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JP2005249399A - Micro-fluid element and its manufacturing method - Google Patents

Micro-fluid element and its manufacturing method Download PDF

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JP2005249399A
JP2005249399A JP2004056030A JP2004056030A JP2005249399A JP 2005249399 A JP2005249399 A JP 2005249399A JP 2004056030 A JP2004056030 A JP 2004056030A JP 2004056030 A JP2004056030 A JP 2004056030A JP 2005249399 A JP2005249399 A JP 2005249399A
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Japan
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resin layer
porous resin
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dimensional network
active energy
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Application number
JP2004056030A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Takada
哲生 高田
Takanori Anazawa
孝典 穴澤
Atsushi Teramae
敦司 寺前
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawamura Institute of Chemical Research
Original Assignee
Kawamura Institute of Chemical Research
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Application filed by Kawamura Institute of Chemical Research filed Critical Kawamura Institute of Chemical Research
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a micro-fluid element for forming with the uniform thickness on the passage surface, a porous resin layer capable of immobilizing, for example, a protein such as an enzyme or an antigen, or a catalyst most suitably in great numbers without clogging the passage on the inner surface of the fine passage of the micro-fluid element. <P>SOLUTION: The porous resin layer having many pores on the surface is formed beforehand on a support, and a hollow part having the porous resin layer on the bottom surface is formed on the porous resin layer by using an active energy ray-curing composition. Then, a member working as a lid is fixed on the recessed part to form the passage, to thereby enable to form the porous resin layer easily with the uniform thickness on the passage surface. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、流路の内表面に三次元網目構造の多孔質樹脂層を有するマイクロ流体素子、およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a microfluidic device having a porous resin layer having a three-dimensional network structure on the inner surface of a flow path, and a method for manufacturing the same.

近年、医療診断や生化学的試験をはじめとする様々な分野において、DNAや生化学物質などを含有した微量流体の成分を分析するために、マイクロ流体素子を用いる試みが始まっている。   In recent years, in various fields including medical diagnosis and biochemical tests, attempts to use microfluidic devices have been started to analyze components of trace fluids containing DNA, biochemical substances, and the like.

マイクロ流体素子は、マイクロ流体デバイス、マイクロ・フルイディック・デバイス、マイクロ・ファブリケイテッド・デバイス、ラボ・オン・チップ、またはマイクロ・トータル・アナリティカル・システム(μ−TAS)とも呼ばれるものであり、内部に有する微細な毛細管状の流路中で反応や分析を行うことにより、反応や分析の迅速化、必要試料量の減少、さらには廃棄物の減少が可能となる。   A microfluidic device is also called a microfluidic device, a microfluidic device, a microfabricated device, a lab on chip, or a micro total analytical system (μ-TAS), By performing the reaction and analysis in a fine capillary channel inside, it is possible to speed up the reaction and analysis, reduce the required sample amount, and reduce waste.

このようなマイクロ流体素子を使用して、流路の内表面に酵素、触媒、官能基などを固定して流体中の試料と反応させる場合や、特定配列のDNA断片などのプローブを固定して試料中のDNAなどを検出する場合には、反応速度や分析感度を向上させるために、より多くの酵素や触媒、あるいはDNA断片などのプローブを固定化することが重要となる。   Using such a microfluidic device, when an enzyme, catalyst, functional group, etc. is immobilized on the inner surface of the flow channel and reacted with a sample in the fluid, a probe such as a DNA fragment of a specific sequence is immobilized. When detecting DNA or the like in a sample, it is important to immobilize more enzymes, catalysts, or probes such as DNA fragments in order to improve the reaction rate and analysis sensitivity.

流路中に、上述のような官能基、(生)化学物質、あるいは生体物質などの固定量を増加させるには、流路内を多孔質状にすることが好ましい。内部に多孔質体が形成された流路としては、シリコンやアルミニウム製の板の表面から一定深さまでの範囲をエッチングと熱処理により多孔質化し、該多孔質化した面に蓋を固着する方法で形成された、内部全体が多孔質体であるような流路が知られている(特許文献1参照)。しかしながら、この流路は、内部全体が多孔質体であり、流路を流れる液体は該多孔質体の細孔を通って流れるため、流路に十分な流速で液体を流すためには数百KPa以上の高圧を要した。そのため、マイクロ流体素子本体や液体を導入するための接続口を高圧に耐える頑丈な構造にする必要があった。また、これらの無機素材は、表面に導入される官能基の種類が限定される上、官能基の固定化密度も小さいため、多孔質化しても不十分な程度にとどまっていた。さらに、シリコンや金属は光学的に不透明であり、多孔質体の内部に固定された色素や蛍光色素は外部から観察できないため、光吸収や蛍光検出の感度向上には寄与しなかった。そして、やはり光学的に不透明であることから、蛍光測定に於いては励起光の散乱量が多く、フィルターでは完全にカットされない励起光が受光側に入り込むため、測定される蛍光強度のベースラインが高くなり、S/N比の低下と信頼性の低下を招いていた。さらに、シリコンや金属は熱伝導率が高いため、流路に温度勾配を設けることが困難であり、マイクロ流体素子としての使用上の制約もあった。   In order to increase the amount of the functional group, (bio) chemical substance, biological substance, or the like as described above in the flow path, it is preferable to make the flow path porous. The flow path in which a porous body is formed is a method in which a range from the surface of a silicon or aluminum plate to a certain depth is made porous by etching and heat treatment, and a lid is fixed to the porous surface. A formed flow path is known in which the entire interior is a porous body (see Patent Document 1). However, since the entire interior of the flow channel is a porous body, and the liquid flowing through the flow channel flows through the pores of the porous body, several hundreds of fluids are required to flow through the flow channel at a sufficient flow rate. High pressure over KPa was required. For this reason, the microfluidic device body and the connection port for introducing the liquid need to have a sturdy structure that can withstand high pressure. In addition, these inorganic materials are limited in terms of the type of functional groups introduced on the surface, and the immobilization density of the functional groups is small, so that even if they are made porous, they are insufficient. Furthermore, since silicon and metal are optically opaque and dyes and fluorescent dyes fixed inside the porous body cannot be observed from the outside, they did not contribute to improving the sensitivity of light absorption or fluorescence detection. And since it is also optically opaque, in the fluorescence measurement, the amount of scattering of the excitation light is large, and the excitation light that is not completely cut by the filter enters the light receiving side, so the baseline of the measured fluorescence intensity is As a result, the S / N ratio was lowered and the reliability was lowered. Furthermore, since silicon and metal have high thermal conductivity, it is difficult to provide a temperature gradient in the flow path, and there are restrictions on use as a microfluidic device.

一方、樹脂(有機重合体)は、表面に導入できる官能基の種類が多く、官能基の固定化密度も高くすることが可能であり、流路内表面を構成する素材としては好ましいものである(特許文献2参照)。しかしながら、樹脂製のマイクロ流体素子の製造方法として知られているような、溝状の流路を形成する方法(例えば特許文献3参照)においては、基材の表面に電子エッチング法で微細な凹凸を形成し、その上に活性エネルギー線硬化性化合物を塗布し、流路となす部分以外にエネルギー線を照射して活性エネルギー線硬化化合物を硬化させ、未照射部の未硬化の活性エネルギー線硬化性化合物を除去することにより、底面に微細な凹凸を有する溝状の流路を形成する方法が記載されているが、該マイクロ流体素子の流路底面には、単に親水性を付与するための凹凸が設けられているだけであって、三次元網目状の多孔質層は形成されていない。かかる凹凸を有する内表面のマイクロ流体素子は、内表面を処理しないマイクロ流体素子に比べてプローブを固定する量が多くなるかどうかについては知られていないが、本発明者らの確認実験によると、その増加の程度は小さく、十分とは言えないものであった。   On the other hand, the resin (organic polymer) has many types of functional groups that can be introduced onto the surface, and the immobilization density of the functional groups can be increased, which is preferable as a material constituting the inner surface of the flow path. (See Patent Document 2). However, in a method for forming a groove-like flow path as known as a method for manufacturing a resin microfluidic device (see, for example, Patent Document 3), fine irregularities are formed on the surface of a substrate by an electronic etching method. The active energy ray-curable compound is applied on the surface, and the active energy ray-curable compound is cured by irradiating the energy ray to the portion other than the portion that forms the flow path, and the uncured active energy ray is cured in the unirradiated portion. Although a method of forming a groove-like flow path having fine irregularities on the bottom surface by removing a functional compound has been described, the flow path bottom surface of the microfluidic device is simply for imparting hydrophilicity. Only the unevenness is provided, and the three-dimensional network porous layer is not formed. Although it is not known whether the microfluidic device on the inner surface having such irregularities has a larger amount to fix the probe than the microfluidic device that does not treat the inner surface, according to the confirmation experiment of the present inventors. The degree of increase was small and not enough.

一方、流路の表面ではなく、プレートなどの表面に酵素や触媒の固定量を増す方法としては、該プレートの表面に薄い多孔質層を形成し、ここに固定する方法が開示されている(特許文献2参照)。しかしながら、マイクロ流体素子の微細な流路内面の一面に、このような多孔質層を設ける方法はこれまで知られていなかった。   On the other hand, as a method for increasing the amount of enzyme or catalyst immobilized on the surface of a plate or the like rather than on the surface of the flow path, a method of forming a thin porous layer on the surface of the plate and immobilizing it is disclosed ( Patent Document 2). However, a method for providing such a porous layer on one surface of the fine channel inner surface of the microfluidic device has not been known so far.

また、エネルギー線硬化性樹脂と鎖状重合体と溶剤の混合溶液を基材に塗布し、エネルギーを照射した後、前記鎖状重合体の非溶剤と接触させて相分離させる方法で親水性の多孔質膜を作製する方法が開示されている(特許文献4参照)。しかし、この方法についても、マイクロ流体素子の微細な流路内面に、このような樹脂を均一な厚みで設ける方法はこれまで知られていなかった。   Further, a hydrophilic solution can be obtained by applying a mixed solution of an energy ray curable resin, a chain polymer and a solvent to a substrate, irradiating energy, and then contacting the chain polymer with a non-solvent to cause phase separation. A method for producing a porous film is disclosed (see Patent Document 4). However, with respect to this method as well, a method for providing such a resin with a uniform thickness on the inner surface of a fine channel of a microfluidic device has not been known.

特開平6−169756号公報JP-A-6-169756 特開2000−2705号公報JP 2000-2705 A 特開2000−46797号公報JP 2000-46797 A 特開10−007,835号公報JP-A-10-007,835

本発明が解決しようとする課題は、マイクロ流体素子の微細な流路の内表面に該流路を閉塞することなく、また、例えば酵素や抗原などのタンパク質、あるいは触媒などを最適に多く固定できる三次元網目構造の多孔質樹脂層が該流路の表面に均一な厚さで形成されたマイクロ流体素子、該多孔質樹脂層が流路の流れ方向の任意の位置に形成されたマイクロ流体素子、該多孔質樹層が流路の断面の一部に形成されたマイクロ流体素子、および該マイクロ流体素子の製造方法を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is that, without blocking the flow path on the inner surface of the fine flow path of the microfluidic device, for example, proteins such as enzymes and antigens, or catalysts, etc. can be optimally immobilized. A microfluidic device in which a porous resin layer having a three-dimensional network structure is formed on the surface of the flow channel with a uniform thickness, and a microfluidic device in which the porous resin layer is formed in an arbitrary position in the flow direction of the flow channel Another object of the present invention is to provide a microfluidic device in which the porous tree layer is formed in a part of a cross section of a flow path, and a method for manufacturing the microfluidic device.

本発明者らは、前記課題を解決する方法について鋭意検討した結果、支持体上にあらかじめ表面に三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成し、該多孔質樹脂層の上に活性エネルギー線硬化性の組成物を使用して底面に三次元網目構造の多孔質樹脂層を有する凹部を形成した後、該凹部に蓋となる部材を固着して流路を形成することにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies on a method for solving the above problems, the inventors of the present invention formed a porous resin layer having a three-dimensional network structure on the surface in advance on the support, and cured active energy rays on the porous resin layer. The above-mentioned problem can be solved by forming a recess having a three-dimensional network structure porous resin layer on the bottom surface using an adhesive composition and then forming a flow path by fixing a member serving as a lid to the recess. As a result, the present invention has been completed.

即ち、支持体と三次元網目構造の多孔質樹脂層と流路と蓋部とからなるマイクロ流体素子において、(I)支持体の上部に該多孔質樹脂層を有し、(II)該多孔質樹脂層が流路部分を除いて含浸した活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)の硬化樹脂で充填され、(III)流路が活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)の硬化樹脂で充填されていない三次元網目構造の多孔質樹脂層と、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)の硬化樹脂で充填された三次元網目構造の多孔質樹脂層の上部に形成された活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)の硬化樹脂層と、蓋部とを壁面としてなり、空洞状を形成していることを特徴とするマイクロ流体素子を提供するものである。   That is, in a microfluidic device comprising a support, a porous resin layer having a three-dimensional network structure, a flow path and a lid, (I) having the porous resin layer on the support, and (II) the porous The resin layer is filled with a cured resin of the active energy ray curable resin composition (X) impregnated except for the flow path portion, and (III) the cured resin of the active energy ray curable resin composition (X) is formed in the flow path. A porous resin layer having a three-dimensional network structure that is not filled with an active material formed on the porous resin layer having a three-dimensional network structure that is filled with a cured resin of the active energy ray-curable resin composition (X). The present invention provides a microfluidic device characterized in that a cured resin layer of an energy ray curable resin composition (X) and a lid portion are used as wall surfaces to form a hollow shape.

また、本発明は、(1)支持体の表面に多数の細孔を有する三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成する工程、(2)該多孔質樹脂層の上に活性エネルギー線重合性化合物(a)を含有する活性エネルギー線硬化性組成物(X)を塗工し、該組成物(X)の未硬化塗膜を形成し、流路と成すべき部分以外の前記未硬化塗膜に活性エネルギー線を照射して前記組成物(X)の硬化又は半硬化塗膜を形成し、非照射部分の未硬化の前記組成物(X)を除去して、三次元網目構造の多孔質樹脂層が底面に露出した凹部を形成する工程、及び、(3)前記凹部を有する部材の凹部に蓋となる他の部材を固着して前記凹部を空洞状の流路と成す工程を有することを特徴とするマイクロ流体素子の製造方法、好ましくは、前記支持体の表面に三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成する工程が、支持体上に活性エネルギー線重合性化合物(b)と、該化合物(b)とは相溶するが、該化合物(b)から生成する重合体とは相溶しない貧溶剤(R)とを含有する活性エネルギー線硬化性の製膜液(J)を塗布した後、該製膜液(J)に活性エネルギー線を照射して、支持体の表面に三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成する工程であるマイクロ流体素子の製造方法を提供するものである。   The present invention also includes (1) a step of forming a porous resin layer having a three-dimensional network structure having a large number of pores on the surface of the support, and (2) active energy ray polymerizable property on the porous resin layer. Applying the active energy ray-curable composition (X) containing the compound (a) to form an uncured coating film of the composition (X), and the uncured coating film other than the portion to be the flow path Is irradiated with an active energy ray to form a cured or semi-cured coating film of the composition (X), and the uncured composition (X) in the non-irradiated portion is removed to form a porous three-dimensional network structure Forming a recess having a resin layer exposed on the bottom surface; and (3) fixing another member serving as a lid to the recess of the member having the recess to form the recess as a hollow flow path. A method of manufacturing a microfluidic device, preferably a three-dimensional network structure on the surface of the support The step of forming the porous resin layer is compatible with the active energy ray-polymerizable compound (b) and the compound (b) on the support, but is not compatible with the polymer formed from the compound (b). After applying an active energy ray-curable film-forming solution (J) containing an insoluble poor solvent (R), the film-forming solution (J) is irradiated with active energy rays to form a tertiary on the surface of the support. The present invention provides a method for manufacturing a microfluidic device, which is a step of forming a porous resin layer having an original network structure.

本発明のマイクロ流体素子は、流路内表面に固着した、薄い多孔質樹脂層を有することから、流路を閉塞することなく、微細な領域においても、官能基、(生)化学物質、あるいは生体物質の多量の固定化を実現できる。また、該多孔質樹脂層が三次元網目構造であることから、該多孔質樹脂層は非常に大きな表面積を有し、多量のプローブを固定化することが可能である。さらに、矩形または台形形状である前記流路の内面の一面又は二面に形成された三次元網目構造の多孔質樹脂層を有するもの、特に該多孔質樹脂層と対向する内壁までの平均距離が1〜50μmの範囲にあるものは、該多孔質部分を移動する分析対象物質と固定化されたプローブとの間に有効にアフィニティーを生じさせることができる。このため、本発明のマイクロ流体素子を使用すると、正確で迅速な合成、分離、分析などの処理が可能となる。なかでも、固定化されたプローブをオリゴヌクレオチドとすることによりDNA分析にも好適に利用できる。   Since the microfluidic device of the present invention has a thin porous resin layer fixed to the inner surface of the flow path, the functional group, (bio) chemical substance, or even in a fine region without clogging the flow path, A large amount of biological material can be immobilized. In addition, since the porous resin layer has a three-dimensional network structure, the porous resin layer has a very large surface area and can immobilize a large amount of probes. Further, a rectangular or trapezoidal shape having a porous resin layer having a three-dimensional network structure formed on one or two surfaces of the inner surface of the flow path, in particular, an average distance to the inner wall facing the porous resin layer is Those in the range of 1 to 50 μm can effectively generate an affinity between the analyte to be moved through the porous portion and the immobilized probe. For this reason, when the microfluidic device of the present invention is used, processing such as accurate and rapid synthesis, separation, and analysis becomes possible. Especially, it can utilize suitably also for DNA analysis by making the fixed probe into an oligonucleotide.

本発明のマイクロ流体素子を液体クロマトグラフィー用部材として使用した場合には、展開液を低い圧力で流しても高速分析が可能であるため、分離カラムや、展開液の導入配管との接続部分などに高い耐圧性を持たせる必要が無く、また、μ−TASに組み込むことが容易で、その場合にμ−TASのデバイス全体を頑丈な構造にする必要もないため、試料が極微量の場合にも好適に分離対象物質を分離できる。また、官能基や分子認識機能を有する(生)化学物質の固定量を従来に比べて極めて多くすることが出来るため、試料導入量の許容量の拡大、定量性や精度の向上、感度の向上、が図れる。さらに生産性が高く、安価に製造できるため、ディスポーザブル用途にも使用可能である。   When the microfluidic device of the present invention is used as a member for liquid chromatography, high-speed analysis is possible even when the developing solution is flowed at a low pressure, so that the separation column, the connecting portion with the developing solution introduction pipe, etc. It is not necessary to have a high pressure resistance, and it is easy to incorporate in μ-TAS, and in that case, it is not necessary to make the entire μ-TAS device into a sturdy structure. In addition, the substance to be separated can be preferably separated. In addition, the amount of (bio) chemical substances that have functional groups and molecular recognition functions can be greatly increased compared to conventional methods, so that the allowable amount of sample introduction is increased, quantitativeness and accuracy are improved, and sensitivity is improved. , Can be planned. Furthermore, since it is highly productive and can be manufactured at low cost, it can also be used in disposable applications.

また、三次元網目構造の多孔質樹脂層を流路の底面のみに形成することが出来るため、流路を通して、該多孔質樹脂層の表面を光学的に観察することが可能であり、高感度かつ定量性の高い測定が可能である。   In addition, since the porous resin layer having a three-dimensional network structure can be formed only on the bottom surface of the flow path, the surface of the porous resin layer can be optically observed through the flow path, and high sensitivity. In addition, highly quantitative measurement is possible.

また、本発明のマイクロ流体素子をアフィニティー電気泳動用部材として使用した場合には、電気泳動媒体として、ゾルやゲルを使用しなくても分析が可能であるため、使用に先立ち煩雑な準備操作が不要で、市場流通時の性能劣化も少なく、乾燥状態での保存も可能であるため、保存や市場の流通も容易である。また、官能基や分子認識機能を有する(生)化学物質の固定量を従来に比べて極めて多くすることが出来るため、試料導入量の許容量の拡大、定量性や精度の向上、感度の向上が図られる。さらに、三次元網目構造の多孔質樹脂層を流路の底面のみに形成することが出来るため、流路を通して、該多孔質樹脂層の表面を光学的に観察することが可能であり、高感度かつ定量性の高い測定が可能である。   Further, when the microfluidic device of the present invention is used as a member for affinity electrophoresis, analysis can be performed without using a sol or gel as an electrophoresis medium, so that a complicated preparation operation is required prior to use. It is unnecessary, has little performance degradation during market distribution, and can be stored in a dry state. Therefore, storage and market distribution are easy. In addition, the amount of (bio) chemical substances that have functional groups and molecular recognition functions can be greatly increased compared to conventional methods, so that the allowable amount of sample introduction is increased, quantitativeness and accuracy are improved, and sensitivity is improved. Is planned. Furthermore, since the porous resin layer having a three-dimensional network structure can be formed only on the bottom surface of the flow path, the surface of the porous resin layer can be optically observed through the flow path, and high sensitivity. In addition, highly quantitative measurement is possible.

本発明のマイクロ流体素子をDNA分析や免疫診断などのマイクロアレイ用部材として使用した場合には、プローブの固定量を従来に比べて極めて多くすることが出来るため、検出感度の向上、定量性の向上、分析の迅速化が図られる。また、三次元網目構造の多孔質樹脂層を流路内にスポットとして形成し、各スポットに異なるプローブを固定できるため、一本の流路で多項目の分析が出来る。さらに、三次元網目構造の多孔質樹脂層を流路の底面のみに形成することが出来るため、流路を通して、該多孔質樹脂層の表面を光学的に観察することが可能であり、高感度かつ定量性の高い測定が可能である。   When the microfluidic device of the present invention is used as a member for microarrays for DNA analysis, immunodiagnosis, etc., the amount of probes immobilized can be greatly increased compared to the conventional method, so that detection sensitivity is improved and quantitativeness is improved. The analysis can be speeded up. In addition, since a porous resin layer having a three-dimensional network structure is formed as a spot in the flow path and a different probe can be fixed to each spot, multi-item analysis can be performed with a single flow path. Furthermore, since the porous resin layer having a three-dimensional network structure can be formed only on the bottom surface of the flow path, the surface of the porous resin layer can be optically observed through the flow path, and high sensitivity. In addition, highly quantitative measurement is possible.

