膜の形成および評価
評価のために液体サンプルからの膜を形成するための方法および装置が開示される。液体サンプルが、ダイおよび基材をお互いに対して動かしつつ、ダイおよび基材によって形成されるチャネルへと送出され、基材上に膜が生成される。次いで、ひとたび形成された液体の膜を、後の評価のための固体薄膜を生成するために、例えば硬化または重合によってさらに処理することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材の表面への膜の形成およびそのような膜の特性の評価に関する。
【背景技術】
【０００２】
コーティングが、工業および家庭の両方の環境において、バルク材料および物品の機能および付加価値を高めるため、ならびに構造体の外観を向上させるために幅広く使用されている。他の用途として、インクなどの不連続なコーティングが挙げられる。有機コーティングが、例えば下地、下塗り、および上塗りの塗料システムなど、自動車の上塗り透明コーティング、自動車用および装飾用の塗料およびラッカー、着色および非着色のコーティングなどの多数の産業の保護／装飾の用途、ならびにインクにおいて、きわめて広く使用されている。他の種類の有機コーティングとして、例えば、保護および耐食コーティング、接着および剥離コーティング、環境遮断コーティング、導電／透明コーティング、および耐引っかき硬質コーティングが挙げられる。そのようなコーティングを、有機成分のみで構成することができるが、他のコーティングは、金属酸化物顔料、導電性金属粒子、無機粒子充てん材、蛭石などの粘土、および同様の周知の無機粒子など、無機成分を含んでもよい。
【０００３】
また、有機バインダを含むことができ、あるいは水分散液から形成することができる多数の種類の無機コーティングも存在する。他の種類の無機コーティングを、スパッタ法ならびに化学または物理蒸着などといった技法を使用し、コーティング材料を基材へと直接的に適用することによって形成することができる。
【０００４】
食品その他の用途においては、食材または他の材料を、検査または比較の目的のために膜へと形成することも、有用であると考えられる。検査または比較を行うことができるそのような食材および他の材料は、例えば、生地、でんぷん膜、ソース、マスタード、などであり、パーソナルケア用の材料、歯磨き粉、ひげ剃り用ジェル、などである。
【０００５】
新世代の材料または新規な費用対効果に優れた製造方法を発見するために、コーティング材料の原料の新規な組み合わせまたは新規な処理条件を、特には迅速に多数のサンプルについて試験することができる能力が、多くの製造者にとって、競合者に対する商業上の有利を得ることができるために、行動計画の上位に位置している。また、既存の調合物を、特には代替の原料または供給元の異なる原料での置き換え時の性能の変化について試験する能力も、大いに重要である。
【０００６】
そのような要望は、さらに広くには、構造材料などといった他の材料についても、特にはそのような材料の興味ある特性の少なくともいくつかをそのような材料の膜状のサンプルから割り出すことができる場合に当てはまる。
【０００７】
さらに、試験または製造のために複数の層を有する材料を生成することも、関心の対象である。そのような多層材料の例として、例えば異なる表面エネルギーを有し、したがって異なる接着性を有している基材間に接着を生じさせるために種々の接着剤からなる複数の層を使用することが挙げられ、下地、下塗り、および上塗りの塗装システムが挙げられ、さらには複数層の半導体装置であって、全体としての特性が各層の構成材料の固有の特性のみならず、層の特定の積層順序ならびに当該装置の製作に使用されている界面および表面構造にも大いに依存する半導体装置が挙げられる。
【０００８】
例えば、米国特許第６４８２２６４号Ｂ１明細書、米国特許出願公開第２００３／０２２４１０５号Ａ１明細書、米国特許出願公開第２００４／００７１８８８号Ａ１明細書、および独国特許出願公開第１０１３６４４８号Ａ１明細書に開示されているように、材料のサンプルを多数生成して試験することが試みられている。これらの刊行物は、膜を形成すべく基材上にサンプルを配置して広げるさまざまな方法を開示しており、一部は、例えば基材の回転または振動などといった非接触な方法を使用して液体サンプルを広げており、あるいはエアナイフを使用して液体サンプルを広げており、あるいは液体サンプルを基材へと噴き付けている。粘着テープおよびシートの製造において、裏打ちテープへと接着剤を配置することも知られており、英国特許第９１６４０６号に記載されている。
【０００９】
そのような方法は、基材上に配置される液体の量が少ないため、形成される膜の一様性が大きく変動する可能性があり、結果として、測定されるパラメータが正確に割り出されない可能性があるという欠点を抱えている。これは、一部の材料あるいは合格／不合格だけに基づく材料の選別においては重大でないかもしれないが、他の用途においては、より問題となりうる。例えば、塗料、ラッカー、インク、などの色の仕様を定める際に、膜の厚さおよび一様性が、色測定のプロセスに大いに影響しうる。さらに、塗り広げの際にサンプルに加わるせん断の大きさが、顔料粒子の分散、したがって得られる膜状のサンプルの色の一様性に影響する可能性がある。
【００１０】
特には電気抵抗率の測定に供することができる膜や、動的機械熱分析（ＤＭＴＡ）などの機械的な試験に使用される膜など、試験用の膜を形成するための他の技法が知られている。そのような技法は、例えばガラス製の顕微鏡用スライドまたは膜の剥離が容易な基材などといった基材に、既知の厚さの粘着テープを所定の離間にて互いに平行に基材へと貼り付けることによって、所定の幅および深さの溝を形成し、この溝に液体サンプルを配置し、テープの上面を横切ってドクターブレードを引きずって、余分な液体を基材上に形成された溝から取り除くことからなる。しかしながら、これらの技法は、特には同一または類似の組成の複数のサンプルが必要とされる場合や、複数の材料層を有するサンプルを製作しようとする場合に、時間がかかる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、上述の欠点の少なくとも１つを軽減または除去することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、基材の表面に膜を形成する方法が、膜へと形成される液体サンプルを収容しているリザーバであって、当該リザーバからの前記液体サンプルの少なくとも一部を受け入れるためのチャネルを前記基材と協働して定めるべく前記基材に接触することができる平坦面を有しているダイを出口に備えているリザーバを、基材表面のサンプル配置位置にもたらす工程、前記ダイを前記サンプル配置位置の一端において前記基材に接触させる工程、および前記液体サンプルを前記ダイを通して前記チャネルへと押し出すとともに、実質的に同時に、前記ダイおよび前記基材を接触させた状態でお互いに対して動かして、前記ダイを前記サンプル配置位置の遠方端に向かって動かすことで、前記液体サンプルの膜を前記サンプル配置位置に成膜する工程を含んでいる。
【００１３】
本発明の全体的な範囲において、リザーバは、内部の液体サンプルへと圧力を加えることができる限りにおいて、任意の適切な形状であってよいが、好ましい実施形態においては、リザーバは、内部でピストンを動かすことができるおおむね円筒形の形状である。特に好ましい実施形態においては、リザーバが、ＥＦＤ社から入手できるプラスチック製シリンジなど、市販のカートリッジである。典型的には、カートリッジまたはシリンジは、５ｍｌ〜１００ｍｌ、より好ましくは５ｍｌ〜５０ｍｌの範囲の体積を有しており、典型的には１０ｍｌの体積を有している。
【００１４】
好ましくは、シリンジの出口が、前記ダイの取り付けを可能にするために取り外すことができるキャップで封じられる。好ましくは、前記ダイが、前記平坦面と反対の面に、キャップの代わりにシリンジの出口部分へと押し込まれる環状の突起を有している。環状の突起が、このダイを貫く通路の一部を定め、この通路を通って液体サンプルをリザーバから押し出すことができる。
【００１５】
本発明の方法においては、前記液体サンプルが、前記サンプル配置位置において前記基材に接触する該液体サンプルの毛管作用のもとで、ダイを通って流れることができる。毛管作用に代え、あるいはおそらくは毛管作用との組み合わせにおいて、前記液体サンプルを、該液体サンプルへと圧力を加えることによってダイを通って流すことができる。
【００１６】
好ましくは、前記方法が、前記リザーバの前記液体サンプルへと圧力を加えて、該液体サンプルを前記ダイのプライム体積を満たすために十分に流す工程を含んでいる。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態においては、前記方法が、前記通路が通じるリベートを前記ダイの平坦面に設けることによって前記チャネルを形成することを含んでいる。
【００１８】
一実施形態においては、前記リベートを、前記ダイの平坦面を長手方向に完全に横切って該ダイの両端まで延ばし、該ダイの両端に開口を形成することができる。
【００１９】
別の実施形態においては、前記リベートが、少なくとも前記通路から前記ダイの一端まで該ダイの平坦面を長手方向に途中まで横切って延び、該ダイの前記一端に開口を形成している。この場合には、本方法が、前記ダイおよび前記基材のお互いに対する移動を、該ダイの前記開口が位置している方の端部が該ダイの相対移動の方向の後方となるように行うことを含んでいる。好ましくは、前記リベートは、前記ダイの他端に向かって前記通路を少しの距離だけ過ぎて延び、行き止まりの空間を形成している。
【００２０】
さらに別の実施形態においては、本方法が、前記サンプル位置において前記基材に溝を設けることによって前記チャネルを形成することを含んでおり、前記ダイが前記サンプル配置位置の前記一端において前記基材に接触させられたとき、前記チャネルが形成される。好ましくは、前記溝は、所定の長さである。
【００２１】
またさらに別の実施形態においては、本方法が、前記ダイの平坦面に上述のとおりのリベートを設けること、および前記サンプル位置において前記基材に上述のとおりの溝を設けることによって、前記チャネルを形成することを含んでおり、前記ダイが前記サンプル配置位置の前記一端において前記基材に接触させられたとき、前記リベートおよび前記溝が協働して前記チャネルが形成される。
【００２２】
上述の実施形態において、好ましくはリベートおよび／または溝は、所定の断面である。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態においては、前記ダイの平坦面が、平面である。しかしながら、長さにおいて湾曲している膜を形成することも本発明の技術的範囲に含まれると考えられ、その場合には、基材および前記ダイの平坦面が、相対移動の方向においてアーチ形かつ互いに相補的であってよい。
【００２４】
ひとたびダイおよび基材の前記相対移動によって膜が成膜されると、リザーバ内の前記液体サンプルへの圧力の印加が止められ、ダイが基材から取り除かれる。
【００２５】
理解されるとおり、本発明の方法は、リベートを有するダイを利用する場合には、膜の形状または断面を維持するために、成膜される液体サンプルの動的粘度に依存する。結果として、そのようなダイを利用する場合には、液体が、膜の形状または断面を維持するような動的粘度を必要とする。典型的には、膜が、約０．０５Ｐａ．ｓから約１００Ｐａ．ｓまでの範囲の動的粘度を有する液体サンプルを使用して形成される。
【００２６】
しかしながら、サンプル配置位置を囲んでいる基材の表面エネルギーを、約０．０５Ｐａ．ｓよりも低い動的粘度を有する液体サンプルを使用して膜を形成することが可能であるように調節することができる。
【００２７】
さらに、本発明の方法は、溝が形成された基材を利用する場合には、例えば約０．０５Ｐａ．ｓよりも低い動的粘度を有する液体サンプルなど、より低い動的粘度を有する液体サンプルから膜を形成することも可能であろう。
【００２８】
アーチ形の膜を形成すべき場合には、成膜後の形状の保持を可能にするために、液体サンプルの動的粘度が比較的高くなければならないことは明らかである。
【００２９】
ダイを基材に接触させるために使用される力は、典型的には、約１０Ｎ〜約１００Ｎ、より典型的には約１５Ｎ〜約３５Ｎの範囲にある。
【００３０】
液体サンプルをリザーバから押し出すために使用される力は、液体サンプルの動的粘度に依存し、粘度が高いほど、より大きな力が必要になる。しかしながら、典型的には、加えられる力は、毛管作用のみに頼るのか、あるいは正の圧力を加えるのかに応じて、約０Ｎ〜約２００Ｎの範囲にある。より好ましくは、加えられる力は、約０．１Ｎ〜約２００Ｎの範囲にある。
【００３１】
多くの用途において、本発明の方法が、このようにして形成された液体サンプルの膜を固化させるべく処理することを含むと好ましい。これは、単に室温において溶媒および／または担体流体を気化させることを意味してもよい。しかしながら、溶媒および／または担体流体の除去を助けるために、液膜を凍結乾燥および／または加熱および／または減圧環境に曝すことを含んでもよい。膜における考慮中の化学系に応じて、液体サンプルを、周囲の温度および／または圧力、周囲の温度および／または圧力よりも低い温度および／または圧力、あるいは周囲の温度および／または圧力よりも高い温度および／または圧力で、さらには／あるいは例えばＵＶ照射などの入射光を使用して、もしくはこの技術分野においてよく知られているとおりの他の任意の技法を使用して、硬化および／または重合させることができる。
【００３２】
