(57)【要約】【課題】膜に形成された貫通孔の孔径を変化させうる膜変形システム、該膜変形システムを容易に製造できる製造方法を提供する。【解決手段】孔径１ｍｍ以下の貫通孔２１を有する弾性体からなる膜２０と、基板４０上に、膜２０と接合する櫛形アクチュエータ３０が設けられた膜変形手段とを有する膜変形システム１０；膜２０をキャスト法またはインプリント−リソグラフィー法で形成する膜変形システム１０の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
孔径１ｍｍ以下の貫通孔を有する弾性体からなる膜と、
該膜と接合する膜変形手段と
を有する膜変形システム。
【請求項２】
弾性体が、フッ素ゴムである、請求項１記載の膜変形システム。
【請求項３】
孔径１ｍｍ以下の貫通孔を有する弾性体からなる膜と、該膜と接合する膜変形手段とを有する膜変形システムの製造方法であって、
断面径が１ｍｍ以下の円柱部を有する型を、円柱部が平板に接するように平板に押しあてる工程と、
平板上に膜変形手段を配置する工程と、
弾性体を溶剤に溶かした弾性体溶液を、膜変形手段および型の円柱部に接するように、平板上に導入する工程と、
弾性体溶液の溶剤を蒸発させて弾性体からなる膜とする工程と、
型および平板を、膜および膜変形手段から分離する工程と
を有する膜変形システムの製造方法。
【請求項４】
孔径１ｍｍ以下の貫通孔を有する弾性体からなる膜と、該膜と接合する膜変形手段とを有する膜変形システムの製造方法であって、
断面径が１ｍｍ以下の円柱部を有する型を、円柱部が平板に接するように平板に押しあてる工程と、
平板上に膜変形手段を配置する工程と、
液状の弾性体原料を、膜変形手段および型の円柱部に接するように、平板上に導入する工程と、
液状の弾性体原料を光または熱で固化させて弾性体からなる膜とする工程と、
型および平板を、膜および膜変形手段から分離する工程と
を有する膜変形システムの製造方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の膜変形システムを具備する分級フィルタ。
【請求項６】
請求項１または２に記載の膜変形システムを具備する光学フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜を変形させることによって膜に形成された貫通孔の孔径を変化させる膜変形システムおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小な貫通孔を有する膜等の成形体は、分級フィルタ、光学フィルタ、流体噴出装置のノズル等として有用である。該成形体としては、微小な貫通孔を有する樹脂板が知られている（特許文献１）。
【０００３】
しかし、該樹脂板には、以下のような問題がある。
（１）分級フィルタとして用いた場合、分離対象物のサイズに合わせて、貫通孔の孔径の異なる樹脂板をその都度用意する必要がある。
（２）光学フィルタとして用いても、光の透過・遮断の切り替え、透過率の変調等を行うことができない。
（３）流体噴出装置のノズルとして用いた場合、貫通孔が目詰まりするたびに樹脂板を取り替える必要がある。
【特許文献１】特開２００５−２８０１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
よって、本発明の目的は、膜に形成された貫通孔の孔径を変化させうる膜変形システム、該膜変形システムを容易に製造できる製造方法、分離対象物のサイズに合わせて貫通孔の孔径を変化させうる分級フィルタ、光の透過・遮断の切り替え、透過率の変調等を行うことができる光学フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の膜変形システムは、孔径１ｍｍ以下の貫通孔を有する弾性体からなる膜と、該膜と接合する膜変形手段とを有することを特徴とする。
弾性体は、フッ素ゴムであることが好ましい。
【０００６】
本発明の膜変形システムの製造方法は、断面径が１ｍｍ以下の円柱部を有する型を、円柱部が平板に接するように平板に押しあてる工程と、平板上に膜変形手段を配置する工程と、弾性体を溶剤に溶かした弾性体溶液を、膜変形手段および型の円柱部に接するように、平板上に導入する工程と、弾性体溶液の溶剤を蒸発させて弾性体からなる膜とする工程と、型および平板を、膜および膜変形手段から分離する工程とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の膜変形システムの製造方法は、断面径が１ｍｍ以下の円柱部を有する型を、円柱部が平板に接するように平板に押しあてる工程と、平板上に膜変形手段を配置する工程と、液状の弾性体原料を、膜変形手段および型の円柱部に接するように、平板上に導入する工程と、液状の弾性体原料を光または熱で固化させて弾性体からなる膜とする工程と、型および平板を、膜および膜変形手段から分離する工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の分級フィルタは、本発明の膜変形システムを具備することを特徴とする。
本発明の光学フィルタは、本発明の膜変形システムを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の膜変形システムによれば、膜に形成された貫通孔の孔径を変化させうる。
本発明の膜変形システムの製造方法によれば、膜に形成された貫通孔の孔径を変化させうる膜変形システムを容易に製造できる。
本発明の分級フィルタによれば、分離対象物のサイズに合わせて貫通孔の孔径を変化させうる。
