をさらに含んでいてもよい。この場合、錠剤状、微粒子状、フィルム状などの形態への光応答性ガス発生材料の加工が容易になる。また、光応答性ガス発生材料の形態を強固に維持することができる。
【００５２】
上記バインター樹脂としては特に限定されず、例えば、ポリ（メタ）アクリル、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミドなどの高分子材料を用いることができる。また、これらの共重合体を用いてもよく、これらを併用してもよい。なかでも、ガスの発生効率がより一層高められるので、ポリ（メタ）アクリレートが好ましい。バインダー樹脂の紫外光吸収帯は、上記光酸発生剤や光増感剤の紫外光吸収帯よりも短波長であることが望ましい。
【００５３】
上記ポリ（メタ）アクリルを得るのに用いられる（メタ）アクリレートモノマーは、鎖状化合物または環状化合物のいずれであってもよい。上記鎖状化合物としては、（メタ）アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−メチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ラウリル等が挙げられる。上記環状化合物としては、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸イソボロニル等が挙げられる。なかでも、（メタ）アクリル酸メチルが好ましい。
【００５４】
上記ポリ（メタ）アクリルは、例えば、上述した（メタ）アクリレートモノマーと、該（メタ）アクリレートモノマーと共重合可能なビニル系モノマーとを共重合することにより得られたものであってもよい。
【００５５】
上記（メタ）アクリルモノマーと共重合可能なビニル系モノマーとしては特に限定されず、例えば、（メタ）アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、（無水）マレイン酸、（無水）フマル酸、カルボキシエチルアクリレート等のカルボキシアルキル（メタ）アクリレート類等のカルボキシル基含有ビニルモノマー；２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート等の水酸基含有ビニルモノマー；（メタ）アクリロニトリル、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、Ｎ−ビニルラウリロラクタム、（メタ）アクリロイルモルホリン、（メタ）アクリルアミド、ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド、ジメチルアミノメチル（メタ）アクリレートなどの窒素含有ビニルモノマー等が挙げられる。これらのビニル系モノマーは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００５６】
上記（メタ）アクリレートモノマーと上記ビニル系モノマーとの組合せとしては特に限定されないが、例えば（メタ）アクリル酸メチルと（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸メチルと（メタ）アクリルアミド、または（メタ）アクリル酸とＮ−イソプロピル（メタ）アクリルアミドとの組合せ等が挙げられる。
【００５７】
上記（メタ）アクリレートモノマーと上記ビニル系モノマーとの共重合比（重量比）は、９８：２〜５１：４９の範囲が好ましい。
【００５８】
ガスの発生効率がより一層高められるので、上記ポリ（メタ）アクリレートとしては、ポリメチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸メチル・（メタ）アクリル酸共重合体及び（メタ）アクリル酸メチル・（メタ）アクリルアミド共重合体から選ばれた少なくとも１種が好ましい。また、ガスの発生効率がより一層高められるので、ポリ（メタ）アクリレートは、アミノ基あるいはカルボニル基を有することが好ましい。
【００５９】
ガスの発生効率がより一層高められるので、バインダー樹脂は光分解性を有してもよい。
【００６０】
上記バインダー樹脂の重量平均分子量は、５万〜１００万の範囲が好ましく、より好ましくは１０万〜５０万の範囲である。バインダー樹脂の重量平均分子量が小さすぎると、バインダー樹脂自体の凝集力が低くなるため、光酸発生剤もしくは酸刺激ガス発生剤を、強固に固めることができないことがあり、バインダー樹脂の重量平均分子量が大きすぎると、各種形態への加工性が低下する。
【００６１】
また、上記バインダー樹脂は、粘接着性を有する樹脂であることが好ましい。その場合には、光応答性ガス発生材料に粘接着性を付与することができるので、例えばマイクロポンプに光応答性ガス発生材料を容易に配置することができる。例えば、粘着性を有するフィルム状光応答性ガス発生材料は、マイクロ流体デバイスの基板面や基板内部の壁面に容易に貼付することができる。
【００６２】
上記バインダー樹脂を含む場合には、本発明では、バインダー樹脂１００重量部に対して、上記光酸発生剤は１０〜３００重量部の割合で含有されていることが好ましく、より好ましくは５０〜２００重量部である。また、バインダー樹脂１００重量部に対して、酸刺激ガス発生剤は１０〜３００重量部の割合で含有さていることがより好ましく、さらに好ましくは５０〜２００重量部である。光酸発生剤並びに酸刺激ガス発生剤が少なすぎると、光の照射によりガスが充分に発生しないことがあり、多すぎると、光酸発生剤並びに酸刺激ガス発生剤がバインダー樹脂内に効率よく分散あるいは付着されずに粉状物を生じることがあり、マイクロ流路が汚染されることがある。
【００６３】
本発明の光応答ガス発生材料は、錠剤状あるいは微粒子状あるいはフィルム状の形態を有していることが好ましい。光応答ガス発生材料が錠剤状とされていることが特に好ましく、この場合は、光応答ガス発生材料の取り扱いが容易となる。また、フィルム状とする場合と比較してバインダー樹脂の量を少なくすることができるため、高いガス発生効率を実現することができる。
