(57)【要約】  基材の少なくとも一部分にわたって連続的に湾曲する表面を生成する、一連の丸みを帯びた凹凸部分を形成する起伏のある表面を有する基材。起伏のある表面が、マイクロ特徴部の第１のセットを画定する。マイクロ特徴部の第２のセットが、マイクロ特徴部の第１のセット上に成形される。この基材は、単一の成形ステップ中にマイクロ特徴部の第１および第２のセットが基材上に形成される圧縮成形高分子材料であり、マイクロ特徴部の第１および第２のセットが協働して、表面積を増大させ、基材の付着力、摩擦力、親水性、および疎水性のうちの少なくとも１つに影響を及ぼす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の少なくとも一部分にわたって連続的に湾曲する表面を生成する一連の丸みを帯びた凹凸部分を形成する起伏のある表面を有する基材を含むマイクロ構造化表面であって、前記起伏のある表面が、マイクロ特徴部の第１のセットと、マイクロ特徴部の前記第１のセット上に成形されたマイクロ特徴部の第２のセットとを画定し、前記基材が、単一の成形ステップ中にマイクロ特徴部の前記第１および第２のセットが前記基材上に形成される圧縮成形高分子材料であり、マイクロ特徴部の前記第１および第２のセットが協働して、表面積を増大させ、前記基材の付着力、摩擦力、親水性、および疎水性のうちの少なくとも１つに影響を及ぼす、マイクロ構造化表面。
【請求項２】
マイクロ特徴部の前記第２のセットが、マイクロ構造化された突起およびマイクロ構造化された空洞、ならびにその組合せからなる群から選択される、請求項１に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項３】
マイクロ特徴部の前記第２のセットの前記マイクロ構造化された突起が、概ね円筒形の柱を含む、請求項２に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項４】
マイクロ特徴部の前記第２のセットの前記マイクロ構造化された空洞が、概ね円筒形のくぼみを含む、請求項２に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項５】
前記基材の上面に配置されたマイクロ特徴部の前記第１のセットが、前記基材の底面に相補的な形状を形成し、その結果、前記上面での丸みを帯びた凸部分が、前記底面に丸みを帯びた凹部分を形成し、前記上面での前記丸みを帯びた凹部分が、前記底面に丸みを帯びた凸部分を形成する、請求項１に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項６】
マイクロ特徴部の前記第２のセットが、前記基材の上面に一連のマイクロ構造化された突起を含み、この突起が、一連の相補的なマイクロ構造化された空洞を前記基材の底面に形成する、請求項１に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項７】
マイクロ特徴部の前記第２のセットが、前記基材の上面に一連のマイクロ構造化された空洞を含み、この空洞が、一連の相補的なマイクロ構造化された突起を前記基材の底面に形成する、請求項１に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項８】
マイクロ特徴部の前記第２のセットが、前記基材の前記起伏のある表面の曲面に垂直な軸に沿って延在する、前記マイクロ特徴部の少なくとも一部分を含む、請求項１に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項９】
マイクロ特徴部の前記第１のセットが、約１００ミクロン〜約９９９ミクロンの範囲内のサイズから選択される寸法を含む、請求項１に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項１０】
マイクロ特徴部の前記第２のセットが、約１０ミクロン〜約１００ミクロンの範囲内のサイズから選択される寸法を含む、請求項１に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項１１】
マイクロ特徴部の前記第２のセットは、高さと幅のアスペクト比が５未満であり、マイクロ特徴部の前記第２のセットの各マイクロ特徴部間の最小間隔が１ミクロンであって、マイクロ特徴部の前記第２のセット間での液体の流れおよび浸透を可能にしながら、構造強度を維持する、請求項１に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項１２】
マイクロ構造化された突起およびマイクロ構造化された空洞、ならびにその組合せからなる群から選択される前記基材上に配置された、マイクロ特徴部の第３のセットを含む、請求項１に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項１３】
マイクロ特徴部の前記第３のセットが、マイクロ特徴部の前記第１および第２のセットと同時に圧縮成形される、請求項１２に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項１４】
マイクロ特徴部の前記第３のセットは、高さと幅のアスペクト比が５未満であり、マイクロ特徴部の前記第３のセットの各マイクロ特徴部間の最小間隔が１ミクロンであって、マイクロ特徴部の前記第３のセット間での液体の流れおよび浸透を可能にしながら、構造強度を維持する、請求項１２に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項１５】
マイクロ特徴部の前記第３のセットが、前記基材の前記起伏のある表面の曲面に垂直な軸に沿って延在する、前記マイクロ特徴部の少なくとも一部分を含む、請求項１２に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項１６】
マイクロ特徴部の前記第３のセットの前記マイクロ構造化された突起が、概ね円筒形の柱を含む、請求項１２に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項１７】
マイクロ特徴部の前記第３のセットの前記マイクロ構造化された空洞が、概ね円筒形のくぼみを含む、請求項１２に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項１８】
マイクロ特徴部の前記第３のセットが、マイクロ特徴部の前記第２のセットの端面上に配置される、請求項１２に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項１９】
マイクロ特徴部の前記第３のセットが、マイクロ特徴部の前記第２のセット間の、マイクロ特徴部の前記第１のセット上に配置される、請求項１２に記載のマイクロ構造化表面。 
【請求項２０】
マイクロ特徴部の前記第３のセットが、マイクロ特徴部の前記第２のセットの端面上、ならびにマイクロ特徴部の前記第２のセット間の、マイクロ特徴部の前記第１のセット上に配置される、請求項１２に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項２１】
マイクロ特徴部の前記第２のセットが、マイクロ特徴部の前記第１のセットよりも小さく、マイクロ特徴部の前記第３のセットが、マイクロ特徴部の前記第２のセットよりも小さい、請求項１２に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項２２】
マイクロ特徴部の前記第３のセットが、約０．４ミクロン〜約１０ミクロンの範囲内のサイズから選択される寸法を含む、請求項１２に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項２３】
マイクロ特徴部の前記第２のセットの側面上に配置されたマイクロ特徴部の第４のセットを含む、請求項１２に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項２４】
マイクロ特徴部の前記第４のセットが、マイクロ特徴部の前記第１、第２、および第３のセットと同時に圧縮成形される、請求項２３に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項２５】
マイクロ特徴部の前記第４のセットの各特徴部間の間隔が、最小１ミクロンである、請求項２３に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項２６】
マイクロ特徴部の前記第４のセットが、縦溝およびリブ、ならびにその組合せからなる群から選択される、請求項２３に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項２７】
マイクロ特徴部の前記第４のセットが、約０．４ミクロン〜約１０ミクロンの範囲内のサイズから選択される寸法を含む、請求項２３に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項２８】
前記基材は、湿った器官および筋組織に貼り付けられると、滑り摩擦力が５０ｇｒ／ｃｍ２よりも大きい表面付着力を有する、請求項１に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項２９】
前記基材は、湿った器官および筋組織に貼り付けられると、滑り摩擦力が約３２５ｇｒ／ｃｍ２の表面付着力を有する、請求項１に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項３０】
前記基材を形成する前記圧縮成形高分子材料が、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ、ＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＴＦＥ、ＰＡＥＫ、ポリフェニルスルホン、ポリウレタン、ポリアクリラート、ポリアリレート、熱可塑性樹脂、ポリプロピレン、熱可塑性エラストマー、フルオロポリマー、生分解性高分子、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリイミド、ポリスチレン、ポリビニル、ポリオレフィン、シリコーン、天然ゴム、合成ゴム、およびその組合せからなる群から選択される、請求項１に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項３１】
