多孔質体の製造方法及び多孔質体を有する構造体
【課題】流体圧を効率よく利用して、この流体圧に基づき効率よく弾性変形し、効率よく作動させることができる構造体を提供する。
【解決手段】流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質体内部の孔には、この多孔質体における流体の透過を抑制するように多孔質体の孔を塞ぐ被覆材が埋入されており、この多孔質体の表面には、前記被覆材が実質的に存在していないことを特徴とする。
【解決手段】流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質体内部の孔には、この多孔質体における流体の透過を抑制するように多孔質体の孔を塞ぐ被覆材が埋入されており、この多孔質体の表面には、前記被覆材が実質的に存在していないことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質体の製造方法及び前記多孔質体を有する構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性を有する多孔質材料の一つであるポリジメチルシロキサン等のシリコーンラバーは、微細型を用いて成型することにより微細構造を形成させることができる。前記シリコーンラバーのなかでも、ポリジメチルシロキサンは、柔軟性、弾性、透明性及び生体適合性に優れている。そのため前記ポリジメチルシロキサンは、例えば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）分野、微小化学分析システム（μＴＡＳ）分野等における薄膜、生化学分析チップの流路、バルーンアクチュエータ、バルブ、ポンプ等のデバイスの材料として用いられている（例えば、特許文献１〜３を参照）。
【０００３】
しかしながら、前記ポリジメチルシロキサンは、多孔質構造を形成するため、当該ポリジメチルシロキサンを材料として用いたデバイスでは、前記多孔質構造の孔を介して、気体、液体等の流体が透過性する場合がある。そのため、前記デバイスでは、流体が透過することに伴って、流体圧が損なわれることがある。また、流体が反応性を有する流体である場合、この流体が外界へ漏れることにより外界に影響を与える場合もある。したがって、例えば、前記ポリジメチルシロキサンをバルーンアクチュエータの材料として用いた場合、当該バルーンアクチュエータは、流体圧を効率よく利用することができないため、この流体圧に基づき効率よく弾性変形をすることができず、効率よく作動させることができないことがある。
【０００４】
そこで、前記ポリジメチルシロキサンが材料として用いたデバイスにおける流体の透過を抑制するために、このデバイスを、ポリモノクロロパラキシリレン（パリレンＣ）で被覆することが提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００５−１１４４１４号公報
【特許文献２】特開２００７−８５９９８号公報
【特許文献３】特開２００６−１８１４０７号公報
【非特許文献１】ヤング・シク・シン、外７名、「パリレン被覆したＰＤＭＳベースのマイクロＰＣＲチップ（PDMA-based micro PCR chip with Parylene coating）」、ジャーナル オブ マイクロメカニクス アンド マイクロエンジニアリング(Journal of Micromechanics and Microengineering)、2003年、第13巻、p768-774
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１のようにパリレンＣで被覆されたデバイスは、パリレンＣがポリジメチルシロキサンに比べて硬いため、その弾性変形が阻害されることがある。そのため、非特許文献１のようにパリレンＣで被覆されたデバイスは、ポリジメチルシロキサン本来の弾性等の特性を十分に得ることができず、流体圧等を効率よく利用することができない場合がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、弾性を有する多孔質材料の弾性を維持しつつ、当該多孔質材料における流体の透過を抑制することができる多孔質材料からなる構造体の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、流体圧を効率よく利用して、この流体圧に基づき効率よく弾性変形し、効率よく作動させることができるバルーンアクチュエータ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】
【０００７】
本発明の多孔質体の製造方法は、流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質体の製造方法であって、前記多孔質体の表面を、被覆材で被覆することにより当該多孔質体内部の孔に前記被覆材を埋入させ、その後、この多孔質体の表面から、前記被覆材を除去することを特徴としている。
【０００８】
本発明の製造方法では、前記多孔質体の表面を、前記被覆材で被覆することにより当該多孔質体内部の孔に前記被覆材を埋入させ、その後、この構造体の表面から、前記被覆材を除去するため、多孔質体の弾性特性を維持しつつ、当該多孔質体における流体の透過を抑制することができる。
【０００９】
前記多孔質体は、シリコーンラバーからなるのが好ましい。このように、前記多孔質体がシリコーンラバーからなる場合、この多孔質体は、優れた弾性特性を示すことができる。
【００１０】
なかでも、前記多孔質体は、ポリジメチルシロキサンを材料とするものが好ましい。このように、前記多孔質体がポリジメチルシロキサンを材料とするものである場合、この多孔質体は、優れた弾性特性を示すことができる。
【００１１】
前記被覆材は、パリレンが好ましい。このように、前記被覆材がパリレンである場合、前記多孔質体内部の孔を、流体の透過を抑制するように塞ぐことができる。
【００１２】
本発明の構造体は、１つの側面では、流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質体を有する構造体であって、前記多孔質体が、前述した製造方法により得られる多孔質体であることを特徴とする構造体である。
【００１３】
前記構造体は、前述した製造方法により得られる多孔質体を有するため、多孔質体の弾性特性を維持しつつ、当該多孔質体における流体の透過を抑制することができる。そのため、本発明のバルーンアクチュエータは、流体圧を効率よく利用して、この流体圧に基づき効率よく弾性変形し、効率よく作動させることができる。
【００１４】
本発明の構造体は、他の側面では、流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質体を有する構造体であって、前記多孔質体内部の孔には、この多孔質体における流体の透過を抑制するように多孔質体の孔を塞ぐ被覆材が埋入されており、この多孔質体の表面には、前記被覆材が実質的に存在していないことを特徴とする構造体である。
【００１５】