【００６４】
なお、光応答ガス発生材料を錠剤状に加工する方法としては、例えば、プレス法などが挙げられる。
【００６５】
上記バインダー樹脂の量は、光応答ガス発生材料が有する形態に応じて適宜決定することができる。例えば、光応答ガス発生材料の形態が錠剤や微粒子上の場合、バインダー樹脂の量は、光応答ガス発生材料の形態が保持できる範囲で少ないことが好ましく、使用しないことがより好ましい。バインダー樹脂を使用する場合でも結着剤程度の量を用いることが好ましい。この場合、バインダー樹脂の配合割合は、光酸発生剤と酸刺激ガス発生剤の合計１００重量部に対して、好ましくは０〜２０重量部、さらに好ましくは、０〜１０重量部である。
【００６６】
これは光ガス発生材料中のガスを発生する化合物である光酸発生剤と酸刺激ガス発生剤をバインダー樹脂に比べてできるだけ多く含有する方がガス発生量が多くなるためである。
【００６７】
光応答性ガス発生材料からなる光応答性ガス発生微粒子を得るに際しては、光応答性ガス発生材料に配合される各成分を適宜別々に微粒子としてもよく、２種類以上を混合し一種類の微粒子としても良い。中でも少なくとも光酸発生剤と酸刺激ガス発生剤とを同一の微粒子とすることが好ましい。光応答性ガス発生微粒子を用いた場合には、光照射後の微粒子からのガス発生効率を高めることができ、さらに微粒子間に空間が存在することから発生したガスの通過が容易になる。光応答性ガス発生微粒子の粒子径は特に限定されず、好ましくは５０μｍ〜２ｍｍである。光応答性ガス発生材料を微粒子にするためには上述のバインダー樹脂を使用して各成分を配合した後に、該配合物を貧溶媒中に目的とする微粒子径となるように適量ずつスポッティングするなどすれば良い。
【００６８】
光応答性ガス発生材料がフィルム状やテープ状である場合には、取扱いが容易である。すなわち従来のマイクロポンプシステムでは、基板内にマイクロポンプ室を形成する必要があり、マイクロポンプシステムの製造工程が煩雑となる傾向があったが、フィルム状やテープ状とすることにより、これを基板に貼付してマイクロポンプにする等により製造工程の簡素化を図ると共に、さらなる小型化を図ることができる。
【００６９】
上記光応答性ガス発生材料は、上述のバインダー樹脂を使用して、通常の方法によりフィルムにすることができる。光応答性ガス発生フィルムの厚みは特に限定されず、好ましくは１〜２００μｍであり、より好ましくは５〜１００μｍである。また、光応答性ガス発生フィルムは透明であることが好ましい。
【００７０】
〔光増感剤〕
本発明の光応答性ガス発生材料は、光増感剤をさらに含むことが好ましい。光応答性ガス発生材料が光増感剤を含む場合には、光の照射によりガスをより一層速やかに発生させることができる。
【００７１】
上記光増感剤としては光酸発生剤にエネルギーを移動して光酸発生剤の分解を促進する化合物であればよく、特に限定されないが、例えばチオキサントン、ベンゾフェノン、アセトフェノン類、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインエーテル、ベンジルジメチルケタール、ベンゾイルベンジエート、α−アシロキシムエステル、テトラメチルチウラムモノサルファイド、脂肪族アミン、芳香族基を含むアミン、ピペリジンのように窒素が環系の一部をなしているもの、アリルチオ尿素、ｏ−トリルチオ尿素、ナトリウムジエチルジチオホスフェート、芳香族スルフィン酸の可溶性塩、Ｎ，Ｎ−ジ置換−ｐ−アミノベンゾニトリル系化合物、トリ−ｎ−ブチルフォスフィン、Ｎ−ニトロソヒドロキシルアミン誘導体、オキサゾリジン化合物、テトラヒドロ−１，３−オキサジン化合物、ホルムアルデヒドかアセトアルデヒドとジアミンの縮合物、アントラセン（又はその誘導体）、キサンチン、Ｎ−フェニルグリシン、フタロシアニン、ナフトシアニン、チオシアニン等のシアニン色素類ポルフィリン（又はその誘導体）等が挙げられる。これらの光増感剤は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００７２】
また、上記光増感剤を用いる場合、光増感剤の配合割合は特に限定されないが、増感作用を充分に得るためには、上記光酸発生剤１００重量部に対して、光増感剤は０．１〜１００重量部の範囲で含有されることが好ましい。より好ましくは、１〜５０重量部、更に好ましくは１〜１０重量部である。光増感剤が少なすぎると、増感作用を充分に得ることができないことがあり、多すぎると、増感作用が飽和したり、光酸発生剤の光分解が抑制されたりすることがある。また、光増感剤を配合することにより長波長領域（３００ｎｍ以上）の光源を使用することができる。
【００７３】
本発明において、光応答ガス発生材料は、支持部材に支持されていてもよい。光応答ガス発生材料と、光応答ガス発生材料を支持する支持部材とを有する光応答ガス発生部材をマイクロポンプに設けてもよい。光応答性ガス発生材料を支持部材に支持させる場合には、バインダー樹脂は含まれていてもよく、また含まれていなくてもよい。
【００７４】
支持部材としては、発生したガスを速やかに放出し得る適宜の支持部材を用いることができる。
【００７５】
支持部材は、例えば、綿などの繊維状部材により構成することができる。支持部材を繊維状部材により構成した場合、繊維間の隙間から発生したガスが速やかに外部に放出される。なお、支持部材を繊維状部材により構成する場合、光応答ガス発生材料を繊維状部材に含浸させることにより光応答ガス発生材料を支持部材に支持させることができる。
【００７６】
また、支持部材は、例えば、ガラス繊維、ＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)やアクリルなどの合成繊維、パルプ繊維、金属繊維などが集合し、絡み合っている適宜の繊維状部材であってもよい。
【００７７】
