中空構造体及びその製造方法、機能部材並びに基板
【課題】本発明は、設計の自由度が高い中空構造体の製造方法、該中空構造体の製造方法を用いて製造されている中空構造体、該中空構造体を有する機能部材及び該中空構造体を製造するために用いられる基板を提供することを目的とする。
【解決手段】中空構造体５０の製造方法は、形状が異なる複数の凹部１１が形成されている基板１０上に、可塑性材料層２０を形成することにより、複数の凹部１１を覆う工程と、可塑性材料層２０で覆われた複数の凹部１１内の気体を膨張させることにより、可塑性材料層２０を塑性変形させる工程を有する。
【解決手段】中空構造体５０の製造方法は、形状が異なる複数の凹部１１が形成されている基板１０上に、可塑性材料層２０を形成することにより、複数の凹部１１を覆う工程と、可塑性材料層２０で覆われた複数の凹部１１内の気体を膨張させることにより、可塑性材料層２０を塑性変形させる工程を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空構造体、中空構造体の製造方法、機能部材及び基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、中空部を有する均一なセルが規則正しく配置されている中空構造体としては、ハニカム構造体等が知られており、種々の用途で用いられている。また、ハニカム構造体の製造方法としては、種々の方法が知られている。特許文献１には、所定の条件で塑性変形機能を有する素材を用いて、所望の位置に所定の独立した凹部を複数配置した基板の凹部に空間が生じるように基板の表面を覆う工程と、空間のガス圧力を用いて複数の凹部を覆う素材を同時に延伸膨張させることで中空体を複数個一定方向に形成する工程とからなるハニカム構造体の製造方法が開示されている。
【０００３】
一方、特許文献２には、セル壁間の接合幅について、セルサイズに関して、標準の広さのものと、標準の広さと比較して、広いもの又は狭いものとが、セルサイズ方向に交互に配置されているハニカム構造体が開示されている。また、特許文献２には、このようなハニカム構造体の製造方法としては、展張法及びコルゲート法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、このような製造方法は、設計の自由度が低いという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来技術が有する問題に鑑み、設計の自由度が高い中空構造体の製造方法、該中空構造体の製造方法を用いて製造されている中空構造体、該中空構造体を有する機能部材及び該中空構造体を製造するために用いられる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】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、中空構造体の製造方法において、形状が異なる複数の凹部が形成されている基板上に、可塑性材料を含む層を形成することにより、該複数の凹部を覆う工程と、該可塑性材料を含む層で覆われた複数の凹部内の気体を膨張させることにより、該可塑性材料を含む層を塑性変形させる工程を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の中空構造体の製造方法において、前記基板は、前記複数の凹部の少なくとも一部の深さが、所定の方向において、略直線的又は段階的に変化する領域を有することを特徴とすることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の中空構造体の製造方法において、前記基板は、前記複数の凹部の少なくとも一部の所定の方向における幅及び／又はピッチが、該所定の方向において、段階的に変化する領域を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、中空構造体において、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の中空構造体の製造方法を用いて製造されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、可塑性材料を含む中空構造体であって、形状が異なる複数の中空部が形成されており、該複数の中空部の少なくとも一部の高さが、所定の方向において、連続的又は段階的に変化する領域を有し、前記中空部が開口を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の中空構造体において、前記複数の中空部の少なくとも一部の所定の方向における幅及び／又はピッチが、該所定の方向において、段階的に変化する領域を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、可塑性材料を含む中空構造体であって、形状が異なる複数の中空部が形成されており、該複数の中空部の少なくとも一部の所定の方向における幅及び／又はピッチが、該所定の方向において、段階的に変化する領域を有し、前記中空部が開口を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、機能部材において、請求項４乃至７のいずれか一項に記載の中空構造体の複数の中空部に機能材料が充填されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の機能部材において、前記機能材料は、前記中空構造体よりも熱伝導率が大きい熱伝導性材料、可溶性材料又は揮発性材料であることを特徴とする。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、請求項４乃至７のいずれか一項に記載の中空構造体を製造するために用いられる基板であって、形状が異なる複数の凹部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、設計の自由度が高い中空構造体の製造方法、該中空構造体の製造方法を用いて製造されている中空構造体、該中空構造体を有する機能部材及び該中空構造体を製造するために用いられる基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１の基板を示す図である。
【図２】実施例１の中空構造体の製造方法を示す図である。
【図３】実施例２の基板を示す図である。
【図４】実施例３の基板を示す図である。
【図５】実施例４の基板を示す図である。
【図６】実施例４の中空構造体を示す断面図である。
【図７】実施例５の基板を示す図である。
【図８】実施例５の中空構造体を示す断面図である。
【図９】実施例６の基板を示す図である。
【図１０】実施例６の中空構造体を示す断面図である。
【図１１】実施例７の基板を示す図である。
【図１２】実施例７の中空構造体を示す断面図である。
【図１３】実施例８の熱伝導制御部材を示す断面図である。
【図１４】実施例９の拡散制御部材を示す断面図である。
【図１５】実施例９の拡散制御部材によるカテキンの溶出の制御を示す断面図である。
【図１６】実施例１０の拡散制御部材を示す断面図である。
【図１７】実施例１０の拡散制御部材によるカテキンの溶出の制御を示す断面図である。
【図１８】実施例１１の拡散制御部材を示す断面図である。
【図１９】実施例１１の拡散制御部材によるワサビの揮発性成分の揮発の制御を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
【００１９】
本発明の中空構造体の製造方法は、形状が異なる複数の凹部が形成されている基板上に、可塑性材料を含む層を形成することにより、複数の凹部を覆う工程と、可塑性材料を含む層で覆われた複数の凹部内の気体を膨張させることにより、可塑性材料を含む層を塑性変形させる工程を有する。これにより、形状が異なる複数の中空部が形成されており、中空部が開口を一つ有する中空構造体を製造することができるが、軟Ｘ線リソグラフィと同等の設計の自由度が得られる。
【００２０】
