(57)【要約】【課題】血液検査、尿検査、生化学検査、コンビナトリアルケミストリー、医薬開発、化学合成、分析、遺伝子関連用途において、可塑剤を使用することなく、自己接着性、凹凸構造の転写性に優れ、製品として使用が可能な理化学用プレートを提供する。【解決手段】自己接着性を利用し、プレートどうしを重ね合わせる用途に使用される理化学用プレート１０である。原材料に、スチレン系ブロック共重合体、又はアクリル系ブロック共重合体を使用し、動的粘弾性測定（引張モード、１１Ｈｚ）における、温度１０℃〜４０℃±３の貯蔵弾性率（Ｅ’）が、１００００Pa〜１００ＭＰａの範囲である。温度１０℃〜４０℃±３におけるショア硬度（ＡＳＴＭ  Ｄ  ２２４０）が、２０〜８０の範囲であり、凸、又は凹構造の幅または直径が１００ｎｍ〜５０００μｍであり、前記凸、又は凹のアスペクト比が０．２〜１０．０の範囲である。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己接着性を利用し、プレートどうしを重ね合わせる用途に使用されるプレートであって原材料に、スチレン系ブロック共重合体、又はアクリル系ブロック共重合体を使用し、動的粘弾性測定（引張モード、１１Ｈｚ）における、温度１０℃〜４０℃±３の貯蔵弾性率（Ｅ’）が、１００００Pa〜１００ＭＰａの範囲である、理化学用プレート。
【請求項２】
前記動的粘弾性測定（引張モード、１１Ｈｚ）における、ガラス状態からゴム状態への転移に対応するソフトセグメントのｔａｎδのピーク温度が−８０〜＋３０℃の範囲である、請求項１に記載の理化学用プレート。
【請求項３】
温度１０℃〜４０℃におけるショア硬度（ＡＳＴＭ  Ｄ  ２２４０）が、２０〜８０の範囲である、請求項１又は２に記載の理化学用プレート。
【請求項４】
引張物性における１００％モジュラス値が、０．１ＭPa〜２０ＭＰａの範囲である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の理化学用プレート。
【請求項５】
前記理化学用プレートの材料比における、スチレン系ブロック共重合体、又はアクリル系ブロック共重合体が１００〜４０ｗｔ％、ポリマーが０〜６０ｗｔ％の範囲である請求項１〜４のいずれか１項に記載の理化学用プレート。
【請求項６】
光学物性値における全光線透過率（厚み：３ｍｍ）が８０％以上、ヘイズ値（厚み：３ｍｍ）が１５％以下の透明である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の理化学用プレート。
【請求項７】
凸、又は凹構造を備える理化学用プレートであって、前記凸、又は凹構造の幅または直径が１００ｎｍ〜５０００μｍであり、前記凸、又は凹のアスペクト比が０．２〜１０．０の範囲である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の理化学用プレート。
【請求項８】
前記理化学用プレートの全体または一部に、有機膜または無機膜が被覆され、膜厚が０．００５〜１０μｍの範囲である請求項１〜７のいずれか１項に記載の理化学用プレート。
【請求項９】
流路パターン、混合部パターン、容器パターン、突起パターンの中から少なくとも一つのパターンを有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の理化学用プレート。
【請求項１０】
血液検査、尿検査、生化学検査、コンビナトリアルケミストリー、医薬開発、化学合成、分析、遺伝子関連用途に用いられる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の理化学用プレート。
【請求項１１】
凸、又は凹構造を備える理化学用プレートの製造方法であって、原材料であるブロック共重合体を有機溶剤に溶解させるステップと、
凹、又は凸構造を有する原盤に、有機溶剤に溶解したブロック共重合体を配置した後、有機溶媒を乾燥させるステップと、
前記原盤上に形成された凹、又は凸パターンにしたがって、前記原盤のパターンを転写して凸、又は凹構造を備える理化学用プレートの製造方法。
【請求項１２】
前記原盤のパターンを転写して得た凸、又は凹構造を備えるプレート上に種層を付着するステップを備え、前記種層上に、めっき処理によって金属層を形成する、請求項１１に記載の理化学用プレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、理化学分野で特に効果を発揮するものであり、自己接着性を利用し、プレート同士を重ね合わせる用途に使用される理化学用プレートに関する。また、本発明は、前記プレートを用いて、血液検査、尿検査、生化学検査、コンビナトリアルケミストリー、医薬開発、化学合成、分析用、遺伝子関連に用いられる用途において、凹、又は凸構造を備えるプレートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）は、シリコーンゴムの一種である。自己吸着性があるため、大きな内圧を必要としない場合は、基板に貼り付けるだけでシールできるため、理化学用途における試作チップ作製において多く使用されている（特許文献１）。可視光領域による光の吸収が小さく、自家蛍光がほとんどみられないため、遺伝子関連分野で用いられる蛍光検出にも使用されている。