本発明の光学フィルタによれば、光の透過・遮断の切り替え、透過率の変調を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本明細書においては、式（１）で表されるモノマーをモノマー（１）と記す。他の式で表されるモノマーも同様に記す。
【００１１】
＜膜変形システム＞
図１は、本発明の膜変形システムの一例を示す概略図である。膜変形システム１０は、長方形の膜２０と、該膜２０の四辺に接合する４つの櫛形アクチュエータ３０（膜変形手段）と、櫛形アクチュエータ３０が設けられた基板４０（膜変形手段）と、櫛形アクチュエータ３０と電気的に接続する電源４２と、電源４２を制御する制御部（図示略）とを具備するシステムである。
【００１２】
（膜）
膜２０は、貫通孔２１を有する弾性体からなる膜である。
膜２０の膜厚は、０．１〜１００μｍが好ましい。
貫通孔２１の孔径は、分級フィルタまたは光学フィルタとしての機能を発揮させるためには、１ｍｍ以下であり、１００μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましく、０．２μｍ以下が特に好ましい。
貫通孔の数は、１個でもあっても、複数個であってもよく、複数個の場合は、直線状に並んでいても、２次元に散らばっていてもよい。
【００１３】
弾性体としては、シリコーン系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマー；シリコーンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、天然ゴム等のゴム等が挙げられる。弾性体としては、ケイ素またはフッ素を含有する弾性体が好ましく、耐溶剤性の点からフッ素を含有する弾性体がより好ましく、フッ素ゴムが特に好ましい。
シリコーンゴムとしては、ポリジメチルシロキサン（以下、ＰＤＭＳと記す。）、その誘導体等が挙げられる。
【００１４】
フッ素系熱可塑性エラストマーは、フッ素ゴムからなるソフトセグメントと、フッ素樹脂からなるハードセグメントとから構成される熱可塑性エラストマーである。ソフトセグメントとしては、フッ化ビニリデン系フッ素ゴム（以下、ＦＫＭと記す。）等が挙げられる。ハードセグメントとしては、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等が挙げられる。フッ素系熱可塑性エラストマーは、ヨウ素原子を０．００５〜１．０質量％含むフッ素系熱可塑性エラストマーであってもよい。
【００１５】
フッ素ゴムとしては、ＦＫＭ、テトラフルオロエチレン−プロピレン系フッ素ゴム（以下、ＴＦＥ−Ｐと記す。）、パーフルオロフッ素ゴム、フロロシリコーンゴム、フルオロホスファゼン、パーフルオロポリエーテル構造を有するフッ素ゴム等が挙げられる。
【００１６】
ＦＫＭとしては、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−パーフルオロ（メチルビニルエーテル）共重合体等が挙げられる。
ＴＦＥ−Ｐとしては、テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−プロピレン−フッ化ビニリデン共重合体等が挙げられる。
【００１７】
パーフルオロフッ素ゴムとしては、テトラフルオロエチレン−パーフルオロ（メチルビニルエーテル）共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合体等が挙げられる。
パーフルオロポリエーテル構造を有するフッ素ゴムは、パーフルオロエーテル骨格を有するポリマーである。パーフルオロポリエーテル構造を有するフッ素ゴムとしては、パーフルオロオキシエチレン鎖（−Ｏ−ＣＦ2ＣＦ2−）を有するポリマーが好ましく、モノマー（１）からなる構成単位を有するポリマーがより好ましく、モノマー（１−１）またはモノマー（１−２）からなる構成単位を有するポリマーが特に好ましい。
【００１８】
【化１】
2007175596.tif 000003
【００１９】
ただし、ｍは１〜６の整数であり、ｎは１〜３０の整数であり、Ｒ1 は、それぞれＨまたはＣＨ3 であり、Ａはｍ価の有機基である。
【００２０】
弾性体には、添加物が含まれていてもよい。添加物としては、フラーレン、フラーレン誘導体、カーボンナノチューブ、カーボンナノチューブ誘導体、カーボンナノホーン、カーボンナノホーン誘導体、グラファイト、ダイアモンド微粒子、活性炭等の炭素化合物；二酸化珪素の微粒子、炭化珪素の微粒子、白金の微粒子、白金・ロジウムの微粒子、金の微粒子、チタンの酸化物の微粒子、アルミナの微粒子、ニッケルの微粒子、チタン酸バリウム（圧電材料）、強誘電体材料の微粒子、高屈折率にするための媒体等の無機微粒子；ガラス繊維等のフィラー；導電性高分子、前記以外のフッ素ポリマー、ポリイミド類、前記以外のシリコーン系ポリマー、ポリカーボネート、液晶分子、強誘電体材料、高屈折率媒体等有機化合物等が挙げられる。
【００２１】
（櫛形アクチュエータ）
櫛形アクチュエータ３０は、基板上に微小な機械要素、センサ、アクチュエータ、電気回路を集積してなるＭＥＭＳ （Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｏｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｓｙｓｔｅｍ）に用いられる、公知のアクチュエータである。
櫛形アクチュエータ３０は、平面方向に移動できるように基板４０上に設けられ、かつ第１櫛歯３１および接合孔３２が形成された移動部３３と、基板４０上に固定され、かつ第１櫛歯３１に噛み合う第２櫛歯３４が形成された固定部３５とを具備して概略構成される。接合孔３２に膜２０の一部が侵入することにより、膜２０と櫛形アクチュエータ３０は接合される。