基板に形成されている形状が異なる複数の凹部の形状としては、特に限定されないが、円柱状、（正）六角柱状、（正）四角柱状等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００２１】
凹部は、通常、深さが５〜１５０μｍであり、所定の方向におけるピッチが５〜１５０μｍである。また、凹部間を隔てる隔壁の厚さは、通常、０．１〜３μｍである。
【００２２】
本発明の中空構造体を製造する際に、複数の凹部の少なくとも一部の深さが、所定の方向において、略直線的又は段階的に変化する領域を有する基板を用いると、複数の中空部の少なくとも一部の高さが、所定の方向において、直線的又は略段階的に変化する領域を有する中空構造体が得られる。なお、凹部の深さが、所定の方向において、略直線的に変化するとは、所定の方向における凹部の深さの平均値を凹部の中央の深さとした場合に、凹部の中央の深さが、所定の方向において、直線的に変化することを意味する。
【００２３】
また、複数の凹部の少なくとも一部の所定の方向における幅及び／又はピッチが、所定の方向において、段階的に変化する領域を有する基板を用いると、複数の中空部の少なくとも一部の所定の方向における幅及び／又はピッチが、所定の方向において、段階的に変化する領域を有する中空構造体が得られる。
【００２４】
形状が異なる複数の凹部が形成されている基板を構成する材料としては、特に限定されないが、金属、シリコン、石英、シリコーンゴム等が挙げられる。形状が異なる複数の凹部が形成されている基板の製造方法としては、特に限定されないが、エッチング等が挙げられる。
【００２５】
形状が異なる複数の凹部が形成されている基板上に、可塑性材料を含む層を形成する際には、可塑性材料を含む塗布液を塗布する。可塑性材料を含む塗布液としては、特に限定されないが、可塑性材料の溶液、溶融液等が挙げられる。また、可塑性材料を含む塗布液を塗布する方法としては、特に限定されないが、ダイコート塗布、スピンコート塗布等が挙げられる。
【００２６】
可塑性材料としては、所定の条件で塑性変形する材料であれば、特に限定されないが、ゼラチン、寒天等の水溶性樹脂；ウレタン樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂；アクリル系樹脂等の紫外線硬化性樹脂；ポリアミドイミド等の熱硬化性樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００２７】
可塑性材料を含む層で覆われた複数の凹部内の気体を膨張させる際には、ＰＶ＝一定の原理を用いている。ここで、Ｐ及びＶは、それぞれ複数の凹部が可塑性材料で覆われた基板が置かれている環境の圧力及び可塑性材料を含む層で覆われた凹部内の体積である。このため、中空構造体の中空部の高さ、幅及びピッチは、Ｐ及び凹部の深さ、幅及びピッチを調整することにより、制御することができる。
【００２８】
可塑性材料を含む層を塑性変形させた後、必要に応じて、固化させる。なお、可塑性材料として、紫外線硬化性樹脂（又は熱硬化性樹脂）を用いる場合は、紫外線を照射（又は加熱）して可塑性材料を硬化させることにより、可塑性材料を含む層を固化させる。また、可塑性材料として、水溶性樹脂を用いる場合は、可塑性材料を含む層を乾燥することにより、固化させる。さらに、可塑性材料として、熱可塑性樹脂を用いる場合は、可塑性材料を含む層を冷却することにより、固化させる。
【００２９】
本発明の中空構造体は、本発明の中空構造体の製造方法を用いて製造されている。これにより、見掛けの体積に対する中空部の体積の比が９９％以上である中空構造体を製造することができる。なお、本発明の中空構造体は、所定の周波数帯を減衰する減衰板に適用することができる。
【００３０】
本発明の中空構造体に形成されている形状が異なる複数の中空部の形状としては、特に限定されないが、円柱状、（正）六角柱状、（正）四角柱状等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００３１】
中空部は、通常、高さが５〜７５０μｍであり、所定の方向におけるピッチが５〜１５０μｍである。また、中空部間を隔てる隔壁の厚さは、通常、０．１〜３μｍである。さらに、中空部の高さは、通常、中空部間を隔てる隔壁の厚さ及び中空部の所定の方向におけるピッチに対して、それぞれ５〜５００倍及び０．３〜７倍である。
【００３２】
本発明の機能部材は、本発明の中空構造体の複数の中空部に機能材料が充填されている。
【００３３】
機能材料として、本発明の中空構造体よりも熱伝導率が大きい熱伝導性材料を用いることにより、熱伝導率の分布を有する熱伝導制御部材が得られる。熱伝導性材料としては、特に限定されないが、銅等が挙げられる。なお、熱伝導性材料として、液体又は気体を充填する場合は、対流が発生しやすい構造の中空部に充填された液体又は気体程、熱伝導率が大きくなる。
【００３４】
また、機能材料として、薬品、不揮発性殺菌剤等の可溶性材料や芳香剤、揮発性殺菌剤等の揮発性材料を用いることにより、可溶性材料の溶媒中への溶出速度や揮発性材料の揮発速度を制御することが可能な拡散制御部材が得られる。
【００３５】
さらに、機能材料として、帯電した着色粒子の分散液を用いることにより、画像表示特性が異なる領域を有する電気泳動表示素子が得られる。
【００３６】
以上、本発明の中空構造体の中空部が開口を一つ有する構成について説明したが、本発明の中空構造体は、研磨等の処理により、中空部が開口を二つ有する、即ち、貫通孔を有する構成も含む。なお、貫通孔を有する中空構造体は、吸着剤、触媒等を担持する担持部材として、用いることができる。
【実施例１】
【００３７】
図１に示す基板を、エッチングにより作製した。なお、図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ上面図及び図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。基板１０は、形状が異なる複数の正六角柱状の凹部１１及び隣接する凹部１１を隔てる隔壁１２が形成されている。なお、Ａ−Ａ線と平行な方向における凹部１１の幅ｗは、Ａ−Ａ線と平行な方向において、基板１０の中央部から両端部の向きで、２００μｍから５０μｍまで段階的に減少し、凹部１１の深さｄは５０μｍで一定であった。また、Ａ−Ａ線と平行な方向で隣接する凹部１１を隔てる隔壁１２の厚さｔは１μｍであった。
【００３８】
次に、基板１０の表面に、ゼラチン水溶液をスピンコート塗布し、複数の凹部１１を覆う可塑性材料層２０を形成した（図２（ａ）参照）。さらに、複数の凹部１１を覆う可塑性材料層２０を形成した基板１０を減圧容器３０に収容した。次に、減圧ポンプ４０を用いて、容器３０内を大気圧の１／３に減圧したところ、可塑性材料層２０で覆われた複数の凹部１１内の気体が膨張し、可塑性材料層２０が塑性変形した（図２（ｂ）参照）。さらに、塑性変形した可塑性材料層２０を乾燥させることにより固化した後、基板１０から脱離し、中空構造体５０を得た（図２（ｃ）参照）。
【００３９】
中空構造体５０は、形状が異なる複数の正六角柱状の中空部５１及び隣接する中空部５１を隔てる隔壁５２が形成されている。なお、図１（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向における中空部５１の幅ｗ'は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、中空構造体５０の中央部から両端部の向きで、２００μｍから５０μｍまで段階的に減少し、中空部５１の高さｈは１００μｍで一定であった。また、図１（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向で隣接する凹部５１を隔てる隔壁５２の厚さｔ'は１μｍであった。
【００４０】
このとき、容器３０内を大気圧の１／３に減圧したため、中空部５１の高さｈは、凹部１１の深さｄの約２倍となる。また、中空部５１の幅ｗ'及び隔壁５２の厚さｔ'は、それぞれ凹部１１の幅ｗ及び隔壁１２の厚さｔと略同一となる。ｔ'は、ｔより若干小さくなり、ｗ'は、ｗより若干大きくなる。これに伴い、ｈは、ｄの２倍より若干小さくなる。
