(57)【要約】  構造化ポリマーフィルムの両側に複数の長手方向に間隔のあいた構造を有する構造化ポリマーフィルムを製造する方法が記載されている。この方法は、複数のツール突出部（２０４）を含む外周面を有する回転可能なツール（２００）を提供する工程と、ツールの外周面の反対に平滑な順応可能な外周面（２１２）を有するニップロール（２１０）を提供する工程と、ツールとニップロールとの間のニップにポリマー層を導入する工程と、周囲表面にツール突出部のあるツールとニップロールとの間にポリマー層をプレスして、ポリマー層の第１の側へウェブ凹所およびポリマー層の反対側の第２の側から離れるように延在するウェブ突起を形成して、構造化ウェブを形成する工程と、構造化ウェブをツールから取り出す工程と、を含む。試料処理物品も記載されている。
2008529825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向へ離間した複数の構造を両面に有する構造化ポリマーフィルムを製造する方法であって、
複数のツール突出部を含む外周面を有する回転可能なツールを用意することと、
前記ツールの前記外周面に対向して、平滑で順応可能な外周面を有するニップロールを用意することと、
前記ツールと前記ニップロールとの間のニップにポリマー層を導入することと、
前記ツールと前記ニップロールとの間で前記ポリマー層をプレスして、前記ツールの前記外周面の前記ツール突出部により、前記ポリマー層の第１面に複数のウェブ凹所を形成するとともに前記ポリマー層の反対側の第２面から離れるように延在する複数のウェブ突起を形成し、以って構造化ウェブを形成することと、
前記構造化ウェブを前記ツールから取り外すことと、
を含む方法。
【請求項２】
回転可能なツールを用意する前記ステップが、高さを有する複数のツール突出部を含む回転可能なツールを用意することを含み、前記導入ステップが、厚さを有するポリマー層をニップへ導入することを含み、前記ツール突出部の高さが前記ポリマー層の厚さよりも大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ニップロールを用意する前記ステップが、ショアＡ硬度が３０〜１００の範囲の順応可能な外周面を有するニップロールを用意することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ニップロールを用意する前記ステップが、ショアＡ硬度が４０〜９０の範囲の順応可能な外周面を有するニップロールを用意することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ニップロールを用意する前記ステップが、ショアＡ硬度が５０〜８５の範囲の順応可能な外周面を有するニップロールを用意することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記導入ステップが、溶融ポリマー層を前記ツールと前記ニップロールとの間のニップに導入することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記導入ステップが、第１のポリマー層および第２のポリマー層を前記ツールと前記ニップロールとの間のニップに導入することと、前記ツールと前記ニップロールとの間で前記第１のポリマー層および第２のポリマー層をプレスして、前記ツールの前記外周面の前記ツール突出部により、前記第１のポリマー層の第１面に複数の凹所を形成するとともに前記第２のポリマー層の反対側の第２面から離れるように延在する複数のウェブ突起を形成し、以って構造化ウェブを形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記導入ステップが、溶融した第１のポリマー層および溶融した第２のポリマー層を前記ツールと前記ニップロールとの間のニップに導入することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記導入ステップが、第１のポリマー層および第２のポリマー層を前記ツールと前記ニップロールとの間のニップに共押出しすることを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記導入ステップが、第１の透明ポリマー層および第２の不透明ポリマー層を前記ツールと前記ニップロールとの間のニップに導入することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記プレスステップが、前記ツールと前記ニップロールとの間で前記第１のポリマー層および第２のポリマー層をプレスして、前記ツールの前記外周面の前記ツール突出部により、前記第１のポリマー層の第１面に複数のウェブ凹所を形成するとともに前記第２のポリマー層の反対側の第２面から離れるように延在する複数のウェブ突起を形成し、以って構造化ウェブを形成することを含み、前記複数のウェブ凹所が、複数の不透明な側壁と透明な底面とにより画定される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記構造化ウェブが複数の試料処理物品へと分割される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
選択した光を透過し、本体下面を画定する光透過層と、該選択した光を遮蔽し、本体上面を画定する光制御層とを含む本体であって、該光制御層が該光透過層に取り付けられ、本体厚さを有する本体と、
前記本体内に配置された複数の試料処理チャンバであって、各処理チャンバが前記本体上面に向かって延在するとともに前記本体下面から離れるように延在し、各試料処理チャンバが前記本体の厚さよりも大きな高さを有する複数の試料処理チャンバと、
を具備する試料処理物品。
【請求項１４】
各処理チャンバが、光制御層の複数の側壁と光透過性の底面とにより画定される、請求項１３に記載の試料処理物品。
