(57)【要約】      （修正有）【課題】導電性物質でドープされたポリマーに少なくとも１つの電気接触可能な領域を製造方法を提供する。【解決手段】ポリマーに接触材料１０、１１が付され、接触材料１０、１１がポリマーより低い２３℃の比抵抗を有する。接触材料１０、１１は、導電性物質と密に接触するようにポリマーへ密接に付される。ポリマーより低い比抵抗の接触材料１０、１１が密接して付されることで、ドープポリマーの入力抵抗が効率的に低減する。さらに、導電性物質でドープされたポリマーから製造され、少なくとも１つの電気接触可能な領域を備え、領域内で接触材料１０、１１がポリマーに付され、接触材料１０、１１がポリマーよりも低い２３℃における比抵抗を有する成形物体１、２の提供。接触材料１０、１１は、導電性物質と密に接触するようにポリマーへ密接に付されている。このような成形物体１、２は、著しく低減された入力抵抗を示す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性物質でドープされたポリマー上に少なくとも１つの電気的に接触可能な領域を製造する方法であって、
前記領域は、前記ポリマーに接触材料（１０、１１、３５、３８）が付されており、
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、前記ポリマーよりも低い２３℃における比抵抗を示し、
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、前記接触材料（１０、１１、３５、３８）と前記導電性物質とが密に接触するように前記ポリマーへ密接に付されることを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、室温と比較して高い温度、好ましくは、前記ドープポリマーの軟化温度よりも高い温度にさらされる間に付されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、加圧下で付されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ポリマーの表面が、前記接触材料（１０、１１、３５、３８）に付される前に、少なくとも部分的に、機械的及び／又は化学的処理により拡大されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記ポリマーの表面が、機械的な侵襲（invasion）によって粗くザラザラにされることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、１×１０-5 Ｏｈｍ・ｃｍ以下、好ましくは、１×１０-6〜２×１０-6 Ｏｈｍ・ｃｍの２３℃における比抵抗を示すことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、フォイル（foil）であり、好ましくは、金属箔であり、とりわけ、銅箔であり、又は、本質的に導電性のプラスチック材料から製造されるフォイルであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ポリマーが、本質的に導電性のプラスチック材料を含む前記接触材料（１０、１１、３５、３８）でコートされることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、流体又は懸濁であり、好ましくは、懸濁された金属であり、とりわけ好ましくは、コロイド状の銀懸濁であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、金属プレート（２４，２５）、好ましくは、銅プレートであって、前記ポリマー上にプレスされるものであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が付される前に、前記接触材料（１０、１１、３５、３８）と前記ポリマーとの間に、カーボン系の材料、好ましくは、少なくとも１つのグラファイトシートが配置されることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、加熱下で押型を使用して前記ポリマー上にエンボス加工されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）及び少なくとも一部の前記ポリマーが、前記ポリマーの軟化温度より高い温度まで加熱され、続いて、前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、加圧下で押型を使用して前記ポリマー表面に付され、前記ポリマーの軟化温度より低い温度まで冷却された後に前記押型が外されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）、及び／又は、少なくとも一部の前記ポリマー、及び／又は、前記押型が、１００〜３００℃の温度まで加熱されることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
５０〜１００ Ｎ／ｍｍ2の圧力が、前記押型にかけられることを特徴とする請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
１００〜５００ Ｎ／ｍｍ2の圧力が、前記押型にかけられることを特徴とする請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