【００４１】
なお、ＰＶ＝一定の原理から、式
ｗ×ｄ＝（１／３）×（ｗ×ｄ＋ｗ'×ｈ）
で表される関係が成り立つ。また、凹部のピッチは、中空部のピッチと同一であり、式
ｗ＋ｔ＝ｗ'＋ｔ'
で表される関係が成り立つ。
【実施例２】
【００４２】
図３に示すように、Ａ−Ａ線と平行な方向における凹部の幅が、基板の中央部から外周部の向きで、２００μｍから５０μｍまで段階的に減少する以外は、実施例１の基板１０と同様の基板を、エッチングにより作製した。なお、図３（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ上面図及び図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。基板は、凹部の深さが５０μｍで一定であり、図３（ａ）のＡ−Ａ線上で隣接する凹部を隔てる隔壁の厚さが１μｍであった。
【００４３】
次に、得られた基板を用いて、実施例１と同様にして、中空構造体を作製した。中空構造体は、図３（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向における中空部の幅が、中空構造体の中央部から外周部の向きで、２００μｍから５０μｍまで段階的に減少する以外は、実施例１の中空構造体５０と同様であった。中空構造体は、中空部の高さが１００μｍで一定であり、図３（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線上で隣接する中空部を隔てる隔壁の厚さが１μｍであった。
【００４４】
このような中空構造体の中空部の開口を有さない側の面を研磨することにより、貫通孔を有する中空構造体が得られた。得られた中空構造体は、中央部に近い程、貫通孔の断面積が大きいため、流体が中空構造体を通過すると、中央部に近い程、流体の流速が大きくなる。したがって、流体の流速を制御する部材として、用いることができる。
【実施例３】
【００４５】
図４に示すように、Ａ−Ａ線と平行な方向における幅が、Ａ−Ａ線と平行な方向において、基板の中央部から両端部の向きで、２００μｍから５０μｍまで段階的に減少する凹部の列と、５０μｍから２００μｍまで段階的に増大する凹部の列とが交互に存在する以外は、実施例１と同様の基板を、エッチングにより作製した。なお、図４（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ上面図及び図４（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。基板は、凹部の深さが５０μｍで一定であり、図４（ａ）のＡ−Ａ線と平行な方向に隣接する凹部を隔てる隔壁の厚さが１μｍであった。
【００４６】
次に、得られた基板を用いて、実施例１と同様にして、中空構造体を作製した。中空構造体は、図４のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向における幅が、図４のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、中空構造体の中央部から両端部の向きで、２００μｍから５０μｍまで段階的に減少する中空部の列と、５０μｍから２００μｍまで段階的に増大する中空部の列とが交互に存在する以外は、実施例１の中空構造体５０と同様であった。中空構造体は、中空部の高さが１００μｍで一定であり、図４（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向に隣接する中空部を隔てる隔壁の厚さが１μｍであった。
【実施例４】
【００４７】
図５に示すように、Ａ−Ａ線と平行な方向における凹部の幅が５０μｍで一定であり、凹部の深さが、Ａ−Ａ線と平行な方向において、基板の中央部から両端部の向きで、１５０μｍから５０μｍまで略直線的に減少し、隔壁の厚さが１μｍで一定である以外は、実施例１の基板１０と同様の基板を、エッチングにより作製した。なお、図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ上面図及び図５（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【００４８】
次に、得られた基板を用いて、実施例１と同様にして、中空構造体を作製した。中空構造体は、図６に示すように、図５（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向における中空部の幅が５０μｍで一定であり、中空部の高さが、図５（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、中空構造体の中央部から両端部の向きで、３００μｍから１００μｍ付近まで直線的に減少し、隔壁の厚さが１μｍで一定である以外は、実施例１の中空構造体５０と同様であった。
【実施例５】
【００４９】
図７に示すように、凹部の深さが、Ａ−Ａ線と平行な方向において、基板の中央部から両端部の向きで、１５０μｍから５０μｍに段階的に減少する以外は、実施例４の基板と同様の基板を、エッチングにより作製した。なお、図７（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ上面図及び図７（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。基板は、Ａ−Ａ線と平行な方向における凹部の幅が５０μｍで一定であり、隔壁の厚さが１μｍで一定であった。
【００５０】
次に、得られた基板を用いて、実施例１と同様にして、中空構造体を作製した。中空構造体は、図８に示すように、中空部の高さが、図７（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、中空構造体の中央部から両端部の向きで、３００μｍから１００μｍに略段階的に減少する以外は、実施例４の中空構造体と同様であった。中空構造体は、図７（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向における中空部の幅が５０μｍで一定であり、隔壁の厚さが１μｍで一定であった。
【実施例６】
【００５１】
図９に示すように、Ａ−Ａ線と平行な方向における凹部の幅が、Ａ−Ａ線と平行な方向において、基板の中央部から両端部の向きで、５０μｍから２００μｍまで段階的に増加する以外は、実施例４の基板と同様の基板を、エッチングにより作製した。なお、図９（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ上面図及び図９（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。基板は、凹部の深さが、Ａ−Ａ線と平行な方向において、基板の中央部から両端部の向きで、１５０μｍから５０μｍまで略直線的に減少し、Ａ−Ａ線と平行な方向に隣接する凹部を隔てる隔壁の厚さが１μｍであった。
【００５２】
次に、得られた基板を用いて、実施例１と同様にして、中空構造体を作製した。中空構造体は、図１０に示すように、図９（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向における中空部の幅が、図９（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、中空構造体の中央部から両端部の向きで、５０μｍから２００μｍまで段階的に増加する以外は、実施例４の中空構造体と同様であった。中空構造体は、中空部の高さが、図９（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、中空構造体の中央部から両端部の向きで、３００μｍから１００μｍ付近まで直線的に減少し、図９（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向に隣接する中空部を隔てる隔壁の厚さが１μｍであった。
【実施例７】
【００５３】