本発明の方法は、少なくとも２つの膜層を有している複合膜を含む膜を形成することを含んでおり、該複合膜が、本明細書において上述した実施形態のいずれかによって基材上に第１の膜層を成膜し、次いで第１の膜層へと第２の膜層を成膜し、さらに所望であれば後続の膜層を第２の膜層および後続の膜層へと順に成膜することによって形成される。基材上に第１の膜層を成膜するために使用される実施形態に応じ、すなわちチャネルが溝とリベートなしのダイとによって定められるのか、リベート（ダイの平坦面を長手方向に延びており、あるいは延びていない）を有するダイによって定められるのか、あるいはこれらの組み合わせによって定められるのかに応じて、第２の膜層を、リベート（ダイの平坦面を長手方向に完全に延びており、あるいは完全には延びていない）を有するダイを使用して第１の膜層上に成膜することができる。後続の膜層を、リベート（ダイの平坦面を長手方向に完全に延びている）を有するダイを使用して最も上の膜層の上へと成膜することができる。ダイの平坦面を長手方向に完全に延びているリベートを有する少なくとも１つのダイを、少なくとも１つの最上の膜層を形成するために使用することができ、リベートの深さは、成膜されて基材の表面上に突き出している膜層の厚さよりも大きい。
【００３３】
第１および後続の膜層を、その上への第２および後続の膜層の成膜に耐えることができるようにするために、さらなる膜層を受け取る膜層を、成膜プロセスにおいて自身の形状を保持するように十分に安定にしなければならない。そのような安定性は、少なくとも部分的には、成膜プロセスの際に膜層を支持するダイによってもたらすことができる。これに代え、あるいはこれに加えて、液体サンプルのさらなる成膜を受ける膜層が、さらなる膜層の成膜の際に自身の形状を保持するための十分に高い動的粘度を有してもよく、あるいは上述のように固化されていてもよい。液体サンプルのさらなる成膜を受ける膜層の動的粘度は、固有に高くてもよく、あるいは膜を固化させるべく上述のとおりの技法を使用することによって十分な水準へと高められてもよい。
【００３４】
本発明の方法は、基材表面の互いに離間した関係にあるそれぞれのサンプル配置位置に膜を成膜することによって、該表面に複数の膜を形成することを含む。好都合には、前記表面へと送出されるサンプルの数は、１００以下であるが、典型的には２以上、例えば４、８、１６、３２、または６４であってよい。
【００３５】
好ましくは、基材表面に形成される膜は、互いに不連続である。
【００３６】
典型的には、形成される（それぞれの）膜は、約１ｍｍ〜約１５０ｍｍの範囲の幅、約５ｍｍ〜約５０ｍｍの長さ、および２０μｍ〜１０００μｍ、より典型的には２５μｍ〜８００μｍの深さを有している。しかしながら、膜のサイズが用途に応じて決まり、上記提示の範囲より大きくても、あるいは小さくてもよいことを、理解できるであろう。
【００３７】
膜のアレイが、ただ１つの基材の表面に存在できるが、別の実施形態においては、基材のアレイの表面に１つまたは複数の膜を形成することができる。例えば、基材が顕微鏡用ガラス製スライドであってよく、基材上に１つの膜を成膜できる。あるいは、基材が大きな面積を有していて、基材上に２つ以上の膜を成膜してもよい。基材の材料は、任意の好都合な材料であってよく、典型的には、ガラス、金属、プラスチックであってよい。基材の材料は、例えばＰＴＦＥの基材など、剥離の性質を有してもよく、単独で存在することができる膜を、後の試験のために基材から取り外すことができる。
【００３８】
ひとたび膜が形成されると、膜の少なくとも１つの性質を測定することができる。以下の例に限られるわけではないが、性質は、例えば色、透明度、耐引っかき性、または摩耗などといった物理的性質、例えば環境安定性／耐環境性などといった化学的性質、例えば強度または弾性係数などといった機械的性質、あるいは例えば抵抗または導電率などといった電気的性質であってよい。
【００３９】
本発明の特に好ましい実施形態においては、複数の膜を基材の表面のそれぞれのサンプル配置位置に形成する方法が、（ａ）複数の液体サンプルを、出口端がそれぞれのキャップによって閉じられているそれぞれのシリンジに用意する工程、（ｂ）各シリンジからキャップを取り除き、液体サンプルの少なくとも一部を受け入れるためのそれぞれのチャネルを前記基材と協働して定めるべく該基材と接触することができるダイを、シリンジの出口端へと取り付けることを、並列に実行し、好ましくは順次に実行する工程、（ｃ）前記それぞれのダイを、それぞれの前記サンプル配置位置の一端において前記基材に接触させることを、並列に実行し、好ましくは順次に実行する工程、および（ｄ）個々のそれぞれのシリンジの液体サンプルを前記それぞれのダイを通して前記それぞれのチャネルへと押し出すと同時に、前記ダイおよび前記基材を接触させた状態でお互いに対して動かして、前記ダイを前記サンプル配置位置の遠方端に向かって動かすことで、前記液体サンプルの膜を前記サンプル配置位置に成膜することを、並列に実行し、好ましくは順次に実行する工程を含んでいる。
【００４０】
上述した本発明の特徴は、背景状況が許す限りにおいて、本発明のこの特定の好ましい実施形態にも、必要な変更を加えて当てはまる。
【００４１】
好ましくは、本発明の方法は、シリンジからダイを取り除き、シリンジに再びキャップをする工程を含んでいる。
【００４２】
さらに本発明は、本発明の方法を実行することができる装置を含む。
【００４３】
より具体的には、本発明の第２の態様によれば、基材の表面に膜を形成するための装置が、基材支持手段と、当該装置の動作時に前記基材支持手段によって支持された基材の表面のサンプル配置位置に少なくとも１つの液体サンプルを送出するための送出システムと、を備えており、前記送出システムは、使用時に液体サンプルを収容するリザーバを保持するための把持手段を備えており、前記リザーバは、該リザーバからの前記液体サンプルの少なくとも一部を受け入れるためのチャネルを前記基材と協働して定めるべく前記基材に接触することができる平坦面を有するダイを備える出口を有しており、前記送出システムが、前記ダイを前記サンプル配置位置の一端において前記基材に接触させるべく動作できる一方で、実質的に同時に、前記ダイおよび前記基材を互いに接触させた状態でお互いに対して動かして、前記ダイを前記サンプル配置位置の遠方端に向かって動かすことで、前記液体サンプルの膜を前記サンプル配置位置に成膜すべく動作することができる。
【００４４】
本発明の方法に関して上述した装置の特徴は、背景状況が許す限りにおいて、本発明による装置にも、必要な変更を加えて当てはまる。
【００４５】
好ましくは、前記送出システムが、前記リザーバの液体サンプルへと圧力を加えるための手段を備えている。
【００４６】
好ましくは、送出システムが、前記リザーバのピストンに係合できるピストン棒を備えることで、該ピストンを、前記リザーバの前記液体サンプルの押し出しまたは引き戻しを達成すべく動かすことができる。好ましくは、前記ピストン棒が、動力手段によって前記把持手段に対して可動であり、好ましくは、動力手段は、前記ピストン棒へと接続されて例えばステッピングモータによって駆動される送りねじを備えている。好ましくは、モータは、１μｍの直線分解能を提供するＩＭＳ社（米国）から入手することができるＭＤｒｉｖｅステッピングモータである。
【００４７】
好ましくは、前記ピストン棒が、第２の把持手段によって前記ピストンに係合できる。第２の把持手段は、好ましくは、無効位置と前記ピストンに係合する有効位置との間で可動な少なくとも１つ、より好ましくは２つのばね鋼製把持具を備えている。好ましくは、（それぞれの）把持具がばね鋼からなり、前記ピストンと係合する半径方向外側を向いた返しを有している。
【００４８】
好ましくは、前記ピストン棒が中空であり、ピストン棒の下端からピストン棒の長さの一部分にわたって延びる直径方向のスロットを有している。（それぞれの）把持具が、この下端の付近に取り付けられ、このピストン棒の下端の向かい合う片割れが自身の自然の弾性に逆らって半径方向外側へと動かされることで、（それぞれの）把持具が前記有効位置へと半径方向外側に移動可能であり、ピストン棒の向かい合う片割れが自身の自然の弾性のもとで半径方向内側へと動くことで、（それぞれの）把持具が前記無効位置へと復帰する。前記ピストン棒の向かい合う片割れの半径方向の移動は、好ましくは、広げられた端部を有する中心部材を前記ピストン棒の中に相対移動可能に取り付けて、例えば空気式のアクチュエータによって軸方向に変位させることによって達成される。
【００４９】
本発明の装置は、前記基材支持部および前記送出システムをお互いに対して位置決めするための自動化されたハンドリング設備を含んでおり、使用時に、少なくとも２つの膜を、基材表面の互いに離間した関係にあるサンプル配置位置において、該表面に成膜できる。
【００５０】
さらに、本発明の方法および装置は、添付の図面に関連して後述されるような特徴を含んでいる。
【００５１】
さらに、本発明は、本明細書に記載されるとおりのダイを含む。ダイを、任意の好都合な材料で製作することができる。例えば、ダイを、プラスチック材料または金属で製作することができる。いずれの場合も、ダイは、液体サンプルおよびダイの材料の性質に応じて、使い捨てであっても、あるいは好ましくは後の再使用のために溶媒または他の洗浄方法を使用して洗浄されてもよい。
【００５２】
好ましくは、ダイを貫く前記通路が、ダイをおおむね横方向に延びているスロットで終わっている。好ましくは、スロットは、前記ダイと該ダイとともに使用される対応する基材との間に定めることができる前記チャネルの実質的に全幅を横切って延びている。
【００５３】
すでに述べたように、コーティングを幅広く様々な材料で形成でき、本発明の文脈において、膜を、材料が液体の形態であり、溶液であり、あるいは液体担体中に分散している限りにおいて、有機および無機の両方の材料から形成することができる。典型的な用途として、接着剤、ポリマー、樹脂、塗料、インク、金属溶液、でんぷん、ナノ粒子分散液をふくむ分散液、多層半導体材料、などが挙げられる。多数のそのような用途において、材料は導電性または非導電性であってよい。
【００５４】
さらに本発明は、膜の少なくとも１つのアレイ、より好ましくは膜の少なくとも２つのアレイをそれぞれの基材上に備えている膜のライブラリであって、それぞれ膜が、アレイのサンプル配置位置に関して一様に配置されている膜のアレイまたは膜のライブラリを含む。
【００５５】
次に、本発明を添付の図面および以下の実施例を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明による装置の概略の平面図である。
【図２】図１に示した装置の送出システムの部分断面の概略の側面図である。
【図３Ａ】本発明の方法および装置において使用されるダイについて、図３Ｃの線Ａ−Ａにおける断面図である。
【図３Ｂ】本発明の方法および装置において使用されるダイについて、図３Ａの線Ｂ−Ｂにおける断面図である。
【図３Ｃ】本発明の方法および装置において使用されるダイについて、図３Ａの矢印Ｃにおける正面図である。
【図４】図２に示したピストン棒８６の下端の概略の縦断面である。
【図５】図１のシリンジキャップシリンジキャップ／ダイ除去ステーション３２の部分断面の概略の側面図である。
【図６Ａ】本発明の方法および装置において使用されるダイの別の実施形態について、図６Ｃの線Ａ−Ａにおける断面図である。
【図６Ｂ】本発明の方法および装置において使用されるダイの別の実施形態について、図６Ａの線Ｂ−Ｂにおける断面図である。
【図６Ｃ】本発明の方法および装置において使用されるダイの別の実施形態について、図６Ａの矢印Ｃにおける正面図である。
【図７】後述の実施例３および４に記載のとおりの複合膜の断面の顕微鏡画像である。
【図８】後述の実施例３および４に記載のとおりの複合膜の断面の顕微鏡画像である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
本発明による装置１０が、図１に示されている。装置１０は、自動ＸＹＺハンドリングシステム１４が取り付けられたフレーム１２を有している。さらに、フレーム１２のベース板１６上に、
シリンジ２０（例えば、ＥＦＤ社から入手できる１０ｍｌシリンジ）を収容しているラック１８、
装置１０の使用時にそれぞれに液体の膜を載せることができる３２個のガラス製スライド（図示せず）をそれぞれ固定することができる２つのラック２２であって、それぞれのガラス製スライドのサンプル配置位置に一致するが、該サンプル配置位置よりもわずかに大きい細長いスロット２４を有している上部プレート（図示のとおり）をそれぞれが有しているラック２２、
ダイ３０を収容するためのラック２６（さらに詳しくは、後述）、
新しいシリンジキャップ３６を収容するためのラック２８、
シリンジキャップ／ダイ除去ステーション３２、
溶媒または他の液体を収容することができ、除去されたシリンジキャップ３６およびダイ３０を受け取るべくベース板１６の開口の下方に配置される収容容器（図示せず）、
使用済みのシリンジ２０を受け取るべくベース板１６の開口の下方に配置される収容容器（図示せず）、および
フレーム１２に対して垂直移動（Ｚ軸）すべくハンドリングシステム１４に取り付けられた送出システム３４（図２参照）
が配置されている。
【００５８】
ガラス製スライドが、液体サンプルの膜を受け取るための基材として例示されているが、本発明の装置１０において、他の材料および他のサイズの基材も容易に使用できることを、これまでの説明から理解できるであろう。
【００５９】