最初に、エンボス加工の間は５０〜１００ Ｎ／ｍｍ2の圧力、好ましくは、７０〜９０Ｎ／ｍｍ2の圧力が前記押型にかけられ、続いて、冷却期間は１００〜５００ Ｎ／ｍｍ2の圧力、好ましくは、３５０〜４５０ Ｎ／ｍｍ2の圧力が前記押型にかけられることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）のエンボス加工を、加熱下で、少なくとも一時的には、真空内又は窒素雰囲気下で行うことを特徴とする請求項１２から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、好ましくは低い比抵抗を示す粘着媒介層により前記ポリマーに付されることを特徴とする請求項１２から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
導電性物質でドープされたポリマーから製造され、
少なくとも１つの電気的に接触可能な領域を備え、
前記領域内で、前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、前記ポリマーに付されており、
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、前記ポリマーよりも低い２３℃における比抵抗を有する成形物体（１，２，３２，３３）であって、
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、前記導電性物質と密に接触するように前記ポリマーへ密接に付されていることを特徴とする成形物体。
【請求項２１】
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、金属であって、好ましくは、銅であり、又は、本質的に導電性のプラスチック材料であり、及び／又は、前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、２３℃において、１×１０-5 Ｏｈｍ・ｃｍ以下、好ましくは、１×１０-6 〜２×１０-6 Ｏｈｍ・ｃｍの比抵抗を示すことを特徴とする請求項２０記載の成形物体。
【請求項２２】
前記ポリマーと前記接触材料（１０、１１、３５、３８）との間に、カーボン系の材料、好ましくは、グラファイトシート、又は、低い比抵抗を示す粘着媒介層が配置されていることを特徴とする請求項２０又は２１に記載の成形物体。
【請求項２３】
前記ポリマーが、炭素繊維、グラファイト、カーボンブラック、及び／又は、カーボンナノチューブでドープされ、前記ドープの前記ポリマーにおける総濃度が、５０〜８０％ｗ／ｗであることを特徴とする請求項２０から２２のいずれか一項に記載の成形物体。
【請求項２４】
前記ポリマーが、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリプロピレン、ポリアミドであって、好ましくは、ポリアミド６若しくはポリアミド６６、ポリフェニレンスルフィド又はこれらのポリマーの混合物、又は、少なくともこれらのポリマーの１つ若しくはいくつかを基礎とするものであることを特徴とする請求項２０から２３のいずれか一項に記載の成形物体。
【請求項２５】
前記本質的に導電性のプラスチック材料が、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンスルフィド、ポリピロール、ポリチオフェン若しくはポリプロピレン、又は、少なくともこれらのポリマーの１つ若しくはいくつかを基礎とするものであることを特徴とする請求項２０から２４のいずれか一項に記載の成形物体。
【請求項２６】
前記成形物体（１，２，３２，３３）が、電極（３，４，２０，２１，３６，３７）又はその同種のものの機能を果たすことを特徴とする請求項２０から２５のいずれか一項に記載の成形物体。
【請求項２７】
前記成形物体（１，２，３２，３３）が、好ましくは電極の形態で、キュベットの一部又はマルチウェルプレートの少なくとも１つの反応チャンバーの一部となることを特徴とする請求項２０から２６のいずれか一項に記載の成形物体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性物質でドープされたポリマー上に少なくとも１つの電気的に接触可能な領域を製造する方法であって、前記領域において前記ポリマーに接触材料が付され（applied）ており、前記接触材料が前記ポリマーよりも低い２３℃における比抵抗を示す製造方法に関する。本発明は、さらに、導電性物質でドープされたポリマーから製造される成形物体であって、少なくとも１つの電気的に接触可能な領域を備え、前記ポリマーに接触材料が付され、前記接触材料が前記ポリマーよりも低い２３℃における比抵抗を有する形成物体に関する。
【背景技術】
【０００２】
導電性ポリマーは周知のものであり、ますます人気を享受し、特に様々な応用のために電界を生成する電極製造の材料としても知られている。
【０００３】
例えば、EP 0 307 007 B1（特許文献１）は、異なる比抵抗を示す導電性構成要素を含
む電気装置のアセンブリを開示する。ここで、導電性ポリマー、すなわち、有機ポリマーと導電性フィラーとの混合物から製造される抵抗体は、１〜５００．０００ ｏｈｍ×ｃｍという比較的高い２３℃における比抵抗を示す。前記抵抗体は、導電性材料からなる接触層を備える。この接触層の比抵抗は、２．５×１０-5〜１×１０-3ｏｈｍ×ｃｍである。前記接触層は、同様に、例えば銀などの金属、又は、グラファイトなどの炭素ベース材料でドープされた導電性ポリマーからなる。前記接触層は、指のようにかみ合うバンド状電極の形態で抵抗体に配置される。さらに、導体レールが接触素子として備えられる。これらは、金属製の延伸ネットからなり、前記接触層及びそれから形成される電極にそれぞれ巻きつけられる。前記電極の端面の領域が、接触領域の機能を果たす。この解決法によれば、低い比抵抗を示す接触層によって抵抗層の入力抵抗は低減される。しかしながら、この接触層自体は、ドープポリマーからなり、それゆえ依然として比較的高い入力抵抗を示す。前記接触層が射出成形される時に表面の近くで偏析が生じた場合に、これはとりわけ当てはまる。さらに、ここでは、前記接触層は、ぴったり合った導体レール、すなわち、延伸金属ネットを介して接触される。それゆえ、前記接触層は、ドット状の接触には匹敵しない。しかし、特異的な要求や構造的な条件に起因して、ドット状の接触、例えば、スプリング接触などが必要となる多くの用途がある。このようなケースにおいて、開示された接触層のドット状の接触では、非常に高い電圧が印加された場合に前記接触素子が接触点へ焼け付くという結果となる。