【０００３】
また、ガラスやプラスチック製のチップと異なり、 ウェットエッチングや高温での溶融成形を必要とせず、モールディング（型取り）によりマイクロ構造が製作でき、サブミクロンの構造まで転写可能であることも特徴である。ポリジメチルシロキサンのモールディングでは、官能基を導入したポリジメチルシロキサンに硬化剤を混合したものを型に流し込んで、加熱・固化させることなどにより製造する方法が用いられる。
【０００４】
しかしながら、ポリジメチルシロキサンは、自己吸着力が弱く、貼り付けることによって形成した流路に液体を流そうとすると、液漏れが生じるという問題点があった。更に、時間が経過することで、硬化が進行し、吸着力が低下する問題点があった。
【０００５】
また、ポリジメチルシロキサンは、時間が経過することによって、ヤング率（引張り、又は圧縮応力に対するひずみ量）が大きく変化するため、製造から６ヶ月経過したシートでは、伸張しないで破断したり、伸張度が変化するため、伸張と収縮を繰り返す用途では、使用できない問題点があった。
【０００６】
モールディングによるマイクロ構造の型取りにおいては、上記の問題に加え、硬化時間が長いために生産性が低く、実用化には適さない問題点があった。
【０００７】
また、ポリジメチルシロキサンは、水に対する接触角が８０°以上と高く、疎水性表面であるため、毛細管現象による液体の搬送が困難となる場合や、マイクロ構造に水系の液体を配置した際、気泡が排除できない問題点があった。
このように、ポリジメチルシロキサンを材料としたプレートは、実験室レベルで比較的容易に作製できることから、これまでに多くの研究例があるものの、実用化には至っていないのが現状である。
【０００８】
かかる問題を解決する手段として、ポリジメチルシロキサンプレートと高分子プレートのそれぞれの接合面に酸素含有基を導入し、この酸素含有基中の水酸基にシラノール基を有する有機官能基成分と反応させることで、ポリジメチルシロキサンプレートと高分子プレートとの接着性を高める方法が提案されている（特許文献２）。
【０００９】
しかしながら、酸素含有基中の水酸基とシラノール基を有する有機官能基成分を反応させる方法は、ポリジメチルシロキサンプレートと高分子プレートとの界面との反応に限られるため、時間が経過することで、ポリジメチルシロキサンプレートの硬化が進行し、ヤング率が大きく変化する問題の解決には至っていない。ポリジメチルシロキサンの性質も、ゴム的な性質を示すエラストマーと比較すると、引き裂き強度が弱いため、ポリジメチルシロキサンシートと高分子プレートとの界面の接着が得られても、ポリジメチルシロキサンシートが破壊されるため、高分子プレートとの高い接合性は困難である。
【００１０】
また、特許文献２では、酸素プラズマ処理を行うことで、ポリジメチルシロキサンプレートと、高分子プレートの親水化が可能となるとされている。しかしながら、大気中の水分と水酸基が結合したり、水酸基がポリマー内部に移動することで、１ヶ月以上の安定な親水性表面を維持することは困難である。
【００１１】
特許文献３では、ポリジメチルシロキサンプレートの表面に、恒久的親水性を有する方法が提案されている。ポリジメチルシロキサンプレポリマーと硬化剤とポリエーテル変性界面活性剤とからなる混合物を成形した後、酸素プラズマ処理を行い、次にオルガノシラン溶液を塗布することで、恒久的親水性を有する方法である。
【００１２】
しかしながら、ポリジメチルシロキサンプレート内包されたポリエーテル変性界面活性剤は、例えば、溶液中に溶出してノイズ成分となることが予測され、試薬を使用した検査、化学合成用途においては、適さないことが推測される。培養細胞を使用したコンビナトリアルケミストリー、医薬開発、分析用途では、ポリエーテル変性界面活性剤が、細胞に対して毒性が強く、使用できない問題点がある。
【００１３】
特許文献４では、微細形状の寸法精度が高く、自家蛍光発生を抑え、引き裂き強度に優れた硬化性樹脂からなるチップの製造方法が提案されている。吸水による重量増加の割合が３０％以上である親水性樹脂Ａ、吸水による重量増加の割合が５％以下である樹脂Ｂを用いて成形し、微細な凹凸形状を表面に有することを特徴としている。
【００１４】
しかしながら、得られる新規の硬化性樹脂は、優れた転写性と自家蛍光の発生を抑制可能な反面、自己接着性を有さないため、プレート同士を重ね合わせる用途には使用できない問題点があった。微細な凹凸形状を表面に有するプレートに、ポリジメチルシロキサンシートを重ね合わせれば、接合は可能となるが、実用性は大きく低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１０−１５１７１７号公報
【特許文献２】特開２０１０−０８２５４０号公報
【特許文献３】特開２００６−１８１４０７号公報
【特許文献４】特開２００７−２５３０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従来の自己接着性を利用し、プレート同士を重ね合わせる用途に使用される理化学用プレートは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）が使用されている。自家蛍光がほとんどみられず、モールディング（型取り）が可能であるものの、時間経過によってヤング率が（引っ張り、又は圧縮応力に対するひずみ量）大きく変化し、硬化、接着力の低下、伸張時の破断が生じるため、実用化には至っていないのが現状である。