【請求項１５】
前記光透過層が第１の厚さを有し、前記光制御層が第２の厚さを有し、前記第２の厚さが前記第１の厚さよりも大きい、請求項１３に記載の試料処理物品。
【請求項１６】
管をさらに具備し、前記複数の処理チャンバの各処理チャンバが、該管と流体連通している、請求項１３に記載の試料処理物品。
【請求項１７】
前記本体の厚さが１００〜５００マイクロメートルの範囲にある、請求項１３に記載の試料処理物品。
【請求項１８】
前記本体の厚さが２００〜３００マイクロメートルの範囲にある、請求項１３に記載の試料処理物品。
【請求項１９】
各処理チャンバの体積が０．０５〜５マイクロリットルの範囲にある、請求項１３に記載の試料処理物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照により本明細書に援用される２００５年１月２０日出願の米国特許仮出願第６０／６４５，２８９号のＵ．Ｓ．Ｃ§１１９（ｅ）による利益を請求するものである。
【０００２】
本開示内容は、構造化ポリマーフィルムおよび構造化ポリマーフィルムの製造方法に関する。特に、本開示内容は、試料処理物品および試料処理物品を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
化学、生化学およびその他反応の同時処理のために様々な装置または物品が設計されている。装置には、処理を実施する数多くのウェルまたは処理チャンバが含まれている。様々な分析物または処理生成物の検出は、処理チャンバから放出される信号光を検出することによりなされる。信号光は、例えば、処理チャンバ内の反応により生じる。他の場合では、信号光が化学発光等から得られる場合には、信号光は、外部源（例えば、レーザー等）から処理チャンバへ向かう問合せ光による励起に応答する。
【０００４】
処理チャンバから信号光を放出させるのに用いる機構や技術に係らず、特定の処理チャンバの検出および補正は必要である。例えば、１つの処理チャンバから放出される信号光が異なる処理チャンバのものである場合、誤った試験結果となる恐れがある。第１の処理チャンバから放出され、第２の処理チャンバへ透過する信号光の現象は、一般的に「クロストーク」と呼ばれる。例えば、第２の処理チャンバが信号光のみを放出せず、第１の処理チャンバから第２の処理チャンバへ透過する信号光が誤った正の結果として検出および記録されると、クロストークがエラーを招く可能性がある。
【０００５】
クロストークを排除するために、第２の処理チャンバに達する信号光が、検出器による正の結果として登録するには弱すぎるように、処理チャンバ間の距離を増やすこと等試みられている。他のやり方としては、国際公開第０２／０１１８０Ａ２号パンフレットに記載されているように、処理チャンバに配置された外部機器を用いて処理チャンバをマスキングまたは覆うものがある。これらのやり方での１つの問題は、装置の処理チャンバ密度が限られていることであり、与えられた試料処理装置で所望よりも少ない回数の試験しか行えない。これらのやり方での他の起こりえる問題は、試料処理装置に加えて、物品または材料（例えば、マスク、覆い等）を用いる必要があることであり、試料処理装置を用いるコストを増大し、複雑なものとさせる。
【０００６】
処理チャンバ間をクロストークから分離する問題の他の状況は、問合せ光の処理チャンバへの送出の際に生じる。例えば、全処理チャンバが同時に問合せされないのが望ましい。すなわち、処理チャンバは連続的（すなわち１つずつ）に問合せされるか、または、処理チャンバの選択したグループのみが同時に問合せされる。かかる状況においては、問合せされていない処理チャンバには全くまたは限られた量の問合せ光が透過するのが好ましい。公知の処理装置では、問合せ光の制御には、マスクまたは覆いが必要であり、処理チャンバ密度が限定されるだけでなく、追加の物品／処理工程によりコストおよび複雑さが増すという同じ問題が生じる。
【０００７】
処理物品に関連した他の問題としては、フィーチャー（ｆｅａｔｕｒｅ：特徴部）のサイズ、形状および位置の制御が挙げられる。例えば、処理チャンバサイズ、形状、位置等、ならびに装置の他のフィーチャー（例えば、送出管、充填チャンバ等）のサイズ、形状および位置における変更が制限されるのが望ましい。フィーチャーサイズを変更すると、例えば、異なる処理チャンバにおける分析物の体積が変わる等、試験精度に悪影響を及ぼす。さらに、フィーチャーサイズの変更には、例えば、全処理チャンバを確実に充填する等、追加の試料体積を必要とする。フィーチャー形状の変更は、例えば、処理チャンバから放出される信号光密度に影響する。例えば、フィーチャー位置を変更すると、異なる処理装置間で処理チャンバ位置を繰り返せない場合には、試験精度が減じる。
【０００８】
回転ドラムを用いてポリマーフィルムをエンボス加工することは知られている。回転ドラムはその周囲に複数の鋳型を有する。鋳型は凸（すなわち雄）型または凹（すなわち雌）型の鋳型であってもよく、フィルムの厚さ、ポケットの深さおよび鋳造またはエンボス加工後のフィルムの熱収縮の根拠となる所望の最終エンボス加工ポケット寸法を与えるサイズとする。回転式鋳型を用いて処理物品を製造する例示の方法は米国特許出願公開第２００５／００７９１０１号明細書に記載されている。
【０００９】
凸型回転式鋳型を用いたエンボス加工フィルムの製造において、材料のウェブをその軟化温度まで漸増により加熱して、ドラム周囲を誘導して通過させる。軟化した材料は鋳型を覆って、近接する凸型鋳型間に配置されたウェブの部分以外の凸型鋳型の全側部表面と密着する。同時に、ウェブを鋳型に対して真空引きして、近接する鋳型間の空間にウェブを押し込む。上述した真空成形に用いる回転式鋳型は、米国特許第に５，８００，７７２号明細書に記載されているように、複数のドラムセクションを積み重ねることにより構築される。複数のドラムセクションを一緒に組み立てるときは、成形ツールを作成する。ドラムセクション間の空間によって、真空を用いて溶融ウェブが延伸でき、ポケットフィーチャーが形成される。
