專(zhuān)利名稱(chēng)：微型流體系統(tǒng)用支撐單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微型流體系統(tǒng)用支撐單元。
背景技術(shù)：
在化學(xué)、生物化學(xué)領(lǐng)域里，人們正在進(jìn)行有關(guān)應(yīng)用微型電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS，Micro Electro Mechanical System)技術(shù)的反應(yīng)系統(tǒng)以及分析裝置的小型化的研究。一直以來(lái)，人們都在對(duì)作為構(gòu)成要素之一的稱(chēng)為微型泵、微型閥等具有單一功能的機(jī)械元件(微型機(jī)械)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)(例如，參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)1莊子，“化學(xué)工業(yè)”，2001年4月，第52卷，第4號(hào)，45-55頁(yè)以及非專(zhuān)利文獻(xiàn)2前田，“電子設(shè)備安裝學(xué)報(bào)”，2002年1月，第5卷，第1號(hào)，25-26頁(yè))。
為了進(jìn)行目標(biāo)的化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)分析，必須將多個(gè)微型機(jī)械之類(lèi)的各種部件組合成系統(tǒng)。一般，完成后的這些系統(tǒng)稱(chēng)為微型反應(yīng)器系統(tǒng)(MicroReactor System)、微型化學(xué)分析系統(tǒng)(Micro Total Analysis SystemμTAS)等。通常，微型機(jī)械適用于半導(dǎo)體制造流程并在硅晶片上形成。將多個(gè)元件形成(集成)于一塊晶片上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化，在理論上是可行的，其組裝也實(shí)際進(jìn)行過(guò)(例如，參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)3伊永，“日本學(xué)術(shù)會(huì)議50周年紀(jì)念環(huán)境工學(xué)連合演講論文集”，1999年，第14號(hào)，25-32頁(yè))。但是，其制作流程復(fù)雜，可以預(yù)計(jì)到這是難以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)水平的制造。
作為將多個(gè)微型機(jī)械等連接起來(lái)形成流體回路(系統(tǒng))的方法，有人提出了用蝕刻等方法在硅基板的規(guī)定位置形成槽，制成流路的晶片型基板(奈米反應(yīng)器)。對(duì)比用上述的集成化方法進(jìn)行制造，該方法的優(yōu)點(diǎn)是制造非常容易。但是，當(dāng)前的狀況是其流路剖面積小、流體與槽側(cè)面的界面阻力較大、其流路的長(zhǎng)度最大以mm為單位，進(jìn)而流路層難于實(shí)現(xiàn)多層化，沒(méi)有解決在實(shí)際進(jìn)行合成反應(yīng)與化學(xué)分析時(shí)對(duì)反應(yīng)或分析的種類(lèi)、步驟數(shù)或量的限制等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而認(rèn)真研究開(kāi)發(fā)的成果，目的在于是提供一種對(duì)反應(yīng)、分析的步驟數(shù)或量不嚴(yán)格限制且易于制造的微型流體系統(tǒng)用支撐單元。另外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能高密度地安裝復(fù)雜的流體回路的微型流體系統(tǒng)用支撐單元。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第1方案提供的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其具有第一支撐體，以及構(gòu)成微型流體系統(tǒng)流路的至少一條中空纖維，該中空纖維可任意形狀地敷設(shè)在上述第一支撐體上，且上述中空纖維內(nèi)側(cè)的規(guī)定部位具有功能性。
由于采用中空纖維作為流路，所以可以提供精度高、易于制造，而且對(duì)反應(yīng)、分析的步驟數(shù)或量不嚴(yán)格限制的多功能微型流體系統(tǒng)。
本發(fā)明第2方案提供的微型流體系統(tǒng)用支撐單元是在第1方案基礎(chǔ)上的，其中上述中空纖維敷設(shè)多條。
另外，本發(fā)明第3方案提供的微型流體系統(tǒng)用支撐單元是在第1或2方案基礎(chǔ)上的，其中至少一條其內(nèi)側(cè)規(guī)定部位沒(méi)有功能性的中空纖維還可任意形狀地敷設(shè)于第一支撐體。
本發(fā)明第4方案提供的微型流體系統(tǒng)用支撐單元是在第1至3任意一方案基礎(chǔ)上的，其中至少一條中空纖維與其它的至少另一條中空纖維交叉地敷設(shè)。
本發(fā)明第5方案提供的微型流體系統(tǒng)用支撐單元是在第1至4任意一方案基礎(chǔ)上的，其中至少一條中空纖維與該中空纖維本身交叉地敷設(shè)。
因?yàn)榭梢粤Ⅲw地敷設(shè)，所以精度高、易于制造，而且對(duì)反應(yīng)、分析的步驟數(shù)或量不嚴(yán)格限制。另外，還可以提供多功能的微型流體系統(tǒng)用支撐單元。還有，因?yàn)榭梢蕴峁┘词故菑?fù)雜的流體回路，也不需要占用空間的小型微型流體系統(tǒng)用支撐單元，所以可以實(shí)現(xiàn)微型流體系統(tǒng)本身的小型(compact)化。
另外，本發(fā)明第6方案提供的微型流體系統(tǒng)用支撐單元是在第1至5任意一方案基礎(chǔ)上的，其中還具有第二支撐體，在該第二支撐體與第一支撐體之間至少夾持一條中空纖維。
本發(fā)明第7方案提供的微型流體系統(tǒng)用支撐單元是在第1至6任意一方案基礎(chǔ)上的，其中至少一條中空纖維的一部分敷設(shè)成從第一支撐體及第二支撐體的至少一個(gè)中露出。
這樣，可易于進(jìn)行與外部部件或裝置的連接。
本發(fā)明第8方案提供的微型流體系統(tǒng)用支撐單元是在第1至7任意一方案基礎(chǔ)上的，其中至少一條中空纖維具有用于進(jìn)行使流體從外部注入及向外部抽出的至少一個(gè)操作的出入口。
本發(fā)明第9方案提供的微型流體系統(tǒng)用支撐單元是在第8方案基礎(chǔ)上的，其中出入口固定在第一支撐體及第二支撐體中的至少一個(gè)上。
這樣，便可以抑制由于出入口的拔出和插入操作而造成的中空纖維折損等的不合格情況。
本發(fā)明第10方案提供的微型流體系統(tǒng)用支撐單元是在第1至9任意一方案基礎(chǔ)上的，其中具有連接中空纖維的路徑的連接部。
這樣，功能各不相同的管道可以很容易地連接起來(lái)，可以進(jìn)行多級(jí)反應(yīng)。
本發(fā)明第11方案提供的微型流體系統(tǒng)用支撐單元是在第1至10任意一方案基礎(chǔ)上的，其中至少一條中空纖維的規(guī)定部位形成有金屬膜。