【０００４】
金属製の電極からは放電中に金属イオンが放射されるため、とりわけ生物学的応用分野では、合成導電体材料製の電極が、通常使用される金属電極と比較して有利である。生きている細胞を処理する際、例えば、電気穿孔法（エレクトロポレーション）または電気融合の際、細胞浮遊液に放出される金属イオンは濃度が低いと細胞の望ましくない刺激にいたりまた濃度が高いと有毒作用にいたることがある。例えば、アルミニウム製のキュベットを使用すると放出されたＡｌ3+イオンに起因する負の効果が起こりうることが実証された（非特許文献１）。さらに、金属水酸化物を形成する金属又は金属イオンの複合体を形成する金属製の電極を備えるキュベットを生物学のマクロ分子に使用する場合、同様にしばしば望ましくないことが起こりうる（非特許文献２）。
【０００５】
DE 102 08 188 A1（特許文献２）は、ドープポリマー（doped polymer）製の電極を備えたコンテナを開示する。ドープポリマーは、例えば、炭素繊維、グラファイト、カーボンブラック（すす）又はカーボンナノチューブなどのような導電性物質がブレンドされたポリマーである。これらのドープポリマーは、本質的に導電性のポリマーと比較して低い導電性を示す。しかしながら、それらは、成形可能すなわち、射出成形を利用した加工という利点がある。それゆえ、ドープポリマーは、多様な利用が可能で、射出成形による経済的な電極の製造を可能とする。しかし、これらの電極には、射出成形工程中に偏析が起こり、導電性ドープの濃度が前記電極の表面で比較的低くなるという問題がある。それゆえ、個々の電極は非常に高い入力抵抗を示し、十分な電流フローを達成するためには非常に高い電圧を印加しなければならなくなる。しかし、これらの電極の通常のドット状接触が、例えばスプリング接触などを介して使用された場合、印加された高電圧に起因して前記接触が前記電極表面に焼き付き、前記電極が使用できなくなる。
【０００６】
さらに、DE 101 16 211 A1（特許文献３）は、電界内で生きた細胞を融合する装置であって、その電極が、同様に、ドープされた合成材料、すなわち、炭素がブレンドされたプラスチック材料から製造されている装置を開示する。前記電極は、ドット状の接触点及び対応するリードワイヤーを介して電源と接続される。したがって、このケースでも同様に、電気融合に必要な電圧よりも高い電圧が印加された場合にプラスチック電極の表面への焼き付きが生じるという不利点がある。例えば、電気穿孔法において特定の使用に十分な電界強度に達するためには、著しく高い電圧を前記電極へ印加しなければならない。例えば、生物学的活性分子を生きた細胞の核へ導入するためには、２〜１０ｋＶ／ｃｍの電界強度が必要となる。そのような電界強度に達するために必要な電圧は、この場合も同様に、既知のポリマー電極がドット状で接触している場合、接触点への焼き付きを引き起こすこととなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許第0307007号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第10208188号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第10116211号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Loomis-Husselbee et al., Biochem J 1991, 277 (Pt 3), 883-885
【非特許文献２】Stapulionis, Bioelectrochem Bioenerg 1999, 48 (1), 249-254
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
それゆえ本発明の目的は、現存する欠点を克服し、ポリマーの接触可能な領域における入力抵抗を効率的に低減できる簡易かつ経済的に優れる上述の方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、低い入力抵抗を示し、簡易かつ経済的に製造できる冒頭で述べた成形物体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、この目的は、上述の方法により解決される。ここで、前記接触材料と前記導電性物質との密な接触（close contact）が達成されるように、前記接触材料が前記ポリマーへ密接して付される（tightly applied）。前記ポリマーよりも比抵抗が低い前記接触材料が密接して付されることに起因して、前記ドープポリマーの入力抵抗が効率的に低減される。一方で、前記接触材料と前記ポリマーとの密な接触は、実質的に両構成要素の融合（merger）を生じる。それゆえ、前記ポリマーの前記導電性ドープとの強力な接触が実現される。入力抵抗を効率的に低減するため、とりわけ、両電極間に２〜１０ｋＶ／ｃｍという非常に高い電界強度を必要とする用途のためには、前記接触材料は、前記接触材料と前記ポリマーのドープとの接続が構築されるように前記ポリマーに密接して（tightly）付されなければならい。前記接続は、電流を伝える間に前記ポリマーと前記接触材料との接触領域の温度を前記ドープポリマーの軟化点より低く維持するには十分な接続である。この方法により、導電性物質でドープされ、接触領域がドット状である、すなわち、例えば、ワイヤー若しくはスプリング接触などを介するポリマーを、たとえ高電圧が印加されても前記ポリマー表面へ接触が焼き付けすることなく、効果的に接触させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の方法により製造された電極を備えるポリマーキュベットの一例の断面図である。