【００２２】
櫛形アクチュエータ３０の駆動原理は以下の通りである。
第１櫛歯３１と第２櫛歯３４との間に電圧を印加すると、互いの櫛歯を引き寄せようとする静電力が発生し、第１櫛歯３１が第２櫛歯３４の各歯の間に引き込まれ、移動部３３が固定部３５側に移動する。電圧印加を止めると、膜２０の弾性力によって移動部３３は元の位置に戻る。
【００２３】
（基板）
基板４０は、櫛形アクチュエータ３０を駆動させるために必要な電気回路、電子部品等が設けられたものであり、その中央には、膜２０を配置するための穴４１が形成されている。
基板４０としては、公知のプリント配線板等が挙げられる。
【００２４】
（電源）
電源４２としては、直流を供給できる電源であればよく、各種電池、ＡＣアダプタ、直流電源装置等が挙げられる。電源４２は、櫛形アクチュエータ３０に印加される電圧を調節する変圧器等を有していてもよい。
【００２５】
（制御部）
制御部は、処理部とインターフェース部とを有して概略構成される。
インターフェイス部は、電源４２と処理部との間を電気的に接続するものである。
処理部は、櫛形アクチュエータ３０への電圧の印加の開始・停止を制御し、印加される電圧を調節するものである。
【００２６】
処理部は、専用のハードウエアにより実現されるものであってもよく、メモリおよび中央演算装置（ＣＰＵ）によって構成され、処理部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
また、制御部には、周辺機器として、入力装置、表示装置等が接続されていてもよい。入力装置としては、ディスプレイタッチパネル、スイッチパネル、キーボード等が挙げられ、表示装置としては、ＣＲＴ、液晶表示装置等が挙げられる。
【００２７】
以上説明した膜変形システム１０にあっては、貫通孔２１を有する弾性体からなる膜２０と、該膜２０の四辺に接合する櫛形アクチュエータ３０とを有しているため、櫛形アクチュエータ３０に電圧を印可して、櫛形アクチュエータ３０を駆動させることによって、図２（ｂ）に示すように膜２０が四方に伸び（変形し）、膜２０の変形に伴って、貫通孔２１が拡がる（変形する）。また、櫛形アクチュエータ３０への電圧印加を止めると、膜２０の弾性力によって膜２０は図２（ａ）に示すように元の大きさに収縮し、貫通孔２１も元の大きさに戻る。
【００２８】
（他の形態）
なお、本発明の膜変形システムは、図１の膜変形システム１０に限定はされず、たとえば、図３に示すように、膜２０の一辺が膜固定部２２にて基板４０に固定され、該辺に平行な他の辺に櫛形アクチュエータ３０が接合した膜変形システム１１であってもよく；図４に示すように、膜２０の一辺および該辺に平行な他の辺に櫛形アクチュエータ３０が接合した膜変形システム１２であってもよく；図５に示すように、膜２０の一辺および該辺に隣接する辺に櫛形アクチュエータ３０が接合し、残りの二辺が膜固定部２２にて基板４０に固定された膜変形システム１３であってもよい。膜変形システム１１〜１３においては、膜２０は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように変形する。
【００２９】
本発明の膜変形システムには、流体または光を膜２０の貫通孔２１に導入するためのチューブを設けてもよい。チューブとしては、膜２０とともに変形できるように、弾性体からなるチューブが好ましく、接着性がよく、弾性率が同等となって機械的な歪が小さくなることから、膜２０と同じ材質のチューブが特に好ましい。チューブは、膜２０の片面のみに設けてもよく、膜２０の両面に設けてもよい。
【００３０】
膜２０の形状は、図示例のような長方形に限定されず、丸形、三角形、六角形等、任意の形状であってもよい。
貫通孔２１の数は、図示例のように複数個であってもよく、１個であってもよい。
櫛形アクチュエータ３０以外の他の膜変形手段としては、カンチレバー、微小ピンセット、櫛形アクチュエータ以外のアクチュエータ、可動式の基板、膜に直接電圧を印可する電圧印可手段等が挙げられる。
【００３１】
＜膜変形システムの製造方法＞
本発明の膜変形システムは、たとえば、（Ｉ）あらかじめ貫通孔を有する弾性体からなる膜を作製した後、該膜と膜変形手段とを接合する方法、（II）弾性体からなる膜を形成すると同時に、膜と膜変形手段とを接合する方法等によって製造できる。（II）の方法における貫通孔の形成は、膜を形成した後でもよく、膜を形成すると同時でもよい。膜変形システムの製造方法としては、微小な膜変形システムを容易に製造できる点で、（II）の方法が好ましい。
【００３２】
（（Ｉ）の方法）
貫通孔を有する弾性体からなる膜の作製方法としては、たとえば、以下の方法が挙げられる。
（ｉ）シリコン等の基板上に弾性体からなる膜を形成し、その上にレジスト材料を塗布したあと、フォトマスク越しに塗膜に電子線または紫外線を照射し、現像した後に、さらにエッチングを行い、弾性体からなる膜に貫通孔を形成する方法。
（ii）シリコン等の基板上に弾性体からなる膜を形成し、その上にマスク越しにエッチングに耐えうる材料を塗布した後、エッチングを行い弾性体からなる膜に貫通孔を形成し、ついでエッチングに耐えうる材料を除去する方法。
（iii)円柱部を有する型に弾性体を充填する射出成形法。
（iv）キャスト法。
（ｖ）インプリント−リソグラフィー法。
（vi）膜を溶解または浸食する薬剤を、インクジェット法等により微小球状にして膜上に落下させる方法。
【００３３】
（iv）の方法としては、たとえば、以下の方法が挙げられる。
（iv−１）弾性体を溶媒に溶かした弾性体溶液を平板に塗布した後、円柱部を有する型を、円柱部が塗膜に接するように塗膜に押しあて、溶剤を蒸発させて乾固させる方法。