また、支持部材は、発生したガスが外部に速やかに放出され得るものである限り特に限定されず、様々な多孔性部材を支持部材として用いることができる。ここで、多孔性部材とは、外表面に連なった多数の孔を有する部材を広く含むものとし、上記綿などのように、繊維間の隙間が外部に連なっている部材もまた多孔性部材に含めることとする。
【００７８】
従って、上記繊維状部材以外に、内部から外表面に連なる多数の孔が形成されている、例えば、スポンジ、破泡処理発泡体、多孔質ゲル、粒子融着体、ガス圧補助拡厚成形体、ハニカム構造体、筒状ビーズ、波折チップスなどの多孔性材料も上記支持部材を構成する多孔性部材として好適に用いることができる。
【００７９】
また、上記支持部材の材質は、特に限定されず、様々な無機材料または有機材料を用いることができる。このような無機材料としては、ガラス、セラミック、金属、または金属酸化物、有機材料としては、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリエステル、ナイロン、セルロース、アセタール樹脂、アクリル、ＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)、ポリアミド、またはポリイミドなどを用いることができる。
【００８０】
〔他の成分〕
上記光応答性ガス発生材料は、ガスの発生を補助したり、ガス発生の連鎖を止めたり、多孔性支持体へ浸透を補助する目的で、光分解性のアゾ化合物や過酸化物、ラジカルスカベンジャー、溶剤等適宜の添加物を含んでいてもよい。
【００８１】
上記アゾ化合物としては、特に限定されないが、アゾアミド系化合物、アゾニトリル系化合物、アゾアミジン系化合物またはサイクリックアゾアミジン化合物等が挙げられる。これらのアゾ化合物以外のその他のアゾ化合物を用いてもよい。アゾ化合物は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。特に、ケトン基およびアミド基を多く含むアゾ化合物を用いた場合には、該アゾ化合物は非常に極性が大きくバインダー樹脂に静電的結合し易いので、ガスの発生効率がより一層高められる。
【００８２】
上記過酸化物としては特に限定されないが、過酸化ベンゾイル、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド等、その他ｏ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル等、２−エチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、１，２−ベンズアントラキノン、２，３−ジフェニルアントラキノン等のアントラキノン類、２，４−トリクロロメチル−（４’−メトキシフェニル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（４’−メトキシナフチル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（ピペロニル）−６−トリアジン、２，４−トリクロロメチル−（４’−メトキシスチリル）−６−トリアジン等のトリアジン類、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、クメンパーオキシド等が挙げられる。
【００８３】
上記ラジカルスカベンジャーとしては特に限定されないが、ｔ−ブチルカテコール、ヒロドキノン、メチルエーテル、カタラーゼ、グルタチオンペルオキシダーゼ、スーパーオキシドディスムターゼ系酵素ビタミンＣ、ビタミンＥ、ポリフェノール類、リノレイン酸等が挙げられる。
【００８４】
上記溶剤としては、光酸発生剤や酸刺激ガス発生剤やバインダー樹脂を溶解させるものであれば特に制限はない。具体的には、ジメトキシエタン、エチレングリコールメチルエチルエーテル、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノールなどのグリコールエーテル類、メチルセロソルブアセテート、エチルソロソルブアセテートなどのエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルなどのジエチレングリコール誘導体類、プロピレングリコールメチルエチルエーテルなどのプロピレングリコール誘導体類、メチルアミルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、乳酸エチルなどのエステル類、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトンなどの非プロトン系双極子溶媒類が挙げられる。
【００８５】
本発明の光応答性ガス発生材料は、必要に応じて、従来知られている種々の添加剤をさらに含んでいてもよい。そのような添加剤としては、例えば、カップリング剤、均添剤、可塑剤、界面活性剤、安定剤等を挙げることができる。
【００８６】
以下、図面を参照しつつ、本発明のマイクロポンプの具体的な実施形態を説明することとする。
【００８７】
ガス発生層２０に照射される光は、ガス発生剤または増感剤が吸収する波長帯の光であれば、特に限定されないが、波長が１０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線及び紫外線に近い４００ｎｍ〜４２０ｎｍの青色光であることが好ましく、３００ｎｍ〜４００ｎｍの近紫外線であることがより好ましい。
【００８８】
ガス発生層２０への光照射に用いられる光源は、特に限定されない。光源の具体例としては、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）、全固体レーザー、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯、メタルハライドランプ、ナトリウムランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、蛍光灯などが挙げられる。なかでも、光源としては、発熱も少なく安価な発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子が好ましく用いられる。
