(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の式（２）で表されるガス発生剤と、
光増感剤及びバインダーのうちの少なくとも一方と、
を含む、ガス発生材。
【化２】
0005699007.tif 000007
【請求項２】
前記ガス発生剤の含有率が、４５質量％〜９９．９９質量％の範囲内にある、請求項１に記載のガス発生材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガス発生材と、
マイクロ流路が形成された基材と、
を備え、
前記ガス発生材は、前記ガス発生材において発生したガスが前記マイクロ流路に供給されるように配されている、マイクロポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス発生材及びそれを備えるマイクロポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型であり、かつ携帯性に優れている分析装置として、マイクロ流体デバイスを用いた分析装置が用いられるようになってきている。このマイクロ流体デバイスを用いた分析装置では、マイクロ流路内においてサンプルの送液、希釈、分析などを行うことができる。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、一方の主面に開口するマイクロ流路が形成されている基板の上記主面を覆うようにガス発生層を設けることにより、マイクロ流体デバイスにポンプ機能を付与することが記載されている。特許文献１には、ガス発生層に含有させるガス発生剤として、種々のアゾ化合物やアジド化合物が例示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０７５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のアゾ化合物やアジド化合物では、単位時間あたりのガス発生量が十分に多くなく、且つ、ガス発生期間が短いという問題がある。
【０００６】
本発明は、斯かる点に鑑みて成されたものであり、その目的は、ガス発生期間が長く、且つ単位時間あたりのガス発生量が多いガス発生材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るガス発生材は、スルフォニルアジド基を有するガス発生剤と、光増感剤及びバインダーのうちの少なくとも一方とを含む。
【０００８】
ガス発生剤が下記の式（１）で表されることが好ましい。
【０００９】
【化１】
0005699007.tif 000002
【００１０】
（但し、Ｒ１〜Ｒ５のそれぞれは、炭素数が１〜１２のアルキル基である。）
ガス発生剤が下記の式（２）で表されることが好ましい。
【００１１】
【化２】
0005699007.tif 000003
【００１２】
ガス発生材におけるガス発生剤の含有率が、４５質量％〜９９．９９質量％の範囲内にあることが好ましい。
【００１３】
本発明に係るマイクロポンプは、上記本発明に係るガス発生材と、マイクロ流路が形成された基材とを備えている。ガス発生材は、ガス発生材において発生したガスがマイクロ流路に供給されるように配されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ガス発生期間が長く、且つ単位時間あたりのガス発生量が多いガス発生材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係るマイクロポンプの略図的断面図である。
【図２】第２の実施形態に係るマイクロポンプの略図的断面図である。
【図３】実施例１及び比較例１〜３のマイクロポンプの流速を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１７】
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るマイクロポンプの略図的断面図である。
【００１９】
図１に示すように、マイクロポンプ１は、板状の基材１０を備えている。基材１０は、例えば、樹脂、ガラス、セラミックなどにより形成することができる。基材１０の形成に好ましく用いられる樹脂としては、有機シロキサン化合物やポリメタクリレート樹脂や環状ポリオレフィンなどが挙げられる。有機シロキサン化合物の具体例としては、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）や、ポリメチル水素シロキサンなどが挙げられる。
【００２０】
基材１０には、主面１０ａに開口しているマイクロ流路１０ｂが形成されている。
【００２１】
ここで、「マイクロ流路」とは、マイクロ流路を流れる液体に所謂マイクロ効果が発現する形状寸法に形成されている流路をいう。具体的には、「マイクロ流路」とは、マイクロ流路を流れる液体が、表面張力と毛細管現象との影響を強く受け、通常の寸法の流路を流れる液体とは異なる挙動を示す形状寸法に形成されている流路をいう。
【００２２】
主面１０ａの上には、フィルム状のガス発生材１１ａが貼付されている。マイクロ流路１０ｂの開口は、このガス発生材１１ａにより覆われている。このため、ガス発生材１１ａに光や熱等の外部刺激が加わることによりガス発生材１１ａから発生したガスは、マイクロ流路１０ｂに導かれる。
【００２３】
ガス発生材１１ａの厚みは、特に限定されないが、例えば、１０μｍ〜２００μｍ程度とすることができる。
【００２４】