ダイ３０を、本発明によれば（図３Ａ〜図３Ｃを参照）、プラスチックまたは例えば真ちゅうなどの金属で製作することができ、それぞれのダイ３０は、この実施形態においては、丸められた端部４２、４４を有する細長い本体４０を有しており、本体４０の上面の中央に、本体４０の円筒孔４８と同軸な環状の突起４６を有している。環状の突起４６の上端には、シリンジ２０の出口端の位置決めを容易にするために、皿取り４７が施されている。
【００６０】
円筒孔４８は、ダイ３０の本体４０の内部を終端としており、内側の端部において、本体４０を横断して延びているスロット５０と交わっている。
【００６１】
ダイ３０の本体４０の平坦な下面５２には、リベート５４が機械加工または成型されており、リベート５４は、一端４２において開いており、一端４２から他端４４へと向かって本体４０の長手方向に本体４０の全長の半分を超える長さにわたって延びており、したがってスロット５０を過ぎた位置を終端とし、液体行き止まり空間５６をもたらしている。このような行き止まり空間５６を設けることは、そのような行き止まり空間が、小さな圧力の変動に対応するための小さな液体リザーバとして機能し、おそらくは表面の濡れを容易にすると考えられるため好ましい。リベート５４を、上述のとおり必要な寸法の膜を生成するような寸法とすることができる。
【００６２】
シリンジキャップ／ダイ除去ステーション３２は、第１の上側くさび６０を有している。くさび６０は、送出システム３４によって保持されたシリンジ２０（キャップ３６を備えて図示されている）の下端を受け入れるためのＵ字形の開口６２を有しており、くさび６０において開口６２のリムを形成している部位が、除去しようとするキャップ３６またはダイ３０に係合するよう、お互いに対して十分に近い。第１のくさび６０は、開口６２の開放端に向かって先細りであって、水平向きの上面および斜めの下面を有しており、矢印によって示されているとおりの往復の垂直運動のためにベアリング（図示せず）に取り付けられている。さらに、ステーション３２は、Ｕ字形の開口６６を有する第２のくさび６４を有している。第２のくさび６４は、実質的に第１のくさび６０と同じであるが、第１のくさび６０の向きと比べて反対の向きを有している。第２のくさび６４は、第１のくさび６０のＸＹ位置に対して矢印によって示されているとおりの往復の水平運動のために、空気圧アクチュエータ（図示せず）に取り付けられている。第２のくさび６４が第１のくさび６０に向かって動くことで、第２のくさび６４の水平な下面がキャップ３６（または、ダイ３０）に係合し、第１のくさび６０が送出システム３４と一緒に垂直方向に動かされ、シリンジ２０がキャップ３６（または、ダイ３０）から分離される。
【００６３】
送出システム３４は、直線ベアリング７２を介してハンドリングシステム１４のＺ軸支持部材７０に取り付けられている。送出システム３４は、ブラケット７６によって支持部材７０に取り付けられた圧縮ばね７４によって、支持部材７０に対して保持されている。
【００６４】
送出システム３４は、Ｕ字形の断面であるフレーム７８を、直線ベアリング７２に取り付けて有している。シリンジ２０を保持するための空気動作の把持部材８０が、フレーム７８の下側リムに取り付けられている。電動ステッピングモータ８２が、フレーム７８の上側リムに取り付けられている。モータ８２は、フレーム７８のリムのねじ穴に支持された送りねじ８４を駆動するために使用される。
【００６５】
送りねじ８４に、中空ピストン棒８６が、垂直移動のために取り付けられている。中空ピストン棒８６の下端の内部に、スプレッダ部材８８が、ピストン８６の軸方向に可動に取り付けられている。さらに、ピストン棒８６の下端には、下端にわずかな返し９２を有するばね鋼製の２つの把持具９０が、半径方向において対向して取り付けられている。部材８８が軸方向に上方へと移動することで、把持具９０の下端が半径方向外側へと動いて、シリンジ２０のピストンヘッド部材（図示せず）と係合する一方で、この反対の動きは、把持具９０が自身の固有の弾性によって半径方向内側へと復帰し、上述のピストン部材から離れることを可能にする。
【００６６】
ハンドリングシステム１４および装置１０の一部を形成する他のアクチュエータは、必要な装置１０の動作のシーケンスによってプログラムすることができるコンピュータ（図示せず）を使用して制御される。
【００６７】
動作時、送出システム３４が、ハンドリングシステム１４によってラック１８へと動かされ、第１のシリンジ２０を取り上げる。シリンジ２０内の材料の量が未知であるため、把持具８０がシリンジ２０を把持する前に、ピストン棒８６がモータ８２および送りねじ８４を使用してシリンジ２０へと、シリンジ２０内のピストンヘッド部材との接触による送出システム３４の上方移動が検出されるまで下げられる。そのような移動が検出された後、ピストン棒８６の動きが止められ、さらにピストン棒８６が、ダイをシリンジ２０からの液体で満たすべくユーザによって定められる量だけ下方に動かされる。次いで、把持具８０が、シリンジ２０を把持すべく閉じられる。
【００６８】
次いで、送出システム３４が、シリンジキャップ／ダイ除去ステーション３２へと動かされ、シリンジキャップ／ダイ除去ステーション３２において、シリンジ２０が第１のくさび６０に対して配置される。次に、第２のくさび６４が、キャップ３６および第１のくさび６０に係合するように水平方向に動かされ、第１のくさび６０を垂直方向に移動させてシリンジ２０からキャップ３６を取り除き、収容容器へと落下させる。次いで、送出システム３４が、ラック２６へと第１のダイ３０の上方の位置まで動かされ、シリンジ２０の出口端をダイ３０の環状の突起４６に係合させるべく下げられる。シリンジ２０とダイ３０との正確な係合を保証するために、最初の接触の後に把持具８０がシリンジ２０を解放し、その後に送出システムによってシリンジ２０へと下向きの力を加えた状態でシリンジ２０を再び把持する。
【００６９】
次いで、送出システム３４が、第１のラック２２上の第１の送出位置へと動かされ、この送出位置に位置するガラス製スライドにダイ３０の下面５２を接触させるべく下げられる。ダイ３０は、ガラス製スライド上のサンプル配置位置の一端に配置され、端部４４が後のダイ３０の移動の方向に面するように向けられる。ダイ３０は、送出システム３４の重量とばね７４によって加えられる圧力との組み合わせである圧力にて、ガラス製スライドに接触する。生じる接触圧の大きさは、送出システム３４の重量、ばね７４のばね定数、およびばね７４へと加えられる圧縮の大きさの関数である。典型的には、約１０Ｎ〜３５Ｎの範囲にあってよい。
【００７０】
ピストン棒８６が、シリンジ２０から液体を送出すべく下げられると同時に、送出システム３４、したがってダイ３０を依然としてガラス製スライドに接触させた状態で、サンプル配置位置の遠方端に向かって動かされる。この組み合わせの動作のもとで、液体が、ダイ３０の平坦な表面５２およびリベート５４とガラス製スライドとによって定められるチャネルへと流れ、ダイ３０がガラス製スライドに沿って移動するときにガラス製スライド上に配置される。
【００７１】
ダイ３０がサンプル配置位置の端部に近付くにつれ、ピストン棒８６のシリンジ２０に対する動きが停止され、サンプル配置位置に達すると、送出システム３４が、ダイ３０をガラス製スライドとの接触から離すべく上方へと動かされると同時に、ピストン棒８６が、シリンジ２０に対してわずかに引き込まれる。
【００７２】
シリンジ２０内の液体サンプルを、２つ以上の膜を形成するために使用すべき場合、送出システム３４が、ラック２２上の第２の（必要であれば、その後の）ガラス製スライドへと動かされ、送出の手順が繰り返される。典型的な実験の状況においては、それぞれのシリンジ２０から最大４つの膜を形成することが可能である。
【００７３】
ひとたび膜が形成されると、次に送出システム３４は、シリンジキャップ／ダイ除去ステーション３２へと動かされ、シリンジキャップ／ダイ除去ステーション３２においてダイ３０が、上述したキャップ３６の除去と同様にしてシリンジ２０から取り除かれる。
【００７４】
次いで、送出システム３４は、ラック２８へと動かされて、第１のキャップ位置の上方に配置され、シリンジ２０の端部に新たなキャップ３６を係合させるべく下げられる。次に、送出システム３４は、使用済みシリンジ２０の収容容器の位置へと動かされ、シリンジ２０が解放されて容器へと落とされる。使用済みのシリンジ２０を、廃棄することができ、あるいは依然として利益のある液体調合物を含んでいる場合には、再使用のために集めることができる。後者の場合には、収容容器の環境を、例えば冷却によって制御することができる。
【００７５】
この手順が、別のシリンジ２０について繰り返される。
【００７６】
ひとたびラック２２のガラス製スライドのすべてに膜が形成されると、コンピュータは、このラック２２をフレーム１２から取り出し、さらに任意によりシリンジ・ラック１８ならびにダイおよびキャップ・ラック２６および２８の補充を行い、新品で満たされたラック２２をフレーム１２へと挿入することができるように、小休止することができる。次いで、ガラス製スライドを、固体薄膜を形成すべく上述のとおりに処理することができる。
【００７７】
別の実施形態においては、それぞれのダイ３０Ａが、本発明によれば（図６Ａ〜６Ｃを参照）、本実施形態においては、丸められた端部４２Ａ、４４Ａを有する細長い本体４０Ａを有しており、本体４０Ａの上面の中央に、本体４０Ａの円筒孔４８Ａと同軸な環状の突起４６Ａを有している。環状の突起４６Ａの上端には、シリンジ２０の出口端の位置決めを容易にするために、皿取り４７Ａが施されている。
【００７８】
円筒孔４８Ａは、ダイ３０Ａの本体４０Ａの内部を終端としており、内側の端部において、本体４０Ａを横断して延びているスロット５０Ａと交わっている。
【００７９】
ダイ３０Ａの本体４０Ａの平坦な下面５２Ａには、リベート５４Ａが機械加工または成型されている。リベート５４Ａは、行き止まりでなく、本体４０Ａの長手方向の一端４２Ａから他端４４Ａまで、ダイ３０Ａの全長にわたって延びている。リベート５４を、上述のとおり必要な寸法の膜を生成するような寸法とすることができる。
【００８０】
次に、本発明を、以下の実施例を参照してさらに説明する。
実施例１
１０ｍｌのシリンジを、約５Ｐａ．ｓの粘度を有する塗料サンプル、および約１０Ｐａ．ｓの動的粘度を有する接着剤サンプル（Ａｂｌｅｂｏｎｄ ８２００ｃ、Ａｂｌｅｓｔｉｋ社から入手できる銀充てんエポキシ樹脂接着剤）で準備した。これらのシリンジを、図３Ａ〜３Ｃに関して上述したダイ３０を使用して本発明に従ってガラス製顕微鏡スライド上に膜を生成するために使用した。ダイ３０のリベートは、長さ１７ｍｍ、幅１０ｍｍとし、それぞれ７５μｍおよび４５０μｍの深さとした。リベートへと開いているダイ３０のスロット５０は、ダイ３０の前端から１０ｍｍであり、１ｍｍの幅である。塗料の膜を、室温で乾燥させた。接着剤の膜については、約１７５℃の箱形オーブンで硬化させた。
【００８１】
次いで、膜を、膜の長手軸上に位置する３点（表の位置１、２、および３）において、マイクロメータを使用して測定した。位置２が、膜の長さにおけるほぼ真ん中であり、位置１および３は、位置２の両側である。
【００８２】
測定の結果が表１に提示されており、７５μｍの深さを有するダイを使用して製作した塗料サンプル膜に、番号１〜８が付されており、４５０μｍの深さを有するダイを使用して製作した塗料サンプル膜に、番号９〜１６が付されている。膜の長さに沿った測定の各組のパーセントによる相対標準偏差（％ＲＳＤ）、および各測定点における測定の各組の％ＲＳＤが、提示されている。同様に、接着剤サンプル膜の結果が、表２に提示されており、それぞれ番号１７〜２４および２５〜３２が付されている。
実施例２（比較用）
実施例１において使用した液体サンプルを、約１３０μｍのテープを使用して溝を形成したガラス製顕微鏡スライド上に２組の膜を生成するために使用した。第１組のスライドには、その各側に沿ってテープを１層のみ設け、第２組のスライドには、その各側に沿ってテープの３層を設けた。スライド上に配置した液体サンプルを、ドクターブレードを使用して均した。膜を、実施例１に記載のとおりに乾燥または硬化させ、膜の厚さを、実施例１に記載のとおりに測定した。
【００８３】
結果が表３に提示されており、１枚のテープの厚さを使用して形成され、すなわち約１３０μｍの公称深さを有する溝にて形成された塗料サンプル膜に、番号１Ｃ〜８Ｃが付されており、３枚のテープの厚さを使用して形成され、すなわち約３９０μｍの公称深さを有する溝にて形成された塗料サンプル膜に、番号９Ｃ〜１６Ｃが付されている。同様に、接着剤サンプル膜の結果が、表４に提示されており、それぞれ番号１７Ｃ〜２４Ｃおよび２５Ｃ〜３２Ｃが付されている。
【００８４】
【表１】
【００８５】
【表２】
【００８６】
【表３】
【００８７】
【表４】
【００８８】
それぞれの膜についての％ＲＳＤの数字および膜上の各測定点についての％ＲＳＤの数字の比較から見て取ることができるとおり、本発明に従って形成された膜は、公知の技法を使用して形成された膜に少なくとも比肩できる。さらに、特には薄い膜および低い粘度の材料について、膜形成の再現性（測定点の％ＲＳＤの数字）が、本発明の方法に従って形成された膜において、公知の技法を使用して形成された膜に比べて向上している。
実施例３
接着剤の多層複合膜１００を、本発明の方法を使用して、ガラス製スライド１０２上に作成した。第１の導電接着剤からなる第１の膜層１０４を、長さ２０ｍｍ（丸められた端部４２Ａ、４４Ａの頂点にて測定）のリベートを有し、１０ｍｍの幅および２２０μｍの深さを有している図６Ａ〜６Ｃを参照して上述したダイ３０Ａを使用して、ガラス製スライド１０２上に成膜した。次いで、この第１の膜層１０４をオーブンで硬化させた。
【００８９】