本発明のマイクロ流体素子をマイクロリアクターの反応槽や反応管として使用した場合には、触媒や酵素などの固定量を多くすることが出来るため、反応速度の向上や収率の向上が図られる。また、三次元網目構造の多孔質樹脂層を流路内の任意の領域に形成でき、各領域に異なる触媒などを固定できるため、一本の流路で多段階の反応を行うことが可能である。   When the microfluidic device of the present invention is used as a reaction tank or reaction tube of a microreactor, the amount of catalyst, enzyme, etc. can be increased, so that the reaction rate and yield can be improved. In addition, a porous resin layer with a three-dimensional network structure can be formed in any area in the flow path, and different catalysts can be fixed in each area, making it possible to perform multistage reactions in a single flow path. is there.

本発明の製造方法を使用することにより、細い流路の内部に後から多孔質樹脂層を形成する困難さと制約から解放されるため、マイクロ流体素子の微細な流路の内表面に該流路を閉塞することなく、また、該流路の表面に均一な厚さの三次元網目構造の多孔質樹脂層を有するマイクロ流体素子を容易に製造することができる。また、該多孔質樹脂層の厚みや細孔形状や孔径を、使用目的に最適の値に調節することが容易にできる。さらに、流路の流れ方向の一部に任意の長さの三次元網目構造の多孔質樹脂層形成部分、例えばスポット状の該多孔質樹脂層部分を設けることも容易である。また、流路底面の多孔質樹脂層以外の多孔質樹脂層部分を通じて流路内の流体が漏れることもない。   By using the manufacturing method of the present invention, the difficulty and limitation of forming a porous resin layer later in the narrow channel can be released, so that the channel on the inner surface of the micro channel of the microfluidic device In addition, it is possible to easily manufacture a microfluidic device having a porous resin layer having a three-dimensional network structure with a uniform thickness on the surface of the channel. In addition, the thickness, pore shape, and pore diameter of the porous resin layer can be easily adjusted to optimum values for the purpose of use. Furthermore, it is also easy to provide a porous resin layer forming portion having a three-dimensional network structure having an arbitrary length, for example, a spot-like porous resin layer portion, in a part of the flow direction of the flow path. Further, the fluid in the flow channel does not leak through the porous resin layer portion other than the porous resin layer on the bottom surface of the flow channel.

本発明の製造方法によれば、微細な流路内表面に形成される三次元網目構造の多孔質樹脂層の孔径や厚みを、使用目的に最適な値に調節することが容易にできることから、比表面積が大きく、多くの物質を固定化でき、極少量の試験液で、感度や精度の高い(生)化学の分析や検出を短時間で行うことができる。また、流路の底面のみに三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成することが出来るため、流路を通して該多孔質樹脂層表面を光学的に観察することが可能であり、分析に使用した場合に高感度の測定が可能である。さらに、流路の流れ方向の一部に任意の長さの多孔質樹脂層形成部分、例えばスポット状の多孔質樹脂層部分を設けることも容易である。   According to the production method of the present invention, the pore diameter and thickness of the porous resin layer having a three-dimensional network structure formed on the inner surface of the fine channel can be easily adjusted to an optimum value for the purpose of use. The specific surface area is large, many substances can be immobilized, and analysis and detection of (bio) chemistry with high sensitivity and accuracy can be performed in a short time with a very small amount of test solution. Moreover, since a porous resin layer having a three-dimensional network structure can be formed only on the bottom surface of the flow path, the surface of the porous resin layer can be optically observed through the flow path, and used for analysis. In some cases, highly sensitive measurement is possible. Furthermore, it is easy to provide a porous resin layer forming portion having an arbitrary length, for example, a spot-like porous resin layer portion, in a part of the flow direction of the flow path.

また、三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成する工程の後に、該多孔質樹脂層の表面を表面処理または修飾する工程を設けることにより、該多孔質樹脂層の表面に反応性を有する官能基を導入でき、これらの官能基と反応させて、各種の(生)化学物質や生体物質を共有結合で該多孔質樹脂層の表面に固定することができる。勿論、イオン結合や疎水結合による吸着によってもこれらの物質を固定することも出来る。このとき、前記のように複数の多孔質樹脂層スポットを形成し、該複数の多孔質スポットにそれぞれ異なる種類や濃度の官能基を導入したり、異なる種類の物質を固定することも容易にできる。   In addition, after the step of forming the porous resin layer having a three-dimensional network structure, by providing a step of surface-treating or modifying the surface of the porous resin layer, a functional group having reactivity on the surface of the porous resin layer is provided. Groups can be introduced and reacted with these functional groups to fix various (bio) chemical substances and biological substances to the surface of the porous resin layer by covalent bonds. Of course, these substances can also be fixed by adsorption using ionic bonds or hydrophobic bonds. At this time, as described above, a plurality of porous resin layer spots can be formed, and different types and concentrations of functional groups can be introduced into the plurality of porous spots, or different types of substances can be fixed easily. .

さらに、25℃における組成物(X)の粘度を30〜3000mPa・sとすることにより、組成物(X)を三次元網目構造の多孔質樹脂層の上に塗工した際に組成物(X)が速く該多孔質樹脂層内へ浸透し、流路底面の多孔質樹脂層以外の多孔質樹脂層部分を通じて流路内の流体が漏れることがないマイクロ流体素子を容易に製造できる。また、粘度を上記範囲とすることにより、活性エネルギー線照射後に、非照射部分の未硬化の組成物(X)を除去する際に、組成物(X)が完全に多孔質樹脂層から除去される。   Furthermore, when the viscosity of the composition (X) at 25 ° C. is set to 30 to 3000 mPa · s, when the composition (X) is applied onto the porous resin layer having a three-dimensional network structure, the composition (X ) Rapidly penetrates into the porous resin layer, and a microfluidic device in which the fluid in the flow channel does not leak through the porous resin layer portion other than the porous resin layer on the bottom surface of the flow channel can be easily manufactured. Further, by setting the viscosity within the above range, the composition (X) is completely removed from the porous resin layer when the uncured composition (X) in the non-irradiated part is removed after irradiation with the active energy ray. The

本発明の流路の内表面に三次元網目構造の多孔質樹脂層を有するマイクロ流体素子の製造方法は、少なくとも以下の(1)〜(3)の工程を有する。
(1)支持体の表面に多数の細孔を有する三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成する工程、
(2)該多孔質樹脂層の上に活性エネルギー線重合性の化合物(a)を含有する活性エネルギー線硬化性の組成物(X)を塗工し、該組成物(X)の未硬化塗膜を形成し、流路と成すべき部分以外の前記未硬化塗膜に活性エネルギー線を照射して前記組成物(X)の硬化又は半硬化塗膜を形成し、非照射部分の未硬化の前記組成物(X)を除去して、三次元網目構造の多孔質樹脂層が底面に露出した凹部を形成する工程、
(3)前記凹部を有する部材の凹部に蓋となる他の部材を固着して前記凹部を空洞状の流路と成す工程。
The method for producing a microfluidic device having a porous resin layer having a three-dimensional network structure on the inner surface of the flow path of the present invention has at least the following steps (1) to (3).
(1) forming a three-dimensional network structure porous resin layer having a large number of pores on the surface of the support;
(2) An active energy ray-curable composition (X) containing the active energy ray-polymerizable compound (a) is applied on the porous resin layer, and the composition (X) is uncured. Forming a film, irradiating the uncured coating film other than the portion to be formed with the flow path with active energy rays to form a cured or semi-cured coating film of the composition (X), Removing the composition (X) to form a recess in which a porous resin layer having a three-dimensional network structure is exposed on the bottom surface;
(3) A step of fixing another member serving as a lid to the recess of the member having the recess to form the recess as a hollow flow path.

工程(1)において多数の細孔を有する三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成する方法としては、該多孔質樹脂層が形成できれば任意であり、例えば下記の四つの方法を好適に使用することができる。ここでいう三次元網目構造とは、細孔(空隙)およびそのマトリックスと成る樹脂がそれぞれ三次元方向につながっていて、該細孔が樹脂多孔質層の表面に開口している構造を言い、例えば、気泡状の空洞が互いに連続してつながった構造(スポンジ状構造とも言う)、互いに固着した樹脂粒子間の空隙が連続した細孔となる構造(凝集粒子状構造又は焼結体状構造とも言う)、これら二者の中間的な構造であり、細孔と樹脂がほぼ同等な構造を有し、それぞれの相が互いに連続している構造(変調構造又はギロイド構造とも言う)、不織布状構造(マット状構造とも言う)などを例示できる。   The method for forming a porous resin layer having a three-dimensional network structure having a large number of pores in step (1) is arbitrary as long as the porous resin layer can be formed. For example, the following four methods are preferably used. be able to. The three-dimensional network structure here refers to a structure in which pores (voids) and a matrix resin are connected in a three-dimensional direction, and the pores are opened on the surface of the resin porous layer. For example, a structure in which cellular cavities are continuously connected to each other (also referred to as a sponge structure), or a structure in which voids between resin particles fixed to each other become continuous pores (both an aggregated particle structure or a sintered body structure) This is an intermediate structure between these two, and the structure in which the pores and the resin are almost equivalent and the phases are continuous with each other (also referred to as a modulation structure or a giroid structure), and a non-woven structure (Also referred to as a mat-like structure).

三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成する第一の方法は、支持体上に活性エネルギー線重合性の化合物(b)(以下、該化合物を重合性化合物(b)と称する。)と、前記化合物(b)とは相溶するが、化合物(b)から生成する重合体とは相溶しない貧溶剤(R)とを含有する活性エネルギー線硬化性の製膜液(J)(以下、該製膜液を製膜液(J)と称する。)を塗布した後、該製膜液(J)に活性エネルギー線を照射し、前記化合物(b)を重合させると共に相分離を生じさせることにより、三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成する方法(以下、該方法を反応誘発型相分離法と称する。)である。該方法では、化合物(b)の重合により、生成した重合体が貧溶剤(R)と相溶しなくなり、重合体と貧溶剤(R)とが相分離を生じ、重合体内部や重合体間に貧溶剤(R)が取り込まれた状態になる。この貧溶剤(R)を除去することにより、貧溶剤(R)が占めていた領域が孔となり三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成できる。   A first method for forming a porous resin layer having a three-dimensional network structure is an active energy ray polymerizable compound (b) (hereinafter referred to as a polymerizable compound (b)) on a support. An active energy ray-curable film-forming solution (J) containing a poor solvent (R) that is compatible with the compound (b) but not compatible with the polymer produced from the compound (b) (hereinafter, The film-forming solution is referred to as a film-forming solution (J).) Then, the film-forming solution (J) is irradiated with active energy rays to polymerize the compound (b) and cause phase separation. Is a method of forming a porous resin layer having a three-dimensional network structure (hereinafter, this method is referred to as a reaction-induced phase separation method). In this method, the produced polymer becomes incompatible with the poor solvent (R) due to the polymerization of the compound (b), and the polymer and the poor solvent (R) undergo phase separation, and the inside of the polymer or between the polymers. In this state, the poor solvent (R) is incorporated. By removing this poor solvent (R), the region occupied by the poor solvent (R) becomes pores, and a porous resin layer having a three-dimensional network structure can be formed.

重合性化合物(b)としては、重合開始剤の存在下または非存在下で活性エネルギー線により重合するものであり、付加重合性の化合物や、活性エネルギー線重合性官能基として重合性の炭素−炭素二重結合を有するものが好ましく、なかでも、反応性の高い(メタ)アクリル系化合物やビニルエーテル類、また光重合開始剤の不存在下でも硬化するマレイミド系化合物が好ましい。さらに、半硬化の状態で形状保持性を高くでき、硬化後の強度も高くできることから、重合して架橋重合体を形成する化合物であることが好ましい。そのために、1分子中に2つ以上の重合性の炭素−炭素二重結合を有する化合物(以下、「1分子中に2つ以上の付加重合性の官能基を有する」ことを「多官能」と称する。)であることが更に好ましい。   The polymerizable compound (b) is polymerized by active energy rays in the presence or absence of a polymerization initiator, and is an addition polymerizable compound or a polymerizable carbon- Those having a carbon double bond are preferred, and among them, a highly reactive (meth) acrylic compound or vinyl ether, or a maleimide compound that cures even in the absence of a photopolymerization initiator is preferred. Furthermore, since it is possible to increase the shape retention in a semi-cured state and to increase the strength after curing, it is preferably a compound that forms a crosslinked polymer by polymerization. Therefore, a compound having two or more polymerizable carbon-carbon double bonds in one molecule (hereinafter referred to as “having two or more addition polymerizable functional groups in one molecule” is “polyfunctional”. More preferably).

このような重合性化合物(b)としては、例えば、(メタ)アクリル系モノマー、マレイミド系モノマー、あるいは、分子鎖に(メタ)アクリロイル基やマレイミド基を有する重合性のオリゴマー(プレポリマーともいう。)などが使用できる。   As such a polymerizable compound (b), for example, a (meth) acrylic monomer, a maleimide monomer, or a polymerizable oligomer having a (meth) acryloyl group or a maleimide group in a molecular chain (also referred to as a prepolymer). ) Etc. can be used.

上記(メタ)アクリル系モノマーとしては、例えばジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、2,2’−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシポリエチレンオキシフェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシポリプロピレンオキシフェニル)プロパン、ヒドロキシジピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジアクリレート、ビス(アクロキシエチル)ヒドロキシエチルイソシアヌレート、N−メチレンビスアクリルアミドなどの2官能モノマー;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリス(アクロキシエチル)イソシアヌレート、カプロラクトン変性トリス(アクロキシエチル)イソシアヌレートなどの3官能モノマー;ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートなどの4官能モノマー;ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどの6官能モノマーが挙げられる。   Examples of the (meth) acrylic monomer include diethylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, and 2,2′-bis (4- (meth) ) Acryloyloxypolyethyleneoxyphenyl) propane, 2,2′-bis (4- (meth) acryloyloxypolypropyleneoxyphenyl) propane, hydroxydipivalic acid neopentyl glycol di (meth) acrylate, dicyclopentanyl diacrylate, bis Bifunctional monomers such as (acryloxyethyl) hydroxyethyl isocyanurate and N-methylenebisacrylamide; trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolethane tri (meth) acrylate, tris Acryloxy) isocyanurate, caprolactone-modified tris (acryloxyethyl) isocyanurate and other trifunctional monomers; pentaerythritol tetra (meth) acrylate and other tetrafunctional monomers; dipentaerythritol hexa (meth) acrylate and other functional monomers Can be mentioned.

マレイミド系モノマーとしては、例えば、4,4’−メチレンビス(N−フェニルマレイミド)、2,3−ビス(2,4,5−トリメチル−3−チエニル)マレイミド、1,2−ビスマレイミドエタン、1,6−ビスマレイミドヘキサン、トリエチレングリコールビスマレイミド、N,N’−m−フェニレンジマレイミド、m−トリレンジマレイミド、N,N’−1,4−フェニレンジマレイミド、N,N’−ジフェニルメタンジマレイミド、N,N’−ジフェニルエーテルジマレイミド、N,N’−ジフェニルスルホンジマレイミド、1,4−ビス(マレイミドエチル)−1,4−ジアゾニアビシクロ−[2,2,2]オクタンジクロリド、4,4’−イソプロピリデンジフェニル−ジシアナート、N,N’−(メチレンジ−p−フェニレン)ジマレイミド等の2官能マレイミド;N−(9−アクリジニル)マレイミドなどのマレイミド基とマレイミド基以外の重合性官能基とを有するマレイミドが挙げられる。これらマレイミド系モノマーは、ビニルモノマー、ビニルエーテル類、アクリル系モノマーなどの重合性炭素・炭素二重結合を有する化合物と共重合させることもできる。   Examples of maleimide monomers include 4,4′-methylenebis (N-phenylmaleimide), 2,3-bis (2,4,5-trimethyl-3-thienyl) maleimide, 1,2-bismaleimide ethane, 1 , 6-bismaleimide hexane, triethylene glycol bismaleimide, N, N′-m-phenylene dimaleimide, m-tolylene dimaleimide, N, N′-1,4-phenylene dimaleimide, N, N′-diphenylmethane di Maleimide, N, N′-diphenyl ether dimaleimide, N, N′-diphenylsulfone dimaleimide, 1,4-bis (maleimidoethyl) -1,4-diazoniabicyclo- [2,2,2] octane dichloride, 4 , 4′-isopropylidenediphenyl dicyanate, N, N ′-(methylenedi-p-phenyle ) Bifunctional maleimides such as dimaleimide; N-(9-acridinyl) maleimide having a polymerizable functional group other than the maleimide group and a maleimide group such as maleimide. These maleimide monomers can be copolymerized with a compound having a polymerizable carbon / carbon double bond, such as vinyl monomers, vinyl ethers, and acrylic monomers.

分子鎖に(メタ)アクリロイル基やマレイミド基を有する重合性のオリゴマーとしては、質量平均分子量が500〜50000のものが挙げられ、例えば、エポキシ樹脂の(メタ)アクリル酸エステル、ポリエーテル樹脂の(メタ)アクリル酸エステル、ポリブタジエン樹脂の(メタ)アクリル酸エステル、分子末端に(メタ)アクリロイル基を有するポリウレタン樹脂などが挙げられる。   Examples of the polymerizable oligomer having a (meth) acryloyl group or a maleimide group in the molecular chain include those having a mass average molecular weight of 500 to 50,000. For example, (meth) acrylic acid ester of epoxy resin, ( Examples thereof include (meth) acrylic acid esters, (meth) acrylic acid esters of polybutadiene resins, and polyurethane resins having a (meth) acryloyl group at the molecular terminals.

これら重合性化合物(b)は、単独で、又は、2種類以上を混合して用いることもできる。また、粘度の調節、接着性や半硬化状態での粘着性の調節、あるいは反応性や親水性などの機能を付与する目的で、単官能(メタ)アクリル系モノマーや、単官能マレイミド系モノマーなどの単官能モノマーと混合して使用してもよい。例えば、後述の両親媒性化合物(c)を添加しても良い。   These polymerizable compounds (b) can be used alone or in admixture of two or more. Monofunctional (meth) acrylic monomers, monofunctional maleimide monomers, etc. for the purpose of adjusting viscosity, adhesiveness and adhesiveness in semi-cured state, or adding functions such as reactivity and hydrophilicity These may be used in combination with a monofunctional monomer. For example, you may add the below-mentioned amphiphilic compound (c).

単官能(メタ)アクリル系モノマーとしては、例えば、メチルメタクリレート、アルキル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アルコキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシジアルキル(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、アルキルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、グリセロールアクリレートメタクリレート、ブタンジオールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−アクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシプロピルアクリレート、エチレンオキサイド変性フタル酸アクリレート、w−カルボキシアプロラクトンモノアクリレート、2−アクリロイルオキシプロピルハイドロジェンフタレート、2−アクリロイルオキシエチルコハク酸、アクリル酸ダイマー、2−アクリロイルオキシプロピリヘキサヒドロハイドロジェンフタレート、フッ素置換アルキル(メタ)アクリレート、塩素置換アルキル(メタ)アクリレート、スルホン酸ソーダエトキシ(メタ)アクリレート、スルホン酸−2−メチルプロパン−2−アクリルアミド、燐酸エステル基含有(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2−イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルクロライド、(メタ)アクリルアルデヒド、スルホン酸エステル基含有(メタ)アクリレート、シラノ基含有(メタ)アクリレート、((ジ)アルキル)アミノ基含有(メタ)アクリレート、4級((ジ)アルキル)アンモニウム基含有(メタ)アクリレート、(N−アルキル)アクリルアミド、(N、N−ジアルキル)アクリルアミド、アクロロイルモリホリンなどが挙げられる。   Examples of the monofunctional (meth) acrylic monomer include methyl methacrylate, alkyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, alkoxy polyethylene glycol (meth) acrylate, phenoxydialkyl (meth) acrylate, and phenoxy polyethylene glycol (meth) acrylate. , Alkylphenoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, nonylphenoxypolypropylene glycol (meth) acrylate, hydroxyalkyl (meth) acrylate, glycerol acrylate methacrylate, butanediol mono (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, 2- Acryloyloxyethyl-2-hydroxypropyl acrylate, ethylene oxide Phthalic acid acrylate, w-carboxyaprolactone monoacrylate, 2-acryloyloxypropyl hydrogen phthalate, 2-acryloyloxyethyl succinic acid, acrylic acid dimer, 2-acryloyloxypropylpyrihydrohydrogen phthalate, fluorine-substituted alkyl ( (Meth) acrylate, chlorine-substituted alkyl (meth) acrylate, sulfonic acid sodaethoxy (meth) acrylate, sulfonic acid-2-methylpropane-2-acrylamide, phosphoric ester group-containing (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, 2- Isocyanatoethyl (meth) acrylate, (meth) acryloyl chloride, (meth) acrylaldehyde, sulfonate group-containing (meth) acrylate, silano group-containing ( ) Acrylate, ((di) alkyl) amino group-containing (meth) acrylate, quaternary ((di) alkyl) ammonium group-containing (meth) acrylate, (N-alkyl) acrylamide, (N, N-dialkyl) acrylamide, Examples include achloroyl morpholine.