マイクロ特徴部の第１のセットと、マイクロ特徴部の前記第１のセット上に配置され、マイクロ構造化された突起およびマイクロ構造化された空洞、ならびにその組合せからなる群から選択されるマイクロ特徴部の第２のセットであって、マイクロ特徴部の前記第１のセットよりも小さいマイクロ特徴部の第２のセットと、マイクロ特徴部の前記第１のセットおよびマイクロ特徴部の前記第２のセットのうち少なくとも１つに配置されたマイクロ特徴部の第３のセットであって、マイクロ構造化された突起およびマイクロ構造化された空洞、ならびにその組合せからなる群から選択され、マイクロ特徴部の前記第２のセットよりも小さいマイクロ特徴部の第３のセットと、マイクロ特徴部の前記第２のセットの各マイクロ構造体の側面に配置されたマイクロ特徴部の第４のセットであって、縦溝およびリブからなる群から選択されるマイクロ特徴部の第４のセットとを画定し、マイクロ特徴部の一部分をそれぞれが含むマイクロ特徴部の前記第２のセットおよび前記第３のセットが、起伏のある表面の曲面に垂直な軸に沿って延在し、マイクロ特徴部の前記各セットのそれぞれが協働して、表面積を増大させ、基材の付着力、摩擦力、親水性、および疎水性のうちの少なくとも１つに影響を及ぼす、前記起伏のある表面を有する前記基材を含むマイクロ構造化表面。
【請求項３２】
マイクロ特徴部の前記第１、第２、第３、および第４のセットの各マイクロ構造体が、それぞれのピッチ、高さ／深さ、および直径を有し、液体に覆われた表面に貼り付けられると、Ｗｅｎｚｅｌの完全に濡れた状態で、マイクロ特徴部の少なくとも前記第１のセットと第２のセットの間を液体が浸透するように前記マイクロ特徴部が構成される、請求項３１に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項３３】
前記液体に覆われた表面への前記基材の前記付着力が、湿った器官および筋組織に貼り付けられると、約１００ｇｒ／ｃｍ２〜約３２５ｇｒ／ｃｍ２の範囲内の滑り摩擦力を生じる、請求項３２に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項３４】
マイクロ特徴部の前記第１のセットを画定する前記起伏のある表面が、前記基材全体にわたって圧力分散を容易にする丸みを帯びた凸部を含む、請求項３１に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項３５】
マイクロ特徴部の前記第２および第３のセットが、前記丸みを帯びた凸部分全体にわたって均一に分散されて、マイクロ特徴部の前記第１のセットの表面積を増大させる，請求項３４に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項３６】
前記丸みを帯びた凸部分は、液体に覆われた表面に前記基材を貼り付けると、圧力の増大した領域を画定し、前記領域が、マイクロ特徴部の少なくとも前記第１のセットと前記第２のセットとの間で、懸架されているＣａｓｓｉｅ−Ｂａｘｔｅｒ状態からＷｅｎｚｅｌの完全濡れ状態まで液滴の移行を促進する、請求項３５に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項３７】
マイクロ特徴部の第１のセットと、マイクロ構造化された突起およびマイクロ構造化された空洞、ならびにその組合せからなる群から選択される前記基材上に含まれるマイクロ特徴部の第２のセットとを画定する起伏のある表面を有する基材を含むマイクロ構造化表面であって、マイクロ特徴部の前記第２のセットが、前記起伏のある表面の曲面に垂直な軸に沿って延在する、マイクロ特徴部の少なくとも一部分を含み、マイクロ特徴部の前記第１および第２のセットが協働して、表面積を増大させ、前記基材の付着力、摩擦力、親水性、および疎水性のうちの少なくとも１つに影響を及ぼす、マイクロ構造化表面。
【請求項３８】
前記起伏のある表面が、前記基材の少なくとも一部分に連続的に湾曲する表面を生成する丸みを帯びた凸部分および丸みを帯びた凹部分を形成する、丸みを帯びた傾斜突起および丸みを帯びた傾斜空洞からなる群から選択される形状を含む、請求項３７に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項３９】
前記起伏のある表面の前記丸みを帯びた傾斜突起のそれぞれと、前記丸みを帯びた傾斜空洞のそれぞれとの間のピッチが、約４５０ミクロン〜約７５０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする、請求項３８に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項４０】
前記起伏のある表面の前記丸みを帯びた傾斜突起のそれぞれと、前記丸みを帯びた傾斜空洞のそれぞれの、ほぼ円形ベースでの直径が、約４５０ミクロン〜約７５０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする、請求項３８に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項４１】
前記起伏のある表面の前記丸みを帯びた傾斜突起のそれぞれと、前記丸みを帯びた傾斜空洞のそれぞれの高さ／深さが、約１００ミクロン〜約５００ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする、請求項３８に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項４２】
マイクロ特徴部の前記第２のセットが、概ね円筒形状である、請求項３７に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項４３】
マイクロ特徴部の前記第２のセットそれぞれの間のピッチが、約１０ミクロン〜約５０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする、請求項４２に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項４４】
マイクロ特徴部の前記第２のセットそれぞれの直径が、約１０ミクロン〜約５０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする、請求項４２に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項４５】
マイクロ特徴部の前記第２のセットそれぞれの高さ／深さが、約１０ミクロン〜約５０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする、請求項４２に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項４６】
マイクロ特徴部の前記第１のセットおよびマイクロ特徴部の前記第２のセットのうち少なくとも１つに配置された、マイクロ特徴部の第３のセットを含み、マイクロ特徴部の前記第３のセットが、マイクロ構造化された突起およびマイクロ構造化された空洞、ならびにその組合せからなる群から選択され、マイクロ特徴部の前記第３のセットが、マイクロ特徴部の前記第２のセットよりも小さく、マイクロ特徴部の第４のセットが、マイクロ特徴部の前記第２のセットの各マイクロ構造体の側面に配置され、縦溝およびリブからなる群から選択される、請求項３７に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項４７】
マイクロ特徴部の前記第３のセットのそれぞれと、マイクロ特徴部の前記第４のセットのそれぞれとの間のピッチが、約１ミクロン〜約１０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする、請求項４６に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項４８】
マイクロ特徴部の前記第３のセットのそれぞれと、マイクロ特徴部の前記第４のセットのそれぞれの直径が、約０．４ミクロン〜約１０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする、請求項４６に記載のマイクロ構造化表面。
【請求項４９】
マイクロ特徴部の前記第３のセットのそれぞれと、マイクロ特徴部の前記第４のセットのそれぞれの高さ／深さが、約０．４ミクロン〜約１０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする、請求項４６に記載のマイクロ構造化表面。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
１）本発明の分野
【０００２】
本発明は、マイクロ構造化表面に関し、より詳細には、超疎水性でありながら、液体に覆われた表面に配置されたときの滑り摩擦力および付着力が高い表面を実現する、複数の形状及びサイズのマイクロ特徴部の階層型構成によって表面積が増大した基材に関する。
【０００３】
２）関連技術の説明
【０００４】
バイオミメティックス、すなわち自然界でのシステムの研究が、複雑な人間の問題を解決するための着想を生み出すものとして、ますます一般的なものとなってきている。固有の特性を有する材料を作製するために、数多くの研究グループが、所望の特徴を示す自然界の植物または動物を識別してきており、次いで、基本となるメカニズムを研究してきている。 
【０００５】
植物およびその花弁効果の周りで繰り広げられる各種研究は、表面上を容易に滑る丸い液滴が保持される超疎水性効果、およびこれらの液滴が転がり落ちることなくとどまることのできる様々なレベルの付着力を表す様子を示してきた。この効果は、バラの花弁で特に顕著であり、この特性を日常的な用法に転用するための研究の焦点となってきた。手術での利用から、皮膚に対する衣類の快適性および耐久性の改善にまで及ぶ、用法の数多くの潜在的領域が識別されてきた。
【０００６】