第２の別の導電接着剤からなる第２の膜層１０６を、長さ２０ｍｍ（丸められた端部４２Ａ、４４Ａの頂点にて測定）のリベートを有し、１０ｍｍの幅および５００μｍの深さを有している図６Ａ〜６Ｃを参照して上述した第２のダイ３０Ａを使用して、第１の膜層１０４上へと成膜した。次いで、この第２の膜層１０６をオーブンで硬化させた。
【００９０】
この複合膜１００を調べることができるよう、ガラス製スライド１０２上の複合膜１００をエポキシ樹脂１０８で包んだ。次いで、エポキシ樹脂を硬化させ、包まれている複合膜１００およびガラス製スライド１０２を断面に切断し、研磨した。この多層複合膜１００の断面の顕微鏡画像が、図７に示されている。接着剤の２つの膜層１０４、１０６の間の界面を、画像においてはっきりと見て取ることができる。第１の膜層１０４の厚さは、約１４５μｍであり、第２の膜層１０６の厚さは、約８５μｍであった。全体として、多層複合膜１００の厚さは、約２３０μｍであった。複合膜１００の形状を、レーザ表面形状測定装置を使用して調べたところ、得られた三次元画像は、複合膜１００の厚さが複合膜の長さおよび幅において極めて一様であることを示しており、顕微鏡画像から得られた厚さに一致していた。
実施例４
塗料多層複合膜１１０を実証するために、水性エマルジョン塗料からなる第１の膜層１１４を、長さ２０ｍｍ（丸められた端部４２Ａ、４４Ａの頂点にて測定）のリベートを有し、１０ｍｍの幅および２２０μｍの深さを有している図６Ａ〜６Ｃを参照して上述したダイ３０Ａを使用して、ガラス製スライド１１２上に成膜した。次いで、この第１の膜層１１４を、周囲条件で乾燥させた。
【００９１】
水性塗料からなるが別の色である第２の膜層１１６を、長さ２０ｍｍ（丸められた端部４２Ａ、４４Ａの頂点にて測定）のリベートを有し、１０ｍｍの幅および５００μｍの深さを有している図６Ａ〜６Ｃを参照して上述した第２のダイ３０Ａを使用して、第１の膜層１１４の上に成膜した。次いで、この第２の膜層１１６を、周囲条件で乾燥させた。
【００９２】
この複合膜１１０を調べることができるよう、ガラス製スライド１１２上の複合膜１１０をエポキシ樹脂１１８で包んだ。次いで、エポキシ樹脂を硬化させ、包まれている複合膜１１０およびガラス製スライド１１２を断面に切断し、研磨した。この多層複合膜１１０の断面の顕微鏡画像が、図８に示されている。塗料の２つの膜層１１４、１１６の間の界面を、画像においてはっきりと見て取ることができる。第１の膜層１１４の厚さは、約４７μｍであり、第２の膜層１１６の厚さは、約７４μｍであった。全体として、多層複合膜１１０の厚さは、約１２１μｍであった。複合膜１１０の形状を、レーザ表面形状測定装置を使用して調べたところ、得られた三次元画像は、複合膜１１０の厚さが複合膜の長さおよび幅において極めて一様であることを示しており、顕微鏡画像から得られた厚さに一致していた。
【００９３】
理解されるとおり、この実施例における異なる色の塗料の使用は、あくまで多層複合膜の形成を実証するために好都合であるからであり、例えば下地、下塗り、および上塗りの塗料などといった着色および非着色のコーティングなど、他の塗装システムも本発明の方法および装置を使用して調査することが可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材の表面への膜の形成およびそのような膜の特性の評価に関する。
【背景技術】
【０００２】
コーティングが、工業および家庭の両方の環境において、バルク材料および物品の機能および付加価値を高めるため、ならびに構造体の外観を向上させるために幅広く使用されている。他の用途として、インクなどの不連続なコーティングが挙げられる。有機コーティングが、例えば下地、下塗り、および上塗りの塗料システムなど、自動車の上塗り透明コーティング、自動車用および装飾用の塗料およびラッカー、着色および非着色のコーティングなどの多数の産業の保護／装飾の用途、ならびにインクにおいて、きわめて広く使用されている。他の種類の有機コーティングとして、例えば、保護および耐食コーティング、接着および剥離コーティング、環境遮断コーティング、導電／透明コーティング、および耐引っかき硬質コーティングが挙げられる。そのようなコーティングを、有機成分のみで構成することができるが、他のコーティングは、金属酸化物顔料、導電性金属粒子、無機粒子充てん材、蛭石などの粘土、および同様の周知の無機粒子など、無機成分を含んでもよい。
【０００３】
また、有機バインダを含むことができ、あるいは水分散液から形成することができる多数の種類の無機コーティングも存在する。他の種類の無機コーティングを、スパッタ法ならびに化学または物理蒸着などといった技法を使用し、コーティング材料を基材へと直接的に適用することによって形成することができる。
【０００４】
食品その他の用途においては、食材または他の材料を、検査または比較の目的のために膜へと形成することも、有用であると考えられる。検査または比較を行うことができるそのような食材および他の材料は、例えば、生地、でんぷん膜、ソース、マスタード、などであり、パーソナルケア用の材料、歯磨き粉、ひげ剃り用ジェル、などである。
【０００５】
新世代の材料または新規な費用対効果に優れた製造方法を発見するために、コーティング材料の原料の新規な組み合わせまたは新規な処理条件を、特には迅速に多数のサンプルについて試験することができる能力が、多くの製造者にとって、競合者に対する商業上の有利を得ることができるために、行動計画の上位に位置している。また、既存の調合物を、特には代替の原料または供給元の異なる原料での置き換え時の性能の変化について試験する能力も、大いに重要である。
【０００６】
そのような要望は、さらに広くには、構造材料などといった他の材料についても、特にはそのような材料の興味ある特性の少なくともいくつかをそのような材料の膜状のサンプルから割り出すことができる場合に当てはまる。
【０００７】
さらに、試験または製造のために複数の層を有する材料を生成することも、関心の対象である。そのような多層材料の例として、例えば異なる表面エネルギーを有し、したがって異なる接着性を有している基材間に接着を生じさせるために種々の接着剤からなる複数の層を使用することが挙げられ、下地、下塗り、および上塗りの塗装システムが挙げられ、さらには複数層の半導体装置であって、全体としての特性が各層の構成材料の固有の特性のみならず、層の特定の積層順序ならびに当該装置の製作に使用されている界面および表面構造にも大いに依存する半導体装置が挙げられる。
【０００８】
例えば、米国特許第６４８２２６４号Ｂ１明細書、米国特許出願公開第２００３／０２２４１０５号Ａ１明細書、米国特許出願公開第２００４／００７１８８８号Ａ１明細書、および独国特許出願公開第１０１３６４４８号Ａ１明細書に開示されているように、材料のサンプルを多数生成して試験することが試みられている。これらの刊行物は、膜を形成すべく基材上にサンプルを配置して広げるさまざまな方法を開示しており、一部は、例えば基材の回転または振動などといった非接触な方法を使用して液体サンプルを広げており、あるいはエアナイフを使用して液体サンプルを広げており、あるいは液体サンプルを基材へと噴き付けている。粘着テープおよびシートの製造において、裏打ちテープへと接着剤を配置することも知られており、英国特許第９１６４０６号に記載されている。
【０００９】
そのような方法は、基材上に配置される液体の量が少ないため、形成される膜の一様性が大きく変動する可能性があり、結果として、測定されるパラメータが正確に割り出されない可能性があるという欠点を抱えている。これは、一部の材料あるいは合格／不合格だけに基づく材料の選別においては重大でないかもしれないが、他の用途においては、より問題となりうる。例えば、塗料、ラッカー、インク、などの色の仕様を定める際に、膜の厚さおよび一様性が、色測定のプロセスに大いに影響しうる。さらに、塗り広げの際にサンプルに加わるせん断の大きさが、顔料粒子の分散、したがって得られる膜状のサンプルの色の一様性に影響する可能性がある。
【００１０】
特には電気抵抗率の測定に供することができる膜や、動的機械熱分析（ＤＭＴＡ）などの機械的な試験に使用される膜など、試験用の膜を形成するための他の技法が知られている。そのような技法は、例えばガラス製の顕微鏡用スライドまたは膜の剥離が容易な基材などといった基材に、既知の厚さの粘着テープを所定の離間にて互いに平行に基材へと貼り付けることによって、所定の幅および深さの溝を形成し、この溝に液体サンプルを配置し、テープの上面を横切ってドクターブレードを引きずって、余分な液体を基材上に形成された溝から取り除くことからなる。しかしながら、これらの技法は、特には同一または類似の組成の複数のサンプルが必要とされる場合や、複数の材料層を有するサンプルを製作しようとする場合に、時間がかかる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、上述の欠点の少なくとも１つを軽減または除去することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、基材の表面に膜を形成する方法が、膜へと形成される液体サンプルを収容しているリザーバであって、当該リザーバからの前記液体サンプルの少なくとも一部を受け入れるためのチャネルを前記基材と協働して定めるべく前記基材に接触することができる平坦面を有しているダイを出口に備えているリザーバを、基材表面のサンプル配置位置にもたらす工程、前記ダイを前記サンプル配置位置の一端において前記基材に接触させる工程、および前記液体サンプルを前記ダイを通して前記チャネルへと押し出すとともに、実質的に同時に、前記ダイおよび前記基材を接触させた状態でお互いに対して動かして、前記ダイを前記サンプル配置位置の遠方端に向かって動かすことで、前記液体サンプルの膜を前記サンプル配置位置に成膜する工程を含んでいる。
【００１３】
本発明の全体的な範囲において、リザーバは、内部の液体サンプルへと圧力を加えることができる限りにおいて、任意の適切な形状であってよいが、好ましい実施形態においては、リザーバは、内部でピストンを動かすことができるおおむね円筒形の形状である。特に好ましい実施形態においては、リザーバが、ＥＦＤ社から入手できるプラスチック製シリンジなど、市販のカートリッジである。典型的には、カートリッジまたはシリンジは、５ｍｌ〜１００ｍｌ、より好ましくは５ｍｌ〜５０ｍｌの範囲の体積を有しており、典型的には１０ｍｌの体積を有している。
【００１４】
好ましくは、シリンジの出口が、前記ダイの取り付けを可能にするために取り外すことができるキャップで封じられる。好ましくは、前記ダイが、前記平坦面と反対の面に、キャップの代わりにシリンジの出口部分へと押し込まれる環状の突起を有している。環状の突起が、このダイを貫く通路の一部を定め、この通路を通って液体サンプルをリザーバから押し出すことができる。
【００１５】
本発明の方法においては、前記液体サンプルが、前記サンプル配置位置において前記基材に接触する該液体サンプルの毛管作用のもとで、ダイを通って流れることができる。毛管作用に代え、あるいはおそらくは毛管作用との組み合わせにおいて、前記液体サンプルを、該液体サンプルへと圧力を加えることによってダイを通って流すことができる。
【００１６】
好ましくは、前記方法が、前記リザーバの前記液体サンプルへと圧力を加えて、該液体サンプルを前記ダイのプライム体積を満たすために十分に流す工程を含んでいる。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態においては、前記方法が、前記通路が通じるリベートを前記ダイの平坦面に設けることによって前記チャネルを形成することを含んでいる。
【００１８】
一実施形態においては、前記リベートを、前記ダイの平坦面を長手方向に完全に横切って該ダイの両端まで延ばし、該ダイの両端に開口を形成することができる。
【００１９】
別の実施形態においては、前記リベートが、少なくとも前記通路から前記ダイの一端まで該ダイの平坦面を長手方向に途中まで横切って延び、該ダイの前記一端に開口を形成している。この場合には、本方法が、前記ダイおよび前記基材のお互いに対する移動を、該ダイの前記開口が位置している方の端部が該ダイの相対移動の方向の後方となるように行うことを含んでいる。好ましくは、前記リベートは、前記ダイの他端に向かって前記通路を少しの距離だけ過ぎて延び、行き止まりの空間を形成している。
【００２０】
さらに別の実施形態においては、本方法が、前記サンプル位置において前記基材に溝を設けることによって前記チャネルを形成することを含んでおり、前記ダイが前記サンプル配置位置の前記一端において前記基材に接触させられたとき、前記チャネルが形成される。好ましくは、前記溝は、所定の長さである。
【００２１】
またさらに別の実施形態においては、本方法が、前記ダイの平坦面に上述のとおりのリベートを設けること、および前記サンプル位置において前記基材に上述のとおりの溝を設けることによって、前記チャネルを形成することを含んでおり、前記ダイが前記サンプル配置位置の前記一端において前記基材に接触させられたとき、前記リベートおよび前記溝が協働して前記チャネルが形成される。
【００２２】
上述の実施形態において、好ましくはリベートおよび／または溝は、所定の断面である。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態においては、前記ダイの平坦面が、平面である。しかしながら、長さにおいて湾曲している膜を形成することも本発明の技術的範囲に含まれると考えられ、その場合には、基材および前記ダイの平坦面が、相対移動の方向においてアーチ形かつ互いに相補的であってよい。
【００２４】