単官能マレイミド系モノマーとしては、例えば、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−ブチルマレイミド、N−ドデシルマレイミドなどのN−アルキルマレイミド;N−シクロヘキシルマレイミドなどのN−脂環族マレイミド;N−ベンジルマレイミド;N−フェニルマレイミド、N−(アルキルフェニル)マレイミド、N−ジアルコキシフェニルマレイミド、N−(2−クロロフェニル)マレイミド、2,3−ジクロロ−N−(2,6−ジエチルフェニル)マレイミド、2,3−ジクロロ−N−(2−エチル−6−メチルフェニル)マレイミドなどのN−(置換又は非置換フェニル)マレイミド;N−ベンジル−2,3−ジクロロマレイミド、N−(4’−フルオロフェニル)−2,3−ジクロロマレイミドなどのハロゲンを有するマレイミド;ヒドロキシフェニルマレイミドなどの水酸基を有するマレイミド;N−(4−カルボキシ−3−ヒドロキシフェニル)マレイミドなどのカルボキシ基を有するマレイミド;N−メトキシフェニルマレイミドなどのアルコキシ基を有するマレイミド;N−[3−(ジエチルアミノ)プロピル]マレイミドなどのアミノ基を有するマレイミド;N−(1−ピレニル)マレイミドなどの多環芳香族マレイミド;N−(ジメチルアミノ−4−メチル−3−クマリニル)マレイミド、N−(4−アニリノ−1−ナフチル)マレイミドなどの複素環を有するマレイミドなどが挙げられる。
これらの単官能モノマーとして、(生)化学物質や生体物質を固定するためのアンカーとなりうる官能基やイオン性の官能基、例えば、後述の三次元網目構造の多孔質樹脂層に好ましく導入できる官能基として例示された官能基を分子内に有するモノマーを使用することも好ましい。
Examples of monofunctional maleimide monomers include N-alkylmaleimides such as N-methylmaleimide, N-ethylmaleimide, N-butylmaleimide and N-dodecylmaleimide; N-alicyclic maleimides such as N-cyclohexylmaleimide; N -Benzylmaleimide; N-phenylmaleimide, N- (alkylphenyl) maleimide, N-dialkoxyphenylmaleimide, N- (2-chlorophenyl) maleimide, 2,3-dichloro-N- (2,6-diethylphenyl) maleimide N- (substituted or unsubstituted phenyl) maleimide such as 2,3-dichloro-N- (2-ethyl-6-methylphenyl) maleimide; N-benzyl-2,3-dichloromaleimide, N- (4′- Halogens such as fluorophenyl) -2,3-dichloromaleimide Maleimide having a hydroxyl group such as hydroxyphenylmaleimide; maleimide having a carboxy group such as N- (4-carboxy-3-hydroxyphenyl) maleimide; maleimide having an alkoxy group such as N-methoxyphenylmaleimide; N- [ Maleimides having amino groups such as 3- (diethylamino) propyl] maleimide; polycyclic aromatic maleimides such as N- (1-pyrenyl) maleimide; N- (dimethylamino-4-methyl-3-coumarinyl) maleimide, N- And maleimide having a heterocyclic ring such as (4-anilino-1-naphthyl) maleimide.
As these monofunctional monomers, functional groups that can serve as anchors for immobilizing (bio) chemical substances and biological substances and ionic functional groups, for example, functional groups that can be preferably introduced into a porous resin layer having a three-dimensional network structure described later. It is also preferable to use a monomer having a functional group exemplified as a group in the molecule.

反応誘発型相分離法で使用する貧溶剤(R)としては、重合性化合物(b)とは相溶するが、重合性化合物(b)から生成する重合体は相溶(相互に溶解)しないものを使用する。貧溶剤(R)と重合性化合物(b)との相溶の程度は、均一な製膜液(J)が得られればよい。貧溶剤(R)は、単一溶剤であっても混合溶剤であってもよく、混合溶剤の場合には、その構成成分単独では重合性化合物(b)と相溶しないものや、重合性化合物(b)の重合体を溶解させるものであっても良い。このような貧溶剤(R)としては、例えば、デカン酸メチル、オクタン酸メチル、アジピン酸ジイソブチルなどの脂肪酸のアルキルエステル類;ジイソブチルケトンなどのケトン類;デカノールなどのアルコール類;2−プロパノールやエタノールと水との混合物などのアルコールと水との混合物などが挙げられる。   The poor solvent (R) used in the reaction-induced phase separation method is compatible with the polymerizable compound (b), but the polymer produced from the polymerizable compound (b) is not compatible (dissolves with each other). Use things. The degree of compatibility between the poor solvent (R) and the polymerizable compound (b) may be such that a uniform film-forming solution (J) can be obtained. The poor solvent (R) may be a single solvent or a mixed solvent. In the case of a mixed solvent, the constituent component alone is not compatible with the polymerizable compound (b), or a polymerizable compound. The polymer of (b) may be dissolved. Examples of such poor solvent (R) include alkyl esters of fatty acids such as methyl decanoate, methyl octoate and diisobutyl adipate; ketones such as diisobutyl ketone; alcohols such as decanol; 2-propanol and ethanol And a mixture of alcohol and water, such as a mixture of water and water.

反応誘発型相分離法においては、製膜液(J)に含まれる化合物(b)の含有量によって、得られる三次元網目構造の多孔質樹脂層の孔径や強度が変化する。化合物(b)の含有量が多いほど該多孔質樹脂層の強度が向上するが、孔径は小さくなる傾向にある。化合物(b)の好ましい含有量としては15〜50質量%の範囲、更に好ましくは25〜40質量%の範囲が挙げられる。化合物(b)の含有量が15質量%以下になると、該多孔質樹脂層の強度が低くなり、化合物(b)の含有量が50質量%以上になると、該多孔質部の孔径の調整が難しくなる。   In the reaction-induced phase separation method, the pore size and strength of the obtained porous resin layer having a three-dimensional network structure change depending on the content of the compound (b) contained in the film-forming solution (J). As the content of the compound (b) increases, the strength of the porous resin layer improves, but the pore diameter tends to decrease. A preferable content of the compound (b) is in the range of 15 to 50% by mass, more preferably in the range of 25 to 40% by mass. When the content of the compound (b) is 15% by mass or less, the strength of the porous resin layer is lowered, and when the content of the compound (b) is 50% by mass or more, the pore diameter of the porous part is adjusted. It becomes difficult.

製膜液(J)には、重合速度や重合度、あるいは孔径分布などを調整するために、重合開始剤、溶剤、界面活性剤、重合禁止剤、あるいは重合遅延剤などの各種添加剤を添加してもよい。   Various additives such as a polymerization initiator, a solvent, a surfactant, a polymerization inhibitor, or a polymerization retarder are added to the film-forming solution (J) in order to adjust the polymerization rate, degree of polymerization, or pore size distribution. May be.

光重合開始剤としては、活性エネルギー線に対して活性であり、重合性化合物(b)を重合させることが可能なものであれば、特に制限はなく、ラジカル重合開始剤、アニオン重合開始剤、カチオン重合開始剤などが使用でき、例えば、p−tert−ブチルトリクロロアセトフェノン、2,2’−ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オンなどのアセトフェノン類;ベンゾフェノン、4、4’−ビスジメチルアミノベンゾフェノン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントンなどのケトン類;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテルなどのベンゾインエーテル類;ベンジルジメチルケタール、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどのベンジルケタール類;N−アジドスルフォニルフェニルマレイミドなどのアジドが挙げられる。また、マレイミド系化合物などの重合性光重合開始剤を使用することもできる。   The photopolymerization initiator is not particularly limited as long as it is active with respect to active energy rays and can polymerize the polymerizable compound (b), and includes a radical polymerization initiator, an anionic polymerization initiator, Cationic polymerization initiators can be used, for example, acetophenones such as p-tert-butyltrichloroacetophenone, 2,2′-diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one; benzophenone Ketones such as 4,4'-bisdimethylaminobenzophenone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-ethylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone; benzoin, benzoin methyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, etc. Benzoy Ethers; and the azide such as N- azide sulfonyl phenyl maleimide; benzyl dimethyl ketal, benzil ketals, such as hydroxycyclohexyl phenyl ketone. A polymerizable photopolymerization initiator such as a maleimide compound can also be used.

重合遅延剤や重合禁止剤としては、α−メチルスチレン、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテンなどの活性エネルギー線重合性化合物としては重合速度の低いビニル系モノマー;tert−ブチルフェノールなどのヒンダントフェノール類などが挙げられる。   Polymerization retarders and polymerization inhibitors include α-methylstyrene, 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene and other active energy ray polymerizable compounds such as vinyl monomers having a low polymerization rate; tert-butylphenol, etc. Hindantophenols and the like.

また、添加する溶剤としては、特に限定されないが、例えば、エタノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、N,N−ジメチルホルムアミドの如くアミド系溶剤、塩化メチレンなどの塩素系溶剤等が挙げられる。   The solvent to be added is not particularly limited, and examples thereof include alcohols such as ethanol, ketones such as acetone, amide solvents such as N, N-dimethylformamide, and chlorine solvents such as methylene chloride. .

また、塗工性、平滑性などの機能付与、あるいは、フォトリソグラフィーによるパターン形成時のパターンの解像度や親水性の度合いなどを調整するために、公知慣用の界面活性剤、疎水性化合物、増粘剤、改質剤、着色剤、蛍光色素、紫外線吸収剤、酵素、蛋白、細胞、触媒などを添加することもできる。   In addition, in order to provide functions such as coatability and smoothness, or to adjust pattern resolution and hydrophilicity during pattern formation by photolithography, known and commonly used surfactants, hydrophobic compounds, thickening agents, etc. Agents, modifiers, colorants, fluorescent dyes, ultraviolet absorbers, enzymes, proteins, cells, catalysts and the like can also be added.

反応誘発型層分離法において使用できる支持体は、製膜液(J)や使用する活性エネルギー線によって実質的に侵されず、例えば、溶解、分解などが生じないものであればよい。   The support that can be used in the reaction-induced layer separation method may be any support that is not substantially affected by the membrane-forming solution (J) or the active energy ray used and does not cause, for example, dissolution or decomposition.

このような支持体としては、例えば、重合体;ガラス;石英などの結晶;セラミック;シリコンなどの半導体;金属などが挙げられるが、これらの中でも、重合体が特に好ましい。支持体に使用する重合体は、単独重合体であっても、共重合体であっても良く、熱可塑性重合体であっても、熱硬化性重合体であっても良い。また、支持体は、ポリマーブレンドやポリマーアロイで構成されていても良いし、積層体その他の複合体であっても良い。更に、支持体は、改質剤、着色剤、充填材、強化材などの添加物を含有しても良い。   Examples of such a support include polymers; glass; crystals such as quartz; ceramics; semiconductors such as silicon; metals and the like. Among these, polymers are particularly preferable. The polymer used for the support may be a homopolymer or a copolymer, and may be a thermoplastic polymer or a thermosetting polymer. The support may be composed of a polymer blend or a polymer alloy, or may be a laminate or other complex. Further, the support may contain additives such as a modifier, a colorant, a filler, and a reinforcing material.

反応誘発型相分離法を使用すると、直径約0.1μm〜1μmの粒子状の重合体が互いに凝集した凝集粒子状構造や、直径約0.1μm〜5μmの気泡が互いにつながったスポンジ状構造であるような、三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成することができる。また、該反応誘発型相分離法においては、通常、細孔の孔径が膜の厚み方向に均一な、いわゆる等方性膜が形成されるが、製膜液(J)に揮発性の溶剤を添加し、塗布した後、活性エネルギー線照射前にその一部を揮発除去することで、膜の厚み方向に孔径の分布を有する、いわゆる不均質膜(非対称膜ともいう)を形成することもできる。このとき、揮発性の良溶剤を添加することで、製膜液(J)を塗工する支持体との接触面に孔径の小さな層(緻密層ともいう)を形成することができ、揮発性の貧溶剤又は非溶剤を添加することで、支持体と反対の面に緻密層を形成することができる。該反応誘発型相分離法により、例えば、孔径が0.05〜5μmの三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成できる。   When reaction-induced phase separation is used, the aggregated particulate structure in which particulate polymers having a diameter of about 0.1 μm to 1 μm are aggregated with each other, or a sponge-like structure in which bubbles having a diameter of about 0.1 μm to 5 μm are connected to each other. A porous resin layer having a three-dimensional network structure can be formed. In the reaction-induced phase separation method, a so-called isotropic membrane is usually formed in which the pore diameter is uniform in the thickness direction of the membrane, but a volatile solvent is added to the membrane-forming solution (J). After adding and applying, by volatilizing and removing a part thereof before irradiation with active energy rays, a so-called heterogeneous film (also referred to as an asymmetric film) having a pore size distribution in the film thickness direction can be formed. . At this time, by adding a volatile good solvent, a layer having a small pore diameter (also referred to as a dense layer) can be formed on the contact surface with the support on which the film-forming solution (J) is applied. By adding a poor solvent or a non-solvent, a dense layer can be formed on the surface opposite to the support. By the reaction-induced phase separation method, for example, a porous resin layer having a three-dimensional network structure with a pore size of 0.05 to 5 μm can be formed.

本反応誘発型相分離法において、三次元網目構造の多孔質樹脂層を限定された領域あるいは複数の領域に形成する場合には、例えば、(イ)活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)をシルクスクリーン法などによって支持体の一部に塗布して露光する方法や、(ロ)活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)を支持体上の全体に塗布した後、パターン露光する方法によって、支持体上の一部に該多孔質樹脂層を形成することが出来る。本第一の方法は、官能基を有する化合物(b)を使用することで、該多孔質樹脂層に容易に官能基を導入できる。   In this reaction-induced phase separation method, when the porous resin layer having a three-dimensional network structure is formed in a limited region or a plurality of regions, for example, (a) active energy ray-curable resin composition (X) By applying to a part of the support by a silk screen method or the like, and (b) applying the pattern exposure after applying the active energy ray-curable resin composition (X) to the entire support. The porous resin layer can be formed on a part of the support. In the first method, the functional group can be easily introduced into the porous resin layer by using the compound (b) having a functional group.

三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成する第二の方法は、支持体と、該支持体を溶解あるいは膨潤できる溶剤(S)とを接触させた後、該支持体を溶解あるいは膨潤させないが溶剤(S)とは相溶する溶剤(T)を用いて溶剤(S)を洗浄除去し、該多孔質樹脂層を形成する方法(以下、該方法を「表面膨潤法」と称する。)である。該方法では、支持体として、溶剤により溶解あるいは膨潤する重合体を使用し、該重合体の表面に溶剤を接触させて、該支持体の一部を溶解または膨潤させた後、該重合体と相溶しない溶剤で洗浄することにより、該重合体が網目状に凝集し三次元網目構造の多孔質樹脂層が形成される。   The second method for forming a porous resin layer having a three-dimensional network structure is that the support is not dissolved or swollen after contacting the support with a solvent (S) capable of dissolving or swelling the support. The solvent (S) is a method of forming the porous resin layer by washing and removing the solvent (S) using a compatible solvent (T) (hereinafter, this method is referred to as “surface swelling method”). is there. In this method, a polymer that dissolves or swells with a solvent is used as a support, a solvent is brought into contact with the surface of the polymer to dissolve or swell part of the support, and then the polymer and By washing with an incompatible solvent, the polymer is aggregated in a network and a porous resin layer having a three-dimensional network structure is formed.

表面膨潤法における支持体としては、例えば、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、ポリスチレン/マレイン酸共重合体、ポリスチレン/アクリロニトリル共重合体などのスチレン系重合体;ポルスルホン、ポリエーテルスルホンなどのポリスルホン系重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリルなどの(メタ)アクリル系重合体;ポリマレイミド系重合体;ビスフェノールA系ポリカーボネート、ビスフェノールF系ポリカーボネート、ビスフェノールZ系ポリカーボネートなどのポリカーボネート系重合体;酢酸セルロース、メチルセルロースなどのセルロース系重合体;ポリウレタン系重合体;ポリアミド系重合体;ポリイミド系重合体などが挙げられる。   Examples of the support in the surface swelling method include styrene polymers such as polystyrene, poly-α-methylstyrene, polystyrene / maleic acid copolymer, polystyrene / acrylonitrile copolymer; and polysulfone systems such as porsulfone and polyethersulfone. Polymers; (meth) acrylic polymers such as polymethyl methacrylate and polyacrylonitrile; polymaleimide polymers; polycarbonate polymers such as bisphenol A polycarbonate, bisphenol F polycarbonate and bisphenol Z polycarbonate; cellulose acetate and methylcellulose Cellulose polymers such as: polyurethane polymers; polyamide polymers; polyimide polymers.

表面膨潤法における溶剤(S)は、前記支持体を溶解あるいは膨潤できるものであれば、特に限定されず、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶剤、ジメチルスルホキシド、塩化メチレンなどの塩素系溶剤が挙げられる。また、これら溶剤(S)は混合して混合溶剤として使用することもできる。   The solvent (S) in the surface swelling method is not particularly limited as long as it can dissolve or swell the support, and examples thereof include amide solvents such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide, dimethyl Examples include chlorinated solvents such as sulfoxide and methylene chloride. These solvents (S) can also be mixed and used as a mixed solvent.

溶剤(T)としては、溶剤(S)と混和し、支持体を溶解しないものである。溶剤(T)としては、例えば水、プロパノールなどのアルコール類、水とアルコールの混合物などが挙げられる。   The solvent (T) is miscible with the solvent (S) and does not dissolve the support. Examples of the solvent (T) include water, alcohols such as propanol, and a mixture of water and alcohol.

支持体を溶剤(S)と接触させる方法としては、例えば、支持体の溶剤(S)への浸漬、溶剤(S)の支持体表面への噴霧、流延などが挙げられる。   Examples of the method of bringing the support into contact with the solvent (S) include immersion of the support in the solvent (S), spraying of the solvent (S) onto the support surface, casting, and the like.

溶剤(T)による溶剤(S)の洗浄方法としては、例えば、溶剤(T)中へ浸漬して洗浄する方法や、あるいは溶剤(T)を噴霧して洗浄する方法などが挙げられるが、支持体ごと溶剤(T)へ浸漬する方法が好ましい。   Examples of the method of cleaning the solvent (S) with the solvent (T) include a method of cleaning by immersing in the solvent (T), or a method of cleaning by spraying the solvent (T). A method of immersing the whole body in the solvent (T) is preferable.

表面膨潤法で製造された三次元網目構造の多孔質樹脂層は、支持体と一体化されており、スポンジ状や凝集粒子構造を形成できる。該多孔質樹脂層の厚みは、支持体と溶剤(S)との接触時間によって制御でき、接触時間が短いほど、該多孔質樹脂層の厚みが薄くなる。支持体と溶剤(S)との接触時間は、使用する支持体の素材や厚さ、あるいは溶剤の種類などにより適宜調整する必要がある。接触時間が短すぎると、支持体の溶解が十分に進まず孔が十分に形成されない。また、接触時間が長すぎると、支持体の強度が低下する。   The porous resin layer having a three-dimensional network structure manufactured by the surface swelling method is integrated with the support and can form a sponge-like or aggregated particle structure. The thickness of the porous resin layer can be controlled by the contact time between the support and the solvent (S). The shorter the contact time, the thinner the porous resin layer. The contact time between the support and the solvent (S) needs to be appropriately adjusted depending on the material and thickness of the support to be used, the kind of the solvent, and the like. When the contact time is too short, the dissolution of the support does not proceed sufficiently and pores are not sufficiently formed. Moreover, when the contact time is too long, the strength of the support decreases.

本表面膨潤法において、三次元網目構造の多孔質樹脂層を限定された領域あるいは複数の領域に形成する場合には、例えば、マスキングテープで該多孔質樹脂層を形成する箇所以外の部分を覆っておく方法で、支持体上の一部に三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成することが出来る。   In this surface swelling method, when the porous resin layer having a three-dimensional network structure is formed in a limited region or a plurality of regions, for example, a portion other than the portion where the porous resin layer is formed is covered with a masking tape. In this way, a porous resin layer having a three-dimensional network structure can be formed on a part of the support.

三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成する第三の方法は、鎖状重合体(P)を溶剤(U)に溶解してなる製膜液(K)を支持体に塗布し、該支持体と、該鎖状重合体(P)を溶解または膨潤させず、かつ溶剤(U)とは相溶する溶剤(V)とを接触させることにより、鎖状重合体(P)を多孔質状に凝集させ、支持体表面に三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成する方法(以下、該方法を湿式法と称する。)である。   A third method for forming a porous resin layer having a three-dimensional network structure is to apply a film-forming solution (K) obtained by dissolving a chain polymer (P) in a solvent (U) to a support, The chain polymer (P) is made porous by bringing the polymer into contact with a solvent (V) that does not dissolve or swell the chain polymer (P) and is compatible with the solvent (U). To form a porous resin layer having a three-dimensional network structure on the surface of the support (hereinafter, this method is referred to as a wet method).

湿式法において使用できる鎖状重合体(P)としては、溶剤(U)に溶解して三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成するものが使用でき、スチレン系重合体、スルホン系重合体、ビニル系重合体、アミド系重合体、イミド系重合体、セルロース系重合体、ポリカーボネート、アクリル系重合体などの鎖状重合体(P)がコストを低くでき、取り扱いが容易であることから好ましい。   As the chain polymer (P) that can be used in the wet method, a polymer that dissolves in a solvent (U) to form a porous resin layer having a three-dimensional network structure can be used. A styrene polymer, a sulfone polymer, A chain polymer (P) such as a vinyl polymer, an amide polymer, an imide polymer, a cellulose polymer, a polycarbonate, and an acrylic polymer is preferable because it can reduce the cost and is easy to handle.

湿式法における溶剤(U)は前記表面膨潤法において使用し得る溶剤(S)と同様の溶剤が使用でき、溶剤(V)としては前記表面膨潤法における溶剤(T)と同様の溶剤が使用できる。   The solvent (U) in the wet method can be the same solvent as the solvent (S) that can be used in the surface swelling method, and the solvent (V) can be the same solvent as the solvent (T) in the surface swelling method. .

また、必要に応じて、前記した反応誘発型相分離法において使用できる添加剤などの各種添加剤を製膜液(K)に添加してもよい。   Moreover, you may add various additives, such as an additive which can be used in the above-mentioned reaction induction type | formula phase separation method, to a film forming liquid (K) as needed.