前記構造体は、前記多孔質体内部の孔には、この多孔質体における流体の透過を抑制するように多孔質体の孔を塞ぐ被覆材が埋入されており、この多孔質体の表面には、前記被覆材が実質的に存在していないため、多孔質体の弾性特性を維持しつつ、当該多孔質体における流体の透過を抑制することができる。そのため、本発明の構造体は、流体圧を効率よく利用して、この流体圧に基づき効率よく弾性変形し、効率よく作動させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の多孔質体の製造方法は、多孔質体の弾性特性を維持しつつ、当該多孔質体における流体の透過を抑制することができるという優れた効果を奏する。また、本発明の構造体は、流体圧を効率よく利用して、この流体圧に基づき効率よく弾性変形し、効率よく作動させることができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［バルーンアクチュエータ］
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の構造体の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る構造体であるバルーンアクチュエータを採用した医療用器具を示す概略断面説明図である。また、図２は、図１に示されるバルーンアクチュエータの膜体（多孔質体）を示す概略断面説明図である。
【００１８】
図１に示される医療用器具１００は、内視鏡手術用鉗子等として用いられる医療用器具である。
図１に示される医療用器具１００は、器具本体１０１の先端にバルーンアクチュエータ１１１を複数備えている一対のフィンガー部１１０を備えている。このバルーンアクチュエータ１１１は、第１膜体１ａと第２膜体１ｂとからなる。
【００１９】
対をなすフィンガー部１１０は、第２膜体１ｂ側が互いに対向するように設けられており、各フィンガー部１１０は、フィンガー部１１０の先端Ｅが閉じるように動作し、対象物を掴むことができる。
【００２０】
バルーンアクチュエータ１１１の第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂは、ポリジメチルシロキサンを材料として構成されている。前記ポリジメチルシロキサンは、生体適合性を有するとともに、柔軟性に優れている。したがって、バルーンアクチュエータ１１１を備えているフィンガー部１１０は、対象物を傷つけにくく、かつ生体適合性に優れるため、このフィンガー部１１０を備えている医療用器具１００は、医療用に適している。
【００２１】
なお、前記バルーンアクチュエータの膜体（多孔質体）を構成する材料は、流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質材料である。バルーンアクチュエータ１１１の第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂでは、前記ポリジメチルシロキサンに代えて、他のシリコーンラバーを用いることができる。
なお、ポリジメチルシロキサンなどを材料とする多孔質体の孔は、前記材料に応じて異なるが、連続した微細な孔である。
【００２２】
医療用器具１００では、フィンガー部１１０は複数本ではなく、１本であってもよい。例えば、フィンガー部１１０の先端Ｅに針等の機能部材を取り付けておき、この機能部材を適切な位置へ移動させるためにフィンガー部１１０を用いてもよい。また、機能部材は、あまり膨張しない第２膜体１ｂ側に設けるのが好ましい。第２膜体１ｂ側であれば、バルーンアクチュエータ１１１の近傍でも機能部材を設けることができ、コンパクト化を図ることができる。
【００２３】
前記バルーンアクチュエータ１１１の第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂそれぞれにおいては、図２に示されるように、第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂそれぞれを構成するポリジメチルシロキサンによる多孔質構造の孔の小径部に、被覆材であるパリレンＣ（ポリモノクロロパラキシリレン）が埋入されている被覆材埋入部３が形成されており、前記孔の小径部を塞いでいる。
第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂでは、この被覆材埋入部３のパリレンＣにより、それぞれにおける流体の透過が抑制されることとなる。
【００２４】
図２に示される膜体１では、孔の小径部に被覆材埋入部３が形成され、孔の大径部では、この孔の内壁に、被覆材であるパリレンＣからなる被覆層である孔部被覆層４が形成されているとともに、当該孔内部に空間部２が形成されている。
このように、前記孔は、当該孔の小径部に被覆材が埋入されて、流体の透過を抑制するように塞がれている。孔の大径部では、弾性変形を阻害しない範囲で、その表面が被覆されていてもよい。
【００２５】
また、第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂそれぞれの表面５は、被覆材が実質的に存在していない状態となっている。
なお、本明細書において、「被覆材が実質的に存在していない」状態とは、被覆材により多孔質体の弾性変形が阻害されない状態をいう。したがって、第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂそれぞれの表面５には、被覆材により多孔質体の弾性変形が阻害されない範囲であれば、被覆材が微量に存在していてもよい。
【００２６】
図１に示される医療用器具１００では、第１膜体１ａの外側表面近傍部１１２及び第２膜体１ｂの外側表面近傍部１１３のそれぞれにおける孔の小径部に被覆材が埋入されて、流体の透過を抑制するように塞がれている。なお、図１に示される医療用器具１００では、第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂそれぞれの図示していない内側表面近傍部における孔の小径部に被覆材が埋入されて、流体の透過を抑制するように塞がれていてもよい。
【００２７】
図１に示される医療用器具１００では、被覆材として、パリレンＣが用いられているが、かかる被覆材は、パリレンＮ、パリレンＤ、パリレンＦ等のパリレンＣ以外のポリパラキシリレン化合物、金、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属、フッ素樹脂、ポリイミド化合物、カーボン等であってもよい。
【００２８】
前記被覆材の中では、前記多孔質体に基づく弾性を十分に維持しつつ、当該多孔質材料体における流体の透過を十分に抑制することができ、シーリング特性、耐薬品性、生体適合性、絶縁性等に優れる観点から、ポリパラキシリレン化合物が好ましい。また、ポリパラキシリレン化合物は、例えば、常温化学気相成長法による成膜により、すきまへも良好に浸透させることができる。
ポリパラキシリレン化合物のなかでは、成膜速度が比較的速く、良好な膜が得られる観点から、好ましくはパリレンＣである。
【００２９】
［製造方法］
以下、添付図面を参照しつつ、前述したバルーンアクチュエータの膜体の製造方法を例として、本発明の製造方法の実施の形態を詳細に説明する。
図３は、バルーンアクチュエータの製造工程図である。また、図４は、図３に示される成型工程における各工程を示す工程図である。図５は、図３に示される被覆工程及びエッチング工程の際のバルーンアクチュエータの膜体の表面近傍部を示す概略説明図である。
【００３０】
図３に示されるように、バルーンアクチュエータの膜体は、成型工程Ｓ１と、被覆工程Ｓ２と、エッチング工程Ｓ３とを含む製造方法により製造することができる。
【００３１】
成型工程Ｓ１において、バルーンアクチュエータ１１０を構成する第１膜体１ａと第２膜体１ｂとが成型される。
【００３２】
