(57)【要約】【課題】電磁誘導加熱用部材、例えば、個々の試料について種々の温度で局所加熱が可能な部材を提供すること。【解決手段】本発明の電磁誘導加熱用部材は、電気絶縁性の基板に複数の電気抵抗領域を有する。好ましくは、試料を搭載するための複数の窪みを有し、そして該電気抵抗領域が該窪みに存在する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性の基板上に複数の電気抵抗領域を有する、電磁誘導加熱用部材。
【請求項２】
前記電気抵抗領域が、面積または体積が異なる複数の電気抵抗領域である、電磁誘導加熱用部材。
【請求項３】
前記電気抵抗領域が、前記基板に設けられた試料を搭載するための複数の窪みに存在する、請求項１または２に記載の電磁誘導加熱用部材。
【請求項４】
前記電気抵抗領域が金属である、請求項１から３のいずれかに記載の電磁誘導加熱用部材。
【請求項５】
前記電気抵抗領域が、電気絶縁性物質で被覆されている、請求項１から４のいずれかに記載の電磁誘導加熱用部材。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の電磁誘導加熱用部材の製造方法であって、電気絶縁性の基板の表面に電気抵抗物質を付着させる工程を含む、方法。
【請求項７】
さらに、前記電気抵抗物質が付着した基板表面を電気絶縁性物質で被覆する工程を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
請求項１から５のいずれかに記載の電磁誘導加熱用部材を配置するためのステージ；該電磁誘導加熱用部材に高周波を印荷し得る位置に配置された高周波発生器；該電磁誘導加熱用部材および該高周波発生器を覆う電磁波シールド；ならびに該高周波発生器の制御装置を備える、電磁誘導加熱用装置。
【請求項９】
電磁誘導加熱用部材を、高周波印荷によって加熱する工程を含む、試料加熱方法であって、該電磁誘導加熱用部材が、電気絶縁性の基板に複数の電気抵抗領域と試料を搭載するための複数の窪みとを有し、そして該電気抵抗領域が該窪みに存在する、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱を伴う化学反応および分析に用いられる電磁誘導加熱用部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、加熱を伴う化学反応または分析には、例えば、反応させるべき物質、分析すべき溶液などの試料をビーカーや試験管などの反応用のガラスまたはプラスチック容器に入れ、これらの容器をホットプレート、電気炉などに入れて加熱反応を行っていた。反応後、必要に応じて、試料を分取し、改めて分析器にかけるという操作も必要であった。このような方法では、スループットが低いという問題がある。また、反応のために大量の試料が必要であり、廃棄物も多くなる。
【０００３】
近年は、微細加工技術の進歩により、微量試料を分析できるＤＮＡチップあるいはμＴＡＳチップなどが開発されている。しかし、特定の部位のみの加熱は困難であり、チップ全体を加熱せざるを得ない。そのため、個々の部位で異なる加熱条件を設定することは不可能である。
【０００４】
局所加熱の目的で、２ｃｍ角のフッ素樹脂製の基板上に直径約０．５ｍｍの小さな窪みを１００個設け、その窪みの内側に銅メッキを施して釜状構造物とし、その各釜を電熱器で加熱する、極少試料の反応用チップが開発されている（非特許文献１）。しかし、このチップでは、各釜の加熱条件を変えることができず、均一な反応系にしか応用できない。
【０００５】
【非特許文献１】
日本経済新聞、２００３年１月１０日朝刊、第１７面
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電磁誘導加熱用部材、例えば、個々の試料について種々の温度で局所加熱が可能な部材を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電気絶縁性の基板上に複数の電気抵抗領域を有する、電磁誘導加熱用部材を提供する。
【０００８】
好適な実施態様では、上記電気抵抗領域は、面積または体積が異なる複数の電気抵抗領域である。
【０００９】
好適な実施態様では、上記電気抵抗領域は、上記基板に設けられた試料を搭載するための複数の窪みに存在する。
【００１０】
より好適な実施態様では、上記電気抵抗領域は、金属である。
【００１１】
さらに好適な実施態様では、上記電気抵抗領域は、電気絶縁性物質で被覆されている。
【００１２】
本発明はまた、上記のいずれかの電磁誘導加熱用部材の製造方法を提供し、該方法は、電気絶縁性の基板の表面に金属を含有する電気抵抗物質を付着させる工程を含む。
【００１３】
好適な実施態様では、さらに、上記電気抵抗物質が付着した基板表面を電気絶縁性物質で被覆する工程を含む。
【００１４】