湿式法において使用できる支持体は任意であり、鎖状重合体(P)を溶剤(U)に溶解した製膜液(K)によって実質的に侵されないものが好ましいが、上記製膜液(K)に度溶解または膨潤するものを用いれば、本湿式法に前記膨潤法が加わった機構で三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成することも出来る。このような支持体としては、例えば、重合体;ガラス;石英などの結晶;セラミック;シリコンなどの半導体;金属などが挙げられるが、これらの中でも、重合体が特に好ましい。   The support that can be used in the wet method is arbitrary, and it is preferably one that is not substantially attacked by the film-forming solution (K) obtained by dissolving the chain polymer (P) in the solvent (U). 3), a porous resin layer having a three-dimensional network structure can be formed by a mechanism in which the swelling method is added to the wet method. Examples of such a support include polymers; glass; crystals such as quartz; ceramics; semiconductors such as silicon; metals and the like. Among these, polymers are particularly preferable.

湿式法により得られる多孔質の構造は、スポンジ状構造、凝集粒子状構造、ギロイド構造、その他にマクロボイドを有する複雑な形状の構造であり得る。   The porous structure obtained by the wet method may be a sponge-like structure, an aggregated particle-like structure, a guiloid structure, or a complex-shaped structure having macrovoids.

湿式法を使用した場合には、通常、塗工支持体の反対の面に緻密層を有する不均質膜(非対称膜)が形成されるが、塩やその他の低分子化合物(孔形成剤)などの添加や、貧溶剤、良溶剤の沸点調整などにより、等方性膜とすることも可能である。また、鎖状重合体(P)の濃度、溶剤の添加量などを調製することにより、孔径が0.005〜2μmの三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成できる。   When the wet method is used, a heterogeneous film (asymmetric film) having a dense layer is usually formed on the opposite side of the coating support, but salts and other low molecular compounds (pore forming agents), etc. It is also possible to obtain an isotropic film by addition of the above or by adjusting the boiling point of a poor solvent or a good solvent. Further, by adjusting the concentration of the chain polymer (P), the amount of the solvent added, etc., a porous resin layer having a three-dimensional network structure with a pore size of 0.005 to 2 μm can be formed.

本湿式法において、三次元網目構造の多孔質樹脂層を限定された領域あるいは複数の領域に形成する場合には、例えば、スクリーン印刷などにより、該多孔質樹脂樹脂層を形成する部分にのみ製膜液(K)を塗布する方法や、マスキングテープで該多孔質樹脂層を形成する箇所以外の部分を覆っておく方法で、支持体上の一部に三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成することが出来る。   In this wet method, when the porous resin layer having a three-dimensional network structure is formed in a limited region or in a plurality of regions, for example, it is manufactured only on a portion where the porous resin resin layer is formed by screen printing or the like. A method of applying a membrane liquid (K) or a method of covering a portion other than a portion where the porous resin layer is formed with a masking tape, and a porous resin layer having a three-dimensional network structure on a part of the support. Can be formed.

三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成する第四の方法は、活性エネルギー線重合性化合物(d)、鎖状重合体(Q)、およびこれら両者を溶解させる溶剤(W)を均一に混合した製膜液(L)を支持体に塗布し、活性エネルギー線を照射して重合性化合物(d)を溶液中で重合させた後、該支持体と、該鎖状重合体(Q)を溶解させず、かつ溶剤(W)とは相溶する溶剤(N)とを接触させることにより、鎖状重合体を多孔質状に凝集させ、支持体表面に三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成する方法(以下、該方法をエネルギー線−湿式法と称する。)である。   A fourth method for forming a porous resin layer having a three-dimensional network structure is to uniformly mix an active energy ray-polymerizable compound (d), a chain polymer (Q), and a solvent (W) for dissolving both of them. The film-forming solution (L) is applied to a support, irradiated with active energy rays to polymerize the polymerizable compound (d) in the solution, and then the support and the chain polymer (Q) are combined. A porous polymer layer having a three-dimensional network structure is formed on the surface of the support by aggregating the chain polymer into a porous state by bringing it into contact with a solvent (N) that is not dissolved and is compatible with the solvent (W). (Hereinafter, this method is referred to as an energy beam-wet method).

本方法は、活性エネルギー線重合性化合物(b)の項で述べたと同様に、活性エネルギー線重合性化合物(d)に水酸基、アミノ基、カルボキシル基、アルデヒド基、エポキシ記その他の任意の官能基を有する活性エネルギー線重合性化合物を用いることで、三次元網目構造の多孔質樹脂層の表面に、前記重合誘発層分離法より効率よくこれらの官能基を導入することが出来る。   In this method, as described in the section of the active energy ray polymerizable compound (b), the active energy ray polymerizable compound (d) is added with a hydroxyl group, an amino group, a carboxyl group, an aldehyde group, an epoxy group or any other functional group. By using the active energy ray-polymerizable compound having the above, these functional groups can be introduced into the surface of the porous resin layer having a three-dimensional network structure more efficiently than the polymerization inducing layer separation method.

活性エネルギー線重合性化合物(d)は架橋重合性の化合物が好ましく、前記活性エネルギー線重合性化合物(b)として例示したものの中から好適に選択して用いることが出来る。活性エネルギー線重合性化合物(d)の硬化物は、溶剤(W)に可溶であっても不溶であっても良いが、該化合物(d)が有する官能基を細孔表面に効率よく配置するためには、可溶であることが好ましい。なお、該化合物(d)の硬化物が架橋重合体であるときには、「可溶」は「ゲル化する」、「不溶」は「ゲル化しない」に置き換えることとする(以下同様)。   The active energy ray polymerizable compound (d) is preferably a crosslinkable compound, and can be suitably selected from those exemplified as the active energy ray polymerizable compound (b). The cured product of the active energy ray polymerizable compound (d) may be soluble or insoluble in the solvent (W), but the functional group of the compound (d) is efficiently arranged on the pore surface. In order to do so, it is preferably soluble. When the cured product of the compound (d) is a crosslinked polymer, “soluble” is replaced with “gelling” and “insoluble” is replaced with “not gelling” (the same applies hereinafter).

また、該化合物(d)は溶剤(N)に対して、可溶であっても不溶であっても良いが、該化合物(d)が有する官能基を細孔表面に効率よく配置するためには、該化合物(d)の硬化物が架橋重合体であるときにはゲル化するものであることが好ましく、非架橋重合体である場合には、流失を避けるため、不溶であることが好ましい。   Further, the compound (d) may be soluble or insoluble in the solvent (N), but in order to efficiently arrange the functional group of the compound (d) on the pore surface. Is preferably gelled when the cured product of the compound (d) is a cross-linked polymer, and in the case of a non-cross-linked polymer, it is preferably insoluble to avoid loss.

鎖状重合体(Q)も任意であり、例えば前記鎖状重合体(P)として例示したものを使用できる。鎖状重合体(Q)は、2種以上の鎖状重合体(Q)を混合して使用することが、三次元網目構造の多孔質樹脂層表面の細孔径が過度に小さくならず、また、三次元網目構造の多孔質樹脂層内部にマクロボイドが形成されにくいため好ましい。   The chain polymer (Q) is also arbitrary, and for example, those exemplified as the chain polymer (P) can be used. When the chain polymer (Q) is used by mixing two or more chain polymers (Q), the pore diameter on the surface of the porous resin layer having a three-dimensional network structure is not excessively reduced, It is preferable because macrovoids are hardly formed inside the porous resin layer having a three-dimensional network structure.

溶剤(W)は、活性エネルギー線重合性化合物(d)から生成する重合体を溶解または膨潤させるものであってもさせないものであっても良いが、溶解または膨潤させるものであることが、官能基を細孔表面に高密度に固定することが出来るため好ましい。溶剤(W)は、前記溶剤(S)として例示したものから好適に選択して使用できる。   The solvent (W) may or may not dissolve or swell the polymer produced from the active energy ray polymerizable compound (d). This is preferable because the group can be fixed to the surface of the pores with high density. The solvent (W) can be suitably selected from those exemplified as the solvent (S).

溶剤(N)は、活性エネルギー線重合性化合物(d)から生成する重合体が非架橋重合体である場合には溶解させないものであることが好ましいが、該重合体が架橋重合体である場合には膨潤させるものであってもさせないものであっても良い。溶剤(N)は、前記溶剤(T)として例示したものから好適に選択して使用できる。   The solvent (N) is preferably not dissolved when the polymer produced from the active energy ray polymerizable compound (d) is a non-crosslinked polymer, but when the polymer is a crosslinked polymer. The swell may or may not swell. The solvent (N) can be suitably selected from those exemplified as the solvent (T).

本第四の方法において、三次元網目構造の多孔質樹脂層を限定された領域あるいは複数の領域に形成する場合には、例えば、スクリーン印刷などにより、該多孔質樹脂層を形成する部分にのみ製膜液(L)を塗布する方法や、マスキングテープで該多孔質樹脂層を形成する箇所以外の部分を覆っておく方法で、支持体上の一部に該多孔質樹脂層を形成することが出来る。   In the fourth method, when the porous resin layer having a three-dimensional network structure is formed in a limited region or a plurality of regions, for example, only on the portion where the porous resin layer is formed by screen printing or the like. Forming the porous resin layer on a part of the support by applying the film-forming solution (L) or by covering the part other than the part where the porous resin layer is formed with a masking tape. I can do it.

本第四の方法は、官能基を有する活性エネルギー線重合性化合物(d)を使用することで、三次元網目構造の多孔質樹脂層の細孔表面に容易に、高密度に官能基を導入できる。   In the fourth method, by using the active energy ray-polymerizable compound (d) having a functional group, functional groups are easily introduced at a high density on the pore surface of the porous resin layer having a three-dimensional network structure. it can.

上記例示した方法により形成できる三次元網目構造の多孔質樹脂層は、支持体の一面全体に形成しても良いし、支持体の一部に形成しても良い。後者の場合、該多孔質樹脂層の形成部分と非形成部分の双方を通過する流路を形成しても良い。こうすることによって、流路底面の一部に三次元網目構造の多孔質樹脂層部分を有し他の部分には有さないマイクロ流体素子を形成することが出来る。このとき、支持体上の一部に形成された三次元網目構造の多孔質樹脂層の平面寸法を、流路の平面寸法より大きくしておくことで、該多孔質樹脂層と流路の位置を厳密に合わせる必要が無くなり、製造が容易になる。流路部分以外の三次元網目構造の多孔質樹脂層は、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)硬化物で充填される。例えば、支持体上にn本(nは正の整数)の平行な線状に該多孔質樹脂層を形成し、流路をこれと直交する向きに形成することによって、厳密な位置合わせをすること無く、流路内にn箇所の三次元網目構造の多孔質樹脂層スポットを形成することが出来る。   The porous resin layer having a three-dimensional network structure that can be formed by the method exemplified above may be formed on the entire surface of the support, or may be formed on a part of the support. In the latter case, a flow path that passes through both the formed portion and the non-formed portion of the porous resin layer may be formed. By doing so, it is possible to form a microfluidic device having a porous resin layer portion having a three-dimensional network structure in a part of the bottom surface of the flow path and not in other portions. At this time, by setting the plane dimension of the porous resin layer having a three-dimensional network structure formed on a part of the support to be larger than the plane dimension of the flow path, the position of the porous resin layer and the flow path is determined. It is not necessary to match the strictness and manufacturing becomes easy. The porous resin layer having a three-dimensional network structure other than the flow path portion is filled with a cured product of the active energy ray-curable resin composition (X). For example, exact alignment is performed by forming the porous resin layer in the form of n (n is a positive integer) parallel lines on the support, and forming the flow path in a direction perpendicular to the porous resin layer. The n-dimensional three-dimensional network structure porous resin layer spots can be formed in the flow path.

上記例示した四つの方法において使用する支持体の形状は特に限定されず、使用目的の応じて任意の形状のものを使用できる。例えば、シート状(フィルム状、リボン状、ベルト状を含む)、板状、ロール状、球状などの形状が挙げられるが、組成物(X)をその上に塗工し易く、また、活性エネルギー線を照射し易いという観点から、塗工面が平面状または2次曲面状の形状であることが好ましい。   The shape of the support used in the four methods exemplified above is not particularly limited, and any shape can be used according to the purpose of use. Examples thereof include sheet-like (including film-like, ribbon-like, and belt-like), plate-like, roll-like, and spherical shapes, and the composition (X) can be easily applied thereon, and the active energy. From the viewpoint that it is easy to irradiate a line, it is preferable that the coated surface has a planar shape or a quadric surface shape.

支持体はまた、重合体の場合もそれ以外の素材の場合も、表面処理されていて良い。表面処理は、反応誘発型相分離法、または湿式法の製膜液による溶解防止を目的としたもの、製膜液の濡れ性向上及び三次元網目構造の多孔質樹脂層の接着性向上を目的としたものなどが挙げられる。   The support may be surface-treated both in the case of a polymer and other materials. Surface treatment is aimed at preventing dissolution by reaction-induced phase separation method or wet method film-forming solution, and improving wettability of film-forming solution and improving adhesion of porous resin layer with 3D network structure. And so on.

支持体の表面処理方法は任意であり、例えば、重合性化合物(a)として列挙した化合物群から選ばれるものを含有する組成物を支持体の表面に塗布し、活性エネルギー線を照射して硬化させる処理、コロナ処理、プラズマ処理、火炎処理、酸又はアルカリ処理、スルホン化処理、フッ素化処理、シランカップリング剤等によるプライマー処理、表面グラフト重合、界面活性剤や離型剤等の塗布、ラビングやサンドブラストなどの物理的処理などが挙げられる。   The surface treatment method of the support is arbitrary, for example, a composition containing a compound selected from the group of compounds listed as the polymerizable compound (a) is applied to the surface of the support and cured by irradiation with active energy rays. Treatment, corona treatment, plasma treatment, flame treatment, acid or alkali treatment, sulfonation treatment, fluorination treatment, primer treatment with silane coupling agent, surface graft polymerization, application of surfactant or release agent, rubbing And physical treatment such as sandblasting.

上記に例示した方法によれば、支持体の表面に、スポンジ状構造、凝集粒子状構造、ギロイド構造、マクロボイドを有する形状の構造、あるいはこられの混合形状の構造を有する多孔質樹脂層を形成できる。また、得られる三次元網目構造の多孔質樹脂層は多数の細孔の表面として大きな表面積を有するため、触媒や酵素、あるいはDNA、糖鎖、細胞、タンパク質などを多く固定できる。   According to the method exemplified above, a porous resin layer having a sponge-like structure, an aggregated particle-like structure, a guiloid structure, a shape having a macrovoid, or a mixed shape structure on the surface of the support. Can be formed. Further, since the obtained porous resin layer having a three-dimensional network structure has a large surface area as the surface of a large number of pores, a large amount of catalyst, enzyme, DNA, sugar chain, cell, protein, etc. can be immobilized.

三次元網目構造の多孔質樹脂層の表面を疎水性にすると、多孔質の表面に官能基を導入しなくても酵素や抗原などのタンパク質を疎水性相互作用で三次元網目構造の多孔質樹脂層の表面に固定させることができる。一方、タンパク質やDNA、糖鎖などを固定させる場合には、予め三次元網目構造の多孔質樹脂層の細孔表面に反応性を有する官能基(例えばアミノ基、カルボキシル基、水酸基、エポキシ基、アルデヒド基、イソシアナト基、―COCl基等)を導入し、次いで、直接または他の官能基を介して、上記タンパク質やDNA、糖鎖などのアミノ基や水酸基、リン酸基、カルボキシル基を反応させることにより、共有結合で三次元網目構造の多孔質樹脂層の表面に固定することができる。   When the surface of a porous resin layer with a three-dimensional network structure is made hydrophobic, proteins such as enzymes and antigens can be hydrophobically interacted with the porous resin with a three-dimensional network structure without introducing functional groups into the porous surface. It can be fixed to the surface of the layer. On the other hand, when protein, DNA, sugar chain or the like is immobilized, a functional group (for example, amino group, carboxyl group, hydroxyl group, epoxy group, etc.) having reactivity on the pore surface of the porous resin layer having a three-dimensional network structure in advance. Aldehyde group, isocyanato group, —COCl group, etc.), and then reacts the amino group, hydroxyl group, phosphate group, carboxyl group of the protein, DNA, sugar chain, etc. directly or via other functional groups By this, it can fix to the surface of the porous resin layer of a three-dimensional network structure by a covalent bond.

三次元網目構造の多孔質樹脂層の厚みは、使用目的に応じて適宜選択すればよい。例えばアフィニティークロマトグラフィーとして使用する場合には、該多孔質樹脂層の厚さは3〜100μmであることが好ましく、5〜50μmであることが更に好ましい。   What is necessary is just to select the thickness of the porous resin layer of a three-dimensional network structure suitably according to the intended purpose. For example, when used as affinity chromatography, the thickness of the porous resin layer is preferably 3 to 100 μm, and more preferably 5 to 50 μm.

得られた三次元網目構造の多孔質樹脂層は、その表面を用途に応じて上記支持体の表面処理に挙げた方法で表面処理を行っても良い。例えば、タンパク質やDNAなどの溶質の該多孔質樹脂層表面への非特異的吸着を抑制する目的で、該多孔質樹脂層の表面に親水基、疎水基及びその他の官能基を導入する目的で、重合性化合物(a)として列挙した化合物群から選ばれる一種以上の化合物(特に親水性や両新媒性の重合性化合物)を含む組成物を該多孔質樹脂層の表面に塗布し、活性エネルギー線を照射して硬化させる方法などにより表面処理できる。   The obtained porous resin layer having a three-dimensional network structure may be subjected to surface treatment by the method described in the surface treatment of the support according to the use. For example, in order to suppress nonspecific adsorption of solutes such as proteins and DNA to the surface of the porous resin layer, for the purpose of introducing hydrophilic groups, hydrophobic groups and other functional groups to the surface of the porous resin layer. A composition containing at least one compound selected from the group of compounds listed as the polymerizable compound (a) (particularly a hydrophilic or amphiphilic polymerizable compound) is applied to the surface of the porous resin layer, and active Surface treatment can be performed by a method of curing by irradiating energy rays.

工程(2)においては、三次元網目構造の多孔質樹脂層に組成物(X)を塗工することにより、該多孔質樹脂層内に組成物(X)が含浸し、該多孔質樹脂層内、および該多孔質上に組成物(X)の未硬化塗膜が形成される。その後、流路と成すべき部分以外の未硬化塗膜に活性エネルギー線を照射し、非照射部分の未硬化の組成物(X)を除去することにより、底面が該多孔質樹脂層、壁面が組成物(X)の硬化又は半硬化塗膜からなる凹部が得られ、流路となる部分以外の該多孔質樹脂層は、含浸した組成物(X)の硬化または半硬化物により孔が閉塞される。   In the step (2), the composition (X) is impregnated in the porous resin layer by applying the composition (X) to the porous resin layer having a three-dimensional network structure, and the porous resin layer An uncured coating film of the composition (X) is formed inside and on the porous body. Thereafter, the active energy ray is irradiated to the uncured coating film other than the portion to be formed with the flow path, and the uncured composition (X) in the non-irradiated portion is removed, so that the bottom surface is the porous resin layer and the wall surface is A recess made of a cured or semi-cured coating of the composition (X) is obtained, and the porous resin layer other than the portion that becomes the flow path is blocked by the cured or semi-cured product of the impregnated composition (X). Is done.

工程(2)において使用する活性エネルギー線重合性の化合物(a)(以下、該化合物を重合性化合物(a)と称する。)は、重合開始剤の存在下、あるいは非存在下で活性エネルギー線により重合し得る化合物であり、付加重合性の化合物や、活性エネルギー線重合性官能基として重合性の炭素−炭素二重結合を有するものが好ましい。なかでも、反応性の高い(メタ)アクリル系化合物やビニルエーテル類や、光重合開始剤の不存在下でも硬化するマレイミド系化合物などが好ましい。   The active energy ray-polymerizable compound (a) (hereinafter referred to as the polymerizable compound (a)) used in the step (2) is active energy rays in the presence or absence of a polymerization initiator. A compound that can be polymerized by an addition polymerization compound, and a compound having a polymerizable carbon-carbon double bond as an active energy ray polymerizable functional group are preferred. Of these, highly reactive (meth) acrylic compounds and vinyl ethers, and maleimide compounds that cure even in the absence of a photopolymerization initiator are preferred.

また、重合性化合物(a)が多官能の化合物であると、重合して架橋構造となるため、硬化後の強度も高くなる。   Further, when the polymerizable compound (a) is a polyfunctional compound, it is polymerized to form a crosslinked structure, so that the strength after curing is also increased.

このような重合性化合物(a)としては、例えば、前記した反応誘発型相分離法において使用できる重合性化合物(b)と同様の化合物を使用できる。   As such a polymerizable compound (a), for example, the same compound as the polymerizable compound (b) that can be used in the reaction-induced phase separation method can be used.

重合性化合物(a)は単独で、あるいは二種以上を混合して使用することができ、また、粘度の調節や、あるいは接着性、粘着性、親水性などの機能を付与するために、単官能モノマーと混合して使用してもよい。
混合できる単官能モノマーとしては、例えば前記した反応誘発型相分離法において使用できる単官能モノマーと同様の化合物を使用できる。
The polymerizable compound (a) can be used alone or in admixture of two or more kinds. In addition, in order to adjust the viscosity or to provide functions such as adhesiveness, tackiness, hydrophilicity, etc. You may mix and use with a functional monomer.
As the monofunctional monomer that can be mixed, for example, the same compound as the monofunctional monomer that can be used in the reaction-induced phase separation method described above can be used.