図１１に示すように、Ａ−Ａ線と平行な方向における凹部の幅が、Ａ−Ａ線と平行な方向において、基板の中央部から両端部の向きで、２００μｍから５０μｍまで段階的に減少する以外は、実施例４の基板と同様の基板を、エッチングにより作製した。なお、図１１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ上面図及び図１１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。基板は、凹部の深さが、Ａ−Ａ線と平行な方向において、基板の中央部から両端部の向きで、１５０μｍから５０μｍまで略直線的に減少し、Ａ−Ａ線と平行な方向に隣接する凹部を隔てる隔壁の厚さが１μｍであった。
【００５４】
次に、得られた基板を用いて、実施例１と同様にして、中空構造体を作製した。中空構造体は、図１２に示すように、図１１（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向における中空部の幅が、図１１（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、中空構造体の中央部から両端部の向きで、２００μｍから５０μｍまで段階的に減少する以外は、実施例４の中空構造体と同様であった。中空構造体は、中空部の高さが、図１０（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、中空構造体の中央部から両端部の向きで、３００μｍから１００μｍ付近まで直線的に減少し、図１０（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向に隣接する中空部を隔てる隔壁の厚さが１μｍであった。
【実施例８】
【００５５】
図１３に示すように、実施例１で作製した中空構造体５０の中空部５１に、中空構造体５０を構成するゼラチンよりも熱伝導率が大きい銅粉末６０を充填し、熱伝導制御部材を作製した。
【００５６】
熱伝導制御部材は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、中央部に近い程、熱伝導率が大きいため、加熱時又は冷却時の試料の温度分布を制御することができる。このような熱伝導制御部材は、例えば、プラスチック等の射出成形用金型の熱伝導材又は断熱材や、そり矯正部材として、用いることができる。
【実施例９】
【００５７】
図１４に示すように、実施例４で作製した中空構造体の中空部に、所定の厚さとなるようにカテキン７０ａを充填した後、水溶性ゼラチン７０ｂを充填し、拡散制御部材を作製した。なお、カテキン７０ａは、水溶性ゼラチン７０ｂよりも水への溶出速度が大きい。
【００５８】
拡散制御部材を水中に浸漬させると、水溶性ゼラチン７０ｂに水が浸透することにより、水溶性ゼラチン７０ｂが徐々に溶出し、カテキン７０ａの表面が露出した時点で、カテキン７０ａが溶出する。このとき、水溶性ゼラチン７０ｂは、図５（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、拡散制御部材の中央部に近い程、厚い。このため、カテキン７０ａは、図５（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、拡散制御部材の両端部から溶出する（図１５参照）。これにより、カテキン７０ａを徐々に溶出させることができる。
【００５９】
なお、カテキン７０ａの代わりに、水溶性ゼラチン７０ｂよりも水への溶出速度が大きい塩素系薬剤を用いてもよい。
【実施例１０】
【００６０】
図１６に示すように、実施例５で作製した中空構造体の高さが３００μｍ及び１００μｍの中空部に、それぞれカテキン７０ａ及び水溶性ゼラチン７０ｂを充填し、拡散制御部材を作製した。
【００６１】
拡散制御部材を水中に浸漬させると、カテキン７０ａ及び水溶性ゼラチン７０ｂに水が浸透することにより、カテキン７０ａ及び水溶性ゼラチン７０ｂが溶出する。このとき、カテキン７０ａが充填されている中空部の高さは、水溶性ゼラチン７０ｂが充填されている中空部の高さの約３倍である。このため、水溶性ゼラチン７０ｂよりも水への溶出速度が大きいカテキン７０ａ及び水溶性ゼラチン７０ｂを、バランスよく溶出することができる（図１７参照）。
【実施例１１】
【００６２】
図１８に示すように、実施例６で作製した中空構造体の中空部に、アリルからし油を主成分とするワサビ８０を充填し、拡散制御部材を作製した。なお、ワサビ８０は、おろしたものである。
【００６３】
拡散制御部材を常温の室内に放置すると、ワサビ８０の揮発性成分が揮発する。このとき、ワサビ８０が充填されている中空部は、図９（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、拡散制御部材の中央部に近い程、空気と接触する表面積が小さいため、空気の対流が起こりにくくなり、ワサビ８０の揮発性成分の揮発速度が小さくなる。このため、ワサビ８０の揮発性成分は、図９（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、拡散制御部材の両端部から揮発する（図１９参照）。さらに、ワサビ８０が充填されている中空部は、図９（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、拡散制御部材の中央部に近い程、高いため、ワサビ８０による殺菌効果の持続性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 基板
１１ 凹部
１２ 隔壁
２０ 可塑性材料層
３０ 減圧容器
４０ 減圧ポンプ
５０ 中空構造体
５１ 中空部
５２ 隔壁
６０ 銅粉末
７０ａ カテキン
７０ｂ 水溶性ゼラチン
８０ ワサビ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６５】
【特許文献１】特開２００７−９８９３０号公報
【特許文献２】特開平９−２０７２５３号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空構造体、中空構造体の製造方法、機能部材及び基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、中空部を有する均一なセルが規則正しく配置されている中空構造体としては、ハニカム構造体等が知られており、種々の用途で用いられている。また、ハニカム構造体の製造方法としては、種々の方法が知られている。特許文献１には、所定の条件で塑性変形機能を有する素材を用いて、所望の位置に所定の独立した凹部を複数配置した基板の凹部に空間が生じるように基板の表面を覆う工程と、空間のガス圧力を用いて複数の凹部を覆う素材を同時に延伸膨張させることで中空体を複数個一定方向に形成する工程とからなるハニカム構造体の製造方法が開示されている。
【０００３】
一方、特許文献２には、セル壁間の接合幅について、セルサイズに関して、標準の広さのものと、標準の広さと比較して、広いもの又は狭いものとが、セルサイズ方向に交互に配置されているハニカム構造体が開示されている。