【００８９】
（第１の実施形態）
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロポンプを備えるマイクロ流体デバイスの模式的正面断面図及び該マイクロポンプの構造を示す部分切欠拡大正面断面図である。
【００９０】
図１（ａ）に示すように、マイクロ流体デバイス１は、複数のプレートを積層してなる基板２を有する。基板２は、ベースプレート３と、ベースプレート３上に積層された中間プレート４〜６と、中間プレート６上に積層されたトッププレート７とを有する。なお、基板２の積層構造はこれに限定されるものではない。
【００９１】
上記基板２内に複数の微細流路８，９が設けられている。微細流路９には、図示しない試薬貯留部や検体供給部が接続されている。上記微細流路８に、マイクロポンプ室１０が接続されている。図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、マイクロポンプ室１０は、基板２内に形成されている。より具体的には、本実施形態では、ベースプレート３の上面に開いたガス発生室１１がベースプレート３に設けられている。ガス発生室１１の下面には、光学窓１２が設けられている。光学窓１２は、後述する光応答性ガス発生部材に光を照射した際に、光を発生させるための該光を透過する材料により構成されている。
【００９２】
本実施形態では、ベースプレート３が透明部材からなり、ベースプレート３を構成する透明部材により、光学窓１２がベースプレート３に一体に形成されている。このような透明部材としては、ガラスまたは透明性を有する合成樹脂を用いることができ、その材料は特に限定されるものではない。
【００９３】
上記基板２のベースプレート３以外の中間プレート４〜６及びトッププレート７等を構成する材料についても、合成樹脂等の適宜の材料により形成することができる。
【００９４】
他方、光学窓１２は、ベースプレート３と別部材で形成されていてもよい。すなわち、ベースプレート３の一部に開口を設け、該開口に光学窓１２を構成する透明部材をガス発生室１１を気密封止するように固定してもよい。このような構成をとる場合、ベースプレートを着色することで迷光を防ぎ、マイクロポンプを多数並べた場合でもひとつひとつを誤動作なく確実に制御できる。
【００９５】
また、ベースプレート３において、ガス発生室１１が下方に開口しており、ベースプレート３の下面に透明なプレートをさらに積層して、光学窓１２を形成してもよい。
【００９６】
このとき、光学窓を形成する透明なプレートには、光学窓以外を遮光する目的で、塗装もしくはフィルム貼合がなされてもよい。
【００９７】
ガス発生室１１は、ベースプレート３の上面に開口している。そして、ガス発生室１１内には、光応答性ガス発生部材１３が収納されている。
【００９８】
上記ガス発生室１１の平面形状は特に限定されず、円形または矩形等の適宜の形状とし得る。また、ガス発生室１１の深さは、光応答性ガス発生部材１３が収納され得る限り、特に限定されるものではない。
【００９９】
通常、ガス発生室１１の大きさは、小型のマイクロポンプを構成する必要があるため、平面積が４００ｍｍ２以下程度、深さが０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度とされることが望ましい。更に望ましくは、平面積９ｍｍ２以下、深さが１ｍｍ〜１．５ｍｍ程度である。特にマイクロポンプのパワーが必要とされる場合には、ガス発生室を複数連結して使用することもできる。
【０１００】
上記光応答性ガス発生材料１３は、光応答性ガス発生材料が付着されている支持部材とを有する。光応答性ガス発生材料１３は、例えば支持部材に光応答性ガス発生材料を含浸させて暗室にて乾燥させて得ることができる。また、光応答性ガス発生材料１３では、支持部材が発泡されて多孔質とされているものであってもよい。支持部材は、一体とされている必要はなく、複数の支持部材がガス発生室に納められていてもよい。表面積を稼ぐために、支持部材に微粒子を加えてもよい。
【０１０１】
また、上記支持部材は、上記繊維状部材を含む多孔性部材からなることが好ましいが、より好ましくは、上記孔が、光学窓１２側の表面から光学窓１２が設けられている側とは反対側の面に連なっている連続気孔のようなガス流路が孔として存在している多孔性部材が望ましい。その場合には、外部で発生した熱が、より速やかに、微細流路８側に放出されることになる。
【０１０２】
本実施形態のマイクロポンプ１０では、光応答性ガス発生材料１３が、上記支持部材に付着された構成を有するため、光の照射により発生したガスが、速やかに光応答性ガス発生部材１３の外表面から放出されることとなる。従って、単に光応答性ガス発生材料の塊を収納した場合に比べ、ガス発生効率を、例えば１０倍以上と飛躍的に高めることが可能となる。
【０１０３】
ガスを発生するのに用いられる光は、光酸発生剤または光増感剤が吸収をもつ波長であれば、特に限定されず、好ましくは、波長が１０〜４００ｎｍの紫外線および紫外線に近い４００〜４２０ｎｍの青色光が好ましい。より好ましくは、３００〜４００ｎｍの近紫外線であり、光源としては、市販の安価な３８０ｎｍのＬＥＤ等の発光素子を利用できる。
【０１０４】
また、上記光応答性ガス発生材料１３においては、上記支持部材の表面に光応答性ガス発生材料が付着された形態を有するが、好ましくは、図１（ａ）に示すように、光応答性ガス発生部材１３と光学窓１２との間に空気層１４が形成されることが望ましい。空気層１４が形成されている場合には、発生したガスが、空気層１４の空間を経由して速やかに微細流路８側に排出される。より望ましくは、図１（ｂ）に示すように、光学窓１２と光応答性ガス発生材料１３との間に設けられた空気層１４が中間プレート４に設けられた貫通孔４ａに連なるように、光応答性ガス発生材料１３の側面の外側に、ガス流路１５が形成される。そのためには、光応答性ガス発生材料１３の平面積は、ガス発生室１１の平面積よりも小さいことが望ましい。