組成物(X)は、少なくとも上記重合性化合物(a)を含有する。該組成物(X)は、重合性化合物(a)の他に、重合性化合物(a)と共重合可能な両親媒性の重合性化合物(以下、該両親媒性の重合性化合物を両親媒性化合物(c)と称する。)を含有することが好ましい。組成物(X)が両親媒性化合物(c)を含有することで、得られる硬化物を水に膨潤しにくくでき、かつ硬化物の表面を生体成分に対して吸着性の低い親水性にすることができる。   The composition (X) contains at least the polymerizable compound (a). The composition (X) contains, in addition to the polymerizable compound (a), an amphiphilic polymerizable compound copolymerizable with the polymerizable compound (a) (hereinafter referred to as amphiphilic polymerizable compound). (Referred to as a functional compound (c)). By containing the amphiphilic compound (c) in the composition (X), the obtained cured product can be hardly swelled in water, and the surface of the cured product is made hydrophilic with low adsorptivity to biological components. be able to.

両親媒性化合物(c)としては、分子内に親水基と疎水基の両者を含有し、活性エネルギー線の照射により、組成物(X)に含有される活性エネルギー線重合性化合物(a)と共重合可能な重合性官能基を有する化合物を使用できる。両親媒性化合物(c)は架橋重合体となるものである必要はないが、架橋重合体となる化合物であってもよい。また、重合性化合物(a)と均一に相溶するものであればよい。ここで相溶とは、巨視的に相分離しないことを言い、ミセルを形成して安定的に分散している状態も含まれる。   As the amphiphilic compound (c), the active energy ray-polymerizable compound (a) containing both a hydrophilic group and a hydrophobic group in the molecule and contained in the composition (X) by irradiation with active energy rays A compound having a polymerizable functional group capable of copolymerization can be used. The amphiphilic compound (c) does not have to be a crosslinked polymer, but may be a compound that becomes a crosslinked polymer. Moreover, what is necessary is just to be compatible with the polymeric compound (a) uniformly. Here, the term “compatible” means that the phases are not macroscopically separated, and includes a state where micelles are formed and stably dispersed.

重合性化合物(a)が1分子中に2個以上の重合性炭素−炭素不飽和結合を有する化合物である場合には、両親媒性化合物(c)は、1分子中に1個以上の重合性炭素−炭素不飽和結合を有する化合物であることが好ましい。   When the polymerizable compound (a) is a compound having two or more polymerizable carbon-carbon unsaturated bonds in one molecule, the amphiphilic compound (c) is one or more polymerized in one molecule. A compound having a carbon-carbon unsaturated bond is preferred.

両親媒性化合物(c)は、分子中に親水基と疎水基を有し、水、あるいは疎水性溶媒のそれぞれに相溶する化合物である。この場合に於いても、相溶とは巨視的に相分離しないことをいい、ミセルを形成して安定的に分散している状態も含まれる。   The amphiphilic compound (c) is a compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group in the molecule and compatible with water or a hydrophobic solvent. Even in this case, “compatible” means that the phase does not macroscopically separate, and includes a state where micelles are formed and stably dispersed.

両親媒性化合物(c)は、0℃において、水に対する溶解度が0.5質量%以上で、且つ25℃のシクロヘキサン:トルエン=5:1(質量比)混合溶媒に対する溶解度が25質量%以上であることが好ましい。ここで言う溶解度とは、例えば、溶解度が0.5質量%以上であるとは、少なくとも0.5質量%の化合物が溶解可能であることをいう。水に対する溶解度、あるいはシクロヘキサン:トルエン=5:1(質量比)混合溶媒に対する溶解度の少なくとも一方がこれらの値より低い化合物を使用すると、表面親水性と耐水性の両特性に優れる硬化物を得ることが困難となる。   The amphiphilic compound (c) has a solubility in water of 0.5% by mass or more at 0 ° C. and a solubility in a mixed solvent of cyclohexane: toluene = 5: 1 (mass ratio) at 25 ° C. of 25% by mass or more. Preferably there is. The term “solubility” used herein means, for example, that the solubility is 0.5% by mass or more means that at least 0.5% by mass of a compound can be dissolved. When at least one of the solubility in water or the solubility in cyclohexane: toluene = 5: 1 (mass ratio) mixed solvent is lower than these values, a cured product excellent in both surface hydrophilicity and water resistance can be obtained. It becomes difficult.

両親媒性化合物(c)は、ノニオン性親水基、特にポリエーテル系の親水基を有する場合には、親水性と疎水性のバランスが、グリフィンのHLB(エイチ・エル・ビー)値にして11〜16の範囲にあるものが好ましく、11〜15の範囲にあるものが更に好ましい。この範囲外では、高い親水性と耐水性に優れた成形物を得ることが困難であるか、それを得るための化合物の組み合わせや混合比が限定されてしまう。   When the amphiphilic compound (c) has a nonionic hydrophilic group, particularly a polyether-based hydrophilic group, the balance between hydrophilicity and hydrophobicity is 11 in terms of the HLB value of griffin. The thing in the range of -16 is preferable, and the thing in the range of 11-15 is still more preferable. Outside this range, it is difficult to obtain a molded product having high hydrophilicity and water resistance, or the combination and mixing ratio of the compounds for obtaining it are limited.

両親媒性化合物(c)が有する親水基は任意であり、例えば、アミノ基、四級アンモニウム基、フォスフォニウム基などのカチオン基;スルホン基、燐酸基、カルボニル基などのアニオン基;水酸基、ポリエチレングリコール鎖、アミド基などのノニオン基;アミノ酸残基などの両性イオン基であってよい。両親媒性化合物(c)は、親水基としてポリエーテル基を有する化合物が好ましく、繰り返し数6〜20のポリエチレングリコール鎖を有する化合物が特に好ましい。   The hydrophilic group possessed by the amphiphilic compound (c) is arbitrary, for example, a cationic group such as an amino group, a quaternary ammonium group or a phosphonium group; an anionic group such as a sulfone group, a phosphoric acid group or a carbonyl group; Nonionic groups such as polyethylene glycol chains and amide groups; zwitterionic groups such as amino acid residues may be used. The amphiphilic compound (c) is preferably a compound having a polyether group as a hydrophilic group, and particularly preferably a compound having a polyethylene glycol chain having 6 to 20 repeats.

両親媒性化合物(c)の疎水基としては、例えば、アルキル基、アルキレン基、アルキルフェニル基、長鎖アルコキシ基、フッ素置換アルキル基、シロキサン基などが挙げられる。両親媒性化合物(c)は、疎水基として炭素数6〜20のアルキル基又はアルキレン基を有する化合物であることが好ましい。炭素数6〜20のアルキル基又はアルキレン基は、例えば、アルキルフェニル基、アルキルフェノキシ基、アルコキシ基、フェニルアルキル基などの形で含有されていてもよい。   Examples of the hydrophobic group of the amphiphilic compound (c) include an alkyl group, an alkylene group, an alkylphenyl group, a long chain alkoxy group, a fluorine-substituted alkyl group, and a siloxane group. The amphiphilic compound (c) is preferably a compound having an alkyl group or alkylene group having 6 to 20 carbon atoms as a hydrophobic group. The alkyl group or alkylene group having 6 to 20 carbon atoms may be contained in the form of, for example, an alkylphenyl group, an alkylphenoxy group, an alkoxy group, or a phenylalkyl group.

両親媒性化合物(c)は、親水基として繰り返し数6〜20のポリエチレングリコール鎖を有し、かつ、疎水基として炭素原子数6〜20のアルキル基又はアルキレン基を有する化合物であることが好ましい。これらの両親媒性化合物(c)の中でも、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(n=8〜17)(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(n=8〜17)(メタ)アクリレートが特に好ましい。   The amphiphilic compound (c) is preferably a compound having a polyethylene glycol chain having a repeating number of 6 to 20 as a hydrophilic group and an alkyl or alkylene group having 6 to 20 carbon atoms as a hydrophobic group. . Among these amphiphilic compounds (c), nonylphenoxypolyethylene glycol (n = 8 to 17) (meth) acrylate and nonylphenoxypolypropylene glycol (n = 8 to 17) (meth) acrylate are particularly preferable.

組成物(X)に含まれる、重合性化合物(a)と両親媒性化合物(c)の好ましい割合は、重合性化合物(a)及び両親媒性化合物(c)の種類や組み合わせによって異なるが、重合性化合物(a)1質量部に対して、両親媒性化合物(c)0.1〜5質量部であることが好ましく、0.2〜3質量部であることが更に好ましい。重合性化合物(a)1質量部に対して、両親媒性化合物(c)が0.1質量部未満であると、高い親水性の表面を形成することが困難となり、また、5質量部よりも多いと、水に対して膨潤し、組成物(X)の重合体がゲル化するおそれがある。   The preferred ratio of the polymerizable compound (a) and the amphiphilic compound (c) contained in the composition (X) varies depending on the types and combinations of the polymerizable compound (a) and the amphiphilic compound (c). It is preferable that it is 0.1-5 mass parts with respect to 1 mass part of polymeric compounds (a), and it is still more preferable that it is 0.2-3 mass parts. When the amount of the amphiphilic compound (c) is less than 0.1 parts by mass relative to 1 part by mass of the polymerizable compound (a), it becomes difficult to form a highly hydrophilic surface, and from 5 parts by mass If it is too large, the polymer may swell with water and the polymer of the composition (X) may be gelled.

重合性化合物(a)と両親媒性化合物(c)との混合比を適宜選択することにより、湿潤状態でゲル化せず、かつ高親水性、および低吸着性を示す硬化物を製造することができる。両親媒性化合物(c)の親水性の度合いが強いほど、例えばグリフィンのHLB値が大きなものほど、両親媒性化合物(c)の添加量を少なくすることが好ましい。   Producing a cured product exhibiting high hydrophilicity and low adsorptivity without gelation in a wet state by appropriately selecting the mixing ratio of the polymerizable compound (a) and the amphiphilic compound (c). Can do. The more hydrophilic the amphiphilic compound (c), for example, the larger the HLB value of griffin, it is preferable to reduce the amount of the amphiphilic compound (c) added.

組成物(X)には、三次元網目構造の多孔質樹脂層表面に導入する官能基を有する重合性化合物(b)を混合することも好ましい。特に、三次元網目構造の多孔質樹脂層表面に、ある官能基を導入する場合には、該官能基を有する樹脂を三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成する樹脂に使用し、かつ、組成物(X)に、該官能基を有する重合性化合物(b)を混合することが好ましい。これにより、後述の、非照射部分の未硬化の前記組成物(X)を除去する工程において、組成物(X)の除去が不完全であっても、該組成物の降下物で細孔表面が覆われて、該官能基が露出しなくなる不都合を防ぐことが出来る。   It is also preferable to mix the composition (X) with a polymerizable compound (b) having a functional group introduced into the surface of the porous resin layer having a three-dimensional network structure. In particular, when a certain functional group is introduced to the surface of the porous resin layer having a three-dimensional network structure, a resin having the functional group is used as a resin for forming the porous resin layer having a three-dimensional network structure, and It is preferable to mix the polymerizable compound (b) having the functional group into the composition (X). As a result, in the step of removing the uncured composition (X) in the non-irradiated portion, which will be described later, even if the removal of the composition (X) is incomplete, Can be prevented from being exposed to the functional group.

また、組成物(X)には、必要に応じて、光重合開始剤、重合遅延剤、重合禁止剤、溶剤、増粘剤、改質剤、着色剤などを混合して使用することができる。   In addition, the composition (X) can be used by mixing a photopolymerization initiator, a polymerization retarder, a polymerization inhibitor, a solvent, a thickener, a modifier, a colorant and the like, if necessary. .

組成物(X)に添加できる光重合開始剤、重合遅延剤、および重合禁止剤としては、例えば、前記した反応誘発型相分離法において製膜液(J)の光重合開始剤、重合遅延剤、および重合禁止剤と同様の化合物を好ましく使用できる。   Examples of the photopolymerization initiator, the polymerization retarder, and the polymerization inhibitor that can be added to the composition (X) include a photopolymerization initiator and a polymerization retarder for the film-forming solution (J) in the reaction-induced phase separation method described above. And the same compounds as the polymerization inhibitor can be preferably used.

溶剤としては、特に限定されないが、使用する重合性化合物(a)や組成物(X)に添加された添加剤、あるいは要求される粘度などによって溶剤の種類や添加量を適宜調整する必要があるが、例えば、エタノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、N,N−ジメチルホルムアミドの如くアミド系溶剤、塩化メチレンなどの塩素系溶剤などが挙げられる。   Although it does not specifically limit as a solvent, It is necessary to adjust the kind and addition amount of a solvent suitably with the additive added to the polymeric compound (a) and composition (X) to be used, or the required viscosity. Examples thereof include alcohols such as ethanol, ketones such as acetone, amide solvents such as N, N-dimethylformamide, and chlorine solvents such as methylene chloride.

組成物(X)の粘度は、三次元網目構造の多孔質樹脂層の孔径に応じて変わりうるものであるが、三次元網目構造の多孔質樹脂層の上に塗工した際に、組成物(X)が速く三次元網目構造の多孔質樹脂層内へ浸透すること、および活性エネルギー線照射後に、非照射部分の未硬化の組成物(X)を除去する際に、組成物(X)が完全に三次元網目構造の多孔質樹脂層から除去される観点から、組成物(X)の粘度が25℃において30〜3000mPa・sの範囲であることが好ましく、100〜1000mPa・sの範囲であることが更に好ましい。粘度が30mPa・s未満であると、凹部の深さ制御が困難になり、一方、粘度が3000mPa・sより大きいと、組成物(X)の三次元網目構造の多孔質樹脂層内部への浸透が困難になり、また、非照射部分の未硬化の組成物(X)の除去も困難になる。   The viscosity of the composition (X) can vary depending on the pore size of the porous resin layer having a three-dimensional network structure, but when applied onto the porous resin layer having a three-dimensional network structure, When (X) penetrates rapidly into the porous resin layer having a three-dimensional network structure and the uncured composition (X) in the non-irradiated part is removed after irradiation with active energy rays, the composition (X) From the viewpoint of completely removing from the porous resin layer having a three-dimensional network structure, the viscosity of the composition (X) is preferably in the range of 30 to 3000 mPa · s at 25 ° C., and in the range of 100 to 1000 mPa · s. More preferably. When the viscosity is less than 30 mPa · s, it becomes difficult to control the depth of the concave portion. On the other hand, when the viscosity is more than 3000 mPa · s, the composition (X) penetrates into the porous resin layer having a three-dimensional network structure. It becomes difficult to remove the uncured composition (X) from the non-irradiated part.

工程(2)において、三次元網目構造の多孔質樹脂層の上に組成物(X)を塗工する方法としては任意の塗工方法を用いることができ、例えば、スピンコート法、ローラーコート法、流延法、ディッピング法、スプレー法、バーコーター法、X−Yアプリケータ法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、グラビア印刷法、ノズルからの押し出しや注型などの方法が挙げられる。また、組成物(X)が高粘度である場合や特に薄く塗工する場合には、組成物(X)に溶剤を含有させて塗工した後、該溶剤を揮発させる方法により塗工することもできる。   In the step (2), any coating method can be used as a method for coating the composition (X) on the porous resin layer having a three-dimensional network structure. For example, a spin coating method or a roller coating method can be used. , Casting method, dipping method, spray method, bar coater method, XY applicator method, screen printing method, letterpress printing method, gravure printing method, extrusion from nozzle and casting method. In addition, when the composition (X) has a high viscosity or is particularly thinly coated, the composition (X) is coated by adding a solvent and then volatilizing the solvent. You can also.

組成物(X)を塗工する厚さは、活性エネルギー線照射後に三次元網目構造の多孔質樹脂層の上部に硬化又は半硬化塗膜が得られれば特に制限されないが、例えば底面の該多孔質樹脂層に特定の物質を固定して、アフィニティークロマトグラフィーとして使用する場合には、活性エネルギー線照射後に該多孔質樹脂層の上部に形成される硬化又は半硬化塗膜の厚さ、すなわち凹部の壁面高さが3〜150μmとなる範囲が好ましく、5μm〜50μmとなる範囲であれば更に好ましい。3μmより薄いと凹部に蓋となる他の部材を固着して該凹部を空洞状の流路とする際に、流路が閉塞するおそれがある。一方、150μmより厚いと、水溶液が流路内を通過しながら、水溶液中の物質が底面の三次元網目構造の多孔質樹脂層に吸脱着(相互作用)しにくくなり、アフィニティークロマトグラフィーの用途には不向きとなる。   The thickness for coating the composition (X) is not particularly limited as long as a cured or semi-cured coating is obtained on the upper part of the porous resin layer having a three-dimensional network structure after irradiation with active energy rays. When a specific substance is fixed to the porous resin layer and used as affinity chromatography, the thickness of the cured or semi-cured coating film formed on the porous resin layer after irradiation with active energy rays, that is, a concave portion The wall height is preferably in the range of 3 to 150 μm, more preferably in the range of 5 to 50 μm. If the thickness is less than 3 μm, another member that serves as a lid may be fixed to the recess to make the recess a hollow channel, and the channel may be blocked. On the other hand, when it is thicker than 150 μm, the aqueous solution passes through the channel, and the substance in the aqueous solution becomes difficult to adsorb and desorb (interact) with the porous resin layer having a three-dimensional network structure on the bottom surface. Is unsuitable.

活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)に溶媒を添加した場合には、塗工後、該溶媒を揮発除去する。除去方法は任意であり、例えば、風乾、熱風乾燥、赤外線乾燥、真空乾燥、マイクロ波乾燥などを使用できる。溶剤の除去は、活性エネルギー線照射の後でも良いが、流路の寸法や形状を正確に制御するためには、活性エネルギー線照射の前であることが好ましい。   When a solvent is added to the active energy ray-curable resin composition (X), the solvent is removed by volatilization after coating. The removing method is arbitrary, and for example, air drying, hot air drying, infrared drying, vacuum drying, microwave drying, and the like can be used. The removal of the solvent may be performed after the irradiation with active energy rays, but is preferably performed before the irradiation with active energy rays in order to accurately control the size and shape of the flow path.

照射する活性エネルギー線としては、紫外線、可視光線、赤外線、レーザー光線、放射光などの光線;エックス線、ガンマ線、放射光などの電離放射線;電子線、イオンビーム、ベータ線、重粒子線などの粒子線が挙げられる。これらの中でも、取り扱い性や硬化速度の面から紫外線及び可視光が好ましく、紫外線が特に好ましい。硬化速度を速め、硬化を完全に行う目的で、活性エネルギー線の照射を低酸素濃度雰囲気で行うことが好ましい。低酸素濃度雰囲気としては、窒素気流中、二酸化炭素気流中、アルゴン気流中、真空又は減圧雰囲気が好ましい。   Active energy rays to be irradiated include rays such as ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, laser rays and radiant rays; ionizing radiations such as X-rays, gamma rays and radiant rays; particle rays such as electron rays, ion beams, beta rays and heavy particle rays Is mentioned. Among these, ultraviolet rays and visible light are preferable from the viewpoint of handleability and curing speed, and ultraviolet rays are particularly preferable. For the purpose of accelerating the curing and complete the curing, it is preferable to irradiate active energy rays in a low oxygen concentration atmosphere. The low oxygen concentration atmosphere is preferably a nitrogen stream, a carbon dioxide stream, an argon stream, a vacuum or a reduced pressure atmosphere.

三次元網目構造の多孔質樹脂層を底面全体または底面の一部に形成された凹部を形成するために、上記活性エネルギー線を照射する際に、活性エネルギー線をパターニング照射する。パターニング照射の方法は任意であり、例えば、活性エネルギー線を照射しない部分をマスキングして照射する、あるいはレーザーなどの活性エネルギー線のビームを走査するなどのフォトリソグラフィーの手法が利用できる。フォトマスクを使用する場合には、フォトマスクは塗膜と非接触の方式でも接触方式でも良い。   In order to form a recess formed on the entire bottom surface or a part of the bottom surface of the porous resin layer having a three-dimensional network structure, patterning irradiation is performed on the active energy beam when the active energy beam is irradiated. The patterning irradiation method is arbitrary, and for example, a photolithography technique such as masking and irradiating a portion that is not irradiated with active energy rays or scanning with a beam of active energy rays such as a laser can be used. In the case of using a photomask, the photomask may be a non-contact type or a contact type with the coating film.

組成物(X)の未硬化塗膜の硬化を半硬化とすることによって、接着剤を使用することなく蓋となる他の部材と固着することが可能であり、また、接着剤を使用する場合にも接着強度が向上する。組成物(X)の硬化状態を半硬化とした場合には、最終的なマイクロ流体素子と成す前のいずれかの工程において後硬化を行い、完全に硬化させることが好ましいが、本発明のマイクロ流体素子の機能に差し障りがなければ必ずしも完全に硬化させる必要はない。後硬化は、活性エネルギー線による硬化の場合には、半硬化させるのに使用した活性エネルギー線と同じものであっても異なるものであっても良い。後硬化はまた、活性エネルギー線による硬化の他に、熱硬化により硬化してもよい。   By semi-curing the uncured coating film of composition (X), it is possible to fix it to other members that become a lid without using an adhesive, and when using an adhesive. In addition, the adhesive strength is improved. When the cured state of the composition (X) is semi-cured, it is preferable to carry out post-curing in any step before forming the final microfluidic device, and to completely cure it. It is not always necessary to completely cure the fluid element as long as it does not interfere with the function of the fluid element. In the case of curing with active energy rays, the post-curing may be the same as or different from the active energy rays used for semi-curing. The post-curing may be cured by heat curing in addition to curing by active energy rays.

工程(3)は、工程(2)において形成された凹部を有する部材の凹部に蓋となる他の部材を固着して前記凹部を空洞状の流路と成す工程である。   Step (3) is a step of fixing another member serving as a lid to the concave portion of the member having the concave portion formed in step (2) to form the concave portion as a hollow flow path.

蓋となる部材としては、使用目的に応じて適宜選択し得るものであり、流路に流す流体に侵されないものを使用すればよく、該部材は粘着性を有するテープやシートまたは板状のものであっても良い。   As a member to be a lid, a member that can be appropriately selected according to the purpose of use, and a member that is not affected by the fluid flowing through the flow path may be used, and the member is an adhesive tape, sheet or plate. It may be.