ひとたびダイおよび基材の前記相対移動によって膜が成膜されると、リザーバ内の前記液体サンプルへの圧力の印加が止められ、ダイが基材から取り除かれる。
【００２５】
理解されるとおり、本発明の方法は、リベートを有するダイを利用する場合には、膜の形状または断面を維持するために、成膜される液体サンプルの動的粘度に依存する。結果として、そのようなダイを利用する場合には、液体が、膜の形状または断面を維持するような動的粘度を必要とする。典型的には、膜が、約０．０５Ｐａ．ｓから約１００Ｐａ．ｓまでの範囲の動的粘度を有する液体サンプルを使用して形成される。
【００２６】
しかしながら、サンプル配置位置を囲んでいる基材の表面エネルギーを、約０．０５Ｐａ．ｓよりも低い動的粘度を有する液体サンプルを使用して膜を形成することが可能であるように調節することができる。
【００２７】
さらに、本発明の方法は、溝が形成された基材を利用する場合には、例えば約０．０５Ｐａ．ｓよりも低い動的粘度を有する液体サンプルなど、より低い動的粘度を有する液体サンプルから膜を形成することも可能であろう。
【００２８】
アーチ形の膜を形成すべき場合には、成膜後の形状の保持を可能にするために、液体サンプルの動的粘度が比較的高くなければならないことは明らかである。
【００２９】
ダイを基材に接触させるために使用される力は、典型的には、約１０Ｎ〜約１００Ｎ、より典型的には約１５Ｎ〜約３５Ｎの範囲にある。
【００３０】
液体サンプルをリザーバから押し出すために使用される力は、液体サンプルの動的粘度に依存し、粘度が高いほど、より大きな力が必要になる。しかしながら、典型的には、加えられる力は、毛管作用のみに頼るのか、あるいは正の圧力を加えるのかに応じて、約０Ｎ〜約２００Ｎの範囲にある。より好ましくは、加えられる力は、約０．１Ｎ〜約２００Ｎの範囲にある。
【００３１】
多くの用途において、本発明の方法が、このようにして形成された液体サンプルの膜を固化させるべく処理することを含むと好ましい。これは、単に室温において溶媒および／または担体流体を気化させることを意味してもよい。しかしながら、溶媒および／または担体流体の除去を助けるために、液膜を凍結乾燥および／または加熱および／または減圧環境に曝すことを含んでもよい。膜における考慮中の化学系に応じて、液体サンプルを、周囲の温度および／または圧力、周囲の温度および／または圧力よりも低い温度および／または圧力、あるいは周囲の温度および／または圧力よりも高い温度および／または圧力で、さらには／あるいは例えばＵＶ照射などの入射光を使用して、もしくはこの技術分野においてよく知られているとおりの他の任意の技法を使用して、硬化および／または重合させることができる。
【００３２】
本発明の方法は、少なくとも２つの膜層を有している複合膜を含む膜を形成することを含んでおり、該複合膜が、本明細書において上述した実施形態のいずれかによって基材上に第１の膜層を成膜し、次いで第１の膜層へと第２の膜層を成膜し、さらに所望であれば後続の膜層を第２の膜層および後続の膜層へと順に成膜することによって形成される。基材上に第１の膜層を成膜するために使用される実施形態に応じ、すなわちチャネルが溝とリベートなしのダイとによって定められるのか、リベート（ダイの平坦面を長手方向に延びており、あるいは延びていない）を有するダイによって定められるのか、あるいはこれらの組み合わせによって定められるのかに応じて、第２の膜層を、リベート（ダイの平坦面を長手方向に完全に延びており、あるいは完全には延びていない）を有するダイを使用して第１の膜層上に成膜することができる。後続の膜層を、リベート（ダイの平坦面を長手方向に完全に延びている）を有するダイを使用して最も上の膜層の上へと成膜することができる。ダイの平坦面を長手方向に完全に延びているリベートを有する少なくとも１つのダイを、少なくとも１つの最上の膜層を形成するために使用することができ、リベートの深さは、成膜されて基材の表面上に突き出している膜層の厚さよりも大きい。
【００３３】
第１および後続の膜層を、その上への第２および後続の膜層の成膜に耐えることができるようにするために、さらなる膜層を受け取る膜層を、成膜プロセスにおいて自身の形状を保持するように十分に安定にしなければならない。そのような安定性は、少なくとも部分的には、成膜プロセスの際に膜層を支持するダイによってもたらすことができる。これに代え、あるいはこれに加えて、液体サンプルのさらなる成膜を受ける膜層が、さらなる膜層の成膜の際に自身の形状を保持するための十分に高い動的粘度を有してもよく、あるいは上述のように固化されていてもよい。液体サンプルのさらなる成膜を受ける膜層の動的粘度は、固有に高くてもよく、あるいは膜を固化させるべく上述のとおりの技法を使用することによって十分な水準へと高められてもよい。
【００３４】
本発明の方法は、基材表面の互いに離間した関係にあるそれぞれのサンプル配置位置に膜を成膜することによって、該表面に複数の膜を形成することを含む。好都合には、前記表面へと送出されるサンプルの数は、１００以下であるが、典型的には２以上、例えば４、８、１６、３２、または６４であってよい。
【００３５】
好ましくは、基材表面に形成される膜は、互いに不連続である。
【００３６】
典型的には、形成される（それぞれの）膜は、約１ｍｍ〜約１５０ｍｍの範囲の幅、約５ｍｍ〜約５０ｍｍの長さ、および２０μｍ〜１０００μｍ、より典型的には２５μｍ〜８００μｍの深さを有している。しかしながら、膜のサイズが用途に応じて決まり、上記提示の範囲より大きくても、あるいは小さくてもよいことを、理解できるであろう。
【００３７】
膜のアレイが、ただ１つの基材の表面に存在できるが、別の実施形態においては、基材のアレイの表面に１つまたは複数の膜を形成することができる。例えば、基材が顕微鏡用ガラス製スライドであってよく、基材上に１つの膜を成膜できる。あるいは、基材が大きな面積を有していて、基材上に２つ以上の膜を成膜してもよい。基材の材料は、任意の好都合な材料であってよく、典型的には、ガラス、金属、プラスチックであってよい。基材の材料は、例えばＰＴＦＥの基材など、剥離の性質を有してもよく、単独で存在することができる膜を、後の試験のために基材から取り外すことができる。
【００３８】
ひとたび膜が形成されると、膜の少なくとも１つの性質を測定することができる。以下の例に限られるわけではないが、性質は、例えば色、透明度、耐引っかき性、または摩耗などといった物理的性質、例えば環境安定性／耐環境性などといった化学的性質、例えば強度または弾性係数などといった機械的性質、あるいは例えば抵抗または導電率などといった電気的性質であってよい。
【００３９】
本発明の特に好ましい実施形態においては、複数の膜を基材の表面のそれぞれのサンプル配置位置に形成する方法が、（ａ）複数の液体サンプルを、出口端がそれぞれのキャップによって閉じられているそれぞれのシリンジに用意する工程、（ｂ）各シリンジからキャップを取り除き、液体サンプルの少なくとも一部を受け入れるためのそれぞれのチャネルを前記基材と協働して定めるべく該基材と接触することができるダイを、シリンジの出口端へと取り付けることを、並列に実行し、好ましくは順次に実行する工程、（ｃ）前記それぞれのダイを、それぞれの前記サンプル配置位置の一端において前記基材に接触させることを、並列に実行し、好ましくは順次に実行する工程、および（ｄ）個々のそれぞれのシリンジの液体サンプルを前記それぞれのダイを通して前記それぞれのチャネルへと押し出すと同時に、前記ダイおよび前記基材を接触させた状態でお互いに対して動かして、前記ダイを前記サンプル配置位置の遠方端に向かって動かすことで、前記液体サンプルの膜を前記サンプル配置位置に成膜することを、並列に実行し、好ましくは順次に実行する工程を含んでいる。
【００４０】
上述した本発明の特徴は、背景状況が許す限りにおいて、本発明のこの特定の好ましい実施形態にも、必要な変更を加えて当てはまる。
【００４１】
好ましくは、本発明の方法は、シリンジからダイを取り除き、シリンジに再びキャップをする工程を含んでいる。
【００４２】
さらに本発明は、本発明の方法を実行することができる装置を含む。
【００４３】
より具体的には、本発明の第２の態様によれば、基材の表面に膜を形成するための装置が、基材支持手段と、当該装置の動作時に前記基材支持手段によって支持された基材の表面のサンプル配置位置に少なくとも１つの液体サンプルを送出するための送出システムと、を備えており、前記送出システムは、使用時に液体サンプルを収容するリザーバを保持するための把持手段を備えており、前記リザーバは、該リザーバからの前記液体サンプルの少なくとも一部を受け入れるためのチャネルを前記基材と協働して定めるべく前記基材に接触することができる平坦面を有するダイを備える出口を有しており、前記送出システムが、前記ダイを前記サンプル配置位置の一端において前記基材に接触させるべく動作できる一方で、実質的に同時に、前記ダイおよび前記基材を互いに接触させた状態でお互いに対して動かして、前記ダイを前記サンプル配置位置の遠方端に向かって動かすことで、前記液体サンプルの膜を前記サンプル配置位置に成膜すべく動作することができる。
【００４４】
本発明の方法に関して上述した装置の特徴は、背景状況が許す限りにおいて、本発明による装置にも、必要な変更を加えて当てはまる。
【００４５】
好ましくは、前記送出システムが、前記リザーバの液体サンプルへと圧力を加えるための手段を備えている。
【００４６】
好ましくは、送出システムが、前記リザーバのピストンに係合できるピストン棒を備えることで、該ピストンを、前記リザーバの前記液体サンプルの押し出しまたは引き戻しを達成すべく動かすことができる。好ましくは、前記ピストン棒が、動力手段によって前記把持手段に対して可動であり、好ましくは、動力手段は、前記ピストン棒へと接続されて例えばステッピングモータによって駆動される送りねじを備えている。好ましくは、モータは、１μｍの直線分解能を提供するＩＭＳ社（米国）から入手することができるＭＤｒｉｖｅステッピングモータである。
【００４７】
好ましくは、前記ピストン棒が、第２の把持手段によって前記ピストンに係合できる。第２の把持手段は、好ましくは、無効位置と前記ピストンに係合する有効位置との間で可動な少なくとも１つ、より好ましくは２つのばね鋼製把持具を備えている。好ましくは、（それぞれの）把持具がばね鋼からなり、前記ピストンと係合する半径方向外側を向いた返しを有している。
【００４８】
好ましくは、前記ピストン棒が中空であり、ピストン棒の下端からピストン棒の長さの一部分にわたって延びる直径方向のスロットを有している。（それぞれの）把持具が、この下端の付近に取り付けられ、このピストン棒の下端の向かい合う片割れが自身の自然の弾性に逆らって半径方向外側へと動かされることで、（それぞれの）把持具が前記有効位置へと半径方向外側に移動可能であり、ピストン棒の向かい合う片割れが自身の自然の弾性のもとで半径方向内側へと動くことで、（それぞれの）把持具が前記無効位置へと復帰する。前記ピストン棒の向かい合う片割れの半径方向の移動は、好ましくは、広げられた端部を有する中心部材を前記ピストン棒の中に相対移動可能に取り付けて、例えば空気式のアクチュエータによって軸方向に変位させることによって達成される。
【００４９】
本発明の装置は、前記基材支持部および前記送出システムをお互いに対して位置決めするための自動化されたハンドリング設備を含んでおり、使用時に、少なくとも２つの膜を、基材表面の互いに離間した関係にあるサンプル配置位置において、該表面に成膜できる。
【００５０】
さらに、本発明の方法および装置は、添付の図面に関連して後述されるような特徴を含んでいる。
【００５１】
さらに、本発明は、本明細書に記載されるとおりのダイを含む。ダイを、任意の好都合な材料で製作することができる。例えば、ダイを、プラスチック材料または金属で製作することができる。いずれの場合も、ダイは、液体サンプルおよびダイの材料の性質に応じて、使い捨てであっても、あるいは好ましくは後の再使用のために溶媒または他の洗浄方法を使用して洗浄されてもよい。
【００５２】
好ましくは、ダイを貫く前記通路が、ダイをおおむね横方向に延びているスロットで終わっている。好ましくは、スロットは、前記ダイと該ダイとともに使用される対応する基材との間に定めることができる前記チャネルの実質的に全幅を横切って延びている。
【００５３】
すでに述べたように、コーティングを幅広く様々な材料で形成でき、本発明の文脈において、膜を、材料が液体の形態であり、溶液であり、あるいは液体担体中に分散している限りにおいて、有機および無機の両方の材料から形成することができる。典型的な用途として、接着剤、ポリマー、樹脂、塗料、インク、金属溶液、でんぷん、ナノ粒子分散液をふくむ分散液、多層半導体材料、などが挙げられる。多数のそのような用途において、材料は導電性または非導電性であってよい。
【００５４】
さらに本発明は、膜の少なくとも１つのアレイ、より好ましくは膜の少なくとも２つのアレイをそれぞれの基材上に備えている膜のライブラリであって、それぞれ膜が、アレイのサンプル配置位置に関して一様に配置されている膜のアレイまたは膜のライブラリを含む。
【００５５】
次に、本発明を添付の図面および以下の実施例を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明による装置の概略の平面図である。
【図２】図１に示した装置の送出システムの部分断面の概略の側面図である。
【図３Ａ】本発明の方法および装置において使用されるダイについて、図３Ｃの線Ａ−Ａにおける断面図である。
【図３Ｂ】本発明の方法および装置において使用されるダイについて、図３Ａの線Ｂ−Ｂにおける断面図である。