バラの花弁の表面は、階層型のマイクロ構造体およびナノ構造体で覆われており、これにより、水の液滴が高い接触角および高いピン止め力でとどまることができるようになる。これら組み合わされた特性は、当業者から「バラの花弁効果」と呼ばれてきた。バラの花弁効果の濡れ形態は、Ｃａｓｓｉｅ−Ｂａｘｔｅｒの濡れ形態とＷｅｎｚｅｌの濡れ形態との組合せである。（Ｃａｓｓｉｅ，Ａ．およびＳ．Ｂａｘｔｅｒによる「Ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ｐｏｒｏｕｓ  ｓｕｒｆａｃｅｓ」Ｔｒａｎｓ．Ｆａｒａｄａｙ  Ｓｏｃ．４０（１９４４）、５４６〜５５１、ならびにＷｅｎｚｅｌ，Ｒ，Ｎ，による「Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｏｆ  ｓｏｌｉｄ  ｓｕｒｆａｃｅｓ  ｔｏ  ｗｅｔｔｉｎｇ  ｂｙ  ｗａｔｅｒ」Ｉｎｄ，Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．２８（１９３６）、９８８〜９９４、ならびに米国特許出願公開第２０１２／００５２２４１号明細書を参照されたい。これらは、そっくりそのまま参考として本明細書に援用される。）前者は、濡れていない状況を説明しており、後者は、完全に濡れている状況を説明している。バラの花弁表面のマイクロ構造体は濡れているが、ナノ構造体は濡れていない。これによって、バラの花弁にはその注目すべき特性が生まれる。
【０００７】
この分野でのこれまでの努力により、バラの花弁効果をある程度再現するピラミッド型の構造体を作製することによって、バラの花弁やハスの葉で見られる自然のマイクロ構造体を模倣する試みがなされてきた。しかし、バラの花弁のランダムな隆起部およびマイクロ構造体では、同様の構成物を製造する試みが困難になっていた。作製されたピラミッド型の構造体は、長さが１５マイクロメートル、高さが１１マイクロメートル、中心間の距離が２０マイクロメートルであり、ステレオリソグラフィを用いて５４．７度の角度をつけて設計された。直径が１５０ナノメートル、高さが１５０ナノメートル、およびピッチ距離が２００ナノメートルのナノ構造体が、これらの設計物に組み込まれた。この方法を使用する限界は、ステレオリソグラフィが、５７度の角度がついた構造体しか作製することができず、したがって、丸みを帯びたマイクロ構造の隆起部を形成する選択肢がなくなることである。
【０００８】
バラの花弁の特性を模倣しようとして、様々な技法を使用する数多くの表面が作製されてきた。しかし、そこで使用されるプロセスは、多種の材料および複数のステップを必要とし、これによってさらに時間がかかり、また高価になる。マイクロ表面の成形プロセスに必要となるステップの数および時間を最小限に抑えて、誤りを最小限に抑え、大規模生産のコストを削減し、製造時間を短縮することが最良である。材料の数を相対的に少なくすることで、やはり生産コストが削減される。 
【０００９】
Ｌｉｕらによる研究では、同様に電鋳プロセスを使用して、赤いバラの花弁を含む、自然界でのいくつかの表面を模倣した。彼らの関心の的は、容易なワンステップ・プロセスを作成することであり、彼らは、銅基材、電着技法、および様々な化合物を含む溶液を使用することによってこれを実現した。彼らの方法は、簡略かつ高速であるが、依然として、前もって溶液を特別に測定して調製する必要があり、これによって誤りの生じる余地が増える。この方法はまた、電解質セル内のカソードおよび電極の役割を果たすことのできる金属が必要になることで制限される。この表面を埋め込み医療装置に適用する場合、さらに研究して、この表面の生体適合性および潜在的に毒性のイオンの浸出を分析する必要が生じるはずである。（Ｌｉｕ，Ｙ．、Ｓ．Ｌｉ、Ｊ．Ｚｈａｎｇ、Ｙ．Ｗａｎｇ、Ｚ．Ｈａｎ、およびＬ．Ｒｅｎによる「Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｂｉｏｍｉｍｅｔｉｃ  Ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ  Ｓｕｒｆａｃｅ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ａｄｈｅｓｉｏｎ  ｂｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ」、Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ２４８（２０１４）、４４０〜４４７）。バラの花弁と同様の表面を作製する複数の方法はまた、金属基材に限定される。
【００１０】
したがって、基材の少なくとも一部分にわたって連続的に湾曲する表面を生成する一連の丸みを帯びた凹凸部分を含む、ミクロン規模の起伏のある表面を前記基材が有する、マイクロ構造体の構成を実現することが本発明の目的である。
【００１１】
基材の付着力、摩擦力、親水性、および疎水性のうち少なくとも１つに影響を及ぼすように組み合わせて作用する様々なミクロン・サイズの範囲のマイクロ特徴部を有する、複数レベルのマイクロ構造体構成を有する基材を実現することが本発明のさらなる目的である。
【００１２】
様々なミクロン・サイズ範囲のマイクロ特徴部を有するマイクロ構造体構成を有するポリマー・ベースの基材について、製造プロセスを簡略化し、生産コストを削減することが本発明のさらなる目的である。
【発明の概要】
【００１３】
基材の少なくとも一部分にわたって連続的に湾曲する表面を生成する一連の丸みを帯びた凹凸部分を形成する起伏のある表面を有する前記基材を含むマイクロ構造化表面であって、前記起伏のある表面が、マイクロ特徴部の第１のセットと、マイクロ特徴部の前記第１のセット上に成形されたマイクロ特徴部の第２のセットとを画定し、前記基材は、単一の成形ステップ中にマイクロ特徴部の前記第１および第２のセットが前記基材上に形成される圧縮成形高分子材料であり、マイクロ特徴部の前記第１および第２のセットが協働して、表面積を増大させ、前記基材の付着力、摩擦力、親水性、および疎水性のうちの少なくとも１つに影響を及ぼすマイクロ構造化表面を実現することにより、上記目的が本発明によって達成される。
【００１４】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第２のセットは、マイクロ構造化された突起およびマイクロ構造化された空洞、ならびにその組合せからなる群から選択される。
【００１５】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第２のセットの前記マイクロ構造化された突起は、概ね円筒形の柱を含む。
【００１６】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第２のセットの前記マイクロ構造化された空洞は、概ね円筒形のくぼみを含む。
【００１７】
さらなる有利な実施形態では、前記基材の上面に配置されたマイクロ特徴部の前記第１のセットは、前記基材の底面に相補的な形状を形成し、その結果、前記上面での丸みを帯びた凸部分が、前記底面に丸みを帯びた凹部分を形成し、前記上面での前記丸みを帯びた凹部分が、前記底面に丸みを帯びた凸部分を形成する。
【００１８】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第２のセットは、前記基材の上面に一連のマイクロ構造化された突起を含み、この突起が、一連の相補的なマイクロ構造化された空洞を前記基材の底面に形成する。
【００１９】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第２のセットは、前記基材の上面に一連のマイクロ構造化された空洞を含み、この空洞が、一連の相補的なマイクロ構造化された突起を前記基材の底面に形成する。
【００２０】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第２のセットは、前記基材の前記起伏のある表面の曲面に垂直な軸に沿って延在する、前記マイクロ特徴部の少なくとも一部分を含む。
【００２１】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第１のセットは、約１００ミクロン〜約９９９ミクロンの範囲内のサイズから選択される寸法を含む。
【００２２】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第２のセットは、約１０ミクロン〜約１００ミクロンの範囲内のサイズから選択される寸法を含む。
【００２３】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第２のセットは、高さと幅のアスペクト比が５未満であり、マイクロ特徴部の前記第２のセットの各マイクロ特徴部間の最小間隔が１ミクロンであって、マイクロ特徴部の前記第２のセット間での液体の流れおよび浸透を可能にしながら、構造強度を維持する。
【００２４】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の第３のセットが、マイクロ構造化された突起およびマイクロ構造化された空洞、ならびにその組合せからなる群から選択され、前記基材上に配置される。
【００２５】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第３のセットは、マイクロ特徴部の前記第１および第２のセットと同時に圧縮成形される。
【００２６】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第３のセットは、高さと幅のアスペクト比が５未満であり、マイクロ特徴部の前記第３のセットの各マイクロ特徴部間の最小間隔が１ミクロンであって、マイクロ特徴部の前記第３のセット間での液体の流れおよび浸透を可能にしながら、構造強度を維持する。
【００２７】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第３のセットは、前記基材の前記起伏のある表面の曲面に垂直な軸に沿って延在する、前記マイクロ特徴部の少なくとも一部分を含む。
【００２８】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第３のセットの前記マイクロ構造化された突起は、概ね円筒形の柱を含む。
【００２９】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第３のセットの前記マイクロ構造化された空洞は、概ね円筒形のくぼみを含む。
【００３０】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第３のセットは、マイクロ特徴部の前記第２のセットの端面上に配置される。
【００３１】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第３のセットは、マイクロ特徴部の前記第２のセット間の、マイクロ特徴部の前記第１のセット上に配置される。 