【０１０５】
また、本実施形態では、上記光応答性ガス発生材料１３の光学窓１２側の面には、多数の凹凸が設けられており、それによって、空気層１４の体積が大きくされている。従って、このような凹凸を設けることが望ましい。
【０１０６】
また、本実施形態では、上記光応答性ガス発生材料１３の光学窓１２とは反対側の面に、反射部材１７が設けられている。反射部材１７は、光学窓１２から照射されてきた光を反射する適宜の反射性材料により構成される。このような反射性材料としては、金属、鏡等を用いることができるが、好ましくは、薄く、マイクロ流体デバイスの低背化を進め得るため、金属箔や金属蒸着膜等を用いることができる。好ましくは、反射性に優れ、安価であるアルミニウム箔などの金属箔が好適に用いられる。また、Ａｌなどの適宜の金属もしくは合金を蒸着することにより、より薄い反射層を形成することも可能である。
【０１０７】
上記反射部材１７の厚みは特に限定されないが、薄い方が好ましい。金属箔からなる場合、反射部材１７の厚みは１μｍ〜５００μｍ程度であり、蒸着膜などの薄膜形成法により形成された薄膜により反射部材１７が形成される場合には、１μｍ以下程度の厚みとすればよい。
【０１０８】
なお、反射部材１７には、貫通孔１７ａを形成する必要がある。貫通孔１７ａは、排出孔１６に重なり合う位置に設けられている。貫通孔１７ａを形成することにより、発生したガスを貫通孔１７ａを経由して貫通孔４ａに排出することができる。貫通孔４ａは、中間プレート４に形成されており、かつ微細流路８に連なっている。微細流路８は、中間プレート５に、流路幅に応じた貫通開口部を設けることにより形成されており、該貫通開口部が、下方の中間プレート４及び上方の中間プレート６により閉成されて、微細流路８が形成されている。該微細流路８は、中間プレート６に設けられた接続用貫通孔６ａに連ねられている。接続用貫通孔６ａは、微細流路９に開口している。接続用貫通孔の大きさは、気体が通過しうるが流体は通過しない５〜２０μｍが望ましい。微細流路９は、トッププレート７の下面に、微細流路９の平面形状に応じた凹部を形成することにより設けられている。
【０１０９】
前述したように、マイクロ流体デバイスでは、微細流路の幅は、通常、５μｍ〜１ｍｍ程度と非常に小さく、従って、微細流路を送液されるマイクロ流体は、基板２の内面との間の表面張力の影響を大きく受け、毛細管現象の影響も大きく受ける。従って、通常の大きな流路を有する流体回路とは異なる挙動をマイクロ流体が示すこととなる。このようなマイクロ流体デバイス１では、流路の長さ部分の一部において、流路の横断面の全面積を占めるものの、該流体の前後に空気層が存在する状態で、すなわちマイクロ流体は液滴の状態で送液されることができる。このような場合には、マイクロポンプ１０により湧出するガスの排除体積効果により、マイクロ流路中の液滴が速やかに輸送される。そして、この場合、マイクロポンプ１０におけるガスの圧力が急激に高まることが、マイクロ流体を速やかに送液する上で望ましい。
【０１１０】
本実施形態のマイクロポンプ１０では、上記のように、光応答性ガス発生材料１３が、支持部材に付着した構造を有し、ガスが速やかに外部に放出されるので、光の照射によりガスを発生させた場合、ガス圧を急激に高めることができる。しかも、上記反射部材１７が設けられているので、光が効果的に利用され、それによっても、マイクロポンプ１０の送液効率が高められる。
【０１１１】
よって、同じ量の光応答性ガス発生材料を用いた場合のガス発生効率及び応答性を高めることができ、ひいてはマイクロポンプ１０の小型化を進め、マイクロ流体デバイス１全体の小型化を進めることが可能となる。
【０１１２】
上記実施形態では、光応答性ガス発生材料１３は、支持部材表面に付着した形態を有していた。しかしながら、光応答性ガス発生材料は、必ずしも光応答性ガス発生材料が支持部材に付着されている形態を有する必要はない。すなわち、上記第１の実施形態のマイクロポンプ１０において、光応答性ガス発生部材１３に代えて、本発明の光応答性ガス発生材料のみをガス発生室１１内に収納してもよい。そして、その他の構造は、上記第１の実施形態と同様とした場合、本発明の実施形態としてのマイクロポンプを備えるマイクロポンプ装置が構成される。この場合、上記第１の実施形態と同様に、反射部材１７が、光応答性ガス発生部材の光学窓１２とは反対側に配置されているので、反射部材１７の存在により、光が効果的に利用され、それによってマイクロポンプの送液効率が高められる。
【０１１３】
また、支持部材を用いない場合には、光応答性ガス発生材料は、塗布部分、例えばガス発生室１１内に、ジェットディスペンサーやインクジェットで微小な液滴で塗布されてもよい。さらに、光応答性ガス発生材料に代えて、あるいは該光応答性発生材料とともに、上記光応答性ガス発生微粒子及び／又は上記光応答性ガス発生フィルムが、ガス発生室１１内に収納されていてもよい。
【０１１４】
上記本発明における第１の実施形態の変形例の説明において、上記第１の実施形態におけるマイクロポンプ１０の説明の上記支持部材以外の構成についての説明を援用することとする。また、第２の実施形態も、以下の変形例と同様に変形でき、また以下のマイクロ流体デバイス１に適用することができる。
【０１１５】
