JP2012072007A - Gas generating agent, and micropump - Google Patents
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Abstract
【課題】マイクロポンプの出力を向上し得るガス発生剤及び高い出力を有するマイクロポンプを提供する。
【解決手段】ガス発生剤は、アジドメチル基および水酸基を有する脂肪族ポリエーテルと、バインダーとを含有する。
【選択図】図1A gas generating agent capable of improving the output of a micropump and a micropump having a high output are provided.
A gas generating agent contains an aliphatic polyether having an azidomethyl group and a hydroxyl group, and a binder.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、マイクロ流体デバイスに用いられるガス発生剤及びそれを用いたマイクロポンプに関する。 The present invention relates to a gas generating agent used in a microfluidic device and a micropump using the same.
近年、小型であり、かつ携帯性に優れている分析装置として、マイクロ流体デバイスを用いた分析装置が用いられるようになってきている。このマイクロ流体デバイスを用いた分析装置では、マイクロ流路内においてサンプルの送液、希釈、分析などを行うことができる。 In recent years, analyzers using microfluidic devices have come to be used as analyzers that are small and have excellent portability. In the analysis apparatus using the microfluidic device, the sample can be fed, diluted, analyzed, and the like in the microchannel.
例えば、下記の特許文献1には、マイクロ流路に接続されたガス発生室が区画形成された基板を有し、ガス発生室に、アゾ化合物と、バインダー樹脂とを含むガス発生剤が収納されたマイクロポンプが提案されている。このマイクロポンプでは、ガス発生剤に熱エネルギーを供給することにより、ガス発生剤からガスが発生し、そのガスがマイクロ流路に供給されることにより、ポンプ機能が発現する。
For example,
下記の特許文献2には、一方の主面に開口するマイクロ流路が形成されている基板の上記主面を覆うようにガス発生層を設けることにより、マイクロ流体デバイスにポンプ機能を付与することが記載されている。特許文献2には、ガス発生層に含有させるガス発生剤として、種々のアゾ化合物やアジド化合物が例示されている。
In
近年、マイクロ流体デバイスに多段の希釈系列を形成したいという要望や、ひとつのマイクロ流体デバイスで複数のサンプルの測定を行いたいという要望などが高まってきている。このような要望を満足させるために、マイクロ流体デバイスの構造が益々複雑化してきている。マイクロ流体デバイスの構造が複雑化すると、マイクロポンプに要求される出力も高くなり、駆動時間も長くなる。 In recent years, there have been increasing demands for forming a multistage dilution series in a microfluidic device, and for measuring a plurality of samples with one microfluidic device. In order to satisfy such a demand, the structure of the microfluidic device is becoming more and more complicated. As the structure of the microfluidic device becomes complicated, the output required for the micropump increases and the driving time increases.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、マイクロポンプの出力を向上し、またその駆動時間を長くし得るガス発生剤及び高い出力を有するマイクロポンプを提供することにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a gas generating agent capable of improving the output of the micropump and extending its driving time and a micropump having a high output. is there.
本発明者らは、鋭意研究の結果、種々のアゾ化合物及びアジド化合物のうち、アジドメチル基および水酸基を有する脂肪族ポリエーテルとバインダーとを含むガス発生剤を用いることによりマイクロポンプの出力を向上できることを見出した。その結果、本発明者らは、本発明を成すに至った。 As a result of earnest research, the present inventors can improve the output of the micropump by using a gas generating agent containing an aliphatic polyether having an azidomethyl group and a hydroxyl group and a binder among various azo compounds and azide compounds. I found. As a result, the present inventors came to make this invention.
すなわち、本発明に係るガス発生剤は、マイクロ流体デバイスのマイクロ流路にガスを供給するためのマイクロポンプに使用されるガス発生剤に関する。本発明に係るガス発生剤は、アジドメチル基および水酸基を有する脂肪族ポリエーテルとバインダーとを含有する。 That is, the gas generating agent according to the present invention relates to a gas generating agent used in a micropump for supplying gas to a microchannel of a microfluidic device. The gas generating agent according to the present invention contains an aliphatic polyether having an azidomethyl group and a hydroxyl group and a binder.