バルーンアクチュエータ１１０を構成する第１膜体１ａは、空間部１１５や微細な凹部を有しており、これらの微細な凹凸形状を形成するため、モールド１３０を使用して成形される。
【００３３】
第１膜体１ａを形成するモールド１３０は、エッチマスク用のアルミニウム蒸着プロセスとＩＣＰ−ＲＩＥプロセスを用いて、所望形状に形成される。図４（ａ１）に示すように、このモールド１３０に、ポリジメチルシロキサン含有被覆材〔東レダウコーニング（株）製、商品名：ＳＹＬＧＡＲＤ １８４Ｗ／Ｃ〕の基剤と硬化剤との混合物をスピンコーターにより塗布することにより、ポリジメチルシロキサンからなる所望の膜厚の膜が形成される。
【００３４】
バルーンアクチュエータ１１１を構成する第２膜体１ｂは、平坦であるため、図４（ａ２）に示すように、平坦なガラス板１３１を用いて形成させることができる。このガラス板１３１に、ポリジメチルシロキサン含有被覆材〔東レダウコーニング（株）製、商品名：ＳＹＬＧＡＲＤ １８４Ｗ／Ｃ〕の基剤と硬化剤との混合物をスピンコーターにより塗布することにより、ポリジメチルシロキサンからなる所望の膜厚の膜が形成される。
【００３５】
第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂそれぞれの硬度は、基剤と硬化剤との混合比を調節することで変えることができる。また、第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂそれぞれの厚さは、スピンコーターの回転速度を調節することで所望の厚さを得ることができる。
【００３６】
図４（ｂ１）（ｂ２）に示すように、第１膜体１ａの接合面１ａ−１と、第２膜体１ｂの接合面１ｂ−１は、酸素プラズマとメタノールによって接着のために改質される。そして、図４（ｃ）に示すように、接合面１ａ−１，１ｂ−１同士が対向するように第１膜体１ａと第２膜体１ｂとを重ね合わせられ、熱処理が行なわれる。そして、図４（ｄ）のようにガラス板１３１を取り除くことにより、バルーンアクチュエータ１１０が完成する。
【００３７】
つぎに、被覆工程Ｓ２において、前記成型工程Ｓ１で成型されたポリジメチルシロキサンにより構成されている構造体である図５（ａ）のバルーンアクチュエータの膜体本体１１の表面１４上に、前記ポリジメチルシロキサンの多孔質構造の孔の孔部小径部１５を塞ぐ被覆材であるパリレンＣからなる被覆層２１を化学気相成長法により形成させる。これにより、前記孔に、パリレンＣを簡単に埋入させることができ、かかる孔の内部にパリレンＣを浸透させ、当該パリレンＣで簡単に効率よく塞ぐことができる。
このとき、図５（ａ）に示される被覆層２１を形成させる前の膜体本体１１の表面１４上に、パリレンＣからなる被覆層２１を形成させることにより、孔の内部にパリレンＣが侵入して、図５（ａ）に示される孔部小径部１５では、図５（ｂ）に示される被覆材埋入部２５が形成されて孔が塞がれるとともに、図５（ａ）に示される孔部大径部１２では、その内壁面１３上に、図５（ｂ）に示される孔部被覆層２３が形成される。
【００３８】
膜体本体１１の表面１４上における被覆層２１の形成は、前記化学気相成長法に代えて、被覆材の種類に応じた他の方法によっても行なうことができる。かかる方法としては、例えば、物理気相成長法、塗布法等が挙げられる。
【００３９】
孔部小径部１５の内径Ａ−Ｂは、被覆材を埋入することによりこの孔部小径部を塞ぐことができる程度の内径であればよい。
【００４０】
その後、エッチング工程Ｓ３において、前記被覆工程Ｓ２で得られた図５（ｂ）に示される被覆後のバルーンアクチュエータの膜体本体１１の表面１４上の被覆層２１に、酸素プラズマを照射することにより、当該被覆層２１をエッチングして除去する。
これにより、図５（ｃ）に示されるように、膜体本体１１の表面１４から被覆層２１が除去されて被覆材であるパリレンＣが実質的に存在しない状態となるとともに、膜体本体１１の孔の孔部小径部１５では、図５（ｂ）に示される被覆材埋入部２５はそのまま維持され、孔が塞がれた状態のまま維持される。その結果、流体の透過を効果的に抑制することができるバルーンアクチュエータが得られる。このように、被覆層２１に、酸素プラズマを照射した場合、膜体本体１１の表面１４よりも内部に存在する被覆材埋入部２５を維持して孔が塞がれた状態を維持しつつ、膜体本体１１の表面１４に形成されている被覆層２１を効率よく除去することができる。
なお、図５（ｃ）に示されるように、孔の大径部において、内壁面１３には、孔部被覆層２３がそのまま維持され、孔の空間部が残る。
【００４１】
なお、図３に示される方法では、エッチング工程Ｓ３は、酸素プラズマエッチングを行なうにより、被覆層２１を除去しているが、酸素プラズマエッチングに代えて、アルゴンプラズマエッチング等を行なってもよい。
【００４２】
本実施の形態の製造方法は、バルーンアクチュエータのみならず、流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質体を有する構造体であれば、例えば、チャネル、チャンバ、ポンプ、バルブ、ミキサー等の構造体にも適用することができる。
【００４３】
このように、本実施の形態の製造方法を、前記流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質体を有する構造体を製造するに際して適用することにより、弾性が維持されながらも、物質透過が抑制された構造体を得ることができる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例により、本発明の一実施の形態に係る製造方法をより詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例により何ら限定されるものではない。
【００４５】
（実施例１）
ポリジメチルシロキサン含有被覆材〔東レダウコーニング（株）製、商品名：ＳＹＬＧＡＲＤ、１８４Ｗ/Ｃ〕の基剤と硬化剤とを、１０／１〔基剤／硬化剤（体積比）〕の混合比となるように混合した。その後、得られたポリジメチルシロキサン含有被覆材の混合物を真空チャンバ内で脱気して気泡を除去した。
【００４６】
ダイヤフラム構造の組み立て工程では、Ｓｉのドライエッチングによりパターン形成されたＳｉフレーム上でのポリジメチルシロキサンのスピンコーティングを採用した。
【００４７】
Ｓｉウエハーの裏面にＣｒ薄膜を蒸着させた後、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥエッチングマスクのためにパターン形成させた。ウインドウサイズは、１．０×４．０ｍｍ2であった。
【００４８】
つぎに、得られたシリコン基板をスピンコーターに設置した。このシリコン基板の前面に、前記ポリジメチルシロキサン含有被覆材の混合物をのせた。その後、前記シリコン基板を１０００ｒｐｍで３０秒間回転させることにより、前記シリコン基板の表面にポリジメチルシロキサン含有被覆材の混合物を塗布した。その後、シリコン基板を、７５℃で１時間維持して、前記混合物の塗布部を硬化させ、多孔質体であるポリジメチルシロキサンからなる膜を形成させた。前記膜の厚さは、約１１０μｍであった。
【００４９】
その後、シリコン基板の裏面のＳｉをエッチングして、ポリジメチルシロキサンダイヤフラムを製造した。
【００５０】