【００１０】
非常に小さなフィーチャーをポリマーシートに作製するには、鋳型ツールと鋼またはクロムで形成されたニップロールとの間で材料のポリマーウェブをエンボス加工することが知られている。ウェブの厚さはツールのフィーチャーの高さを超えていて、フィーチャーがツールフィーチャーと接触するウェブの側部に形成され、ウェブの裏側（ニップロールと接触する）が完全に平坦でフィーチャーのないようにする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示内容は、構造化ポリマーフィルムおよび構造化ポリマーフィルムの製造方法に関する。特に、本開示内容は、試料処理物品および試料処理物品を製造する方法に関する。
【００１２】
構造化ポリマーフィルムの両側に複数の長手方向に間隔のあいた構造を有する構造化ポリマーフィルムを製造する方法が記載されている。この方法は、複数のツール突出部を含む外周面を有する回転可能なツールを提供する工程と、該ツールの該外周面の反対に平滑な順応可能な外周面を有するニップロールを提供する工程と、該ツールと該ニップロールとの間のニップにポリマー層を導入する工程と、該周囲表面にツール突出部のある該ツールと該ニップロールとの間に該ポリマー層をプレスして、該ポリマー層の第１の側へウェブ凹所および該ポリマー層の反対側の第２の側から離れるように延在するウェブ突起を形成して、構造化ウェブを形成する工程と、該構造化ウェブを該ツールから取り出す工程と、を含む。
【００１３】
試料処理物品も開示されている。この物品は、選択した光を透過し、本体下面を画定する光透過層と、該選択した光を遮蔽し、本体上面を画定する光制御層とを有する本体と、本体内に配置された複数の試料処理チャンバとを含む。光制御層は光透過層に取り付けられ、本体は本体厚さを有している。各処理チャンバは本体上面へ延在しており、本体下面から離れるように延在し、各試料処理チャンバは本体厚さより大きな高さを有している。
【００１４】
上記概要は、開示された各実施形態または本発明のそれぞれの実施を説明することを意図するものではない。以下の図面、詳細な説明および実施例により、これらの実施形態をより詳細に実証する。
【００１５】
添付の図面に関連して本発明の様々な実施形態の以下の詳細な説明を鑑みることによって、本発明をより完全に理解できるであろう。
【００１６】
本発明は様々な修正および変形形態に訂正可能であるが、その特定例については、図面により例示されておりこれについて詳細に説明する。しかしながら、本発明を記載された特定の実施形態に限定するものではない。逆に、本発明の技術思想および範囲内に含まれる全ての修正、等価物および変形を含むものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に定義された用語について、請求項または明細書のいずれかに異なる定義がない限りは、これらの定義を適用するものとする。
【００１８】
限定された数値範囲には、その範囲内の全ての数字が含まれる（例えば、１〜５には１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、５が含まれる）。
【００１９】
本明細書および添付の請求項で用いる単数の形態「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」には、特に断りのない限り、複数も含まれる。このように、例えば、「層」を含む物品には２層以上の層を有する物品が含まれる。本明細書および添付の請求項で用いる「または」という用語は、特に断りのない限り、「および／または」も含んだ意味で用いられている。
【００２０】
特に断りのない限り、明細書および請求項で用いる、成分の量を表す数字、特性の測定値等は、全ての場合において「約」という用語により修正されるものと考えられる。従って、特に異論のない限り、明細書および請求項に規定した数値パラメータは、本発明の教示を利用して当業者であれば得られるはずの所望の特性に依存した近似値である。最低限でも、請求の範囲の均等論の適用を制限しようとするのではなく、各数値パラメータは少なくとも、記録された有効数値を踏まえて、通常の四捨五入により解釈されるべきである。本発明の広い範囲に規定された数値範囲およびパラメータは近似値であるにも係らず、特定の実施例に規定された数値はできる限り正確に記録されている。ただし、数値は、それぞれの試験測定値での標準偏差による避けられないある程度の誤差は元々含んでいる。
【００２１】
本明細書で用いる「光」という用語は、人間の目に目視されるかどうかに係らず電磁エネルギーのことを指すのに用いる。光は紫外〜赤外電磁エネルギーの範囲に入るのが好ましく、場合によっては、光は人間の目に目視されるスペクトルの電磁エネルギーを含むのが好ましい。
【００２２】
本明細書に記載した試料処理物品は、処理物品の処理チャンバ間のクロストークを減少または排除するために、光透過層と光制御層とを含む。光透過層は、信号光および／または問合せ光の大部分を透過し、光制御層は、信号光および／または問合せ光の大部分を遮蔽するのが好ましい。例えば、信号光の透過を遮蔽することにより、信号光の放出中のクロストークを減少または排除することができる。問合せ光の送出に関して、選択した処理チャンバについて問合せ光の透過を遮蔽すると、選択した処理チャンバの望まない問合せを減少または排除することができる。さらに、本明細書に記載した試料処理装置は、少ない材料で形成することができ、同量の試料材料を処理することができる。処理チャンバが、後述するとおり、試料処理装置本体の厚さより大きな高さを有するからである。これらの試料チャンバは、試料処理装置を位置合せするのに有用となり得る「裏側」フィーチャーを有している。