なお、本発明において、「マイクロ流体デバイス」とは、マイクロ流路を有するデバイスをいう。「マイクロ流路」とは、マイクロ流路を流れる液体に所謂マイクロ効果が発現する形状寸法に形成されている流路をいう。具体的には、「マイクロ流路」とは、マイクロ流路を流れる液体が、表面張力と毛細管現象との影響を強く受け、通常の寸法の流路を流れる液体とは異なる挙動を示す形状寸法に形成されている流路をいう。 In the present invention, “microfluidic device” refers to a device having a microchannel. The “microchannel” refers to a channel formed in a shape and dimension that develops a so-called micro effect in the liquid flowing through the microchannel. Specifically, the term “microchannel” means that the liquid flowing through a microchannel is strongly affected by surface tension and capillary action, and has a different shape from that of a liquid flowing through a normal channel. It refers to the flow path that is formed.
本発明に係るガス発生剤のある特定の局面では、脂肪族ポリエーテルの含有量は、バインダー100重量部に対して、10重量部〜1000重量部の範囲内である。 On the specific situation with the gas generating agent which concerns on this invention, content of aliphatic polyether exists in the range of 10 weight part-1000 weight part with respect to 100 weight part of binders.
本発明に係るガス発生剤の他の特定の局面では、脂肪族ポリエーテルとして、下記の式(1)、(2)及び(3)で表される化合物のうちの少なくともひとつを含有する。 In another specific aspect of the gas generating agent according to the present invention, the aliphatic polyether contains at least one of compounds represented by the following formulas (1), (2), and (3).
本発明に係るガス発生剤の別の特定の局面では、バインダーは、アクリル樹脂である。 In another specific aspect of the gas generant according to the present invention, the binder is an acrylic resin.
本発明に係るガス発生剤のさらに他の特定の局面では、ガス発生剤は、脂肪族ポリエーテル100重量部に対し、更に、光増感剤を0.01〜50重量部含む。 In still another specific aspect of the gas generating agent according to the present invention, the gas generating agent further includes 0.01 to 50 parts by weight of a photosensitizer with respect to 100 parts by weight of the aliphatic polyether.
本発明に係るマイクロポンプは、マイクロ流路が形成されている基材と、マイクロ流路にガスを供給するガス発生材とを備えている。ガス発生材は、アジドメチル基および水酸基を有する脂肪族ポリエーテルと、バインダーとを含有するガス発生剤を含む。すなわち、本発明に係るマイクロポンプでは、ガス発生材が、上記本発明に係るガス発生剤を含む。従って、本発明に係るマイクロポンプは、高い出力を有し、また長い駆動時間を有する。 The micropump according to the present invention includes a substrate on which a microchannel is formed, and a gas generating material that supplies gas to the microchannel. The gas generating material includes a gas generating agent containing an aliphatic polyether having an azidomethyl group and a hydroxyl group, and a binder. That is, in the micropump according to the present invention, the gas generating material includes the gas generating agent according to the present invention. Therefore, the micropump according to the present invention has a high output and a long driving time.
本発明に係るマイクロポンプのある特定の局面では、マイクロ流路は、基材の表面に開口しており、ガス発生材は、マイクロ流路の開口を覆うように、基材の表面の上に設けられている。この場合、基材内にガス発生室を設ける必要がなくなる。従って、基材を小型化できると共に、基材の作製が容易となる。 In a specific aspect of the micropump according to the present invention, the microchannel is open on the surface of the substrate, and the gas generating material is placed on the surface of the substrate so as to cover the opening of the microchannel. Is provided. In this case, it is not necessary to provide a gas generation chamber in the substrate. Accordingly, the substrate can be reduced in size and the substrate can be easily manufactured.