つぎに、ジパラキシレンダイマー〔クックソンエレクトロニクスカンパニー製、商品名：ＤＰＸ−Ｃ〕０．３ｇと、パリレン蒸着システム〔クックソンエレクトロニクス（株）社製、商品名：Ｌａｂ−ｃｏａｔｅｒ ＰＤＳ２０１０〕とを用いて、前記ポリジメチルシロキサンダイヤフラムの表面に被覆材であるパリレンＣを蒸着させて、前記ポリジメチルシロキサンダイヤフラムの表面をパリレンＣで被覆した。これにより、パリレンＣからなる被覆層を有するパリレンＣ被覆ポリジメチルシロキサンダイヤフラムを得た。
【００５１】
つぎに、前記パリレンＣ被覆ポリジメチルシロキサンダイヤフラムの表面に、１５０Ｗのエッチングパワーで、酸素ガスの流速：５．０７×１０-3Ｐａ・ｍ3／ｓｅｃにて３０分間の条件で、エッチング装置〔サムコ（株）製、商品名：ＲＩＥ−１０Ｎ〕を用いて、酸素プラズマを照射することによりパリレンＣからなる被覆層を除去した。これにより、パリレンＣコーキングポリジメチルシロキサンダイヤフラムを得た。得られたパリレンＣコーキングポリジメチルシロキサンダイヤフラムを実施例１のダイヤフラムとして用いた。
【００５２】
（比較例１）
前記実施例１におけるポリジメチルシロキサンダイヤフラムを比較例１のダイヤフラムとして用いた。
【００５３】
（比較例２）
前記実施例１におけるパリレンＣ被覆ポリジメチルシロキサンダイヤフラムを比較例２のダイヤフラムとして用いた。
【００５４】
（試験例）
（１）ダイヤフラムの気体漏れ試験
前記実施例１、比較例１及び２それぞれのダイヤフラムを窒素ボンベに連結されたホルダーに取り付け、２０ｋＰａの開始圧を、前記ホルダーのチャンバに負荷した。変位が安定した時に、バルブを閉じた。なお、ホルダーの圧力は、ひずみゲージ圧力センサ〔（株）共和電業製、商品名：ＰＧＭ−５ＫＨ〕を用いて測定した。
【００５５】
ダイヤフラムの膜の中心の変位を、レーザー変位計〔（株）キーエンス製、商品名：ＬＣ−２４３０〕を用いて測定した。測定された変位を、マルチメータ(ヒューレット・パッカード（株）製、商品名：３４４０１Ａ)を介して、コンピュータに保存した。膜の中心での変位変化を、圧力負荷開始から１０時間観察した。変位変化は、式（１）：変位変化＝Ｄｔ／Ｄｉ×１００（％）
（式中、Ｄｉは、膜の中心での開始変位を示し、Ｄｔは、一定時間後の変位を示す）
により算出した。一定圧力負荷条件下における実施例１、比較例１及び２それぞれのダイヤフラムの経時的な変位変化を示すグラフを図６に示す。
【００５６】
図６の結果より、パリレンＣコーキングポリジメチルシロキサンダイヤフラムである実施例１のダイヤフラムは、パリレンＣ被覆ポリジメチルシロキサンダイヤフラムである比較例２のダイヤフラムと同様に、圧力負荷開始から１０時間経過時でも変位変化の値が変わらないため、流体である気体の透過を抑制していることがわかる。
【００５７】
しかしながら、パリレンＣによる被覆及びパリレンＣコーキングのいずれの処理も行なわれていないポリジメチルシロキサンダイヤフラムである比較例１のダイヤフラムでは、多孔質構造の孔を介した気体漏れにより起因する変位変化が見られることがわかる。このように、比較例１のダイヤフラムでは、気体漏れを生じ、圧力損失が引き起こされる。
【００５８】
このように、パリレンＣコーキングポリジメチルシロキサンダイヤフラムは、ポリジメチルシロキサンの多孔質構造の孔が塞がれているため、この孔を介する気体の透過（気体漏れ）が抑制され、高い密封性を示すことがわかる。
【００５９】
（２）ダイヤフラムの荷重たわみ試験
前記（１）と同様に、実施例１、比較例１及び２それぞれのダイヤフラムを窒素ボンベに連結されたホルダーに取り付け、種々の圧力を、前記ホルダーのチャンバに負荷した。ダイヤフラムの膜の中心の変位を、レーザー変位計〔（株）キーエンス製、商品名：ＬＣ−２４３０〕を用いて測定した。なお、ホルダーの圧力は、ひずみゲージ圧力センサ〔（株）共和電業製、商品名：ＰＧＭ−５ＫＨ〕を用いて測定した。種々の圧力負荷条件下における実施例１、比較例１及び２それぞれのダイヤフラムの変位を示すグラフを図７に示す。
【００６０】
図７の結果から、負荷された圧力が２５ｋＰａである場合、パリレンＣコーキングポリジメチルシロキサンダイヤフラムである実施例１のダイヤフラムにおける変位は、２６５．３μｍであり、パリレンＣ被覆ポリジメチルシロキサンダイヤフラムである比較例２のダイヤフラムにおける変位は、１８７．７μｍであるため、実施例１のダイヤフラムは、比較例２のダイヤフラムよりも、より弾性変形しやすいことがわかる。
【００６１】
以上のように、ポリジメチルシロキサンを材料とする多孔質体を有する構造体の表面に、パリレンＣを被覆することにより、被覆層を形成させた後、この表面の被覆層を除去する本発明の製造方法によれば、ポリジメチルシロキサンを材料とする多孔質体を有する構造体に対して、空気の透過を抑制する高いシーリング性と、大きい弾性変形能とを付与することができることがわかる。このように、本発明の製造方法によれば、多孔質体の弾性特性を維持しつつ、当該多孔質体における流体の透過を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るバルーンアクチュエータを採用した医療用器具を示す概略断面説明図である。
【図２】図１に示されるバルーンアクチュエータの膜体（構造体）を示す概略断面説明図である。
【図３】バルーンアクチュエータの製造工程図である。
【図４】図３に示される成型工程における各工程を示す工程図である。
【図５】図３に示される被覆工程及びエッチング工程の際のバルーンアクチュエータの膜体の表面近傍部を示す概略説明図である。
【図６】実施例１の構造体の経時的な変位変化を示すグラフである。
【図７】実施例１の構造体の圧力による変位を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
１ 膜体
１ａ 第１膜体
１ａ−１ 接合面
１ｂ 第２膜体
１ｂ−１ 接合面
２ 空間部
３ 被覆材埋入部
４ 孔部被覆層
５ 表面
１１ 膜体本体
１２ 孔部大径部
１３ 内壁面
１４ 表面
１５ 孔部小径部
２１ 被覆層
２３ 孔部被覆層
２５ 被覆材埋入部
１００ 医療用器具
１０１ 器具本体
１１０ フィンガー部
１１１ バルーンアクチュエータ
１１１ａ バルーンアクチュエータ
１１１ｂ バルーンアクチュエータ
１１１ｃ バルーンアクチュエータ
１１２ 外側表面近傍部
１１３ 外側表面近傍部
１１５ 空間部
１３０ モールド
１３１ ガラス板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質体の製造方法及び前記多孔質体を有する構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性を有する多孔質材料の一つであるポリジメチルシロキサン等のシリコーンラバーは、微細型を用いて成型することにより微細構造を形成させることができる。前記シリコーンラバーのなかでも、ポリジメチルシロキサンは、柔軟性、弾性、透明性及び生体適合性に優れている。そのため前記ポリジメチルシロキサンは、例えば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）分野、微小化学分析システム（μＴＡＳ）分野等における薄膜、生化学分析チップの流路、バルーンアクチュエータ、バルブ、ポンプ等のデバイスの材料として用いられている（例えば、特許文献１〜３を参照）。
【０００３】