本發(fā)明第12方案提供的微型流體系統(tǒng)用支撐單元是在第1至11任意一方案基礎(chǔ)上的，其中至少一條中空纖維的規(guī)定部位具有光透過(guò)性。
本發(fā)明第13方案提供的微型流體系統(tǒng)用支撐單元是在第1至12任意一方案基礎(chǔ)上的，其中上述中空纖維所具有的功能性為從由吸附、解吸、離子交換、分離、除去、分配及氧化還原組成的一組功能中選出的至少一種功能。
本發(fā)明第14方案提供的微型流體系統(tǒng)用支撐單元是在第1至13任意一方案基礎(chǔ)上的，其中通過(guò)在至少一條中空纖維的內(nèi)側(cè)的規(guī)定部位固定填充劑而賦予其功能性。
本發(fā)明第15方案提供的微型流體系統(tǒng)用支撐單元是在第1至14任意一方案基礎(chǔ)上的，其中通過(guò)在至少一條中空纖維的內(nèi)側(cè)的規(guī)定部位進(jìn)行接枝聚合處理而賦予其功能性。
本發(fā)明第16方案提供的微型流體系統(tǒng)用支撐單元是在第1至15任意一方案基礎(chǔ)上的，其中通過(guò)在至少一條中空纖維的內(nèi)側(cè)的規(guī)定部位形成多孔體而賦予其功能性。
多種多樣的吸附、解吸、分配、分離、濃縮等化學(xué)操作可以通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)依次且多級(jí)進(jìn)行。其結(jié)果是可以提供一種對(duì)反應(yīng)或分析的步驟數(shù)或量不嚴(yán)格限制，而且多功能的微型流體系統(tǒng)用支撐單元。另外，還有，由于可以提供即使是復(fù)雜的流體回路，也不需要占用空間的小型微型流體系統(tǒng)用支撐單元，所以也可以實(shí)現(xiàn)微型流體系統(tǒng)本身的小型化。
本發(fā)明的微型流體系統(tǒng)用支撐單元易于制造。另外，對(duì)反應(yīng)或分析的工序數(shù)或量不嚴(yán)格限制。還有，可以獲得以cm為單位的長(zhǎng)距離的流路。
其結(jié)果是，本發(fā)明的微型流體系統(tǒng)用支撐單元可以提供精度高、制造偏差小的流體回路(微型流體系統(tǒng))。另外，由于可以使至少一條中空纖維立體地交叉，所以可以提供一種復(fù)雜的流體回路的小型微型流體系統(tǒng)。


圖1(a)是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的剖面圖，圖1(b)是從箭頭方向看沿1a-1a線(xiàn)的剖面圖與圖1(a)相對(duì)應(yīng)的俯視圖。
圖2是說(shuō)明本發(fā)明第二實(shí)施方式的微型流體系統(tǒng)用支持單元中空纖維的構(gòu)造的立體圖，圖2(a)是中空纖維在該裝置的面內(nèi)露出處附近的立體圖，圖2(b)是中空纖維在該裝置的面外露出處附近的立體圖。
圖3(a)是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的具有出入口(孔)的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的立體圖，圖3(b)是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的具有出入口(針)的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的立體圖。
圖4是本發(fā)明的第四實(shí)施方式的具有連接器的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的立體圖。
圖5是本發(fā)明的第五實(shí)施方式的具有連接器的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的立體圖。
圖6(a)是本發(fā)明的第六實(shí)施方式的具有連接部的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的立體圖。圖6(b)是沿圖6(a)的VIa-VIa線(xiàn)在箭頭方向的剖面圖。
圖7(a)是沿圖7(c)所示的本發(fā)明的第七實(shí)施方式的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的俯視圖的VIIa-VIIa線(xiàn)從箭頭方向看的剖面圖，圖7(b)是沿圖7(c)所示的俯視圖的VIIb-VIIb線(xiàn)從箭頭方向看的剖面圖。
圖8是本發(fā)明的第八實(shí)施方式的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的立體圖。
圖9是本發(fā)明的第九實(shí)施方式的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的立體圖。
圖中1-第一支撐體；2-第二支撐體；301-308、311-318-賦予了功能性的規(guī)定部位；41-孔；42-針；43-連接器；58、501-508、511-518-中空纖維；59-金屬膜；6-連接部；8a、8b-粘結(jié)層；9-露出窗。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在以下附圖的記載中，相同或類(lèi)似的部分以相同或類(lèi)似的符號(hào)標(biāo)記。但是，因?yàn)楦綀D是示意圖，所以其厚度與平面尺寸的關(guān)系，各層的厚度的比例等與實(shí)際的產(chǎn)品是不同的。因此，具體的厚度或尺寸應(yīng)當(dāng)對(duì)照下面的說(shuō)明來(lái)進(jìn)行判斷。還有，理所當(dāng)然，附圖與附圖相互之間也包含尺寸關(guān)系或比例不同的部分。
圖1表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的微型流體系統(tǒng)用支持單元的示意圖。圖1(a)是微型流體系統(tǒng)用支撐單元的剖面圖，圖1(b)是從箭頭方向看沿1a-1a線(xiàn)的剖面圖與圖1(a)相對(duì)應(yīng)的俯視圖。如圖1(a)、1(b)所示，本發(fā)明的第一實(shí)施方式的微型流體系統(tǒng)用支撐單元具有第一支撐體1，由以任意的形狀敷設(shè)于該第一支撐體1上的多條中空纖維501、502、503……、508構(gòu)成的第一中空纖維群組，以及由在與該多條第一中空纖維群組十字交叉的方向上敷設(shè)的多條中空纖維511、512、513……、518構(gòu)成的第二中空纖維群組。另外，該支撐單元在相對(duì)這些中空纖維與第一支撐體1相反一側(cè)還具有第二支撐體2。上述第一與第二中空纖維群組分別通過(guò)粘結(jié)層8a、8b夾持于第一支撐體1與第二支撐體2之間。
在這些各中空纖維的內(nèi)側(cè)，具備帶有功能性的規(guī)定部位301、302……、308、311、312……、318。另外，這些多條中空纖維分別構(gòu)成第一實(shí)施方式的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的藥液流路層。上述第一纖維群組與第二纖維群組是相互交叉的配線(xiàn)。在化學(xué)晶片等的情況下，要在同一平面內(nèi)交叉是較困難的，甚至是不可能的，但是本發(fā)明的上述第一纖維群組與第二纖維群組可以很容易地實(shí)現(xiàn)交叉。