本発明に係るマイクロポンプの他の特定の局面では、基材には、マイクロ流路が開口しているガス発生室がさらに形成されており、ガス発生材は、ガス発生室内に配置されている。この構成によれば、ガス発生材から発生したガスを効率的にマイクロ流路に導くことができる。 In another specific aspect of the micropump according to the present invention, the base material further includes a gas generation chamber in which the microchannel is opened, and the gas generation material is disposed in the gas generation chamber. . According to this configuration, the gas generated from the gas generating material can be efficiently guided to the microchannel.
本発明に係るガス発生剤は、アジドメチル基および水酸基を有する脂肪族ポリエーテルを含有している。このため、本発明に係るガス発生剤を用いることにより、マイクロポンプの高出力化と駆動時間の長時間化を図ることができる。 The gas generating agent according to the present invention contains an aliphatic polyether having an azidomethyl group and a hydroxyl group. Therefore, by using the gas generating agent according to the present invention, it is possible to increase the output of the micropump and increase the driving time.
以下、本発明を実施した好ましい形態について、図1及び図2に示すマイクロポンプ1,2を例に挙げて説明する。但し、マイクロポンプ1,2は、単なる例示である。本発明は、マイクロポンプ1,2に何ら限定されない。
Hereinafter, a preferred embodiment in which the present invention is implemented will be described using the
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るマイクロポンプの略図的断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the micropump according to the first embodiment.
図1に示すマイクロポンプ1は、マイクロ流体デバイスのマイクロ流路にガスを供給するためのポンプである。マイクロポンプ1は、マイクロポンプ1のマイクロ流路11が、マイクロ流体デバイスのマイクロ流路に接続された状態で使用される。マイクロポンプ1は、マイクロ流体デバイスと一体に形成されていてもよいし、別体に形成されていてもよい。マイクロポンプ1がマイクロ流体デバイスと別体に形成されている場合、マイクロポンプ1とマイクロ流体デバイスとを両方のマイクロ流路が接続されることにより貼り合わせて用いてもよいし、パイプなどの接続部材を用いて両方のマイクロ流路を接続して用いてもよい。
A
マイクロポンプ1は、基材10を備えている。基材10は、マイクロ流路11を流れる液体や気体との反応性が低く、かつ、液体がマイクロ流路11を流れる際にかかる圧力に対して十分な機械的耐久性を有するものである限りにおいて特に限定されない。基材10は、例えば、樹脂、ガラス、セラミックなどにより形成することができる。基材10の形成に好ましく用いられる樹脂としては、有機シロキサン化合物やポリメタクリレート樹脂などが挙げられる。有機シロキサン化合物の具体例としては、例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS)や、ポリメチル水素シロキサンなどが挙げられる。
The
基材10には、マイクロ流路11が形成されている。マイクロ流路11は、基材10の表面10aに開口している。
A
表面10aの上には、ガス発生材としてのガス発生層12が形成されている。このガス発生層12によって、マイクロ流路11の開口11aが覆われている。このため、ガス発生層12に光や熱などの外部刺激が付与されることによりガス発生層12から発生したガスは、開口11aからマイクロ流路11内に供給される。
A gas generating
ガス発生層12は、ガス発生層12において発生したガスがマイクロ流路11に好適に供給されるように設けられていることが好ましい。従って、ガス発生層12は、基材10に粘着または接着していることが好ましい。この場合において、ガス発生層12と基材10とを、粘着剤や接着剤を用いて粘着または接着させてもよいし、ガス発生層12及び基材10の少なくとも一方の表面に粘着能または接着能を持たせることにより、ガス発生層12と基材10とを直接粘着または接着してもよい。
The
なお、ガス発生層12の厚みは、特に限定されない。ガス発生層12の厚みは、例えば、10〜200μm程度とすることができる。
The thickness of the
ガス発生層12の基材10とは反対側の表面は、ガスバリア層13により覆われている。このガスバリア層13は、ガス発生層12において発生したガスが、基材10とは反対側に流出することを抑制し、マイクロ流路11側に効率的に供給されるようにする層である。このため、ガスバリア層13は、ガス発生層12において発生したガスの透過性が低いものであることが好ましい。
The surface of the
具体的には、ガスバリア層13は、例えば、ポリアクリル、ポリオレフィン、ポリカーボネート、塩化ビニル樹脂、ABS樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ナイロン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂及びガラスなどからなるものであることが好ましい。