【００１７】
ポリジメチルシロキサンプレートと高分子プレートの接合面に酸素含有基を導入し、シラノール基を有する有機官能基成分と反応させる方法は、プレート同士の接着性を高めるものの、ヤング率の変化による、硬化、接着力の低下、伸張時の破断を改善させるものではなかった。
【００１８】
ポリジメチルシロキサンプレポリマーと硬化剤とポリエーテル変性界面活性剤とからなる混合物を成形し、恒久的親水性を有する方法は、培養細胞に毒性となるポリエーテル変性界面活性剤が溶液中に溶出するため、コンビナトリアルケミストリー、医薬開発、分析用途に使用できなかった。
【００１９】
吸水による重量増加の割合が３０％以上である親水性樹脂Ａ、吸水による重量増加の割合が５％以下である樹脂Ｂを用いて成形し、微細な凹凸形状を表面に有するチップの製造方法は、チップが自己接着性を有さないため、プレート同士を重ね合わせる用途には、使用できなかった。
【００２０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、血液検査、尿検査、生化学検査、コンビナトリアルケミストリー、医薬開発、化学合成、分析、遺伝子関連用途において、可塑剤を使用することなく、自己接着性、引き裂き強度に優れ、細胞毒性の低い理化学用プレート、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記目的を達成するために、本発明は、自己接着性を利用し、プレート同士を重ね合わせる用途に使用されるプレートにおいて、スチレン系ブロック共重合体、又はアクリル系ブロック共重合体を材料とし、温度１０℃〜４０℃におけるショア硬度Ａ（ＡＳＴＭ  Ｄ  ２２４０）が、２０〜８０の範囲である理化学用プレートを提供する。
【００２２】
更に、本発明は、凸、又は凹構造を備える理化学用プレートであって、前記凸、又は凹構造の幅または直径が１００ｎｍ〜５０００μｍであり、前記微細な突起のアスペクト比が０．２〜１０．０の範囲である理化学用プレートを提供する。
【００２３】
更に、本発明は、凸、又は凹構造を備える理化学用プレートの製造方法であって、原材料であるブロック共重合体を有機溶剤に溶解させるステップと、凹、又は凸構造を有する原盤に、有機溶剤に溶解したブロック共重合体を配置した後、有機溶媒を乾燥させるステップと、前記原盤上に形成された凹、又は凸パターンにしたがって、前記原盤のパターンを転写して凸、又は凹構造を備える理化学用プレートの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、血液検査、尿検査、生化学検査、コンビナトリアルケミストリー、医薬開発、化学合成、分析、遺伝子関連用途において、可塑剤を使用することなく、自己接着性、引き裂き強度に優れ、細胞毒性の低い理化学用プレートの提供が可能となる。
【００２５】
これにより、実験室レベルでの試作に限定されるのでなく、実用化を目的とした試験販売、更には、製品としての展開に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】平板に理化学用シートを貼り付け、はく離試験による、接着力評価の際の側面図である。
【図２】曲板に理化学用シートを貼り付け、はく離試験による、接着力評価の際の側面図である。
【図３】はく離試験による、接着力評価の例を示す写真である。
【図４】（ａ）は実施例１〜３の理化学用プレートの平面図であり、（ｂ）は実施例１〜３の理化学用プレートの側面図である。
【図５】（ａ）は実施例４の理化学用プレートの平面図であり、（ｂ）は実施例４の理化学用プレートの側面図である。
【図６】（ａ）は実施例５の理化学用プレートの平面図であり、（ｂ）は実施例５の理化学用プレートの側面図である。
【図７】（ａ）は実施例６の理化学用プレートの平面図であり、（ｂ）は実施例６の理化学用プレートの側面図である。
【図８】（ａ）は比較例１〜３の理化学用プレートの平面図であり、（ｂ）は比較例１〜３の理化学用プレートの側面図である。
【図９】（ａ）は比較例４の理化学用プレートの平面図であり、（ｂ）は比較例４の理化学用プレートの側面図である。
【図１０】実施の形態の１例を示す、理化学用プレートの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
共重合体には、ランダム共重合体（―ABBABBBAAABA―）、交互共重合体（―ABABABABABAB―）、周期的共重合体（―AAABBAAABBAAA―）、ブロック共重合体（―AAAAAABBBBBB―）、の４種類の構造がある。 また、ブロック共重合体の一種にグラフト共重合体と呼ばれるものがあり、幹となる高分子鎖に、異種の枝高分子鎖が結合した枝分かれ構造をしている。
【００２８】
自己接着性とその持続性、引き裂き強度に優れ、細胞毒性の低い理化学用プレートを実現するにはスチレン系ブロック共重合体、又はアクリル性ブロック共重合体を使用とすることで可能となる。ブロック共重合体は、リビング重合法によって製造される。リビング重合とは、重合反応の中でも、連鎖重合において移動反応・停止反応などの副反応を伴わない重合のことである。リビング重合の特徴は、ポリマーの生長末端が常に重合活性である（livingである）ため、モノマーが完全に消費されたあと新たにモノマーを加えると重合がさらに進行すること、鎖の長さのそろったポリマーが得られること等の点を挙げることができる。