【００３２】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第３のセットは、マイクロ特徴部の前記第２のセットの端面上、ならびにマイクロ特徴部の前記第２のセット間の、マイクロ特徴部の前記第１のセット上に配置される。
【００３３】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第２のセットは、マイクロ特徴部の前記第１のセットよりも小さく、マイクロ特徴部の前記第３のセットは、マイクロ特徴部の前記第２のセットよりも小さい。
【００３４】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第３のセットは、約０．４ミクロン〜約１０ミクロンの範囲内のサイズから選択される寸法を含む。
【００３５】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の第４のセットが、マイクロ特徴部の前記第２のセットの側面上に配置される。
【００３６】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第４のセットは、マイクロ特徴部の前記第１、第２、および第３のセットと同時に圧縮成形される。
【００３７】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第４のセットの各特徴部間の間隔は、最小１ミクロンである。
【００３８】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第４のセットは、縦溝およびリブ、ならびにその組合せからなる群から選択される。
【００３９】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第４のセットは、約０．４ミクロン〜約１０ミクロンの範囲内のサイズから選択される寸法を含む。
【００４０】
さらなる有利な実施形態では、前記基材は、湿った器官および筋組織に貼り付けられると、滑り摩擦力が５０ｇｒ／ｃｍ２よりも大きい表面付着力を有する。
【００４１】
さらなる有利な実施形態では、前記基材は、湿った器官および筋組織に貼り付けられると、滑り摩擦力が約３２５ｇｒ／ｃｍ２である表面付着力を有する。
【００４２】
さらなる有利な実施形態では、前記基材を形成する前記圧縮成形された高分子材料は、生分解性高分子である。
【００４３】
マイクロ特徴部の第１のセットと、マイクロ特徴部の前記第１のセット上に配置され、マイクロ構造化された突起およびマイクロ構造化された空洞、ならびにその組合せからなる群から選択されるマイクロ特徴部の第２のセットであって、マイクロ特徴部の前記第１のセットよりも小さいマイクロ特徴部の第２のセットと、マイクロ特徴部の前記第１のセットおよびマイクロ特徴部の前記第２のセットのうち少なくとも１つに配置されたマイクロ特徴部の第３のセットであって、マイクロ構造化された突起およびマイクロ構造化された空洞、ならびにその組合せからなる群から選択され、マイクロ特徴部の前記第２のセットよりも小さいマイクロ特徴部の第３のセットと、マイクロ特徴部の前記第２のセットの各マイクロ構造体の側面に配置されたマイクロ特徴部の第４のセットであって、縦溝およびリブからなる群から選択されるマイクロ特徴部の第４のセットとを画定し、マイクロ特徴部の一部分をそれぞれが含むマイクロ特徴部の前記第２のセットおよび前記第３のセットが、起伏のある表面の曲面に垂直な軸に沿って延在し、マイクロ特徴部の前記各セットのそれぞれが協働して、表面積を増大させ、基材の付着力、摩擦力、親水性、および疎水性のうちの少なくとも１つに影響を及ぼす、前記起伏のある表面を有する前記基材を含むマイクロ構造化表面を実現することによって、本発明に従って上記目的がさらに達成される。
【００４４】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第１、第２、第３、および第４のセットの各マイクロ構造体は、それぞれのピッチ、高さ／深さ、および直径を有し、液体に覆われた表面に貼り付けられると、Ｗｅｎｚｅｌの完全に濡れた状態で、マイクロ特徴部の少なくとも前記第１のセットと第２のセットの間を液体が浸透するように前記マイクロ特徴部が構成される。
【００４５】
さらなる有利な実施形態では、前記液体に覆われた表面への前記基材の前記付着力は、湿った器官および筋組織に貼り付けられると、約１００ｇｒ／ｃｍ２〜約３２５ｇｒ／ｃｍ２の範囲内の滑り摩擦力を生じる。
【００４６】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第１のセットを画定する前記起伏のある表面は、前記基材全体にわたって圧力分散を容易にする丸みを帯びた凸部を含む。
【００４７】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第２および第３のセットは、前記丸みを帯びた凸部分全体にわたって均一に分散されて、マイクロ特徴部の前記第１のセットの表面積を増大させる。
【００４８】
さらなる有利な実施形態では、前記丸みを帯びた凸部分は、液体に覆われた表面に前記基材を貼り付けると、圧力の増大した領域を画定し、この領域は、マイクロ特徴部の少なくとも前記第１のセットと前記第２のセットとの間で、懸架されているＣａｓｓｉｅ−Ｂａｘｔｅｒ状態からＷｅｎｚｅｌの完全濡れ状態まで液滴の移行を促進する。
【００４９】
マイクロ特徴部の第１のセットと、マイクロ構造化された突起およびマイクロ構造化された空洞、ならびにその組合せからなる群から選択される基材上に含まれるマイクロ特徴部の第２のセットとを画定する起伏のある表面を有する前記基材を含むマイクロ構造化表面であって、マイクロ特徴部の前記第２のセットが、前記起伏のある表面の曲面に垂直な軸に沿って延在する、マイクロ特徴部の少なくとも一部分を含み、マイクロ特徴部の前記第１および第２のセットが協働して、表面積を増大させ、前記基材の付着力、摩擦力、親水性、および疎水性のうちの少なくとも１つに影響を及ぼすマイクロ構造化表面を実現することにより、上記目的が本発明によってさらに達成される。
【００５０】
さらなる有利な実施形態では、前記起伏のある表面は、前記基材の少なくとも一部分に連続的に湾曲する表面を生成する丸みを帯びた凸部分および丸みを帯びた凹部分を形成する、丸みを帯びた傾斜突起および丸みを帯びた傾斜空洞からなる群から選択される形状を含む。
【００５１】
さらなる有利な実施形態では、前記起伏のある表面の前記丸みを帯びた傾斜突起のそれぞれと前記丸みを帯びた傾斜空洞のそれぞれとの間のピッチは、約４５０ミクロン〜約７５０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする。
【００５２】
さらなる有利な実施形態では、前記起伏のある表面の前記丸みを帯びた傾斜突起のそれぞれと前記丸みを帯びた傾斜空洞のそれぞれの、ほぼ円形ベースでの直径は、約４５０ミクロン〜約７５０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする。
【００５３】
さらなる有利な実施形態では、前記起伏のある表面の前記丸みを帯びた傾斜突起のそれぞれと、前記丸みを帯びた傾斜空洞のそれぞれの高さ／深さは、約１００ミクロン〜約５００ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする。
【００５４】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第２のセットは、概ね円筒形状である。
【００５５】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第２のセットそれぞれの間のピッチは、約１０ミクロン〜約５０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする。
【００５６】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第２のセットそれぞれの直径は、約１０ミクロン〜約５０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする。
【００５７】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第２のセットそれぞれの高さ／深さは、約１０ミクロン〜約５０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする。
【００５８】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の第３のセットが、マイクロ特徴部の前記第１のセットおよびマイクロ特徴部の前記第２のセットのうち少なくとも１つに配置され、マイクロ構造化された突起およびマイクロ構造化された空洞、ならびにその組合せからなる群から選択され、マイクロ特徴部の前記第２のセットよりも小さく、マイクロ特徴部の第４のセットは、マイクロ特徴部の前記第２のセットの各マイクロ構造体の側面に配置され、縦溝およびリブからなる群から選択される。
【００５９】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第３のセットそれぞれと、マイクロ特徴部の前記第４のセットそれぞれとの間のピッチは、約１ミクロン〜約１０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする。
【００６０】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第３のセットそれぞれ、およびマイクロ特徴部の前記第４のセットそれぞれの直径は、約０．４ミクロン〜約１０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする。
【００６１】
さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の前記第３のセットそれぞれ、およびマイクロ特徴部の前記第４のセットそれぞれの高さ／深さは、約０．４ミクロン〜約１０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
本発明を実行するように設計された構造を、その構造の他の特徴とともに以下に説明する。以下の明細書を読むことによって、また、その一部を形成しており、本発明の一例が示してある添付図面を参照することによって、本発明をより容易に理解されよう。
【００６３】
図１は、本発明による基材の拡大図を示す。
【００６４】