（iv−２）円柱部を有する型を、円柱部が平板に接するように平板に押しあてた後、弾性体を溶媒に溶かした弾性体溶液を平板上に導入し、溶剤を蒸発させて乾固させる方法。
【００３４】
（ｖ）の方法としては、たとえば、以下の方法が挙げられる。
（ｖ−１）光で硬化可能な液状の弾性体原料を平板に塗布した後、円柱部を有する型を、円柱部が塗膜に接するように塗膜に押しあて、塗膜に光を照射し、弾性体原料を硬化させる方法。
（ｖ−２）円柱部を有する型を、円柱部が平板に接するように平板に押しあてた後、光で硬化可能な液状の弾性体原料を平板上に導入し、弾性体原料に光を照射し、弾性体原料を硬化させる方法。
（ｖ−３）熱で硬化可能な液状の弾性体原料を平板に塗布した後、円柱部を有する型を、円柱部が塗膜に接するように塗膜に押しあて、塗膜を加熱し、弾性体原料を硬化させる方法。
（ｖ−４）円柱部を有する型を、円柱部が平板に接するように平板に押しあてた後、熱で硬化可能な液状の弾性体原料を平板上に導入し、弾性体原料を加熱し、弾性体原料を硬化させる方法。
（ｖ−５）熱可塑性のエラストマーからなる膜に、該熱可塑性エラストマーの軟化温度以上に加熱した円柱部または錐状の形状を有する型を押しあてる方法（ホットエンボス法）。
（ｖ−６）ソフトリソグラフィー法。
【００３５】
（ｖ−１）および（ｖ−２）の場合、弾性体原料としては、光照射後にゴム弾性を示す材料を用いる必要があり、弾性体を構成するモノマーに光重合開始剤を混合したものを用いる。
（ｖ−３）および（ｖ−４）の場合、弾性体原料としては、加熱後にゴム弾性を示す材料を用いる必要があり、弾性体を構成するモノマーに熱重合開始剤または架橋剤（加硫剤）を混合したもの、または物理的に架橋させることでゴム弾性を発現する材料を用いる。
（ｖ−５）の場合、弾性体としては、ゴム弾性を示す熱可塑性エラストマーを用いる必要がある。
【００３６】
（iv）または（ｖ）の方法としては、貫通孔を形成しやすい点で、弾性体溶液または液状の弾性体原料を平板に塗布した後、円柱部を有する型を、円柱部が塗膜に接するように塗膜に押しあて、弾性体溶液を乾固または液状の弾性体原料を固化させる方法（（iv−１）、（ｖ−１）、（ｖ−３））よりも、円柱部を有する型を、円柱部が平板に接するように平板に押しあてた後、弾性体溶液または液状の弾性体原料を平板上に導入し、弾性体溶液を乾固または液状の弾性体原料を固化させる方法（（iv−２）、（ｖ−２）、（ｖ−４））が好ましい。完全な貫通孔が形成されず残膜ができる場合には、エッチングにより残膜を除去することで完全な貫通孔を形成することができる。
【００３７】
（iv−２）、（ｖ−２）、（ｖ−４）の方法においては、ポリビニルアルコール、水溶性ポリエステル樹脂、水溶性アクリル樹脂、水溶性フェノール樹脂等の水溶性樹脂からなる犠牲層を、平板の表面にあらかじめ設けておくことが好ましい。犠牲層が存在することにより、型の円柱部の先端が犠牲層に埋まるため、貫通孔を確実に形成できる。
【００３８】
膜と膜変形手段とを接合する方法としては、膜と膜変形手段とを接着剤により接着する方法；膜を膜変形手段に圧着する方法；膜および膜変形手段に形成された孔にピラー（柱）をかます方法；膜を、膜変形手段に設けられた２枚の板で挟み込む方法；静電気等を用いて膜と膜変形手段とを電気的に接着する方法等が挙げられる。
【００３９】
膜にチューブを設ける場合、膜にチューブを設けた後、該膜と膜変形手段とを接合してもよく、膜と膜変形手段とを接合した後、膜にチューブを設けてもよい。チューブを設ける方法としては、膜とチューブとを接着剤により接着する方法；チューブを膜に圧着する方法；熱によって膜とチューブとを融着する方法；膜とチューブとの接点を薬液で溶解させて接着する方法等が挙げられる。
【００４０】
（（II）の方法）
（II）の方法においては、膜を形成すると同時に、膜と膜変形手段とを接合する必要がある。そのため、弾性体からなる膜の作製方法としては、弾性体溶液または液状の弾性体原料を用いる方法が好ましい。該方法としては、上述の（iv）キャスト法および（ｖ）インプリント−リソグラフィー法が挙げられる。
【００４１】
（II）の方法としては、微小な膜変形システムを容易に製造できる点で、以下の２つの方法が特に好ましい。
（II−１）断面径が１ｍｍ以下の円柱部を有する型を、円柱部が平板に接するように平板に押しあてる工程と、平板上に膜変形手段を配置する工程と、弾性体溶液を、膜変形手段および型の円柱部に接するように、平板上に導入する工程と、弾性体溶液の溶剤を蒸発させて弾性体からなる膜とする工程と、型および平板を、膜および膜変形手段から分離する工程とを有する方法。
【００４２】
（II−２）断面径が１ｍｍ以下の円柱部を有する型を、円柱部が平板に接するように平板に押しあてる工程と、平板上に膜変形手段を配置する工程と、液状の弾性体原料を、膜変形手段および型の円柱部に接するように、平板上に導入する工程と、液状の弾性体原料を光または熱で固化させて弾性体からなる膜とする工程と、型および平板を、膜および膜変形手段から分離する工程とを有する方法。
【００４３】
なお、（II−１）および（II−２）の方法においては、円柱部を有する型を平板に押しあてる工程と、平板上に膜変形手段を配置する工程とを入れ替えてもよい。すなわち、円柱部を有する型を平板に押しあてた後、平板上に膜変形手段を配置してもよく、平板上に膜変形手段を配置した後、円柱部を有する型を平板に押しあててもよい。
以下、（II−１）の方法および（II−２）の方法を、図を参照しながら詳しく説明する。
【００４４】
（（II−１）の方法）