【００２３】
これらの試料処理物品は、本明細書に記載した連続形成プロセスにより形成することができる。これらの方法は、前側フィーチャーと裏側フィーチャーの両方を有する試料処理物品を製造する。これらの方法は、試料処理物品本体の厚さよりも大きな高さを有する試料チャンバを有する試料処理物品を製造する。このように、これらの方法は、同じ試料処理物品を製造するのに少ない材料を用いて、物品当たり同量の試料を処理することのできる試料処理物品を製造する。さらに、これらの方法は、透過層と制御層の両方を含む処理装置の迅速かつ経済的な製造を行う。さらに、本方法は、正確なサイズに成形され配置されたフィーチャー（例えば、処理チャンバ、分配管等）を含む処理装置を提供する。
【００２４】
本明細書に記載した試料処理装置および方法に用いる光制御層は、選択した光の透過を遮蔽するために提供されている。ここで、「選択した光」とは、１つ以上の特定の波長、１つ以上の波長範囲、１つ以上の偏光状態またはこれらの組み合わせの光である。本明細書で用いる光の「遮蔽」には、選択した光の吸収、反射、屈折または拡散の１つ以上が包含される。信号光の場合には、光制御層を通した信号光の透過を、処理チャンバからの誤った正の読取りとならないレベルまで防止または減少させるのが好ましい。問合せ光の場合には、光制御層を通した問合せ光の透過を、処理チャンバの望まない問合せとならないレベルまで防止または減少させるのが好ましい。光制御層は、選択した波長または波長範囲の光を遮蔽する。光制御層は、所望により、１つ以上の選択した偏光状態（例えば、ｓ偏光、ｐ偏光、円偏波等）の光も遮蔽する。多くの実施形態において、光制御層は光制御層に入射した選択した光の少なくとも５０％を遮蔽する。ある実施形態において、光制御層は光制御層に入射した選択した光の少なくとも７５％を遮蔽する。他の実施形態において、光制御層は光制御層に入射した選択した光の少なくとも９０％を遮蔽する。
【００２５】
光透過層は、光透過層を通って光透過層に入射した選択した光の少なくとも５０％を透過する。多くの実施形態において、光透過層は、光透過層を通って光透過層に入射した選択した光の少なくとも７５％を透過する。ある実施形態において、光透過層は、光透過層を通って光透過層に入射した選択した光の少なくとも９０％を透過する。
【００２６】
本開示内容は、所望の反応、例えば、ＰＣＲ増幅、リガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）、自立シーケンス複製、酵素反応速度論研究、等質配位子結合アッセイ、および、正確かつ／または即時の熱変化を必要とするその他の化学、生化学またはその他反応を行うために、多数の処理チャンバにおける液体試料材料（または液体に含まれた試料材料）の処理に用いることのできる試料処理装置を提供する。多くの実施形態において、本開示内容は、それぞれ、充填チャンバと、複数の処理チャンバと、処理チャンバを充填チャンバと流体連通させる主管とを有する１つ以上の処理アレイを含む試料処理装置を提供する。例示の実施形態の様々な構造を後述するが、本発明の試料処理装置は、例えば、米国特許出願公開第２００５／００７９１０１号明細書、国際公開第０２／０１１８０号パンフレットおよび国際公開第０２／００３４７号パンフレットに記載されているようなものと同様である。上述した文献は全て、本明細書に記載した試料処理装置に組み込むことのできる様々な異なるフィーチャーを開示している。
【００２７】
図１は例示の試料処理物品１００の概略平面図であり、図２は試料処理チャンバ１５０の詳細を示す例示の試料処理物品１００の図１の２−２に沿った拡大部分斜視図である。試料処理物品１００には、少なくとも１つまたはそれ以上の処理アレイ１２０が含まれる。図示した処理アレイ１２０はそれぞれ、試料処理装置１００の第２の端部１１４に向かって、第１の端部１１２近傍から延在する。処理アレイ１２０は、試料処理装置１００に実質的に平行な配列で図示されているが、他の配列も可能である。
【００２８】
国際公開第０２／０１１８０号パンフレットに述べられているように、処理アレイの主管１４０を同時に閉じなければならない場合には、図示したような処理アレイ１２０の位置合せが有用である。例えば、国際公開第０２／０１１８０号パンフレットに述べられているように、装置１００の第１の端部１１２近傍で回転軸周囲を回転させることにより試料材料を試料処理装置全体に分配しなければならない場合にも、処理アレイ１２０の位置合せが有用である。
【００２９】
図示した実施形態の各処理アレイ１２０は、少なくとも１つの主管１４０と、各主管１４０に沿って配置された複数の処理チャンバ１５０とを含んでいる。処理アレイ１２０はまた、試料材料の主管１４０を通した処理チャンバ１５０への送出を促すために、主管１４０と流体連通した充填構造１３０を含んでいてもよい。ある実施形態において、処理アレイ１２０はそれぞれ、１つのみの充填構造１３０と１つのみの主管１４０とを含むのが好ましい。
【００３０】
充填構造１３０は、試料材料を受けるために、外部装置（例えば、ピペット、中空シリンジまたはその他流体送出装置）と接続できるように設計されていてもよい。充填構造１３０自体が、体積を画定しても、特定の体積を画定しなくてもよいが、その代わりに、試料材料を導入する場所となってもよい。例えば、充填構造１３０は、ピペットまたはニードルが挿入されるポートの形態で提供されてもよい。一実施形態において、充填構造１３０は、ピペット、シリンジ、ニードル等を受けるべく適合された主管に沿って指定された位置であってもよい。充填は、手動で、または自動化システム（例えば、ロボット等）により行ってよい。さらに、処理装置１００は、他の装置から（自動化システムを用いて、または手動で）直接充填してもよい。
【００３１】