図２は、本発明による基材のさらなる実施形態の拡大図を示す。
【００６５】
図３は、本発明による基材の第１の実施形態の概略側面図を示す。
【００６６】
図４は、本発明による基材の第２の実施形態の概略側面図を示す。
【００６７】
図５は、本発明によるマイクロ特徴部の第２、第３、および第４のセットの概略斜視図を示す。
【００６８】
図６は、本発明によるマイクロ特徴部の第２、第３、および第４のセットの概略上面図を示す。
【００６９】
図７Ａ〜７Ｄは、本発明による基材の起伏のある表面の様々な実施形態を示す。  
【００７０】
本発明の１つまたは複数の態様は、ある種の目的を満たすことができ、１つまたは複数の他の態様は、ある種の他の目的を満たすことができることが、当業者には理解されよう。それぞれの目的は、あらゆる点において、本発明のあらゆる態様に等しく適用しなくてもよい。したがって、これまでの目的は、本発明の任意の一態様に対して別の選択肢と考えることができる。添付した各図および各例とともに以下の詳細な説明を読むと、本発明の上記その他の目的および特徴がより完全に明らかとなろう。しかし、本発明の前述の概要と以下の詳細な説明は両方とも、好ましい実施形態を示すものであって、本発明または本発明の他の代替実施形態を限定するものではないことを理解されたい。具体的には、本発明は、いくつかの具体的な実施形態に関連して本明細書に記載されているが、この説明は本発明を説明するものであり、本発明を限定するものとして構成されてはいないことが理解されよう。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な修正形態および適用例が当業者に思い浮かぶことがある。同様に、本発明の他の目的、特徴、利益、および利点が、この概要、および以下に述べるある特定の実施形態から明らかになろう。こうした目的、特徴、利益、および利点は、添付した各例、各データ、各図、およびそこから得られる全ての合理的な推察とともに、単独または本明細書に組み込まれた参考文献を考慮しながら、これまでの説明から明らかになろう。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
次に、各図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。別の定義がなされない限り、本明細書において使用されている全ての技術用語および科学用語は、ここに開示されている主題が属する分野の当業者によって普通に理解されているのと同じ意味を有する。本明細書に記載のものと同様または同等の任意の方法、装置、および材料が、ここに開示されている主題の実施または試験において使用することができるが、代表的な方法、装置、および材料が本明細書に記載されている。
【００７２】
具体的な言及がない限り、この文書で使用される用語およびフレーズ、ならびにその変形形態は、別段明示的な言及がない限り、限定するものではなく限定しないものと解釈しなければならない。同様に、接続詞「および（ａｎｄ）」を用いて結合される項目のグループは、これら各項目のどれもこれも、そのグループ分けに存在しなければならないと読むべきではなく、むしろ別段明示的な言及がない限り「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」と読まなければならない。同様に、接続詞「または（ｏｒ）」を用いて結合される項目のグループは、このグループ内で相互に排他的でなければならないと読むべきではなく、むしろ別段明示的な言及がない限り、やはり「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」と読まなければならない。
【００７３】
さらに、本開示の項目、要素、または構成要素は、単数形で記述し、または特許請求の範囲に記載してもよいが、単数形への限定が明示的に言及されていない限り、複数形はその範囲内にあるものと企図される。「１つまたは複数の（ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ）」、「少なくとも（ａｔ  ｌｅａｓｔ）」、「それだけには限定されないが（ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」、または他の同様のフレーズなど意味を広げる単語またはフレーズの存在は、場合によっては、このように意味を広げるフレーズが存在しないことがある場合に、より狭い例が意図され、または必要とされることを意味するものと読んではならない。  
【００７４】
本明細書で使用されることのある、マイクロ構造体、マイクロ特徴部、マイクロ、マイクロメートルは、サイズ・スケールが１０−６の構造を表す。
【００７５】
本発明は、自然のバラの花弁およびその特性から着想を得て、新規な多段階層のマイクロ構造化表面パターンを開発する。この表面は、バラの花弁の独特な、かつ求められている性質を示すだけでなく、それらが著しく改良されたものである。さらに、本明細書において以下で詳細に説明するように、当技術分野でこれまで開発されてきたバラの花弁効果をもつ表面の様々な製作および製造上の限界をも克服する。高い付着力および超疎水性、ならびに本明細書で定義されるマイクロ構造化表面の成形プロセスを使用して、様々な産業での無数の機械および装置、特に医療機器を改良することができる。
【００７６】
本発明のマイクロ構造化表面は、（表面の付着力を促進するために）液体の流れおよび浸透を可能にするように物体間の最小間隔を維持しながら、また全ての特徴部の高さと幅のアスペクト比を、材料の強度を超える臨界レベル未満に保持することによって得られる最小構造強度を維持しながら、広い表面積をもたらすように組み立てられた２つ以上のレベルのマイクロ物体を有する。
【００７７】
図１を参照すると、全体として１０で示す基材を含む、本発明によるマイクロ構造体構成の第１の実施形態が示してある。図示した実施形態では、基材１０は、この基材１０の少なくとも一部分にわたって連続的に湾曲する表面を生成する、一連の丸みを帯びた凹凸部分を形成する起伏のある表面を有する。基材１０の起伏のある表面は、全体として１２で示す、マイクロ特徴部の第１のセットを画定する。図１では、基材１０は、表面から上方に突き出ており、関連する凹部１７がその間に配置された凸部１５を形成する、一連の丸みを帯びたこぶに焦点を合わせるように構築および構成される。
【００７８】
図２に示す第２の実施形態では、関連する凸部１５が凹部１７の間に配置される主要な特徴として、基材１０の内部に延在する凹部１７を形成する一連の丸みを帯びた空洞に焦点を合わせるように、この基材１０が構築および構成される、逆の構成が示してある。両方の実施形態において、基材１０の表面は、起伏のある表面パターン領域の全体を通して連続的に湾曲している。
【００７９】
本発明によれば、各実施形態のいくつかに示してあるように、基材１０の起伏のある表面は、丸みを帯びた平坦でない曲率を有する。基材表面の曲率は、三角関数であるサイン、コサイン、タンジェント、または指数関数およびべき級数関数を組み込む数式によって記述することができる。これらの数式は、ラピッド・プロトタイピング、フライス削り、放電加工、または同様の技法を使用してマイクロ表面を作製して、所望のマイクロ特徴部を形成する起伏のある表面を有するポリマーまたは金属の表面を作製するための、コンピュータ支援設計ソフトウェアおよびコンピュータ支援製造ソフトウェアにおいて使用される。数式を使用する利点は、コンピュータ支援設計ソフトウェアおよびコンピュータ支援製造ソフトウェアにおいて、数多くの丸みを帯びた平坦でない特徴部を迅速に作製できることである。このタイプのマイクロ特徴部は、リソグラフィ技法を使用して作製することができない。  
【００８０】
図７Ａ〜７Ｄを参照すると、基材１０全体にわたって代替の曲面マイクロ特徴部を形成する様々な起伏のある表面パターンを有する、基材１０の選択が示してある。これらの実施形態は、もっぱら基材１０の例示的な実施形態として説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。
【００８１】
本発明によれば、マイクロ特徴部の第１のセット１２は、約１００ミクロン〜約９９９ミクロンの範囲内のサイズから選択される寸法を含む。より具体的には、本明細書で以下に詳しく述べるように、好ましい一実施形態では、起伏のある表面は、マイクロ特徴部の第１のセット１２が、大きさが７５０ミクロン、ピッチが７５０ミクロン、および深さが約２４０〜５００ミクロンの丸みを帯びた空洞を有するように構成される。基材１０のこの構成は、濡れた表面、特に外科用材料において使用するための器官組織および筋組織への付着力を促進するものである。
【００８２】
図３〜６を参照すると、マイクロ特徴部の第２のセット１４が、基材１０の表面上に配置されている。一実施形態では、マイクロ特徴部の第２のセット１４は、基材１０のマイクロ特徴部の第１のセット１２上に成形されている。本明細書で以下に詳しく述べるように、好ましい一実施形態では、基材１０は、単一の成形ステップ中にマイクロ特徴部の第１のセット１２および第２のセット１４が基材１０上に形成される圧縮成形高分子材料である。マイクロ特徴部の第１のセット１２および第２のセット１４が協働して、表面積を増大させ、基材１０の付着力、摩擦力、親水性、および疎水性のうちの少なくとも１つに影響を及ぼす。
【００８３】
基材１０を形成する圧縮成形高分子材料は、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ、ＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＴＦＥ、ＰＡＥＫ、ポリフェニルスルホン、ポリウレタン、ポリアクリラート、ポリアリレート、熱可塑性樹脂、ポリプロピレン、熱可塑性エラストマー、フルオロポリマー、生分解性高分子、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリイミド、ポリスチレン、ポリビニル、ポリオレフィン、シリコーン、天然ゴム、合成ゴム、およびその組合せからなる群から選択されることが好ましい。本明細書の好ましい一実施形態では、基材１０は、ポリ乳酸生体吸収性ポリマー（ＰＬＡ）を含む。  
【００８４】