中空纖維的內(nèi)徑與外徑只要根據(jù)目的進(jìn)行選擇即可，但是考慮到相當(dāng)于單位時(shí)間的流量其單位多為毫升(ml)-微升(μm)，因此，內(nèi)徑最好在Φ0.01mm-Φ1.0mm左右。在制造這樣內(nèi)徑的中空纖維時(shí)，聚酰亞胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚聚合物(PFA)等樹(shù)脂材料特別適合。如果內(nèi)徑不足Φ0.01mm，則中空纖維的內(nèi)壁面與流體的界面阻力的影響就不能忽視，有產(chǎn)生易于堵塞等問(wèn)題的傾向。另一方面，如果內(nèi)徑超過(guò)Φ1.0mm，則為了使流體連續(xù)流動(dòng)，需要高壓，會(huì)增加其他部件的負(fù)擔(dān)，另外，還有可能會(huì)發(fā)生在流體中混入氣泡等的情形。在使流動(dòng)于中空纖維中的流體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的情況下，中空纖維最好有耐藥性。
中空纖維可以使用例如市場(chǎng)上銷(xiāo)售的各種材質(zhì)的管狀纖維，可以根據(jù)目的選擇任意材質(zhì)的這些纖維。這類(lèi)材質(zhì)的例子可以列舉出聚氯乙烯樹(shù)脂(PVC)、聚氯亞乙烯樹(shù)脂、聚乙烯乙酸樹(shù)脂、聚乙烯醇樹(shù)脂(PVA)、聚苯乙烯樹(shù)脂(PS)、丙腈烯-丁二烯-苯乙烯共聚物樹(shù)脂(ABS)、聚乙烯樹(shù)脂(PE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物樹(shù)脂(EVA)、聚丙烯樹(shù)脂(PP)、4-甲基戊烯共聚合體(TPX)、聚甲基丙烯酸甲酯樹(shù)脂樹(shù)脂(PMMA)、聚醚醚酮樹(shù)脂(PEEK)、聚酰亞胺樹(shù)脂(PI)、聚醚酰亞胺樹(shù)脂(PEI)、聚苯硫醚樹(shù)脂(PPS)、醋酸纖維素、聚四氟化乙烯樹(shù)脂(PTFE)、聚全氟乙丙烯樹(shù)脂(FEP)、聚全氟代烷氧基樹(shù)脂(PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚樹(shù)脂(ETFE)、聚三氟氯乙烯樹(shù)脂(PCTFE)、聚偏氟氯乙烯樹(shù)脂(PVDF)、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯樹(shù)脂(PET)、聚酰胺樹(shù)脂(尼龍等)、聚甲醛樹(shù)脂(POM)、聚苯醚樹(shù)脂(PPO)、聚碳酸酯樹(shù)脂(PC)、聚氨基甲酸乙酯樹(shù)脂、聚酯彈性體、聚烯烴樹(shù)脂、硅樹(shù)脂等的有機(jī)材質(zhì)，以及玻璃、石英、碳等的無(wú)機(jī)材質(zhì)等。
中空纖維的內(nèi)側(cè)的規(guī)定部位301、302……、308、311、312……、318所具有的功能性可以列舉出吸附、解吸、離子交換、分離、除去、分配與氧化還原等。最好具有其中至少一種功能性。
通過(guò)填充填充劑并予固定，對(duì)至少一條中空纖維賦予功能性時(shí)，例如可以從無(wú)機(jī)填充劑、樹(shù)脂填充劑等中選擇對(duì)應(yīng)目的的填充劑。無(wú)機(jī)填充劑可以列舉出例如硅膠、活性碳、氧化鋁、二氧化鈷、二氧化鈦等基材。另外，因?yàn)楣枘z填充劑溶解于堿性水溶液，所以最好在pH為8以下的情況下使用。樹(shù)脂填充劑可以列舉出例如苯乙烯-二乙烯基苯共聚物、聚甲基丙烯酸酯等合成聚合物凝膠、天然高分子凝膠等。樹(shù)脂填充劑根據(jù)目的容易控制其硬度及細(xì)孔的大小等，而且可以在很寬的pH范圍(pH2-13)內(nèi)使用。還可以根據(jù)目的在這些填充劑的表面導(dǎo)入規(guī)定的基因探針、抗體、離子交換基，另外，還可以使其承載具有催化劑作用的金屬等。通過(guò)固定填充劑而賦予中空纖維的功能性可以列舉出吸附、解吸、離子交換、分離、除去、分配與氧化還原等。
在至少一條中空纖維的內(nèi)側(cè)的規(guī)定部位進(jìn)行接枝聚合處理而賦予其功能性時(shí)，最好用例如放射線(xiàn)接枝聚合法。此方法例如，用電子束、伽瑪射線(xiàn)等高能放射線(xiàn)照射中空纖維的管道的規(guī)定部位，生成基，使甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)單體在管道中流動(dòng)，生成接枝聚合支鏈。是在此支鏈上導(dǎo)入目的功能基的方法。通過(guò)接枝聚合處理，可以在任意形狀的管道的規(guī)定部位導(dǎo)入功能基，能賦予各種各樣的功能，因此最好采用。通過(guò)接枝聚合處理而賦予中空纖維的功能性可以列舉出吸附、解吸、離子交換、分離、分配等。
通過(guò)在至少一條中空纖維的內(nèi)側(cè)的規(guī)定部位形成多孔體而賦予其功能性時(shí)，可以用例如硅多孔體等。由于此硅多孔體是單體在中空纖維內(nèi)流動(dòng)后聚合而形成多孔體的結(jié)構(gòu)，所以即使在Φ0.01-0.1mm的微小直徑的中空纖維中也可以很容易地制成。另外，由于多孔體結(jié)構(gòu)的樣式(材質(zhì)、管體大小、孔的大小、表面處理等的樣式)是任意的，所以可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)目的的功能，因此最好采用。通過(guò)形成多孔體而賦予中空纖維的功能性可以列舉出吸附、解吸、離子交換、分離、分配等。
另外，在賦予流動(dòng)于中空纖維中的流體進(jìn)行光照射，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，或進(jìn)行分光分析的功能性時(shí)，使在發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)或進(jìn)行分光分析的至少一條中空纖維的規(guī)定部位具有光透過(guò)性為好。光透過(guò)率為根據(jù)目的而定的值為好，但是最好是目的波長(zhǎng)的80％以上，目的波長(zhǎng)的90％以上更好。在這種情況下，與中空纖維的規(guī)定部位相鄰接的部分的第一支撐體1及/或第二支撐體2最好具有上述的光透過(guò)率。另外，在有粘結(jié)層的情況下，粘結(jié)層與中空纖維的規(guī)定部位相鄰接的部分也最好具有光透過(guò)率。
圖2是說(shuō)明本發(fā)明第二實(shí)施方式的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的中空纖維構(gòu)造的立體圖，圖2(a)是中空纖維58在此裝置的面內(nèi)兩個(gè)方向上露出處附近的立體圖，圖2(b)是中空纖維在此裝置的面外露出處附近的立體圖。如圖2(a)所示，最好在第一支撐體1與粘結(jié)層8a上及/或在第二支撐體2與粘結(jié)層8b上設(shè)置露出窗9，使中空纖維58露出。也就是說(shuō)，最好敷設(shè)得使至少一條中空纖維的一部分從第一支撐體露出，在有第二支撐體的情況下，從第一支撐體及/或第二支撐體中露出。另外，在有非光透過(guò)性的粘結(jié)層的情況下，最好敷設(shè)使從粘結(jié)層中露出。