しかしながら、前記ポリジメチルシロキサンは、多孔質構造を形成するため、当該ポリジメチルシロキサンを材料として用いたデバイスでは、前記多孔質構造の孔を介して、気体、液体等の流体が透過性する場合がある。そのため、前記デバイスでは、流体が透過することに伴って、流体圧が損なわれることがある。また、流体が反応性を有する流体である場合、この流体が外界へ漏れることにより外界に影響を与える場合もある。したがって、例えば、前記ポリジメチルシロキサンをバルーンアクチュエータの材料として用いた場合、当該バルーンアクチュエータは、流体圧を効率よく利用することができないため、この流体圧に基づき効率よく弾性変形をすることができず、効率よく作動させることができないことがある。
【０００４】
そこで、前記ポリジメチルシロキサンが材料として用いたデバイスにおける流体の透過を抑制するために、このデバイスを、ポリモノクロロパラキシリレン（パリレンＣ）で被覆することが提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００５−１１４４１４号公報
【特許文献２】特開２００７−８５９９８号公報
【特許文献３】特開２００６−１８１４０７号公報
【非特許文献１】ヤング・シク・シン、外７名、「パリレン被覆したＰＤＭＳベースのマイクロＰＣＲチップ（PDMA-based micro PCR chip with Parylene coating）」、ジャーナル オブ マイクロメカニクス アンド マイクロエンジニアリング(Journal of Micromechanics and Microengineering)、2003年、第13巻、p768-774
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１のようにパリレンＣで被覆されたデバイスは、パリレンＣがポリジメチルシロキサンに比べて硬いため、その弾性変形が阻害されることがある。そのため、非特許文献１のようにパリレンＣで被覆されたデバイスは、ポリジメチルシロキサン本来の弾性等の特性を十分に得ることができず、流体圧等を効率よく利用することができない場合がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、弾性を有する多孔質材料の弾性を維持しつつ、当該多孔質材料における流体の透過を抑制することができる多孔質材料からなる構造体の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、流体圧を効率よく利用して、この流体圧に基づき効率よく弾性変形し、効率よく作動させることができるバルーンアクチュエータ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】
【０００７】
本発明の多孔質体の製造方法は、流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質体の製造方法であって、前記多孔質体の表面を、被覆材で被覆することにより当該多孔質体内部の孔に前記被覆材を埋入させ、その後、この多孔質体の表面から、前記被覆材を除去することを特徴としている。
【０００８】
本発明の製造方法では、前記多孔質体の表面を、前記被覆材で被覆することにより当該多孔質体内部の孔に前記被覆材を埋入させ、その後、この構造体の表面から、前記被覆材を除去するため、多孔質体の弾性特性を維持しつつ、当該多孔質体における流体の透過を抑制することができる。
【０００９】
前記多孔質体は、シリコーンラバーからなるのが好ましい。このように、前記多孔質体がシリコーンラバーからなる場合、この多孔質体は、優れた弾性特性を示すことができる。
【００１０】
なかでも、前記多孔質体は、ポリジメチルシロキサンを材料とするものが好ましい。このように、前記多孔質体がポリジメチルシロキサンを材料とするものである場合、この多孔質体は、優れた弾性特性を示すことができる。
【００１１】
前記被覆材は、パリレンが好ましい。このように、前記被覆材がパリレンである場合、前記多孔質体内部の孔を、流体の透過を抑制するように塞ぐことができる。
【００１２】
本発明の構造体は、１つの側面では、流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質体を有する構造体であって、前記多孔質体が、前述した製造方法により得られる多孔質体であることを特徴とする構造体である。
【００１３】
前記構造体は、前述した製造方法により得られる多孔質体を有するため、多孔質体の弾性特性を維持しつつ、当該多孔質体における流体の透過を抑制することができる。そのため、本発明のバルーンアクチュエータは、流体圧を効率よく利用して、この流体圧に基づき効率よく弾性変形し、効率よく作動させることができる。
【００１４】
本発明の構造体は、他の側面では、流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質体を有する構造体であって、前記多孔質体内部の孔には、この多孔質体における流体の透過を抑制するように多孔質体の孔を塞ぐ被覆材が埋入されており、この多孔質体の表面には、前記被覆材が実質的に存在していないことを特徴とする構造体である。
【００１５】
前記構造体は、前記多孔質体内部の孔には、この多孔質体における流体の透過を抑制するように多孔質体の孔を塞ぐ被覆材が埋入されており、この多孔質体の表面には、前記被覆材が実質的に存在していないため、多孔質体の弾性特性を維持しつつ、当該多孔質体における流体の透過を抑制することができる。そのため、本発明の構造体は、流体圧を効率よく利用して、この流体圧に基づき効率よく弾性変形し、効率よく作動させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の多孔質体の製造方法は、多孔質体の弾性特性を維持しつつ、当該多孔質体における流体の透過を抑制することができるという優れた効果を奏する。また、本発明の構造体は、流体圧を効率よく利用して、この流体圧に基づき効率よく弾性変形し、効率よく作動させることができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［バルーンアクチュエータ］
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の構造体の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る構造体であるバルーンアクチュエータを採用した医療用器具を示す概略断面説明図である。また、図２は、図１に示されるバルーンアクチュエータの膜体（多孔質体）を示す概略断面説明図である。
【００１８】
図１に示される医療用器具１００は、内視鏡手術用鉗子等として用いられる医療用器具である。
図１に示される医療用器具１００は、器具本体１０１の先端にバルーンアクチュエータ１１１を複数備えている一対のフィンガー部１１０を備えている。このバルーンアクチュエータ１１１は、第１膜体１ａと第２膜体１ｂとからなる。
【００１９】
対をなすフィンガー部１１０は、第２膜体１ｂ側が互いに対向するように設けられており、各フィンガー部１１０は、フィンガー部１１０の先端Ｅが閉じるように動作し、対象物を掴むことができる。
【００２０】
バルーンアクチュエータ１１１の第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂは、ポリジメチルシロキサンを材料として構成されている。前記ポリジメチルシロキサンは、生体適合性を有するとともに、柔軟性に優れている。したがって、バルーンアクチュエータ１１１を備えているフィンガー部１１０は、対象物を傷つけにくく、かつ生体適合性に優れるため、このフィンガー部１１０を備えている医療用器具１００は、医療用に適している。
【００２１】