また、特許文献２には、このようなハニカム構造体の製造方法としては、展張法及びコルゲート法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、このような製造方法は、設計の自由度が低いという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来技術が有する問題に鑑み、設計の自由度が高い中空構造体の製造方法、該中空構造体の製造方法を用いて製造されている中空構造体、該中空構造体を有する機能部材及び該中空構造体を製造するために用いられる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】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、中空構造体の製造方法において、形状が異なる複数の凹部が形成されている基板上に、可塑性材料を含む層を形成することにより、該複数の凹部を覆う工程と、該可塑性材料を含む層で覆われた複数の凹部内の気体を膨張させることにより、該可塑性材料を含む層を塑性変形させる工程を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の中空構造体の製造方法において、前記基板は、前記複数の凹部の少なくとも一部の深さが、所定の方向において、略直線的又は段階的に変化する領域を有することを特徴とすることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の中空構造体の製造方法において、前記基板は、前記複数の凹部の少なくとも一部の所定の方向における幅及び／又はピッチが、該所定の方向において、段階的に変化する領域を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、中空構造体において、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の中空構造体の製造方法を用いて製造されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、可塑性材料を含む中空構造体であって、形状が異なる複数の中空部が形成されており、該複数の中空部の少なくとも一部の高さが、所定の方向において、連続的又は段階的に変化する領域を有し、前記中空部が開口を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の中空構造体において、前記複数の中空部の少なくとも一部の所定の方向における幅及び／又はピッチが、該所定の方向において、段階的に変化する領域を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、可塑性材料を含む中空構造体であって、形状が異なる複数の中空部が形成されており、該複数の中空部の少なくとも一部の所定の方向における幅及び／又はピッチが、該所定の方向において、段階的に変化する領域を有し、前記中空部が開口を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、機能部材において、請求項４乃至７のいずれか一項に記載の中空構造体の複数の中空部に機能材料が充填されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の機能部材において、前記機能材料は、前記中空構造体よりも熱伝導率が大きい熱伝導性材料、可溶性材料又は揮発性材料であることを特徴とする。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、請求項４乃至７のいずれか一項に記載の中空構造体を製造するために用いられる基板であって、形状が異なる複数の凹部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、設計の自由度が高い中空構造体の製造方法、該中空構造体の製造方法を用いて製造されている中空構造体、該中空構造体を有する機能部材及び該中空構造体を製造するために用いられる基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１の基板を示す図である。
【図２】実施例１の中空構造体の製造方法を示す図である。
【図３】実施例２の基板を示す図である。
【図４】実施例３の基板を示す図である。
【図５】実施例４の基板を示す図である。
【図６】実施例４の中空構造体を示す断面図である。
【図７】実施例５の基板を示す図である。
【図８】実施例５の中空構造体を示す断面図である。
【図９】実施例６の基板を示す図である。
【図１０】実施例６の中空構造体を示す断面図である。
【図１１】実施例７の基板を示す図である。
【図１２】実施例７の中空構造体を示す断面図である。
【図１３】実施例８の熱伝導制御部材を示す断面図である。
【図１４】実施例９の拡散制御部材を示す断面図である。
【図１５】実施例９の拡散制御部材によるカテキンの溶出の制御を示す断面図である。
【図１６】実施例１０の拡散制御部材を示す断面図である。
【図１７】実施例１０の拡散制御部材によるカテキンの溶出の制御を示す断面図である。
【図１８】実施例１１の拡散制御部材を示す断面図である。
【図１９】実施例１１の拡散制御部材によるワサビの揮発性成分の揮発の制御を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
【００１９】
本発明の中空構造体の製造方法は、形状が異なる複数の凹部が形成されている基板上に、可塑性材料を含む層を形成することにより、複数の凹部を覆う工程と、可塑性材料を含む層で覆われた複数の凹部内の気体を膨張させることにより、可塑性材料を含む層を塑性変形させる工程を有する。これにより、形状が異なる複数の中空部が形成されており、中空部が開口を一つ有する中空構造体を製造することができるが、軟Ｘ線リソグラフィと同等の設計の自由度が得られる。
【００２０】
基板に形成されている形状が異なる複数の凹部の形状としては、特に限定されないが、円柱状、（正）六角柱状、（正）四角柱状等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００２１】
凹部は、通常、深さが５〜１５０μｍであり、所定の方向におけるピッチが５〜１５０μｍである。また、凹部間を隔てる隔壁の厚さは、通常、０．１〜３μｍである。
【００２２】
本発明の中空構造体を製造する際に、複数の凹部の少なくとも一部の深さが、所定の方向において、略直線的又は段階的に変化する領域を有する基板を用いると、複数の中空部の少なくとも一部の高さが、所定の方向において、直線的又は略段階的に変化する領域を有する中空構造体が得られる。なお、凹部の深さが、所定の方向において、略直線的に変化するとは、所定の方向における凹部の深さの平均値を凹部の中央の深さとした場合に、凹部の中央の深さが、所定の方向において、直線的に変化することを意味する。
【００２３】
また、複数の凹部の少なくとも一部の所定の方向における幅及び／又はピッチが、所定の方向において、段階的に変化する領域を有する基板を用いると、複数の中空部の少なくとも一部の所定の方向における幅及び／又はピッチが、所定の方向において、段階的に変化する領域を有する中空構造体が得られる。
【００２４】
形状が異なる複数の凹部が形成されている基板を構成する材料としては、特に限定されないが、金属、シリコン、石英、シリコーンゴム等が挙げられる。形状が異なる複数の凹部が形成されている基板の製造方法としては、特に限定されないが、エッチング等が挙げられる。
【００２５】
形状が異なる複数の凹部が形成されている基板上に、可塑性材料を含む層を形成する際には、可塑性材料を含む塗布液を塗布する。可塑性材料を含む塗布液としては、特に限定されないが、可塑性材料の溶液、溶融液等が挙げられる。また、可塑性材料を含む塗布液を塗布する方法としては、特に限定されないが、ダイコート塗布、スピンコート塗布等が挙げられる。
【００２６】
可塑性材料としては、所定の条件で塑性変形する材料であれば、特に限定されないが、ゼラチン、寒天等の水溶性樹脂；ウレタン樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂；アクリル系樹脂等の紫外線硬化性樹脂；ポリアミドイミド等の熱硬化性樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００２７】
可塑性材料を含む層で覆われた複数の凹部内の気体を膨張させる際には、ＰＶ＝一定の原理を用いている。ここで、Ｐ及びＶは、それぞれ複数の凹部が可塑性材料で覆われた基板が置かれている環境の圧力及び可塑性材料を含む層で覆われた凹部内の体積である。このため、中空構造体の中空部の高さ、幅及びピッチは、Ｐ及び凹部の深さ、幅及びピッチを調整することにより、制御することができる。
【００２８】