另外，可以在至少一條中空纖維的規(guī)定部位形成金屬膜。例如，如圖2(b)所示，可以在中空纖維58露出的一部分上形成金屬膜59，形成用于施加電壓等的端子。在這種情況下，可以用電鍍或蒸鍍等方法，鍍上單層或多層的銅(Cu)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、金(Au)等。
在本發(fā)明的微型流體系統(tǒng)用支撐單元中，內(nèi)側(cè)的規(guī)定部位不具有功能性的中空纖維，可以按任意的形狀在第一支撐體上至少敷設(shè)一條。在進(jìn)行環(huán)境分析等的情況下，可以采用樣本的一部分作為未實(shí)施預(yù)處理的參照，因?yàn)榭梢耘c具有功能性的中空纖維一起敷設(shè)，所以可易于滿(mǎn)足上述要求。
至少一條中空纖維可以與其他至少一條中空纖維交叉地敷設(shè)。流路必須對(duì)應(yīng)分析的樣本數(shù)或反應(yīng)的步驟數(shù)所需的流路數(shù)敷設(shè)。另外，必須敷設(shè)確保溫度控制與反應(yīng)時(shí)間等所需的長(zhǎng)度。由于在這種情況下配線(xiàn)也可以自由地交叉，所以在布圖設(shè)計(jì)時(shí)可以不考慮敷設(shè)的禁止區(qū)域進(jìn)行配線(xiàn)。
至少一條中空纖維可以與此中空纖維自身交叉地敷設(shè)。例如，可以例舉出使原材料在中空纖維中連續(xù)地或間斷地流動(dòng)，到達(dá)此中空纖維具有功能性的部分，發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)器裝置的例子。在許多情況下，要將加熱器或稱(chēng)為珀?duì)柼臏囟瓤刂蒲b置與反應(yīng)器裝置的規(guī)定部位連接，成為對(duì)位于此部位的中空纖維中流動(dòng)的上述原材料進(jìn)行加熱/冷卻的結(jié)構(gòu)。為了高效率地進(jìn)行溫度控制，必須在與上述裝置連接的部位敷設(shè)所需長(zhǎng)度的纖維，而在此之外的敷設(shè)要盡可能地節(jié)省。根據(jù)本發(fā)明，在此部位使中空纖維自身交叉，形成螺旋形的圖案，可以確保需要的長(zhǎng)度，本發(fā)明有這樣的優(yōu)點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)易于固定中空纖維的目的，可以在第一支撐體及/或第二支撐體的中空纖維側(cè)表面設(shè)置粘結(jié)劑層(參照?qǐng)D1(a)的粘結(jié)層8a、8b)。這類(lèi)粘結(jié)層的例子較合適的可例舉國(guó)際公開(kāi)WO 03/070623號(hào)公報(bào)所述的粘結(jié)層。
例如，形成于第一支撐體1的表面的第一粘結(jié)層8a最好是有感壓性或感光性的粘結(jié)劑。一般說(shuō)來(lái)，這類(lèi)材料具有感受壓力、光與熱的特性。通過(guò)施加這些刺激，可以顯出其利用粘結(jié)性、粘著性或埋入所產(chǎn)生的保持力，因此，適宜于機(jī)械地敷設(shè)中空纖維(中空毛細(xì)管)的場(chǎng)合。
在感壓性粘結(jié)劑中，以高分子量合成橡膠或硅樹(shù)脂系粘結(jié)劑較適合。
高分子量合成橡膠的粘結(jié)劑，可以用例如Tonex公司制、商品名為Vistanex MML120的聚異丁烯，日本端翁公司制、商品名為NipolN1432等的丙烯晴-丁二烯橡膠，杜邦公司制的Hypalon(注冊(cè)商標(biāo))20類(lèi)的氯磺化聚乙烯等。在這種情況下，可以將這些材料溶解于溶劑中，直接涂布于第一支撐體1上，干燥后形成第一粘結(jié)層8a。另外，也可以根據(jù)需要將這些材料與交聯(lián)劑配合。或者，也可以使用日東電工株式會(huì)社制的、型號(hào)為No.500或3M公司制的商品名VHB A-10、A-20、A-30等丙烯樹(shù)脂系的雙面膠帶等。
硅樹(shù)脂系的粘結(jié)劑，適用的有高分子量的由聚二甲基硅氧烷或甲基-苯基聚硅氧烷構(gòu)成的、末端具有硅醇基的硅橡膠，以甲基硅樹(shù)脂或稱(chēng)為甲基苯基硅的硅酮樹(shù)脂為主要成分的硅粘結(jié)劑。為了控制聚合力，可以進(jìn)行各種交聯(lián)。例如，可以利用硅烷的附加反應(yīng)、烷氧基縮合反應(yīng)、乙酸基縮合反應(yīng)、由過(guò)氧化物等引起的基團(tuán)反應(yīng)等進(jìn)行交聯(lián)。這類(lèi)粘結(jié)劑市場(chǎng)銷(xiāo)售的有YR3286(GE東芝有機(jī)硅株式會(huì)社制、商品名)、TSR1521(GE東芝有機(jī)硅株式會(huì)社制、商品名)，或DKQ9-9009(道康寧公司制、商品名)等。
感光性粘結(jié)劑可以適用的例如有，作為印刷電路基板的抗蝕劑用的干膜抗蝕劑、焊劑保護(hù)液、印刷電路基板的感光性增厚材料等。具體地說(shuō)，有日立化成工業(yè)株式會(huì)社制的商品名H-K440及汽巴-嘉基公司制的PROBIMER等。特別是，用作裝配配線(xiàn)板用的感光增厚材料，能夠經(jīng)受印刷電路板的制造工藝或用焊錫進(jìn)行的部件安裝工藝。這類(lèi)材料，只要是含具有能用光實(shí)現(xiàn)交聯(lián)的官能團(tuán)的共聚合物或單體的組合物及/或混合了除了光之外能以熱實(shí)現(xiàn)交聯(lián)的官能團(tuán)與熱聚合開(kāi)始劑的組合物就都可以使用。
這類(lèi)上述的感光性粘結(jié)劑的組成可以列舉出環(huán)氧樹(shù)脂、溴化環(huán)氧樹(shù)脂、橡膠變性環(huán)氧樹(shù)脂、橡膠分散環(huán)氧樹(shù)脂等脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂，雙酚A系環(huán)氧樹(shù)脂，以及這些環(huán)氧樹(shù)脂的酸變性物等。特別是在用光照射進(jìn)行光硬化的情況下，最好為這些環(huán)氧樹(shù)脂與不飽和酸的變性物。不飽和酸可以列舉出無(wú)水馬來(lái)酸酐、四氫化鄰苯二甲酸酐、衣康酸酐、丙烯酸、異丁烯酸等。它們可以通過(guò)與環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧基等量或等量以下的配合比例與不飽和羧酸反應(yīng)制得。
另外，蜜胺樹(shù)脂、氰酸酯樹(shù)脂之類(lèi)的熱硬化性材料，或者這類(lèi)材料與酚醛樹(shù)脂的組合等也是適用的材料之一。通過(guò)添加這樣的熱硬化性材料，光照射不到的交叉部等的陰面部分的粘結(jié)劑也可以硬化。
除此之外，由于賦予可撓性的目的，所以可以添加天然橡膠、上述的高分子量合成橡膠，例如丙烯晴-丁二烯橡膠、丙烯酸酯橡膠、SBR、羧酸變性丙烯晴-丁二烯橡膠、羧酸變性丙烯酸酯橡膠、交聯(lián)NBR粒子、羧酸變性交聯(lián)NBR粒子等。
通過(guò)添加以上的各種樹(shù)脂成分，便可以在保持了光硬化性、熱硬化性這樣的基本性能的基礎(chǔ)上賦予硬化物各種各樣的性能。例如，環(huán)氧樹(shù)脂或與酚醛樹(shù)脂的組合可以賦予硬化物以良好的電絕緣性。在與橡膠成分配合時(shí)，可以賦予硬化物堅(jiān)韌的特性，同時(shí)還可以用氧化性藥液進(jìn)行表面處理，方便地進(jìn)行硬化物表面的粗糙化處理。