例示した実施形態では、マイクロ特徴部の第２のセット１４は、マイクロ構造化された突起およびマイクロ構造化された空洞、ならびにその組合せからなる群から選択される。図２に示した実施形態では、マイクロ特徴部の第２のセット１４は、基材１０に向けて下方に延在するマイクロ構造化された空洞を含む。図３〜６に示した実施形態では、マイクロ特徴部の第２のセット１４は、基材１０から上方に延在するマイクロ構造化された突起を含む。図３〜６に示した実施形態では、マイクロ特徴部の前記第２のセット１４のマイクロ構造化された突起は、概ね円筒形の柱を含むことが好ましい。図２に示した実施形態では、マイクロ特徴部の第２のセット１４のマイクロ構造化された空洞は、概ね円筒形のくぼみを含むことが好ましい。  
【００８５】
図４を参照すると、基材１０が薄膜基材であり、対向している動作可能な上面および底面を有する一実施形態では、基材１０の上面２１に配置されたマイクロ特徴部の第１のセット１２は、基材１０の底面２３に相補的な形状を形成し、その結果、上面２１での丸みを帯びた凸部分が、底面２３に丸みを帯びた凹部分を形成し、上面２１での丸みを帯びた凹部分が、底面２３に丸みを帯びた凸部分を形成する。
【００８６】
図１、図２、および図４を参照すると、基材１０が薄膜基材であり、対向している動作可能な上面および底面を有する一実施形態では、マイクロ特徴部の第２のセット１４は、基材１０の上面２１または底面２３のうちの一方に一連のマイクロ構造化された突起を含んでもよく、次いでこれが、もう一方の反対側の上面２１または底面２３に、一連の相補的なマイクロ構造化された空洞を画定する。たとえば、図１は、マイクロ構造化された突起を上面に有する薄膜基材の実施形態を表すことができ、この場合、図２は、この薄膜基材上の相補的な底面を表し、図１の上面でのマイクロ構造化された突起が、図２での反対側の底面上にマイクロ構造化された空洞を形成する。同様に、マイクロ特徴部の第２のセット１４が、上面２１から基材１０を通して下方に突出するマイクロ構造化された空洞を含む一実施形態では、このマイクロ構造化された空洞は、反対側の底面２３上に相補的なマイクロ構造化された突起を形成する。
【００８７】
図１、図３、および図４を参照すると、図示した実施形態では、マイクロ特徴部の第２のセット１４は、個々のマイクロ構造体における所与のポイントにおいて、基材１０の起伏のある表面の曲面に垂直な軸に沿って延在する、マイクロ特徴部の少なくとも一部分を含む。このようにして、マイクロ特徴部の第２のセット１４は、マイクロ特徴部の第１のセット１２の曲率に沿っている。
【００８８】
本発明によれば、マイクロ特徴部の第２のセット１４は、約１０ミクロン〜約１００ミクロンの範囲内のサイズから選択される寸法を含む。
【００８９】
さらに、マイクロ特徴部の第２のセット１４は、高さと幅のアスペクト比が５未満であり、マイクロ特徴部の前記第２のセットの各マイクロ特徴部間の最小間隔が１ミクロンであって、マイクロ特徴部の第２のセット１４を含む個々のマイクロ構造体間での液体の流れおよび浸透を可能にしながら、構造強度を維持する。
【００９０】
図３〜６を参照すると、マイクロ特徴部の第３のセット２０も、基材１０上に配置してもよい。マイクロ特徴部の第３のセット２０は、マイクロ構造化された突起およびマイクロ構造化された空洞、ならびにその組合せからなる群から選択されることが好ましい。一実施形態では、マイクロ特徴部の第３のセット２０のマイクロ構造化された突起は、概ね円筒形の柱を含む。図２を参照すると、一実施形態では、マイクロ特徴部の第３のセット２０のマイクロ構造化された空洞は、概ね円筒形のくぼみを含む。
【００９１】
マイクロ特徴部の第３のセット２０は、マイクロ特徴部の第１のセット１２および第２のセット１４と同時に圧縮成形されることが好ましい。さらなる好ましい実施形態では、マイクロ特徴部の前記第３のセット２０は、高さと幅のアスペクト比が５未満であり、マイクロ特徴部の第３のセット２０の各マイクロ特徴部間の最小間隔が１ミクロンであって、マイクロ特徴部の前記第３のセット間での液体の流れおよび浸透を可能にしながら、構造強度を維持する。このアスペクト比は、デバイスが相対的に強度の低い材料で作られているときは相対的に小さく、相対的に強度の高い材料で作られているときには相対的に大きい。各特徴部間の間隔は、相対的に粘性の低い液体では相対的に小さく、相対的に粘性の高い液体では相対的に大きい。  
【００９２】
図１、図３、図４を参照すると、図示した実施形態では、マイクロ特徴部の第３のセット２０は、基材１０の起伏のある表面の曲面に垂直な軸に沿って延在する、マイクロ特徴部の少なくとも一部分を含む。マイクロ特徴部の第２のセット１４および第３のセット２０が起伏のある表面の曲面に垂直な軸に沿って延在する本発明でいう「曲面に垂直な軸」とは、この曲面上の特定の点においてこの曲面に接する平面に垂直な線である。
【００９３】
図示した実施形態では、マイクロ特徴部の第２のセット１４は、マイクロ特徴部の第１のセット１２よりも小さく、マイクロ特徴部の第３のセット２０は、マイクロ特徴部の第２のセット１４よりも小さい。本発明によれば、マイクロ特徴部の第３のセット２０は、約０．４ミクロン〜約１０ミクロンの範囲内のサイズから選択される寸法を含む。
【００９４】
図１および図３〜図６を参照すると、一実施形態では、マイクロ特徴部の第３のセット２０は、マイクロ特徴部の第２のセット１４の端面２２に配置される。さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の第３のセット２０は、マイクロ特徴部の第２のセット１４間の、マイクロ特徴部の第１のセット１２上に配置される。さらなる有利な実施形態では、マイクロ特徴部の第３のセット２０は、マイクロ特徴部の第２のセット１４の端面２２上、ならびにマイクロ特徴部の第２のセット１４間の、マイクロ特徴部の第１のセット１２上に配置される。
【００９５】
図５および図６を参照すると、マイクロ特徴部の第４のセット２４は、マイクロ構造の第２のセット１４の側面に配置してもよい。マイクロ特徴部の第４のセット２４は、縦溝１６およびリブ１８、ならびにその組合せからなる群から選択される。図示した実施形態では、縦溝１６およびリブ１８は、マイクロ特徴部の前記第２のセット１４を含むそれぞれのマイクロ構造体の外部円周上の側面の高さ方向に沿って垂直に延びる。マイクロ特徴部の第４のセット２４は、約０．４ミクロン〜約１０ミクロンの範囲内のサイズから選択される寸法を含むことが好ましい。マイクロ特徴部の前記第４のセット２４は、マイクロ特徴部の前記第１、第２、および第３のセットと同時に、基材１０内に圧縮成形されることが好ましい。好ましくは、１ミクロンよりも形状および間隔が大きい縦溝１６および／またはリブ１８が、マイクロ特徴部の第２のセット１４を画定する円筒形の柱または空洞の外側に付加されて、表面積を増やすとともに、曲げおよび破壊に対する構造的抵抗力を増大させる。マイクロ特徴部の第４のセット２４の個々のマイクロ構造体間の間隔、およびマイクロ特徴部の第２のセット１４の個々のマイクロ構造体間の間隔は、相対的に粘性の低い液体では相対的に小さく、相対的に粘性の高い液体では相対的に大きい。
【００９６】
マイクロ特徴部の第３のセット２０は、柱の上端と空洞の下端の両方、ならびにマイクロ特徴部の第２のセット１４を画定する柱または空洞の間の領域を実質的に均一に覆う。マイクロ特徴部の第２のセット１４と第３のセット２０はともに、基材１０とは反対側の表面を覆う液体に曝された表面積を増大させる。
【００９７】
所望の用途に応じて、マイクロ特徴部の第１、第２、第３、および第４セットが協働して、基材１０の表面積を増加させて、基剤１０の付着力、摩擦力、親水性、および疎水性のうちの少なくとも１つを実現する。一実施形態では、基材１０は、湿った器官および筋組織に貼り付けられると、滑り摩擦力が５０ｇｒ／ｃｍ２よりも大きい表面付着力を有する。好ましい一実施形態では、基材１０は、湿った器官および筋組織に貼り付けられると、滑り摩擦力が約３２５ｇｒ／ｃｍ２である表面付着力を有する。
【００９８】
初期の研究では、バラの花弁構造の特徴が見極められ、マイクロ構造体の「起伏ある丘」効果が観察された。さらに、相対的に小さいマイクロ構造体は「毛髪」として知られていて、これは、超疎水性効果への寄与が強いと思われていた。この仕組みを最もよくシミュレートするために、自然に見られる丸みを帯びたマイクロ構造体の効果を再現し、それを改良することのできる、本明細書に記載されているような基材向けの起伏のある表面の設計物を作製した。初期の設計は、直径が３００ミクロンで、ピッチが１００ミクロンの特徴をもつ正弦波形の断面を有する起伏のある表面に焦点を合わせた。図３および図４を参照すると、図示した実施形態では、表面の曲率が、一連の丸みを帯びた凸部１５および丸みを帯びた凹部１７を形成する、正弦波形の断面をもつ起伏のある表面を有する基材１０が示してある。
【００９９】
マイクロ特徴部の第３のセット２０の各寸法は、一実施形態では、直径が３マイクロメートル、ピッチが６マイクロメートル、高さが５マイクロメートルの柱を含む。一実施形態では、マイクロ特徴部の第２のセット１４はマイクロ構造体の柱を含み、この柱は、直径が少なくとも４５マイクロメートルであり、高さが４５マイクロメートルであり、間隔が１０マイクロメートルであり、縦溝付きの側面を有する。マイクロ特徴部の第２のセット１４および第３のセット２０は、互いにオーバラップしているとき、起伏のある表面の特徴部の曲率に垂直な軸に沿って形成される。これらはまた、丸みを帯びた特徴部の全体にわたって多次元的に保持される。 
【０１００】
バラの花弁を用いて、自然に見られる超疎水性効果を再現するために、マイクロ特徴部の第２のセット１４には、側面に沿って延びている「縦溝付き」または「リブ付き」の特徴部が追加された。マイクロ特徴部の第４のセット２４を画定するこれら縦溝付きおよびリブ付きの特徴部は、バラの花弁のより小さくて毛髪のようなマイクロ構造体をシミュレートして、疎水性をさらに促進する。
【０１０１】
したがって、マイクロ特徴部の前記第１のセット１２、第２のセット１４、第３のセット２０、および第４のセット２４の各マイクロ構造体は、それぞれのピッチ、高さ／深さ、および直径を有し、液体に覆われた表面に貼り付けられると、Ｗｅｎｚｅｌの完全に濡れた状態で、マイクロ特徴部の少なくとも前記第１のセットと第２のセットの間を液体が浸透するようにこれらマイクロ特徴部が構成されて、基材１０と隣接表面の間の付着力を促進する。
【０１０２】
