マイクロリアクター用樹脂基板
【課題】極めて高い精度の溝や孔が形成されており、分析に用いる検体や流体が詰まったり漏れたりすることがないマイクロリアクター用樹脂基板を提供する。
【解決手段】樹脂−充填材複合材料からなるマイクロリアクター用樹脂基板であって、前記充填材は、アスペクト比が１０以上の無機材料若しくは高分子材料、又は、２．５×１０4以上の複屈折率を有する高分子材料であり、前記樹脂１００重量部に対して、前記充填材を０．０１〜２００重量部含有するマイクロリアクター用樹脂基板。
【解決手段】樹脂−充填材複合材料からなるマイクロリアクター用樹脂基板であって、前記充填材は、アスペクト比が１０以上の無機材料若しくは高分子材料、又は、２．５×１０4以上の複屈折率を有する高分子材料であり、前記樹脂１００重量部に対して、前記充填材を０．０１〜２００重量部含有するマイクロリアクター用樹脂基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極めて高い精度の溝や孔が形成されたマイクロリアクター用樹脂基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微小領域において検体の分離・濃縮、化学反応及び分析を行う研究が盛んに行われている。検体の分離・濃縮や化学反応を微小領域にて行えば、反応器との熱交換効率を大幅に向上し、大幅にエネルギーコストを節約することが可能となる。また、多種類の反応工程を微小領域に集積化することができれば、コンビナトリアル合成を容易に実現することができる。更に、分析システムを微小化することにより、分析時間を大幅に短縮し、試料量・廃棄量を大幅に低減することができる等、非常に多くの利点を有している。
【０００３】
近年の社会情勢変化の中にあって、医療診断を患者近傍で行うベッドサイド診断、大気・水・土壌中の環境汚染物質のモニタリング、食品の安全性の検査等、安価でかつ短時間に行う必要のある診断/分析技術に関するニーズは、益々高まっている。例えば、高齢者の増加の著しい近年にあって、患者近傍にて患者家族が診断した健康指標数値が在宅管理され、更には採取データを病院に定期的に送信することができれば、在宅医療環境を更に高めることが可能となる。また、例えば、重金属やダイオキシン、環境ホルモン等の環境汚染物質を、高価かつ大掛かりな装置を使用せずに簡易測定することができれば、よりきめの細かい安全環境を供出することが可能となる。水、大気、土壌における膨大量の汚染の生態系への危険が明らかにされてきた昨今において、一つ一つの汚染要因を安価かつ簡便
に知ることは、極めて重要な事柄である。このような簡易測定の概念は、「Ｐｏｉｎｔ Ｏｆ Ｃａｒｅ（ＰＯＣ）」と呼ばれ、今後の社会において非常に重要な概念である。
【０００４】
このような測定を簡易に行うためには、微量の試料を用いて測定を行えることが必要であるが、微量試料の分析・検出には、高い感度が求められる。従来、微量・高感度にて分析できる方法としては、キャピラリーガスクロマトグラフィー（ＣＧＣ）、キャピラリー液体クロマトグラフィー（ＣＬＣ）等で分離し、質量分析計（ＭＳ）で検出するＧＣ−ＭＳ、ＬＣ−ＭＳ等が広く用いられてきた。しかし、高価で大掛かりなＧＣ−ＭＳ、ＬＣ−ＭＳを簡単に持ち運ぶことはできないという問題があった。従って、測定が必要な現場で簡易に分析することができる、「オンサイト分析」に対応した、分析・検出手法の開発ニーズは極めて高い。
【０００５】
これに対して、数ｃｍ〜１０ｃｍ角程度以下のチップの表面に溝や孔を刻んで、その溝や孔における分離、濃縮又は反応等を利用して、微小領域中で微量試料の分析をおこなう手法が提案されている。この手法は、μＴＡＳ（ｍｉｃｒｏ又はｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄ ｔｏｔａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｙｓｔｅｍ）又はマイクロリアクターと総称されている。このようなマイクロリアクターについては、１９９０年には非特許文献１に既に概念が紹介されている。
【０００６】
マイクロリアクターに用いるチップの基板には、その加工性や精度の点から、主としてガラスや石英、シリコン等の無機材料が用いられてきた。例えば、半導体微細加工技術において広く用いられている光リソグラフィー技術を利用すれば、ガラス基板やシリコン基板上にミクロンオーダーの溝を自在に形成することができる。しかしながら、膨大な汚染サイトに関する分析を行うに際しては、測定チップを大量に生産し、簡単・安価に廃棄できることが重要であり、ガラスやシリコンは高価であるという問題があった。また、医療の現場においても、ガラス基板を使う場合には、廃棄の際に適切な処理費用を支払うことが義務付けられている。
【０００７】
そこで、樹脂からなるマイクロリアクター用基板が検討されている。マイクロリアクター用樹脂基板は、コスト、廃棄物としての処理等の点でガラス等よりも優れていることに加え、軽い、割れない等の特徴を備えている。更に、転写金型を利用した射出成形やホットプレス成形を行うことにより、非常に高い生産性にて表面に溝や孔を形成することが可能である。
しかし、マイクロリアクター用樹脂基板の表面の溝や孔には、分析に用いる検体や流体が詰まったり漏れたりすることがないよう、極めて高い精度が要求される。
【０００８】
射出成形又はホットプレス成形により形成する溝や孔の金型に対する転写精度は、一般に転写する形状が微小になればなるほど、形成された溝や孔部にヒケ・ダレといった問題が生じる可能性が高い。これは、樹脂の収縮や応力緩和によるものであり、樹脂の収縮特性や応力緩和特性を制御することは、マイクロリアクター用樹脂基板の製造に際して、極めて重要な課題である。
【０００９】
【非特許文献１】Ａ．Ｍａｎｚ，Ｎ．Ｇｒａｂｅｒ，Ｈ．Ｍ．Ｗｉｄｍｅｒ：Ｓｅｎｓ．Ａｃｔｕａｔｏｒｓ，Ｂ，１，２４４（１９９０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記現状に鑑み、極めて高い精度の溝や孔が形成されたマイクロリアクター用樹脂基板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】
【００１１】
本発明１は、樹脂−充填材複合材料からなるマイクロリアクター用樹脂基板であって、前記充填材は、アスペクト比が１０以上の無機材料若しくは高分子材料、又は、２．５×１０4以上の複屈折率を有する高分子材料であり、前記樹脂１００重量部に対して、前記充填材を０．０１〜２００重量部含有するマイクロリアクター用樹脂基板である。
【００１２】
本発明２は、樹脂−充填材複合材料からなるマイクロリアクター用樹脂基板であって、平面で切断した切断面における樹脂と充填材との界面を観察したときに、１００μｍ2あたりの界面長が２ｍｍ以上であるマイクロリアクター用樹脂基板である。
【００１３】
なお、本明細書においてマイクロリアクター用樹脂基板とは、主として、１）樹脂基板表面に流動可能な微量試料が流動するための微細な溝を有し、微量検体が樹脂基板上で反応することにより検体中の目的物質を検出する構造を有するもの、２）微細孔を有する樹脂基板であり、微量検体が孔中で反応することにより検体中の目的物質を検出する構造を有するもの、３）樹脂基板表面に流動可能な微量試料が流動するための微細な溝を有し、微量試料が樹脂基板上で反応することにより目的物質を合成・製造する構造を有するもの、４）樹脂基板表面に流動可能な微量試料が流動するための微細な溝を有し、微量試料が樹脂基板上で吸着・脱着工程を経ることにより、目的物質を精製又は抽出する構造を有するものを意味する。
以下に本発明を詳述する。
【００１４】
本発明１のマイクロリアクター用樹脂基板は、樹脂−充填材複合材料からなる。上記樹脂としては特に限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも用いることができる。なかでも、熱可塑性樹脂は、加熱により簡単に表面加工できることから好適である。また、熱硬化性樹脂の場合には、加熱により可塑化して表面加工することはできないが、予め硬化剤等を混合した前駆体液を転写金型に導入しておき、その場で硬化させることにより、樹脂表面を附形することは可能である。この場合、前駆体液が液状のため、転写金型の形状をより忠実に転写することができる。また一般に、静的に硬化された樹脂は、低い線膨張率、低い成形収縮率を示す。上記熱硬化樹脂として特に限定されないが、コストや取扱い性の点からエポキシ樹脂が好適である。
【００１５】
上記樹脂としては特に限定されないが、安価なマイクロリアクター用樹脂基板を提供するという目的に鑑みれば、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂等の安価な樹脂が好適である。マイクロリアクター用樹脂基板を化学分析用途に用いる場合には、吸光光度測定や蛍光分析等、光学的に目的物質を検出することが多いことから、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂等の光透過性に優れた樹脂が好適である。また、マイクロリアクター用樹脂基板を化学分析用途に用いる場合には、目的物質を検出するための反応物質として酸性物質やアルカリ性物質を用いることが多いことから、例えば、ポリオレフィン系樹脂等の耐酸・耐アルカリ性に優れる樹脂が好適である。ポリオレフィン系樹脂は、蛍光をほとんど発しないという点でも化学分析用途に適している。
【００１６】
また、本発明１のマイクロリアクター用樹脂基板を生体に埋め込んだり、微生物、タンパク質、酵素、抗体等を載せたりする用途に用いる場合には、上記樹脂は、変異原性を有しないものが好ましい。なお、本明細書において変異原性を有するとは、厚生労働省の有害性調査の結果、微生物を用いる変異原性試験及び哺乳類培養細胞を用いる染色体異常試験の２種類の変異原性試験で所定の基準を越える変異原性が認められ、健康障害を生じ
る可能性があることをいう。
【００１７】
上記充填材は、アスペクト比が１０以上の無機材料若しくは高分子材料、又は、２．５×１０4以上の複屈折率を有する高分子材料である。上記充填材としてアスペクト比が１０以上の無機材料又は高分子材料を用いる場合には、射出成形やホットプレス成形後の微小領域の変形を極めて効率的に抑制することができる。アスペクト比が１０未満である充填材を用いた場合には、このような効果は得られない。
【００１８】
アスペクト比の高い充填材は、図１に示すように、転写金型を溶融樹脂に押し当てる際に、容易に溝や孔の周りに配向する。アスペクト比を有する物質を充填材として用いる場合、充填材の長平面と樹脂材料の間により高い相互作用が発生する。即ち、充填材の配向方向に樹脂寸法変形率が小さくなるため、溝や孔の周囲の樹脂変形をより効果的に低減せしめることができる。また、溶融成形時に樹脂と充填材との間にすべりが起こるため、せん断速度に対するせん断応力が低くなる。このことも樹脂変形率の低減に繋がる副次効果である。
【００１９】
上記アスペクト比が１０以上の無機材料若しくは高分子材料は、長辺が５００ｎｍ以下でありかつ短辺が５０ｎｍ以下であることが好ましい。充填材がナノオーダーの大きさであれば、樹脂と充填材との界面長が飛躍的に増大し、微小領域の変形をより効率的に抑制することができる。また、本発明のマイクロリアクター用樹脂基板上の微細流路に微量液体を送液にするに際し、流路壁面の形状はスムーズな流れを形成する上で、極めて重要である。本発明１のマイクロリアクター用樹脂基板上に形成する流路幅が通常１μｍ程度であることに鑑みると、充填材が上述の大きさであれば充填材が流路の壁から突き出すといった問題を回避することができる。
また、上記アスペクト比が１０以上の無機材料若しくは高分子材料の長辺が３００ｎｍ以下であれば、得られるマイクロリアクター用樹脂基板は、可視光線波長領域である４００〜８００ｎｍにおける光透過性に優れた材料となることからより好ましい。