蓋となる部材で凹部に蓋をするには、蓋部材と凹部を有する部材を貼り合わせればよい。上記したように、凹部を有する部材が半硬化塗膜で、蓋部材との接着性が良好で有れば、そのまま貼り付ければよい。また、凹部を有する部材の接着性が低いか、あるいは硬化塗膜である場合には、接着剤などを使用して両部材を貼り合わせればよい。   In order to cover the concave portion with the member to be the lid, the lid member and the member having the concave portion may be bonded together. As described above, if the member having the recess is a semi-cured coating film and has good adhesion to the lid member, it may be applied as it is. Moreover, what is necessary is just to bond both members using an adhesive agent etc., when the adhesiveness of the member which has a recessed part is low or it is a cured coating film.

また、活性エネルギー線重合性化合物を含む組成物を高分子のフィルムやシートのような支持体に塗布し、活性エネルギー線を照射して、該組成物の塗膜を半硬化させて、上記凹部を有する部材の凹部に貼り合わせて、再び活性エネルギー線を照射して完全に硬化させる方法もある。ここで使用される活性エネルギー線重合性化合物及びその組成物は、上記工程(2)で使用される重合性化合物(a)及び組成物(X)と同じものを使用してもよく、使用可能な重合性化合物(a)として列挙した化合物群から選ばれる一種以上の化合物であっても良い。重合性化合物の塗布方法も工程(2)に準じて行って良い。   In addition, a composition containing an active energy ray-polymerizable compound is applied to a support such as a polymer film or sheet, irradiated with active energy rays, the coating film of the composition is semi-cured, and the concave portion There is also a method in which the material is bonded to the concave portion of the member having, and irradiated with active energy rays to be completely cured. The active energy ray polymerizable compound and the composition used here may be the same as the polymerizable compound (a) and the composition (X) used in the step (2), and can be used. One or more compounds selected from the compound group listed as the polymerizable compound (a) may be used. The coating method of the polymerizable compound may be performed according to the step (2).

蓋部材と凹部を有する部材を貼り合わせる際の接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂系接着剤、スチレンブタジエン樹脂系接着剤、(メタ)アクリル系接着剤などが使用できる。   For example, an epoxy resin adhesive, a styrene butadiene resin adhesive, a (meth) acrylic adhesive, or the like can be used as the adhesive when the lid member and the member having the recess are bonded to each other.

本発明の製造方法を使用すると、微細な流路の内表面に、該流路を閉塞することなく、均一な厚さの三次元網目構造の多孔質樹脂層を有するマイクロ流体素子を容易に得ることができる。また、該製造方法により、複数の微小なマイクロ流体素子を、一枚の支持体(露光現像版)上に、位置合わせする必要なく容易に作成することができることから、良好な再現性、優れた寸法安定性で多数のマイクロ流体素子を一度に生産することができる。   When the production method of the present invention is used, a microfluidic device having a porous resin layer having a uniform thickness and a three-dimensional network structure is easily obtained on the inner surface of a fine channel without blocking the channel. be able to. In addition, the manufacturing method allows a plurality of minute microfluidic elements to be easily formed on a single support (exposed and developed plate) without the need for alignment, so that excellent reproducibility and excellent A large number of microfluidic devices can be produced at once with dimensional stability.

上記方法により得られるマイクロ流体素子のなかでも、支持体と多孔質樹脂層と流路と蓋部とからなるマイクロ流体素子において、(I)支持体の上部に三次元網目構造の多孔質樹脂層を有し、(II)該多孔質樹脂層が流路部分を除いて含浸した活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)の硬化樹脂で充填され、(III)流路が活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)の硬化樹脂で充填されていない三次元網目構造の多孔質樹脂層と、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)の硬化樹脂で充填された三次元網目構造の多孔質樹脂層の上部に形成された活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)の硬化樹脂層と、蓋部とを壁面としてなり、空洞状を形成していることを特徴とするマイクロ流体素子は、特に好ましく使用できる。   Among the microfluidic devices obtained by the above method, in a microfluidic device comprising a support, a porous resin layer, a flow path, and a lid, (I) a porous resin layer having a three-dimensional network structure above the support (II) filled with the cured resin of the active energy ray-curable resin composition (X) impregnated with the porous resin layer excluding the flow channel portion, and (III) the flow channel is cured with the active energy beam A porous resin layer having a three-dimensional network structure not filled with the cured resin of the resin composition (X), and a porous three-dimensional network structure filled with the cured resin of the active energy ray-curable resin composition (X) A microfluidic device characterized in that the cured resin layer of the active energy ray-curable resin composition (X) formed on the upper part of the resin layer and the lid part are used as wall surfaces to form a hollow shape. It can be particularly preferably used.

前記流路断面の大きさとしては、流路を流動する流体に含まれる分離対象物質が三次元網目構造の多孔質樹脂層と相互作用を生じる大きさであればよく、前記流路の三次元網目構造の多孔質樹脂層を有する部分における流路断面において、該断面中の任意の点をx、該任意の点と直線距離で最も近い三次元網目構造の多孔質樹脂層の部分をy、xy間の直線距離をrとし、rが該断面内でとり得る最大距離をrmaxとした際に、該rmaxが1〜50μmの範囲となるように設計することが好ましい。ここで定義したrmaxが、50μm以下であると、流路内を流動する流体に含まれる分離対象物質が、流路内壁の三次元網目構造の多孔質樹脂層と良好に相互作用を生じることができる。また、rmaxを1μm以上とすることにより、流体を流動させるのに必要な圧力が過度に大きくならない。 The size of the cross section of the flow path may be any size as long as the separation target substance contained in the fluid flowing through the flow path interacts with the porous resin layer having a three-dimensional network structure. In the flow path cross section in the portion having the porous resin layer having a network structure, x is an arbitrary point in the cross section, y is the portion of the porous resin layer having a three-dimensional network structure closest to the arbitrary point in a linear distance, It is preferable to design so that r max is in the range of 1 to 50 μm, where r is the linear distance between xy and r max is the maximum distance r can take in the cross section. When the r max defined here is 50 μm or less, the separation target substance contained in the fluid flowing in the flow path can interact well with the porous resin layer having a three-dimensional network structure on the flow path inner wall. Can do. In addition, by setting rmax to 1 μm or more, the pressure required to flow the fluid does not become excessively large.

流路断面におけるrmaxを前記範囲内とするには、三次元網目構造の多孔質樹脂層の配置や、流路の断面形状により適宜設計すればよい。例えば、内壁の底面と天井面に三次元網目構造の多孔質樹脂層を有する、断面が矩形または台形形状の流路の場合には、流路断面の高さを100μm以下とすればよく、内壁の一面にのみ三次元網目構造の多孔質樹脂層を有する矩形または台形形状の流路の場合には、該多孔質樹脂層と、該多孔質樹脂層に対向する面との距離を1〜50μmとすればよい。流路断面の形状が円形や三角形の場合にも同様に、内壁の三次元網目構造の多孔質樹脂層に応じて適宜設計すればよい。なお、本発明においては、矩形や台形は、角が丸められた形状も含む。 In order to set r max in the cross section of the flow path within the above range, it may be appropriately designed depending on the arrangement of the porous resin layer having a three-dimensional network structure and the cross sectional shape of the flow path. For example, in the case of a flow path having a rectangular or trapezoidal cross section having a porous resin layer having a three-dimensional network structure on the bottom and ceiling surfaces of the inner wall, the height of the flow path cross section may be 100 μm or less. In the case of a rectangular or trapezoidal flow path having a three-dimensional network porous resin layer only on one surface, the distance between the porous resin layer and the surface facing the porous resin layer is 1 to 50 μm. And it is sufficient. Similarly, when the cross-sectional shape of the flow path is circular or triangular, it may be appropriately designed according to the porous resin layer having a three-dimensional network structure on the inner wall. In the present invention, the rectangle or trapezoid includes a shape with rounded corners.

一方、流路内を流れる分析対象物質スポットの光学的な読み取りの容易さ、流速及び温度などの制御のし易さ、並びに製造しやすさの点から、流路断面の最大幅と最大高さとの比が、(最大幅)/(最大高さ)で表される比で、1/20〜20/1の範囲であることが好ましく、1/10〜10/1であることが特に好ましい。   On the other hand, the maximum width and the maximum height of the cross section of the flow path from the viewpoint of easy optical reading of the analyte spot flowing in the flow path, ease of control of the flow rate and temperature, and ease of manufacture. Is a ratio represented by (maximum width) / (maximum height), preferably in the range of 1/20 to 20/1, particularly preferably in the range of 1/10 to 10/1.

流路の長さは任意であり、用途目的により好適な長さをとり得るが、1mm〜500mmが好ましく、5mm〜200mmが更に好ましい。上記下限以上とすることで、十分な分離能を得ることができ、上記上限以下とすることで、必要な送液速度の低下、分離時間の短縮、流路の小型化が計れる。   The length of the flow path is arbitrary and may be a suitable length depending on the purpose of use, but is preferably 1 mm to 500 mm, and more preferably 5 mm to 200 mm. By setting it to the above lower limit or higher, sufficient separation performance can be obtained, and by setting it to the upper limit or lower, it is possible to reduce the required liquid feeding speed, shorten the separation time, and reduce the size of the flow path.

また流路の流体の流動方向と平行な方向の形態も任意であり、直線であっても、曲線であっても、それらの組み合わせであっても、分岐していても構わない。流路の幅も一定でなくてもよい。また本流路の開口部の位置、および個数は任意であり、一本の流路に複数の開口部があっても構わない。また、一つの部材中に存在する独立した流路の本数も任意である。   Also, the form in a direction parallel to the flow direction of the fluid in the flow path is arbitrary, and may be a straight line, a curved line, a combination thereof, or a branch. The width of the flow path may not be constant. Further, the position and number of openings in the main channel are arbitrary, and a plurality of openings may be provided in one channel. Further, the number of independent flow paths existing in one member is also arbitrary.

本発明のマイクロ流体素子の流路は、その内壁面の一面又は対向する二面に、三次元網目構造の多孔質樹脂層を有する。   The flow path of the microfluidic device of the present invention has a porous resin layer having a three-dimensional network structure on one surface or two opposing surfaces of the inner wall surface.

三次元網目構造の多孔質樹脂層を流路内の一面に形成するには、蓋として非多孔質の部材を使用することで実施できる。三次元網目構造の多孔質樹脂層を流路内壁の対向する二面に形成するには、蓋として、例えば上記の、支持体上に三次元網目構造の多孔質樹脂層が形成された部材や、該多孔質樹脂層の上に溝を有する部材を用いることで形成できる。   Forming a porous resin layer having a three-dimensional network structure on one surface in the flow path can be performed by using a non-porous member as a lid. In order to form a porous resin layer having a three-dimensional network structure on two opposite surfaces of the inner wall of the flow path, for example, the above-described member in which a porous resin layer having a three-dimensional network structure is formed on a support, It can be formed by using a member having a groove on the porous resin layer.

上記三次元網目構造の多孔質樹脂層は、流路壁面の一面又は対向する二面に形成されており、流路内部を流れる分析対象物質は該多孔質樹脂層と相互作用しつつ流路内を移動することによって分離される。また、該多孔質樹脂層にプローブが固定されている場合には、該プローブと相互作用しつつ流路内を移動することによって分離される。   The porous resin layer having the three-dimensional network structure is formed on one surface of the flow channel wall surface or on two opposite surfaces, and the analyte to be analyzed flowing inside the flow channel interacts with the porous resin layer in the flow channel. Separated by moving. Further, when a probe is fixed to the porous resin layer, the probe is separated by moving in the flow path while interacting with the probe.

流路の流体の流動方向と平行方向における、三次元網目構造の多孔質樹脂層の形成部位は、流路の全体であっても、途切れていてもよい。本マイクロ流体素子がクロマトグラフィー用デバイス又は電気泳動分析用デバイスである場合などには、途切れずに形成されていることが、分離能が向上するため好ましい。   The formation site of the porous resin layer having a three-dimensional network structure in the direction parallel to the flow direction of the fluid in the flow path may be the entire flow path or may be interrupted. When the microfluidic device is a chromatography device or an electrophoretic analysis device, it is preferable that the microfluidic device is formed without interruption because the resolution is improved.

上記三次元網目構造の多孔質樹脂層の厚みは、0.5μm〜30μmが好ましく、1μm〜20μmが更に好ましく、2μm〜10μmが最も好ましい。この下限以上とすることで、分析対象物質と相互作用するための表面積が十分に大きくなり、分離能が高くなる。また、プローブを固定する場合には、十分に多量のプローブを固定可能となり、分離能が高くなる。一方、この上限以下とすることで、溶液中の分離対象物質が、深い細孔の内部にまで入り込んで移動速度が低下することを防止し、分離や分析の時間短縮が計れる。   The thickness of the three-dimensional network porous resin layer is preferably 0.5 μm to 30 μm, more preferably 1 μm to 20 μm, and most preferably 2 μm to 10 μm. By setting it as this lower limit or more, the surface area for interacting with the substance to be analyzed becomes sufficiently large, and the resolution becomes high. In addition, when a probe is fixed, a sufficiently large amount of probe can be fixed, and the resolution is increased. On the other hand, by making it below this upper limit, it is possible to prevent separation target substances in the solution from entering the deep pores and lowering the moving speed, and shortening the time for separation and analysis.

上記三次元網目構造の多孔質樹脂層の細孔の孔径も任意であるが、0.05μm〜3μmが好ましく、0.1μm〜1μmが更に好ましい。この下限以上とすることで、十分な量のプローブが固定可能となる。また、前記上限以下とすることで、タンパクのような巨大分子もプローブとして固定可能である上、三次元網目構造の多孔質樹脂層の深い部分と表面間の物質移動速度が高くなり、迅速な分離が可能になる。なお、前記細孔径は、多量に存在する細孔の孔径であり、必ずしも平均径とは限らない。前記孔径は分布が狭い方が、分離効率が高くなり、好ましい。   Although the pore diameter of the pores of the three-dimensional network structure porous resin layer is also arbitrary, it is preferably 0.05 μm to 3 μm, more preferably 0.1 μm to 1 μm. By setting the lower limit or more, a sufficient amount of probe can be fixed. In addition, by setting below the upper limit, macromolecules such as proteins can be immobilized as probes, and the mass transfer rate between the deep part and the surface of the porous resin layer having a three-dimensional network structure is increased. Separation becomes possible. In addition, the said pore diameter is a hole diameter of the pore which exists in large quantities, and is not necessarily necessarily an average diameter. A narrow distribution of the pore diameter is preferable because the separation efficiency is high.

上記三次元網目構造の多孔質樹脂層の空隙率は任意であるが、30〜90%が好ましく、40〜70%が更に好ましい。この範囲とすることによって、力学的な強度低下を招くことなく十分な表面積の増加が計れる。   The porosity of the three-dimensional network structure porous resin layer is arbitrary, but is preferably 30 to 90%, and more preferably 40 to 70%. By setting it within this range, a sufficient increase in surface area can be achieved without causing a decrease in mechanical strength.

上記三次元網目構造の多孔質樹脂層の素材は、上記した有機重合体を使用でき、活性エネルギー線硬化性樹脂であることが、形成が容易であるため更に好ましい。プローブを固定する場合には、固定が容易な素材を任意に選択できるが、有機重合体であることが、製造が容易であり好ましく、活性エネルギー線硬化性樹脂であることが、形成が容易であり更に好ましい。   As the material of the porous resin layer having the three-dimensional network structure, the above-mentioned organic polymer can be used, and an active energy ray-curable resin is more preferable because it is easy to form. When fixing the probe, a material that can be easily fixed can be arbitrarily selected. However, an organic polymer is preferable because it is easy to manufacture, and an active energy ray-curable resin is easy to form. More preferred.

また、上記三次元網目構造の多孔質樹脂層には任意の官能基を導入できる。親水性官能基として、例えば水酸基、ポリエチレングリコール基、アミド基、ニトロ基などのノニオン性の官能基、カルボキシル基、スルホン基、リン酸基、亜リン酸基、(置換)ヒドロキシフェニル基、シラノール基などのアニオン性の官能基、(N置換)アミノ基、4級アンモニウム基、フォスフォニウム記、スルホニウム基などのカチオン性官能基などを挙げることが出来る。疎水性官能基として、例えばフッ素、塩素基、シロキサン構造、アルキル基、フェニル基、などを挙げることが出来る。両性官能基としてはアミノ酸残基を挙げることが出来る。その他に、両親媒性基などを挙げることが出来る。その他、アジドなどの光反応性の基などを例示できる。なお、これらの官能基は例えば選択的吸着性の付与など、それ自身で機能させることも出来るし、化学反応で機能性官能基に変換することもできるし、(生)化学物質や生体物質などを固定するためのアンカーとすることも出来る。   Any functional group can be introduced into the porous resin layer having the three-dimensional network structure. Examples of hydrophilic functional groups include nonionic functional groups such as hydroxyl groups, polyethylene glycol groups, amide groups, and nitro groups, carboxyl groups, sulfone groups, phosphoric acid groups, phosphorous acid groups, (substituted) hydroxyphenyl groups, and silanol groups. And anionic functional groups such as (N-substituted) amino groups, quaternary ammonium groups, phosphonium compounds, sulfonium groups, and the like. Examples of the hydrophobic functional group include fluorine, chlorine group, siloxane structure, alkyl group, and phenyl group. Examples of amphoteric functional groups include amino acid residues. Other examples include amphiphilic groups. Other examples include photoreactive groups such as azide. In addition, these functional groups can be made to function by themselves, for example, imparting selective adsorptivity, or can be converted into functional functional groups by chemical reaction, (bio) chemical substances, biological substances, etc. It can also be used as an anchor for fixing.

上記三次元網目構造の多孔質樹脂層にはその他の物質を固定化することも好ましい。その他の物質としては、例えば、各種の触媒、酵素,抗体,抗原その他の蛋白、DNA,RNAなどのオリゴヌクレオチド、糖鎖,糖脂質などの糖含有物質、細胞膜,細胞内組織,細胞などの生体組織、バクテリアなどの生物などが挙げられる。もちろん、これらは化学修飾体であっても良い。なかでも、固定化したプローブとしてオリゴヌクレオチドを使用した場合には、遺伝子の分離や検出が可能であり、遺伝子の一塩基変異の検出にも有効に使用できる。   It is also preferable to immobilize other substances in the three-dimensional network porous resin layer. Examples of other substances include various catalysts, enzymes, antibodies, antigens and other proteins, oligonucleotides such as DNA and RNA, sugar-containing substances such as sugar chains and glycolipids, living bodies such as cell membranes, intracellular tissues, and cells. Examples include tissues and organisms such as bacteria. Of course, these may be chemically modified. In particular, when an oligonucleotide is used as an immobilized probe, the gene can be separated and detected, and can be used effectively for detecting a single base mutation of a gene.

プローブとしてオリゴヌクレオチドを使用する場合、オリゴヌクレオチドの長さは、塩基数にして5〜30が好ましく、5〜20がさらに好ましく、5〜10が最も好ましい。オリゴヌクレオチドの長さをこの範囲とすることによって、室温〜60℃という実施が容易な温度で、十分な信頼性と高い分離速度を、得ることが出来る。また、同じ目的で、プローブのオリゴヌクレオチドは、分析対象のポリヌクレオチドやオリゴヌクレオチドに対して意図的にミスマッチを有する塩基配列のオリゴヌクレオチドを用いることも好ましい。   When an oligonucleotide is used as the probe, the length of the oligonucleotide is preferably 5 to 30, more preferably 5 to 20, and most preferably 5 to 10 in terms of the number of bases. By setting the length of the oligonucleotide within this range, sufficient reliability and a high separation rate can be obtained at a temperature at which room temperature to 60 ° C. is easy to carry out. For the same purpose, it is also preferable to use an oligonucleotide having a base sequence that intentionally has a mismatch with the polynucleotide or oligonucleotide to be analyzed.

本発明のマイクロ流体素子を液体クロマトグラフィー用カラムとして使用する場合には、流路の表面に固定されるプローブ(官能基を含む)の量は、プローブとのアフィニティーを有する分析対象物質の量に対して過剰量であることが好ましい。プローブ量が過剰量である場合には、過少量である場合と比較して、プローブとの相互作用に関与する分析対象物質の量が増え、局所的に分析対象物質濃度が高くなるために、分析対象物質を高感度に検出することが可能となる。このような理由から、三次元網目構造の多孔質樹脂層に固定されるプローブの量は多い方が好ましい。   When the microfluidic device of the present invention is used as a column for liquid chromatography, the amount of the probe (including the functional group) immobilized on the surface of the flow path is the amount of the analyte to be analyzed having affinity with the probe. It is preferable that the amount is excessive. When the amount of the probe is excessive, the amount of the analyte to be involved in the interaction with the probe increases and the concentration of the analyte is locally increased compared to when the amount is too small. It becomes possible to detect a substance to be analyzed with high sensitivity. For these reasons, it is preferable that the amount of the probe fixed to the porous resin layer having a three-dimensional network structure is large.

また、本発明のマイクロ流体素子をアフィニティー電気泳動用部材として使用する場合にも上記液体クロマトグラフィーの場合と同様に、プローブの固定量は多いことが好ましい。   In addition, when the microfluidic device of the present invention is used as a member for affinity electrophoresis, it is preferable that the amount of immobilized probes is large as in the case of the liquid chromatography.

以下、実施例を用いて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例の範囲に限定されるものではない。なお、以下の実施例において、「部」及び「%」は、特に断りがない限り、各々「質量部」及び「質量%」を表わす。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example, this invention is not limited to the range of these Examples. In the following examples, “part” and “%” represent “part by mass” and “% by mass”, respectively, unless otherwise specified.

実施例中における粘度測定、および紫外線ランプの照射は、以下の方法による。
[粘度測定]
25℃における組成物の粘度を芝浦システム株式会社製のVDH−K型粘度計を用いて測定した。
Viscosity measurement and UV lamp irradiation in the examples are performed by the following methods.
[Viscosity measurement]
The viscosity of the composition at 25 ° C. was measured using a VDH-K viscometer manufactured by Shibaura System Co., Ltd.