另外，也可以添加通常使用的添加劑(聚合穩(wěn)定劑、平滑劑、顏料、染料等)。還有，還可以配合填充料使用。填充料可以列舉出二氧化硅、熔融二氧化硅、滑石、氧化鋁、水合氧化鋁、硫酸鋇、氫氧化鈣、氣凝膠、碳酸鈣等無(wú)機(jī)微粒子和粉末狀環(huán)氧樹(shù)脂、粉末狀聚酰亞胺粒子等有機(jī)微粒子及粉末狀聚四氟乙烯粒子等。這些填充料可以預(yù)先進(jìn)行耦合處理。它們的分散可以用混合機(jī)、球磨機(jī)、介質(zhì)分散機(jī)、三輥機(jī)等公知的混合攪拌方法實(shí)現(xiàn)。
這樣的感光性樹(shù)脂的形成方法可以采用輥涂、簾式涂布、浸泡式涂布等方法涂布液狀的樹(shù)脂的方式，或采用將絕緣樹(shù)脂在載體薄膜上制成薄膜，分層粘結(jié)的方式。具體地說(shuō)，有日立化成工業(yè)株式會(huì)社制的感光增厚膜，商品名為BF-8000等。
第二粘結(jié)層8b可以使用在第一粘結(jié)層8a中所示的各種材料。
將中空纖維敷設(shè)在第一支撐體上，最好固定在其上，與中空纖維為單體的情況相比，具有容易對(duì)周?chē)臏囟?、電?chǎng)、磁場(chǎng)等各種各樣的環(huán)境進(jìn)行控制的優(yōu)點(diǎn)。這在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)分析等時(shí)是很有利的，特別是在微型反應(yīng)系統(tǒng)與微型分析系統(tǒng)中最為理想。另外，也易于與其他部件的定位，并方便連接，可以將多條中空纖維緊湊地收容在一起，具有這樣的優(yōu)點(diǎn)。
在進(jìn)行化學(xué)分析時(shí)，具有多條中空纖維的情形對(duì)提高作業(yè)效率是很有用的。在這種情況下，從使反應(yīng)時(shí)間、泳動(dòng)距離、能量的施加量等條件相等的觀(guān)點(diǎn)考慮，多條中空纖維最好長(zhǎng)度相互相等。也就是說(shuō)，從試料流入部到流出部，從外部接收的能量最好均等，而且最好與其他中空纖維所接收的能量沒(méi)有差別。從這樣的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，中空纖維最好夾持在兩個(gè)以上的支撐體中，以使傳至中空纖維的熱的分布均勻。也就是說(shuō)，本發(fā)明的微型流體系統(tǒng)用支撐單元最好還具有第二支撐體，并在該第二支撐體與第一支撐體之間至少夾持一條中空纖維。
另外，多條中空纖維最好在相互之間等間隔地敷設(shè)。還有，多條中空纖維的管的厚度最好是均等的。
第一支撐體、第二支撐體等的支撐體的材質(zhì)、形狀、大小等只要根據(jù)目的進(jìn)行選擇即可，板厚/膜厚等的合適范圍由于目的與所需的功能不同而多有不同。例如，在要求電性絕緣的情況下，最好選擇印刷電路板等所用的環(huán)氧樹(shù)脂板，聚酰亞胺酯樹(shù)脂板，撓性配線(xiàn)板等所用的、以杜邦公司制的Capton(注冊(cè)商標(biāo))薄膜為代表的聚酰亞胺酯薄膜，日本東麗股份有限公司制的rumira(注冊(cè)商標(biāo))薄膜為代表的PET薄膜，或以東麗公司制的torerina(注冊(cè)商標(biāo))薄膜為代表的PPS薄膜等。在要求電性絕緣的情況下，第一支撐體的板厚(膜厚)以較厚的為好，最好在0.05mm以上。
另外，在要求第一支撐體上要求有散熱性的情況下，最好選定鋁(Al)、銅(Cu)、不銹鋼、鈦(Ti)等金屬制的箔或板。在這種情況下，第一支撐體的板厚更以厚的為好，最好在0.5mm以上。
另外，在要求第一支撐體有光透過(guò)性的情況下，可以選擇玻璃、石英板等無(wú)機(jī)材料板或薄膜，聚碳酸酯、丙烯酸樹(shù)脂等有機(jī)材料板或薄膜等。在這種情況下，第一支撐體的板厚(膜厚)以薄的為好，最好在0.5mm以下。
還有，作為支撐體，可以采用表面用蝕刻、電鍍等形成有銅等的金屬圖案的所謂撓性電路基板或印刷電路基板。這樣，就可以形成微型機(jī)械、發(fā)熱元件、壓電元件，各種溫度、壓力、應(yīng)變、振動(dòng)、電壓、磁場(chǎng)等傳感器或電阻器、電容器、線(xiàn)圈、晶體管或IC等電子部件，以及半導(dǎo)體激光器(LD)、發(fā)光二極管(LED)與光電二極管(PD)等的光學(xué)部件等，可形成安裝各種各樣的部件或元件的端子與回路，容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化。
第二支撐體2可以使用在第一支撐體1中所示的各種材料。另外，最好通過(guò)在第二支撐體2與由多條中空纖維511-518構(gòu)成的第二中空纖維群組之間插入第二粘結(jié)層8b，進(jìn)一步增加對(duì)由多條中空纖維501-508構(gòu)成的第一中空纖維群組與第二中空纖維群組的保護(hù)作用。第二支撐體2如果選擇網(wǎng)狀或多孔性的薄膜或織物，則層壓時(shí)不易發(fā)生氣泡進(jìn)入的不合格情況。這種網(wǎng)狀的薄膜或織物可以列舉出Tokyo Screen公司制的聚酯網(wǎng)，型號(hào)TB-70等。多孔性薄膜可以列舉出Celanese Chemicals公司制的商品名為juragaydo的薄膜或Daicel化學(xué)工業(yè)公司制的商品名為serugado 2400的薄膜等。
另外，至少一條中空纖維最好具有能使流體從外部注入及/或向外部抽出的出入口。這樣的出入口的結(jié)構(gòu)、形狀、設(shè)置的部位等可以是任意的。圖3(a)是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的具有出入口(孔)的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的立體圖，圖3(b)是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的具有出入口(針)的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的立體圖。圖4是本發(fā)明的第四實(shí)施方式的具有連接器的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的立體圖。圖5是本發(fā)明的第五實(shí)施方式的具有連接器的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的立體圖。
例如，可以列舉出如圖3(a)所示，用激光加工或切削加工等形成與中空纖維58的內(nèi)徑或外徑同樣、或比其小的孔41，用硅橡膠(圖中未表示出)等做蓋的方法，以及如圖3(b)所示，用具有直徑也是與上述情況等同的針42刺入中空纖維58，固定上述針42的方法。另外，還有如圖4與圖5所示，在中空纖維的末端設(shè)置流體用的連接器43的方法。這里，連接器43等的出入口最好固定在第一支撐體上，在有第二支撐體的情況下，最好固定在第一支撐體及/或第二支撐體上。這樣，便可以抑制因拔出或插入出入口造成的中空纖維折損等的不合格情況。可以根據(jù)目的使用單芯、多芯的任何類(lèi)型的連接器。另外，通過(guò)設(shè)置內(nèi)裝閥功能與過(guò)濾功能的連接器，可以構(gòu)成更高性能的微型流體系統(tǒng)用支撐單元。