【図３Ｃ】本発明の方法および装置において使用されるダイについて、図３Ａの矢印Ｃにおける正面図である。
【図４】図２に示したピストン棒８６の下端の概略の縦断面である。
【図５】図１のシリンジキャップシリンジキャップ／ダイ除去ステーション３２の部分断面の概略の側面図である。
【図６Ａ】本発明の方法および装置において使用されるダイの別の実施形態について、図６Ｃの線Ａ−Ａにおける断面図である。
【図６Ｂ】本発明の方法および装置において使用されるダイの別の実施形態について、図６Ａの線Ｂ−Ｂにおける断面図である。
【図６Ｃ】本発明の方法および装置において使用されるダイの別の実施形態について、図６Ａの矢印Ｃにおける正面図である。
【図７】後述の実施例３および４に記載のとおりの複合膜の断面の顕微鏡画像である。
【図８】後述の実施例３および４に記載のとおりの複合膜の断面の顕微鏡画像である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
本発明による装置１０が、図１に示されている。装置１０は、自動ＸＹＺハンドリングシステム１４が取り付けられたフレーム１２を有している。さらに、フレーム１２のベース板１６上に、
シリンジ２０（例えば、ＥＦＤ社から入手できる１０ｍｌシリンジ）を収容しているラック１８、
装置１０の使用時にそれぞれに液体の膜を載せることができる３２個のガラス製スライド（図示せず）をそれぞれ固定することができる２つのラック２２であって、それぞれのガラス製スライドのサンプル配置位置に一致するが、該サンプル配置位置よりもわずかに大きい細長いスロット２４を有している上部プレート（図示のとおり）をそれぞれが有しているラック２２、
ダイ３０を収容するためのラック２６（さらに詳しくは、後述）、
新しいシリンジキャップ３６を収容するためのラック２８、
シリンジキャップ／ダイ除去ステーション３２、
溶媒または他の液体を収容することができ、除去されたシリンジキャップ３６およびダイ３０を受け取るべくベース板１６の開口の下方に配置される収容容器（図示せず）、
使用済みのシリンジ２０を受け取るべくベース板１６の開口の下方に配置される収容容器（図示せず）、および
フレーム１２に対して垂直移動（Ｚ軸）すべくハンドリングシステム１４に取り付けられた送出システム３４（図２参照）
が配置されている。
【００５８】
ガラス製スライドが、液体サンプルの膜を受け取るための基材として例示されているが、本発明の装置１０において、他の材料および他のサイズの基材も容易に使用できることを、これまでの説明から理解できるであろう。
【００５９】
ダイ３０を、本発明によれば（図３Ａ〜図３Ｃを参照）、プラスチックまたは例えば真ちゅうなどの金属で製作することができ、それぞれのダイ３０は、この実施形態においては、丸められた端部４２、４４を有する細長い本体４０を有しており、本体４０の上面の中央に、本体４０の円筒孔４８と同軸な環状の突起４６を有している。環状の突起４６の上端には、シリンジ２０の出口端の位置決めを容易にするために、皿取り４７が施されている。
【００６０】
円筒孔４８は、ダイ３０の本体４０の内部を終端としており、内側の端部において、本体４０を横断して延びているスロット５０と交わっている。
【００６１】
ダイ３０の本体４０の平坦な下面５２には、リベート５４が機械加工または成型されており、リベート５４は、一端４２において開いており、一端４２から他端４４へと向かって本体４０の長手方向に本体４０の全長の半分を超える長さにわたって延びており、したがってスロット５０を過ぎた位置を終端とし、液体行き止まり空間５６をもたらしている。このような行き止まり空間５６を設けることは、そのような行き止まり空間が、小さな圧力の変動に対応するための小さな液体リザーバとして機能し、おそらくは表面の濡れを容易にすると考えられるため好ましい。リベート５４を、上述のとおり必要な寸法の膜を生成するような寸法とすることができる。
【００６２】
シリンジキャップ／ダイ除去ステーション３２は、第１の上側くさび６０を有している。くさび６０は、送出システム３４によって保持されたシリンジ２０（キャップ３６を備えて図示されている）の下端を受け入れるためのＵ字形の開口６２を有しており、くさび６０において開口６２のリムを形成している部位が、除去しようとするキャップ３６またはダイ３０に係合するよう、お互いに対して十分に近い。第１のくさび６０は、開口６２の開放端に向かって先細りであって、水平向きの上面および斜めの下面を有しており、矢印によって示されているとおりの往復の垂直運動のためにベアリング（図示せず）に取り付けられている。さらに、ステーション３２は、Ｕ字形の開口６６を有する第２のくさび６４を有している。第２のくさび６４は、実質的に第１のくさび６０と同じであるが、第１のくさび６０の向きと比べて反対の向きを有している。第２のくさび６４は、第１のくさび６０のＸＹ位置に対して矢印によって示されているとおりの往復の水平運動のために、空気圧アクチュエータ（図示せず）に取り付けられている。第２のくさび６４が第１のくさび６０に向かって動くことで、第２のくさび６４の水平な下面がキャップ３６（または、ダイ３０）に係合し、第１のくさび６０が送出システム３４と一緒に垂直方向に動かされ、シリンジ２０がキャップ３６（または、ダイ３０）から分離される。
【００６３】
送出システム３４は、直線ベアリング７２を介してハンドリングシステム１４のＺ軸支持部材７０に取り付けられている。送出システム３４は、ブラケット７６によって支持部材７０に取り付けられた圧縮ばね７４によって、支持部材７０に対して保持されている。
【００６４】
送出システム３４は、Ｕ字形の断面であるフレーム７８を、直線ベアリング７２に取り付けて有している。シリンジ２０を保持するための空気動作の把持部材８０が、フレーム７８の下側リムに取り付けられている。電動ステッピングモータ８２が、フレーム７８の上側リムに取り付けられている。モータ８２は、フレーム７８のリムのねじ穴に支持された送りねじ８４を駆動するために使用される。
【００６５】
送りねじ８４に、中空ピストン棒８６が、垂直移動のために取り付けられている。中空ピストン棒８６の下端の内部に、スプレッダ部材８８が、ピストン８６の軸方向に可動に取り付けられている。さらに、ピストン棒８６の下端には、下端にわずかな返し９２を有するばね鋼製の２つの把持具９０が、半径方向において対向して取り付けられている。部材８８が軸方向に上方へと移動することで、把持具９０の下端が半径方向外側へと動いて、シリンジ２０のピストンヘッド部材（図示せず）と係合する一方で、この反対の動きは、把持具９０が自身の固有の弾性によって半径方向内側へと復帰し、上述のピストン部材から離れることを可能にする。
【００６６】
ハンドリングシステム１４および装置１０の一部を形成する他のアクチュエータは、必要な装置１０の動作のシーケンスによってプログラムすることができるコンピュータ（図示せず）を使用して制御される。
【００６７】
動作時、送出システム３４が、ハンドリングシステム１４によってラック１８へと動かされ、第１のシリンジ２０を取り上げる。シリンジ２０内の材料の量が未知であるため、把持具８０がシリンジ２０を把持する前に、ピストン棒８６がモータ８２および送りねじ８４を使用してシリンジ２０へと、シリンジ２０内のピストンヘッド部材との接触による送出システム３４の上方移動が検出されるまで下げられる。そのような移動が検出された後、ピストン棒８６の動きが止められ、さらにピストン棒８６が、ダイをシリンジ２０からの液体で満たすべくユーザによって定められる量だけ下方に動かされる。次いで、把持具８０が、シリンジ２０を把持すべく閉じられる。
【００６８】
次いで、送出システム３４が、シリンジキャップ／ダイ除去ステーション３２へと動かされ、シリンジキャップ／ダイ除去ステーション３２において、シリンジ２０が第１のくさび６０に対して配置される。次に、第２のくさび６４が、キャップ３６および第１のくさび６０に係合するように水平方向に動かされ、第１のくさび６０を垂直方向に移動させてシリンジ２０からキャップ３６を取り除き、収容容器へと落下させる。次いで、送出システム３４が、ラック２６へと第１のダイ３０の上方の位置まで動かされ、シリンジ２０の出口端をダイ３０の環状の突起４６に係合させるべく下げられる。シリンジ２０とダイ３０との正確な係合を保証するために、最初の接触の後に把持具８０がシリンジ２０を解放し、その後に送出システムによってシリンジ２０へと下向きの力を加えた状態でシリンジ２０を再び把持する。
【００６９】
次いで、送出システム３４が、第１のラック２２上の第１の送出位置へと動かされ、この送出位置に位置するガラス製スライドにダイ３０の下面５２を接触させるべく下げられる。ダイ３０は、ガラス製スライド上のサンプル配置位置の一端に配置され、端部４４が後のダイ３０の移動の方向に面するように向けられる。ダイ３０は、送出システム３４の重量とばね７４によって加えられる圧力との組み合わせである圧力にて、ガラス製スライドに接触する。生じる接触圧の大きさは、送出システム３４の重量、ばね７４のばね定数、およびばね７４へと加えられる圧縮の大きさの関数である。典型的には、約１０Ｎ〜３５Ｎの範囲にあってよい。
【００７０】
ピストン棒８６が、シリンジ２０から液体を送出すべく下げられると同時に、送出システム３４、したがってダイ３０を依然としてガラス製スライドに接触させた状態で、サンプル配置位置の遠方端に向かって動かされる。この組み合わせの動作のもとで、液体が、ダイ３０の平坦な表面５２およびリベート５４とガラス製スライドとによって定められるチャネルへと流れ、ダイ３０がガラス製スライドに沿って移動するときにガラス製スライド上に配置される。
【００７１】
ダイ３０がサンプル配置位置の端部に近付くにつれ、ピストン棒８６のシリンジ２０に対する動きが停止され、サンプル配置位置に達すると、送出システム３４が、ダイ３０をガラス製スライドとの接触から離すべく上方へと動かされると同時に、ピストン棒８６が、シリンジ２０に対してわずかに引き込まれる。
【００７２】
シリンジ２０内の液体サンプルを、２つ以上の膜を形成するために使用すべき場合、送出システム３４が、ラック２２上の第２の（必要であれば、その後の）ガラス製スライドへと動かされ、送出の手順が繰り返される。典型的な実験の状況においては、それぞれのシリンジ２０から最大４つの膜を形成することが可能である。
【００７３】
ひとたび膜が形成されると、次に送出システム３４は、シリンジキャップ／ダイ除去ステーション３２へと動かされ、シリンジキャップ／ダイ除去ステーション３２においてダイ３０が、上述したキャップ３６の除去と同様にしてシリンジ２０から取り除かれる。
【００７４】
次いで、送出システム３４は、ラック２８へと動かされて、第１のキャップ位置の上方に配置され、シリンジ２０の端部に新たなキャップ３６を係合させるべく下げられる。次に、送出システム３４は、使用済みシリンジ２０の収容容器の位置へと動かされ、シリンジ２０が解放されて容器へと落とされる。使用済みのシリンジ２０を、廃棄することができ、あるいは依然として利益のある液体調合物を含んでいる場合には、再使用のために集めることができる。後者の場合には、収容容器の環境を、例えば冷却によって制御することができる。
【００７５】
この手順が、別のシリンジ２０について繰り返される。
【００７６】
ひとたびラック２２のガラス製スライドのすべてに膜が形成されると、コンピュータは、このラック２２をフレーム１２から取り出し、さらに任意によりシリンジ・ラック１８ならびにダイおよびキャップ・ラック２６および２８の補充を行い、新品で満たされたラック２２をフレーム１２へと挿入することができるように、小休止することができる。次いで、ガラス製スライドを、固体薄膜を形成すべく上述のとおりに処理することができる。
【００７７】
別の実施形態においては、それぞれのダイ３０Ａが、本発明によれば（図６Ａ〜６Ｃを参照）、本実施形態においては、丸められた端部４２Ａ、４４Ａを有する細長い本体４０Ａを有しており、本体４０Ａの上面の中央に、本体４０Ａの円筒孔４８Ａと同軸な環状の突起４６Ａを有している。環状の突起４６Ａの上端には、シリンジ２０の出口端の位置決めを容易にするために、皿取り４７Ａが施されている。
【００７８】
円筒孔４８Ａは、ダイ３０Ａの本体４０Ａの内部を終端としており、内側の端部において、本体４０Ａを横断して延びているスロット５０Ａと交わっている。
【００７９】
ダイ３０Ａの本体４０Ａの平坦な下面５２Ａには、リベート５４Ａが機械加工または成型されている。リベート５４Ａは、行き止まりでなく、本体４０Ａの長手方向の一端４２Ａから他端４４Ａまで、ダイ３０Ａの全長にわたって延びている。リベート５４を、上述のとおり必要な寸法の膜を生成するような寸法とすることができる。
【００８０】
次に、本発明を、以下の実施例を参照してさらに説明する。
実施例１
１０ｍｌのシリンジを、約５Ｐａ．ｓの粘度を有する塗料サンプル、および約１０Ｐａ．ｓの動的粘度を有する接着剤サンプル（Ａｂｌｅｂｏｎｄ ８２００ｃ、Ａｂｌｅｓｔｉｋ社から入手できる銀充てんエポキシ樹脂接着剤）で準備した。これらのシリンジを、図３Ａ〜３Ｃに関して上述したダイ３０を使用して本発明に従ってガラス製顕微鏡スライド上に膜を生成するために使用した。ダイ３０のリベートは、長さ１７ｍｍ、幅１０ｍｍとし、それぞれ７５μｍおよび４５０μｍの深さとした。リベートへと開いているダイ３０のスロット５０は、ダイ３０の前端から１０ｍｍであり、１ｍｍの幅である。塗料の膜を、室温で乾燥させた。接着剤の膜については、約１７５℃の箱形オーブンで硬化させた。
【００８１】
次いで、膜を、膜の長手軸上に位置する３点（表の位置１、２、および３）において、マイクロメータを使用して測定した。位置２が、膜の長さにおけるほぼ真ん中であり、位置１および３は、位置２の両側である。