可塑性材料を含む層を塑性変形させた後、必要に応じて、固化させる。なお、可塑性材料として、紫外線硬化性樹脂（又は熱硬化性樹脂）を用いる場合は、紫外線を照射（又は加熱）して可塑性材料を硬化させることにより、可塑性材料を含む層を固化させる。また、可塑性材料として、水溶性樹脂を用いる場合は、可塑性材料を含む層を乾燥することにより、固化させる。さらに、可塑性材料として、熱可塑性樹脂を用いる場合は、可塑性材料を含む層を冷却することにより、固化させる。
【００２９】
本発明の中空構造体は、本発明の中空構造体の製造方法を用いて製造されている。これにより、見掛けの体積に対する中空部の体積の比が９９％以上である中空構造体を製造することができる。なお、本発明の中空構造体は、所定の周波数帯を減衰する減衰板に適用することができる。
【００３０】
本発明の中空構造体に形成されている形状が異なる複数の中空部の形状としては、特に限定されないが、円柱状、（正）六角柱状、（正）四角柱状等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００３１】
中空部は、通常、高さが５〜７５０μｍであり、所定の方向におけるピッチが５〜１５０μｍである。また、中空部間を隔てる隔壁の厚さは、通常、０．１〜３μｍである。さらに、中空部の高さは、通常、中空部間を隔てる隔壁の厚さ及び中空部の所定の方向におけるピッチに対して、それぞれ５〜５００倍及び０．３〜７倍である。
【００３２】
本発明の機能部材は、本発明の中空構造体の複数の中空部に機能材料が充填されている。
【００３３】
機能材料として、本発明の中空構造体よりも熱伝導率が大きい熱伝導性材料を用いることにより、熱伝導率の分布を有する熱伝導制御部材が得られる。熱伝導性材料としては、特に限定されないが、銅等が挙げられる。なお、熱伝導性材料として、液体又は気体を充填する場合は、対流が発生しやすい構造の中空部に充填された液体又は気体程、熱伝導率が大きくなる。
【００３４】
また、機能材料として、薬品、不揮発性殺菌剤等の可溶性材料や芳香剤、揮発性殺菌剤等の揮発性材料を用いることにより、可溶性材料の溶媒中への溶出速度や揮発性材料の揮発速度を制御することが可能な拡散制御部材が得られる。
【００３５】
さらに、機能材料として、帯電した着色粒子の分散液を用いることにより、画像表示特性が異なる領域を有する電気泳動表示素子が得られる。
【００３６】
以上、本発明の中空構造体の中空部が開口を一つ有する構成について説明したが、本発明の中空構造体は、研磨等の処理により、中空部が開口を二つ有する、即ち、貫通孔を有する構成も含む。なお、貫通孔を有する中空構造体は、吸着剤、触媒等を担持する担持部材として、用いることができる。
【実施例１】
【００３７】
図１に示す基板を、エッチングにより作製した。なお、図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ上面図及び図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。基板１０は、形状が異なる複数の正六角柱状の凹部１１及び隣接する凹部１１を隔てる隔壁１２が形成されている。なお、Ａ−Ａ線と平行な方向における凹部１１の幅ｗは、Ａ−Ａ線と平行な方向において、基板１０の中央部から両端部の向きで、２００μｍから５０μｍまで段階的に減少し、凹部１１の深さｄは５０μｍで一定であった。また、Ａ−Ａ線と平行な方向で隣接する凹部１１を隔てる隔壁１２の厚さｔは１μｍであった。
【００３８】
次に、基板１０の表面に、ゼラチン水溶液をスピンコート塗布し、複数の凹部１１を覆う可塑性材料層２０を形成した（図２（ａ）参照）。さらに、複数の凹部１１を覆う可塑性材料層２０を形成した基板１０を減圧容器３０に収容した。次に、減圧ポンプ４０を用いて、容器３０内を大気圧の１／３に減圧したところ、可塑性材料層２０で覆われた複数の凹部１１内の気体が膨張し、可塑性材料層２０が塑性変形した（図２（ｂ）参照）。さらに、塑性変形した可塑性材料層２０を乾燥させることにより固化した後、基板１０から脱離し、中空構造体５０を得た（図２（ｃ）参照）。
【００３９】
中空構造体５０は、形状が異なる複数の正六角柱状の中空部５１及び隣接する中空部５１を隔てる隔壁５２が形成されている。なお、図１（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向における中空部５１の幅ｗ'は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、中空構造体５０の中央部から両端部の向きで、２００μｍから５０μｍまで段階的に減少し、中空部５１の高さｈは１００μｍで一定であった。また、図１（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向で隣接する凹部５１を隔てる隔壁５２の厚さｔ'は１μｍであった。
【００４０】
このとき、容器３０内を大気圧の１／３に減圧したため、中空部５１の高さｈは、凹部１１の深さｄの約２倍となる。また、中空部５１の幅ｗ'及び隔壁５２の厚さｔ'は、それぞれ凹部１１の幅ｗ及び隔壁１２の厚さｔと略同一となる。ｔ'は、ｔより若干小さくなり、ｗ'は、ｗより若干大きくなる。これに伴い、ｈは、ｄの２倍より若干小さくなる。
【００４１】
なお、ＰＶ＝一定の原理から、式
ｗ×ｄ＝（１／３）×（ｗ×ｄ＋ｗ'×ｈ）
で表される関係が成り立つ。また、凹部のピッチは、中空部のピッチと同一であり、式
ｗ＋ｔ＝ｗ'＋ｔ'
で表される関係が成り立つ。
【実施例２】
【００４２】
図３に示すように、Ａ−Ａ線と平行な方向における凹部の幅が、基板の中央部から外周部の向きで、２００μｍから５０μｍまで段階的に減少する以外は、実施例１の基板１０と同様の基板を、エッチングにより作製した。なお、図３（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ上面図及び図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。基板は、凹部の深さが５０μｍで一定であり、図３（ａ）のＡ−Ａ線上で隣接する凹部を隔てる隔壁の厚さが１μｍであった。
【００４３】
次に、得られた基板を用いて、実施例１と同様にして、中空構造体を作製した。中空構造体は、図３（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向における中空部の幅が、中空構造体の中央部から外周部の向きで、２００μｍから５０μｍまで段階的に減少する以外は、実施例１の中空構造体５０と同様であった。中空構造体は、中空部の高さが１００μｍで一定であり、図３（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線上で隣接する中空部を隔てる隔壁の厚さが１μｍであった。
【００４４】
このような中空構造体の中空部の開口を有さない側の面を研磨することにより、貫通孔を有する中空構造体が得られた。得られた中空構造体は、中央部に近い程、貫通孔の断面積が大きいため、流体が中空構造体を通過すると、中央部に近い程、流体の流速が大きくなる。したがって、流体の流速を制御する部材として、用いることができる。
【実施例３】
【００４５】
図４に示すように、Ａ−Ａ線と平行な方向における幅が、Ａ−Ａ線と平行な方向において、基板の中央部から両端部の向きで、２００μｍから５０μｍまで段階的に減少する凹部の列と、５０μｍから２００μｍまで段階的に増大する凹部の列とが交互に存在する以外は、実施例１と同様の基板を、エッチングにより作製した。なお、図４（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ上面図及び図４（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。基板は、凹部の深さが５０μｍで一定であり、図４（ａ）のＡ−Ａ線と平行な方向に隣接する凹部を隔てる隔壁の厚さが１μｍであった。
【００４６】