マイクロ特徴部の第１のセット１２の起伏のある表面は、液体に覆われた表面に押しつけられるとき、基材１０の全体にわたって圧力分散を容易にする、丸みを帯びた凸部を含むことが好ましい。マイクロ特徴部の第２のセット１４および第３のセット２０が、マイクロ特徴部の第１のセット１２の丸みを帯びた凸部分全体にわたって均一に分散されて、マイクロ特徴部の第１のセット１２の表面積を増大させることが好ましい。この丸みを帯びた凸部分は、液体に覆われた表面に基材１０を貼り付けると、圧力の増大した領域を画定し、この領域は、マイクロ特徴部の少なくとも前記第１のセットと前記第２のセットとの間で、懸架されているＣａｓｓｉｅ−Ｂａｘｔｅｒ状態からＷｅｎｚｅｌの完全濡れ状態まで液滴の移行を促進する。好ましい一実施形態では、マイクロ特徴部の第１のセット１２、第２のセット１４、および第３のセット２０は、Ｗｅｎｚｅｌの完全濡れ状態にまで液体の浸透を可能にし、マイクロ特徴部の第４のセット２４は、超疎水特性を保持するように構築および構成される。
【０１０３】
マイクロ特徴部の第２のセット１４および第３のセット２０の機能は、粘性の液体が低圧で構造体を通って流れることのできるほど十分に広い間隔と同時に、広い表面積をもたらすことである。この用途での低圧は、隣接する液体に覆われた表面への基材１０の付着力を促進するように、Ｗｅｎｚｅｌの完全濡れ状態をもたらすのに十分な液滴に関連する重量との関連で定義される。したがって、本発明のマイクロ構造化表面は、Ｃａｓｓｉｅ−Ｂａｘｔｅｒの懸架液滴状態から、サイズが１０マイクロ・リットルを超える水滴を有するＷｅｎｚｅｌの完全濡れ状態への移行を容易にするように設計される。
【０１０４】
マイクロ特徴部の第１のセット１２の起伏のある表面の１つの機能は、各特徴部の凸部において圧力が増した領域をもたらしながら表面積をさらに増大させることである。増大した表面積のこれらの領域が最初に濡れ、それによって、Ｃａｓｓｉｅ−Ｂａｘｔｅｒの懸架液滴状態からＷｅｎｚｅｌの完全濡れ状態への移行が急速に生じる。マイクロ特徴部の第１のセット１２の起伏のある表面の第２の機能は、ピーク圧力を十分に低く保ち、表面上の液体層を通して、その下に存在する材料への浸透がほとんどまたは全くないように圧力を分散することである。たとえば、医療用途において、下に存在する生物組織の外傷および炎症を回避するために、これが重要である。
【０１０５】
マイクロ特徴部の第２のセット１４および第３のセット２０は、マイクロ特徴部の第１のセット１２の起伏のある表面全体にわたって均一に分散され、この起伏のある表面の曲面に対して垂直である。すなわち、これらは、表面上のマイクロ構造体の各ポイントで接する表面に垂直である。これにより、成形することのできる構造体に、最大の表面領域が確実に形成される。
【０１０６】
植物の表面の研究は、ハスの葉の超疎水性効果などの固有の効果を描写することを示してきており、ここで水滴が表面から滑り落ちて、自己清浄効果をもたらす。しかし、赤バラの花弁の上面の階層構造は、それとは異なる効果を示す。バラの表面は超疎水性であるが、水滴はその表面に、高い付着力でくっつく。  
【０１０７】
マイクロ特徴部の様々なセットを有する平坦な基材と比較して、基材１０向けの様々な複数レベルのマイクロ構造体構成に一連の摩擦抵抗試験が実行された。パターンの数が増えるにつれて起伏のある表面の深さも増して、その結果、濡れた組織に対する付着力の増加が観察された。 
【０１０８】
摩擦抵抗試験を実行するために、アセトンに溶解したＰＬＡ７０４を使用する（廃材としてＭＡＳＴによって供給する）。機械的な局所化特性が評価された。ウシの「ステーキ」の薄切り肉を購入し、３ｃｍの立方体にスライスし、局所化されたプラットフォームに貼り付けた。この肉を、２２℃で生理食塩水の溶液を用いて良好に水和された状態に保持した。被験物質を、１×１ｃｍの正方形に切断し、この被験物質にそれを通して力を加える繊条が装着されたディスクに取り付けた。肉の３ｃｍ立方体上にストリップを配置し、表面に対して水平に引っ張ることによって、せん断力を測定した。したがって、これらの測定値から、単位面積（１ｃｍ２）当たりの力が求まる。これらの試験では、本発明の所期の用途として手術条件をより良好に反映するため、水浸ではなく湿った肉を使用した。全ての測定において、明らかな外れ値は破棄され、追加の被験物質で実行を繰り返した。インストロン・ミニ５５を使用して力を記録し、クロスヘッド速度が０．１ｃｍ／秒であった。ロード・セルの限界値は、＋／−０，１ｇの確度で２００ｇであった。全ての測定値は、最も近いグラム値に丸めた。全ての測定は、０．５グラムのディスクを用いて実行した。全ての測定は、生地の充満を避けるために未使用の型を用いて実行した。
【０１０９】
第１の試験は、赤バラの花弁をポリ乳酸生体吸収性ポリマー（ＰＬＡ）に複製した表面を用いて実行された。
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【０１１０】
有機バラの花弁の複製物の摩擦力は、医療用、産業用、および娯楽用の装置にとって役立つことのできるレベルであるが、バラの花弁のサイズが小さくて特性が不規則であることから、製造機器を対象として含むように大型化することができない。研究者たちはこれまで、前述の通り成形機器に不適切な技法によって作製された人工的なバラの花弁表面の作製を報告してきた。
【０１１１】
本明細書に記載の技法を使用して、表３に示す表面を製造した。
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【０１１２】
先に本明細書において述べたように、Ｌ１すなわちレベル１は、マイクロ特徴部の第３のセット２０と関連し、Ｌ２すなわちレベル２は、マイクロ特徴部の第２のセット１４と関連し、Ｌ３すなわちレベル３は、マイクロ特徴部の第１のセット１２と関連し、「縦溝」はマイクロ特徴部の第４のセット２４と関連する。  
【０１１３】
これらのパターンにおける摩擦力が、表４に示してある。各パターンの全てで、滑り摩擦が増加した。柱の均一なパターンに縦溝を追加することにより、滑り力が増加し、マイクロ特徴部の高さも増した。これらの結果は、同様に階層構造に組み合わされた個々の層についてのものである。
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【０１１４】
パターン０７４Ａの滑り摩擦性能は、自然の赤バラの花弁表面の滑り摩擦性能と等しいか、またはそれを超える。追加のパターンが、表５に示すように作製された。
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【０１１５】
表６に示すように、パターン０９５Ａの摩擦試験が実行された。滑り力は、自然のバラの花弁表面の滑り力を実質的に超える。
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【０１１６】
表７に示すように、パターン０９５Ａの表面積が計算される。
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【０１１７】
マイクロ特徴部の第２のセットと第３のセット（図７に示すようなレベル２およびレベル１）はともに、表７に示すように基材１０とは反対側の表面を覆う流体に曝された表面積を増大させる。
【０１１８】
パターン設計 
８５Ａ−Ｌ１とＬ２の組合せ 
Ｌ１：３ミクロンの円柱、柱のピッチ６ミクロン、柱の深さ５ミクロン
Ｌ２：２５ミクロンの円柱、柱のピッチ３５ミクロン、柱の深さ３０ミクロンであり、縦溝の幅３ミクロン、縦溝のピッチ６ミクロン、縦溝の深さ５ミクロンの縦溝を含む
０８６Ａ−階層化、縦溝付き、起伏あり：
Ｌ１：２５μｍの円形孔、ピッチ３５μｍ、深さ４５μｍ
幅３μｍ、ピッチ６μｍ、深さ５μｍの縦溝を含む
Ｌ２：３μｍの円形孔、ピッチ６μｍ、深さ５μｍ
Ｌ３：平坦な基材
０８７Ａ−Ｌ３：起伏４５０ミクロン、ピッチ４５０ミクロン、深さ３００ミクロン 
０８８Ａ−Ｌ３：起伏６００ミクロン、ピッチ６００ミクロン、深さ４００ミクロン
０８９Ａ−Ｌ３：起伏７５０ミクロン、ピッチ７５０ミクロン、深さ５００ミクロン
０９０Ａ−パターン０８５Ａと０８７Ａの組合せ（Ｌ３で起伏の深さ３００ミクロン−実際は深さ９０ミクロンだった）；実際とは、成形物上の起伏の実際の深さを意味する
０９１Ａ−パターン０８５Ａと０８８Ａの組合せ（Ｌ３で起伏の深さ４００ミクロン−実際は深さ１６０ミクロンだった）
０９２Ａ−パターン０８５Ａと０８９Ａの組合せ（Ｌ３で起伏の深さ５００ミクロン−実際は深さ２０５ミクロンだった）
０９３Ａ−階層化、縦溝付き、起伏あり： 
Ｌ２：２５μｍの円形孔、ピッチ３５μｍ、深さ４５μｍ
幅３μｍ、ピッチ６μｍ、深さ５μｍの縦溝を含む
Ｌ１：３μｍの円形孔、ピッチ６μｍ、深さ５μｍ
Ｌ３の起伏のある背景：４５０μｍの起伏のある孔、ピッチ４５０μｍ、
深さ３００μｍ（測定された実際の深さは約２００μｍ）
０９４Ａ−階層化、縦溝付き、起伏あり：
Ｌ２：２５μｍの円形孔、ピッチ３５μｍ、深さ４５μｍ
幅３μｍ、ピッチ６μｍ、深さ５μｍの縦溝を含む
Ｌ１：３μｍの円形孔、ピッチ６μｍ、深さ５μｍ
Ｌ３の起伏のある背景：６００μｍの起伏のある孔、ピッチ６００μｍ、
深さ４００μｍ（測定された実際の深さは約２０５μｍ）
０９５Ａ−階層化、縦溝付き、起伏あり：
Ｌ２：２５μｍの円形空洞、ピッチ３５μｍ、深さ４５μｍ
幅３μｍ、ピッチ６μｍ、深さ５μｍの縦溝を含む
Ｌ１：３μｍの円形空洞、ピッチ６μｍ、深さ５μｍ
Ｌ３の起伏のある背景：７５０μｍの起伏のある空洞、ピッチ７５０μｍ、
深さ５００μｍ（測定された実際の深さは約２４０μｍ）
【０１１９】
ピッチとは、マイクロ構造体間の距離（中心間距離）である。追加のＬ２パターンでの取組みにより、縦溝を深くすると、この縦溝は交差し、したがって使用する必要のある縦溝の数が少なくて済むことが明らかになった。これにより、追加された表面領域のバランスをとるのに役立つ。しかし、計算によれば、他のいくつかの選択肢が明らかになった。同じサイズの縦溝をさらに追加すること、柱の高さを３０ミクロンから４５ミクロンに増やすこと、およびさらに密集して配置された三角形パッキンに変更することが、表面積を増やすのに大きな影響を及ぼす。
【０１２０】
上で詳細に述べた起伏のある表面パターン９５Ａは、初めに１８５ｇｒ／ｃｍ２の摩擦力を発生させたが、これは当技術分野において大幅な改善である。先の試験で提示されたデータに基づいて、滑り摩擦試験での重量グラムが、縦溝付き／リブ付きの構造（マイクロ特徴部の第２のセット１４の側面に配置されたマイクロ特徴部の第４のセット２４）とともに増加する。さらに、Ｌ３の起伏（マイクロ特徴部の第１のセット１２）の深さが増すと、重量グラムが増大し、したがって濡れた組織に対する表面付着力が増した。その後の試験および改善によって、これが正確であることが実証され、パターン９５Ａが３２５ｇｒ／ｃｍ２に達した。
【０１２１】