【００２９】
スチレン系ブロック共重合体とは、例えば、ポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレン（ＳＩＳ）、ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレン（ＳＢＳ）、ポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレンの共重合体の水素添加物（ＳＥＰＳ）、ポリスチレン−ブタジエン−ポリスチレンの共重合体の水素添加物（ＳＥＢＳ）等があげられる。
【００３０】
アクリル系ブロック共重合体とは、例えば、ポリメチルメタクリレート−ボリブチルアクリレート（ＭＡ）、ポリメチルメタクリレート−ポリブチルアクリレート−ポリメチルメタクリレート（ＭＡＭ）等があげられる。
【００３１】
ブロック共重合体は、ソフト（ゴム状性質）セグメントの比率が高くなると、自己接着性を示すことが可能となる。自己接着性は、可塑剤を使用しないため、時間経過、例えば６ヶ月以上が経過しても、粘着性が低下することがなく、製品としての品質を保証することが可能となる。ブロック共重合体の接着力は、例えば、熱可塑性プラスチック、ガラス、シリコンウェハー、プリント配線板、エラストマー、シリコン、エンジニアプラスチック等、広範な目的に展開することが可能であり、重ね合わせることで、多様なデバイス、診断チップ等への展開が可能である。
【００３２】
また、ブロック共重合体は、分子量が揃っているため、引き裂き強度に優れるため、穴あけ加工においても、破断する等の問題を発生させることがない。
【００３３】
ブロック共重合体の分子量が揃っていると、菌等の生物試料を扱う場合にも効果を発揮することができる。ランダム共重合によって得られた材料は、分子量の小さいものが含まれており、γ線滅菌処理で、更に分子量が小さくなり、菌等の生物試料に対して毒性物となり、生物を用いた試験には適さない。ブロック共重合体は、分子量が揃っていることで、γ線滅菌処理に対しても、毒性物となることは無い。
【００３４】
動的粘弾性測定は、ブロック共重合体のキャラクタリゼーションを把握するうえで、有効な手段である。ブロック共重合体のハードセグメントと、ソフトセグメントの割合において、ハードセグメントの比率が高くなると、貯蔵弾性率（Ｅ’）は高くなり、シートの粘着性は低下する傾向となる。ソフトセグメントの比率が高くなると、貯蔵弾性率（Ｅ’）は低くなり、シートの粘着性は低下する傾向となる。
【００３５】
自己接着性を発揮でき、かつ重ね合わせ時のハンドリング性（接着力が強すぎないないで、所望の位置にシートを固定可能）を両立させる観点から、動的粘弾性測定（引張モード、１１Ｈｚ）における、温度１０℃〜４０℃±３の貯蔵弾性率（Ｅ’）は、１００００Pa〜１００ＭＰａの範囲であることが好ましく、５００００Ｐａ〜５０ＭＰａの範囲がより好ましい。
【００３６】
動的粘弾性測定は、貯蔵弾性率（Ｅ’）に加え、ガラス状態からゴム状態への転移に対応するソフト（ゴム状性質）セグメントのｔａｎδのピーク温度を測定することで、シートの接着力を評価することが可能である。
【００３７】
自己接着性を発揮でき、かつ重ね合わせ時のハンドリング性（接着力が強すぎないないで、所望の位置にシートを固定可能）を両立させる観点から、動的粘弾性測定（引張モード、１１Ｈｚ）における、ゴム状態からガラス状態への転移に対応するソフトセグメントのｔａｎδのピーク温度は、−８０〜＋３０℃の範囲であることが好ましく、−５０〜+１０℃の範囲であることがより好ましい。
【００３８】
本発明の理化学用プレート１０は、例えば、熱可塑性プラスチック、ガラス、シリコンウェハー、プリント配線板、エラストマー、シリコン、エンジニアプラスチック等、広範な目的に展開することが可能である。特に、平坦面だけでなく、曲面や、エンボス表面への接着も可能であることが特徴である。プレートの硬度が高すぎると、曲面や、エンボス表面への接着が困難となるため、温度１０℃〜４０℃におけるショア硬度（ＡＳＴＭ  Ｄ  ２２４０）は、１０〜８０の範囲であることが好ましく、２５〜７０の範囲であることがより好ましい。
【００３９】
本発明の理化学用プレート１０は、例えば、プレートに貫通孔を複数形成し、化学反応のための試料容器として用いることができる。更に、貫通孔を有するプレートを曲面や、エンボス表面に接着することが可能であり、一定の伸張伸びと強度を両立していることが特徴である。貫通孔を有するプレートの曲面への接着において、貫通孔のエッジからの引き裂きが発生しない範囲として、引張物性における１００％モジュラス値が、０．１ＭPa〜２０ＭＰａの範囲であることが好ましく、０．５ＭＰａ〜１０ＭＰａの範囲であることがより好ましい。
【００４０】
本発明の理化学用プレート１０は、スチレン系ブロック共重合体、又はアクリル系ブロック共重合体を単体で使用する以外に、ポリマーの配合品を使用することで、所望の貯蔵弾性率（Ｅ’）、硬度を得ることも可能である。
【００４１】