【００２０】
一方、充填材として２．５×１０4以上の複屈折率を有する高分子材料を用いる場合には、射出成形やホットプレス成形後の微小領域の変形を極めて効率的に抑制することができる。このような配向構造を有する高分子材料は、一般に延伸成形といった手法により形成することができる。延伸高分子は、延伸により発現した異方性のために、配向方向に無機材料並みの低い低い線膨張率、成形収縮率を示す。このような材料を充填すれば、配向部分とマトリックス材料の相互作用力により、射出成形やホットプレス成形後の微小領域の変形を極めて効率的に抑制することができる。また、２．５×１０4以上の複屈折率を有する高分子材料を充填材とすれば、そのアスペクト比が１０未満であっても、溶融成形時に樹脂と充填材との間にすべりが起こるため、せん断速度に対するせん断応力が低くなる
。このことも、樹脂変形率の低減に繋がる副次効果である。
【００２１】
上記２．５×１０4以上の複屈折率を有する高分子材料としては特に限定されず、例えば、延伸成形された繊維等が挙げられる。また、上記２．５×１０4以上の複屈折率を有する高分子材料としては、液晶ポリマーも挙げられる。液晶ポリマーは、溶融状態において液晶構造を示すため、容易に分子配向せしめることができ、発現した異方性のために、配向方向に低い線膨張率、成形収縮率を示す。
【００２２】
上記２．５×１０4以上の複屈折率を有する高分子材料の長径が３００ｎｍ以下であれば、得られるマイクロリアクター用樹脂基板は、可視光線波長領域である４００〜８００ｎｍにおける光透過性に優れた材料となることからより好ましい。
【００２３】
上記充填材が無機材料からなる場合にはは、適当な表面処理が施されていてもよい。一般に、一次粒子径が５００ｎｍよりも小さくなると、粒子表面エネルギーの増大により、粒子同士が凝集しやすくなる。樹脂は、無機材料に比べて疎水的な性質を有することが殆どであり、異種材料間の親水−疎水度が異なる場合には、無機材料からなる充填材の凝集を生じ易い。従って、無機材料からなる充填材の表面を、適当な表面処理剤にて修飾することにより、充填材の凝集を効果的に抑制することができる。上記表面処理剤としては特に限定されないが、例えば、ステアリン酸等の油脂酸；シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤等のカップリング剤；アミノドデカン酸等の長鎖アルキルアミノ酸等が好適である。
【００２４】
また、無機材料からなる充填材の凝集の防止のためには、上記樹脂に酸成分を配合してもよい。上記酸成分としては特に限定されないが、例えば、マレイン酸、アクリル酸、カルボン酸等が好適である。上記酸成分の配合方法としては特に限定されず、例えば、酸成分を多く含有する高分子材料をブレンドする方法、樹脂に酸成分をグラフトする方法等が挙げられる。
【００２５】
上記充填材としては特に限定されず、例えば、ガラス繊維、炭素繊維等の繊維状物質；ワラストナイト、カーボンピッチ、シリカピッチ等のウィスカー状物質；層状珪酸塩等が挙げられる。なかでも、天然に採掘することが可能であり、また合成によっても安価な製造が可能であることから層状珪酸塩が好適である。上記層状珪酸塩とは、層間に交換性陽イオンを有する珪酸塩鉱物を意味し、通常、厚さが約１ｎｍ、平均アスペクト比が約２０〜２００程度の微細な薄片状結晶がイオン結合により凝集してなるものをいう。
【００２６】
上記層状珪酸塩としては特に限定されず、例えば、モンモリロナイト，サポナイト，ヘクトライト，バイデライト，スティブンサイト，ノントロナイト等のスメクタイト系粘土鉱物、バーミキュライト，ハロイサイト等の天然雲母、膨潤性雲母（膨潤性マイカ）等の合成雲母等が挙げられ、天然のものでも合成されたものでも用いることができる。なかでも、膨潤性スメクタイト系粘度鉱物及び／又は膨潤性雲母が好適である。
【００２７】
一般に、層状珪酸塩の結晶薄片は、例えば、図２に示したモンモリロナイトのように、珪素等のイオンの回りに４つの酸素イオンが配位した４面体、アルミニウム等のイオンの回りに６つの酸素イオンが配位した８面体、及び、ＯＨ基から構成され、各々の結晶薄片は、結晶表面（Ｂ）上にナトリウムやカルシウム等のカチオンが配列することによりイオン結合力により結びつけられている。このように、層間結合力よりも層内結合力の方が強い構造を有するため、適当なせん断力等を印加することにより、高アスペクト比を有する構造を容易に形成することができる。
【００２８】
上記層状珪酸塩は、結晶表面（Ｂ）上のナトリウムやカルシウム等のイオンがカチオン性界面活性剤とイオン交換されたものであることが好ましい。これにより、層状結晶表面（Ｂ）は非極性化され、非極性樹脂中における層状珪酸塩の分散性が向上する。
【００２９】
上記層状珪酸塩は、Ｘ線回折測定により検出される層状珪酸塩の平均層間距離が６ｎｍ以上あるように樹脂中に分散していることが好ましい。層状珪酸塩を樹脂中に高分散させれば、層状珪酸塩と樹脂との比界面積が飛躍的に増大し、層状珪酸塩と樹脂との間の相互摩擦力により、更に寸法安定性に優れた射出成形品又はホットプレス成形品を提供することができる。一般に、層状珪酸塩の層間引力は、層間距離が６ｎｍ以上になった場合に極めて小さくなるため、樹脂中により微細に分散する。従って、平均層間距離を６ｎｍ以上とすることで、射出成形やホットプレス成形後の樹脂−充填材複合材料の微小領域の変形を極めて効率的に抑制することができる。層状珪酸塩がイオン結合力により互いに凝集した状態、即ち層間距離が６ｎｍ未満であると、層状珪酸塩の添加による改質効果は非常に小
さいものとなる。
なお、上記層状珪酸塩の平均層間距離とは、層状珪酸塩の薄片状結晶の００１面間の距離、即ち図２における２枚の薄片状結晶の中心間距離をいうものとする。図３に、平均層間距離が６ｎｍ以上の場合のＸ線回折プロファイルを、図４に、平均層間距離が６ｎｍ未満の場合のＸ線回折プロファイルを示した。図３では、層間距離２ｎｍの位置に小さな回折ピークが現れるものの６ｎｍ以上のブロードな回折線により、層間距離の大部分が６ｎｍ以上であることがわかる。
【００３０】
上記充填材の配合量の下限は、樹脂１００重量部に対して０．０１重量部、上限は２００重量部である。０．０１重量部未満であると、寸法安定性に対する効果を発揮できず、２００重量部を超えると、得られるマイクロリアクター用樹脂基板の透明性が充填材による散乱により低下する。好ましい下限は１重量部、好ましい上限は２０重量部である。
【００３１】
本発明２は、樹脂−充填材複合材料からなるマイクロリアクター用樹脂基板であって、平面で切断した切断面における樹脂と充填材との界面を観察したときに、１００μｍ2あたりの界面長が２ｍｍ以上であるマイクロリアクター用樹脂基板である。ここで界面長とは、上記切断面に観察される樹脂と充填材の単位面積あたりの総長を意味する。
図５に、本発明２のマイクロリアクター用樹脂基板を平面で切断した切断面を、図６に平均粒子径と界面長との関係を示した。図６より、特に平均粒子径が１５０ｎｍ以下となったときに界面長が飛躍的に増大することがわかる。平均粒子径１５０ｎｍのときの界面長は、１００μｍ2あたり２ｍｍであり、界面長が２ｍｍを超えると、樹脂と充填材との界面の面積が飛躍的に増大する。樹脂と充填材の界面の面積が増大すれば、樹脂と充填材との相互作用が高まり、樹脂−充填材複合材料の線熱膨張係数や熱寸法変化率を低減せしめることができる。なお、本発明２のマイクロリアクター用樹脂基板に用いる樹脂及び充填材としては、本発明１のマイクロリアクター用樹脂基板と同様のものを用いることができる。
【００３２】
本発明１及び本発明２のマイクロリアクター用樹脂基板は、波長領域４００〜８００ｎｍにおける光線透過率の最小値が５０％以上であることが好ましい。５０％未満であると、可視光線波長領域における光透過性に劣るものとなる。本発明１及び本発明２のマイクロリアクター用樹脂基板を物質の分析・検出に用いる場合、吸光光度測定や蛍光光度測定等の光学的検出法を用いることができることは、検出機構が簡便であるという点で好ましい。可視光線波長領域における光透過性を有することはマイクロリアクターを分析システムとして用いる場合、重要な特性である。また、本発明のマイクロリアクター用樹脂基板が透明性を有することにより、光学顕微鏡等を用い、微小流体の流れ状態や発色等を直接観察することも可能となる。
【００３３】
本発明１及び本発明２のマイクロリアクター用樹脂基板の溝の断面形状としては特に限定されず、三角形、正方形、長方形等の多角形の形状；半円形、半楕円形等の円形形状が挙げられる。また、異なった形状の溝を組み合わせたものであってもよい。
上記溝の幅の好ましい下限は１μｍ、好ましい上限は３０００μｍであり、深さの好ましい下限は０．１μｍ、好ましい上限は２０００μｍであり、断面積の好ましい下限は０．１μｍ2、好ましい上限は６００万μｍ2である。溝が小さいと、検体中の侠雑物によりキャピラリーが詰まる原因となったり、流れが乱されたりする。溝が大きいと、必要な試料量が多くなる。
【００３４】
本発明１及び本発明２のマイクロリアクター用樹脂基板を用いてなるμＴＡＳ又はマイクロリアクターでは、１０ｐＬ〜１００μＬ程度の微量の試料を用いる。このような極微量成分の分析や定量分析等を行う上では、形成した溝の上をより均一に流れることが必要であり、その点で溝の寸法精度が優れていることが求められる。一般に、μＴＡＳ又はマイクロリアクターを用いて微量成分の分析を行う場合には、溝体積の大きさは目的化学物質の検出量に比例する。更に、溝体積のばらつきは、溝中に流れる流体の流れ均一性を乱すため、目的化学物質の検出量のばらつきを更に増大する。一般に、目的化学物質の定量分析を行う場合には、たとえ簡易的な分析であっても、分析精度は高いことが望まれる。従って、凸形状を有する金型を利用して溝を転写しようとする場合、意味のある検出結果を得る上で、凸形状を忠実に転写している必要がある。
【００３５】
本発明１及び本発明２のマイクロリアクター用樹脂基板を作製する方法としては特に限定されず、上記樹脂と充填材とを従来公知の方法により混練したものを、射出形成又はホットプレス成形する方法等が挙げられる。
【００３６】
本発明１のマイクロリアクター用樹脂基板は、樹脂に特定の性質を有する充填材を配合した樹脂−充填材複合材料からなることにより、また、本発明２のマイクロリアクター用樹脂基板は、樹脂に一定以上の界面長で充填材を配合した樹脂−充填材複合材料からなることにより、樹脂の収縮特性や応力緩和特性を効果的に制御することができることから、射出成形やホットプレス成形後の微小領域の変形を極めて効率的に抑制することができ、極めて高い精度の溝や孔が形成することができる。また、成形収縮率が低いことから、直線やカーブ等を含む複雑な図形の流路同士を異なるマイクロリアクター用樹脂基板同士で接合しても、流路間のズレを極小化することができる。
【００３７】
本発明１及び本発明２のマイクロリアクター用樹脂基板は、表面に流動可能な微量試料が流動する微細な溝を有する基板、又は、所定の目的物質を検出するための微細反応孔を有する基板として好適に使用することができる。マイクロリアクター用樹脂基板の溝に、液体試料のサンプリング部、成分の異なる液体の合流部、希釈部、濃縮部、反応部、分離部、検出部を適宜設計・配置し、適当な素材にて蓋又はシールをして液漏れを防ぐことにより、マイクロリアクター又はμＴＡＳチップとすることができる。
【００３８】
更に、液体を送液する手段として、例えば、ポンプ送液や電気浸透流による送液手段を付加することができる。上記電気浸透流を送液手段として用いる場合には、電気泳動分離を主な目的とした流路部分を作ることもできる。ポンプ送液や電気浸透流等のいずれの送液手段で送液する場合にも、１つの流路部分が複数の目的を兼ね備えていても良い。また、マイクロリアクター用樹脂基板は、流路が、１つの操作を主な目的とした流路部分のみからなっていてもよいが、複数の各々異なった操作を主な目的とした流路部分を組み合わせた流路となっていることにより、単なる定性分析ではなく、定量分析や反応等を伴うような高度な分析が可能な装置とする事ができる。
