專利名稱：光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料、微泵及微流體設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料，其被用于微流體設(shè)備中的微泵，所述微流體 設(shè)備是形成有微細(xì)流路的微流體設(shè)備，更具體而言，本發(fā)明涉及能夠在光照下產(chǎn)生用來輸 送微流體的氣體，從而提高微流體的送液效率的光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料、以及使用了該光 響應(yīng)性氣體發(fā)生材料的微泵及微流體設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，分析裝置的小型化在各個(gè)領(lǐng)域得到了發(fā)展。例如，在需要在患者近旁進(jìn)行 醫(yī)療診斷的臨床診斷中，強(qiáng)烈要求晶體檢查機(jī)器的小型化。此外，在對大氣、水或土壤中的 環(huán)境污染物質(zhì)進(jìn)行分析時(shí)，由于必須要在室外進(jìn)行，因此，在這類用途中強(qiáng)烈要求分析裝置 的小型化。作為可滿足上述需要的設(shè)備，微流體設(shè)備受到了關(guān)注。微流體設(shè)備中具有例如能 夠用手容易地進(jìn)行搬運(yùn)、操作的大小的基板。在該基板內(nèi)，形成有多個(gè)用來輸送試劑、稀釋 液及檢測樣品等的微細(xì)流路。另外，作為與上述微細(xì)流路相連接的部分，在基板內(nèi)還適當(dāng)設(shè) 置有試藥收納部、樣品供給部、稀釋液收納部、反應(yīng)室、混合部等。對于微流體設(shè)備而言，由于小型化得到發(fā)展，因此上述基板的大小通常為平面面 積在IOOOcm2以下的程度、基板厚度為0. 5mm IOmm左右。由此，在其內(nèi)部形成的微細(xì)流 路的直徑非常細(xì)，通常為5 μ m Imm左右。這里，對于流路平坦的情況，微細(xì)流路的直徑被 規(guī)定為平坦流路的截面中較窄截面的寬度。這樣一來，由于要在如上所述的直徑非常小的流路中輸送檢測樣品、稀釋液、試劑 等微流體，因此，與用來輸送常規(guī)液體的流路不同，會在很大程度上受到液體的表面張力、 微細(xì)流路的壁面浸潤性等的影響。因此，現(xiàn)有技術(shù)中已針對這類微流體設(shè)備的各個(gè)部分開 展了各種研究。已有關(guān)于在如上所述的微流體設(shè)備的基板內(nèi)形成微泵的方法的研究。其中，所述 微泵指的是用來向上述的微細(xì)流路中輸送微流體的驅(qū)動源，其典型含義為總體積為Icm3 以下程度的非常小的泵。例如，專利文獻(xiàn)1中公開了一種采用MEMS加工技術(shù)、具有經(jīng)過高 度小型化的隔膜(diaphragm)結(jié)構(gòu)的微泵。另外，在下述專利文獻(xiàn)2中，公開了一種利用微 小活塞進(jìn)行間歇送液的微泵。此外，下述專利文獻(xiàn)3中公開了一種利用使微細(xì)流路上產(chǎn)生 電滲流的方法進(jìn)行送液的泵。此外，下述專利文獻(xiàn)4中公開了一種由使用了固體電解質(zhì)的 氫泵構(gòu)成的微泵。另一方面，下述專利文獻(xiàn)5中公開下述微泵在形成于基板內(nèi)的微泵室中填充有 會在熱或光作用下產(chǎn)生氣體的材料的微泵。其中，通過向設(shè)置在微泵室中的、會在熱或光作 用下產(chǎn)生氣體的材料供應(yīng)熱能或?qū)嵤┕庹眨墒怪蓺怏w。進(jìn)一步，在該生成的氣體的壓 力作用下實(shí)現(xiàn)微細(xì)流路內(nèi)的微流體的輸送。在專利文獻(xiàn)5中，作為會在熱或光作用下產(chǎn)生 氣體的材料公開了氧含量為15 55重量％的聚氧化烯烴樹脂。專利文獻(xiàn)1 日本特開2001-132646號公報(bào)
專利文獻(xiàn)2 日本特開2002-021715號公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開平10-10088號公報(bào)專利文獻(xiàn)4 美國專利第3，489，670號說明書專利文獻(xiàn)5 日本特開2005-297102號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
就記載于專利文獻(xiàn)1 4中的各種微泵而言，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、小型化困難。特別是記 載在使用了隔膜結(jié)構(gòu)或微小活塞的專利文獻(xiàn)1、2中的泵，由于其具有機(jī)械結(jié)構(gòu)，因而不僅 小型化困難，還存在會在送液的微流體中發(fā)生脈動的問題。另一方面，對于在專利文獻(xiàn)4中記載的使用了固體電解質(zhì)的氫泵，由于其裝配繁 瑣、且導(dǎo)線及氣體流路等的線路制約大，因此，難以在微流體設(shè)備的基板內(nèi)高密度地安裝多個(gè)泵。與此相對，就專利文獻(xiàn)5中記載的微泵而言，由于在熱或光作用下產(chǎn)生氣體的材 料在經(jīng)過光照時(shí)會產(chǎn)生氣體，因此，無須復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并且也無須具有導(dǎo)線。由此，可促 進(jìn)微泵結(jié)構(gòu)的簡化及小型化，從而實(shí)現(xiàn)泵的高密度安裝。并且，由于僅形成填充有上述在光 照下產(chǎn)生氣體的材料的微泵室即可，因此也容易進(jìn)行對微流體設(shè)備中的基板的加工。