スチレン系ブロック共重合体を原材料とした場合、例えば、硬質のポリプロピレン（ＰＰ）を配合することで、所望のプレートを得ることが可能となる。アクリル系ブロック共重合体を原材料とした場合、例えば、硬質のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を配合することで、所望のプレートを得ることが可能となる。
【００４２】
所望の貯蔵弾性率（Ｅ’）、硬度を得るための配合比は、スチレン系ブロック共重合体、又はアクリル系ブロック共重合体が１００〜４０ｗｔ％、ポリマーが０〜６０ｗｔ％の範囲が好ましく、スチレン系ブロック共重合体、又はアクリル系ブロック共重合体が８０〜６０ｗｔ％、ポリマーが２０〜４０ｗｔ％の範囲がより好ましい。
【００４３】
本発明の理化学用プレート１０の形成方法は、特に限定されないが、例えば、押し出し成形、射出成形、ホットエンボス成形、ナノインプリント成形、ブロー成形、カレンダー成形、キャスト成形、熱プレス成形等を挙げることができる。
【００４４】
本発明の理化学用プレート１０は、スチレン系ブロック共重合体、又はアクリル系ブロック共重合体を使用することで、各ブロックの屈折率が異なっていても、数１０ｎｍ単位の相分離構造となるため、可視光波長の４００〜６５０ｎｍの光を屈折させることがなく、透明な理化学用プレートを得ることが可能である。スチレン系ブロック共重合体、又はアクリル系ブロック共重合体にポリマーを配合する場合においても、スチレン系ブロック共重合体と相溶するポリプロピレン（ＰＰ）、アクリル系ブロック共重合体と相溶するポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を使用することで、数１０ｎｍ単位の相分離構造となるため、透明な理化学用プレートを得ることが可能となる。
【００４５】
プレートどうしを重ね合わせる際の位置確認や、薬品との反応を光検出するために必要な光学物性値は、全光線透過率（厚み：３ｍｍ）８０％以上、ヘイズ値（厚み：３ｍｍ）１５％以下であることが好ましく、全光線透過率８５％以上、ヘイズ値１０％以下であることがより好ましい。
【００４６】
本発明の理化学用プレート１０は、その表面に凸、又は凹構造を備えることで、展開用途を飛躍的に拡大することが可能である。例えば、微細な複数の凸構造をアレイ状に集合させることで、プレート上でのフィルター機能、表面積の増大によるセンサ感度（Ｓ／Ｎ比）の向上等の用途に展開することが可能である。微細な凹構造を複数プレート上に形成すれば、一度に多検体を検査可能な分析プレート等の用途に展開することが可能である。
凸、又は凹構造の寸法は、工業技術として、再現性良く、低コストで生産可能な観点から、幅または直径が１００ｎｍ〜５０００μｍ、凸、又は凹のアスペクト比が０．２〜１０．０の範囲であることが好ましく、幅または直径が２μｍ〜３０００μｍ、凸、又は凹のアスペクト比が０．５〜５．０の範囲であることがより好ましい。
【００４７】
本発明の理化学用プレート１０の全体または一部に、有機膜、又は無機膜を被覆することで、表面性を改質することができ、展開用途を更に拡大させることが可能となる。例えば、凹凸構造の表面を親水化することで、水系試料を配置した際の気泡の排除、生物試料を配置した際の接着性の向上、血液試料を配置した際の血小板、たんぱく質の抗付着制御が可能となる。凹凸構造の表面を更に疎水化すれば、例えば、油系試料を配置した際、撥水効果を利用した微少液滴の空気圧送に効果を発揮できる。
【００４８】
有機膜の被覆方法は、薬品処理、溶剤処理、カップリング剤処理、モノマーコーティング、ポリマーコーティング、蒸気処理、表面グラフト化、紫外線照射処理、プラズマ接触処理、プラズマジェット処理、プラズマ重合処理、イオンビーム処理、ディッピング法、スピンコート法、エキシマＵＶ処理等があげられる。
【００４９】
無機膜の被覆方法は、電気化学的（電気メッキ）処理、陽極酸化、真空蒸着法、スパッタリング法等があげられる。
【００５０】
有機膜の種類は、例えば、酢酸ビニル系樹脂（商品名：エクセバール、ポバール）、ポリビニルブチラール系樹脂、ポリ尿素膜、日本油脂（株）製の商品名：Lipidure-PMB（リン脂質極性基を有するＭＰＣポリマーとブチルアクリレートの共重合ポリマー）等をあげることができる。
【００５１】
無機膜の種類は、例えば、ＡＬ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、ＭｇｉＯ２、ＡｌＯ２、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等をあげることができる。
【００５２】
有機膜、又は無機膜の膜厚は、再現性良く、改質された表面を実現するうえで、０．００５〜１０μｍの範囲であることが好ましく、０．０５〜５μｍの範囲であることがより好ましい。
【００５３】
本発明の理化学用プレート１０に形成された凹凸構造は、流路パターン、混合部パターン、容器パターン、突起パターンの中から少なくとも一つのパターンを有する。流路パターンでは、例えば、遺伝子関連用途において、電気泳動法におけるサンプルの泳動パターンを光検出することができる。混合部パターンでは、例えば、血液検査用途において、血液と薬品を混合させた後、吸光度測定によって分析することができる。容器パターンでは、複数のサンプルを配置する、コンビナトリアルケミストリー用途に展開することができる。突起パターンでは、試料の分離・抽出といったフィルター用途に展開することができる。