【図２】図２は、本発明の方法により製造された電極を備えるポリマーキュベットのさらなる実施形態の一例の図である。
【図３】図３は、図３は、電流の強さと抵抗の棒グラフの図である。接触材料が備えられた電極の導電性と接触材料がない導電性とを比較する。ここで使用されるポリマーキュベットは、ドープポリマー（炭素繊維及びグラファイトでドープしたポリアミド６）で製造された電極を備え、前記接触材料はホットエンボス加工で付された銅箔であり、前記銅箔の厚みは５５μｍであり、前記キュベットのギャップ長は１．５ｍｍであり、前記キュベット中の電解質溶液の容量は１００μＬであり、印加電圧は直流１０００Ｖであり、電解質溶液Ａ：比導電率１７．０２ｍＳ／ｃｍ，ｎ＝６であり、電解質溶液Ｂ：比導電率１７．０２ｍＳ／ｃｍ，ｎ＝２である。
【図４】図４は、本発明の方法でドープポリマーの異なる接触領域に付された銅箔を含むポリマーキュベットの導電性を比較した電流の強さと抵抗についての棒グラフの図である。前記接触領域：広い＝１００ｍｍ2、狭い＝１８ｍｍ2であって、前記キュベットのギャップ長＝１．５ｍｍであり、電解質溶液の容量＝１００μＬであり、電解質溶液の比導電率＝１２，７５ｍＳ／ｃｍであり、銅箔の厚み＝５５μｍであり、グレーの棒＝直流電圧１０００Ｖであり、黒の棒＝直流電圧５００Ｖであり、ｎ＝２である。
【図５】図５は、本発明の方法により製造されたドープポリマー製電極を備えたポリマーキュベットの電流の強さ及び抵抗についての棒グラフの図である。中間層と共に若しくは無しに前記電極にプレスされた銅プレートにより接触されるキュベットと、スプリング接触で接触されるキュベットとを比較した。前記ポリマーキュベットのギャップ長＝１．５ｍｍであり、電解質溶液の容量＝１００μＬであり、電解質溶液の比伝導率＝１７．０２ｍＳ／ｃｍであり、印加電圧＝直流電圧１０００Ｖであり、ｎ＝３であり、ａ）は、真鍮製のスプリング接触のみであり、ｂ）は、およそ２Ｎ／ｍｍ2の圧力で前記電極にプレスされた固体銅プレートを備えたものであり、ｃ）は、およそ２Ｎ／ｍｍ2の圧力で前記電極にプレスされた固体銅プレートを備え、前記銅プレートと前記ポリマー電極との間に濃度１ｇ／ｃｍ3、厚み１ｍｍ、表面領域約１００ｍｍ2のグラファイトシートが配置されたものである。
【図６】図６は、本発明の成形物体を含むキュベットの斜視図を示す。
【図７】図７は、さらなる本発明の実施形態の成形物体を含む図６のキュベットの斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の有利な形態において、前記接触材料は、室温よりも上昇した温度にさらされながら付され、好ましくは、前記ドープポリマーの軟化点よりも高い温度にさらされながら付される。これにより、前記接触材料と前記ドープポリマーとの非常に密な接触が構築される。理想的には、両方の材料が互いに融合してもよい。さらに、ここで、前記ポリマー表面への前記接触材料のインプレッション（impression）又はイントルージョン（intrusion）を行ってもよい。これにより、前記ポリマーのドープ、すなわち、前記導電性物質との接触が強化され、さらに入力抵抗を低減することができる。
【００１３】
前記接触材料が、加圧下で付される場合、前記接触材料と前記ドープポリマーとの接触はより密になり、入力抵抗のさらなる有利な低減を生じうる。この場合、前記接触材料は、前記ポリマーにプレスされることが好ましい。
【００１４】
本発明の特に有利な形態において、前記接触材料が付される前に、前記ポリマーの表面は、少なくとも部分的な機械的及び／又は化学的処理により拡大（enlarge）される。これにより、前記ポリマー表面を、機械的な侵襲（invasion）により粗くザラザラとすることができる。この手段により、前記接触材料を付すること（application）が容易化され、さらに、両方の構成要素のかみ合わせの強化が確保される。
【００１５】
前記接触材料は、２３℃において非常に低い比抵抗を示すことが好ましく、例えば、１×１０-5 Ｏｈｍ・ｃｍ以下である。前記比抵抗は、好ましくは、１×１０-6 〜２×１０-6 Ｏｈｍ・ｃｍの範囲である。
【００１６】
本発明のその他の有利な形態において、前記接触材料は、フォイル（foil）であって、好ましくは、金属箔であり、とりわけ、銅箔である。または、前記フォイルは、本質的に導電性のプラスチック材料から製造されたフォイルである。フォイルを使用することで、本発明の方法をより簡易なものとすることができ、一方で、さらに、非常に薄く、ぴったり合った接触層を製造することができる。銅は、とりわけ有利な接触材料とすることができる。なぜなら、銅は、２３℃で約１．７×１０-6 Ｏｈｍ・ｃｍという非常に低い比抵抗を示すからであり、さらに、銅は、加工し易く廉価だからである。
【００１７】
本発明の特別な実施形態において、前記ポリマーは、本質的に導電性のプラスチック材料を含む接触材料でコートしてもよい。これにより、前記ポリマーと前記接触材料との非常に強い接触が、簡易かつ経済的に構築できる。さらにこの実施形態は、金属が接触材料として使用できない又は使用してはいけない場合に有利となる。
【００１８】
上述の２つの実施形態において、前記本質的に導電性のプラスチック材料は、例えば、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンスルフィド、ポリピロール、ポリチオフェン若しくはポリプロピレン、又は、少なくともこれらのポリマーの１つ若しくはいくつかを基礎とするものなどであってもよい。