より好適な実施態様では、上記電気抵抗物質が金属である。
【００１５】
本発明はさらに、上記のいずれかの電磁誘導加熱用部材を配置するためのステージ；該電磁誘導加熱用部材に高周波を印荷し得る位置に配置された高周波発生器；該電磁誘導加熱用部材および該高周波発生器を覆う電磁波シールド；ならびに該高周波発生器の制御装置を備える、電磁誘導加熱用装置を提供する。
【００１６】
本発明はまた、電磁誘導加熱用部材を、高周波印荷によって加熱する工程を含む、試料加熱方法を提供し、該電磁誘導加熱用部材は、電気絶縁性の基板に複数の電気抵抗領域と試料を搭載するための複数の窪みとを有し、そして該電気抵抗領域は該窪みに存在する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の電磁誘導加熱用部材は、所望の形状に成形された電気絶縁性の基板上に、面積または体積が異なる複数の電気抵抗領域を有する。
【００１８】
本発明において、電気絶縁性の基板としては、ガラス、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、セラミックスなどが挙げられる。必要に応じて、離型剤が含まれていてもよい。
【００１９】
上記電気絶縁性の基板は、例えば、図１に示すような所望の形状に成形される。基板の形状および大きさは、その用途に応じて適宜設計される。好ましくは、チップと称される程度の小片からなる基板１であり、この基板１上には、試料を搭載するための窪み２が複数設けられている。また、それらの形状および大きさも、用途に応じて適宜設計され得る。具体的には、基板を１〜２ｃｍ角のチップとし、そして窪みを直径約０．２〜０．５ｍｍおよび深さ約０．１ｍｍとすることもできる。このような基板の成形方法としては、射出成形、注型、遠心成形、エンボス加工、圧縮成形、トランスファ成形などが採用される。
【００２０】
本発明において、電気抵抗領域とは、高周波の印荷によって温度が上昇する領域をいう。この電気抵抗領域を形成するための材料は、通常、導電体であり、発熱し得る電気抵抗体であれば特に限定されない。好ましくは、金属を含有する材料、より好ましくは金属である。電気抵抗体としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、ハンダ、Ｃｕ、Ａｌ、グラファイト、Ｆｅ、ステンレスなどが挙げられる。
【００２１】
電気抵抗領域は、上記基板上の任意の位置に形成される。好ましくは、基板に設けられた窪みの内側であり、底面または側面あるいはこれらの両方に形成されてもよい（図２参照）。また、その面積または体積および形状も、適宜決定される。電気抵抗領域の形成は、どのような手段で行ってもよく、例えば、スパッタリング、ＰＶＤ、ＣＶＤ、めっきなどが挙げられる。本発明においては、面積または体積が同じもしくは異なる複数の電気抵抗領域を形成するため、微細な加工を行う必要がある。そのため、微細構造のノズルを有するインクジェットヘッドを用いて上記材料を基板上に付着させることが好ましい。この場合、直接的に電気抵抗領域を形成してもよいし、めっきなどの手段で析出させるための核となる物質を付着させるだけであってもよい。より好ましくは、インクジェットヘッドからの射出量は、４ｐＬ以下、さらに好ましくは２ｐＬ以下である。上記電気抵抗体は、適切な溶媒に溶解させて、あるいは加熱によって溶融させて、流動体としてインクジェットヘッドに用いる。適切な溶媒としては、ブチルカルビトールアセテート、３−ジメチル−２−イミダゾリジン、テトラデカン、アルコール、水、キシレンなどが挙げられる。その後、必要に応じて、熱処理によって定着、導体化させる。
【００２２】
必要に応じて、上記電気抵抗領域は、電気絶縁性物質で被覆されていてもよい。この場合、電気抵抗領域のみでなく、基板表面全体が被覆されることが好ましい。ここで用いられる電気絶縁性物質は、通常、絶縁膜として使用される材料であればよく、例えば、ＳｉＯ２などの酸化膜、ＳｉＯ２／Ｐ２Ｏ５などのガラス膜、ポリイミド膜などの樹脂膜などが挙げられる。このような絶縁膜は、当業者が通常用いる方法によって形成される。
【００２３】
このようにして製造された本発明の電磁誘導加熱用部材において、電気抵抗領域は、電磁誘導によって、すなわち、高周波の印荷によって温度が上昇するので、加熱部として作用する。ここで、高周波の印荷による加熱とは、磁場の変化により導電体に電流が流れ、その際、電気抵抗により加熱が行われる作用をいう。したがって、高周波の強度および印荷時間を変化させることによって、発熱温度を調節することができる。この加熱部は、同一の高周波を印荷した場合に、電気抵抗領域の面積または体積が大きいほど、発熱量が大きくなる。そのため、本発明の電磁誘導加熱用部材は、複数の加熱部が存在し、同一の面積または体積の場合には、個別に高周波の印荷条件を変化させることにより、あるいは、個々の加熱部の面積または体積が異なる場合には、同一の高周波の印荷条件とすることによって、各加熱部での発熱温度を変えることが可能である。