【００８２】
測定の結果が表１に提示されており、７５μｍの深さを有するダイを使用して製作した塗料サンプル膜に、番号１〜８が付されており、４５０μｍの深さを有するダイを使用して製作した塗料サンプル膜に、番号９〜１６が付されている。膜の長さに沿った測定の各組のパーセントによる相対標準偏差（％ＲＳＤ）、および各測定点における測定の各組の％ＲＳＤが、提示されている。同様に、接着剤サンプル膜の結果が、表２に提示されており、それぞれ番号１７〜２４および２５〜３２が付されている。
実施例２（比較用）
実施例１において使用した液体サンプルを、約１３０μｍのテープを使用して溝を形成したガラス製顕微鏡スライド上に２組の膜を生成するために使用した。第１組のスライドには、その各側に沿ってテープを１層のみ設け、第２組のスライドには、その各側に沿ってテープの３層を設けた。スライド上に配置した液体サンプルを、ドクターブレードを使用して均した。膜を、実施例１に記載のとおりに乾燥または硬化させ、膜の厚さを、実施例１に記載のとおりに測定した。
【００８３】
結果が表３に提示されており、１枚のテープの厚さを使用して形成され、すなわち約１３０μｍの公称深さを有する溝にて形成された塗料サンプル膜に、番号１Ｃ〜８Ｃが付されており、３枚のテープの厚さを使用して形成され、すなわち約３９０μｍの公称深さを有する溝にて形成された塗料サンプル膜に、番号９Ｃ〜１６Ｃが付されている。同様に、接着剤サンプル膜の結果が、表４に提示されており、それぞれ番号１７Ｃ〜２４Ｃおよび２５Ｃ〜３２Ｃが付されている。
【００８４】
【表１】
【００８５】
【表２】
【００８６】
【表３】
【００８７】
【表４】
【００８８】
それぞれの膜についての％ＲＳＤの数字および膜上の各測定点についての％ＲＳＤの数字の比較から見て取ることができるとおり、本発明に従って形成された膜は、公知の技法を使用して形成された膜に少なくとも比肩できる。さらに、特には薄い膜および低い粘度の材料について、膜形成の再現性（測定点の％ＲＳＤの数字）が、本発明の方法に従って形成された膜において、公知の技法を使用して形成された膜に比べて向上している。
実施例３
接着剤の多層複合膜１００を、本発明の方法を使用して、ガラス製スライド１０２上に作成した。第１の導電接着剤からなる第１の膜層１０４を、長さ２０ｍｍ（丸められた端部４２Ａ、４４Ａの頂点にて測定）のリベートを有し、１０ｍｍの幅および２２０μｍの深さを有している図６Ａ〜６Ｃを参照して上述したダイ３０Ａを使用して、ガラス製スライド１０２上に成膜した。次いで、この第１の膜層１０４をオーブンで硬化させた。
【００８９】
第２の別の導電接着剤からなる第２の膜層１０６を、長さ２０ｍｍ（丸められた端部４２Ａ、４４Ａの頂点にて測定）のリベートを有し、１０ｍｍの幅および５００μｍの深さを有している図６Ａ〜６Ｃを参照して上述した第２のダイ３０Ａを使用して、第１の膜層１０４上へと成膜した。次いで、この第２の膜層１０６をオーブンで硬化させた。
【００９０】
この複合膜１００を調べることができるよう、ガラス製スライド１０２上の複合膜１００をエポキシ樹脂１０８で包んだ。次いで、エポキシ樹脂を硬化させ、包まれている複合膜１００およびガラス製スライド１０２を断面に切断し、研磨した。この多層複合膜１００の断面の顕微鏡画像が、図７に示されている。接着剤の２つの膜層１０４、１０６の間の界面を、画像においてはっきりと見て取ることができる。第１の膜層１０４の厚さは、約１４５μｍであり、第２の膜層１０６の厚さは、約８５μｍであった。全体として、多層複合膜１００の厚さは、約２３０μｍであった。複合膜１００の形状を、レーザ表面形状測定装置を使用して調べたところ、得られた三次元画像は、複合膜１００の厚さが複合膜の長さおよび幅において極めて一様であることを示しており、顕微鏡画像から得られた厚さに一致していた。
実施例４
塗料多層複合膜１１０を実証するために、水性エマルジョン塗料からなる第１の膜層１１４を、長さ２０ｍｍ（丸められた端部４２Ａ、４４Ａの頂点にて測定）のリベートを有し、１０ｍｍの幅および２２０μｍの深さを有している図６Ａ〜６Ｃを参照して上述したダイ３０Ａを使用して、ガラス製スライド１１２上に成膜した。次いで、この第１の膜層１１４を、周囲条件で乾燥させた。
【００９１】
水性塗料からなるが別の色である第２の膜層１１６を、長さ２０ｍｍ（丸められた端部４２Ａ、４４Ａの頂点にて測定）のリベートを有し、１０ｍｍの幅および５００μｍの深さを有している図６Ａ〜６Ｃを参照して上述した第２のダイ３０Ａを使用して、第１の膜層１１４の上に成膜した。次いで、この第２の膜層１１６を、周囲条件で乾燥させた。
【００９２】
この複合膜１１０を調べることができるよう、ガラス製スライド１１２上の複合膜１１０をエポキシ樹脂１１８で包んだ。次いで、エポキシ樹脂を硬化させ、包まれている複合膜１１０およびガラス製スライド１１２を断面に切断し、研磨した。この多層複合膜１１０の断面の顕微鏡画像が、図８に示されている。塗料の２つの膜層１１４、１１６の間の界面を、画像においてはっきりと見て取ることができる。第１の膜層１１４の厚さは、約４７μｍであり、第２の膜層１１６の厚さは、約７４μｍであった。全体として、多層複合膜１１０の厚さは、約１２１μｍであった。複合膜１１０の形状を、レーザ表面形状測定装置を使用して調べたところ、得られた三次元画像は、複合膜１１０の厚さが複合膜の長さおよび幅において極めて一様であることを示しており、顕微鏡画像から得られた厚さに一致していた。
【００９３】
理解されるとおり、この実施例における異なる色の塗料の使用は、あくまで多層複合膜の形成を実証するために好都合であるからであり、例えば下地、下塗り、および上塗りの塗料などといった着色および非着色のコーティングなど、他の塗装システムも本発明の方法および装置を使用して調査することが可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面に膜を形成する方法であって、
膜へと形成される液体サンプルを収容しているリザーバであって、当該リザーバからの前記液体サンプルの少なくとも一部を受け入れるためのチャネルを前記基材と協働して定めるべく前記基材に接触することができる平坦面を有しているダイを出口に備えているリザーバを、基材表面のサンプル配置位置にもたらす工程と、
前記ダイを前記サンプル配置位置の一端において前記基材に接触させる工程と、
前記液体サンプルを前記ダイを通して前記チャネルへと押し出すとともに、実質的に同時に、前記ダイおよび前記基材を接触させた状態でお互いに対して動かして、前記ダイを前記サンプル配置位置の遠方端に向かって動かすことで、前記液体サンプルの膜を前記サンプル配置位置に成膜する工程と
を含んでいる方法。
【請求項２】
前記リザーバがカートリッジである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記リザーバと前記ダイとの間に相対移動を生じさせて、前記リザーバと前記ダイの間に押し込みを生成することによって、前記二者を係合させる工程
を含んでいる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記リザーバの前記液体サンプルへと圧力を作用させて、前記液体サンプルを前記ダイを通って流す工程
を含んでいる、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記リザーバの前記液体サンプルへと圧力を作用させて、前記液体サンプルを前記ダイのプライム体積を満たすために十分に流す工程
を含んでいる、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記液体サンプルが流入するリベートを前記ダイの平坦面に設けることによって前記チャネルを形成する工程
を含んでいる、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記リベートが、前記ダイの平坦面を長手方向に完全に横切って前記ダイの両端まで延び、前記ダイの両端に開口を形成している、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記リベートが、少なくとも該リベートへの前記液体サンプルの入り口点から前記ダイの一端まで前記ダイの平坦面を長手方向に途中まで横切って延び、前記ダイの前記一端に開口を形成している、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記液体サンプルが、約０．０５Ｐａ．ｓから約１００Ｐａ．ｓまでの範囲の動的粘度を有している、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記膜が、少なくとも２つの膜層を有する複合膜を含んでおり、
前記複合膜が、前記表面に第１の膜層を成膜し、次いで第１の膜層へと第２の膜層を成膜し、さらに所望であれば後続の膜層を第２の膜層および後続の膜層へと順に成膜することによって形成される、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも２つの液体サンプルが、前記表面のサンプル配置位置において送出される、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
膜のアレイが、単一の基材上に形成される、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
膜のアレイのそれぞれの膜が、単一の基材上に形成される、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記ダイにて少なくとも１つの膜を形成した後で、前記ダイを廃棄する工程
を含んでいる、請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
複数の膜を基材の表面のそれぞれのサンプル配置位置に形成する方法であって、
（ａ）複数の液体サンプルを、出口端がそれぞれのキャップによって閉じられているそれぞれのシリンジに用意する工程、
（ｂ）各シリンジからキャップを取り除き、液体サンプルの少なくとも一部を受け入れるためのそれぞれのチャネルを前記基材と協働して定めるべく該基材と接触することができるダイを、シリンジの出口端へと取り付けることを、並列に実行し、好ましくは順次に実行する工程、
（ｃ）前記それぞれのダイを、それぞれの前記サンプル配置位置の一端において前記基材に接触させることを、並列に実行し、好ましくは順次に実行する工程、および
（ｄ）個々のそれぞれのシリンジの液体サンプルを前記それぞれのダイを通して前記それぞれのチャネルへと押し出すと同時に、前記ダイおよび前記基材を接触させた状態でお互いに対して動かして、前記ダイを前記サンプル配置位置の遠方端に向かって動かすことで、前記液体サンプルの膜を前記サンプル配置位置に成膜することを、並列に実行し、好ましくは順次に実行する工程
を含んでいる方法。
【請求項１６】
基材の表面に膜を形成するための装置であって、
基材支持手段と、
前記装置の動作時に前記基材支持手段によって支持された基材の表面のサンプル配置位置に少なくとも１つの液体サンプルを送出するための送出システムと、
を備えており、
前記送出システムは、使用時に液体サンプルを収容するリザーバを保持するための把持手段を備えており、
前記リザーバは、該リザーバからの前記液体サンプルの少なくとも一部を受け入れるためのチャネルを前記基材と協働して定めるべく前記基材に接触することができる平坦面を有するダイを備える出口を有しており、
前記送出システムが、前記ダイを前記サンプル配置位置の一端において前記基材に接触させるべく動作できる一方で、実質的に同時に、前記ダイおよび前記基材を互いに接触させた状態でお互いに対して動かして、前記ダイを前記サンプル配置位置の遠方端に向かって動かすことで、前記液体サンプルの膜を前記サンプル配置位置に成膜すべく動作可能な装置。
【請求項１７】
前記ダイが、該ダイの平坦面にリベートを有している、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記リベートが、前記ダイの平坦面を長手方向に完全に横切って前記ダイの両端まで延び、前記ダイの両端に開口を形成している、請求項１６または１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記リベートが、少なくとも該リベートへの前記液体サンプルの入り口点から前記ダイの一端まで前記ダイの平坦面を長手方向に途中まで横切って延び、前記ダイの前記一端に開口を形成している、請求項１６または１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記送出システムが、前記リザーバの液体サンプルへと圧力を加えるための手段を備えている、請求項１６から１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
前記送出システムが、前記リザーバのピストンに係合できるピストン棒を備えることで、前記ピストンを、前記リザーバの前記液体サンプルの押し出しまたは引き戻しを達成すべく動かすことができる、請求項１６から２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