図１に示した充填チャンバ１３０は、主管１４０と流体連通している充填構造１３０の一実施形態に過ぎない。多くの実施形態において、充填チャンバ体積、すなわち、充填チャンバ（がある場合には）により画定される体積は、主管１４０、処理チャンバ１５０およびフィーダ管１４２（がある場合には）を合わせた体積と等しい、またはこれより大きいのが好ましい。
【００３２】
処理チャンバ１５０は、フィーダ管１４２を通して主管１４０と流体連通している。その結果、各処理アレイ１２０の充填構造１３０は、充填構造１３０へつながる主管１４０に沿って配置された各処理チャンバ１５０と流体連通している。所望であれば、各処理アレイ１２０が、充填構造１３０の逆の主管１４０の端部に配置された任意のドレーンチャンバ（図示せず）を含んでいてもよい。
【００３３】
図２に示すとおり、試料処理物品１００は、選択した光を透過し、本体下面１６３を画定する光透過層１６２と、選択した光を遮蔽し、本体上面１６５を画定する光制御層１６４とを有する本体１６０を含んでいる。光制御層１６４は光透過層１６２に取り付けられ、本体１６０は本体厚さＴを有している。複数の試料処理チャンバ１５０は本体１６０内に配置されている。各処理チャンバ１５０は本体上面１６５へ延在しており、本体下面１６３から離れるように延在し、各試料処理チャンバ１５０は本体厚さＴより大きな高さＨを有している。
【００３４】
ある実施形態において、本体厚さＴは１００〜５００マイクロメートルの範囲であり、高さは本体厚さＴより大きい１０〜１００マイクロメートルの範囲である。他の実施形態において、本体厚さＴは２００〜３００マイクロメートルの範囲であり、高さＨは本体厚さＴより大きい２５〜５０マイクロメートルの範囲である。
【００３５】
各処理チャンバ１５０は、０．０５〜５マイクロリットルの範囲の体積を有する。ある実施形態において、各処理チャンバ１５０は、０．１〜１マイクロリットルの範囲の体積を有する。
【００３６】
各処理チャンバ１５０は、光制御層側壁１５３および光透過底面１５２により画定される。多くの実施形態において、光透過層１６２は第１の厚さＴTを有し、光制御層１６４は第２の厚さＴcを有し、第２の厚さＴcは第１の厚さＴTより大きい。ある実施形態において、第１の厚さＴTは２５〜１５０マイクロメートルの範囲であり、第２の厚さＴcは７５〜３５０マイクロメートルの範囲である。
【００３７】
光透過層１６２が選択した光の大部分を透過するような１種類以上の材料で光透過層１６２を構築することができる。大部分とは、例えば、５０％以上の選択された垂直入射光、７５％以上の選択された垂直入射光または９０％以上の選択された垂直入射光である。上述した通り、選択した光は、１つ以上の特定の波長、１つ以上の波長範囲、１つ以上の偏光状態またはこれらの組み合わせの光である。光透過層１６２に好適な材料としては、これらに限られるものではないが、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン−ポリエチレンコポリマー、シクロ−オレフィンポリマー（例えば、ポリジシクロペンタジエン）等が例示される。
【００３８】
光制御層１６４が選択した光の大部分を遮蔽するような１種類以上の材料で光透過層１６４を構築することができる。遮蔽した光の大部分とは、例えば、５０％以上の選択された垂直入射光、７５％以上の選択された垂直入射光または９０％以上の選択された垂直入射光である。上述した通り、選択した光は、１つ以上の特定の波長、１つ以上の波長範囲、１つ以上の偏光状態またはこれらの組み合わせである。制御層１６４に好適な材料としては、これらに限られるものではないが、例えば、所望の光遮蔽機能を与えるべく修正されたポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン−ポリエチレンコポリマー、シクロ−オレフィンポリマー（例えば、ポリジシクロペンタジエン）等が例示される。例えば、光制御層１６４に用いる材料としては、光制御層１６４を通る選択した光の透過を防止または減少する光遮蔽フィラー（例えば、着色剤、カーボンブラック、金属粒子等）が挙げられる。他の実施形態において、光制御層１６４は、所望の光遮蔽機能を与えるコーティングまたはその他処理を含む。
【００３９】
光透過層１６２と光制御層１６４の間にメルトボンドが形成される場合には、光透過層１６２と光制御層１６４は、相容性のある材料で形成でき、場合によっては、光透過層１６２と光制御層１６４が同じポリマー材料で形成されている。
【００４０】
図３は、構造化ポリマーフィルムの両側に複数の長手方向に間隔のあいた構造を有する構造化ポリマーフィルムを製造する例示の方法の概略図である。順応可能な外周面２１２を有するニップロール２１０は、回転可能なツール２００の外周面２０２と接触し対向している。外周面２０２は、外周面２０２周囲に配置された複数のツール突出部２０４を含む。突出部２０４はニップロール２１０の表面２１２にプレスされて変形する。多くの実施形態において、ニップロール２１０の周囲表面２１２はエラストマー材料でカバーされている。好適なエラストマー材料としては、これらに限られるものではないが、ゴム、シリコーン、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、ウレタン、テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）（登録商標）、ニトリル、ネオプレンおよびフルオロエラストマーが挙げられる。ある実施形態において、ニップロール２１０の順応可能な外側表面２１２のショアＡ硬度は、形成されている材料に応じて、３０〜１００の範囲、４０〜９０の範囲、５０〜８５の範囲である。
【００４１】