【００３９】
一方、マイクロリアクター又はμＴＡＳチップの生産性の観点からは、少なくとも一方の板状部材は表面に液体が流れる溝を有する平板であって、この平板と他方の板又はフィルム状部材を、該平板の溝を内側にして張り合わせて作製されるキャピラリー構造をとることが好ましい。また、弾性フィルムを樹脂基板の上に貼ることにより、キャピラリーを形成する構造をとることも可能である。また、表面に液体が流れる溝を有する平板（板状部材）のみからなり、溝の上面が開放されたままの構造をとることも可能である。
【００４０】
得られたマイクロリアクター又はμＴＡＳチップは、医療現場でのベッドサイド診断や環境汚染物質のオンサイト分析等に使用することができる。上記ベッドサイド診断としては、例えば、血液成分等の検査結果を外来患者が受診当日にその日の検査結果を知らさせ、その結果に基づく治療薬や治療方法の選択が行えるといったこと等が挙げられる。また、環境汚染物質のオンサイト分析としては、例えば、河川の汚濁、廃棄物中の有害物質の定量定性分析等が挙げられる。この利点として、従来には持ち帰ってＧＣ−ＭＳ等の大掛かりな測定機器を用いることが必要であった分析を、持ち帰らずに汚染現場で行えるといったことが挙げられる。
【００４１】
マイクロリアクター又はμＴＡＳチップの検出対象物質としては特に限定されないが、例えば、環境ホルモン物質、ＶＯＣ、重金属、ダイオキシン等の環境汚染化学物質；血液、髄液、唾液、尿中等に含まれる生体成分；臓器、組織、粘膜由来の生体成分；感染源となる菌やウィルス等のタンパク質；ＤＮＡ、ＲＮＡ等の核酸；アレルゲン、種々の抗原等が挙げられる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、極めて高い精度の溝や孔が形成されたマイクロリアクター用樹脂基板を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【実施例】
【００４４】
（実施例１）
日本製鋼所社製小型押出機ＴＥＸ３０中に、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）とガラス繊維（ユニチカ社製、ユニチカグラスファイバー）とを重量比率で１００／１０となるようにフィードし、設定温度２００℃にて溶融混練し、押し出されたストランドをペレタイザーにてペレット化した。得られたペレットを、１．５ｍｍ厚の板状にプレス成形し、樹脂基板作製用板とした。
【００４５】
プレス金型を、手動プレス機にて１８０℃で予熱した。この金型コア部に、得られた樹脂基板作製用板約４ｇを置き、プレス金型を１８０℃まで加熱した。プレス金型の温度が１８０℃になったのを確認したところで、圧力９８０Ｎ／ｃｍ2にて３０秒間加圧し、材料に矩形の溝を転写成形した。プレス金型を冷却プレス機に移し、圧力９８０Ｎ／ｃｍ2にて加圧し、金型温度が室温まで低下したことを確認し、プレス金型を冷却プレス機から取り出した。金型コア部から、溝が転写された樹脂基板を取り出した。
【００４６】
なお、用いたプレス金型を図７に示した。プレス金型のクリアランスは、１ｍｍであり、成形された樹脂基板の厚みは１ｍｍとなる。プレス金型には、図８に示す流路が描かれている評価用入れ子型が取り付けられており、その表面には、図９に示すように切削加工によって高さ５０μｍ、幅５０μｍの矩形突起が彫り出されており、プレスにより図９に示した断面形状を有する樹脂基板が得られる。
【００４７】
（実施例２）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１００重量部とタルク（日本タルク社製、汎用タルク）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００４８】
（実施例３）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を９５：５の割合で配合した樹脂１００重量部とモンモリロナイト（サザンクレイ社製、Ｃｌｏｉｓｉｔｅ２０Ａ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００４９】
（実施例４）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を９５：５の割合で配合した樹脂１００重量部と合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００５０】
（実施例５）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を９５：５の割合で配合した樹脂１００重量部と合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）５０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００５１】
（実施例６）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を９５：５の割合で配合した樹脂１００重量部と合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）５重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００５２】
（実施例７）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１００重量部と、微細粉末ＰＥＴフィラー１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
微細粉末ＰＥＴフィラーは、膜厚１００μｍのＰＥＴフィルム（東レ合成フィルム社製、ＰＥＴ−Ｇ）を、縦方向に１０倍、横方向に８倍、延伸温度２００℃にて２軸延伸し、張力を保持しながら２２０℃にてアニール処理を行ったものを、フィルム裁断機により微細に裁断して得た。
なお、微細粉末ＰＥＴフィラーのレーザー回折測定による平均径は５μｍ、アスペクト比は１２程度、複屈折率は５×１０5であった。
【００５３】
（実施例８）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を９５：５の割合で配合した樹脂１００重量部とシリカ（日本アエロジル社製、グレード：Ｒ９７２）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００５４】
（実施例９）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を９５：５の割合で配合した樹脂１００重量部とシリカ（日本アエロジル社製、グレード：Ｒ９７２）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００５５】
（実施例１０）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１００重量部と高延伸ポリエチレンテレフタレート１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。高延伸ポリエチレンテレフタレートは、膜厚１０μｍの２軸延伸ＰＥＴフィルム（東レ社製、ルミラー）を、フィルム裁断機により微細に裁断たものを用いた。
高延伸ポリエチレンテレフタレートのレーザー回折測定による平均径は８０μｍ、アスペクト比は１０程度、複屈折率は５．０×１０4であった。
【００５６】
（実施例１１）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１００重量部と高延伸ポリエチレンテレフタレート１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。高延伸ポリエチレンテレフタレートは、膜厚２０μｍの２軸延伸ＰＥＴフィルム（東レ社製、ルミラー）を、フィルム裁断機により微細に裁断したものを用いた。高延伸ポリエチレンテレフタレートのレーザー回折測定による平均径は６０μｍ、アスペクト比は３程度、複屈折率は、２．８×１０4であった。
【００５７】
（実施例１２）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１００重量部と液晶高分子１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
液晶高分子は、日本製綱社製押出機ＴＥＸ３０の先端に紡糸用ノズルを装着し、押出成形した液晶高分子（ポリプラスチックス社製、グレード：ベクトラＡ４１０）を毎分５００ｍの線速にて製糸を行うことにより予め配向させ、これを微細形状に裁断したものを用いた。
液晶高分子のレーザー回折測定による平均径は７０μｍ、アスペクト比は９程度、複屈折率は３．３×１０4であった。
【００５８】
（実施例１３）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を８０：２０の割合で配合した樹脂１００重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００５９】
（実施例１４）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を７０：３０の割合で配合した樹脂１００重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００６０】
（実施例１５）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を７０：３０の割合で配合した樹脂１００重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１５０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００６１】
（実施例１６）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を７０：３０の割合で配合した樹脂１００重量部と、モンモリロナイト（サザンクレイ社製、Ｃｌｏｉｓｉｔｅ２０Ａ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００６２】
（実施例１７）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を７０：３０の割合で配合した樹脂１００重量部と、合成スメクタイト（コープケミカル社製、ＳＡＮ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００６３】
（実施例１８）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリプロピレン樹脂（日本ポリケム社製、グレード：ＥＡ９）と酸変性ポリプロピレン（三洋化成社製、グレード：ユーメックス１００１）を８０：２０の割合で配合した樹脂１００重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００６４】
（実施例１９）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリスチレン樹脂（旭化成社製、グレード：Ｇ８２５９）と酸変性ポリスチレン（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８１００）を８０：２０の割合で配合した樹脂１００重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００６５】