[紫外線ランプ1による照射]
3000Wメタルハライドランプを光源とするアイグラフィックス株式会社製のUE031−353CHC型UV照射装置を用い、365nmにおける紫外線強度が40mW/cmの紫外線を特に指定が無い限り室温、窒素雰囲気中で照射した。
[Irradiation by ultraviolet lamp 1]
Using a UE031-353CHC type UV irradiation device manufactured by Eye Graphics Co., Ltd. using a 3000 W metal halide lamp as a light source, ultraviolet rays having an ultraviolet intensity at 365 nm of 40 mW / cm 2 were irradiated in a nitrogen atmosphere at room temperature unless otherwise specified.

[紫外線ランプ2による照射]
200Wメタルハライドランプを光源とするウシオ電機株式会社製のマルチライト200型露光装置用光源ユニットを用い、365nmにおける紫外線強度が100mW/cmの紫外線を、特に指定が無い限り室温、窒素雰囲気中で照射した。
[Irradiation by ultraviolet lamp 2]
Using a light source unit for multi-light 200 type exposure apparatus manufactured by USHIO INC. With a 200W metal halide lamp as the light source, UV light with an ultraviolet intensity at 365 nm of 100 mW / cm 2 is irradiated in a nitrogen atmosphere at room temperature unless otherwise specified. did.

(実施例1)
本実施例1は、三次元網目構造の多孔質樹脂層を「反応誘発型相分離法」によって製造した例である。
(Example 1)
Example 1 is an example in which a porous resin layer having a three-dimensional network structure was produced by a “reaction-induced phase separation method”.

[製膜液(J)の調製]
平均分子量2000の3官能ウレタンアクリレートオリゴマー「ユニディックV−4263」(大日本インキ化学工業株式会社製)72部、ジシクロペンタニルジアクリレート「R−684」(日本化薬株式会社製)18部、メタクリル酸グリシジル(和光純薬工業株式会社製)10部、デカン酸メチル(和光純薬工業株式会社製)を150部、揮発性の良溶剤としてアセトンを10部、紫外線重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン「イルガキュアー184」(チバガイギー社製)3部を、均一に混合して製膜液(J1)を調製した。
[Preparation of film-forming solution (J)]
Average molecular weight 2000 trifunctional urethane acrylate oligomer "Unidic V-4263" (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) 72 parts, dicyclopentanyl diacrylate "R-684" (Nippon Kayaku Co., Ltd.) 18 parts , 10 parts of glycidyl methacrylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 150 parts of methyl decanoate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 10 parts of acetone as a volatile good solvent, 1- A film-forming solution (J1) was prepared by uniformly mixing 3 parts of hydroxycyclohexyl phenyl ketone “Irgacure 184” (Ciba Geigy).

[組成物(X)の調製]
平均分子量2000の3官能ウレタンアクリレートオリゴマー「ユニディックV−4263」(大日本インキ化学工業株式会社製)50部、ヘキサンジオールジアクリレート「ニューフロンティアHDDA」(第一工業製薬株式会社製)40部、メタクリル酸グリシジル(和光純薬工業株式会社製)10部、光重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン「イルガキュアー184」(チバガイギー社製)5部、及び重合遅延剤として2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン(関東化学株式会社製)0.5部を混合して、組成物(X1)を調製した。該組成物(X1)の粘度は192mPa・sであった。
[Preparation of Composition (X)]
50 parts of a trifunctional urethane acrylate oligomer with an average molecular weight of 2000 “Unidic V-4263” (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), 40 parts of hexanediol diacrylate “New Frontier HDDA” (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), 10 parts of glycidyl methacrylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 5 parts of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone “Irgacure 184” (manufactured by Ciba Geigy) as a photopolymerization initiator, and 2,4-diphenyl- as a polymerization retarder A composition (X1) was prepared by mixing 0.5 parts of 4-methyl-1-pentene (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.). The viscosity of the composition (X1) was 192 mPa · s.

[工程1:三次元網目構造の多孔質樹脂層の形成]
厚さ1mmのアクリル板を支持体として使用し、該支持体上にスピンコーター(ミカサ株式会社製)を用いて、600rpmの回転で製膜液(J1)を塗工し、該製膜液(J1)に紫外線ランプ1により紫外線を40秒照射して製膜液(J1)を硬化させ、n−ヘキサンで貧溶剤(R)を洗浄除去して三次元網目構造の多孔質樹脂層(1)を形成した。
[Step 1: Formation of porous resin layer having three-dimensional network structure]
Using a 1 mm thick acrylic plate as a support, a spin coater (manufactured by Mikasa Co., Ltd.) was used to apply the film forming solution (J1) at a rotation of 600 rpm, and the film forming solution ( Porous resin layer (1) having a three-dimensional network structure by irradiating J1) with ultraviolet lamp 40 for 40 seconds to cure the film-forming solution (J1), washing and removing the poor solvent (R) with n-hexane Formed.

[工程2:三次元網目構造の多孔質樹脂層が底面に露出した凹部(流路)の形成]
上記三次元網目構造の多孔質樹脂層(1)の上に、スピンコーター(ミカサ株式会社製)を用いて800rpmの回転数で組成物(X1)を塗工し、該組成物(X1)の未硬化塗膜を形成し、流路と成すべき部分以外の該未硬化塗膜にフォトマスクを通して紫外線ランプ2による紫外線照射を120秒行って前記組成物(X1)の半硬化塗膜を形成し、非照射部分の未硬化の前記組成物(X1)をエタノールで除去して、三次元網目構造の多孔質樹脂層(1)が底面に露出した凹部(流路1)を支持体上に形成した。
[Step 2: Formation of a recess (flow path) in which a porous resin layer having a three-dimensional network structure is exposed on the bottom surface]
On the porous resin layer (1) having the three-dimensional network structure, the composition (X1) was applied at a rotation speed of 800 rpm using a spin coater (manufactured by Mikasa Co., Ltd.). An uncured coating film is formed, and the uncured coating film other than the portion to be formed with the flow path is irradiated with ultraviolet rays by an ultraviolet lamp 2 through a photomask for 120 seconds to form a semi-cured coating film of the composition (X1). The uncured composition (X1) in the non-irradiated portion is removed with ethanol to form a recess (flow path 1) on the support with the porous resin layer (1) having a three-dimensional network structure exposed on the bottom surface. did.

[DNAの固定]
(アミノ基の導入)
上記工程2で作製した凹部(流路1)に5質量%ポリアリルアミン(分子量15000、日東紡株式会社製)水溶液を接触させ、50℃、2時間反応させた(ポリアリルアミン中の一部のアミノ基を三次元網目構造の多孔質樹脂層中のエポキシ基と反応させた)後、流水で15分洗浄して、該多孔質樹脂層へのアミノ基の導入を行った。
[Immobilization of DNA]
(Introduction of amino group)
A 5% by mass polyallylamine (molecular weight: 15000, manufactured by Nittobo Co., Ltd.) aqueous solution was brought into contact with the concave portion (channel 1) prepared in the above step 2 and reacted at 50 ° C. for 2 hours (part of amino in polyallylamine). The group was reacted with the epoxy group in the porous resin layer having a three-dimensional network structure), and then washed with running water for 15 minutes to introduce amino groups into the porous resin layer.

(アルデヒド基の導入)
上記アミノ基を導入した凹部(流路1)を有する支持体を5質量%のグルタルアルデヒド(和光純薬工業株式会社製)水溶液中に入れ、50℃、2時間反応させた(ポリアリルアミン中のほぼ全てのアミノ基をグルタルアルデヒド中の片方のアルデヒド基と反応させた)後、流水で10分洗浄して、三次元網目構造の多孔質樹脂層へのアルデヒド基の導入を行った。
(Introduction of aldehyde group)
The support having the concave portion (channel 1) into which the amino group was introduced was placed in a 5% by mass aqueous solution of glutaraldehyde (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and reacted at 50 ° C. for 2 hours (in polyallylamine). Almost all amino groups were reacted with one aldehyde group in glutaraldehyde) and then washed with running water for 10 minutes to introduce aldehyde groups into the porous resin layer having a three-dimensional network structure.

(DNAの固定)
上記アルデヒド基を導入した凹部(流路1)に、5’末端にアミノ修飾、3’末端にイソチオシアン酸フルオレセイン−イソマーI型(FITC−I)修飾したDNA(長さ25塩基、エスペックオリゴサービス株式会社製)水溶液(濃度50μM)を1μL滴下して、湿度100%、50℃にて15時間反応(DNAの末端アミノ基を三次元網目構造の多孔質樹脂層のアルデヒド基と反応)させた後、0.2質量%のテトラヒドロ硼酸ナトリウム水溶液中に入れ、5分間還元反応させ、次いで、0.2×SSC/0.1%SDS溶液でリンスし、次に、0.2×SSCでリンスして、更に蒸留水でリンスして、自然乾燥させて、凹部(流路1)底面の三次元網目構造の多孔質樹脂層にDNAを固定した。(ここで、0.2×SSCは0.03M NaCl,3mMクエン酸ナトリウム水溶液であり、0.1%SDSは0.1質量%ドデシル硫酸ナトリウム水溶液である。)
(Immobilization of DNA)
DNA modified with amino modification at the 5 'end and fluorescein isothiocyanate-isomer I type (FITC-I) at the 3' end (length 25 bases, ESPEC oligo service stock) After 1 μL of an aqueous solution (concentration: 50 μM) was dropped and reacted at 100% humidity and 50 ° C. for 15 hours (reacting the terminal amino group of DNA with the aldehyde group of the porous resin layer having a three-dimensional network structure) In a 0.2% by weight sodium tetrahydroborate aqueous solution, the reaction is reduced for 5 minutes, followed by rinsing with 0.2 × SSC / 0.1% SDS solution, followed by rinsing with 0.2 × SSC. The DNA was further rinsed with distilled water and naturally dried to immobilize the DNA on the porous resin layer having a three-dimensional network structure on the bottom of the recess (channel 1). (Here, 0.2 × SSC is a 0.03 M NaCl, 3 mM sodium citrate aqueous solution, and 0.1% SDS is a 0.1 mass% sodium dodecyl sulfate aqueous solution.)

[工程3:蓋の固着]
平均分子量約2000の3官能ウレタンアクリレートオリゴマー「ユニディックV−4263」(大日本インキ化学工業株式会社製)72部、ヘキサンジオールジアクリレート「ニューフロンティアHDDA」(第一工業製薬株式会社製)18部、メタクリル酸グリシジル(和光純薬工業株式会社製)10部、及び光重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン「イルガキュアー184」(チバガイギー社製)2部を均一に混合した組成物を、片面がコロナ放電処理された厚さ30μmの2軸延伸ポリプロピレンフィルム(二村化学株式会社製)の上にスピンコーター(ミカサ株式会社製)を用いて800rpmの回転で塗工した。該未硬化塗膜に、紫外線ランプ1により紫外線を1秒照射し、前記組成物の半硬化塗膜を形成し、上記工程2で作製した凹部(流路1)に張り合わせ、再び紫外線ランプ1により、紫外線を40秒照射して完全に硬化させて、三次元網目構造の多孔質樹脂層が底面に露出した毛細管状の流路(流路1)を有するマイクロ流体素子(1)を製造した。
[Step 3: Adhering the lid]
72 parts of trifunctional urethane acrylate oligomer with an average molecular weight of about 2000 “Unidic V-4263” (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), 18 parts of hexanediol diacrylate “New Frontier HDDA” (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) A composition obtained by uniformly mixing 10 parts of glycidyl methacrylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 2 parts of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone “Irgacure 184” (manufactured by Ciba Geigy) as a photopolymerization initiator, Was applied on a biaxially stretched polypropylene film (manufactured by Nimura Chemical Co., Ltd.) having a thickness of 30 μm subjected to corona discharge treatment using a spin coater (manufactured by Mikasa Co., Ltd.) at 800 rpm. The uncured coating film is irradiated with ultraviolet rays by an ultraviolet lamp 1 for 1 second to form a semi-cured coating film of the composition, which is bonded to the concave portion (channel 1) prepared in the above step 2, and again by the ultraviolet lamp 1 Then, the microfluidic device (1) having a capillary channel (channel 1) in which a porous resin layer having a three-dimensional network structure was exposed on the bottom surface was manufactured by irradiation with ultraviolet rays for 40 seconds.

[三次元網目構造の多孔質樹脂層の構造観察]
上記工程1で作製した三次元網目構造の多孔質樹脂層(1)の表面を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、直径約0.5μmの凝集粒子の間隙として、孔径約0.4μm程度の細孔が観察された。また、三次元網目構造の多孔質樹脂層の断面を観察したところ、該三次元網目構造の多孔質樹脂層の厚みは約10μmであった。該三次元網目構造の多孔質樹脂層の走査型電子顕微鏡写真を図1に示す。
[Structural observation of porous resin layer with three-dimensional network structure]
When the surface of the porous resin layer (1) having a three-dimensional network structure produced in the above step 1 was observed with a scanning electron microscope, the pore diameter was about 0.4 μm as a gap between aggregated particles having a diameter of about 0.5 μm. Pore was observed. When the cross section of the porous resin layer having a three-dimensional network structure was observed, the thickness of the porous resin layer having the three-dimensional network structure was about 10 μm. A scanning electron micrograph of the porous resin layer having the three-dimensional network structure is shown in FIG.

[凹部(流路)の構造観察]
上記工程2で作製した凹部(流路1)の断面を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、凹部の断面形状は、幅約250μm、三次元網目構造の多孔質樹脂層を除く深さ約30μmの矩形であった。
[Observation of recess (channel) structure]
When the cross section of the concave portion (channel 1) produced in the above step 2 was observed with a scanning electron microscope, the concave cross section had a width of about 250 μm and a depth of about 30 μm excluding the porous resin layer having a three-dimensional network structure. It was a rectangle.

[DNAの定量]
上記DNAを固定した、底面の三次元網目構造の多孔質樹脂層のFITC−Iが発する蛍光強度を、フルオロイメージングスキャナー「FLA−3000G」(富士写真フィルム株式会社製)で測定した結果、蛍光強度値が1069LAU(上記測定装置に表示される蛍光強度の単位)/mmであった。
[Quantification of DNA]
As a result of measuring the fluorescence intensity emitted by FITC-I of the porous resin layer having a three-dimensional network structure on the bottom surface on which the DNA is fixed, the fluorescence intensity is measured with a fluoro imaging scanner “FLA-3000G” (manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.). The value was 1069 LAU (unit of fluorescence intensity displayed on the measuring apparatus) / mm 2 .

(実施例2)
本実施例2は、三次元網目構造の多孔質樹脂層を「表面膨潤法」によって製造した例である。
[組成物(X)の調製]
ヘキサンジオールジアクリレート「ニューフロンティアHDDA」(第一工業製薬株式会社製)40部の代わりに1,6−ヘキサンジオールエトキシレートジアクリレート「フォトマー4361」(コグニスジャパン株式会社製)40部を混合したこと、メタクリル酸グリシジル(和光純薬工業株式会社製)10部の代わりにノニルフェノキシポリエチレングリコール(n=17)アクリレート「N−177E」(第一工業製薬株式会社製)10部を混合した以外は、実施例1に於ける組成物(X1)の調製と同様して組成物(X2)を調製した。該組成物(X2)の粘度は220mPa・sであった。
(Example 2)
Example 2 is an example in which a porous resin layer having a three-dimensional network structure was manufactured by the “surface swelling method”.
[Preparation of Composition (X)]
In place of 40 parts of hexanediol diacrylate “New Frontier HDDA” (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), 40 parts of 1,6-hexanediol ethoxylate diacrylate “Photomer 4361” (Cognis Japan Co., Ltd.) was mixed. Except for mixing 10 parts of nonylphenoxypolyethylene glycol (n = 17) acrylate “N-177E” (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) instead of 10 parts of glycidyl methacrylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) The composition (X2) was prepared in the same manner as the preparation of the composition (X1) in Example 1. The viscosity of the composition (X2) was 220 mPa · s.

[工程1:三次元網目構造の多孔質樹脂層の形成]
(三次元網目構造の形成)
厚さ150μmのポリスチレンシート(大日本インキ化学工業株式会社製)を支持体として使用して、該支持体をN,N−ジメチルアセトアミド(和光純薬工業株式会社製)に室温にて5秒間浸漬した後、水中に投入し、更に流水で約5分洗浄して、三次元網目構造の多孔質樹脂層と支持体が一体化したポリスチレンシートが得られた。
[Step 1: Formation of porous resin layer having three-dimensional network structure]
(Formation of three-dimensional network structure)
Using a 150 μm-thick polystyrene sheet (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) as a support, the support is immersed in N, N-dimethylacetamide (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) at room temperature for 5 seconds. After that, it was poured into water and further washed with running water for about 5 minutes to obtain a polystyrene sheet in which the porous resin layer having a three-dimensional network structure and the support were integrated.

(エポキシ基の導入)
更に、該三次元網目構造の多孔質樹脂層の上に、平均分子量約2000の3官能ウレタンアクリレートオリゴマー「ユニディックV−4263」(大日本インキ化学工業株式会社製)2.5部、1,6−ヘキサンジオールエトキシレートジアクリレート「フォトマー4361」(コグニスジャパン株式会社製)2部、メタクリル酸グリシジル(和光純薬工業株式会社製)0.5部、光重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン「イルガキュアー184」(チバガイギー社製)0.25部、及び溶剤としてエタノール95部を混合した組成物を、スピンコーターを用いて1500rpmの回転数で塗布し、紫外線ランプ1で紫外線を40秒照射して、細孔の表面にエポキシ基を導入した三次元網目構造の多孔質樹脂層(2)を形成した。
(Introduction of epoxy group)
Furthermore, 2.5 parts of trifunctional urethane acrylate oligomer “Unidic V-4263” (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) having an average molecular weight of about 2000 is formed on the porous resin layer having a three-dimensional network structure. 6 parts of 6-hexanediol ethoxylate diacrylate “Photomer 4361” (manufactured by Cognis Japan), 0.5 part of glycidyl methacrylate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone as a photopolymerization initiator A composition in which 0.25 part of “Irgacure 184” (manufactured by Ciba Geigy) and 95 parts of ethanol as a solvent were mixed was applied at a rotation speed of 1500 rpm using a spin coater, and ultraviolet rays were irradiated with an ultraviolet lamp 1 for 40 seconds. A porous resin layer having a three-dimensional network structure in which epoxy groups are introduced on the surface of the pores (2) Formed.

[工程2:多孔質樹脂層が底面に露出した凹部(流路)の形成]
組成物(X1)の代わりに、組成物(X2)を用いたこと以外は実施例1と同じ方法で三次元網目構造の多孔質樹脂層が底面に露出した凹部(流路2)を形成した。
(DNAの固定)
実施例1と同様にして、アミノ基の導入、アルデヒド基の導入、及びDNAの固定を行った。
[Step 2: Formation of recess (flow path) with porous resin layer exposed on bottom surface]
Instead of the composition (X1), a recess (flow path 2) in which the porous resin layer having a three-dimensional network structure was exposed on the bottom surface was formed in the same manner as in Example 1 except that the composition (X2) was used. .
(Immobilization of DNA)
In the same manner as in Example 1, amino group introduction, aldehyde group introduction, and DNA fixation were performed.

[工程3:蓋の固着]
実施例1の場合と同じ組成物及び同じ方法で蓋を凹部(流路2)に固着させ三次元網目構造の多孔質樹脂層が底面に露出した毛細管状の流路(流路2)を有するマイクロ流体素子(2)を製造した。
[Step 3: Adhering the lid]
The same composition and the same method as in Example 1 have a capillary channel (channel 2) in which the lid is fixed to the recess (channel 2) and the porous resin layer having a three-dimensional network structure is exposed on the bottom surface. A microfluidic device (2) was produced.

[三次元網目構造の多孔質樹脂層の構造観察]
上記工程1で作製した三次元網目構造の多孔質樹脂層(2)の表面を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、孔径約0.8μm程度のスポンジ状の細孔が観察された。また、該多孔質樹脂層の断面を観察したところ、該多孔質樹脂層の厚みは約2μmであった。
[Structural observation of porous resin layer with three-dimensional network structure]
When the surface of the porous resin layer (2) having a three-dimensional network structure produced in the above step 1 was observed with a scanning electron microscope, sponge-like pores having a pore diameter of about 0.8 μm were observed. Further, when the cross section of the porous resin layer was observed, the thickness of the porous resin layer was about 2 μm.

[凹部(流路)の構造観察]
上記工程2で作製した凹部(流路2)の断面を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、凹部の断面形状は、幅約250μm、三次元網目構造の多孔質樹脂層を除く深さ約30μmの矩形であった。
[DNAの定量]
[Observation of recess (channel) structure]
When the cross section of the recess (channel 2) prepared in the above step 2 was observed with a scanning electron microscope, the cross section of the recess had a width of about 250 μm and a depth of about 30 μm excluding the porous resin layer having a three-dimensional network structure. It was a rectangle.
[Quantification of DNA]

上記工程2において形成した凹部(流路2)に、上記実施例1に示したDNAの固定方法と同様の方法によりDNAを固定した。該凹部(流路2)に固定されたFITC−Iが発する蛍光強度を、実施例1のDNAの定量と同様の方法により測定した結果、蛍光強度値は954LAU/mmであった。 The DNA was immobilized in the recess (channel 2) formed in step 2 by the same method as the DNA immobilization method described in Example 1 above. As a result of measuring the fluorescence intensity emitted from FITC-I fixed in the recess (flow path 2) by the same method as the quantification of DNA in Example 1, the fluorescence intensity value was 954 LAU / mm 2 .