【００５４】
本発明の理化学用プレート１０は、血液検査、尿検査、生化学検査、コンビナトリアルケミストリー、医薬開発、化学合成、分析、遺伝子関連用途に用いられることで、特にその効果を発揮することが可能である。
【００５５】
本発明の理化学用プレート１０は、有機溶剤に溶解させることで、凸、又は凹構造を備えることが可能となる。凸、又は凹構造の形成方法を説明する。
【００５６】
スチレン系ブロック共重合体の場合は、トルエン、テトラヒドロフラン、クロロホルム、ヘキサン等が溶剤としてあげられる。アクリル系ブロック共重合体の場合は、メタノール、エタノール、エーテル、アセトン等が溶剤としてあげられる。
【００５７】
ブロック共重合体と溶剤との混合比は、溶液の粘度が高くなると微細なマイクロ凹凸構造体への転写性が低下する傾向となるため、凹凸構造のサイズに応じて、適宜選択することが好ましい。ブロック共重合体が５０ｗｔ％〜５ｗｔ％、溶剤が５０ｗｔ％〜９５ｗｔ％の範囲であることが好ましく、ブロック共重合体が３０ｗｔ％〜１５ｗｔ％、溶剤が７０ｗｔ％〜８５ｗｔ％の範囲であることがより好ましい。
【００５８】
凹、又は凸構造を有する原盤は、例えば、耐薬品性を有するプラスチックへの切削加工品、金属性プレートへの切削加工品、シリコンウェハー、ガラスにエッチング処理を施した基板や、光反応性レジストを使用したパターン等があげられる。光反応性レジストを使用した場合は、日本化薬（株）が販売する化学増幅型光架橋レジスト、型式ＳＵ−８が、耐薬品性が高く、アスペクト比の高い構造体が得られる点で特に好ましい。
【００５９】
有機溶剤に溶解させたブロック共重合体は、原盤の周囲を土手で囲い、配置した有機溶剤を乾燥させることで、凸、又は凹構造を備える理化学用プレートを得ることができる。原盤の周囲を覆う材料は、架橋ゴム、ポリエチレン、テフロン（登録商標）等、耐薬品性を有する材料を使用することが望ましい。
【００６０】
凸、又は凹構造を有する理化学用プレート１０の板厚を厚くするには、ブロック共重合体の濃度を高める方法があるが、微細な形状を転写する場合は、転写性が低下することが懸念される。板厚３ｍｍの凸、又は凹構造を有する理化学用プレートを得る方法として、例えば、ブロック共重合体の濃度を１５ｗｔ％とし、その溶液の上に、熱プレス成形で得た３ｍｍシートを重ねることで板厚３ｍｍのシートを得ても良い。板厚３ｍｍのシートを重ねるタイミングは、溶剤の乾燥中、又は溶剤の乾燥後であってもよく、シートに平坦性が要求される場合は、溶剤の乾燥中であることが好ましい。
【００６１】
溶剤の揮発速度を高める方法として、例えば、ドラフト内乾燥、防爆型のクリーンオーブン乾燥、真空吸引等の方法があげられる。
【００６２】
前記原盤のパターンを転写して得た凸、又は凹構造を有するプレートは、種層を付着させた後、前記種層上に、めっき処理によって金属層を形成し、型用金属構造体として使用することで、寸法精度と低コスト化を満足する樹脂成形品を提供することが可能となる。
【００６３】
種層の形成方法は特に限定されないが、好ましくは蒸着、スパッタリング、無電解メッキ等を用いることができる。種層に用いられる導電性材料としては金、銀、白金、銅などを挙げることができる。金属層を堆積させるメッキ方法は特に限定されないが、例えば電解メッキ、無電解メッキ等を挙げることができる。用いられる金属は特に限定されないが、ニッケル、ニッケルの結晶構造を変更したもの、ニッケル-コバルト合金、銅、金を挙げることができ、経済性・耐久性の観点からニッケルが好ましく用いられる。
【００６４】
前記原盤のパターンを転写して得た凸、又は凹構造を有するプレートを使用して、型用金属構造体を得る製造法において、前記原盤に、日本化薬（株）が販売する化学増幅型光架橋レジスト、型式ＳＵ−８を使用する場合、特にその効果を発揮する。
【００６５】
化学増幅型光架橋レジストＳＵ−８は、微細、かつ高アスペクト比構造体を製作することが可能なレジストである。しかし、これに種層を付着させ、型用金属構造体を得た場合は、高い架橋密度により、どんな有機溶剤を使用しても、ＳＵ−８を型用金属構造体から剥離することができず、日本、世界の研究者の課題となっている。
【００６６】
ＳＵ−８のレジストパターン体に、溶剤に溶解させたポリメチルメタクリレート樹脂をキャスト成形し、転写体を得ようと試みても、ポリメチルメタクリレート樹脂が硬質であるため、ＳＵ−８に樹脂の一部が残り、転写体を得ることは困難を極めていた。
【００６７】
本発明の凸、又は凹構造を有する理化学用プレートは、軟質樹脂であるため、ＳＵ−８のレジストパターン体に樹脂の一部が残ることなく、完成度の高い転写体を得ることが可能である。更に、型用金属構造体から、有機溶剤で容易に軟質樹脂を溶解させることが可能であり、長い間課題であったＳＵ−８からの型用金属構造体を得ることに成功した。
【００６８】
型用金属構造体を使用して、例えば、射出成形で樹脂成形品を形成する場合、１枚の型用金属構造体で１万枚〜５万枚、場合によっては２０万枚もの樹脂成形品を得ることができ、金属構造体の製作にかかる費用負担を大幅に解消することが可能である。また、射出成形１サイクルに必要な時間は５秒〜３０秒と短く、生産性の面で極めて効率的である。射出成形１サイクルで同時に複数個の樹脂成形品を形成可能な成形金型を使用すれば、更に生産性を向上することが可能となる。