次に、得られた基板を用いて、実施例１と同様にして、中空構造体を作製した。中空構造体は、図４のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向における幅が、図４のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、中空構造体の中央部から両端部の向きで、２００μｍから５０μｍまで段階的に減少する中空部の列と、５０μｍから２００μｍまで段階的に増大する中空部の列とが交互に存在する以外は、実施例１の中空構造体５０と同様であった。中空構造体は、中空部の高さが１００μｍで一定であり、図４（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向に隣接する中空部を隔てる隔壁の厚さが１μｍであった。
【実施例４】
【００４７】
図５に示すように、Ａ−Ａ線と平行な方向における凹部の幅が５０μｍで一定であり、凹部の深さが、Ａ−Ａ線と平行な方向において、基板の中央部から両端部の向きで、１５０μｍから５０μｍまで略直線的に減少し、隔壁の厚さが１μｍで一定である以外は、実施例１の基板１０と同様の基板を、エッチングにより作製した。なお、図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ上面図及び図５（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【００４８】
次に、得られた基板を用いて、実施例１と同様にして、中空構造体を作製した。中空構造体は、図６に示すように、図５（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向における中空部の幅が５０μｍで一定であり、中空部の高さが、図５（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、中空構造体の中央部から両端部の向きで、３００μｍから１００μｍ付近まで直線的に減少し、隔壁の厚さが１μｍで一定である以外は、実施例１の中空構造体５０と同様であった。
【実施例５】
【００４９】
図７に示すように、凹部の深さが、Ａ−Ａ線と平行な方向において、基板の中央部から両端部の向きで、１５０μｍから５０μｍに段階的に減少する以外は、実施例４の基板と同様の基板を、エッチングにより作製した。なお、図７（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ上面図及び図７（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。基板は、Ａ−Ａ線と平行な方向における凹部の幅が５０μｍで一定であり、隔壁の厚さが１μｍで一定であった。
【００５０】
次に、得られた基板を用いて、実施例１と同様にして、中空構造体を作製した。中空構造体は、図８に示すように、中空部の高さが、図７（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、中空構造体の中央部から両端部の向きで、３００μｍから１００μｍに略段階的に減少する以外は、実施例４の中空構造体と同様であった。中空構造体は、図７（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向における中空部の幅が５０μｍで一定であり、隔壁の厚さが１μｍで一定であった。
【実施例６】
【００５１】
図９に示すように、Ａ−Ａ線と平行な方向における凹部の幅が、Ａ−Ａ線と平行な方向において、基板の中央部から両端部の向きで、５０μｍから２００μｍまで段階的に増加する以外は、実施例４の基板と同様の基板を、エッチングにより作製した。なお、図９（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ上面図及び図９（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。基板は、凹部の深さが、Ａ−Ａ線と平行な方向において、基板の中央部から両端部の向きで、１５０μｍから５０μｍまで略直線的に減少し、Ａ−Ａ線と平行な方向に隣接する凹部を隔てる隔壁の厚さが１μｍであった。
【００５２】
次に、得られた基板を用いて、実施例１と同様にして、中空構造体を作製した。中空構造体は、図１０に示すように、図９（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向における中空部の幅が、図９（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、中空構造体の中央部から両端部の向きで、５０μｍから２００μｍまで段階的に増加する以外は、実施例４の中空構造体と同様であった。中空構造体は、中空部の高さが、図９（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、中空構造体の中央部から両端部の向きで、３００μｍから１００μｍ付近まで直線的に減少し、図９（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向に隣接する中空部を隔てる隔壁の厚さが１μｍであった。
【実施例７】
【００５３】
図１１に示すように、Ａ−Ａ線と平行な方向における凹部の幅が、Ａ−Ａ線と平行な方向において、基板の中央部から両端部の向きで、２００μｍから５０μｍまで段階的に減少する以外は、実施例４の基板と同様の基板を、エッチングにより作製した。なお、図１１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ上面図及び図１１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。基板は、凹部の深さが、Ａ−Ａ線と平行な方向において、基板の中央部から両端部の向きで、１５０μｍから５０μｍまで略直線的に減少し、Ａ−Ａ線と平行な方向に隣接する凹部を隔てる隔壁の厚さが１μｍであった。
【００５４】
次に、得られた基板を用いて、実施例１と同様にして、中空構造体を作製した。中空構造体は、図１２に示すように、図１１（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向における中空部の幅が、図１１（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、中空構造体の中央部から両端部の向きで、２００μｍから５０μｍまで段階的に減少する以外は、実施例４の中空構造体と同様であった。中空構造体は、中空部の高さが、図１０（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、中空構造体の中央部から両端部の向きで、３００μｍから１００μｍ付近まで直線的に減少し、図１０（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向に隣接する中空部を隔てる隔壁の厚さが１μｍであった。
【実施例８】
【００５５】
図１３に示すように、実施例１で作製した中空構造体５０の中空部５１に、中空構造体５０を構成するゼラチンよりも熱伝導率が大きい銅粉末６０を充填し、熱伝導制御部材を作製した。
【００５６】
熱伝導制御部材は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、中央部に近い程、熱伝導率が大きいため、加熱時又は冷却時の試料の温度分布を制御することができる。このような熱伝導制御部材は、例えば、プラスチック等の射出成形用金型の熱伝導材又は断熱材や、そり矯正部材として、用いることができる。
【実施例９】
【００５７】
図１４に示すように、実施例４で作製した中空構造体の中空部に、所定の厚さとなるようにカテキン７０ａを充填した後、水溶性ゼラチン７０ｂを充填し、拡散制御部材を作製した。なお、カテキン７０ａは、水溶性ゼラチン７０ｂよりも水への溶出速度が大きい。
【００５８】
拡散制御部材を水中に浸漬させると、水溶性ゼラチン７０ｂに水が浸透することにより、水溶性ゼラチン７０ｂが徐々に溶出し、カテキン７０ａの表面が露出した時点で、カテキン７０ａが溶出する。このとき、水溶性ゼラチン７０ｂは、図５（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、拡散制御部材の中央部に近い程、厚い。このため、カテキン７０ａは、図５（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、拡散制御部材の両端部から溶出する（図１５参照）。これにより、カテキン７０ａを徐々に溶出させることができる。