(実施例3)
本実施例3は、三次元網目構造の多孔質樹脂層を「湿式法」によって製造した例である。
[製膜液(K)の調製]
鎖状重合体(P)として芳香族ポリアミド(帝人株式会社製の「コーネックス」)5部、溶剤(U)としてN,N−ジメチルアセトアミド(和光純薬工業株式会社製)90部、添加剤としてエチレングリコール5部を均一に混合し製膜液(K)3を得た。
(Example 3)
Example 3 is an example in which a porous resin layer having a three-dimensional network structure was manufactured by a “wet method”.
[Preparation of film-forming solution (K)]
5 parts of aromatic polyamide ("Conex" manufactured by Teijin Ltd.) as the chain polymer (P), 90 parts of N, N-dimethylacetamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as the solvent (U), additive As a result, 5 parts of ethylene glycol was uniformly mixed to obtain a film-forming solution (K) 3.

[組成物(X)の調製]
トリテトラエチレングリコールビスマレイミド「ルミキュアMIA200」(大日本インキ化学工業株式会社製)50部、1,6−ヘキサンジオールエトキシレートジアクリレート「フォトマー4361」(コグニスジャパン株式会社製)40部、N,N−ジメチルアクリルアミド「DMAA」(株式会社興人製)10部、及び重合遅延剤として2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン(関東化学株式会社製)0.5部を混合して組成物(X3)を調製した。該組成物(X3)の粘度は100mPa・sであった。
[Preparation of Composition (X)]
50 parts of tritetraethylene glycol bismaleimide “LumiCure MIA200” (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), 40 parts of 1,6-hexanediol ethoxylate diacrylate “Photomer 4361” (manufactured by Cognis Japan Co., Ltd.), N, N -10 parts of dimethylacrylamide "DMAA" (manufactured by Kojin Co., Ltd.) and 0.5 part of 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) as a polymerization retarder are mixed. A product (X3) was prepared. The viscosity of the composition (X3) was 100 mPa · s.

[工程1:三次元網目構造の多孔質樹脂層の形成]
(三次元網目構造の形成)
厚さ1mmのアクリル板の支持体上に、50μmのバーコーターを用いて、製膜液(K)3を塗布し、該支持体を水中に投入し、乳白色の凝固塗膜を得た。得られた凝固塗膜を更に流水で10分洗浄し、40℃の真空中で1時間乾燥して三次元網目構造の多孔質樹脂層(3)を得た。
[Step 1: Formation of porous resin layer having three-dimensional network structure]
(Formation of three-dimensional network structure)
A film-forming solution (K) 3 was applied onto a support of an acrylic plate having a thickness of 1 mm using a 50 μm bar coater, and the support was poured into water to obtain a milky white solidified coating film. The obtained solidified coating film was further washed with running water for 10 minutes and dried in a vacuum at 40 ° C. for 1 hour to obtain a porous resin layer (3) having a three-dimensional network structure.

[工程2:三次元網目構造の多孔質樹脂層が底面に露出した凹部(流路)の形成]
組成物(X1)の代わりに、組成物(X3)を用いたこと以外は実施例1と同じ方法で三次元網目構造の多孔質樹脂層(3)が底面に露出した凹部(流路3)を形成した。
(DNAの固定)
実施例1と同様にして、アミノ基の導入、アルデヒド基の導入、及びDNAの固定を行った。
[Step 2: Formation of a recess (flow path) in which a porous resin layer having a three-dimensional network structure is exposed on the bottom surface]
A recess (channel 3) in which the porous resin layer (3) having a three-dimensional network structure is exposed on the bottom surface in the same manner as in Example 1 except that the composition (X3) is used instead of the composition (X1). Formed.
(Immobilization of DNA)
In the same manner as in Example 1, amino group introduction, aldehyde group introduction, and DNA fixation were performed.

[工程3:蓋の固着]
実施例1の場合と同じ組成物及び同じ方法で蓋を凹部(流路3)に固着させ三次元網目構造の多孔質樹脂層が底面に露出した毛細管状の流路(流路3)を有するマイクロ流体素子(3)を製造した。
[Step 3: Adhering the lid]
The same composition and the same method as in Example 1 are used to have a capillary channel (channel 3) in which the lid is fixed to the recess (channel 3) and the porous resin layer having a three-dimensional network structure is exposed on the bottom surface. A microfluidic device (3) was produced.

[三次元網目構造の多孔質樹脂層の構造観察]
上記工程1で作製した三次元網目構造の多孔質樹脂層(3)の表面を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、孔径約0.6μm程度のスポンジ状の細孔が観察された。また、該多孔質樹脂層の断面を観察したところ、該多孔質樹脂層の厚みは約35μmであった。
[Structural observation of porous resin layer with three-dimensional network structure]
When the surface of the porous resin layer (3) having a three-dimensional network structure produced in the above step 1 was observed with a scanning electron microscope, sponge-like pores having a pore diameter of about 0.6 μm were observed. When the cross section of the porous resin layer was observed, the thickness of the porous resin layer was about 35 μm.

[凹部(流路)の構造観察]
上記工程2で作製した凹部(流路3)の断面を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、凹部の断面形状は、幅約250μm、三次元網目構造の多孔質樹脂層を除く深さ約30μmの矩形であった。
[Observation of recess (channel) structure]
When the cross section of the concave portion (channel 3) prepared in the above step 2 was observed with a scanning electron microscope, the cross sectional shape of the concave portion was about 250 μm in width and about 30 μm in depth excluding the porous resin layer having a three-dimensional network structure. It was a rectangle.

(比較例1)
本比較例は、公知のアミノ基固定ガラス基板の表面を流路の底面とするマイクロ流体素子に関し、DNA固定化密度が低いことを示す。
[凹部(流路)の形成]
表面にアミノ基が導入されたスライドガラス「Amine Silane」(松浪硝子工業株式会社製)の上に、スピンコーター(ミカサ株式会社製)を用いて800rpmの回転数で、実施例1において作成した組成物(X1)を塗工して該組成物(X1)の未硬化塗膜を形成し、紫外線ランプ2により流路と成すべき部分以外の前記未硬化塗膜にフォトマスクを通して紫外線を120秒照射して該組成物(X1)の半硬化塗膜を形成し、非照射部分の未硬化の組成物(X1)をエタノールで除去して、ガラスが底面に露出された凹部(流路4)を形成した。
(Comparative Example 1)
This comparative example relates to a microfluidic device in which the surface of a known amino group-fixed glass substrate is the bottom surface of the flow path, and shows that the DNA immobilization density is low.
[Formation of recess (flow path)]
Composition prepared in Example 1 on a slide glass “Amine Silane” (manufactured by Matsunami Glass Industrial Co., Ltd.) having an amino group introduced on the surface thereof at a rotation speed of 800 rpm using a spin coater (manufactured by Mikasa Co., Ltd.). The product (X1) is applied to form an uncured coating film of the composition (X1), and the UV lamp 2 irradiates the uncured coating film other than the portion to be the flow path with a UV ray for 120 seconds. Then, a semi-cured coating film of the composition (X1) is formed, the uncured composition (X1) in the non-irradiated part is removed with ethanol, and the concave portion (channel 4) where the glass is exposed on the bottom surface is formed. Formed.

[DNAの固定]
上記アミノ基を底面に有する凹部(流路4)を実施例1と同様の方法でグルタルアルデヒド処理し、底面へのアルデヒド基の導入を行った。
[Immobilization of DNA]
The recessed part (flow path 4) which has the said amino group in the bottom face was glutaraldehyde-treated by the method similar to Example 1, and the aldehyde group was introduce | transduced into the bottom face.

次いで、上記アルデヒド基を導入した凹部(流路4)を実施例1と同様の方法で処理し、DNAの固定を行った。   Subsequently, the concave portion (channel 4) into which the aldehyde group was introduced was treated in the same manner as in Example 1 to immobilize DNA.

[DNAの定量]
上記の底面ガラスにDNAを固定した凹部(流路4)を実施例1と同様の方法で測定した結果、蛍光強度値が73LAU/mmであった。
[Quantification of DNA]
As a result of measuring the concave portion (channel 4) in which DNA was fixed to the bottom glass by the same method as in Example 1, the fluorescence intensity value was 73 LAU / mm 2 .

(比較例2)
本比較例は、シリコン基板表面へのDNA固定化量が低いことを示す。但し、流路を形成しない状態で測定した。
[アミノ基の導入]
シリコンウェーハーを真空紫外線照射(セン光機社製)により前処理した後、アミノ基を有するシランカップリング剤、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(信越シリコーン社製LS−3150)の1mMイソプロパノール溶液に、25℃にて3時間浸漬し、エタノール洗浄および80℃で30分間熱風乾燥して、シリコンウェーハー表面にアミノ基を導入した。
(Comparative Example 2)
This comparative example shows that the amount of DNA immobilized on the silicon substrate surface is low. However, it measured in the state which does not form a flow path.
[Introduction of amino group]
After pre-processing the silicon wafer by vacuum ultraviolet irradiation (manufactured by Senko Machine Co., Ltd.), a silane coupling agent having an amino group, 3-aminopropyltriethoxysilane (LS-3150 manufactured by Shin-Etsu Silicone), in a 1 mM isopropanol solution, It was immersed for 3 hours at 25 ° C., washed with ethanol and dried with hot air at 80 ° C. for 30 minutes to introduce amino groups on the surface of the silicon wafer.

[DNAの固定]
上記アミノ基を導入したシリコンウェーハー表面を実施例1と同様の方法でグルタルアルデヒド処理とアミノ基修飾DNA処理を行い、シリコンウェーハー表面へのDNAの固定を行った。
[DNAの定量]
上記のDNAを固定したシリコンウェーハーの表面を実施例1と同様の方法で測定した結果、蛍光強度値は約78LAU/mmであった。
[Immobilization of DNA]
The surface of the silicon wafer into which the amino group had been introduced was treated with glutaraldehyde and amino group-modified DNA in the same manner as in Example 1 to immobilize DNA on the silicon wafer surface.
[Quantification of DNA]
As a result of measuring the surface of the silicon wafer on which the DNA was fixed in the same manner as in Example 1, the fluorescence intensity value was about 78 LAU / mm 2 .

(比較例3)
本比較例は、シリコン多孔質層へのDNA固定化量が低いことを示す。但し、流路を形成しない状態で測定した。
[多孔質流路の形成]
シリコンウェーハーを用い、先行特許文献1の方法に従って、幅250μm、シリコンウェーハー表面からの深さ、約30μmの多孔質層を形成た。
[アミノ基の導入]
比較例2と同様にして、この多孔質層にアミノ基を導入した。
[DNAの固定]
比較例2と同様にして、この多孔質層へのDNAの固定を行った。
(Comparative Example 3)
This comparative example shows that the amount of DNA immobilized on the silicon porous layer is low. However, it measured in the state which does not form a flow path.
[Formation of porous flow path]
A porous layer having a width of 250 μm, a depth from the surface of the silicon wafer, and a thickness of about 30 μm was formed using a silicon wafer according to the method of Prior Art Document 1.
[Introduction of amino group]
In the same manner as in Comparative Example 2, amino groups were introduced into this porous layer.
[Immobilization of DNA]
In the same manner as in Comparative Example 2, DNA was fixed to this porous layer.

[DNAの定量]
上記の底面多孔質シリコンにDNAを固定した多孔質層を実施例1と同様の方法で測定した結果、蛍光強度値は約114LAU/mmであった。即ち、滑らかなシリコンウェーハーの表面に比べて約1.46倍しか増加していなかった。
[Quantification of DNA]
As a result of measuring the porous layer in which DNA was fixed to the above-mentioned bottom porous silicon by the same method as in Example 1, the fluorescence intensity value was about 114 LAU / mm 2 . That is, it increased only about 1.46 times compared with the surface of the smooth silicon wafer.

(比較例4)
本比較例は、電子線エッチングにより形成された凹凸を有する表面へのDNA固定化量が低いことを示す。
[凹凸表面の形成]
日立製作所製E1030型イオンスパッターを用い、15mAで10分間、アクリル板を電子線エッチングして、表面に深さ約0.4μmの凹凸を設けた。
[マイクロ流体素子の作製]
三次元網目構造の多孔質層を形成したアクリル板を使用する代わりに、上記により凹凸を形成したアクリル板を使用したこと以外は、実施例2と同様にして、エポキシ基の導入、流路の形成、アミノ基の導入、アルデヒド基の導入、DNAの固定、及び蓋の固着を行い、マイクロ流体素子を作製した。
(Comparative Example 4)
This comparative example shows that the amount of DNA immobilized on the surface having unevenness formed by electron beam etching is low.
[Formation of uneven surface]
Using an E1030 type ion sputter manufactured by Hitachi, Ltd., the acrylic plate was subjected to electron beam etching at 15 mA for 10 minutes to provide irregularities with a depth of about 0.4 μm on the surface.
[Production of microfluidic devices]
Instead of using an acrylic plate with a porous layer having a three-dimensional network structure, the introduction of an epoxy group, the flow path Formation, introduction of an amino group, introduction of an aldehyde group, fixation of DNA, and fixation of a lid were carried out to produce a microfluidic device.

[DNAの定量]
実施例2と同様にして測定した結果、蛍光強度値は約288LAU/mmであった。
[Quantification of DNA]
As a result of measurement in the same manner as in Example 2, the fluorescence intensity value was about 288 LAU / mm 2 .

上記実施例1〜3、および比較例1〜4におけるDNAの定量結果より、比較例1の多孔質樹脂層を有さない流路や、シリコン製の多孔質底面を持つ流路、あるいは三次元網目構造の多孔質流路でない単なる凹凸表面を有する流路に比べ、実施例の三次元網目構造の多孔質樹脂層を有する流路の比表面積が非常に大きく、多くの物質を固定化できることが明らかであった。   From the quantification results of DNA in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4, the flow path without the porous resin layer of Comparative Example 1, the flow path with a silicon porous bottom surface, or three-dimensional The specific surface area of the flow path having the porous resin layer of the three-dimensional network structure of the embodiment is much larger than that of the flow path having a concavo-convex surface that is not a porous flow path of a network structure, and can immobilize many substances. It was clear.

実施例1において作成した、三次元網目構造の多孔質樹脂層の走査型電子顕微鏡写真である。2 is a scanning electron micrograph of a porous resin layer having a three-dimensional network structure created in Example 1. FIG.

Claims (16)

支持体と三次元網目構造の多孔質樹脂層と流路と蓋部とからなるマイクロ流体素子において、(I)支持体の上部に該多孔質樹脂層を有し、(II)該多孔質樹脂層が流路部分を除いて含浸した活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)の硬化樹脂で充填され、(III)流路が活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)の硬化樹脂で充填されていない三次元網目構造の多孔質樹脂層と、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)の硬化樹脂で充填された三次元網目構造の多孔質樹脂層の上部に形成された活性エネルギー線硬化性樹脂組成物(X)の硬化樹脂層と、蓋部とを壁面としてなり、空洞状を形成していることを特徴とするマイクロ流体素子。 In a microfluidic device comprising a support, a porous resin layer having a three-dimensional network structure, a flow path, and a lid, (I) having the porous resin layer above the support, and (II) the porous resin The layer is filled with the cured resin of the active energy ray curable resin composition (X) impregnated except for the flow path portion, and (III) the flow path is filled with the cured resin of the active energy ray curable resin composition (X). Active energy rays formed on the upper part of the porous resin layer having a three-dimensional network structure and a porous resin layer having a three-dimensional network structure filled with a cured resin of the active energy ray-curable resin composition (X) A microfluidic device comprising a cured resin layer of the curable resin composition (X) and a lid portion as wall surfaces to form a hollow shape. 前記三次元網目構造の多孔質樹脂層が、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物からなる請求項1に記載のマイクロ流体素子。 The microfluidic device according to claim 1, wherein the porous resin layer having a three-dimensional network structure is made of an active energy ray-curable resin composition. 前記流路の三次元網目構造の多孔質樹脂層を有する部分における流体の流動方向と垂直な方向の断面において、該断面中の任意の点をx、該任意の点と直線距離で最も近い多孔質樹脂層の部分をy、xy間の直線距離をrとし、rが該断面内でとり得る最大距離をrmaxとした際に、該rmaxが1〜50μmの範囲にある請求項1又は2に記載のマイクロ流体素子。 In the cross section in the direction perpendicular to the flow direction of the fluid in the portion having the porous resin layer having the three-dimensional network structure of the flow path, x is an arbitrary point in the cross section, and the porosity closest to the arbitrary point by a linear distance the portion of the quality resin layer y, the linear distance between the xy and r, the maximum distance r can take in the cross section upon a r max, claim 1 or the r max is in the range of 1~50μm 3. The microfluidic device according to 2. 前記流路の流体の流動方向と垂直な方向の断面形状が矩形または台形である請求項1〜3のいずれかに記載のマイクロ流体素子。 The microfluidic device according to any one of claims 1 to 3, wherein a cross-sectional shape in a direction perpendicular to a fluid flow direction of the flow path is a rectangle or a trapezoid. 前記三次元網目構造の多孔質樹脂層が流路内壁の一面にのみ形成されており、該多孔質樹脂層と対向する内壁までの平均距離が1〜50μmの範囲にある請求項4に記載のマイクロ流体素子。 The porous resin layer having the three-dimensional network structure is formed only on one surface of the inner wall of the flow path, and the average distance to the inner wall facing the porous resin layer is in the range of 1 to 50 µm. Microfluidic device. 前記三次元網目構造の多孔質樹脂層の層厚さが0.5〜30μmの範囲にある請求項1〜5のいずれかに記載のマイクロ流体素子。 The microfluidic device according to any one of claims 1 to 5, wherein a layer thickness of the porous resin layer having the three-dimensional network structure is in a range of 0.5 to 30 µm. 前記三次元網目構造の多孔質樹脂層の平均孔径が0.05〜3μmの範囲にある請求項1〜6のいずれかに記載のマイクロ流体素子。 The microfluidic device according to any one of claims 1 to 6, wherein an average pore diameter of the porous resin layer having a three-dimensional network structure is in a range of 0.05 to 3 µm. 前記三次元網目構造の多孔質樹脂層が、分析対象物質とアフィニティーを有するプローブが固定された多孔質樹脂層である請求項1〜7のいずれかに記載のマイクロ流体素子。 The microfluidic device according to any one of claims 1 to 7, wherein the porous resin layer having a three-dimensional network structure is a porous resin layer to which a probe having affinity for an analysis target substance is fixed. 前記プローブが、オリゴヌクレオチドである請求項8に記載のマイクロ流体素子。 The microfluidic device according to claim 8, wherein the probe is an oligonucleotide. 請求項1〜9のいずれかに記載のマイクロ流体素子からなる液体クロマトグラフィー用部材。 A member for liquid chromatography comprising the microfluidic device according to claim 1. 請求項1〜9のいずれかに記載のマイクロ流体素子からなる電気泳動用部材。 An electrophoretic member comprising the microfluidic device according to claim 1. (1)支持体の表面に多数の細孔を有する三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成する工程、(2)該多孔質樹脂層の上に活性エネルギー線重合性化合物(a)を含有する活性エネルギー線硬化性組成物(X)を塗工し、該組成物(X)の未硬化塗膜を形成し、流路と成すべき部分以外の前記未硬化塗膜に活性エネルギー線を照射して前記組成物(X)の硬化又は半硬化塗膜を形成し、非照射部分の未硬化の前記組成物(X)を除去して、三次元網目構造の多孔質樹脂層が底面に露出した凹部を形成する工程、及び、(3)前記凹部を有する部材の凹部に蓋となる他の部材を固着して前記凹部を空洞状の流路と成す工程を有することを特徴とするマイクロ流体素子の製造方法。 (1) A step of forming a porous resin layer having a three-dimensional network structure having a large number of pores on the surface of the support, (2) containing an active energy ray polymerizable compound (a) on the porous resin layer Coating the active energy ray-curable composition (X), forming an uncured coating film of the composition (X), and irradiating the uncured coating film other than the portion to be formed with the flow path with active energy rays Then, a cured or semi-cured coating film of the composition (X) is formed, and the uncured portion of the uncured composition (X) is removed, and the porous resin layer having a three-dimensional network structure is exposed on the bottom surface. A step of forming a concave portion, and (3) a step of fixing another member serving as a lid to the concave portion of the member having the concave portion to form the concave portion as a hollow flow path. Device manufacturing method. 前記支持体の表面に三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成する工程の後に、該樹脂層の表面を表面処理する工程を有する請求項12に記載のマイクロ流体素子の製造方法。 The method for producing a microfluidic device according to claim 12, further comprising a step of surface-treating the surface of the resin layer after the step of forming a porous resin layer having a three-dimensional network structure on the surface of the support. 前記活性エネルギー線硬化性組成物(X)が、活性エネルギー線重合性化合物(a)と、該活性エネルギー線重合性化合物(a)と共重合可能な両親媒性の重合性化合物とを含有する組成物である請求項12または13に記載のマイクロ流体素子の製造方法。 The active energy ray-curable composition (X) contains an active energy ray-polymerizable compound (a) and an amphiphilic polymerizable compound copolymerizable with the active energy ray-polymerizable compound (a). The method for producing a microfluidic device according to claim 12 or 13, which is a composition. 前記組成物(X)の粘度が25℃において30〜3000mPa・sである請求項12〜14に記載のマイクロ流体素子の製造方法。 The method for producing a microfluidic device according to claim 12, wherein the viscosity of the composition (X) is 30 to 3000 mPa · s at 25 ° C. 前記支持体の表面に三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成する工程が、支持体上に活性エネルギー線重合性化合物(b)と、該化合物(b)とは相溶するが、該化合物(b)から生成する重合体とは相溶しない貧溶剤(R)とを含有する活性エネルギー線硬化性の製膜液(J)を塗布した後、該製膜液(J)に活性エネルギー線を照射して、支持体の表面に三次元網目構造の多孔質樹脂層を形成する工程である請求項12または13に記載のマイクロ流体素子の製造方法。
The step of forming a porous resin layer having a three-dimensional network structure on the surface of the support is compatible with the active energy ray-polymerizable compound (b) and the compound (b) on the support. After applying an active energy ray-curable film-forming solution (J) containing a poor solvent (R) that is incompatible with the polymer produced from (b), active energy rays are applied to the film-forming solution (J). The method for producing a microfluidic device according to claim 12, wherein the step of forming a porous resin layer having a three-dimensional network structure on the surface of the support is performed.
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