【００２４】
本発明の電磁誘導加熱用部材に搭載される試料は、特に限定されず、液体および固体のいずれであってもよい。試料は、電磁誘導加熱用部材に設けられた窪みに搭載され、次いで電磁誘導加熱用部材を高周波印荷によって加熱することによって、加熱される。同一の強度の高周波が印荷される場合、加熱温度は、個々の窪みに形成された電気抵抗領域の面積または体積に依存して変動する。
【００２５】
このような電磁誘導加熱用部材を加熱するための電磁誘導加熱用装置を、図３を例に挙げて説明する。本発明の電磁誘導加熱用装置は、電磁誘導加熱用部材１０を配置するためのステージ２０；該電磁誘導加熱用部材に高周波を印荷し得る位置に配置された高周波発生器３０；該電磁誘導加熱用部材および該高周波発生器を覆う電磁波シールド４０；ならびに該高周波発生器の制御装置５０を備える。この電磁誘導加熱用装置は、どのような形状、構造、および大きさであってもよい。
【００２６】
電磁誘導加熱用部材１０を配置するためのステージ２０は、電磁誘導加熱用部材１０を配置すべき位置が認識できるものであればよく、その構造はどのようなものであってもよい。その上面のどの位置に配置してもよいのであれば、単なる平板であってもよく、あるいは電磁誘導加熱用部材１０を固定できるような構造であってもよい。また、電磁誘導加熱用部材１０のみを配置するだけではなく、電磁誘導加熱用部材１０と接続された他の部材も一緒に配置し得る構造であってもよい。このステージ２０には、高周波によって発熱しない材質が用いられる。
【００２７】
高周波発生器３０から印荷される高周波は、その制御装置５０によって、強度および時間が制御され、それにより、電磁誘導加熱用部材１０の加熱部の発熱温度を制御することができる。
【００２８】
なお、高周波発生器は特に図示しないが、高周波を印荷するコイルが電磁誘導加熱用部材を上下に挟み込む配置であってもよく、あるいは個々の電磁誘導加熱用部材の直下にそれぞれ１対ずつ配置してもよい。
【００２９】
以下、実施例を挙げて図面に基づき本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例および図面に限定されるものではない。
【００３０】
【実施例】
射出成形によって表面に直径２００μｍおよび深さ１００μｍの窪み２を４個有するエポキシ樹脂基板１（１０ｍｍ×１０ｍｍ×３ｍｍ）を作製した（図１）。次に、インクジェットヘッドを用いて、Ａｇナノ粒子分散インクを射出し、１５０℃で１５分間の熱処理を施し、図４のＡ〜Ｄに黒く示すように異なる面積の電気抵抗領域３をそれぞれ形成した。面積は、Ｂ、Ｃ、およびＤは、それぞれＡの２倍、３倍、および４倍であった。なお、各電気抵抗領域３の厚さは同一とした。
【００３１】
各窪み２の底面に、融点が７０℃の固形ワックス８を入れ、電磁誘導加熱用装置で高周波を１０分間印荷した後、取り出して形状の変化を光学顕微鏡で観察した。結果を図５に模式図として示す。ＡおよびＢでは、ワックス８は融解していなかった。Ｃでは軟化して変形していた。Ｄでは、ワックス８は完全に融解して底面に広がっていた。このことから、一様な高周波の印荷においても、電気抵抗領域の面積を変化させることによって、加熱温度を制御し得ることがわかった。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電磁誘導加熱用部材は、微量試料を局所加熱することができ、そして同一部材内において、試料ごとに個別に異なる温度設定が可能である。本発明の電磁誘導加熱用部材は、配線を施す必要がないため取り扱いが容易である。例えば、臨床検査や微量の化学物質の検査などに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電磁誘導加熱用部材を製造するための材料となる、試料を搭載するための窪みを有する基板の斜視図である。
【図２】本発明の電磁誘導加熱用部材の一実施態様の斜視図である。
【図３】本発明の電磁誘導加熱用部材をセットした場合の、本発明の電磁誘導加熱用装置の模式図である。
【図４】電気抵抗領域が直下に形成された窪みＡ〜Ｄの底面の各上面図である。
【図５】図４の窪みＡ〜Ｄにそれぞれワックスを配置して加熱した後の、ワックスの形状を示す模式図である。
【符号の説明】
１  基板
２  試料を搭載するための窪み
３  電気抵抗領域
８  ワックス
１０  電磁誘導加熱用部材
２０  電磁誘導加熱用部材を配置するためのステージ
３０  高周波発生器
４０  電磁波シールド
５０  高周波発生器の制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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