まず、図７（ａ）に示すように、平板５０上に、水溶性樹脂からなる犠牲層５１を設ける。
ついで、図７（ｂ）に示すように、円柱部７１を有する型７０を、円柱部７１が犠牲層５１に埋まり、平板５０に接するように、平板５０に押しあてる。このとき、犠牲層５１を加熱して軟化させ、円柱部７１を有する型７０を押しあてた後、冷却してもよいし、水溶性樹脂の溶液の状態である犠牲層５１の中に円柱部７１を有する型７０を押しあてた後、溶液の溶剤を留去して固体状の犠牲層５１を形成してもよい。
ついで、図７（ｃ）に示すように、平板５０の犠牲層５１上に、櫛形アクチュエータ３０が設けられた基板４０（膜変形手段）を配置する。基板４０の穴４１から弾性体溶液６０を、櫛形アクチュエータ３０の移動部３３に接するように、平板５０上に導入する。
弾性体溶液６０から溶剤を蒸発させ、弾性体溶液６０を乾固させて弾性体からなる膜２０とした後、図７（ｄ）に示すように、型７０を膜２０および平板５０から分離する。
ついで、平板５０を犠牲層５１から分離し、図７（ｅ）に示すように、犠牲層５１を熱水等で除去する。
ついで、図７（ｆ）に示すように、膜２０の両面にチューブ８０を設ける。
【００４５】
平板５０としては、ガラス板、シリコンウエハ、樹脂板、樹脂フィルム、金属板等が挙げられる。
型７０の円柱部７１の断面径は、１ｍｍ以下であり、１００μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましく、０．２μｍ以下が特に好ましい。なお、円柱部７１の数は、図７のように複数本であってもよく、１本であってもよい。
水溶性樹脂としては、（Ｉ）の方法において挙げられたものが挙げられる。
【００４６】
弾性体溶液６０としては、弾性体を溶剤に溶かした溶液が挙げられる。
弾性体としては、上述の熱可塑性エラストマー、ゴム等が挙げられる。
【００４７】
溶剤としては、弾性体が溶解するものであればよく、メチルアミルケトン、酢酸エチル、キシレン、フッ素系溶剤、ヘキサン等のアルカン類等が挙げられる。特に沸点が７５℃〜２００℃の溶剤が好ましい。沸点が低すぎると、液状の弾性体原料を平板上に導入するときに溶剤が揮発してしまい、塗布ムラが生じるおそれがある。また、沸点が高すぎると、溶剤が揮発しにくくなり、膜の形成に時間がかかるおそれがある。また、沸点が１００℃付近（８０〜１２０℃）の溶剤と沸点が１６０℃付近（１４０〜１８０℃）の溶剤を混合して用いることもできる。溶剤の量は、弾性体１００質量部に対して１００質量部以上が好ましく、２００〜１０００質量部がより好ましい。溶剤の量が１００質量部未満では弾性体が充分に溶解しないおそれがあり、１０００質量部を超えると、蒸発乾固に時間がかかり生産性が悪くなるおそれがある。
【００４８】
弾性体溶液６０には、上述の炭素化合物、無機微粒子、フィラー、有機化合物等の添加物が含まれていてもよい。
弾性体溶液６０の溶剤を蒸発させる方法としては、加熱する方法、または、真空もしくは気流中に放置する方法が挙げられる。
膜２０にチューブ８０を設ける方法としては、（Ｉ）の方法において挙げられた方法が挙げられる。
【００４９】
（（II−２）の方法）
（II−２）の方法は、以下の点を除いて（Ｉ−１）の方法と同様に行うことができる。
弾性体溶液６０の代わりに液状の弾性体原料６２を用いる点。
図７（ｃ）にて液状の弾性体原料６２を導入した後に、光照射または加熱によって液状の弾性体原料６２を硬化させて弾性体からなる膜２０とする点。
【００５０】
平板５０、型７０としては、（Ｉ−１）の方法において挙げられたものと同様のものが挙げられる。
水溶性樹脂としては、（Ｉ−１）の方法において挙げられたものが挙げられる。
液状の弾性体原料６２としては、光または熱で硬化可能な液状の弾性体原料等が挙げられる。
【００５１】
光で硬化可能な液状の弾性体原料としては、弾性体を構成するモノマーに光重合開始剤および必要に応じて光増感剤を混合したものが挙げられる。
熱で硬化可能な液状の弾性体原料としては、弾性体を構成するモノマーに熱重合開始剤または架橋剤（加硫剤）を混合したものが挙げられる。
【００５２】
モノマーとしては、たとえば、ジメトキシジメチルシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジエトキシジメチルシラン等のケイ素を含有するモノマー；パーフルオロ（メチルビニルエーテル）、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）、上述のモノマー（１）、α―トリフルオロメチルアクリレート、トリデカフルオロオクチルアクリレート等のフッ素を含有するモノマー等が挙げられ、上述のモノマー（１）等のパーフルオロオキシエチレン鎖（−Ｏ−ＣＦ2ＣＦ2−）を有するモノマーが特に好ましい。
【００５３】
液状の弾性体原料６２には、モノマー（１）とともに、含フッ素モノアクリレートまたは含フッ素モノメタクリレート（以下、モノマー（２）と記す。）を加えることが好ましい。モノマー（１）のみでは開始剤の溶解度が低くなるために塗布時に膜ムラが生じやすくなるからである。モノマー（１）とモノマー（２）との割合（質量比）は４０：６０〜８０：２０が好ましい。４０：６０よりもモノマー（１）の割合が少ないと弾性を発現しなくなるおそれがあり、８０：２０よりもモノマー（１）の割合が多いと開始剤の溶解度が低下して塗布時に膜ムラが生ずるおそれがある。
【００５４】
モノマー（２）としては下記のものが挙げられる。
ＣＨ2＝ＣＲ2−ＣＯＯ−ＣＨ2−Ｒｆ  ・・・（２−１）、
ＣＨ2＝ＣＲ2−ＣＯＯ−ＣＨ2ＣＨ2−Ｒｆ  ・・・（２−２）、
ＣＨ2＝ＣＲ2−ＣＯＯ−ＣＨ2ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ2−Ｒｆ  ・・・（２−３）。