【００６９】
樹脂成形品を形成するのに使用する樹脂材料としては特に限定されないが、例えば、アクリル系樹脂、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、スチレン系樹脂、アクリル・スチレン系共重合樹脂（ＭＳ樹脂）、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、エチレン・ビニルアルコール系共重合樹脂、スチレン系エラストマーなどの熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系樹脂ポリジメチルシロキサンなどのシリコン樹脂等を挙げることができる。
【００７０】
これらの樹脂は必要に応じて滑剤、光安定剤、熱安定剤、防曇剤、顔料、難燃剤、帯電防止剤、離型剤、ブロッキング防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤などの１種または２種以上を含有することができる。
【実施例】
【００７１】
以下に実施例を説明する。本実施例で示した理化学用プレートは一例であり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[接着力の評価方法]
【００７２】
（平板）図１に示すように、日本電産シンポ（株）製のはく離試験機２０（型式：ＦＧＰ−１）を使用し、１８０°はく離試験を実施した。作製した理化学用プレート１０を、厚さ０．５ｍｍのＰＥＴシート３０に貼り付けた後、理化学用プレート１０を、１８０°の角度で引っ張り、はく離時の平均強度を測定した。
【００７３】
（半円板）図２に示すように、日本電産シンポ（株）製のはく離試験機２０（型式：ＦＧＰ−１）を使用し、１８０°はく離試験を実施した。作製した理化学用プレート１０を、円柱状に切り出した、直径３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの塩ビパイプ４０に貼り付けた後、理化学用プレート１０を、１８０°の角度で引っ張り、はく離時の平均強度を測定した。
[動的粘弾性測定]
【００７４】
（株）オリエンテック製のレオバイブロン動的粘弾性自動測定器（型式：DDV）を使用し、引張モード、昇温速度３℃／分、周波数１１Ｈｚの条件にて、−１００℃〜２００℃における貯蔵弾性率（Ｅ’）、及びｔａｎδ測定を行った。
[ショア硬度（ＡＳＴＭ  Ｄ  ２２４０）]
【００７５】
エムアンドケー（株）製のショア硬度計（型式：タイプＭデュロメータ、ＩＲＨＤ−Ｍ）を使用し、ショア硬度測定を行った。
[引張物性測定]
【００７６】
（株）島津製作所製のオートグラフＡＧＳを使用し、１００％モジュラス（１００％の伸びを与えたときの引張応力）を測定した。
[光学物性]
【００７７】
（株）スガ試験機製の可視光線透過率計（型式：ＨＡ−ＴＲ）を使用し、全光透過率およびヘイズ値を測定した。具体的には、ＩＳＯ１３４６８、ＩＳＯ１４７８２に準拠した方法で２回測定し、その平均値を求めた。
[実施例１]
【００７８】
アクリル系ブロック共重合体（クラレ社、商品名：ＬＡポリマー、型式：ＬＡ２２５０）を使用し、熱プレス成形により、長さ６０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚み３ｍｍの理化学用プレート１１を得た。次に、動的粘弾性、ショア硬度、引張物性、光学物性、及び接着力をはく離試験によって測定した。
[実施例２]
【００７９】
アクリル系ブロック共重合体の型式が、ＬＡ２１４０ｅである以外は、実施例１と同様にして理化学用プレート１２を得た。次に、実施例１と同様にして物性値を測定した。
[実施例３]
【００８０】
スチレン系ブロック共重合体（クラレ社、商品名：ハイブラー、型式：５１２５）を使用し、熱プレス成形により、長さ６０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚み３ｍｍの理化学用プレート１３を得た。次に、実施例１と同様にして物性値を測定した。
[実施例４]
【００８１】
スチレン系ブロック共重合体（クラレ社、商品名：ハイブラー、型式：７３１１）を使用し、トルエン溶液に２０ｗｔ％を溶解させた。次に、幅１ｍｍ、高さ０．２ｍｍ、アスペクト比０．２の凸パターンを有する、日本化薬（株）が販売する化学増幅型光架橋レジスト、型式ＳＵ−８パターン体にキャスト成形を行った。次に、トルエンを揮発させた後、ＳＵ−８パターンからハイブラーを離型し、幅１ｍｍ、深さ０．２ｍｍ、アスペクト比０．２の流路パターンを有する、長さ６０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚み２ｍｍの理化学用プレート１４を得た。次に、実施例１と同様にして物性値を測定した。
[実施例５]
【００８２】