【００１９】
あるいは、前記接触材料は、流体、又は、懸濁であってもよく、好ましくは、懸濁された金属であって、とりわけ好ましくは、コロイド状の銀懸濁である。しかしまた、例えば、少量の水銀を前記ポリマー上に塗ってもよい。これは、非常に特定の用途において有利となりうる非常に簡易で経済的な方法である。
【００２０】
さらに本発明のその他の実施形態において、前記接触材料は、金属プレートであって、好ましくは、銅プレートであり、前記ポリマー上にプレスされるものである。本発明の特別な実施形態において、前記金属プレートは、プレスの前に加熱され、好ましくは、前記ポリマーの軟化温度より高い温度まで加熱される。それにより、前記ドープとの接触を強化する手段としての前記ポリマー表面への前記金属プレートのインプレッションが可能となる。
【００２１】
前記接触材料を付する前に、前記接触材料と前記ポリマーとの間に、カーボン系の材料、好ましくは、少なくとも１つのグラファイトシートを配置してもよい。これにより、前記ポリマーの入力抵抗を効率的に低減できる。
【００２２】
本発明の方法の特別な実施形態において、前記接触材料は、加熱下で押型を使用して前記ポリマー上にエンボス加工されてもよい。すなわち、例えば、ホットエンボス加工（hot-embossing）などが適用できる。それに関して、前記接触材料及び少なくとも一部の前記ポリマーは、前記ポリマーの軟化温度より高い温度まで加熱されうる。続いて、前記接触材料は、加圧下で押型を使用して前記ポリマー表面に付される。最後に、前記ポリマーの軟化温度より低い温度まで冷却された後に、前記押型が外される。ホットエンボス加工の間、前記接触材料、及び／又は、少なくとも一部の前記ポリマー、及び／又は、前記押型は、１００〜３００℃の温度に加熱される。５０〜１００ Ｎ／ｍｍ2の圧力又は１００〜５００ Ｎ／ｍｍ2の圧力を前記押型にかけてもよい。あるいは、エンボス加工の間に最初は５０〜１００ Ｎ／ｍｍ2の圧力、好ましくは、７０〜９０ Ｎ／ｍｍ2の圧力を前記押型にかけ、続いて、冷却期間に、１００〜５００ Ｎ／ｍｍ2の圧力、好ましくは、３５０〜４５０ Ｎ／ｍｍ2の圧力を前記押型にかけてもよい。加熱下での前記接触材料のエンボス加工、例えば、ホットエンボス加工は、少なくとも一時的には、真空内又は窒素雰囲気下で行うことができる。いずれのケースであっても、ホットエンボス加工は、本発明の方法における、効果的で費用のかからない実施態様の一つである。
【００２３】
本発明の有利な実施形態において、前記接触材料は、好ましくは低い比抵抗を示す粘着媒介層（adhesion-mediating layer）により前記ポリマーに付されてもよい。これにより、前記接触層と前記ポリマーとの接触を向上できる。前記粘着媒介層は、有利には、導電性材料とすることができ、たとえば、導電性粘着剤などのようなものとすることができる。
【００２４】
本発明によれば、本発明の目的は、さらに、上述の成形物体により解決される。ここで、前記接触材料は、前記導電性物質と密な接触しているように、前記ポリマーに密接に付される。そのような成形物体は、著しく低減された入力抵抗を示し、それゆえ、高い電圧が印加された場合でも前記ポリマー表面へ前記接触が焼き付きすることなく、ドット状ですなわち、例えば、ワイヤー又はスプリング接触を介して、効率的に接触することができる。前記接触材料は、電流を伝える間、前記ポリマーと前記接触材料との接触領域の温度を前記ドープポリマーの軟化点より低く維持するように前記ポリマーに密接して付されなければならい。本発明の成形物体においては、この結果は、前記接触材料が、前記ポリマーのドープとの非常に密な、すなわち、強い接続が構築されたことにより保証される。
【００２５】
本発明の有利な形態において、前記接触材料は、金属であって、好ましくは、銅であり、又は、本質的に導電性のプラスチック材料であってもよい。これらは、低い比抵抗を示し、加工し易いからである。前記接触材料は、２３℃において、例えば、１×１０-5 Ｏｈｍ・ｃｍ以下であり、好ましくは、１×１０-6 〜２×１０-6 Ｏｈｍ・ｃｍである。
【００２６】
本発明の成形物体の入力抵抗をさらに低減するため、前記ポリマーと前記接触材料との間に、カーボン系の材料、好ましくは、グラファイトシート、又は、低い比抵抗を示す粘着媒介層を配置してもよい。これらは、それぞれ、前記ポリマーの導電性ドープとの強い接触を媒介する。有利な実施形態において、前記粘着媒介層は、導電性材料とすることができ、たとえば、導電性粘着剤などのようなものとすることができる。
【００２７】
前記ポリマーは、好ましくは、炭素繊維、グラファイト、カーボンブラック、及び／又は、カーボンナノチューブでドープされる。ここで、前記ドープの前記ポリマーにおける総濃度は、５０〜８０％ｗ／ｗである。
【００２８】
前記ポリマーは、例えば、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリプロピレン、ポリアミドであって、好ましくは、ポリアミド６若しくはポリアミド６６、ポリフェニレンスルフィド又はこれらのポリマーの混合物、又は、少なくともこれらのポリマーの１つ若しくはいくつかを基礎とするものである。
【００２９】
前記本質的に導電性のプラスチック材料は、例えば、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンスルフィド、ポリピロール、ポリチオフェン若しくはポリプロピレン、又は、少なくともこれらのポリマーの１つ若しくはいくつかを基礎とするものである。
【００３０】