図２は、上記第１の実施形態におけるマイクロポンプ１０の変形例を説明するための模式的部分切欠正面断面図である。この変形例のマイクロポンプ２０では、光応答性ガス発生部材２１は、光学窓１２に対して、多点接触をしている。すなわち、本変形例では、光応答性ガス発生部材２１は、光学窓１２側において、凹凸を有し、上記第１の実施形態の場合と同様に、多数の山部が連ねられた形状を有する。この多数の山部の頂点が、光学窓１２の内面に接触し、多点接触している。従って、光応答性ガス発生部材２１は、光学窓１２の内面に多点接触している。この場合には、複数の山間の谷部において、ガスが放出される空間すなわち空気層が形成されているため、発生したガスを速やかに放出することができる。しかも、光応答性ガス発生部材２１の上記多数の山が、光学窓１２の内面に点接触的に接触しているので、マイクロ流体デバイス１を持ち歩いた場合等において、振動や外力が加えられたとしても、ガス発生室１１内で光応答性ガス発生部材２１が移動し難いため、上記山部間の空気層を確実に確保することができる。また、ガス発生室１１内で、光応答性ガス発生部材２１が動き難いため、光応答性ガス発生部材２１の移動に伴う変形等もう生じ難い。よって、マイクロポンプ２０では、信頼性も高められる。
【０１１６】
上記マイクロ流体デバイス１は、前述のように、マイクロ流体が搬送される微細流路８，９を基板２の内部に有し、微細流路９に、図１（ａ）に破線で示す測定セル１８が接続されている。この測定セル１８内において、微細流路９から送られてきたマイクロ流体が光学的検出方法や電気化学的検出法等を用いて測定されることになる。このような測定セルとしては、光学的な測定を行うために、液状の検体を収納するセルの他、他の方法により測定セル内の検体を検出する適宜の方法に適した測定セルが形成され得る。
【０１１７】
また、マイクロ流体デバイス１では、上記測定セルの他、適宜、検体を希釈するための希釈部や、混合するための混合部等が設けられる。このような構成は、従来より公知のマイクロ流体デバイスの公知の構造に従って適宜変形することができる。
【０１１８】
上記マイクロポンプ１０，２０では、マイクロポンプに収納されている上記光応答性ガス発生材料に３８０ｎｍの紫外線を２４ｍＷ／ｃｍ２の照射強度で２００秒間照射したときに、ガス発生量は、光応答性ガス発生材料１ｇあたり１ｍＬ以上であることが好ましく、１．５ｍＬ以上であることがより好ましい。ガス発生量が、光応答性ガス発生材料１ｇあたり１．０ｍＬ以上であると、送液効率がより一層高められ、１．５ｍＬ以上であると、送液効率がさらに一層高められる。
【０１１９】
上記マイクロ流体デバイス１では、ベースプレート３に、本発明の光応答性ガス発生材料を含む光応答性ガス発生部材１３が収納されているマイクロポンプ１０が１つ内蔵されていた。上記ベースプレート３には、複数のマイクロポンプ１０が内蔵されていてもよい。この場合、複数のマイクロポンプ１０にそれぞれ連ねられた貫通孔４ａを中間プレート４に形成することにより、微細流路が連ねられ、マイクロポンプ１０としての作用を得ることができる。
【０１２０】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態としてのマイクロ流体デバイスの模式的正面断面図である。
【０１２１】
図３に示すように、マイクロ流体デバイス３１は、基板３２を有する。基板３２は複数のプレート３３〜３５を積層することにより形成されている。具体的には、ベースプレート３３に、中間プレート３４及びトッププレート３５が積層されている。基板３２を構成しているベースプレート３３、中間プレート３４及びトッププレート３５については、第１の実施形態における基板材料と同様の材料を用いることができる。ベースプレート３３には、貫通孔３３ａに連なるように、ベースプレート３３の下面に溝３３ｂが形成されている。貫通孔３３ａの上端に連なるように、ベースプレート３３の上面にも溝３３ｃが形成されている。中間プレート３４には、貫通孔３４ａと、貫通孔３４ａの上端に連なる溝３４ｂとが形成されている。溝３４ｂは、トッププレート３５により閉成されている。
【０１２２】
上記基板３２の下面すなわちベースプレート３３の下面には、フィルム状光応答性ガス発生部材３６が貼りつけられている。フィルム状光応答性ガス発生部材３６は、バインダー樹脂を含み粘接着性を示す本発明の光応答性ガス発生材料からなる。従って、ベースプレート３３の下面に、フィルム状光応答性ガス発生部材３６を容易に貼付することができる。
【０１２３】
フィルム状光応答性ガス発生部材３６と、ベースプレート３３の溝３３ｂにより、マイクロポンプが構成されることになる。すなわち、フィルム状光応答性ガス発生部材３６に光が照射されると、ガスが発生する。発生したガスが、貫通孔３３ａを含むマイクロ流路に供給されることになる。マイクロ流路は、貫通孔３３ａに加えて、溝３３ｃ、貫通孔３４ａ，溝３４ｂをも含む微細流路部分である。
【０１２４】
また、上記フィルム状光応答性ガス発生部材３６は、単一のフィルムからなるが、複数のフィルム状光応答性ガス発生部材を積層してもよい。上記フィルム状光応答性ガス発生部材３６は、基板３２の下面に直接成膜されてもよい。
【０１２５】
上記フィルム状光応答性ガス発生部材３６の下面には、ガスバリア層３７が積層されている。ガスバリア層３７はフィルム状光応答性ガス発生部材３６で発生したガスが下面側から流出することを防止するために設けられている。このように、ガスバリア層３７を、ガス供給側とは反対側のフィルム状光応答性ガス発生材料表面に積層することが好ましい。それによって、マイクロ流路へのガス供給量をより一層高めることができる。
【０１２６】
上記ガスバリア層３７は、フィルム状であってもよく、プレート状であってもよい。また、ガスバリア層３７は発生したガスを透過させにくい材料からなることが好ましい。ガスバリア層３７は、ガスを透過させ難い適宜の材料からなる膜、またはプレートであってもよい。ガスバリア層５１の材質としては、例えば、ポリアクリル、ポリオレフィン、ポリカーボネート、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン、ウレタン樹脂、ポリイミド及びガラスなどが挙げられる。
【０１２７】