ただし、Ｒ2 は水素、メチル基、またはトリフルオロメチル基を表し、Ｒｆは−（ＣＦ2）aＨ、−（ＣＦ2）aＦ、または−（ＣＦ2）b−ＣＦ（ＣＦ3）2を表し、ａは１〜１０の整数を表し、ｂは０〜２の整数を表す。
【００５５】
光重合開始剤としては、紫外線によりラジカル反応またはイオン反応を引き起こす重合開始剤であればよく、ラジカル反応を引き起こす光重合開始剤が好ましい。ラジカル反応を引き起こす光重合開始剤としては、ビアセチル、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインアルキルエーテル類（ベンゾインイソブチルエーテル等。）、ベンジルジメチルケタール、テトラメチルチウラムスルフィド、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、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシピバレート、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２−クロロチオキサンソン、パーロイルＩＰＰ、フッ素系開始剤（パーフルオロ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシド、パーフルオロベンゾイルパーオキシド等。）、２−メチルチオキサンソン、メチルベンゾイルフォーメート、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルトリクロロアセトフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ベンジル−（ｏ−エトキシカルボニル）−α―モノオキシム、４−ジアルキルアミノアセトフェノン、メチル−ｏ−ベンゾイルベンゾエート、α―アシロキシムエーテル、１，１−ジメトキシ−１−フェニルアセトフェノン、含フッ素の光開始剤等が挙げられる。イオン反応を引き起こす光重合開始剤としては、アリルジアゾニウムフロロホウ酸塩等のアゾ化合物が挙げられる。
【００５６】
光重合開始剤の量は、モノマーの合計１００質量部に対して０．０５重量％以上が好ましく、０．１〜１０質量部がより好ましい。光重合開始剤の量が０．１質量部未満では、充分に硬化せずにモノマーが残存するおそれがあり、１０質量部を超えると、弾性体の分子量が上がらずに機械特性が損なわれるおそれがある。
【００５７】
光増感剤としては、ｎ−ブチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、トリ−ｎ−ブチルホスフィン、アリルチオ尿素、ｓ−ベンジスイソチウロニウム−ｐ−トルエンスルフィネート、トリエチルアミン、ジエチルアミノエチルメタクリレート、トリエチレンテトラミン、４，４’−ビス（ジアルキルアミノ）ベンゾフェノン等のアミン化合物が挙げられる。
光増感剤の量は、光重合開始剤に対して０〜４当量が好ましく、０〜２当量がより好ましい。光増感剤の量が４当量よりも多いと、弾性体の分子量が上がらずに機械的特性が損なわれるおそれがある。
【００５８】
熱重合開始剤としては、熱によりラジカル反応またはイオン反応を引き起こす重合開始剤であればよい。フッ素を含有するモノマーの場合、過酸化物の重合開始剤が特に好ましく、熱重合開始剤にフッ素が含まれていてもよい。ケイ素を含有するモノマーの場合、白金化合物、ジルコニウム化合物等の金属触媒が特に好ましい。
【００５９】
架橋剤としては、熱を加えることでポリマーを架橋してゴム弾性を発現させるものであればよく、硫黄、含硫黄化合物、有機過酸化物、金属酸化物、有機アミン化合物等が挙げられる。
液状の弾性体原料６２には、上述の炭素化合物、無機微粒子、フィラー、有機化合物等の添加物が含まれていてもよい。
【００６０】
液状の弾性体原料６２を固化させる方法としては、紫外線で硬化可能な液状の弾性体原料の場合は、紫外線照射が挙げられ、熱で硬化可能な液状の弾性体原料の場合は、加熱が挙げられる。
膜２０にチューブ８０を設ける方法としては、（Ｉ）の方法において挙げられた方法が挙げられる。
【００６１】
＜分級フィルタ＞
本発明の分級フィルタは、本発明の膜変形システムを具備する分級フィルタである。
本発明の膜変形システムは、膜の貫通孔の孔径が傾斜的に変化できることから、分離対象物のサイズに合わせて分級できる。
また、本発明の膜変形システムを複数個組み合わせることにより、効率的に分級できる。これにより、微粒子、粉体等を分級するだけではなく、高分子化合物を分子量に応じて分けることも可能である。
また、膜に特定の官能基を付与することにより、物理的な分級以外に、化学的な作用による分級もできる。
【００６２】
＜光学フィルタ＞
本発明の光学フィルタは、本発明の膜変形システムを具備する光学フィルタである。
本発明の光学フィルタは、膜の貫通孔の孔径が傾斜的に変化できることから、光の透過・遮断の切り替え、透過率の変調等を行うことができる。また、本発明の光学フィルタは、液晶材料と組み合わせることで屈折率を変調できる。
本発明の光学フィルタは、本発明の膜変形システムを複数重ねたものであってもよい。  本発明の光学フィルタには、用途に応じてチューブを設けなくてもよい。
【実施例】
【００６３】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
【００６４】
〔例１〕
まず、図７（ａ）に示すように、ガラスの平板５０上に、ポリビニルアルコール１．０ｇに８０℃の温水１９ｇを加えて溶解した溶液をスピンコートし、犠牲層５１を設ける。