本発明の成形物体は、電極又は電流を伝えるために必要な類似の部品の機能を果たすことが好ましい。前記成形物体は、また、キュベット又はマルチウェルプレートの少なくとも１つの反応チャンバーの一部となることができ、好ましくは、例えば、生きた細胞のエレクトロポレーション若しくは電気融合などのための電極の形態となることができ、とりわけ、ハイスループットの用途に用いることができる。
【００３１】
表１に、本発明の方法により製造された本発明の成形物体と特性を、接触材料が付されていない成形物体と比較して示す。真鍮製のスプリング接触を介して接触された場合のドープポリマー製の電極を比較している。まず、接触材料又は中間層を何ら備えていない電極をテストした。１０００Ｖの電圧を使用したところ、前記スプリング接触は、明らかに前記電極の接触領域に焼き付いた。さらなる実験において、前記スプリング接触が直接接触を形成するのではなく、前記電極の接触領域に低圧力で付された銅箔を介して接触を形成するように、前記電極を配置した。この方法においても、程度は低いものの、前記ドープポリマーの接触領域への銅箔の焼き付きが観察された。本発明の成形物体のさまざまな実施形態において、すなわち、本発明の方法により製造された電極においては、同じ条件下でも、スプリング接触又は接触材料がドープポリマーの接触領域への焼き付けすることは観察されなかった。それゆえ、それぞれの接触材料をドープポリマーに密接して付することにより、たとえ１０００Ｖという高電圧が印加されても、接触素子の焼き付けを回避することができる。
【００３２】
【表１】
2011136191.tif 000003
【００３３】
本発明を、図を参照して以下に詳述する。
【００３４】
本発明の様々な好ましい実施形態の説明
図１は、本発明の２つの成形物体１，２の断面図を示す。これらは、この実施形態では、キュベット５の電極３，４として機能する。前記キュベット５は、フレーム６を含む。前記フレーム６は、成形可能なポリマーで製造され、その下部には、２つの電極３，４が向かい合って配置される。電極３，４も同様に成形可能なポリマーで製造され、前記ポリマーは、例えば、炭素繊維及び／又はグラファイトなどの導電性物質でドープされている。平行かつ向かい合って配置される電極３，４は、ギャップ様の内部チャンバー７を含む。内部チャンバー７は、例えば、電解質溶液などの流体を受ける機能を果たす。電圧が電極３，４に印加されると、内部チャンバー７内の前記流体及び前記電化質溶液をそれぞれ通って電流が流れる。生きた細胞を前記電解質溶液に懸濁することができ、前記電解質溶液に溶解した生物学的活性物質、例えば、核酸やタンパク質などを、内部チャンバー７を流れる電流により、前記細胞内に導入することができる。電圧を印加するため、電極３，４は、その外面８，９で、例えば、スプリング接触などの適した接触素子により接触されなければならない。高い導電性を示す接触材料１０，１１は、とりわけ非常に高い電圧が印加された場合に前記接触素子が焼き付けすることを回避するために、電極３，４の両方の外面８，９に密接して付される。この実施形態において、接触材料１０，１１は、それぞれ、電極３，４の利用可能な接触領域１２,１３の全体をカバーする。接触材料１０，１１は、例えば、銅箔、又は、本質的に導電性の合成材料から製造されたフォイルであってよい。接触材料１０，１１は、例えば、２３℃で１×１０-5 Ｏｈｍ・ｃｍ以下の比抵抗を示す。さらに、電極３，４の高い入力抵抗を効率的に低減するために、接触材料１０，１１は、常に、接触領域１２，１３に密接して付されなければならない。この目的のために、接触材料１０，１１を、例えば、圧力下で、接触領域１２，１３にプレスしてもよい。前記プレスは、前記ポリマーの軟化温度よりも高い温度の加熱下であることが好ましい。あるいは、接触材料１０，１１を、ホットエンボス加工により、接触領域１２，１３上にエンボス加工してもよい。その他の実施形態においては、また、接触材料１０，１１を、粘着媒介層、例えば、接着により、接触領域１２，１３へ付してもよい。接触材料１０，１１が電極３，４の接触領域１２，１３へ非常に密接に付されていることに起因して、接触材料１０，１１と、電極３，４のドープ、すなわち、前記ポリマー内の導電性物質との密な接触、すなわち、非常に強い接触が達成されている。これにより、接触材料１０，１１は、実質的に、例えば、スプリング接触などの接触素子（表示せず）と電極３，４中の導電性物質との接触を提供する。このようにして、電極３，４の入力抵抗は低減され、接触領域１２，１３、すなわち、接触可能領域における熱エネルギーの放射を低減できる。この手段に起因して、接触領域１２，１３の温度は、電極３，４を形成する前記ポリマーの融点又は軟化点以下に維持され、これにより前記接触素子及び前記接触材料の焼き付けが回避される。本発明の成形物体１，２は、本発明の方法で製造され、また、電圧が使用される用途及びドット状接触を使用すべき又はしなければならない用途において有利に使用できる。
【００３５】
図２は、実質的に図１のキュベット５に対応するキュベット１４の断面図を示す。キュベット１４の電極２０，２１は、同様に導電性物質でドープされているが、しかし、接触領域２２，２３にフォイル様接触材料を含まない。この実施形態において、金属プレート２４，２５が、接触領域２２，２３に付される。金属プレート２４，２５は、例えば、銅からなるものであってよい。さらに、金属プレート２４，２５は、前記ポリマー表面にインプレッション又は刻み込み（incision）できるように、前記ポリマーの軟化温度よりも高い温度まで加熱してもよい。金属プレート２４，２５は、高圧下で接触領域２２，２３にプレスされ、それぞれ、ねじ山領域２８，２９を含む圧力プレート２６，２７を用いて万力のように規定の圧力がかけられる。このようにして、金属プレート２４，２５が、接触領域２２，２３に非常に密接にプレスされる。このようにして、電極２０，２１の入力抵抗は著しく低減し、それにより、金属プレート２４，２５を、接触素子が電極２０，２１の接触領域２２，２３への焼き付きを起こすことなく、ドット状の接触素子、例えば、スプリング素子と接触させることができることとなる。