孔41、針42、連接器43等的出入口的大小基本上是任意的，但是如果大小增大到一倍以上，則白白地增加容量，減少了微型化的優(yōu)點(diǎn)，而且會(huì)變?yōu)樵斐蓺馀莸然烊氲脑?，因此，必須注意?br> 以上，通過(guò)上述實(shí)施方式記述了本發(fā)明，但是構(gòu)成公開(kāi)內(nèi)容的一部分的部分與附圖不能理解為對(duì)本發(fā)明的限定。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)從公開(kāi)的內(nèi)容明確各種各樣的替代的實(shí)施方式、實(shí)施例與運(yùn)用技術(shù)。例如，在使用在微型流體系統(tǒng)用支撐單元的一部分上設(shè)置貫通孔，通過(guò)帶凸輪的馬達(dá)等按時(shí)間周期給中空纖維58的一部分施加力，使該部位的中空纖維變形，并使在此部位的流體移動(dòng)，在產(chǎn)生脈動(dòng)流的微型泵或微型閥這樣的使用方法的情況下，可以使中空纖維58具有彈性。特別是，中空纖維58的楊氏模量最好在103MPa以下。
圖6(a)是本發(fā)明的第六實(shí)施方式的具有連接部的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的立體圖，圖6(b)是沿圖6(a)的VIa-VIa線(xiàn)的在箭頭方向的剖面圖。如圖6(a)、圖6(b)所示，最好具有作為開(kāi)口部的連接部6。連接部6是連接中空纖維的路徑用的，是中空纖維58從第一粘結(jié)劑層8a與第二粘結(jié)劑層8b之間露出的結(jié)構(gòu)。露出的中空纖維58排出流體。連接部6使排出的流體混合或者分流。連接部6的形狀或大小只要根據(jù)流體的流量確定即可。例如，在由2-3條內(nèi)徑為φ200μm的中空纖維58形成的流路和保持中空纖維58的第一粘結(jié)劑層8a與第二粘結(jié)劑層8b的厚度共計(jì)為200μm的情況下，連接部6可以為φ2mm-φ7mm左右的圓柱形。由于具有連接部6，便可以使在中空纖維58中流動(dòng)的流體混合或分流。還有，通過(guò)使第二支撐體2成為連接部6的一部分，可以使連接部6成為開(kāi)放的結(jié)構(gòu)，因此可以從外部向連接部注入新的流體，或者將在連接部6中的流體攝取至外部。在連接部6只進(jìn)行流體的混合或分流的情況下，也可以做成不加工除去第二支撐體2，使其封閉的結(jié)構(gòu)。
還有，中空纖維與中空纖維的交叉，不一定是90度的垂直交叉，只要交叉便行。
另外，不一定非使中空纖維交叉不可。圖7(a)是沿圖7(c)所示的本發(fā)明的第七實(shí)施方式的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的俯視圖從VIIa-VIIa線(xiàn)的箭頭方向看的剖面圖，圖7(b)是沿圖7(c)所示的俯視圖從VIIb-VIIb線(xiàn)的箭頭方向看的剖面圖。還有，在圖7-圖9中，圖中未表示出賦予功能性的規(guī)定部位。圖8是本發(fā)明的第八實(shí)施方式的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的立體圖。如圖7(a)-圖7(c)以及圖8所示，中空纖維群組可以只由朝一個(gè)方向走行的多條中空纖維501-508構(gòu)成。圖9是本發(fā)明的第九實(shí)施方式的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的立體圖。如圖9所示，可以彎曲地敷設(shè)多條中空纖維511-518。
還有，中空纖維不一定要敷設(shè)多條，也就是說(shuō)中空纖維也可以是單數(shù)。
下面，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更具體的說(shuō)明，但是本發(fā)明不受這些實(shí)施例的限定。
制造例1第一支撐體1，使用在厚75μm的杜邦公司制的聚酰亞胺酯薄膜(注冊(cè)商標(biāo)Capton)型號(hào)300H上，粘貼作為粘結(jié)劑層的、厚250μm的、在室溫下有粘結(jié)性的、3M公司制的粘結(jié)膜，商品名VHBA-10的薄膜制成的制品。在該第一支撐體1的規(guī)定位置上，用可進(jìn)行超聲波振動(dòng)與負(fù)荷的輸出控制、可通過(guò)NC控制移動(dòng)X-Y平臺(tái)的NC配線(xiàn)裝置，敷設(shè)由仁禮工業(yè)株式會(huì)社的高性能工程塑料管(材質(zhì)PEEK、內(nèi)徑0.2mm、外徑0.4mm)構(gòu)成的中空纖維501-508，511-518。
對(duì)敷設(shè)的中空纖維501-508，511-518施加負(fù)載80g與頻率數(shù)30kHz的超聲波引起的振動(dòng)，也設(shè)置在半徑5mm的圓弧上進(jìn)行的交叉的部分。第二支撐體2，使用杜邦公司制的聚酰亞胺酯薄膜(注冊(cè)商標(biāo)Capton)型號(hào)300H，敷設(shè)多條由中空纖維511-518構(gòu)成的第二中空纖維群組。
然后用開(kāi)設(shè)印刷電路基板用小孔用的激光打孔機(jī)，以脈沖寬度5ms、沖擊次數(shù)4次，移動(dòng)鉆Φ0.2mm的孔，間隔0.1mm，沿圖1(b)所示的規(guī)定的切割線(xiàn)，加工成寬十字形的外形。之后，將中空纖維501-508，511-518端部附近的第一支撐體1的規(guī)定部分除去，將由8條全長(zhǎng)20cm的中空纖維501-508構(gòu)成的第一中空纖維群組及由8條全長(zhǎng)20cm的中空纖維511-518構(gòu)成的第二中空纖維群組，分別以露出10mm長(zhǎng)度端部的狀態(tài)制作微型流體系統(tǒng)用支撐單元。整個(gè)敷設(shè)部分，特別是交叉部分，沒(méi)有發(fā)生中空纖維的破損。
其結(jié)果是，由多條中空纖維501-508構(gòu)成的第一中空纖維群組，以及由多條中空纖維511-518構(gòu)成的第二中空纖維群組形成的流路的位置偏差，相對(duì)設(shè)計(jì)圖紙，收斂在±10μm內(nèi)。將微型流體系統(tǒng)用支撐單元放入溫度調(diào)節(jié)器內(nèi)，保持80℃的溫度，使液狀的著色墨水從一端流入，用秒表等計(jì)測(cè)儀器對(duì)流出所需的時(shí)間進(jìn)行計(jì)測(cè)，8條中空纖維幾乎全部在同一時(shí)間(±1秒以下)從另一端流出。
制造例2第一支撐體1，使用具有厚100μm的非粘結(jié)型感壓粘結(jié)劑S9009(道康寧亞洲株式會(huì)社制、商品名)的厚0.5mm的鋁板。在第一支撐體1的所需位置，用可進(jìn)行超聲波振動(dòng)與負(fù)荷的輸出控制、可通過(guò)NC控制移動(dòng)X-Y平臺(tái)的NC配線(xiàn)裝置，敷設(shè)株式會(huì)社hagitec制的玻璃管，型號(hào)ESG-2(內(nèi)徑0.8mm、外徑1mm)。對(duì)敷設(shè)的中空纖維，施加負(fù)載100g與頻率數(shù)20kHz的超聲波引起的振動(dòng)。中空纖維的敷設(shè)也設(shè)有在半徑10mm的圓弧上進(jìn)行的交叉的部分。在此交叉部分的附近，不施加負(fù)載與超聲波振動(dòng)。