【００５９】
なお、カテキン７０ａの代わりに、水溶性ゼラチン７０ｂよりも水への溶出速度が大きい塩素系薬剤を用いてもよい。
【実施例１０】
【００６０】
図１６に示すように、実施例５で作製した中空構造体の高さが３００μｍ及び１００μｍの中空部に、それぞれカテキン７０ａ及び水溶性ゼラチン７０ｂを充填し、拡散制御部材を作製した。
【００６１】
拡散制御部材を水中に浸漬させると、カテキン７０ａ及び水溶性ゼラチン７０ｂに水が浸透することにより、カテキン７０ａ及び水溶性ゼラチン７０ｂが溶出する。このとき、カテキン７０ａが充填されている中空部の高さは、水溶性ゼラチン７０ｂが充填されている中空部の高さの約３倍である。このため、水溶性ゼラチン７０ｂよりも水への溶出速度が大きいカテキン７０ａ及び水溶性ゼラチン７０ｂを、バランスよく溶出することができる（図１７参照）。
【実施例１１】
【００６２】
図１８に示すように、実施例６で作製した中空構造体の中空部に、アリルからし油を主成分とするワサビ８０を充填し、拡散制御部材を作製した。なお、ワサビ８０は、おろしたものである。
【００６３】
拡散制御部材を常温の室内に放置すると、ワサビ８０の揮発性成分が揮発する。このとき、ワサビ８０が充填されている中空部は、図９（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、拡散制御部材の中央部に近い程、空気と接触する表面積が小さいため、空気の対流が起こりにくくなり、ワサビ８０の揮発性成分の揮発速度が小さくなる。このため、ワサビ８０の揮発性成分は、図９（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、拡散制御部材の両端部から揮発する（図１９参照）。さらに、ワサビ８０が充填されている中空部は、図９（ａ）のＡ−Ａ線に対応する線と平行な方向において、拡散制御部材の中央部に近い程、高いため、ワサビ８０による殺菌効果の持続性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 基板
１１ 凹部
１２ 隔壁
２０ 可塑性材料層
３０ 減圧容器
４０ 減圧ポンプ
５０ 中空構造体
５１ 中空部
５２ 隔壁
６０ 銅粉末
７０ａ カテキン
７０ｂ 水溶性ゼラチン
８０ ワサビ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６５】
【特許文献１】特開２００７−９８９３０号公報
【特許文献２】特開平９−２０７２５３号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状が異なる複数の凹部が形成されている基板上に、可塑性材料を含む層を形成することにより、該複数の凹部を覆う工程と、
該可塑性材料を含む層で覆われた複数の凹部内の気体を膨張させることにより、該可塑性材料を含む層を塑性変形させる工程を有することを特徴とする中空構造体の製造方法。
【請求項２】
前記基板は、前記複数の凹部の少なくとも一部の深さが、所定の方向において、略直線的又は段階的に変化する領域を有することを特徴とする請求項１に記載の中空構造体の製造方法。
【請求項３】
前記基板は、前記複数の凹部の少なくとも一部の所定の方向における幅及び／又はピッチが、該所定の方向において、段階的に変化する領域を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の中空構造体の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の中空構造体の製造方法を用いて製造されていることを特徴とする中空構造体。
【請求項５】
可塑性材料を含む中空構造体であって、
形状が異なる複数の中空部が形成されており、
該複数の中空部の少なくとも一部の高さが、所定の方向において、連続的又は段階的に変化する領域を有し、
前記中空部が開口を有することを特徴とする中空構造体。
【請求項６】
前記複数の中空部の少なくとも一部の所定の方向における幅及び／又はピッチが、該所定の方向において、段階的に変化する領域を有することを特徴とする請求項５に記載の中空構造体。
【請求項７】
可塑性材料を含む中空構造体であって、
形状が異なる複数の中空部が形成されており、
該複数の中空部の少なくとも一部の所定の方向における幅及び／又はピッチが、該所定の方向において、段階的に変化する領域を有し、
前記中空部が開口を有することを特徴とする中空構造体。
【請求項８】
請求項４乃至７のいずれか一項に記載の中空構造体の複数の中空部に機能材料が充填されていることを特徴とする機能部材。
【請求項９】
前記機能材料は、前記中空構造体よりも熱伝導率が大きい熱伝導性材料、可溶性材料又は揮発性材料であることを特徴とする請求項８に記載の機能部材。
【請求項１０】
請求項４乃至７のいずれか一項に記載の中空構造体を製造するために用いられる基板であって、
形状が異なる複数の凹部が形成されていることを特徴とする基板。
【請求項１】
形状が異なる複数の凹部が形成されている基板上に、可塑性材料を含む層を形成することにより、該複数の凹部を覆う工程と、
該可塑性材料を含む層で覆われた複数の凹部内の気体を膨張させることにより、該可塑性材料を含む層を塑性変形させる工程を有することを特徴とする中空構造体の製造方法。
【請求項２】
前記基板は、前記複数の凹部の少なくとも一部の深さが、所定の方向において、略直線的又は段階的に変化する領域を有することを特徴とする請求項１に記載の中空構造体の製造方法。
【請求項３】
前記基板は、前記複数の凹部の少なくとも一部の所定の方向における幅及び／又はピッチが、該所定の方向において、段階的に変化する領域を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の中空構造体の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の中空構造体の製造方法を用いて製造されていることを特徴とする中空構造体。
【請求項５】
可塑性材料を含む中空構造体であって、
形状が異なる複数の中空部が形成されており、
該複数の中空部の少なくとも一部の高さが、所定の方向において、連続的又は段階的に変化する領域を有し、
前記中空部が開口を有することを特徴とする中空構造体。
【請求項６】
前記複数の中空部の少なくとも一部の所定の方向における幅及び／又はピッチが、該所定の方向において、段階的に変化する領域を有することを特徴とする請求項５に記載の中空構造体。
【請求項７】
可塑性材料を含む中空構造体であって、
形状が異なる複数の中空部が形成されており、
該複数の中空部の少なくとも一部の所定の方向における幅及び／又はピッチが、該所定の方向において、段階的に変化する領域を有し、
前記中空部が開口を有することを特徴とする中空構造体。
【請求項８】
請求項４乃至７のいずれか一項に記載の中空構造体の複数の中空部に機能材料が充填されていることを特徴とする機能部材。
【請求項９】
前記機能材料は、前記中空構造体よりも熱伝導率が大きい熱伝導性材料、可溶性材料又は揮発性材料であることを特徴とする請求項８に記載の機能部材。
【請求項１０】
請求項４乃至７のいずれか一項に記載の中空構造体を製造するために用いられる基板であって、
形状が異なる複数の凹部が形成されていることを特徴とする基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１０−２１４８７３（Ｐ２０１０−２１４８７３Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６６４５４（Ｐ２００９−６６４５４）
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]