【００３６】
図３は、図１のポリマーキュベットの導電性を示す。前記キュベットは、ホットエンボス加工により付された銅箔を含む電極を備える。ドープポリマー製の接触材料又はエンボス加工された銅箔がない電極を備えるキュベットと比較している。示される棒グラフの全電流フロー及び測定された総抵抗から、前記電極に付された接触材料に起因して電極の導電性が向上することが分かる。全ての実験において、接触材料（銅箔）を使用した場合、電流フローの向上及び総抵抗の低減が測定された。比較されたキュベットとの相違は、前記電極の接触領域に付された接触材料のみであるから、これらの実験は、接触材料に起因して電極の入力抵抗を低減できることを示す。
【００３７】
図５は、図２のキュベットと、一体化するようにプレスされた銅プレートがないキュベット、及び、前記銅プレートと前記ポリマー電極との間にグラファイトが挿入されたキュベットとの比較を示す。一方では、ここでは、銅プレートをドープポリマー製の電極にプレスすることにより電極の抵抗が著しく低減されることが示されている。この事実は、棒グラフにおいて、電流フローが向上し、抵抗が低減していることから分かる。他方、銅プレートとポリマー電極との間にグラファイトを挿入することにより、さらに抵抗が低減されうる。これらのことから、ポリマー内の導電性物質との密な接触が、柔軟性のあるグラファイト層を使用して構築されうると結論できる。
【００３８】
図６は、キュベット３０の斜視図を示す。キュベット３０は、本体（basic body）３１及び２つの本発明の成形物体３２，３３を含む。成形物体３２，３３は、下部の狭い領域に位置する。平行に配置された成形物体３２，３３は、例えば、細胞懸濁液を受ける機能を果たすギャップ３４を含む。成形物体３３に見られるとおり、ストリップ状又はバンド状の接触材料３５が本発明に従って成形物体３２，３３に付されている。ここで、接触材料３５は、例えば、エンボス加工された銅箔などのようなものであってよい。成形物体３２，３３は、例えば、炭素繊維やグラファイトでドープされたポリアミド６又はポリアミド６６などのようなポリマーで製造されてもよい。接触材料３５に電圧が印加されると成形物体３２，３３は電極として機能し、ギャップ３４内に電界を発生させる。この電界により、生物的活性分子がエレクトロポレーションにより細胞に導入され、又は、細胞が、電気融合により、融合することができる。
【００３９】
図７は、図６のキュベット３０の斜視図を示す。キュベット３０は、同様に、下部に２つの電極３６，３７を含む。図６の成形物体３２，３３と対照的に、電極３６，３７では、接触材料３８が完全にドープポリマーをカバーする。この実施形態では、より広い領域が接触に提供されることが利点である。接触材料３８は、例えば、本質的に導電性のプラスチック材料であってもよい。
【符号の説明】
【００４０】
1    成形物体
2    成形物体
3    電極
4    電極
5    キュベット
6    フレーム
7    内部チャンバー
8    外面
9    外面
10    接触材料
11    接触材料
12    接触領域
13    接触領域
14    キュベット
20    電極
21    電極
22    接触領域
23    接触領域
24    金属プレート
25    金属プレート
26    圧力プレート
27    圧力プレート
28    ねじ山領域
29    ねじ山領域
30    キュベット
31    本体
32    成形物体
33    成形物体
34    ギャップ
35    接触材料
36    電極
37    電極
38    接触材料
【図１】
2011136191.tif 000004
【図２】
2011136191.tif 000005
【図３】
2011136191.tif 000006
【図４】
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【図５】
2011136191.tif 000008
【図６】
2011136191.tif 000009
【図７】
2011136191.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月28日(2011.2.28)
【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】
導電性物質でドープされたポリマー上に少なくとも１つの電気的に接触可能な領域を製造する方法であって、
前記領域は、前記ポリマーに接触材料（１０、１１、３５、３８）が付されており、
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、前記ポリマーよりも低い２３℃における比抵抗を示し、