ガスバリア層３７は、好ましくは光透過性材料からなる。特に、フィルム状光応答性ガス発生部材３６の下面側から光を照射する場合には、上記光酸発生剤を分解させる光や光増加剤が吸収する光の波長の透過性に優れていることが望ましい。もっとも、基板３２を透明とした場合には、ガスバリア層３７は光不透過性材料であってもよい。その場合には、基板３２の上面側から光を透過し、ガスを発生させてもよい。
【０１２８】
なお、ガスバリア層３７の下面から光を照射する場合、上記マイクロポンプを構成している溝３３ｂの下方部分にのみ光を照射するために、遮光層３８を設けてもよい。遮光層３８は、遮光性材料からなり、溝３３ｂが開口している部分の下方に位置している。このような遮光層３８，３９を構成する材料についても、照射される光を遮光し得る、あるいは照射される光を透過し難い適宜の材料を用いることができる。
【０１２９】
（第３の実施形態）
図４に、本発明の第３の実施形態に係るマイクロ流体デバイスとしてのマイクロ化学チップを正面断面図で示す。
【０１３０】
図４に示すマイクロ化学チップ１３１は、第１の実施形態のマイクロ流体デバイスが２つ並べられた構造を有する。マイクロ化学チップ１３１は、２つのマイクロポンプ１１０が内蔵されている第１のプレートとしてのベースプレート１０３Ａを有する。
【０１３１】
ベースプレート１０３Ａ内に少なくとも２つのガス発生室１１１が形成されている。２つのガス発生室１１１がそれぞれ臨むように、ベースプレート１０３Ａの一面に光学窓１１２が設けられている。また、２つのガス発生室１１１内には、光応答性ガス発生材料１１３が付着した支持部材が収納されている。図４に示すマイクロ化学チップ１３１においても、光応答性ガス発生材料に代えて、あるいは該光応答性発生材料とともに、光応答性ガス発生微粒子及び／又は光応答性ガス発生フィルムが、ガス発生室１１１内に収納されていてもよい。
【０１３２】
ベースプレート１０３Ａと、中間プレート１０４Ａ〜１０６Ａと、トッププレート１０７Ａとにより、基板１０２Ａが構成されている。基板１０２Ａは、複数のマイクロポンプ１１０を備え、かつ複数の該マイクロポンプ１１０に連ねられた複数の微細流路１０８，１０９及び測定セルが形成されていることを除いては、第１の実施形態における基板と類似した構成を有する。
【０１３３】
図４では、第１の実施形態のマイクロポンプが複数設けられていたが、図３に示した第２の実施形態におけるマイクロポンプもまた、同様に基板内に複数設けられてもよい。
【０１３４】
上記マイクロ化学チップ１３１では、ベースプレート１０３Ａに２つのマイクロポンプ１１０が内蔵されているが、該マイクロポンプ１１０は少なくとも２つ内蔵されていればよく、従って３つ以上のマイクロポンプ１１０が内蔵されていてもよい。
【０１３５】
（第４の実施形態）
図５は、第４の実施形態に係るマイクロ流体デバイスの断面図である。図５に示すように、本実施形態では、バリア層２２１は、ガス発生層２２０の外周に位置する外周部２２１ａにおいて、全周にわたって基板２１０に接合されている。これにより、基板２１０とバリア層２２１との間に実質的に気密された空間が形成されている。そして、その気密空間内にガス発生層２２０が配置されている。
【０１３６】
ガス発生層２２０は、基板２１０に粘着または接着していてもよく、基板２１０に粘着及び接着していなくてもよい。ガス発生層２２０には、連通孔２２０ａが形成されている。連通孔２２０ａは、開口２１４ａに連通している。
【０１３７】
例えば、連通孔２２０ａが形成されていない場合は、ガス発生層２２０の基板２１０とは反対側の表面において発生したガスは、ガス発生層２２０の内部を経由してマイクロ流路２１４に供給される。このため、マイクロ流路２１４に対するガスの供給効率が低くなる傾向にある。それに対して、本実施形態では、連通孔２２０ａが形成されているため、ガス発生層２２０の基板２１０とは反対側の表面において発生したガスも連通孔２２０ａを介してマイクロ流路２１４に供給される。このため、マイクロ流路２１４に効率的にガスを供給することができる。従って、例えば、ガス発生層２２０を小さくすることも可能となる。
【０１３８】
（第５の実施形態）
図６は、第５の実施形態に係るマイクロ流体デバイスの断面図である。図６に示すように、開口２１４ａに接続された１本または複数本の溝２２０ｂがガス発生層２２０に形成されていてもよい。そうすることで、ガス発生層２２０の開口２１４ａから離れた部分において発生したガスも効率的にマイクロ流路２１４に供給することが可能となる。
【０１３９】
例えば、図７に示すように、開口２１４ａに対応する部分から放射状に延びるように複数の溝２２０ｂを形成することが好ましい。それによって、フィルム状光応答性ガス発生材料のより広域な部分からマイクロ流路２１４に対してガスを供給することが可能となるからである。
【０１４０】
また、図８に示す変形例のように、放射状に形成された複数の溝２２０ｂを連通させる輪帯状または馬蹄状の溝をさらに形成してもよい。但し、本発明において、溝２２０ｂの本数、形状は何ら限定されない。
【０１４１】
なお、溝２２０ｂの替わりに、ガス発生層２２０を厚さ方向に貫通する開口を形成してもよい。
【０１４２】
また、溝２２０ｂや前記開口を形成する替わりに、ガス発生層２２０の基板２１０側の表面を粗面に形成してもよい。その場合であっても、ガス発生層２２０の開口２１４ａから離れた部分において発生したガスも効率的にマイクロ流路２１４に供給することが可能となる。
【０１４３】
また、上記第５の実施形態のように、ガス発生層２２０に溝２２０ｂを形成する替わりに、図９及び図１０に示すように、基板２１０の表面２１０ａに溝２１０ｃを形成してもよい。さらに、ガス発生層２２０に溝２２０ｂを形成すると共に、基板２１０の表面２１０ａに溝２１０ｃを形成してもよい。
【０１４４】
上記のように、複数の溝２１０ｃ、２２０ｂや、開口を形成したり、あるいはフィルム状ガス発生部材に覆われる基板表面を粗面に形成することにより、言い換えれば、フィルム状光応答性ガス発生材料により被覆される基板表面に凹凸を設けることにより、マイクロ流路にガスをより速やかに供給することができる。