ガス発生材１１ａは、ガスバリア層１２により覆われている。このガスバリア層１２により、ガス発生材１１ａにおいて発生したガスが主面１０ａとは反対側に流出することが抑制され、マイクロ流路１０ｂに効率的に供給される。このため、ガスバリア層１２は、ガス発生材１１ａにおいて発生したガスの透過性が低いものであることが好ましい。
【００２５】
ガスバリア層１２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）樹脂、ナイロン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂及びガラスなどにより形成することができる。
【００２６】
なお、ガスバリア層１２の厚みは、ガスバリア層１２の材質等によって異なるが、例えば、２５μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。
【００２７】
ガス発生材１１ａは、熱や光等の外部刺激が加わった際にガスを発生させるガス発生剤を含む。本実施形態において、ガス発生剤は、光が照射されることによりガスを発生する光応答性ガス発生剤である。また、ガス発生材１１ａは、ガス発生剤に加えて、バインダー樹脂及び光増感剤のうちの少なくとも一方をさらに含む。バインダー樹脂としては、例えば、アクリル樹脂やグリシジルアジドポリマー等が好ましく用いられる。バインダー樹脂は、ガス発生材の形状保持ができるような範囲で含まれていればよい。バインダー樹脂は、例えば、ガス発生剤１００重量部に対して、０．０１重量部〜８００重量部の範囲で含まれていることが好ましく、１０重量部〜４００重量部の範囲で含まれていることがより好ましく、４０重量部〜２００重量部の範囲で含まれていることがさらに好ましい。
【００２８】
光増感剤としては、ベンゾフェノン、ジエチルチオキサントン、アントラキノン、ベンゾイン、アクリジン誘導体等などが好ましく用いられる。光増感剤は、ガス発生剤１００重量部に対して、０．０１重量部〜５０重量部の範囲で含まれていることが好ましく、０．２重量部〜２０重量部の範囲で含まれていることがより好ましく、１重量部〜１０重量部の範囲で含まれていることがさらに好ましい。
【００２９】
本実施形態において、ガス発生剤は、スルフォニルアジド基を有するものである。このため、本実施形態のガス発生剤は、単位時間あたりのガス発生量が多く、且つガス発生期間が長い。従って、ガス発生材１１ａを用いることにより、高出力且つ長駆動時間のマイクロポンプ１を実現することができる。
【００３０】
なお、スルフォニルアジド基を有するガス発生剤の単位時間あたりのガス発生量が多く、且つガス発生期間が長い理由は、定かではないが、紫外照射により、スルフォニル基が高い電子吸引性を示すため、アジド基が分解するためと考えられる。
【００３１】
スルフォニルアジド基を有するガス発生剤の中でも、芳香環を有するものが好ましく用いられる。具体的には、下記の式（１）で表されるガス発生剤がより好ましく用いられる。
【００３２】
【化３】
0005699007.tif 000004
【００３３】
（但し、Ｒ１〜Ｒ５のそれぞれは、水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、フェニル基、炭素数が１〜１２の直鎖若しくは分岐状のアルキル基、炭素数２〜１２直鎖若しくは分岐状のアルケニル基、炭素数３〜１２の直鎖若しくは分岐状のアルキニル基、炭素数７〜１２のアラルキル基、炭素数５〜１２の脂環式または炭素数が１〜１２のアルコキシ基である。）
【００３４】
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ｓｅｃ−ペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、イソヘキシル基、ｓｅｃ−ヘキシル基、ｔｅｒｔ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、イソヘプチル基、ｓｅｃ−ヘプチル基、ｔｅｒｔ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、イソオクチル基、ｓｅｃ−オクチル基、ｔｅｒｔ−オクチル基、ジメチルヘキシル基、ジメチルブチル基、エチルブチル基、ｎ−ノニル基、イソノニル基、ｓｅｃ−ノニル基、ｔｅｒｔ−ノニル基、ｎ−デシル基、イソデシル基、ｓｅｃ−デシル基、ｔｅｒｔ−デシル基、ｎ−ドデシル基、イソドデシル基、ｓｅｃ−ドデシル基、ｔｅｒｔ−ドデシル基などを挙げることができる。
【００３５】
炭素数２〜１２の直鎖若しくは分岐状のアルケニル基としては、エチニル基、１−プロピニル基、１−ブチニル基、１−ペンチニル基、３−ペンチニル基、１−ヘキシニル基、２−エチル−２−ブチニル基、２−オクチニル基、（４−エチニル）−５−ヘキシニル基、２−デシニル基等、ドデセニル基などを挙げることができる。
【００３６】
炭素数３〜１２の直鎖若しくは分岐状のアルキニル基としては、プロピニイル基、ブテニイル基、シクロヘキシニイル基、オクチニイル基等などが挙げられる。
【００３７】
炭素数７〜１２のアラルキル基（例えばベンジル基、フェネチル基、３−フェニルプロピル基、ナフチルメチル基、２−ナフチルエチル基等が挙げられる。
【００３８】
炭素数５〜１２の脂環式としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、トリシクロデシル基、ビシクロオクチル基、トリシクロドデシル基等が挙げられる。
【００３９】