第二支撐體2，用杜邦公司制的聚酰亞胺酯薄膜(注冊(cè)商標(biāo)Capton)型號(hào)200H，用真空層壓將其層壓在設(shè)有中空纖維的支撐單元上。這時(shí)，在流入部、流出部以及交叉部的中空纖維附近埋設(shè)了測(cè)量溫度用的熱電偶。
之后的外形加工，采用印刷電路基板用的外形加工機(jī)將其切割成所需的形狀。除去規(guī)定部分的支撐體，制造成形狀為12條全長(zhǎng)40cm的中空纖維露出50mm長(zhǎng)度的微型流體系統(tǒng)用支撐單元。中空纖維形成的流路的位置偏差，相對(duì)于設(shè)計(jì)圖紙，收斂在±20μm以?xún)?nèi)。整個(gè)敷設(shè)部分，特別是在交叉配線(xiàn)部分，沒(méi)有發(fā)生中空纖維的破損。
作為加熱裝置，將共立電子產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社制的型號(hào)為FTH-40的薄膜加熱器貼在整個(gè)鋁板的里面，溫度設(shè)定為90℃，將約20℃的水從一個(gè)端部流入，測(cè)定從另一端流出的水的溫度，結(jié)果為88±1℃。另外，流入部、流出部以及交叉部的各溫度為89±0.5℃，可以進(jìn)行精度良好的溫度控制。
制造例3第一支撐體1，使用具有在室溫下為非粘著性粘結(jié)劑的道康寧亞洲株式會(huì)社制、商品名S9009(厚200μm)的厚35μm的銅箔。在該第一支撐體1的規(guī)定位置上，使用可進(jìn)行超聲波振動(dòng)與負(fù)荷的輸出控制的、可通過(guò)NC控制移動(dòng)X-Y平臺(tái)的多線(xiàn)種布線(xiàn)機(jī)，敷設(shè)仁禮工業(yè)株式會(huì)社的高性能工程塑料管(材質(zhì)PEEK、內(nèi)徑0.2mm、外徑0.4mm)。對(duì)敷設(shè)的中空纖維58施加負(fù)載80g與頻率數(shù)30kHz的超聲波引起的振動(dòng)。中空纖維58的敷設(shè)也設(shè)置在半徑5mm圓弧上進(jìn)行的交叉的部分。在該交叉部分的附近，不施加負(fù)載與超聲波振動(dòng)。
第二支撐體2，用粘貼有上述粘結(jié)劑的道康寧亞洲株式會(huì)社制、商品名S9009(厚200μm)的杜邦公司制的聚酰亞胺酯薄膜(注冊(cè)商標(biāo)Capton)型號(hào)200H，用真空層壓將其層壓在敷設(shè)有中空纖維58的表面上。
然后，在構(gòu)成連接部6的部位的第二支撐體2上，用開(kāi)設(shè)印刷電路基板用小徑孔用的激光打孔機(jī)，以脈沖寬度5ms、沖擊次數(shù)4次，移動(dòng)開(kāi)設(shè)Φ0.2mm的孔。之后，用除根機(jī)進(jìn)行外形加工，制成具有連接多條流路的連接部6的微型流體系統(tǒng)用支撐單元。
按制造例1-3制造的微型流體系統(tǒng)用支撐單元是可以通過(guò)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)填充材料的固定、接枝聚合處理、多孔體的形成等而賦予功能性的結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例1第一支撐體，使用具有非粘結(jié)型感壓粘結(jié)劑，即道康寧亞洲株式會(huì)社制、商品名S9009(厚100μm)的厚0.5mm的鋁板。在該第一支撐體1的規(guī)定位置上，使用可進(jìn)行超聲波振動(dòng)與負(fù)荷的輸出控制的、可通過(guò)NC控制移動(dòng)X-Y平臺(tái)的NC配線(xiàn)裝置，敷設(shè)株式會(huì)社巖瀨制的氟樹(shù)脂管，商品名EXLON PFA管(內(nèi)徑0.5mm、外徑1.5mm)。對(duì)中空纖維，施加負(fù)載120g與頻率數(shù)20kHz的超聲波引起的振動(dòng)，緊密地排成長(zhǎng)40cm的直線(xiàn)狀。在其交叉部分的附近，不施加負(fù)載與超聲波振動(dòng)。
第二支撐體，使用杜邦公司制的聚酰亞胺酯薄膜(注冊(cè)商標(biāo)Capton)型號(hào)200H，用真空層壓將其層壓在中空纖維上。
之后的外形加工，采用印刷電路基板用的外形加工機(jī)將其切割成所需的形狀。除去規(guī)定部分的支撐體，制造成形狀為12條，全長(zhǎng)40cm的中空纖維露出50mm長(zhǎng)度的微型流體系統(tǒng)用支撐單元。中空纖維形成的流路的位置偏差，相對(duì)設(shè)計(jì)圖紙，收斂在±20μm內(nèi)。整個(gè)敷設(shè)部分，特別是交叉配線(xiàn)部分，沒(méi)有發(fā)生中空纖維的破損等的不合格情況。
接下來(lái)，用電子射線(xiàn)對(duì)中空纖維的規(guī)定部位進(jìn)行照射，使甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)接枝聚合后，在將亞氨二醋酸二鈉/二甲基亞砜的水溶液保持規(guī)定溫度的同時(shí)，在管內(nèi)以規(guī)定的流速流動(dòng)，使接枝聚合物鏈上的環(huán)氧基變換成亞氨二醋酸基，賦予金屬離子交換功能。
為了確認(rèn)按本實(shí)施例制造的微型流體系統(tǒng)用支撐單元的金屬離子交換功能是否能起作用，從一邊的端部供給一定濃度C0的硫酸銅水溶液，測(cè)定從另一邊的端部的流出液的濃度C。供給的銅離子的交換率用下面的公式計(jì)算。
交換率(％)＝(C0-C)/C0×100交換率約為60％，確認(rèn)微型流體系統(tǒng)用支撐單元具有金屬離子交換功能。
實(shí)施例2準(zhǔn)備好株式會(huì)社巖瀨制的氟樹(shù)脂管，商品名EXLON PFA管(內(nèi)徑0.5mm、外徑1.5mm)。將該樹(shù)脂管切斷成約40cm長(zhǎng)，一端插入聚乙烯過(guò)濾器，固定在規(guī)定部位301-308上。管內(nèi)填充日立化成工業(yè)株式會(huì)社制的硅膠塞片填充劑，商品名TM70，填充0.01cc后，將聚乙烯過(guò)濾器填滿(mǎn)，蓋上蓋，做成中空纖維501-508。
第一支撐體1，使用具有非粘結(jié)型感壓粘結(jié)劑，即道康寧亞洲株式會(huì)社制、商品名S9009(厚100μm)的厚0.5mm的鋁板。在該第一支撐體1的規(guī)定位置上，使用可進(jìn)行超聲波振動(dòng)與負(fù)荷的輸出控制的、可通過(guò)NC控制移動(dòng)X-Y平臺(tái)的NC配線(xiàn)裝置，敷設(shè)上述的中空纖維。對(duì)中空纖維501-508，施加負(fù)載150g與頻率數(shù)20kHz的超聲波引起的振動(dòng)，緊密地排成長(zhǎng)40cm的直線(xiàn)狀。
第二支撐體2，用杜邦公司制的聚酰亞胺酯薄膜(注冊(cè)商標(biāo)Capton)型號(hào)200H，用真空層壓將其層壓在中空纖維501-508上。
之后的外形加工，采用印刷電路基板用的外形加工機(jī)將其切割成所需的形狀。除去規(guī)定部分的支撐體，制造成形狀為8條全長(zhǎng)40cm的中空纖維501-508，露出50mm長(zhǎng)度的微型流體系統(tǒng)用支撐單元。中空纖維501-508形成的流路的位置偏差，相對(duì)設(shè)計(jì)圖紙，收納在±20μm內(nèi)，整個(gè)敷設(shè)部分，特別是在交叉配線(xiàn)部分，沒(méi)有發(fā)生中空纖維的破損的不合格情況。