パターン０９５Ａは自然のバラの花弁から着想を得た。しかし、パターン０９５Ａがさらに超疎水性になり、付着特性を向上させることができるようになる、決定的な違いがある。バラの花弁は、２層からなる階層構造を有し、これによって、標準的な濡れ形態の組合せが可能になる。これら２つの層はまた、バラの花弁の表面積を増やす。パターン０９５Ａは、マイクロ特徴部の第２のセット１４の側面に縦溝および／またはリブが追加された３つの層を有し、さらにいっそう表面領域が増え、これにより、液体の基材と材料表面の間の接触域界面および付着力が増大する。マイクロ特徴部の第１のセット１２、第２のセット１４、および第３のセット２０の幾何形状も、表面の粗さを増加させて、バラの花弁よりも粗くする。マイクロ特徴部の前記第１のセット１２の丸みを帯びた起伏のある表面に特徴部は、自然のバラの花弁の表面に見られる丸みを帯びた乳頭状突起に類似している。しかし、バラの花弁上の乳頭状突起はランダムに配置されているように見えるが、パターン０９５Ａの起伏は特定の予測可能な位置に存在している。パターン０９５Ａの自明の利点は、これが任意のポリマー表面上に成形できることである。
【０１２２】
マイクロ特徴部の第１のセット１２を形成する起伏のある表面は、前記基材の少なくとも一部分に連続的に湾曲する表面を生成する丸みを帯びた凸部分および丸みを帯びた凹部分を形成する、丸みを帯びた傾斜突起および丸みを帯びた傾斜空洞からなる群から選択される形状を含むことが好ましい。  
【０１２３】
好ましい一実施形態では、基材１０の起伏のある表面は正弦波形の断面を有する。さらなる一実施形態では、起伏のある表面の丸みを帯びた傾斜突起のそれぞれと、丸みを帯びた傾斜空洞のそれぞれとの間のピッチは、約４５０ミクロン〜約７５０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への基材の付着を容易にする。さらに、さらなる一実施形態では、起伏のある表面の前記丸みを帯びた傾斜突起のそれぞれと、前記丸みを帯びた傾斜空洞のそれぞれの、ほぼ円形ベースでの直径は、約４５０ミクロン〜約７５０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする。さらに、起伏のある表面の前記丸みを帯びた傾斜突起のそれぞれと、前記丸みを帯びた傾斜空洞のそれぞれの高さ／深さは、約１００ミクロン〜約５００ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする。
【０１２４】
マイクロ特徴部の前記第２のセット１４それぞれの間のピッチは、約１０ミクロン〜約５０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にすることが好ましい。マイクロ特徴部の前記第２のセットそれぞれの直径は、約１０ミクロン〜約５０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする。マイクロ特徴部の前記第２のセットそれぞれの高さ／深さは、約１０ミクロン〜約５０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする。
【０１２５】
マイクロ特徴部の前記第３のセット２０のそれぞれと、マイクロ特徴部の前記第４のセット２４のそれぞれとの間のピッチは、約１ミクロン〜約１０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にすることが好ましい。マイクロ特徴部の前記第３のセット２０それぞれと、マイクロ特徴部の前記第４のセット２４それぞれのピッチは、約０．４ミクロン〜約１０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする。マイクロ特徴部の前記第３のセット２０それぞれと、マイクロ特徴部の前記第４のセット２４それぞれの高さ／深さは、約０．４ミクロン〜約１０ミクロンの範囲内にあって、液体に覆われた表面への前記基材の付着を容易にする。
【０１２６】
製造プロセス：
【０１２７】
パターン０９５Ａを作製するのに使用される特定の圧縮成形プロセスは、花弁効果を示す表面を作製するのに使用される既存の方法よりも優れている。型板に加えて、必要となる唯一の材料は、成形されるポリマーである。このプロセスは、１つの容易なステップで実行され、エラーの余地を最小限に抑えながら、時間対効果と費用対効果の両方とも大きい方法を実現する。パターン０９５Ａの表面はまた、最も大きい特徴部を丸くすることによって、バラの花弁にさらに酷似するようになる。製造された他の模造物は全て、鋭い縁部および長方形の幾何形状を有する。さらに重要なことに、サンプルの型板を使用して、任意のポリマーにマイクロ表面を印刷することができる。複数の産業にまたがる数多くの用途でこの製品を使用するには、これが重要である。これまでのところ、パターン０９５Ａは、追加のステップ、材料、またはコーティングを必要とすることなく、圧縮成形を使用して任意のポリマーに容易に印刷することのできる、唯一の 「バラの花弁効果」をもつマイクロ表面である。
【０１２８】
マイクロ特徴部の第２のセット１４および第３のセット２０は、当業者によく知られている標準的なリソグラフィ・エッチング・プロセスによって作製される。たとえば、これらの構造体は、マスクを製造し、次いでパターンをシリコン・ウェーハにエッチングすることによって作製される。次いで、マイクロ特徴部のパターンは、当業者によく知られている方法によって高分子フィルムに転写される（参考としてそっくりそのまま本明細書に援用される、米国特許第８，７２０，０４７号明細書、米国特許第８，８１４，９５４号明細書、米国特許出願公開第２０１１／０３１１７６４号明細書、米国特許出願公開第２０１２／００４３６９３号明細書、米国特許出願公開第２０１２／００５２２４１号明細書、および米国特許出願公開第２０１２／０１２６４５８号明細書を参照）。
【０１２９】
前述の高分子フィルム上のマイクロ特徴部の第２のセット１４および第３のセット２０のパターンは、当業者によく知られている成形方法によって、また本明細書で以下に詳しく述べるように、マイクロ特徴部の第１のセット１２と組み合わされる。（やはり、参考としてそっくりそのまま本明細書に援用される、米国特許出願公開第２０１１／０２６６７２４号明細書を参照）。
【０１３０】
この製造方法は、ステレオリソグラフィまたは付加的な製造方法（ラピッド・プロトタイプ／３Ｄ印刷）を使用して、柱および／または空洞の事前選択されたパターンを有するマイクロ特徴部を含む、第１のマイクロ構造化プロトタイプを製造するステップを含む。
【０１３１】
次いで、第１のマイクロ構造化プロトタイプからゴム・シートが成型され、それにより、事前選択されたパターンを有するゴムのマイクロ特徴部を含むマイクロ構造化ゴム・シートを作製し、この成型済みのゴムが、厚さが１０ミクロン〜３０００ミクロン厚の薄いゴム・シートとして形成される。
【０１３２】
付加的な製造法（ラピッド・プロトタイプ／３Ｄ印刷）を使用して凹凸部分を形成する、一連の起伏のある表面形状の事前選択されたパターンを有するマイクロ特徴部を含む、第２のマイクロ構造化プロトタイプが製造される。
【０１３３】
第２のマイクロ構造化プロトタイプからゴム・シートが成型され、それにより、第２のマイクロ構造化プロトタイプのネガ像を含むマイクロ構造化ゴムを、成型ゴム上に作製する。
【０１３４】
第２のマイクロ構造化プロトタイプから成型されたゴムから、ゴム・シートが成型され、したがって、第２のマイクロ構造化プロトタイプのポジおよびネガのゴムを作製する。
【０１３５】
第２のマイクロ構造化プロトタイプのポジまたはネガのゴムの片面に酸素プラズマ処理を加えて、化学反応性の非常に高い表面を作製する。
【０１３６】
化学反応性の非常に高い表面にフルオロシランを付着させて、この表面を、化学的に不活性で非常に滑らかなものにする。
【０１３７】
次いで、第２のマイクロ構造化プロトタイプのポジのゴムとネガのゴムとの間の第１のマイクロ構造化プロトタイプからゴム・シートが圧縮成形され、それにより、第２のマイクロ構造化プロトタイプのポジおよびネガのゴムの起伏のある表面形状全体にわたってシートを弾性的に引き伸ばし、非シラン処理された表面にこのシートを化学的に付着させる。これにより、第２のマイクロ構造化プロトタイプの起伏のある表面特徴部の表面上に垂直に配向された、第１のマイクロ構造化プロトタイプのマイクロ特徴部を有するゴム型が形成される。
【０１３８】
このゴム型を使用して、単一の圧縮成形ステップで他の熱可塑性ポリマーまたは他の熱硬化性ポリマーを成形してもよく、またはこれを心棒として使用して、ニッケルもしくは銅の金属表面を電気鋳造してもよく、またはこれを使用して、ポリマーもしくはワックス・バインダと混合された粉末金属を成形してもよい。
【０１３９】
電気鋳造されたニッケルもしくは銅の金属片は、ポリマーを形成するためのツールとして使用してもよく、または、その形状を鋼ならびに耐久性のある他の金属およびセラミックに機械加工するための放電加工用の電極として使用してもよい。
【０１４０】
粉末金属混合のポリマーまたはワックス・バインダを焼結して、第２のマイクロ構造化プロトタイプの起伏のある表面特徴部の表面上に垂直に配向された、第１のマイクロ構造化プロトタイプのマイクロ特徴部を有する、鋼またはステンレス鋼の金属部品を形成してもよい。
【０１４１】
特定の例示的な実施形態およびその方法に関して、本主題を詳細に説明してきたが、前述の説明を理解すれば、このような実施形態に対する変更形態、変形形態、および均等物を当業者なら容易に作製できることが理解されよう。したがって、本開示の範囲は、限定するためのものではなく、例示するためのものであり、本明細書に開示された各教示を使用すれば当業者には容易に明らかになるように、主題の開示は、この主題に対するこのような修正、変形、および／または追加の包含を排除するものではない。
【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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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【国際調査報告】
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2018522750.tif 000020
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