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロピルオキシ基、ｎ−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基、ドデシルオキシ基などを挙げることができる。
【００４０】
中でも、Ｒ１〜Ｒ５のそれぞれは、炭素数が１〜１２のアルキル基であることが好ましい。
【００４１】
さらには、下記の式（２）で表されるガス発生剤がさらに好ましく用いられる。
【００４２】
【化４】
0005699007.tif 000005
【００４３】
なお、ガス発生材１１ａにおけるガス発生剤の含有率は、特に限定されないが、４５質量％〜９９．９９質量％であることが好ましく、４５質量％〜９９質量％であることがより好ましい。ガス発生材１１ａにおけるガス発生剤の含有率が低すぎると、ガス発生量が少なくなりすぎる場合がある。ガス発生材１１ａにおけるガス発生剤の含有率が高すぎると、ガス発生材１１ａの剛性が低くなりすぎ、マイクロ流路１０ｂに供給されるガスの量がかえって少なくなってしまう場合がある。
【００４４】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。以下の説明において上記第１の実施形態と実質的に同様の機能を有する部材を同様の符号で参照し、説明を省略する。
【００４５】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係るマイクロポンプの略図的断面図である。
【００４６】
本実施形態に係るマイクロポンプ２は、ガス発生材の形状と、基材１０の形状とにおいて上記第１の実施形態に係るマイクロポンプ１と異なる。
【００４７】
本実施形態では、マイクロ流路１０ｂは、基材１０内に形成されたポンプ室１０ｃに接続されている。ガス発生材１１ｂは、ブロック状に形成されており、ポンプ室１０ｃ内に配されている。
【００４８】
本実施形態に係るマイクロポンプ２においても、上記マイクロポンプ１と同様に、高出力かつ長駆動時間を実現することができる。
【００４９】
以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
【００５０】
（実施例１）
２−エチルへキシルアクリレート９６．５重量部と、アクリル酸３重量部と、２−ヒドロキシエチルアクリレート０．５重量部とのアクリル系共重合体（重量平均分子量７０万）を作製した。次に、そのアクリル系共重合体１００重量部と、溶剤としての酢酸エチル２００重量部と、架橋剤としてのイソシアネート系化合物（日本ポリウレタン社製、商品名コロネートＬ４５）３重量部と、上記式（２）で表される４−ドデシルベンゼンスルフォニルアジ（東洋紡、ＤＢＳＮ）１００重量部と、光増感剤としてのジエチルチオキサントン（チバスペシャルティケミカルズ社製、ＤＥＴＸ−Ｓ）３．５重量部とを混合し、フィルム状に加工し、フィルム状のガス発生材を得た。このガス発生材を用いて、上記第１の実施形態のマイクロポンプ１と実質的に同様の構成を有するマイクロポンプを作製した。
【００５１】
なお、マイクロ流路の断面形状は、０．５ｍｍ角の矩形状とした。マイクロ流路１１の長さは、８００ｍｍとした。マイクロ流路の先端は大気に開放した状態とした。ガス発生材は、１ｃｍ×１ｃｍサイズで、厚み５０μｍのフィルム状とした。ガス発生材の重さは、約０．００６ｇとした。
【００５２】
（比較例１）
４−ドデシルベンゼンスルフォニルアジド１００重量部に替えて、ジフェニルリン酸アジド（東洋紡社製、ＤＰＰＡ）１００重量部を用いた以外は実施例１と同様にしてガス発生フィルムを作製し、マイクロポンプを作製した。
【００５３】
（比較例２）
４−ドデシルベンゼンスルフォニルアジド１００重量部に替えて、アゾジカルボンアミド（三協化成社製、セルマルクＣ−２）１００重量部を用いた以外は実施例１と同様にしてガス発生フィルムを作製し、マイクロポンプを作製した。
【００５４】
（比較例３）
４−ドデシルベンゼンスルフォニルアジド１００重量部に替えて、２，２’−アゾビス（Ｎ−ブチル−２−メチルプロピオンアミド）（和光純薬社製、ＶＡＭ１１０）１００重量部を用いた以外は、上記実施例１と同様にしてガス発生フィルムを作製し、マイクロポンプを作製した。
【００５５】
（評価）
実施例１及び比較例１〜３のそれぞれにおいて作製したマイクロポンプのマイクロ流路内に１μＬの水を注入した。その後、出力１４ｍＷのＬＥＤを用いて波長３７５ｎｍの紫外線を照射し、水滴の移動距離を１０秒ごとに測定した。結果を、図３に示す。また、その結果から、水滴の移動速度を算出した。また、算出された水滴の移動速度から、流速１０μｌ／分以上を維持する時間（以下、「ガス発生期間」）とする。）を算出した。結果を、下記の表１に示す。
【００５６】
なお、下記の表１に示す流速評価及びガス発生期間評価は、以下の基準に基づくものである。
【００５７】
流速評価基準：◎：１０μｌ／分以上、○：５μｌ／分以上１０μｌ／分未満、△：１μｌ／分以上５μｌ／分未満、×：１μｌ／分未満
ガス発生期間評価基準：◎：２分以上、○：１分以上２分未満２μｌ／分以上、△：３０秒以上１分未満、×：３０秒未満
【００５８】
【表１】
0005699007.tif 000006
【符号の説明】
【００５９】
１，２…マイクロポンプ
１０…基材
１０ａ…主面
１０ｂ…マイクロ流路
１０ｃ…ポンプ室
１１…マイクロ流路
１１ａ、１１ｂ…ガス発生材
１２…ガスバリア層
【図１】
0005699007.tif 000008
【図２】
0005699007.tif 000009
【図３】
0005699007.tif 000010