溶融処理可能なポリマーは、押出し機２２０からスロットダイ装置２２２に送出される。溶融処理可能なポリマーは、その融点（すなわち形成または鋳造できる温度）以上でスロットダイ装置２２２に送出される。ポリマーのウェブ２３０はダイ装置２２２から、回転可能なツール２００とニップロール２１０との間のニップ２４０へ排出される。他の実施形態において、ポリマーウェブ２３０は、ニップ２４０がニップロール２１０で形成される直前に回転可能なツール２００にドロップ鋳造される。ポリマーウェブ２３０が回転可能なツール２００とニップロール２１０との間にプレスされて、回転可能なツール２００のフィーチャーをウェブ２３０の前側に形成するにつれて、ニップロール２１０の順応可能な外側表面２１２は変形する。順応可能なニップロール２１０によりウェブ２３０に印加された圧力は、ウェブ２３０の溶融樹脂を回転可能なツール２００のツール突出部２０４（処理チャンバ１５０等の試料処理物品１００のフィーチャーを形成する）間の狭い隙間へ押し付けて、ウェブ２３０の裏側フィーチャーを画定する（すなわち、フィーチャーは本体１６０の底面１６３で画定される）のに十分なものである。このように、ウェブ２３０の前側は、そこに形成された複数の「孔」または「ボイド」を有し、ウェブ２３０の裏側は、平坦でないトポグラフィーを有する。両方とも、回転可能なツール２００のツール突出部２０４により形成される。順応可能なニップロール２１０により印加された圧力は、処理速度、材料粘度、ウェブ厚さおよび回転可能なツール２００のツール突出部２０４の寸法および間隔をはじめとする複数の因子に応じて異なる。
【００４２】
入ってくるポリマーウェブ２３０の寸法は、形成される試料処理装置１００のゲージおよび幅により決まる。ポリマーウェブ２３０の厚さおよび回転可能なツール２００とニップロール２１０との間の圧力を制御して、ニップ２４０を出るウェブ２３０の厚さＴが、試料処理物品１００のウェブ突起１５０を形成するツール突出部２０４の高さより小さくなるようにする。ある実施形態において、ポリマーウェブ２３０は５ミル〜２０ミルの範囲の厚さでニップ２４０へ送出される。
【００４３】
ある実施形態において、ポリマーウェブ２３０はダイ装置２２２から回転可能なツール２００へ、その溶融処理温度またはそれ以上の温度で送出される。溶融処理温度またはそれ以上の温度でポリマーウェブ２３０を回転可能なツール２００に与えることによって、ポリマーはツール突出部２０４の形状を適切に形成または複製することができる。ポリマーウェブ２３０がダイ装置２２２から送出されなければならない温度（すなわち、摂氏約１００°〜３３０°）は、形成されている材料のゲージおよび種類、ならびに製造ラインの速度に応じて広い範囲にわたって変わる。ツール２００は、ロールとして図示されて説明されているが、この代わりに、当然のことながら、連続ベルト等の連続ウェブ形成処理に適用可能なその他の回転可能な構造として提供してもよい。
【００４４】
ある実施形態において、ポリマーウェブの温度は、回転可能なツール２００とニップロール２１０との間のニップ２４０がポリマーウェブ２３０中に形成された構造を保持し、ウェブに機械的な安定性を与えた後のある点で、溶融処理温度より低く下げる。図３の例示の実施において、構造化または複製ウェブ２５０は、ツール２００が剥がれた直後、テークアップリール２６０に巻かれる前に、冷却ローラ２５５を通過する。ウェブ２３０の温度制御を補助するために、回転可能なツール２００および／またはニップロール２１０を必要に応じて加熱または冷却してよい。図３に図示する処理の結果、所望により別個の試料処理物品１００に分割できる構造化または複製ウェブ２５０が得られる。
【００４５】
熱可塑性樹脂の押出しの場合、溶融材料のウェブを誘導してニップ２４０を通過させる。構造化ウェブ２５０がニップ２４０を出ると、任意の好適な冷却手段を用いて、ウェブを冷却し、材料を十分に硬化して、回転可能なツール２００から取り外せるようにする。冷却は、熱可塑性ポリマーが十分に固化するまで、例えば、対流空気冷却、高圧ブロワによるエアジェットの直接衝突、水浴またはスプレー、あるいは冷却オーブン等により行うことができる。
【００４６】
重合可能な樹脂の場合には、樹脂は、スロットダイ装置２２２へ供給する分配器へ直接注ぐ、またはポンプしてよい。ポリマー樹脂が反応性樹脂である実施形態については、ウェブを製造する方法はさらに１つ以上の工程において樹脂を硬化することを含む。例えば、樹脂は、重合可能な樹脂の性質に応じて、回転可能なツール２００から取り外す前に樹脂を十分硬化するために、化学線、紫外線、可視光等の好適な放射エネルギー源に露光した際に硬化させてよい。冷却と硬化の組み合わせを用いて、ツール２００から出る際にウェブを硬化してもよい。
【００４７】
回転可能なツール２００は直接機械加工による成形に好適な任意の基材を含んでいてよい。好適な基材は、最小のバリ形成またはバリ形成なしできれいに機械加工され、低い延性および低い粒状性を示し、機械加工後の寸法精度を維持する。様々な機械加工可能な金属またはプラスチックを利用してよい。好適な金属としては、アルミニウム、鋼、真鍮、銅無電解ニッケルおよびこれらの合金が挙げられる。好適なプラスチックはアクリルまたはその他材料等の熱可塑性または熱硬化性材料を含む。ある実施形態において、回転可能なツール２００を形成する材料は多孔性材料を含み、真空がニップロール２１０との組み合わせにより回転可能なツール２００の材料を通して適用することができるようにする。
【００４８】
回転可能なツール２００は単体スリーブ上の所望の試料処理物品１００フィーチャーの全てについてツール突出部２０４を有する単体スリーブとして形成することができる。スリーブは、ポケットを形成する突出部、その位置合せフィーチャー、および、例えば、送り孔を形成するために裂かれる突起を含んでいてもよい。この方法には、ポケットと突起を同時に熱成形して、良好な位置合せを行うことが含まれる。
【００４９】