（実施例２０）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリ乳酸樹脂（島津社製、グレード：Ｌａｃｔｙ９０３０、ＭＦＲ＝５．５）と酸変性ポリスチレン（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８１００）を８０：２０の割合で配合した樹脂１００重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１０重量部とを用い、転写成形温度２１０℃としたこと以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００６６】
（実施例２１）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリカーボネート樹脂（帝人化成社製、グレード：Ｌ−１２５０Ｚ１００、ＭＦＲ＝５．５）と酸変性ポリスチレン（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８１００）を８０：２０の割合で配合した樹脂１００重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１０重量部とを用い、転写成形温度２７０℃としたこと以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００６７】
（実施例２２）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリエチレンテレフタラート樹脂（ユニチカ社製、ユニチカポリエステル）と酸変性ポリスチレン（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８１００）を８０：２０の割合で配合した樹脂１００重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１０重量部とを用い、転写成形温度２７０℃としたこと以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００６８】
（実施例２３）
ビスフェノールＡのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂（旭電化工業社製、アデカレジンＥＰ−４１００）と、硬化剤ポリオキシプロピレンジアミン（旭電化工業社製、ＥＨ２６０）と、モンモリロナイト（サザンクレイ社製、Ｃｌｏｉｓｉｔｅ２０Ａ）とを重量比率で１０／３／１となるように容器中にて均質になるまで攪拌・混合し、液状前駆体を調製した。
【００６９】
実施例１で用いたプレス金型を、手動プレス機にて７５℃に予熱した。金型コア部に、調製した液状前駆体約４ｇを置き、金型を７５℃まで加熱した。金型温度が７５℃になったのを確認してから、材料を圧力９８０Ｎ／ｃｍ2にて３時間加圧し、その後、金型温度を１２５℃に上げ、更に３時間加圧を行い、矩形の溝を転写成形した。プレス金型を冷却プレス機に移し、圧力９８０Ｎ／ｃｍ2にて加圧し、金型温度が室温まで低下したことを確認してから、プレス金型を冷却プレス機から取り出した。金型コア部から、溝が転写された樹脂基板を取り出した。
【００７０】
（比較例１）
樹脂として、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）を用い、充填材を用いなかった以外は、実験例１と同様の方法で樹脂基板を作製した。
【００７１】
（比較例２）
樹脂として、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を７０：３０の割合で配合したものを用い、充填材を用いなかった以外は、実験例１と同様の方法で樹脂基板を作製した。
【００７２】
（比較例３）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１０重量部と、シリカ（日本アエロジル製、グレード：Ｒ９７２）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００７３】
（比較例４）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を９５：５の割合で配合した樹脂３００重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００７４】
（比較例５）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を７０：３０の割合で配合した樹脂１０重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）３００重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００７５】
（比較例６）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１００重量部と、シリカ（日本アエロジル社製、グレード：Ｒ９７２）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００７６】
（比較例７）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１００重量部と、モンモリロナイト（サザンクレイ社製、Ｃｌｏｉｓｉｔｅ２０Ａ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００７７】
（比較例８）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１００重量部と、ＰＥＴフィラー１０重量部を用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
フィラーは、膜厚１００μｍのＰＥＴフィルム（東レ合成フィルム社製、ＰＥＴ−Ｇ）を、フィルム裁断機により微細に裁断し、フィラーとしたものを用いた。
フィラーのレーザー回折測定による平均径は２００μｍ、アスペクト比は２程度、複屈折率は５×１０であった。
【００７８】
（比較例９）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１００重量部と、低延伸ポリエチレンテレフタレート１０重量部を用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。低延伸ポリエチレンテレフタレートは、膜厚１００μｍのＰＥＴフィルム（東レ合成フィルム製、ＰＥＴ−Ｇ）を、延伸温度２００℃にて、縦方向に１．５倍、横方向に１．２倍２軸延伸し、張力を保持しながら２２０℃にてアニール処理を行って得たフィルムを、フィルム裁断機により微細に裁断したものを用いた。
低延伸ポリエチレンテレフタレートのレーザー回折測定による平均径は５０μｍ、アスペクト比は１．２程度、複屈折率は５×１０2であった。
【００７９】
実施例１〜２３お比較例１〜９で作製した樹脂基板について、以下の方法により評価を行った。
結果を表１に示した。
【００８０】
（転写性評価）
樹脂基板を、図１０に示した１、２及び３の部分で切断し、溝の１１、１２、１３、１４、２１、２２、３１、３２部の断面形状をキーエンス社製光学顕微鏡（ＶＨＰ４０）にて観測し、金型表面の凸形状を忠実に転写しているかどうかを以下の基準により評価した。
◎：特に忠実に転写したもの
〇：目的物質の分析に問題の無い範囲で忠実に転写したもの
×：目的物質の分析に明らかに問題があるもの
【００８１】
（透明性評価）
波長範囲４００〜８００ｎｍの可視光の光線透過率を日立社製可視光スペクトロフォトメーター（Ｕ−３５００）にて測定を行い、以下の基準により評価した。
◎：全光線透過率が９０％以上だったもの
〇：全光線透過率が５０以上９０％未満だったもの
×：全光線透過率が５０％未満であったもの
【００８２】
【表１】
【００８３】
表１、２より、実施例１〜２３で作製した樹脂基板はいずれも分析に問題の無い転写性を示したが、比較例１〜４、６〜９で作製した樹脂基板は分析に明らかな問題があった。また、比較例5で作製した樹脂基板は、転写性は優れているものの、透明性は得られていない。この場合、マイクロリアクター基板としての機能は有するものの、検出部として光学系を用いることはできない。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】転写金型を溶融樹脂に押し当てた場合の充填材の状態を示す模式図である。
【図２】層状珪酸塩の結晶薄片の状態を説明するための模式図である。
【図３】層状珪酸塩の結晶薄片の平均層間距離が６ｎｍ以上の場合のＸ線回折プロファイルである。
【図４】層状珪酸塩の結晶薄片の平均層間距離が６ｎｍ未満の場合のＸ線回折プロファイルである。
【図５】本発明のマイクロリアクター用樹脂基板を平面で切断した切断面を示す模式図である。
【図６】平均粒子径と界面長との関係を示す図である。
【図７】実施例で用いたプレス金型を示す模式図である。
【図８】実施例で用いたプレス金型の入れ子型を示す模式図である。
【図９】実施例で作製した樹脂基板の凸形状を示す断面図である。
【図１０】実施例の転写性評価において樹脂基板の切断方法を示す模式図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極めて高い精度の溝や孔が形成されたマイクロリアクター用樹脂基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微小領域において検体の分離・濃縮、化学反応及び分析を行う研究が盛んに行われている。検体の分離・濃縮や化学反応を微小領域にて行えば、反応器との熱交換効率を大幅に向上し、大幅にエネルギーコストを節約することが可能となる。また、多種類の反応工程を微小領域に集積化することができれば、コンビナトリアル合成を容易に実現することができる。更に、分析システムを微小化することにより、分析時間を大幅に短縮し、試料量・廃棄量を大幅に低減することができる等、非常に多くの利点を有している。
【０００３】
近年の社会情勢変化の中にあって、医療診断を患者近傍で行うベッドサイド診断、大気・水・土壌中の環境汚染物質のモニタリング、食品の安全性の検査等、安価でかつ短時間に行う必要のある診断/分析技術に関するニーズは、益々高まっている。例えば、高齢者の増加の著しい近年にあって、患者近傍にて患者家族が診断した健康指標数値が在宅管理され、更には採取データを病院に定期的に送信することができれば、在宅医療環境を更に高めることが可能となる。また、例えば、重金属やダイオキシン、環境ホルモン等の環境汚染物質を、高価かつ大掛かりな装置を使用せずに簡易測定することができれば、よりきめの細かい安全環境を供出することが可能となる。水、大気、土壌における膨大量の汚染の生態系への危険が明らかにされてきた昨今において、一つ一つの汚染要因を安価かつ簡便
に知ることは、極めて重要な事柄である。このような簡易測定の概念は、「Ｐｏｉｎｔ Ｏｆ Ｃａｒｅ（ＰＯＣ）」と呼ばれ、今後の社会において非常に重要な概念である。
【０００４】
このような測定を簡易に行うためには、微量の試料を用いて測定を行えることが必要であるが、微量試料の分析・検出には、高い感度が求められる。従来、微量・高感度にて分析できる方法としては、キャピラリーガスクロマトグラフィー（ＣＧＣ）、キャピラリー液体クロマトグラフィー（ＣＬＣ）等で分離し、質量分析計（ＭＳ）で検出するＧＣ−ＭＳ、ＬＣ−ＭＳ等が広く用いられてきた。しかし、高価で大掛かりなＧＣ−ＭＳ、ＬＣ−ＭＳを簡単に持ち運ぶことはできないという問題があった。従って、測定が必要な現場で簡易に分析することができる、「オンサイト分析」に対応した、分析・検出手法の開発ニーズは極めて高い。