ついで、図７（ｂ）に示すように、円柱部７１（断面径約０．９μｍ、高さ約１．２μｍ、円柱同士の間隔約２．０μｍ）を有する型７０を、円柱部７１が犠牲層５１に埋まり、平板５０に接するように、平板５０に押しあてる。ついで、１２０℃にて乾燥することで犠牲層５１を乾固させる。
ついで、図７（ｃ）に示すように、平板５０の犠牲層５１上に、櫛形アクチュエータ３０が設けられた基板４０を、基板４０の穴４１に型７０を通しながら配置し、基板４０の穴４１から、シリコーンモノマーと硬化剤との混合物（ダウ・コーニング社製、Ｓｙｌｇａｒｄ１８４）を、櫛形アクチュエータ３０の移動部３３に接するように、薄膜５１上に塗布する。
ついで、５０℃の熱を加えてシリコーンモノマーを硬化させ、ＰＤＭＳからなる膜２０とした後、図７（ｄ）のように型７０を外す。
図７（ｅ）のように平板５０を薄膜５１から分離した後に、８０℃の温水にて薄膜５１を溶解除去する。
ついで、膜２０の両面に、シリコーンゴムからなる内径０．１ｍｍのチューブ８０を、セメダイン社製のセメダインＰＰＸを用いて接着し、膜変形システムを得る。
【００６５】
〔例２〕
まず、図７（ａ）に示すように、ガラスの平板５０上に、ポリビニルアルコール１．０ｇに８０℃の温水１９ｇを加えて溶解した溶液をスピンコートし、犠牲層５１を設ける。
ついで、図７（ｂ）に示すように、円柱部７１（断面径約０．９μｍ、高さ約１．２μｍ、円柱同士の間隔約２．０μｍ）を有する型７０を、円柱部７１が犠牲層５１に埋まり、平板５０に接するように、平板５０に押しあてる。ついで、２００℃にて乾燥することで犠牲層５１を乾固させる。
ついで、図７（ｃ）に示すように、平板５０の犠牲層５１上に、櫛形アクチュエータ３０が設けられた基板４０を、基板４０の穴４１に型７０を通しながら配置し、基板４０の穴４１から、フッ素ゴム（旭硝子社製のＴＦＥ−Ｐ、商品名：アフラス）（以下、フッ素ゴム１と記す。）の１．０ｇをフッ素系溶剤（旭硝子社製、商品名：アサヒクリンＡＫ２２５）の３９．０ｇに溶解させた溶液を、櫛形アクチュエータ３０の移動部３３に接するように、平板５０上に導入する。
【００６６】
ついで、溶液を蒸発乾固させてフッ素ゴム１からなる膜２０とした後、図７（ｄ）に示すように、型７０を膜２０および平板５０から分離する。
ついで、平板５０を犠牲層５１から分離し、図７（ｅ）に示すように、犠牲層５１を８０℃の熱水で溶解させて除去する。
ついで、図７（ｆ）に示すように、膜２０の両面に、シリコーンゴムからなる内径０．１ｍｍのチューブ８０を、セメダイン社製のセメダインＰＰＸを用いて接着し、膜変形システムを得る。
粒子径０．３μｍのポリスチレンビーズを１０質量％含有する液１ｍｌ、粒子径１．１μｍのポリスチレンビーズを１０質量％含有する液１ｍｌ、および粒子径３．０μｍのポリスチレンビーズを１０質量％含有する液１ｍｌを混合した液に純水２７ｍｌ加えて希釈した試験液を用意する。該試験液を、チューブ８０を通して膜２０に導入する。櫛形アクチュエータ３０の駆動前および駆動後における、膜２０を透過した試験液中のポリスチレンビーズの頻度を粒子計測装置にて測定する。結果を表１に示す。
【００６７】
【表１】
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【００６８】
〔例３〕
まず、図８（ａ）に示すように、ガラスの平板５０上に、ポリビニルアルコール１．０ｇに８０℃の温水１９ｇを加えて溶解した溶液をスピンコートし、犠牲層５１を設ける。
ついで、図８（ｂ）に示すように、円柱部９１（断面径約０．５μｍ、高さ約０．５μｍ）を有する型９０を、円柱部９１が犠牲層５１に埋まり、平板５０に接するように、平板５０に押しあてる。ついで、２００℃にて乾燥することで犠牲層５１を乾固させる。
ついで、図８（ｃ）に示すように、平板５０の犠牲層５１上に、櫛形アクチュエータ３０が設けられた基板４０を、基板４０の穴４１に型９０を通しながら配置し、基板４０の穴４１から、フッ素ゴム１の１．０ｇをメチルアミルケトンの３９．０ｇに溶解させ、さらにカーボンブラック０．１ｇを加えた溶液を、櫛形アクチュエータ３０の移動部３３に接するように、平板５０上に導入する。
【００６９】
ついで、溶液を蒸発乾固させてフッ素ゴム１からなる膜２０とした後、図８（ｄ）に示すように、型９０を膜２０および平板５０から分離する。
ついで、平板５０を犠牲層５１から分離し、図８（ｅ）に示すように、犠牲層５１を熱水で溶解させて除去する。
ついで、図８（ｆ）に示すように、膜２０の両面に、シリコーンゴムからなる内径０．１μｍのチューブ８０を、貫通孔２１と同軸上になるようにセメダイン社製のセメダインＰＰＸを用いて接着し、膜変形システムを得る。
膜変形システムの上部より光を照射し、櫛形アクチュエータ３０の駆動前および駆動後における、入射光を１００とした場合の膜２０の透過光の明るさの割合を測定する。結果を表２に示す。
【００７０】
〔例４〕
ＨＯ（ＣＨ2 ＣＨ2 Ｏ）9 Ｈの２５ｇを用いる以外は、国際公開第０４／０３５６５６号パンフレットに記載の方法にしたがって、ＣＨ3 ＯＣ（Ｏ）ＣＦ2 Ｏ（ＣＦ2 ＣＦ2 Ｏ）7 ＣＦ2 Ｃ（Ｏ）ＯＣＨ3 の２６．２ｇを得た。
ついで、撹拌子を備えた、窒素ガス置換された丸底フラスコ（内容積３００ｍＬ）に、ＣＨ3 ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ3 の３０ｇ、ジクロロペンタフルオロプロパン（以下、Ｒ−２２５と記す。）の５０．０ｇおよびＮａＢＨ4 の９ｇを入れた。フラスコの内温を２５℃に保持しながら、 ＣＨ3 ＯＣ（Ｏ）ＣＦ2 Ｏ（ＣＦ2 ＣＦ2 Ｏ）7 ＣＦ2 Ｃ（Ｏ）ＯＣＨ3 の２６．２ｇをＲ−２２５の３０ｇで希釈した溶液を、フラスコに滴下しながらフラスコ内を撹拌した。滴下終了後、フラスコの内温を２５℃に保持しながら、さらに８時間、激しく撹拌した。