回転可能なツール２００の外側周囲２０２にあるツール突出部２０４は、精密に各突出部を成形できるカーバイドかダイヤモンドの加工機械を用いてスリーブに直接切断することができる。コネチカット州、ブリッジポートのムーアスペシャルツールカンパニー（Ｍｏｏｒｅ  Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｔｏｏｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｂｒｉｄｇｅｐｏｒｔ，ＣＴ）、ニューハンプシャー州、キーンのプレシテック（Ｐｒｅｃｉｔｅｃｈ，Ｋｅｅｎ，ＮＨ）およびペンシルバニア州、ピッツバーグのエアロテック社（Ａｅｒｏｔｅｃｈ  Ｉｎｃ．，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ  ＰＡ）がかかる目的に好適な機械を製造している。かかる機械は一般的にレーザー干渉−位置決め装置を含む。その好適な例は、コネチカット州、ミドルフィールドのザイゴコーポレーション（Ｚｙｇｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｍｉｄｄｌｅｆｉｅｌｄ  ＣＴ）より入手可能である。用いるのに好適なダイヤモンドツールは、ニューヨーク州、ムーアのＫ＆Ｙダイヤモンド（Ｋ＆Ｙ  Ｄｉａｍｏｎｄ，Ｍｏｏｅｒｓ，ＮＹ）またはオハイオ州、シャルドンのシャルドンツール（Ｃｈａｒｄｏｎ  Ｔｏｏｌ，Ｃｈａｒｄｏｎ，ＯＨ）より購入することができるようなものである。
【００５０】
スリーブは、業界に知られた技術および方法を用いて機械加工して、所望のツール突出部２０４を形成することができる。例えば、処理チャンバ１５０に対応の突出表面は、スリーブを回して、カッターを固定位置にする一般的な旋盤操作でスリーブを回すことにより形成することができる、またはスリーブを固定したまま保ち、スリーブの軸に平行にスロットを切断することにより形成することができる。裂くためのポストを形成する等追加の突出部を、処理チャンバを成形するのに用いる突出部の形成と同様のやり方で形成することができる。スリーブのツール突出部２０４を形成して、複数の試料処理物品１００を同時に作製するのが有利である。
【００５１】
図４は、構造化ポリマーフィルムの両側に複数の長手方向に間隔のあいた構造を有する構造化ポリマー多層フィルムを製造する例示の方法の概略図である。このプロセスは図３に示した通りに操作されるが、このプロセスは光制御層２６４と光透過層２６２を有するポリマーウェブを利用するものである。
【００５２】
上述したとおり、光透過層２６２用の溶融処理可能なポリマーは、第１の押出し機２８０から多層フィードブロックおよびフィルムダイ２８２へ送出される。同時に、光制御層２６４のための溶融処理可能なポリマーを、第２の押出し機２８４から多層フィードブロックおよびフィルムダイ２８２まで送出する。多くの実施形態において、２つの溶融処理可能なポリマーストリームを、それらの溶融処理温度またはそれ以上の温度で、多層フィードブロックおよびフィルムダイ２８２へ送出する。多層フィードブロックおよびフィルムダイ２８２は、２つのポリマーが分離した別個の層２６２と２６４を形成するよう、押出し機２８０および２８４からの２つのポリマー溶融ストリームの分離を保つのが好ましい。
【００５３】
ポリマーの層２６２および２６４は、多層フィードブロックおよびフィルムダイ２８２から回転可能な形成ツール２００へ排出される。多くの実施形態において、ポリマー層２６２および２６４は、回転可能な形成ツール２００と順応可能なニップロール２１０との間のニップ２４０近傍の点で回転可能な形成ツール２００の表面２０２にドロップ鋳造される。
【００５４】
ニップロール２１０は順応可能な外周面２１２を有し、回転可能なツール２００の外周面２０２と接触し対向している。外周面２０２は、外周面２０２の周囲に配置された複数のツール突出部２０４を含む。突出部２０４はニップロール２１０の表面２１２にプレスされて変形する。多くの実施形態において、ニップロール２１０の周囲表面２１２はエラストマー材料でカバーされている。好適なエラストマー材料としては、これらに限られるものではないが、ゴム、シリコーン、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、ウレタン、テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）（登録商標）、ニトリル、ネオプレンおよびフルオロエラストマーが挙げられる。ある実施形態において、ニップロール２１０の順応可能な外側表面２１２のショアＡ硬度は、形成されている材料に応じて、３０〜１００の範囲、４０〜９０の範囲、５０〜８５の範囲である。
【００５５】
各層２６２および２６４の厚さは、両層２６４および２６２の合計厚さが、上述したとおり、処理装置１００において処理チャンバ構造１５０を形成するツール突出部２０４の高さより小さくなるように制御することができる。
【００５６】
光制御層２６４は、溶融処理温度（すなわち、形成または鋳造できる温度）またはそれより高い温度でニップ２４０に送出される。溶融処理温度またはそれ以上の温度で光制御層２６４を与えることによって、光制御層中のポリマーはツール突出部２０４の形状を適切に形成または複製することができる。形成ツール２００は、ロールとして図示されているが、当然のことながら、この代わりに、連続ベルトまたは連続ウェブ形成処理に適用できるその他構造として提供してもよい。
【００５７】
図１および図２に示したとおり、光透過層２６２のポリマーはまた、溶融処理温度またはそれ以上の温度でニップ２４０に送出して、２層２６２および２６４を一緒に形成して、２層間でメルトボンドを提供し、一方、形成ツール２００のフィーチャーは光制御層２６４に形成されて、光透過層２６２から延在するようにすることもできる。
【００５８】