Specifically, the
なお、ガスバリア層13の厚みは、例えば、25μm〜100μmであることが好ましく、50μm〜100μmであることがさらに好ましい。
In addition, the thickness of the
本実施形態では、ガス発生材としてのガス発生層12は、ガス発生剤を含む。本実施形態において、ガス発生剤は、光が照射されることによりガスを発生する光応答性ガス発生剤である。
In the present embodiment, the
ガス発生剤は、バインダー樹脂とアジドメチル基および水酸基を有する脂肪族ポリエーテルと光増感剤とを含む。このように、本実施形態のガス発生剤は、窒素含有量が高いアジドメチル基および水酸基を有する脂肪族ポリエーテルを含むため、マイクロポンプ1は高い出力と長い駆動時間を有する。
The gas generating agent includes a binder resin, an aliphatic polyether having an azidomethyl group and a hydroxyl group, and a photosensitizer. Thus, since the gas generating agent of the present embodiment includes an aliphatic polyether having an azidomethyl group and a hydroxyl group having a high nitrogen content, the
好適に用いられるアジドメチル基および水酸基を有する脂肪族ポリエーテルとしては、例えば、下記の式(1)、式(2)、式(3)で表される脂肪族ポリエーテルなどが挙げられる。式(1)、式(2)及び式(3)で表される脂肪族ポリエーテルのうちの2種以上を混合して用いてもよい。 Examples of the aliphatic polyether having an azidomethyl group and a hydroxyl group that are suitably used include aliphatic polyethers represented by the following formula (1), formula (2), and formula (3). Two or more of the aliphatic polyethers represented by formula (1), formula (2), and formula (3) may be mixed and used.
上記式(1)、式(2)、式(3)で表される脂肪族ポリエーテルの中でも、式(3)で表される脂肪族ポリエーテルがより好ましく用いられ、その場合、マイクロポンプ1の出力をさらに高めることができる。 Among the aliphatic polyethers represented by the above formula (1), formula (2), and formula (3), the aliphatic polyether represented by formula (3) is more preferably used. Output can be further increased.
また、アジドメチル基および水酸基を有する脂肪族ポリエーテルは、式(4)や式(5)で表される構造を2個以上含む化合物であってもよい。 Further, the aliphatic polyether having an azidomethyl group and a hydroxyl group may be a compound containing two or more structures represented by formula (4) or formula (5).
なお、式(1)で表される化合物は、例えば、ポリエピクロルヒドリン(PECH)(エピクロマーH、ダイソー(株))をアジ化ナトリウム(190−14901、和光純薬工業(株))でアジド置換することにより合成することができる。 In the compound represented by the formula (1), for example, polyepichlorohydrin (PECH) (Epichromer H, Daiso Corporation) is substituted with azide with sodium azide (190-14901, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Can be synthesized.
式(2)で表される化合物は、例えば、3,3−ビスクロルメチルオキセタン(B1395、東京化成工業(株))をジ−メチルホルムアミド(20673、和光純薬工業(株))、ジ−メチルスルホオキシド(042−17095、和光純薬工業(株))等の溶媒下で、アジ化ナトリウム(190−14901、和光純薬工業(株))と反応することにより得られる3,3−ビスアジドメチルオキセタンを、開環重合することにより合成することができる。 Examples of the compound represented by the formula (2) include 3,3-bischloromethyloxetane (B1395, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), di-methylformamide (20673, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), di- 3,3-bis obtained by reacting with sodium azide (190-14901, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) under a solvent such as methyl sulfoxide (042-17095, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Azidomethyloxetane can be synthesized by ring-opening polymerization.