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）及び前記ポリマーの少なくとも一部が、前記ポリマーの軟化温度よりも高い温度まで加熱され、続いて前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、加圧下で押型を使用して前記ポリマー表面に付され、前記ポリマーの軟化温度よりも低い温度まで冷却された後に前記押型が外され、それにより、前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、前記接触材料（１０、１１、３５、３８）と前記導電性物質とが密に接触するように前記ポリマーへに付されることを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記ポリマーの表面が、前記接触材料（１０、１１、３５、３８）に付される前に、少なくとも部分的に、機械的及び／又は化学的処理により拡大されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ポリマーの表面が、機械的な侵襲（invasion）によって粗くザラザラにされることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、１×１０-5 Ｏｈｍ・ｃｍ以下又は１×１０-6〜２×１０-6 Ｏｈｍ・ｃｍの２３℃における比抵抗を示すことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、フォイル（foil）、金属箔、銅箔、又は、導電性のプラスチック材料から製造されるフォイルであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ポリマーが、導電性のプラスチック材料を含む前記接触材料（１０、１１、３５、３８）でコートされることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）、及び／又は、少なくとも一部の前記ポリマー、及び／又は、前記押型が、１００〜３００℃の温度まで加熱されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
５０〜１００ Ｎ／ｍｍ2の圧力が、前記押型にかけられることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
１００〜５００ Ｎ／ｍｍ2の圧力が、前記押型にかけられることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
最初に、エンボス加工の間は５０〜１００ Ｎ／ｍｍ2又は７０〜９０Ｎ／ｍｍ2の圧力が前記押型にかけられ、続いて、冷却期間は１００〜５００ Ｎ／ｍｍ2又は３５０〜４５０ Ｎ／ｍｍ2の圧力が前記押型にかけられることを特徴とする請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）のエンボス加工を、加熱下で、少なくとも一時的には、真空内又は窒素雰囲気下で行うことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、粘着媒介層により前記ポリマーに付されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
導電性物質でドープされたポリマーから製造され、
少なくとも１つの電気的に接触可能な領域を備え、
前記領域内で、前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、前記ポリマーに付されており、
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、前記ポリマーよりも低い２３℃における比抵抗を有する成形物体（１，２，３２，３３）であって、
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、前記導電性物質と密に接触するように前記ポリマーへ密接にホットエンボス加工されていることを特徴とする成形物体。
【請求項１４】
前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、金属箔、銅箔、又は、導電性のプラスチック箔であり、及び／又は、前記接触材料（１０、１１、３５、３８）が、２３℃において、１×１０-5 Ｏｈｍ・ｃｍ以下又は１×１０-6 〜２×１０-6 Ｏｈｍ・ｃｍの比抵抗を示すことを特徴とする請求項１３記載の成形物体。
【請求項１５】
前記ポリマーと前記接触材料（１０、１１、３５、３８）との間に、カーボン系の材料、グラファイトシート、又は、粘着媒介層が配置されていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の成形物体。
【請求項１６】
前記ポリマーが、炭素繊維、グラファイト、カーボンブラック、及び／又は、カーボンナノチューブでドープされ、前記ドープの前記ポリマーにおける総濃度が、５０〜８０％ｗ／ｗであることを特徴とする請求項１３から１５のいずれか一項に記載の成形物体。
【請求項１７】
前記ポリマーが、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリフェニレンスルフィド又はこれらのポリマーの混合物、又は、少なくともこれらのポリマーの１つ若しくはいくつかを基礎とするものであることを特徴とする請求項１３から１６のいずれか一項に記載の成形物体。
【請求項１８】
前記導電性のプラスチック材料が、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンスルフィド、ポリピロール、ポリチオフェン若しくはポリプロピレン、又は、少なくともこれらのポリマーの１つ若しくはいくつかを基礎とするものであることを特徴とする請求項１４から１７のいずれか一項に記載の成形物体。
【請求項１９】
前記成形物体（１，２，３２，３３）が、電極（３，４，２０，２１，３６，３７）の機能を果たすことを特徴とする請求項１３から１８のいずれか一項に記載の成形物体。
【請求項２０】
前記成形物体（１，２，３２，３３）が、電極の形態で、キュベットの一部又はマルチウェルプレートの少なくとも１つの反応チャンバーの一部となることを特徴とする請求項１３から１９のいずれか一項に記載の成形物体。
【請求項２１】
前記成形物体（１，２，３２，３３）が、電極の形態で、キュベットの一部又はマルチウェルプレートの少なくとも１つの反応チャンバーの一部となることを特徴とする請求項１３から１９のいずれか一項に記載の成形物体。