両層２６２および２６４の温度は、両層２６４および２６２中に形成された構造を保持し、ウェブに機械的な安定性を与えるために、ニップ２４０後のある点で夫々の溶融処理温度より低く下げることができる。図４に示した処理の結果、図１および図２で示したとおり、処理装置１００の本体１６０を形成する光透過層２６２と光制御層２６４の両方を含む構造化ウェブ２５０が得られる。
【実施例】
【００５９】
実施例１
多層試料処理装置を従来の押出し装置を用いて２層共押出しウェブから製造した。２台の押出し機を用いて、透明な光透過層と黒色の不透明な光制御層とからなる２層構造を製造した。透明な層をポリプロピレンホモポリマー（３５７６、９．０ＭＦＩ、テキサス州、ヒューストンのアトフィナ社（ Ａｔｏｆｉｎａ  Ｉｎｃ．，Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ））で製造した。９８％の３５７６ポリプロピレンと２％カーボンブラック／ポリプロピレン濃縮物（製品番号３９００、４０％カーボンブラック、オハイオ州、エイボンレイクのポリワン社（ＰｏｌｙＯｎｅ  Ｃｏｒｐ．，Ａｖｏｎ  Ｌａｋｅ，ＯＨ））により黒色層を製造した。６．３５ｃｍの単軸押出し機（１５ＲＰＭ）を用いて、３５７６ポリプロピレンを透明層に供給し、３．２ｃｍの単軸押出し機（８０ＲＰＭ）を用いて３５７６および黒色濃縮物を黒色層に供給した。２台の押出し機のバレル温度プロフィールは、１９３℃のフィードゾーンから出発したのと略同じであり、残りの２つのゾーンは２０４℃であった。押出し機の流量を調整して、透明層と黒色層との間で約３：２の重量比を維持した。２台の押出し機の溶融ストリームをＡＢＣの３層共押出しフィードブロック（テキサス州、オレンジのクローレン（Ｃｌｏｅｒｅｎ  Ｃｏ．，Ｏｒａｎｇｅ，ＴＸ））に供給した。「Ｃ」ポートは閉じていた。フィードブロックを通常の２５ｃｍコートハンガーダイに装着した。フィードブロックおよびダイを２０４℃に維持した。ダイで測定した溶融温度は２１６℃であった。
【００６０】
黒色層が形成ロールと接触し、透明層がゴムロールと接触するように、２層の押出し成形品を、形成ツールロールと順応可能なゴムロールとにより形成されたニップへ下方垂直に送出した。形成ツールロールは、直径３０．５ｃｍのアルミニウムハイドラロック（ＨＹＤＲＡＬＯＣＫ）膨張性ロールに装着された厚さ１．６ｍｍのニッケルスリーブから構成されていた。スリーブは、電鋳法により作製し、スリーブ周囲に分配された図１に示すのと同様の一連のパターンからなっていた。パターンは、押出し成形品の両側に三次元フィーチャーを生成する突起およびリセスからなっていた。順応可能なゴムロールは、直径３０．５ｃｍの鋼ロールに嵌合した厚さ９．５ｍｍのシリコーンゴム（アルコシル（ＡＬＣＯＳＩＬ）、６０ショア「Ａ」硬度、ウィスコンシン州、ユニオングローブのアメリカンローラー社（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｒｏｌｌｅｒ  Ｃｏ．，Ｕｎｉｏｎ  Ｇｒｏｖｅ，ＷＩ））スリーブから構成されていた。形成ツールロールの温度は６３℃に維持され、ゴムロールの温度は１０℃に維持されていた。ツールロールとゴムロールとの間の圧力は約２．８ｋｇ／ｃｍ2であった（シリンダゲージ）。押出し成形品を２．１メートル／分の線速度でニップに延伸して形成したところ、図２に概略を示すのと同様の構造化物品が得られた。ツールロールの突起（高さ０．８ｍｍ、直径１．２ｍｍ）を黒色層にプレスしたところ、黒色層の大半がツールロール突起の先端から離れて配置され、透明層が露出して、不透明の側壁と比較的透明な底面を有するリセスが得られた。ツールロールフィーチャーの複製は優れており、高さ約０．８ｍｍ、直径１．２ｍｍ、体積０．９マイクロリットルの構造化物品のリセスが得られた。リセスは、ツールロールのピンを相互接続するリッジを介して複製された主管１４０（幅０．４ｍｍ、高さ０．１５ｍｍ）および側部チャネル１４２（幅０．２５ｍｍ、高さ０．１２ｍｍ）を介して相互接続されていた。比較的透明な底面が裏側透明層から離れるように突出し、「凹凸」トポグラフィーを有する裏側が得られた。
【００６１】
実施例２
両押出し機にカーボンブラック充填ポリプロピレン混合物を供給した以外は実施例１と同様にして試料処理装置を製造した。２台の押出し機の溶融ストリームをフィードブロックで混合してから、単一層としてダイへ供給した。実施例１と同じロールおよび条件を用いたところ、高さ約０．８ｍｍ、直径１．２ｍｍ、体積０．９マイクロリットルのリセスを有する黒色三次元構造フィルムが得られた。単層を供給するのに単一の押出し機を用いて、同様の単層物品を製造することも考えられる。
【００６２】
好ましい実施形態を説明するために特定の実施形態について例示し説明してきたが、当業者であれば、同じ目的を達成するための様々な変形および／または等価物は、本発明の範囲から逸脱することなく、示され説明された特定の実施形態の代替とすることができることが分かるであろう。当業者であれば、本発明を様々な実施形態で行えることが容易に理解されるであろう。本出願では、本明細書に記載した好ましい実施形態の応用例や変形例も含むことを意図している。従って、本発明は、請求項およびこの等価物によってのみ限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】例示の試料処理物品の概略平面図である。
【図２】試料処理チャンバを示す例示の試料処理物品の図１の２−２に沿った拡大部分斜視図である。
【図３】構造化ポリマーフィルムの両側に複数の長手方向に間隔のあいた構造を有する構造化ポリマーフィルムを製造する例示の方法の概略図である。
【図４】構造化ポリマーフィルムの両側に複数の長手方向に間隔のあいた構造を有する構造化ポリマー多層フィルムを製造する例示の方法の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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