【０１４５】
なお、本発明に係るマイクロポンプ及びマイクロポンプが設けられるマイクロ流体デバイスは、上述した図示の実施形態に限定されるものではない。
【０１４６】
以下、本発明の実施例及び比較例を挙げることにより、本発明を明らかにする。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【０１４７】
〔本発明の実験例〕
（実施例１）
光酸発生剤としての２，３，４，４’−テトラヒドロキシべンゾフェノン３５重量部と、酸刺激ガス発生剤としての炭酸水素ナトリウム７５重量部とを配合した。配合物をプレス法により固め、錠剤状光応答性ガス発生材料を得た。
【０１４８】
（実施例２）
実施例１記載の配合に、光増感剤としての２，４−ジメチルチオキサントン４．８重量部をさらに配合したこと以外は実施例１と同様にして、錠剤状光応答性ガス発生材料を得た。
【０１４９】
（実施例３）
実施例２記載の配合に、テトラヒドロフランとエタノールとの１：１（重量比）混合溶媒１００重量部に、バインダー樹脂としてのメタクリル酸メチル・アクリルアミド共重合体（メタクリル酸メチルとアクリルアミドとを８５：１５の共重合比（重量比）で共重合したもの、重量平均分子量６５５００）５０重量部をさらに配合した。配合物を乾燥させ、錠剤状光応答性ガス発生材料を得た。
【０１５０】
（実施例４）
バインダー樹脂としてのメタクリル酸メチル・アクリルアミド共重合体（メタクリル酸メチルとアクリルアミドとを８５：１５の共重合比（重量比）で共重合したもの、重量平均分子量６５５００）を１００重量部としたこと以外は実施例３と同様にして、錠剤状光応答性ガス発生材料を得た。
【０１５１】
（実施例５）
実施例３で得られた光応答性ガス発生材料を、貧溶媒としてのメタノール中にスポッティングし、液滴状となったものを乾燥した後、メッシュで回収することにより微粒子状光応答性ガス発生材料を得た。光応答性ガス発生微粒子の粒子径は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察した結果、約１００μｍであった。
【０１５２】
（実施例６）
実施例３で得られた光応答性ガス発生材料を、ＰＥＴフィルム上にキャストにより塗布し、乾燥することによりフィルム状光応答性ガス発生材料を得た。乾燥後の光応答性ガス発生フィルムの厚みは約１００μｍであった。
【０１５３】
（比較例１）
光酸発生剤としての２，３，４，４’−テトラヒドロキシべンゾフェノン３５重量部と、酸刺激ガス発生剤としての炭酸水素ナトリウム７５重量部の代わりに、光の照射により分解するアゾ化合物として、２，２‘−アゾビスイソブチロニトリル１１０重量部を配合したこと以外は実施例２同様にして、の光応答性ガス発生材料を得た。
【０１５４】
（評価）
〔ガス発生量評価〕
紫外線透過性の石英ガラスで密閉されており、ガスが通るチューブ及びガス量測定用のメスピペットを備えるガス発生定量測定装置を用意した。該ガス発生定量測定装置は、チューブの一方から水を流し込み、メスピペットの基準線まで水を満たした状態を初期状態として、この初期状態からチャンバーから発生したガスにより変化する水位を計測するものである。
【０１５５】
上記ガス発生定量測定装置のチャンバー内に、実施例１〜６及び比較例１で得られた光応答性ガス発生材料を収納した。光応答性ガス発生部材料に３６５ｎｍの紫外線を、高圧水銀灯にて光照射強度２４ｍＷ／ｃｍ２（３６５ｎｍ）で照射し、ガス発生量を測定した。紫外線を照射してから２００秒経過後に、光酸発生剤と酸刺激ガス発生剤の合計量及びアゾ化合物１ｇあたりのガス発生量を測定し、下記の評価基準で評価した（初期ガス発生量）。
【０１５６】
〔ガス発生量の評価基準〕
◎：１．５ｍＬ以上
○：１．０ｍＬ以上、１．５ｍＬ未満
△：０．５以上、１．０ｍＬ未満
×：０．５ｍＬ未満
結果を下記の表１に示す。
【０１５７】
〔保存安定性評価〕
実施例１〜６及び比較例１で得られた光応答性ガス発生材料を、温度６０℃に保たれた暗室に１週間放置した。その後、同様にして、ガス発生量を測定し、初期ガス発生量と比較した。
【０１５８】
○：初期ガス発生量と保存安定性評価後のガス発生量に変化がなかった。
×：初期のガス発生量と比べガス発生量が８０％以下となった。
【０１５９】
【表１】
2010089259.tif 000045
【０１６０】
なお、アゾ系化合物を用いた比較例１では、加熱保存後のガス発生量が非常に低下し、光応答性ガス発生材料としての熱安定性が低いことが分かった。
【０１６１】
実際には、ガス発生量は０．３ｍＬであり、０．５ｍＬ以上のガス発生量を示した実施例１〜３に比べて非常にガス発生量は少なかった。
【符号の説明】
【０１６２】
１…マイクロ流体デバイス
２…基板
３…ベースプレート
４〜６…中間プレート
４ａ…貫通孔
６ａ…貫通孔
７…トッププレート
８，９…微細流路
１０…マイクロポンプ
１１…ガス発生室
１２…光学窓
１３…光応答性ガス発生材料
１４…流路
１７…反射部材
１７ａ…貫通孔
１８…測定セル
２０…マイクロポンプ
２１…光応答性ガス発生材料
３１…マイクロ流体デバイス
３２…基板
３３…ベースプレート
３３ａ…貫通孔
３３ｂ，３３ｃ…溝
３４…中間プレート
３４ａ…貫通孔
３４ｂ…溝
３５…トッププレート
３６…光応答性ガス発生部材
３７…ガスバリア層
３８，３９…遮光層
１０２Ａ…基板
１０３Ａ…ベースプレート
１０４Ａ〜１０６Ａ…中間プレート
１０７Ａ…トッププレート
１０８，１０９…微細流路
１１０…マイクロポンプ
１１１…ガス発生室
１１２…光学窓
１１３…光応答性ガス発生材料
１３１…マイクロ化学チップ
２１０…基板
２１０ａ…表面
２１０ｃ…溝
２１４…マイクロ流路
２１４ａ…開口
２２０…ガス発生層
２２０ａ…連通孔
２２０ｂ…溝
２２１…バリア層
２２１ａ…外周部