アクリル系ブロック共重合体（クラレ社、商品名：ＬＡポリマー、型式：２２５０）を使用し、アセトン溶液に２０ｗｔ％を溶解させた。次に、直径０．０３ｍｍ、深さ０．０３ｍｍ、アスペクト比１．０の凹パターンを有する、日本化薬（株）が販売する化学増幅型光架橋レジスト、型式ＳＵ−８パターン体にキャスト成形を行った。次に、アセトンを揮発させた後、ＳＵ−８パターンからＬＡポリマーを離型し、直径０．０３ｍｍ、高さ０．０３ｍｍ、アスペクト比１．０の凸ピラーパターンを有する、長さ６０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚み２ｍｍの理化学用プレート１５を得た。次に、実施例１と同様にして物性値を測定した。
[実施例６]
【００８３】
アクリル系ブロック共重合体（クラレ社、商品名：ＬＡポリマー、型式：２１４０ｅ）を使用し、アセトン溶液に２０ｗｔ％を溶解させた。次に、直径０．０２ｍｍ、深さ０．０６ｍｍ、アスペクト比３．０の凹パターンを有する、日本化薬（株）が販売する化学増幅型光架橋レジスト、型式ＳＵ−８パターン体にキャスト成形を行った。次に、アセトンを揮発させた後、ＳＵ−８パターンからＬＡポリマーを離型し、直径０．０２ｍｍ、高さ０．０６ｍｍ、アスペクト比３．０の凸ピラーパターンを有する、長さ６０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚み２ｍｍの理化学用プレート１６を得た。次に、実施例１と同様にして物性値を測定した。
[比較例１]
【００８４】
アクリル系ブロック共重合体（クラレ社、商品名：ＬＡポリマー、型式：ＬＡ２２５０）と、硬質アクリル樹脂（クラレ社、商品名：パラペット、型式ＧＨ−Ｓ）の配合比が、３０／７０ｗｔ％のブレンド品を使用し、熱プレス成形により、長さ６０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚み３ｍｍのプレート１を得た。次に、実施例１と同様にして物性値を測定した。
[比較例２]
【００８５】
スチレン系ブロック共重合体（クラレ社、商品名：ハイブラー、型式：５１２７）を使用し、熱プレス成形により、長さ６０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚み３ｍｍのプレート２を得た。次に、実施例１と同様にして物性値を測定した。
[比較例３]
【００８６】
ポリジメチルシロキサン（信越化学工業株式会社、商品名：信越シリコーン、型式：ＫＥ−１３００Ｔ（主剤）、ＣＡＴ−１３００(硬化剤)）を使用し、主剤であるＫＥ−１３００Ｔ及び、硬化剤であるＣＡＴ−１３００を１０：１の割合で混合し、キャスト成形を行った。次に、室温で4〜5時間放置することで硬化させ、離型することで、長さ６０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚み３ｍｍのポリジメチルシロキサンシート３を得た。次に、実施例１と同様にして物性値を測定した。
[比較例４]
【００８７】
ポリジメチルシロキサン（信越化学工業株式会社、商品名：信越シリコーン、型式：ＫＥ−１３００Ｔ（主剤）、ＣＡＴ−１３００(硬化剤)）を使用し、主剤であるＫＥ−１３００Ｔ及び、硬化剤であるＣＡＴ−１３００を１０：１の割合で混合し、直径０．０３ｍｍ、深さ０．０３ｍｍ、アスペクト比１．０の凹パターンを有する、日本化薬（株）が販売する化学増幅型光架橋レジスト、型式ＳＵ−８パターン体にキャスト成形を行った。次に、室温で4〜5時間放置することで硬化させ、離型することで、直径０．０３ｍｍ、高さ０．０３ｍｍ、アスペクト比１．０の凸ピラーパターンを有する、長さ６０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚み３ｍｍのポリジメチルシロキサンシート４を得た。次に、実施例１と同様にして物性値を測定した。
【００８８】
【表１】
2012042362.tif 000003
【００８９】
表１は、実施例、及び比較例における物性値を記載した表であり、この表１から、動的粘弾性における貯蔵弾性率（E’）、及び硬度の値が高い比較例１〜２では、接着力が低く、実用化は困難であることが分かる。ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を材料とした、比較例３〜４の引張物性における１００％モジュラスは、材料が伸張せず破断した。接着力も低く、曲板への接着は不可能であった。
【００９０】
表１から、実施例１〜６は、貯蔵弾性率、ショア硬度、引張物性の範囲を満足する理化学用プレートであり、高い透明性を保持すると同時に、平板、及び曲板のいずれにおいても、高い接着力を有することが確認できる。更に、実施例４〜６は、キャスト成形によって、微細な凸、又は凹構造を備える理化学用プレートであることがわかる。
【符号の説明】
【００９１】
１０      理化学用プレート
【図１】
2012042362.tif 000004
【図２】
2012042362.tif 000005
【図４】
2012042362.tif 000006
【図５】
2012042362.tif 000007
【図６】
2012042362.tif 000008
【図７】
2012042362.tif 000009
【図８】
2012042362.tif 000010
【図９】
2012042362.tif 000011
【図１０】
2012042362.tif 000012
【図３】
2012042362.tif 000013