然而，由于專利文獻(xiàn)5記載的微泵是采用氧含量為15 55重量％的聚氧化烯烴 樹脂而形成的微泵，因此，為了獲得充分的氣壓，必須要提高光的照射強(qiáng)度等，因而存在著 需要較長時(shí)間才能驅(qū)動流體的問題。此外，當(dāng)使用偶氮化合物作為用以產(chǎn)生氣體的化合物時(shí)，由于其在光或熱作用下 均會發(fā)生分解，因此還存在保存穩(wěn)定性不良等問題即，在保存時(shí)一旦出現(xiàn)高溫，則會違背 意圖地產(chǎn)生氣體。鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的在于提供光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料、以及 使用了該光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料的微泵及微流體設(shè)備，所述光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料用于微 流體設(shè)備中的微泵，所述微流體設(shè)備中形成有微細(xì)流路，當(dāng)受到光照時(shí)，該光響應(yīng)性氣體發(fā) 生材料能夠有效產(chǎn)生氣體、輸送微流體，并能夠提高送液效率。根據(jù)本申請的第1發(fā)明，提供一種光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料，其被用于微流體設(shè)備 中的微泵，所述微流體設(shè)備是在基板內(nèi)形成有微細(xì)流路的微流體設(shè)備，其中，所述光響應(yīng)性 氣體發(fā)生材料中含有光產(chǎn)酸劑和酸刺激產(chǎn)氣劑。此外，作為本發(fā)明中的所述光產(chǎn)酸劑，可使用在光照下產(chǎn)生酸的各種化合物，優(yōu)選 選自苯醌二疊氮化合物、鐺鹽、磺酸酯類及有機(jī)鹵化物中的至少1種，尤其優(yōu)選選自苯醌二 疊氮化合物、磺酸鐺鹽、芐磺酸酯、鹵化異氰尿酸酯及雙芳基磺酰重氮甲烷中的至少1種。 這些光產(chǎn)酸劑在受到光照時(shí)會有效地分解，產(chǎn)生磺酸等強(qiáng)酸。進(jìn)而，由于產(chǎn)生的酸與酸刺激 產(chǎn)氣劑會進(jìn)行有效的反應(yīng)，因而可進(jìn)一步提高氣體的生成效率。作為本發(fā)明中的所述酸刺激產(chǎn)氣劑，優(yōu)選碳酸鹽和/或碳酸氫鹽，通過使用碳酸 鹽和/或碳酸氫鹽作為酸刺激產(chǎn)氣劑，可以在利用酸給予刺激時(shí)更有效地產(chǎn)生氣體。本申請的第2發(fā)明的光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料是用于微流體設(shè)備中的微泵的光響 應(yīng)性氣體發(fā)生材料，所述微流體設(shè)備在基板內(nèi)形成有微細(xì)流路，該光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料 含有光產(chǎn)堿劑(A)和堿增殖劑(B)，所述光產(chǎn)堿劑(A)選自下述至少1種鈷胺類絡(luò)合物、氨基甲酸鄰硝基芐酯、肟酯、下述式(1)表示的在光照下產(chǎn)生胺且含有氨基甲酰氧基亞氨 基的化合物、以及由下述式(2)表示的羧酸(al)與堿性化合物(a2)形成的鹽。
[化學(xué)式1]式(1)中，禮為11價(jià)有機(jī)基團(tuán)，&及民分別為氫、芳香族或脂肪族基團(tuán)，&和民可 以相同也可以不同，η為1以上的整數(shù)。[化學(xué)式2]
權(quán)利要求
一種光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料，其被用于微流體設(shè)備中的微泵，所述微流體設(shè)備是在基板內(nèi)形成有微細(xì)流路的微流體設(shè)備，其中，所述光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料中含有光產(chǎn)酸劑和酸刺激產(chǎn)氣劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料，其中，酸刺激產(chǎn)氣劑的加入量的化 學(xué)當(dāng)量為由光產(chǎn)酸劑產(chǎn)生的酸的化學(xué)當(dāng)量以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料，其進(jìn)一步含有粘合劑樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料，其中，相對于100重量份粘合劑樹 脂，含有10重量份 300重量份的光產(chǎn)酸劑、10重量份 300重量份的酸刺激產(chǎn)氣劑。
5.一種光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料，其被用于微流體設(shè)備中的微泵，所述微流體設(shè)備是在 基板內(nèi)形成有微細(xì)流路的微流體設(shè)備，其中，所述光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料含有光產(chǎn)堿劑(A)和堿增殖劑(B)，所述光產(chǎn)堿劑 (A)選自下述化合物中的至少一種鈷氨類絡(luò)合物、氨基甲酸鄰硝基芐基酯、肟酯、以下述 式(1)表示的在光照射下產(chǎn)生胺且含有氨基甲酰氧基亞氨基的化合物、以及由下述式(2) 表示的羧酸(al)與堿性化合物(a2)形成的鹽；