為了確認(rèn)按本實(shí)施例制造的微型流體系統(tǒng)用支撐單元是否具有藥劑的吸附、解吸功能，進(jìn)行下面的測(cè)定。將磺草靈(Asulam)、快得寧(Oxine-Copper)、2-甲-4-氯苯氧丙酸(Mecoprop)、秋蘭姆(Thiuram)、異菌脲(Iprodione)、地散磷(Bensulide)的殘留農(nóng)藥測(cè)試用標(biāo)準(zhǔn)試劑(和光純藥工業(yè)株式會(huì)社制)各0.25ppm構(gòu)成的混合水溶液混合好，用微型注射器注入1ml在中空纖維501-508中。進(jìn)行通氣，使得注入的全部混合水溶液通過(guò)中空纖維501-508的規(guī)定部位301-308。接下來(lái)，向中空纖維501-508中注入乙腈，抽出，用HPLC進(jìn)行對(duì)此抽出液的成分分析。結(jié)果表明，全部成分中注入量的90％以上可以回收。
本發(fā)明的微型流體系統(tǒng)用支撐單元易于制造。另外，對(duì)反應(yīng)、分析的工序數(shù)或量不嚴(yán)格限制。而且，可以制成以cm為單位的長(zhǎng)距離流路。
其結(jié)果是，本發(fā)明的微型流體系統(tǒng)用支撐單元可以提供精度高、制造的位置偏差小的流體回路(微型流體系統(tǒng))。另外，因?yàn)榭梢允怪辽僖粭l中空纖維立體地交叉，所以可以提供一種復(fù)雜的流體回路的小型微型流體系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特征在于，包括第一支撐體，以及構(gòu)成微型流體系統(tǒng)流路的至少一條中空纖維，該中空纖維可任意形狀地敷設(shè)在上述第一支撐體上，且上述中空纖維內(nèi)側(cè)的規(guī)定部位具有功能性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特征在于，上述中空纖維敷設(shè)多條。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特征在于，至少一條其內(nèi)側(cè)規(guī)定部位沒(méi)有功能性的中空纖維還可任意形狀地敷設(shè)于第一支撐體上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任意一項(xiàng)所述的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特征在于，至少一條中空纖維與其它的至少另一條中空纖維交叉地敷設(shè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任意一項(xiàng)所述的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特征在于，至少一條中空纖維與該中空纖維本身交叉地敷設(shè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特征在于，還包括第二支撐體，在該第二支撐體與第一支撐體之間至少夾持一條中空纖維。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6任意一項(xiàng)所述的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特征在于，至少一條中空纖維的一部分敷設(shè)成從第一支撐體與第二支撐體的至少一個(gè)中露出。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7任意一項(xiàng)所述的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特征在于，至少一條中空纖維具有用于進(jìn)行使流體從外部注入及向外部抽出的至少一個(gè)操作的出入口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特征在于，出入口固定在第一支撐體與第二支撐體中的至少一個(gè)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9任意一項(xiàng)所述的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，具有連接中空纖維的路徑的連接部。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～10任意一項(xiàng)所述的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特征在于，至少一條中空纖維的規(guī)定部位形成有金屬膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～11任意一項(xiàng)所述的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特征在于，至少一條中空纖維的規(guī)定部位具有光透過(guò)性。
13.根據(jù)權(quán)利要求1～12任意一項(xiàng)所述的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特征在于，上述中空纖維所具有的功能性為從由吸附、解吸、離子交換、分離、除去、分配及氧化還原組成的一組功能中選擇的至少一種功能。
14.根據(jù)權(quán)利要求1～13任意一項(xiàng)所述的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特征在于，通過(guò)在至少一條中空纖維的內(nèi)側(cè)的規(guī)定部位固定填充劑而賦予其功能性。
15.根據(jù)權(quán)利要求1～14任意一項(xiàng)所述的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特征在于，通過(guò)在至少一條中空纖維的內(nèi)側(cè)的規(guī)定部位進(jìn)行接枝聚合處理而賦予其功能性。
16.根據(jù)權(quán)利要求1～15任意一項(xiàng)所述的微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其特征在于，通過(guò)在至少一條中空纖維的內(nèi)側(cè)的規(guī)定部位形成多孔體而賦予其功能性。
全文摘要
本發(fā)明提供一種微型流體系統(tǒng)用支撐單元，其對(duì)反應(yīng)或分析的步驟數(shù)或量不嚴(yán)格限定，并易于制造，而且，可高密度地安裝復(fù)雜的流體回路。其具備第一支撐體和構(gòu)成微型流體系統(tǒng)流路的至少一條中空纖維，該中空纖維可任意形狀地敷設(shè)在上述第一支撐體上，且上述中空纖維內(nèi)側(cè)的規(guī)定部位具有功能性。
文檔編號(hào)G01N1/00GK1921933SQ200580005099
公開(kāi)日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月18日
發(fā)明者河添宏, 安江清, 赤井邦彥, 井上嘉則 申請(qǐng)人:日立化成工業(yè)株式會(huì)社