【００７１】
ついで、フラスコに真空ポンプおよび冷却管を接続して、フラスコ内を減圧し、溶媒を留去した。
ついで、フラスコにＲ−２２５の１００ｇを投入してから、０．２ｍｏｌ／Ｌの塩酸の５００ｇを滴下しながら撹拌した。滴下終了後、さらに６時間、撹拌すると、有機層と水層とに分離した溶液を得た。
得られた有機層を、蒸留水の５００ｇで３回水洗してから、硫酸マグネシウムで乾燥し、さらに濃縮して濃縮物を得た。濃縮物をＮＭＲで分析した結果、ＨＯＣＨ2 ＣＦ2 Ｏ（ＣＦ2 ＣＦ2 Ｏ）7 ＣＦ2 ＣＨ2 ＯＨの生成を確認した。
【００７２】
濃縮物の１４ｇをＲ−２２５の２００ｇに溶解させた溶液に、Ｎａ2 ＣＯ3 の１０ｇおよび１，４−ジヒドロキノンの５３ｍｇを加えた。
ついで、ＣＨ2 ＝ＣＨＣＯＣｌの１１．２ｇを加えて、２５℃で７日間、撹拌して反応粗液を得た。反応粗液をろ過し、濃縮して淡黄色の液体の１７．５ｇを得た。該液体をカラムクロマトグラフィー（溶離液：ヘキサン／酢酸エチル）で精製して無色の液体の７．２ｇを得た。液体をＮＭＲにより分析した結果、モノマー（１−３）の生成を確認した。
ＣＨ2＝ＣＨＣ（Ｏ）ＯＣＨ2ＣＦ2（ＣＦ2ＣＦ2Ｏ）7ＣＦ2ＣＨ2 ＯＣ（Ｏ）ＣＨ＝ＣＨ2 ・・・（１−３）。
【００７３】
モノマー（１−３）の０．８ｇ、モノマー（２−４）の０．５ｇ、光重合開始剤（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名：イルガキュア  ６５１）の０．０５ｇをよく混合し、さらにカーボンブラックの０．１ｇを加えよく混合し、紫外線硬化樹脂液を得る。
ＣＨ2 ＝ＣＨＣ（Ｏ）ＯＣＨ2 ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ2 （ＣＦ2 ）4 Ｆ ・・・（２−４）。
【００７４】
まず、図８（ａ）に示すように、ガラスの平板５０上に、ポリビニルアルコール１．０ｇに８０℃の温水１９ｇを加えて溶解した溶液をスピンコートし、犠牲層５１を設ける。
ついで、図８（ｂ）に示すように、円柱部９１（断面径約２．０μｍ、高さ約４．５μｍ）を有する型９０を、円柱部９１が犠牲層５１に埋まり、平板５０に接するように、平板５０に押しあてる。ついで、２００℃にて乾燥することで犠牲層５１を乾固させる。
ついで、図８（ｃ）に示すように、平板５０の犠牲層５１上に、櫛形アクチュエータ３０が設けられた基板４０を、基板４０の穴４１に型９０を通しながら配置し、基板４０の穴４１から紫外線硬化樹脂液を、櫛形アクチュエータ３０の移動部３３に接するように、平板５０上に導入する。
【００７５】
ついで、窒素雰囲気下で紫外線を１分間照射することで紫外線硬化樹脂液を硬化させて、パーフルオロポリエーテル構造を有するフッ素ゴムからなる膜２０とした後、図８（ｄ）に示すように、型９０を膜２０および平板５０から分離する。
ついで、平板５０を犠牲層５１から分離し、図８（ｅ）に示すように、犠牲層５１を熱水で溶解させて除去する。
ついで、図８（ｆ）に示すように、膜２０の両面に、シリコーンゴムからなる内径０．１μｍのチューブ８０を、貫通孔２１と同軸上になるようにセメダイン社製のセメダインＰＰＸを用いて接着し、膜変形システムを得る。
膜変形システムの上部より光を照射し、櫛形アクチュエータ３０の駆動前および駆動後における、入射光を１００とした場合の膜２０の透過光の明るさの割合を測定する。結果を表２に示す。
【００７６】
【表２】
2007175596.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の膜変形システムは、可変型の分級フィルタ、光学フィルタ、流体噴出装置のノズル等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の膜変形システムの一例を示す概略図である。
【図２】図１の膜変形システムにおける膜の変形の様子を示す概略図である。
【図３】本発明の膜変形システムの他の例を示す概略図である。
【図４】本発明の膜変形システムの他の例を示す概略図である。
【図５】本発明の膜変形システムの他の例を示す概略図である。
【図６】図３〜６の膜変形システムにおける膜の変形の様子を示す概略図である。
【図７】本発明の膜変形システムの製造方法の一例を説明するため概略断面図である。
【図８】本発明の膜変形システムの製造方法の他の例を説明するため概略断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０  膜変形システム
１１  膜変形システム
１２  膜変形システム
１３  膜変形システム
２０  膜
２１  貫通孔
３０  櫛形アクチュエータ（膜変形手段）
４０  基板（膜変形手段）
５０  平板
６０  弾性体溶液
６２  液状の弾性体原料
７０  型
７１  円柱部
９０  型
９１  円柱部
【図１】
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【図２】
2007175596.tif 000007
【図３】
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【図４】
2007175596.tif 000009
【図５】
2007175596.tif 000010
【図６】
2007175596.tif 000011
【図７】
2007175596.tif 000012
【図８】
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