6 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料，其中，相對于100重量份光產(chǎn)堿劑， 堿增殖劑的加入量為50 200重量份。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料，其進(jìn)一步含有氨基烷基化合物(C)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5 7中任一項(xiàng)所述的光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料，其進(jìn)一步含有粘合劑 樹脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料，其中，相對于100重量份粘合劑樹 脂，含有20 500重量份的光產(chǎn)堿劑(A)、10 1000重量份的堿增殖劑⑶。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9中任一項(xiàng)所述的光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料，該材料的形態(tài)呈片劑 狀、微粒狀或膜狀。
11.一種光響應(yīng)性氣體發(fā)生部件，其含有權(quán)利要求1 9中任一項(xiàng)所述的光響應(yīng)性氣體 發(fā)生材料和支持所述光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料的支持部件。
12.—種微泵，其用于微流體設(shè)備，所述微流體設(shè)備是在基板內(nèi)形成有微細(xì)流路的微流 體設(shè)備，所述微泵內(nèi)收納有下述材料中的至少1種權(quán)利要求1 10中任一項(xiàng)所述的光響 應(yīng)性氣體發(fā)生材料、包含該光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料的光響應(yīng)性氣體發(fā)生片劑、包含該光響
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的微泵，其中，所述基板內(nèi)形成有用于形成所述微泵的氣體 發(fā)生室，在所述基板的一面上設(shè)置有光學(xué)窗，并使該光學(xué)窗與氣體發(fā)生室相對，在所述氣體 發(fā)生室內(nèi)收納有所述光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料。
14.一種微泵，在該微泵中，權(quán)利要求1 10中任一項(xiàng)所述的光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料為 膜狀光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料，為了形成微泵，在所述基板上形成在基板表面設(shè)有開口的氣 體發(fā)生部；在所述基板表面上貼合有上述膜狀光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料，并使得所述氣體發(fā) 生部被上述膜狀光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料封閉。
15.一種微流體設(shè)備，所述微流體設(shè)備是在基板內(nèi)形成有微細(xì)流路的微流體設(shè)備，其 中，所述基板具有第1板和第2板，所述第1板內(nèi)置有至少2個(gè)上述微泵，所述第2板疊層 在該第1板上、且具有用于構(gòu)成微細(xì)流路的槽或通孔，所述微泵具有權(quán)利要求1 10中任 一項(xiàng)所述的光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料作為其驅(qū)動源。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的微流體設(shè)備，其中，該微流體設(shè)備設(shè)置有多個(gè)上述微細(xì)流 路，在微流體設(shè)備的平面視野中，進(jìn)一步具有遮光層，該遮光層設(shè)置于相鄰的上述微細(xì)流路 的開口之間，用來對上述氣體發(fā)生部進(jìn)行遮光。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料、以及使用了該光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料的微泵，其中，所述光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料被用于形成有微細(xì)流路的微流體設(shè)備中的微泵，該光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料在受到光照時(shí)可有效產(chǎn)生氣體、搬運(yùn)微流體，并且能夠提高送液效率。為此，本發(fā)明涉及一種包含光產(chǎn)酸劑和酸刺激產(chǎn)氣劑的光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料(13)、以及內(nèi)部收納有該光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料(13)的微泵(10)，其中，所述光響應(yīng)性氣體發(fā)生材料(13)是用于微流體設(shè)備中的微泵的的氣體發(fā)生劑，所述微流體設(shè)備是在基板內(nèi)形成有微細(xì)流路的微流體設(shè)備。
文檔編號G01N37/00GK101978173SQ200980100848
公開日2011年2月16日 申請日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月11日
發(fā)明者山本一喜, 福井弘司, 福岡正輝, 赤木良教 申請人:積水化學(xué)工業(yè)株式會社