前記ピストン棒が、該ピストン棒へと接続されてステッピングモータによって駆動される送りねじによって、前記把持手段に対して可動である、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記ピストン棒が、第２の把持手段によって前記ピストンに係合できる、請求項２１または２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記第２の把持手段が、無効位置と前記ピストンに係合する有効位置との間で可動な少なくとも１つ、好ましくは２つのばね鋼製把持具を備えている、請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記基材支持部および前記送出システムをお互いに対して位置決めするための自動化されたハンドリング設備を備えており、使用時に、少なくとも２つの膜を、基材表面の互いに離間した関係にあるサンプル配置位置において、前記表面に成膜できる、請求項１６から２４のいずれかに記載の装置。
【請求項２６】
液体を受け入れるためのリベートが形成された平坦面を有する本体を備えており、液体流通路が、前記本体を貫いて延びて前記リベートにおいて終わっているダイ。
【請求項２７】
前記リベートが、前記ダイの平坦面を長手方向に完全に横切って前記ダイの両端まで延び、前記ダイの両端に開口を形成している、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記リベートが、少なくとも前記通路から前記ダイの一端まで前記ダイの前記平坦面を長手方向に途中まで横切って延び、前記ダイの前記一端に開口を形成しており、前記ダイの前記端部が、使用時の前記ダイの移動の方向に関して後端である、請求項２６に記載のダイ。
【請求項２９】
前記リベートが、使用時の前記ダイの移動の方向に関する前記ダイの前端に向かって、前記通路を超えて長手方向に延びている、請求項２３に記載のダイ。
【請求項３０】
前記通路が、前記リベートの実質的に全幅を延びているスロットにて終わっている、請求項２７から２９のいずれかに記載のダイ。
【請求項３１】
膜の少なくとも１つのアレイ、より好ましくは膜の少なくとも２つのアレイをそれぞれの基材上に備えている膜のライブラリであって、各膜が、アレイのサンプル配置位置に関して一様に配置されている膜のアレイまたは膜のライブラリ。
【請求項１】
基材の表面に膜を形成する方法であって、
膜へと形成される液体サンプルを収容しているリザーバであって、当該リザーバからの前記液体サンプルの少なくとも一部を受け入れるためのチャネルを前記基材と協働して定めるべく前記基材に接触することができる平坦面を有しているダイを出口に備えているリザーバを、基材表面のサンプル配置位置にもたらす工程と、
前記ダイを前記サンプル配置位置の一端において前記基材に接触させる工程と、
前記液体サンプルを前記ダイを通して前記チャネルへと押し出すとともに、実質的に同時に、前記ダイおよび前記基材を接触させた状態でお互いに対して動かして、前記ダイを前記サンプル配置位置の遠方端に向かって動かすことで、前記液体サンプルの膜を前記サンプル配置位置に成膜する工程と
を含んでいる方法。
【請求項２】
前記リザーバがカートリッジである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記リザーバと前記ダイとの間に相対移動を生じさせて、前記リザーバと前記ダイの間に押し込みを生成することによって、前記二者を係合させる工程
を含んでいる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記リザーバの前記液体サンプルへと圧力を作用させて、前記液体サンプルを前記ダイを通って流す工程
を含んでいる、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記リザーバの前記液体サンプルへと圧力を作用させて、前記液体サンプルを前記ダイのプライム体積を満たすために十分に流す工程
を含んでいる、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記液体サンプルが流入するリベートを前記ダイの平坦面に設けることによって前記チャネルを形成する工程
を含んでいる、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記リベートが、前記ダイの平坦面を長手方向に完全に横切って前記ダイの両端まで延び、前記ダイの両端に開口を形成している、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記リベートが、少なくとも該リベートへの前記液体サンプルの入り口点から前記ダイの一端まで前記ダイの平坦面を長手方向に途中まで横切って延び、前記ダイの前記一端に開口を形成している、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記液体サンプルが、約０．０５Ｐａ．ｓから約１００Ｐａ．ｓまでの範囲の動的粘度を有している、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記膜が、少なくとも２つの膜層を有する複合膜を含んでおり、
前記複合膜が、前記表面に第１の膜層を成膜し、次いで第１の膜層へと第２の膜層を成膜し、さらに所望であれば後続の膜層を第２の膜層および後続の膜層へと順に成膜することによって形成される、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも２つの液体サンプルが、前記表面のサンプル配置位置において送出される、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
膜のアレイが、単一の基材上に形成される、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
膜のアレイのそれぞれの膜が、単一の基材上に形成される、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記ダイにて少なくとも１つの膜を形成した後で、前記ダイを廃棄する工程
を含んでいる、請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
複数の膜を基材の表面のそれぞれのサンプル配置位置に形成する方法であって、
（ａ）複数の液体サンプルを、出口端がそれぞれのキャップによって閉じられているそれぞれのシリンジに用意する工程、
（ｂ）各シリンジからキャップを取り除き、液体サンプルの少なくとも一部を受け入れるためのそれぞれのチャネルを前記基材と協働して定めるべく該基材と接触することができるダイを、シリンジの出口端へと取り付けることを、並列に実行し、好ましくは順次に実行する工程、
（ｃ）前記それぞれのダイを、それぞれの前記サンプル配置位置の一端において前記基材に接触させることを、並列に実行し、好ましくは順次に実行する工程、および
（ｄ）個々のそれぞれのシリンジの液体サンプルを前記それぞれのダイを通して前記それぞれのチャネルへと押し出すと同時に、前記ダイおよび前記基材を接触させた状態でお互いに対して動かして、前記ダイを前記サンプル配置位置の遠方端に向かって動かすことで、前記液体サンプルの膜を前記サンプル配置位置に成膜することを、並列に実行し、好ましくは順次に実行する工程
を含んでいる方法。
【請求項１６】
基材の表面に膜を形成するための装置であって、
基材支持手段と、
前記装置の動作時に前記基材支持手段によって支持された基材の表面のサンプル配置位置に少なくとも１つの液体サンプルを送出するための送出システムと、
を備えており、
前記送出システムは、使用時に液体サンプルを収容するリザーバを保持するための把持手段を備えており、
前記リザーバは、該リザーバからの前記液体サンプルの少なくとも一部を受け入れるためのチャネルを前記基材と協働して定めるべく前記基材に接触することができる平坦面を有するダイを備える出口を有しており、
前記送出システムが、前記ダイを前記サンプル配置位置の一端において前記基材に接触させるべく動作できる一方で、実質的に同時に、前記ダイおよび前記基材を互いに接触させた状態でお互いに対して動かして、前記ダイを前記サンプル配置位置の遠方端に向かって動かすことで、前記液体サンプルの膜を前記サンプル配置位置に成膜すべく動作可能な装置。
【請求項１７】
前記ダイが、該ダイの平坦面にリベートを有している、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記リベートが、前記ダイの平坦面を長手方向に完全に横切って前記ダイの両端まで延び、前記ダイの両端に開口を形成している、請求項１６または１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記リベートが、少なくとも該リベートへの前記液体サンプルの入り口点から前記ダイの一端まで前記ダイの平坦面を長手方向に途中まで横切って延び、前記ダイの前記一端に開口を形成している、請求項１６または１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記送出システムが、前記リザーバの液体サンプルへと圧力を加えるための手段を備えている、請求項１６から１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
前記送出システムが、前記リザーバのピストンに係合できるピストン棒を備えることで、前記ピストンを、前記リザーバの前記液体サンプルの押し出しまたは引き戻しを達成すべく動かすことができる、請求項１６から２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
前記ピストン棒が、該ピストン棒へと接続されてステッピングモータによって駆動される送りねじによって、前記把持手段に対して可動である、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記ピストン棒が、第２の把持手段によって前記ピストンに係合できる、請求項２１または２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記第２の把持手段が、無効位置と前記ピストンに係合する有効位置との間で可動な少なくとも１つ、好ましくは２つのばね鋼製把持具を備えている、請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記基材支持部および前記送出システムをお互いに対して位置決めするための自動化されたハンドリング設備を備えており、使用時に、少なくとも２つの膜を、基材表面の互いに離間した関係にあるサンプル配置位置において、前記表面に成膜できる、請求項１６から２４のいずれかに記載の装置。
【請求項２６】
液体を受け入れるためのリベートが形成された平坦面を有する本体を備えており、液体流通路が、前記本体を貫いて延びて前記リベートにおいて終わっているダイ。
【請求項２７】
前記リベートが、前記ダイの平坦面を長手方向に完全に横切って前記ダイの両端まで延び、前記ダイの両端に開口を形成している、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記リベートが、少なくとも前記通路から前記ダイの一端まで前記ダイの前記平坦面を長手方向に途中まで横切って延び、前記ダイの前記一端に開口を形成しており、前記ダイの前記端部が、使用時の前記ダイの移動の方向に関して後端である、請求項２６に記載のダイ。
【請求項２９】
前記リベートが、使用時の前記ダイの移動の方向に関する前記ダイの前端に向かって、前記通路を超えて長手方向に延びている、請求項２３に記載のダイ。
【請求項３０】
前記通路が、前記リベートの実質的に全幅を延びているスロットにて終わっている、請求項２７から２９のいずれかに記載のダイ。
【請求項３１】
膜の少なくとも１つのアレイ、より好ましくは膜の少なくとも２つのアレイをそれぞれの基材上に備えている膜のライブラリであって、各膜が、アレイのサンプル配置位置に関して一様に配置されている膜のアレイまたは膜のライブラリ。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１０−５０３５２３（Ｐ２０１０−５０３５２３Ａ）
【公表日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５２７９０３（Ｐ２００９−５２７９０３）
【出願日】平成１９年９月１８日（２００７．９．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００７／０５０５５７
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０３５１１６
【国際公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（５０９０７６０８５）インペリアル ケミカル インダストリーズ ピーエルーシー (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１８日（２００７．９．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００７／０５０５５７
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０３５１１６
【国際公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（５０９０７６０８５）インペリアル ケミカル インダストリーズ ピーエルーシー (1)
【Ｆターム（参考）】
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