なお、前記バルーンアクチュエータの膜体（多孔質体）を構成する材料は、流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質材料である。バルーンアクチュエータ１１１の第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂでは、前記ポリジメチルシロキサンに代えて、他のシリコーンラバーを用いることができる。
なお、ポリジメチルシロキサンなどを材料とする多孔質体の孔は、前記材料に応じて異なるが、連続した微細な孔である。
【００２２】
医療用器具１００では、フィンガー部１１０は複数本ではなく、１本であってもよい。例えば、フィンガー部１１０の先端Ｅに針等の機能部材を取り付けておき、この機能部材を適切な位置へ移動させるためにフィンガー部１１０を用いてもよい。また、機能部材は、あまり膨張しない第２膜体１ｂ側に設けるのが好ましい。第２膜体１ｂ側であれば、バルーンアクチュエータ１１１の近傍でも機能部材を設けることができ、コンパクト化を図ることができる。
【００２３】
前記バルーンアクチュエータ１１１の第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂそれぞれにおいては、図２に示されるように、第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂそれぞれを構成するポリジメチルシロキサンによる多孔質構造の孔の小径部に、被覆材であるパリレンＣ（ポリモノクロロパラキシリレン）が埋入されている被覆材埋入部３が形成されており、前記孔の小径部を塞いでいる。
第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂでは、この被覆材埋入部３のパリレンＣにより、それぞれにおける流体の透過が抑制されることとなる。
【００２４】
図２に示される膜体１では、孔の小径部に被覆材埋入部３が形成され、孔の大径部では、この孔の内壁に、被覆材であるパリレンＣからなる被覆層である孔部被覆層４が形成されているとともに、当該孔内部に空間部２が形成されている。
このように、前記孔は、当該孔の小径部に被覆材が埋入されて、流体の透過を抑制するように塞がれている。孔の大径部では、弾性変形を阻害しない範囲で、その表面が被覆されていてもよい。
【００２５】
また、第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂそれぞれの表面５は、被覆材が実質的に存在していない状態となっている。
なお、本明細書において、「被覆材が実質的に存在していない」状態とは、被覆材により多孔質体の弾性変形が阻害されない状態をいう。したがって、第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂそれぞれの表面５には、被覆材により多孔質体の弾性変形が阻害されない範囲であれば、被覆材が微量に存在していてもよい。
【００２６】
図１に示される医療用器具１００では、第１膜体１ａの外側表面近傍部１１２及び第２膜体１ｂの外側表面近傍部１１３のそれぞれにおける孔の小径部に被覆材が埋入されて、流体の透過を抑制するように塞がれている。なお、図１に示される医療用器具１００では、第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂそれぞれの図示していない内側表面近傍部における孔の小径部に被覆材が埋入されて、流体の透過を抑制するように塞がれていてもよい。
【００２７】
図１に示される医療用器具１００では、被覆材として、パリレンＣが用いられているが、かかる被覆材は、パリレンＮ、パリレンＤ、パリレンＦ等のパリレンＣ以外のポリパラキシリレン化合物、金、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属、フッ素樹脂、ポリイミド化合物、カーボン等であってもよい。
【００２８】
前記被覆材の中では、前記多孔質体に基づく弾性を十分に維持しつつ、当該多孔質材料体における流体の透過を十分に抑制することができ、シーリング特性、耐薬品性、生体適合性、絶縁性等に優れる観点から、ポリパラキシリレン化合物が好ましい。また、ポリパラキシリレン化合物は、例えば、常温化学気相成長法による成膜により、すきまへも良好に浸透させることができる。
ポリパラキシリレン化合物のなかでは、成膜速度が比較的速く、良好な膜が得られる観点から、好ましくはパリレンＣである。
【００２９】
［製造方法］
以下、添付図面を参照しつつ、前述したバルーンアクチュエータの膜体の製造方法を例として、本発明の製造方法の実施の形態を詳細に説明する。
図３は、バルーンアクチュエータの製造工程図である。また、図４は、図３に示される成型工程における各工程を示す工程図である。図５は、図３に示される被覆工程及びエッチング工程の際のバルーンアクチュエータの膜体の表面近傍部を示す概略説明図である。
【００３０】
図３に示されるように、バルーンアクチュエータの膜体は、成型工程Ｓ１と、被覆工程Ｓ２と、エッチング工程Ｓ３とを含む製造方法により製造することができる。
【００３１】
成型工程Ｓ１において、バルーンアクチュエータ１１０を構成する第１膜体１ａと第２膜体１ｂとが成型される。
【００３２】
バルーンアクチュエータ１１０を構成する第１膜体１ａは、空間部１１５や微細な凹部を有しており、これらの微細な凹凸形状を形成するため、モールド１３０を使用して成形される。
【００３３】
第１膜体１ａを形成するモールド１３０は、エッチマスク用のアルミニウム蒸着プロセスとＩＣＰ−ＲＩＥプロセスを用いて、所望形状に形成される。図４（ａ１）に示すように、このモールド１３０に、ポリジメチルシロキサン含有被覆材〔東レダウコーニング（株）製、商品名：ＳＹＬＧＡＲＤ １８４Ｗ／Ｃ〕の基剤と硬化剤との混合物をスピンコーターにより塗布することにより、ポリジメチルシロキサンからなる所望の膜厚の膜が形成される。
【００３４】
バルーンアクチュエータ１１１を構成する第２膜体１ｂは、平坦であるため、図４（ａ２）に示すように、平坦なガラス板１３１を用いて形成させることができる。このガラス板１３１に、ポリジメチルシロキサン含有被覆材〔東レダウコーニング（株）製、商品名：ＳＹＬＧＡＲＤ １８４Ｗ／Ｃ〕の基剤と硬化剤との混合物をスピンコーターにより塗布することにより、ポリジメチルシロキサンからなる所望の膜厚の膜が形成される。
【００３５】
第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂそれぞれの硬度は、基剤と硬化剤との混合比を調節することで変えることができる。また、第１膜体１ａ及び第２膜体１ｂそれぞれの厚さは、スピンコーターの回転速度を調節することで所望の厚さを得ることができる。
【００３６】
図４（ｂ１）（ｂ２）に示すように、第１膜体１ａの接合面１ａ−１と、第２膜体１ｂの接合面１ｂ−１は、酸素プラズマとメタノールによって接着のために改質される。そして、図４（ｃ）に示すように、接合面１ａ−１，１ｂ−１同士が対向するように第１膜体１ａと第２膜体１ｂとを重ね合わせられ、熱処理が行なわれる。そして、図４（ｄ）のようにガラス板１３１を取り除くことにより、バルーンアクチュエータ１１０が完成する。
【００３７】