【０００５】
これに対して、数ｃｍ〜１０ｃｍ角程度以下のチップの表面に溝や孔を刻んで、その溝や孔における分離、濃縮又は反応等を利用して、微小領域中で微量試料の分析をおこなう手法が提案されている。この手法は、μＴＡＳ（ｍｉｃｒｏ又はｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄ ｔｏｔａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｙｓｔｅｍ）又はマイクロリアクターと総称されている。このようなマイクロリアクターについては、１９９０年には非特許文献１に既に概念が紹介されている。
【０００６】
マイクロリアクターに用いるチップの基板には、その加工性や精度の点から、主としてガラスや石英、シリコン等の無機材料が用いられてきた。例えば、半導体微細加工技術において広く用いられている光リソグラフィー技術を利用すれば、ガラス基板やシリコン基板上にミクロンオーダーの溝を自在に形成することができる。しかしながら、膨大な汚染サイトに関する分析を行うに際しては、測定チップを大量に生産し、簡単・安価に廃棄できることが重要であり、ガラスやシリコンは高価であるという問題があった。また、医療の現場においても、ガラス基板を使う場合には、廃棄の際に適切な処理費用を支払うことが義務付けられている。
【０００７】
そこで、樹脂からなるマイクロリアクター用基板が検討されている。マイクロリアクター用樹脂基板は、コスト、廃棄物としての処理等の点でガラス等よりも優れていることに加え、軽い、割れない等の特徴を備えている。更に、転写金型を利用した射出成形やホットプレス成形を行うことにより、非常に高い生産性にて表面に溝や孔を形成することが可能である。
しかし、マイクロリアクター用樹脂基板の表面の溝や孔には、分析に用いる検体や流体が詰まったり漏れたりすることがないよう、極めて高い精度が要求される。
【０００８】
射出成形又はホットプレス成形により形成する溝や孔の金型に対する転写精度は、一般に転写する形状が微小になればなるほど、形成された溝や孔部にヒケ・ダレといった問題が生じる可能性が高い。これは、樹脂の収縮や応力緩和によるものであり、樹脂の収縮特性や応力緩和特性を制御することは、マイクロリアクター用樹脂基板の製造に際して、極めて重要な課題である。
【０００９】
【非特許文献１】Ａ．Ｍａｎｚ，Ｎ．Ｇｒａｂｅｒ，Ｈ．Ｍ．Ｗｉｄｍｅｒ：Ｓｅｎｓ．Ａｃｔｕａｔｏｒｓ，Ｂ，１，２４４（１９９０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記現状に鑑み、極めて高い精度の溝や孔が形成されたマイクロリアクター用樹脂基板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】
【００１１】
本発明１は、樹脂−充填材複合材料からなるマイクロリアクター用樹脂基板であって、前記充填材は、アスペクト比が１０以上の無機材料若しくは高分子材料、又は、２．５×１０4以上の複屈折率を有する高分子材料であり、前記樹脂１００重量部に対して、前記充填材を０．０１〜２００重量部含有するマイクロリアクター用樹脂基板である。
【００１２】
本発明２は、樹脂−充填材複合材料からなるマイクロリアクター用樹脂基板であって、平面で切断した切断面における樹脂と充填材との界面を観察したときに、１００μｍ2あたりの界面長が２ｍｍ以上であるマイクロリアクター用樹脂基板である。
【００１３】
なお、本明細書においてマイクロリアクター用樹脂基板とは、主として、１）樹脂基板表面に流動可能な微量試料が流動するための微細な溝を有し、微量検体が樹脂基板上で反応することにより検体中の目的物質を検出する構造を有するもの、２）微細孔を有する樹脂基板であり、微量検体が孔中で反応することにより検体中の目的物質を検出する構造を有するもの、３）樹脂基板表面に流動可能な微量試料が流動するための微細な溝を有し、微量試料が樹脂基板上で反応することにより目的物質を合成・製造する構造を有するもの、４）樹脂基板表面に流動可能な微量試料が流動するための微細な溝を有し、微量試料が樹脂基板上で吸着・脱着工程を経ることにより、目的物質を精製又は抽出する構造を有するものを意味する。
以下に本発明を詳述する。
【００１４】
本発明１のマイクロリアクター用樹脂基板は、樹脂−充填材複合材料からなる。上記樹脂としては特に限定されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも用いることができる。なかでも、熱可塑性樹脂は、加熱により簡単に表面加工できることから好適である。また、熱硬化性樹脂の場合には、加熱により可塑化して表面加工することはできないが、予め硬化剤等を混合した前駆体液を転写金型に導入しておき、その場で硬化させることにより、樹脂表面を附形することは可能である。この場合、前駆体液が液状のため、転写金型の形状をより忠実に転写することができる。また一般に、静的に硬化された樹脂は、低い線膨張率、低い成形収縮率を示す。上記熱硬化樹脂として特に限定されないが、コストや取扱い性の点からエポキシ樹脂が好適である。
【００１５】
上記樹脂としては特に限定されないが、安価なマイクロリアクター用樹脂基板を提供するという目的に鑑みれば、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂等の安価な樹脂が好適である。マイクロリアクター用樹脂基板を化学分析用途に用いる場合には、吸光光度測定や蛍光分析等、光学的に目的物質を検出することが多いことから、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂等の光透過性に優れた樹脂が好適である。また、マイクロリアクター用樹脂基板を化学分析用途に用いる場合には、目的物質を検出するための反応物質として酸性物質やアルカリ性物質を用いることが多いことから、例えば、ポリオレフィン系樹脂等の耐酸・耐アルカリ性に優れる樹脂が好適である。ポリオレフィン系樹脂は、蛍光をほとんど発しないという点でも化学分析用途に適している。
【００１６】
また、本発明１のマイクロリアクター用樹脂基板を生体に埋め込んだり、微生物、タンパク質、酵素、抗体等を載せたりする用途に用いる場合には、上記樹脂は、変異原性を有しないものが好ましい。なお、本明細書において変異原性を有するとは、厚生労働省の有害性調査の結果、微生物を用いる変異原性試験及び哺乳類培養細胞を用いる染色体異常試験の２種類の変異原性試験で所定の基準を越える変異原性が認められ、健康障害を生じ
る可能性があることをいう。
【００１７】
上記充填材は、アスペクト比が１０以上の無機材料若しくは高分子材料、又は、２．５×１０4以上の複屈折率を有する高分子材料である。上記充填材としてアスペクト比が１０以上の無機材料又は高分子材料を用いる場合には、射出成形やホットプレス成形後の微小領域の変形を極めて効率的に抑制することができる。アスペクト比が１０未満である充填材を用いた場合には、このような効果は得られない。
【００１８】
アスペクト比の高い充填材は、図１に示すように、転写金型を溶融樹脂に押し当てる際に、容易に溝や孔の周りに配向する。アスペクト比を有する物質を充填材として用いる場合、充填材の長平面と樹脂材料の間により高い相互作用が発生する。即ち、充填材の配向方向に樹脂寸法変形率が小さくなるため、溝や孔の周囲の樹脂変形をより効果的に低減せしめることができる。また、溶融成形時に樹脂と充填材との間にすべりが起こるため、せん断速度に対するせん断応力が低くなる。このことも樹脂変形率の低減に繋がる副次効果である。
【００１９】
上記アスペクト比が１０以上の無機材料若しくは高分子材料は、長辺が５００ｎｍ以下でありかつ短辺が５０ｎｍ以下であることが好ましい。充填材がナノオーダーの大きさであれば、樹脂と充填材との界面長が飛躍的に増大し、微小領域の変形をより効率的に抑制することができる。また、本発明のマイクロリアクター用樹脂基板上の微細流路に微量液体を送液にするに際し、流路壁面の形状はスムーズな流れを形成する上で、極めて重要である。本発明１のマイクロリアクター用樹脂基板上に形成する流路幅が通常１μｍ程度であることに鑑みると、充填材が上述の大きさであれば充填材が流路の壁から突き出すといった問題を回避することができる。
また、上記アスペクト比が１０以上の無機材料若しくは高分子材料の長辺が３００ｎｍ以下であれば、得られるマイクロリアクター用樹脂基板は、可視光線波長領域である４００〜８００ｎｍにおける光透過性に優れた材料となることからより好ましい。
【００２０】
一方、充填材として２．５×１０4以上の複屈折率を有する高分子材料を用いる場合には、射出成形やホットプレス成形後の微小領域の変形を極めて効率的に抑制することができる。このような配向構造を有する高分子材料は、一般に延伸成形といった手法により形成することができる。延伸高分子は、延伸により発現した異方性のために、配向方向に無機材料並みの低い低い線膨張率、成形収縮率を示す。このような材料を充填すれば、配向部分とマトリックス材料の相互作用力により、射出成形やホットプレス成形後の微小領域の変形を極めて効率的に抑制することができる。また、２．５×１０4以上の複屈折率を有する高分子材料を充填材とすれば、そのアスペクト比が１０未満であっても、溶融成形時に樹脂と充填材との間にすべりが起こるため、せん断速度に対するせん断応力が低くなる
。このことも、樹脂変形率の低減に繋がる副次効果である。
【００２１】
上記２．５×１０4以上の複屈折率を有する高分子材料としては特に限定されず、例えば、延伸成形された繊維等が挙げられる。また、上記２．５×１０4以上の複屈折率を有する高分子材料としては、液晶ポリマーも挙げられる。液晶ポリマーは、溶融状態において液晶構造を示すため、容易に分子配向せしめることができ、発現した異方性のために、配向方向に低い線膨張率、成形収縮率を示す。
【００２２】
上記２．５×１０4以上の複屈折率を有する高分子材料の長径が３００ｎｍ以下であれば、得られるマイクロリアクター用樹脂基板は、可視光線波長領域である４００〜８００ｎｍにおける光透過性に優れた材料となることからより好ましい。
【００２３】
上記充填材が無機材料からなる場合にはは、適当な表面処理が施されていてもよい。一般に、一次粒子径が５００ｎｍよりも小さくなると、粒子表面エネルギーの増大により、粒子同士が凝集しやすくなる。樹脂は、無機材料に比べて疎水的な性質を有することが殆どであり、異種材料間の親水−疎水度が異なる場合には、無機材料からなる充填材の凝集を生じ易い。従って、無機材料からなる充填材の表面を、適当な表面処理剤にて修飾することにより、充填材の凝集を効果的に抑制することができる。上記表面処理剤としては特に限定されないが、例えば、ステアリン酸等の油脂酸；シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤等のカップリング剤；アミノドデカン酸等の長鎖アルキルアミノ酸等が好適である。
【００２４】
また、無機材料からなる充填材の凝集の防止のためには、上記樹脂に酸成分を配合してもよい。上記酸成分としては特に限定されないが、例えば、マレイン酸、アクリル酸、カルボン酸等が好適である。上記酸成分の配合方法としては特に限定されず、例えば、酸成分を多く含有する高分子材料をブレンドする方法、樹脂に酸成分をグラフトする方法等が挙げられる。
【００２５】
上記充填材としては特に限定されず、例えば、ガラス繊維、炭素繊維等の繊維状物質；ワラストナイト、カーボンピッチ、シリカピッチ等のウィスカー状物質；層状珪酸塩等が挙げられる。なかでも、天然に採掘することが可能であり、また合成によっても安価な製造が可能であることから層状珪酸塩が好適である。上記層状珪酸塩とは、層間に交換性陽イオンを有する珪酸塩鉱物を意味し、通常、厚さが約１ｎｍ、平均アスペクト比が約２０〜２００程度の微細な薄片状結晶がイオン結合により凝集してなるものをいう。
【００２６】
上記層状珪酸塩としては特に限定されず、例えば、モンモリロナイト，サポナイト，ヘクトライト，バイデライト，スティブンサイト，ノントロナイト等のスメクタイト系粘土鉱物、バーミキュライト，ハロイサイト等の天然雲母、膨潤性雲母（膨潤性マイカ）等の合成雲母等が挙げられ、天然のものでも合成されたものでも用いることができる。なかでも、膨潤性スメクタイト系粘度鉱物及び／又は膨潤性雲母が好適である。
【００２７】
一般に、層状珪酸塩の結晶薄片は、例えば、図２に示したモンモリロナイトのように、珪素等のイオンの回りに４つの酸素イオンが配位した４面体、アルミニウム等のイオンの回りに６つの酸素イオンが配位した８面体、及び、ＯＨ基から構成され、各々の結晶薄片は、結晶表面（Ｂ）上にナトリウムやカルシウム等のカチオンが配列することによりイオン結合力により結びつけられている。このように、層間結合力よりも層内結合力の方が強い構造を有するため、適当なせん断力等を印加することにより、高アスペクト比を有する構造を容易に形成することができる。
【００２８】
上記層状珪酸塩は、結晶表面（Ｂ）上のナトリウムやカルシウム等のイオンがカチオン性界面活性剤とイオン交換されたものであることが好ましい。これにより、層状結晶表面（Ｂ）は非極性化され、非極性樹脂中における層状珪酸塩の分散性が向上する。
【００２９】
上記層状珪酸塩は、Ｘ線回折測定により検出される層状珪酸塩の平均層間距離が６ｎｍ以上あるように樹脂中に分散していることが好ましい。層状珪酸塩を樹脂中に高分散させれば、層状珪酸塩と樹脂との比界面積が飛躍的に増大し、層状珪酸塩と樹脂との間の相互摩擦力により、更に寸法安定性に優れた射出成形品又はホットプレス成形品を提供することができる。一般に、層状珪酸塩の層間引力は、層間距離が６ｎｍ以上になった場合に極めて小さくなるため、樹脂中により微細に分散する。従って、平均層間距離を６ｎｍ以上とすることで、射出成形やホットプレス成形後の樹脂−充填材複合材料の微小領域の変形を極めて効率的に抑制することができる。層状珪酸塩がイオン結合力により互いに凝集した状態、即ち層間距離が６ｎｍ未満であると、層状珪酸塩の添加による改質効果は非常に小
さいものとなる。
なお、上記層状珪酸塩の平均層間距離とは、層状珪酸塩の薄片状結晶の００１面間の距離、即ち図２における２枚の薄片状結晶の中心間距離をいうものとする。図３に、平均層間距離が６ｎｍ以上の場合のＸ線回折プロファイルを、図４に、平均層間距離が６ｎｍ未満の場合のＸ線回折プロファイルを示した。図３では、層間距離２ｎｍの位置に小さな回折ピークが現れるものの６ｎｍ以上のブロードな回折線により、層間距離の大部分が６ｎｍ以上であることがわかる。
【００３０】
上記充填材の配合量の下限は、樹脂１００重量部に対して０．０１重量部、上限は２００重量部である。０．０１重量部未満であると、寸法安定性に対する効果を発揮できず、２００重量部を超えると、得られるマイクロリアクター用樹脂基板の透明性が充填材による散乱により低下する。好ましい下限は１重量部、好ましい上限は２０重量部である。
【００３１】
本発明２は、樹脂−充填材複合材料からなるマイクロリアクター用樹脂基板であって、平面で切断した切断面における樹脂と充填材との界面を観察したときに、１００μｍ2あたりの界面長が２ｍｍ以上であるマイクロリアクター用樹脂基板である。ここで界面長とは、上記切断面に観察される樹脂と充填材の単位面積あたりの総長を意味する。
図５に、本発明２のマイクロリアクター用樹脂基板を平面で切断した切断面を、図６に平均粒子径と界面長との関係を示した。図６より、特に平均粒子径が１５０ｎｍ以下となったときに界面長が飛躍的に増大することがわかる。平均粒子径１５０ｎｍのときの界面長は、１００μｍ2あたり２ｍｍであり、界面長が２ｍｍを超えると、樹脂と充填材との界面の面積が飛躍的に増大する。樹脂と充填材の界面の面積が増大すれば、樹脂と充填材との相互作用が高まり、樹脂−充填材複合材料の線熱膨張係数や熱寸法変化率を低減せしめることができる。なお、本発明２のマイクロリアクター用樹脂基板に用いる樹脂及び充填材としては、本発明１のマイクロリアクター用樹脂基板と同様のものを用いることができる。
【００３２】
本発明１及び本発明２のマイクロリアクター用樹脂基板は、波長領域４００〜８００ｎｍにおける光線透過率の最小値が５０％以上であることが好ましい。５０％未満であると、可視光線波長領域における光透過性に劣るものとなる。本発明１及び本発明２のマイクロリアクター用樹脂基板を物質の分析・検出に用いる場合、吸光光度測定や蛍光光度測定等の光学的検出法を用いることができることは、検出機構が簡便であるという点で好ましい。可視光線波長領域における光透過性を有することはマイクロリアクターを分析システムとして用いる場合、重要な特性である。また、本発明のマイクロリアクター用樹脂基板が透明性を有することにより、光学顕微鏡等を用い、微小流体の流れ状態や発色等を直接観察することも可能となる。
【００３３】
本発明１及び本発明２のマイクロリアクター用樹脂基板の溝の断面形状としては特に限定されず、三角形、正方形、長方形等の多角形の形状；半円形、半楕円形等の円形形状が挙げられる。また、異なった形状の溝を組み合わせたものであってもよい。
上記溝の幅の好ましい下限は１μｍ、好ましい上限は３０００μｍであり、深さの好ましい下限は０．１μｍ、好ましい上限は２０００μｍであり、断面積の好ましい下限は０．１μｍ2、好ましい上限は６００万μｍ2である。溝が小さいと、検体中の侠雑物によりキャピラリーが詰まる原因となったり、流れが乱されたりする。溝が大きいと、必要な試料量が多くなる。
【００３４】
本発明１及び本発明２のマイクロリアクター用樹脂基板を用いてなるμＴＡＳ又はマイクロリアクターでは、１０ｐＬ〜１００μＬ程度の微量の試料を用いる。このような極微量成分の分析や定量分析等を行う上では、形成した溝の上をより均一に流れることが必要であり、その点で溝の寸法精度が優れていることが求められる。一般に、μＴＡＳ又はマイクロリアクターを用いて微量成分の分析を行う場合には、溝体積の大きさは目的化学物質の検出量に比例する。更に、溝体積のばらつきは、溝中に流れる流体の流れ均一性を乱すため、目的化学物質の検出量のばらつきを更に増大する。一般に、目的化学物質の定量分析を行う場合には、たとえ簡易的な分析であっても、分析精度は高いことが望まれる。従って、凸形状を有する金型を利用して溝を転写しようとする場合、意味のある検出結果を得る上で、凸形状を忠実に転写している必要がある。
【００３５】
本発明１及び本発明２のマイクロリアクター用樹脂基板を作製する方法としては特に限定されず、上記樹脂と充填材とを従来公知の方法により混練したものを、射出形成又はホットプレス成形する方法等が挙げられる。
【００３６】
本発明１のマイクロリアクター用樹脂基板は、樹脂に特定の性質を有する充填材を配合した樹脂−充填材複合材料からなることにより、また、本発明２のマイクロリアクター用樹脂基板は、樹脂に一定以上の界面長で充填材を配合した樹脂−充填材複合材料からなることにより、樹脂の収縮特性や応力緩和特性を効果的に制御することができることから、射出成形やホットプレス成形後の微小領域の変形を極めて効率的に抑制することができ、極めて高い精度の溝や孔が形成することができる。また、成形収縮率が低いことから、直線やカーブ等を含む複雑な図形の流路同士を異なるマイクロリアクター用樹脂基板同士で接合しても、流路間のズレを極小化することができる。
【００３７】
本発明１及び本発明２のマイクロリアクター用樹脂基板は、表面に流動可能な微量試料が流動する微細な溝を有する基板、又は、所定の目的物質を検出するための微細反応孔を有する基板として好適に使用することができる。マイクロリアクター用樹脂基板の溝に、液体試料のサンプリング部、成分の異なる液体の合流部、希釈部、濃縮部、反応部、分離部、検出部を適宜設計・配置し、適当な素材にて蓋又はシールをして液漏れを防ぐことにより、マイクロリアクター又はμＴＡＳチップとすることができる。
【００３８】
更に、液体を送液する手段として、例えば、ポンプ送液や電気浸透流による送液手段を付加することができる。上記電気浸透流を送液手段として用いる場合には、電気泳動分離を主な目的とした流路部分を作ることもできる。ポンプ送液や電気浸透流等のいずれの送液手段で送液する場合にも、１つの流路部分が複数の目的を兼ね備えていても良い。また、マイクロリアクター用樹脂基板は、流路が、１つの操作を主な目的とした流路部分のみからなっていてもよいが、複数の各々異なった操作を主な目的とした流路部分を組み合わせた流路となっていることにより、単なる定性分析ではなく、定量分析や反応等を伴うような高度な分析が可能な装置とする事ができる。
【００３９】
一方、マイクロリアクター又はμＴＡＳチップの生産性の観点からは、少なくとも一方の板状部材は表面に液体が流れる溝を有する平板であって、この平板と他方の板又はフィルム状部材を、該平板の溝を内側にして張り合わせて作製されるキャピラリー構造をとることが好ましい。また、弾性フィルムを樹脂基板の上に貼ることにより、キャピラリーを形成する構造をとることも可能である。また、表面に液体が流れる溝を有する平板（板状部材）のみからなり、溝の上面が開放されたままの構造をとることも可能である。
【００４０】
得られたマイクロリアクター又はμＴＡＳチップは、医療現場でのベッドサイド診断や環境汚染物質のオンサイト分析等に使用することができる。上記ベッドサイド診断としては、例えば、血液成分等の検査結果を外来患者が受診当日にその日の検査結果を知らさせ、その結果に基づく治療薬や治療方法の選択が行えるといったこと等が挙げられる。また、環境汚染物質のオンサイト分析としては、例えば、河川の汚濁、廃棄物中の有害物質の定量定性分析等が挙げられる。この利点として、従来には持ち帰ってＧＣ−ＭＳ等の大掛かりな測定機器を用いることが必要であった分析を、持ち帰らずに汚染現場で行えるといったことが挙げられる。
【００４１】
マイクロリアクター又はμＴＡＳチップの検出対象物質としては特に限定されないが、例えば、環境ホルモン物質、ＶＯＣ、重金属、ダイオキシン等の環境汚染化学物質；血液、髄液、唾液、尿中等に含まれる生体成分；臓器、組織、粘膜由来の生体成分；感染源となる菌やウィルス等のタンパク質；ＤＮＡ、ＲＮＡ等の核酸；アレルゲン、種々の抗原等が挙げられる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、極めて高い精度の溝や孔が形成されたマイクロリアクター用樹脂基板を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【実施例】
【００４４】
（実施例１）
日本製鋼所社製小型押出機ＴＥＸ３０中に、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）とガラス繊維（ユニチカ社製、ユニチカグラスファイバー）とを重量比率で１００／１０となるようにフィードし、設定温度２００℃にて溶融混練し、押し出されたストランドをペレタイザーにてペレット化した。得られたペレットを、１．５ｍｍ厚の板状にプレス成形し、樹脂基板作製用板とした。
【００４５】
プレス金型を、手動プレス機にて１８０℃で予熱した。この金型コア部に、得られた樹脂基板作製用板約４ｇを置き、プレス金型を１８０℃まで加熱した。プレス金型の温度が１８０℃になったのを確認したところで、圧力９８０Ｎ／ｃｍ2にて３０秒間加圧し、材料に矩形の溝を転写成形した。プレス金型を冷却プレス機に移し、圧力９８０Ｎ／ｃｍ2にて加圧し、金型温度が室温まで低下したことを確認し、プレス金型を冷却プレス機から取り出した。金型コア部から、溝が転写された樹脂基板を取り出した。
【００４６】