つぎに、被覆工程Ｓ２において、前記成型工程Ｓ１で成型されたポリジメチルシロキサンにより構成されている構造体である図５（ａ）のバルーンアクチュエータの膜体本体１１の表面１４上に、前記ポリジメチルシロキサンの多孔質構造の孔の孔部小径部１５を塞ぐ被覆材であるパリレンＣからなる被覆層２１を化学気相成長法により形成させる。これにより、前記孔に、パリレンＣを簡単に埋入させることができ、かかる孔の内部にパリレンＣを浸透させ、当該パリレンＣで簡単に効率よく塞ぐことができる。
このとき、図５（ａ）に示される被覆層２１を形成させる前の膜体本体１１の表面１４上に、パリレンＣからなる被覆層２１を形成させることにより、孔の内部にパリレンＣが侵入して、図５（ａ）に示される孔部小径部１５では、図５（ｂ）に示される被覆材埋入部２５が形成されて孔が塞がれるとともに、図５（ａ）に示される孔部大径部１２では、その内壁面１３上に、図５（ｂ）に示される孔部被覆層２３が形成される。
【００３８】
膜体本体１１の表面１４上における被覆層２１の形成は、前記化学気相成長法に代えて、被覆材の種類に応じた他の方法によっても行なうことができる。かかる方法としては、例えば、物理気相成長法、塗布法等が挙げられる。
【００３９】
孔部小径部１５の内径Ａ−Ｂは、被覆材を埋入することによりこの孔部小径部を塞ぐことができる程度の内径であればよい。
【００４０】
その後、エッチング工程Ｓ３において、前記被覆工程Ｓ２で得られた図５（ｂ）に示される被覆後のバルーンアクチュエータの膜体本体１１の表面１４上の被覆層２１に、酸素プラズマを照射することにより、当該被覆層２１をエッチングして除去する。
これにより、図５（ｃ）に示されるように、膜体本体１１の表面１４から被覆層２１が除去されて被覆材であるパリレンＣが実質的に存在しない状態となるとともに、膜体本体１１の孔の孔部小径部１５では、図５（ｂ）に示される被覆材埋入部２５はそのまま維持され、孔が塞がれた状態のまま維持される。その結果、流体の透過を効果的に抑制することができるバルーンアクチュエータが得られる。このように、被覆層２１に、酸素プラズマを照射した場合、膜体本体１１の表面１４よりも内部に存在する被覆材埋入部２５を維持して孔が塞がれた状態を維持しつつ、膜体本体１１の表面１４に形成されている被覆層２１を効率よく除去することができる。
なお、図５（ｃ）に示されるように、孔の大径部において、内壁面１３には、孔部被覆層２３がそのまま維持され、孔の空間部が残る。
【００４１】
なお、図３に示される方法では、エッチング工程Ｓ３は、酸素プラズマエッチングを行なうにより、被覆層２１を除去しているが、酸素プラズマエッチングに代えて、アルゴンプラズマエッチング等を行なってもよい。
【００４２】
本実施の形態の製造方法は、バルーンアクチュエータのみならず、流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質体を有する構造体であれば、例えば、チャネル、チャンバ、ポンプ、バルブ、ミキサー等の構造体にも適用することができる。
【００４３】
このように、本実施の形態の製造方法を、前記流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質体を有する構造体を製造するに際して適用することにより、弾性が維持されながらも、物質透過が抑制された構造体を得ることができる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例により、本発明の一実施の形態に係る製造方法をより詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例により何ら限定されるものではない。
【００４５】
（実施例１）
ポリジメチルシロキサン含有被覆材〔東レダウコーニング（株）製、商品名：ＳＹＬＧＡＲＤ、１８４Ｗ/Ｃ〕の基剤と硬化剤とを、１０／１〔基剤／硬化剤（体積比）〕の混合比となるように混合した。その後、得られたポリジメチルシロキサン含有被覆材の混合物を真空チャンバ内で脱気して気泡を除去した。
【００４６】
ダイヤフラム構造の組み立て工程では、Ｓｉのドライエッチングによりパターン形成されたＳｉフレーム上でのポリジメチルシロキサンのスピンコーティングを採用した。
【００４７】
Ｓｉウエハーの裏面にＣｒ薄膜を蒸着させた後、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥエッチングマスクのためにパターン形成させた。ウインドウサイズは、１．０×４．０ｍｍ2であった。
【００４８】
つぎに、得られたシリコン基板をスピンコーターに設置した。このシリコン基板の前面に、前記ポリジメチルシロキサン含有被覆材の混合物をのせた。その後、前記シリコン基板を１０００ｒｐｍで３０秒間回転させることにより、前記シリコン基板の表面にポリジメチルシロキサン含有被覆材の混合物を塗布した。その後、シリコン基板を、７５℃で１時間維持して、前記混合物の塗布部を硬化させ、多孔質体であるポリジメチルシロキサンからなる膜を形成させた。前記膜の厚さは、約１１０μｍであった。
【００４９】
その後、シリコン基板の裏面のＳｉをエッチングして、ポリジメチルシロキサンダイヤフラムを製造した。
【００５０】
つぎに、ジパラキシレンダイマー〔クックソンエレクトロニクスカンパニー製、商品名：ＤＰＸ−Ｃ〕０．３ｇと、パリレン蒸着システム〔クックソンエレクトロニクス（株）社製、商品名：Ｌａｂ−ｃｏａｔｅｒ ＰＤＳ２０１０〕とを用いて、前記ポリジメチルシロキサンダイヤフラムの表面に被覆材であるパリレンＣを蒸着させて、前記ポリジメチルシロキサンダイヤフラムの表面をパリレンＣで被覆した。これにより、パリレンＣからなる被覆層を有するパリレンＣ被覆ポリジメチルシロキサンダイヤフラムを得た。
【００５１】
つぎに、前記パリレンＣ被覆ポリジメチルシロキサンダイヤフラムの表面に、１５０Ｗのエッチングパワーで、酸素ガスの流速：５．０７×１０-3Ｐａ・ｍ3／ｓｅｃにて３０分間の条件で、エッチング装置〔サムコ（株）製、商品名：ＲＩＥ−１０Ｎ〕を用いて、酸素プラズマを照射することによりパリレンＣからなる被覆層を除去した。これにより、パリレンＣコーキングポリジメチルシロキサンダイヤフラムを得た。得られたパリレンＣコーキングポリジメチルシロキサンダイヤフラムを実施例１のダイヤフラムとして用いた。
【００５２】
（比較例１）
前記実施例１におけるポリジメチルシロキサンダイヤフラムを比較例１のダイヤフラムとして用いた。
【００５３】
（比較例２）
前記実施例１におけるパリレンＣ被覆ポリジメチルシロキサンダイヤフラムを比較例２のダイヤフラムとして用いた。
【００５４】
（試験例）
（１）ダイヤフラムの気体漏れ試験
前記実施例１、比較例１及び２それぞれのダイヤフラムを窒素ボンベに連結されたホルダーに取り付け、２０ｋＰａの開始圧を、前記ホルダーのチャンバに負荷した。変位が安定した時に、バルブを閉じた。なお、ホルダーの圧力は、ひずみゲージ圧力センサ〔（株）共和電業製、商品名：ＰＧＭ−５ＫＨ〕を用いて測定した。
【００５５】
ダイヤフラムの膜の中心の変位を、レーザー変位計〔（株）キーエンス製、商品名：ＬＣ−２４３０〕を用いて測定した。測定された変位を、マルチメータ(ヒューレット・パッカード（株）製、商品名：３４４０１Ａ)を介して、コンピュータに保存した。膜の中心での変位変化を、圧力負荷開始から１０時間観察した。変位変化は、式（１）：変位変化＝Ｄｔ／Ｄｉ×１００（％）
（式中、Ｄｉは、膜の中心での開始変位を示し、Ｄｔは、一定時間後の変位を示す）
により算出した。一定圧力負荷条件下における実施例１、比較例１及び２それぞれのダイヤフラムの経時的な変位変化を示すグラフを図６に示す。
【００５６】