なお、用いたプレス金型を図７に示した。プレス金型のクリアランスは、１ｍｍであり、成形された樹脂基板の厚みは１ｍｍとなる。プレス金型には、図８に示す流路が描かれている評価用入れ子型が取り付けられており、その表面には、図９に示すように切削加工によって高さ５０μｍ、幅５０μｍの矩形突起が彫り出されており、プレスにより図９に示した断面形状を有する樹脂基板が得られる。
【００４７】
（実施例２）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１００重量部とタルク（日本タルク社製、汎用タルク）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００４８】
（実施例３）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を９５：５の割合で配合した樹脂１００重量部とモンモリロナイト（サザンクレイ社製、Ｃｌｏｉｓｉｔｅ２０Ａ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００４９】
（実施例４）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を９５：５の割合で配合した樹脂１００重量部と合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００５０】
（実施例５）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を９５：５の割合で配合した樹脂１００重量部と合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）５０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００５１】
（実施例６）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を９５：５の割合で配合した樹脂１００重量部と合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）５重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００５２】
（実施例７）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１００重量部と、微細粉末ＰＥＴフィラー１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
微細粉末ＰＥＴフィラーは、膜厚１００μｍのＰＥＴフィルム（東レ合成フィルム社製、ＰＥＴ−Ｇ）を、縦方向に１０倍、横方向に８倍、延伸温度２００℃にて２軸延伸し、張力を保持しながら２２０℃にてアニール処理を行ったものを、フィルム裁断機により微細に裁断して得た。
なお、微細粉末ＰＥＴフィラーのレーザー回折測定による平均径は５μｍ、アスペクト比は１２程度、複屈折率は５×１０5であった。
【００５３】
（実施例８）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を９５：５の割合で配合した樹脂１００重量部とシリカ（日本アエロジル社製、グレード：Ｒ９７２）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００５４】
（実施例９）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を９５：５の割合で配合した樹脂１００重量部とシリカ（日本アエロジル社製、グレード：Ｒ９７２）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００５５】
（実施例１０）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１００重量部と高延伸ポリエチレンテレフタレート１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。高延伸ポリエチレンテレフタレートは、膜厚１０μｍの２軸延伸ＰＥＴフィルム（東レ社製、ルミラー）を、フィルム裁断機により微細に裁断たものを用いた。
高延伸ポリエチレンテレフタレートのレーザー回折測定による平均径は８０μｍ、アスペクト比は１０程度、複屈折率は５．０×１０4であった。
【００５６】
（実施例１１）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１００重量部と高延伸ポリエチレンテレフタレート１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。高延伸ポリエチレンテレフタレートは、膜厚２０μｍの２軸延伸ＰＥＴフィルム（東レ社製、ルミラー）を、フィルム裁断機により微細に裁断したものを用いた。高延伸ポリエチレンテレフタレートのレーザー回折測定による平均径は６０μｍ、アスペクト比は３程度、複屈折率は、２．８×１０4であった。
【００５７】
（実施例１２）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１００重量部と液晶高分子１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
液晶高分子は、日本製綱社製押出機ＴＥＸ３０の先端に紡糸用ノズルを装着し、押出成形した液晶高分子（ポリプラスチックス社製、グレード：ベクトラＡ４１０）を毎分５００ｍの線速にて製糸を行うことにより予め配向させ、これを微細形状に裁断したものを用いた。
液晶高分子のレーザー回折測定による平均径は７０μｍ、アスペクト比は９程度、複屈折率は３．３×１０4であった。
【００５８】
（実施例１３）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を８０：２０の割合で配合した樹脂１００重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００５９】
（実施例１４）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を７０：３０の割合で配合した樹脂１００重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００６０】
（実施例１５）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を７０：３０の割合で配合した樹脂１００重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１５０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００６１】
（実施例１６）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を７０：３０の割合で配合した樹脂１００重量部と、モンモリロナイト（サザンクレイ社製、Ｃｌｏｉｓｉｔｅ２０Ａ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００６２】
（実施例１７）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を７０：３０の割合で配合した樹脂１００重量部と、合成スメクタイト（コープケミカル社製、ＳＡＮ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００６３】
（実施例１８）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリプロピレン樹脂（日本ポリケム社製、グレード：ＥＡ９）と酸変性ポリプロピレン（三洋化成社製、グレード：ユーメックス１００１）を８０：２０の割合で配合した樹脂１００重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００６４】
（実施例１９）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリスチレン樹脂（旭化成社製、グレード：Ｇ８２５９）と酸変性ポリスチレン（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８１００）を８０：２０の割合で配合した樹脂１００重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００６５】
（実施例２０）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリ乳酸樹脂（島津社製、グレード：Ｌａｃｔｙ９０３０、ＭＦＲ＝５．５）と酸変性ポリスチレン（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８１００）を８０：２０の割合で配合した樹脂１００重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１０重量部とを用い、転写成形温度２１０℃としたこと以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００６６】
（実施例２１）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリカーボネート樹脂（帝人化成社製、グレード：Ｌ−１２５０Ｚ１００、ＭＦＲ＝５．５）と酸変性ポリスチレン（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８１００）を８０：２０の割合で配合した樹脂１００重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１０重量部とを用い、転写成形温度２７０℃としたこと以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００６７】
（実施例２２）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリエチレンテレフタラート樹脂（ユニチカ社製、ユニチカポリエステル）と酸変性ポリスチレン（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８１００）を８０：２０の割合で配合した樹脂１００重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１０重量部とを用い、転写成形温度２７０℃としたこと以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００６８】
（実施例２３）
ビスフェノールＡのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂（旭電化工業社製、アデカレジンＥＰ−４１００）と、硬化剤ポリオキシプロピレンジアミン（旭電化工業社製、ＥＨ２６０）と、モンモリロナイト（サザンクレイ社製、Ｃｌｏｉｓｉｔｅ２０Ａ）とを重量比率で１０／３／１となるように容器中にて均質になるまで攪拌・混合し、液状前駆体を調製した。
【００６９】
実施例１で用いたプレス金型を、手動プレス機にて７５℃に予熱した。金型コア部に、調製した液状前駆体約４ｇを置き、金型を７５℃まで加熱した。金型温度が７５℃になったのを確認してから、材料を圧力９８０Ｎ／ｃｍ2にて３時間加圧し、その後、金型温度を１２５℃に上げ、更に３時間加圧を行い、矩形の溝を転写成形した。プレス金型を冷却プレス機に移し、圧力９８０Ｎ／ｃｍ2にて加圧し、金型温度が室温まで低下したことを確認してから、プレス金型を冷却プレス機から取り出した。金型コア部から、溝が転写された樹脂基板を取り出した。
【００７０】
（比較例１）
樹脂として、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）を用い、充填材を用いなかった以外は、実験例１と同様の方法で樹脂基板を作製した。
【００７１】
（比較例２）
樹脂として、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を７０：３０の割合で配合したものを用い、充填材を用いなかった以外は、実験例１と同様の方法で樹脂基板を作製した。
【００７２】
（比較例３）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１０重量部と、シリカ（日本アエロジル製、グレード：Ｒ９７２）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００７３】
（比較例４）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を９５：５の割合で配合した樹脂３００重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００７４】
（比較例５）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）と酸変性ポリメチルメタクリレート（油脂製品社製、グレード：モデイパーＡ８２００）を７０：３０の割合で配合した樹脂１０重量部と、合成雲母（コープケミカル社製、ＭＡＥ）３００重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００７５】
（比較例６）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１００重量部と、シリカ（日本アエロジル社製、グレード：Ｒ９７２）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００７６】
（比較例７）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１００重量部と、モンモリロナイト（サザンクレイ社製、Ｃｌｏｉｓｉｔｅ２０Ａ）１０重量部とを用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
【００７７】
（比較例８）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１００重量部と、ＰＥＴフィラー１０重量部を用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。
フィラーは、膜厚１００μｍのＰＥＴフィルム（東レ合成フィルム社製、ＰＥＴ−Ｇ）を、フィルム裁断機により微細に裁断し、フィラーとしたものを用いた。
フィラーのレーザー回折測定による平均径は２００μｍ、アスペクト比は２程度、複屈折率は５×１０であった。
【００７８】
（比較例９）
樹脂と充填材の組み合わせとして、ポリメチルメタクリレート（住友化学工業社製、グレード：ＬＧ）１００重量部と、低延伸ポリエチレンテレフタレート１０重量部を用いた以外は実験例１と同様の方法により樹脂基板を作製した。低延伸ポリエチレンテレフタレートは、膜厚１００μｍのＰＥＴフィルム（東レ合成フィルム製、ＰＥＴ−Ｇ）を、延伸温度２００℃にて、縦方向に１．５倍、横方向に１．２倍２軸延伸し、張力を保持しながら２２０℃にてアニール処理を行って得たフィルムを、フィルム裁断機により微細に裁断したものを用いた。
低延伸ポリエチレンテレフタレートのレーザー回折測定による平均径は５０μｍ、アスペクト比は１．２程度、複屈折率は５×１０2であった。
【００７９】
実施例１〜２３お比較例１〜９で作製した樹脂基板について、以下の方法により評価を行った。
結果を表１に示した。
【００８０】
（転写性評価）
樹脂基板を、図１０に示した１、２及び３の部分で切断し、溝の１１、１２、１３、１４、２１、２２、３１、３２部の断面形状をキーエンス社製光学顕微鏡（ＶＨＰ４０）にて観測し、金型表面の凸形状を忠実に転写しているかどうかを以下の基準により評価した。
◎：特に忠実に転写したもの
〇：目的物質の分析に問題の無い範囲で忠実に転写したもの
×：目的物質の分析に明らかに問題があるもの
【００８１】
（透明性評価）
波長範囲４００〜８００ｎｍの可視光の光線透過率を日立社製可視光スペクトロフォトメーター（Ｕ−３５００）にて測定を行い、以下の基準により評価した。
◎：全光線透過率が９０％以上だったもの
〇：全光線透過率が５０以上９０％未満だったもの
×：全光線透過率が５０％未満であったもの
【００８２】
【表１】
【００８３】
表１、２より、実施例１〜２３で作製した樹脂基板はいずれも分析に問題の無い転写性を示したが、比較例１〜４、６〜９で作製した樹脂基板は分析に明らかな問題があった。また、比較例5で作製した樹脂基板は、転写性は優れているものの、透明性は得られていない。この場合、マイクロリアクター基板としての機能は有するものの、検出部として光学系を用いることはできない。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】転写金型を溶融樹脂に押し当てた場合の充填材の状態を示す模式図である。
【図２】層状珪酸塩の結晶薄片の状態を説明するための模式図である。
【図３】層状珪酸塩の結晶薄片の平均層間距離が６ｎｍ以上の場合のＸ線回折プロファイルである。
【図４】層状珪酸塩の結晶薄片の平均層間距離が６ｎｍ未満の場合のＸ線回折プロファイルである。
【図５】本発明のマイクロリアクター用樹脂基板を平面で切断した切断面を示す模式図である。
【図６】平均粒子径と界面長との関係を示す図である。
【図７】実施例で用いたプレス金型を示す模式図である。
【図８】実施例で用いたプレス金型の入れ子型を示す模式図である。
【図９】実施例で作製した樹脂基板の凸形状を示す断面図である。
【図１０】実施例の転写性評価において樹脂基板の切断方法を示す模式図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂−充填材複合材料からなるマイクロリアクター用樹脂基板であって、前記充填材は、アスペクト比が１０以上の無機材料若しくは高分子材料、又は、２．５×１０4以上の複屈折率を有する高分子材料であり、
前記樹脂１００重量部に対して、前記充填材を０．０１〜２００重量部含有することを特徴とするマイクロリアクター用樹脂基板。
【請求項２】
アスペクト比が１０以上の無機材料若しくは高分子材料は、長辺が５００ｎｍ以下でありかつ短辺が５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のマイクロリアクター用樹脂基板。
【請求項３】
樹脂−充填材複合材料からなるマイクロリアクター用樹脂基板であって、平面で切断した切断面における樹脂と充填材との界面を観察したときに、１００μｍ2あたりの界面長が２ｍｍ以上であることを特徴とするマイクロリアクター用樹脂基板。
【請求項４】
波長領域４００〜８００ｎｍにおける光線透過率の最小値が５０％以上であることを特徴とする請求項１、２又は３記載のマイクロリアクター用樹脂基板。
【請求項５】
充填材は、層状珪酸塩であることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のマイクロリアクター用樹脂基板。
【請求項６】
層状珪酸塩は、膨潤性スメクタイト系粘度鉱物及び／又は膨潤性雲母であることを特徴とする請求項５記載のマイクロリアクター用樹脂基板。
【請求項７】
層状珪酸塩は、樹脂中にＸ線回折測定により検出される平均層間距離が６ｎｍ以上であるように分散していることを特徴とする請求項５又は６記載のマイクロリアクター用樹脂基板。
【請求項８】
充填材は、長辺又は長径が３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載のマイクロリアクター用樹脂基板。
【請求項９】
樹脂は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７又は８記載のマイクロリアクター用樹脂基板。
【請求項１０】
樹脂は、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂からなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載のマイクロリアクター用樹脂基板。
【請求項１】
樹脂−充填材複合材料からなるマイクロリアクター用樹脂基板であって、前記充填材は、アスペクト比が１０以上の無機材料若しくは高分子材料、又は、２．５×１０4以上の複屈折率を有する高分子材料であり、
前記樹脂１００重量部に対して、前記充填材を０．０１〜２００重量部含有することを特徴とするマイクロリアクター用樹脂基板。
【請求項２】
アスペクト比が１０以上の無機材料若しくは高分子材料は、長辺が５００ｎｍ以下でありかつ短辺が５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のマイクロリアクター用樹脂基板。
【請求項３】
樹脂−充填材複合材料からなるマイクロリアクター用樹脂基板であって、平面で切断した切断面における樹脂と充填材との界面を観察したときに、１００μｍ2あたりの界面長が２ｍｍ以上であることを特徴とするマイクロリアクター用樹脂基板。
【請求項４】
波長領域４００〜８００ｎｍにおける光線透過率の最小値が５０％以上であることを特徴とする請求項１、２又は３記載のマイクロリアクター用樹脂基板。
【請求項５】
充填材は、層状珪酸塩であることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のマイクロリアクター用樹脂基板。
【請求項６】
層状珪酸塩は、膨潤性スメクタイト系粘度鉱物及び／又は膨潤性雲母であることを特徴とする請求項５記載のマイクロリアクター用樹脂基板。
【請求項７】
層状珪酸塩は、樹脂中にＸ線回折測定により検出される平均層間距離が６ｎｍ以上であるように分散していることを特徴とする請求項５又は６記載のマイクロリアクター用樹脂基板。
【請求項８】
充填材は、長辺又は長径が３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載のマイクロリアクター用樹脂基板。
【請求項９】
樹脂は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７又は８記載のマイクロリアクター用樹脂基板。
【請求項１０】
樹脂は、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂からなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載のマイクロリアクター用樹脂基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２３１４２７（Ｐ２００８−２３１４２７Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９１８３１（Ｐ２００８−９１８３１）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【分割の表示】特願２００２−３５６９２１（Ｐ２００２−３５６９２１）の分割
【原出願日】平成１４年１２月９日（２００２．１２．９）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【分割の表示】特願２００２−３５６９２１（Ｐ２００２−３５６９２１）の分割
【原出願日】平成１４年１２月９日（２００２．１２．９）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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