図６の結果より、パリレンＣコーキングポリジメチルシロキサンダイヤフラムである実施例１のダイヤフラムは、パリレンＣ被覆ポリジメチルシロキサンダイヤフラムである比較例２のダイヤフラムと同様に、圧力負荷開始から１０時間経過時でも変位変化の値が変わらないため、流体である気体の透過を抑制していることがわかる。
【００５７】
しかしながら、パリレンＣによる被覆及びパリレンＣコーキングのいずれの処理も行なわれていないポリジメチルシロキサンダイヤフラムである比較例１のダイヤフラムでは、多孔質構造の孔を介した気体漏れにより起因する変位変化が見られることがわかる。このように、比較例１のダイヤフラムでは、気体漏れを生じ、圧力損失が引き起こされる。
【００５８】
このように、パリレンＣコーキングポリジメチルシロキサンダイヤフラムは、ポリジメチルシロキサンの多孔質構造の孔が塞がれているため、この孔を介する気体の透過（気体漏れ）が抑制され、高い密封性を示すことがわかる。
【００５９】
（２）ダイヤフラムの荷重たわみ試験
前記（１）と同様に、実施例１、比較例１及び２それぞれのダイヤフラムを窒素ボンベに連結されたホルダーに取り付け、種々の圧力を、前記ホルダーのチャンバに負荷した。ダイヤフラムの膜の中心の変位を、レーザー変位計〔（株）キーエンス製、商品名：ＬＣ−２４３０〕を用いて測定した。なお、ホルダーの圧力は、ひずみゲージ圧力センサ〔（株）共和電業製、商品名：ＰＧＭ−５ＫＨ〕を用いて測定した。種々の圧力負荷条件下における実施例１、比較例１及び２それぞれのダイヤフラムの変位を示すグラフを図７に示す。
【００６０】
図７の結果から、負荷された圧力が２５ｋＰａである場合、パリレンＣコーキングポリジメチルシロキサンダイヤフラムである実施例１のダイヤフラムにおける変位は、２６５．３μｍであり、パリレンＣ被覆ポリジメチルシロキサンダイヤフラムである比較例２のダイヤフラムにおける変位は、１８７．７μｍであるため、実施例１のダイヤフラムは、比較例２のダイヤフラムよりも、より弾性変形しやすいことがわかる。
【００６１】
以上のように、ポリジメチルシロキサンを材料とする多孔質体を有する構造体の表面に、パリレンＣを被覆することにより、被覆層を形成させた後、この表面の被覆層を除去する本発明の製造方法によれば、ポリジメチルシロキサンを材料とする多孔質体を有する構造体に対して、空気の透過を抑制する高いシーリング性と、大きい弾性変形能とを付与することができることがわかる。このように、本発明の製造方法によれば、多孔質体の弾性特性を維持しつつ、当該多孔質体における流体の透過を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るバルーンアクチュエータを採用した医療用器具を示す概略断面説明図である。
【図２】図１に示されるバルーンアクチュエータの膜体（構造体）を示す概略断面説明図である。
【図３】バルーンアクチュエータの製造工程図である。
【図４】図３に示される成型工程における各工程を示す工程図である。
【図５】図３に示される被覆工程及びエッチング工程の際のバルーンアクチュエータの膜体の表面近傍部を示す概略説明図である。
【図６】実施例１の構造体の経時的な変位変化を示すグラフである。
【図７】実施例１の構造体の圧力による変位を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
１ 膜体
１ａ 第１膜体
１ａ−１ 接合面
１ｂ 第２膜体
１ｂ−１ 接合面
２ 空間部
３ 被覆材埋入部
４ 孔部被覆層
５ 表面
１１ 膜体本体
１２ 孔部大径部
１３ 内壁面
１４ 表面
１５ 孔部小径部
２１ 被覆層
２３ 孔部被覆層
２５ 被覆材埋入部
１００ 医療用器具
１０１ 器具本体
１１０ フィンガー部
１１１ バルーンアクチュエータ
１１１ａ バルーンアクチュエータ
１１１ｂ バルーンアクチュエータ
１１１ｃ バルーンアクチュエータ
１１２ 外側表面近傍部
１１３ 外側表面近傍部
１１５ 空間部
１３０ モールド
１３１ ガラス板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質体の製造方法であって、
前記多孔質体の表面を、被覆材で被覆することにより当該多孔質体内部の孔に前記被覆材を埋入させ、その後、この多孔質体の表面から、前記被覆材を除去することを特徴とする、多孔質体の製造方法。
【請求項２】
前記多孔質体が、シリコーンラバーを材料としてなる請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記多孔質体が、ポリジメチルシロキサンを材料としてなる請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記被覆材が、パリレンである請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質体を有する構造体であって、
前記多孔質体が、請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法により得られる多孔質体であることを特徴とする構造体。
【請求項６】
流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質体を有する構造体であって、
前記多孔質体内部の孔には、この多孔質体における流体の透過を抑制するように多孔質体の孔を塞ぐ被覆材が埋入されており、この多孔質体の表面には、前記被覆材が実質的に存在していないことを特徴とする構造体。
【請求項１】
流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質体の製造方法であって、
前記多孔質体の表面を、被覆材で被覆することにより当該多孔質体内部の孔に前記被覆材を埋入させ、その後、この多孔質体の表面から、前記被覆材を除去することを特徴とする、多孔質体の製造方法。
【請求項２】
前記多孔質体が、シリコーンラバーを材料としてなる請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記多孔質体が、ポリジメチルシロキサンを材料としてなる請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記被覆材が、パリレンである請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質体を有する構造体であって、
前記多孔質体が、請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法により得られる多孔質体であることを特徴とする構造体。
【請求項６】
流体圧の作用を受けることにより弾性変形をする多孔質体を有する構造体であって、
前記多孔質体内部の孔には、この多孔質体における流体の透過を抑制するように多孔質体の孔を塞ぐ被覆材が埋入されており、この多孔質体の表面には、前記被覆材が実質的に存在していないことを特徴とする構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１５５５４３（Ｐ２００９−１５５５４３Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３７３６８（Ｐ２００７−３３７３６８）
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【Ｆターム（参考）】
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