式(3)で表される化合物は、例えば以下のようにして合成することができる。すなわち、ジグリセリンに反応触媒を溶解した後、エピクロルヒドリンを付加反応させ、側鎖にクロルメチル基を有する末端水酸基含有脂肪族ポリエーテルを製造する。次いで、このポリエーテルとアジ化ナトリウムとをジメチルホルムアミド中で反応させることにより合成することができる(例えば、特公平7−508号公報等を参照)。 The compound represented by the formula (3) can be synthesized, for example, as follows. That is, after dissolving the reaction catalyst in diglycerin, epichlorohydrin is subjected to addition reaction to produce a terminal hydroxyl group-containing aliphatic polyether having a chloromethyl group in the side chain. Next, this polyether and sodium azide can be synthesized by reacting them in dimethylformamide (see, for example, Japanese Patent Publication No. 7-508).
ガス発生剤におけるアジドメチル基および水酸基を有する脂肪族ポリエーテルの含有量は、特に限定されないが、例えば、バインダー100重量部に対して、10重量部〜1000重量部であることが好ましく、20重量部〜800重量部であることがより好ましく、50重量部〜400重量部であることがさらに好ましく、30重量部〜90重量部であることがなお好ましく、40重量部〜80重量部であることが特に好ましい。 The content of the aliphatic polyether having an azidomethyl group and a hydroxyl group in the gas generating agent is not particularly limited, but is preferably 10 to 1000 parts by weight, for example, 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder. It is more preferably ~ 800 parts by weight, further preferably 50 parts by weight to 400 parts by weight, still more preferably 30 parts by weight to 90 parts by weight, and 40 parts by weight to 80 parts by weight. Particularly preferred.
アジドメチル基および水酸基を有する脂肪族ポリエーテルの含有量が少なすぎると、ガス発生量が少なくなりすぎ、マイクロポンプ1の出力を十分に高めることができない場合がある。一方、アジドメチル基および水酸基を有する脂肪族ポリエーテルの含有量が多すぎると、ガス発生層12の剛性が低くなりすぎたり、ガス発生層12の基材10に対する粘着力が低くなりすぎたりする場合がある。特に、本実施形態では、上述のようにガス発生層12がバインダー樹脂を含んでいるため、ガス発生層12と基材10との粘着力をより高めることができる。
If the content of the aliphatic polyether having an azidomethyl group and a hydroxyl group is too small, the gas generation amount becomes too small, and the output of the
好ましく用いられるバインダーの具体例としては、例えば、ポリ(メタ)アクリレート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミドなどの高分子材料が挙げられる。なかでも、ガスの発生効率がより一層高められるので、ポリ(メタ)アクリレートが好ましい。 Specific examples of the binder preferably used include polymer materials such as poly (meth) acrylate, polyester, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyether, polyurethane, polycarbonate, polyamide, and polyimide. Of these, poly (meth) acrylate is preferred because the gas generation efficiency is further enhanced.
なお、ガス発生剤におけるバインダーの含有量は、特に限定されないが、例えば、10重量%〜70重量%の範囲内であることが好ましく、20重量%〜60重量%の範囲内であることがより好ましい。バインダーの含有量が少なすぎると、ガス発生層12の剛性が低くなりすぎる場合がある。一方、バインダーの含有量が多すぎると、ガス発生剤におけるグリシジルアジドポリマーの含有量が少なくなりすぎ、ガス発生層12のガス発生能が低くなりすぎる場合がある。
The binder content in the gas generating agent is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 wt% to 70 wt%, for example, and more preferably in the range of 20 wt% to 60 wt%. preferable. If the binder content is too small, the rigidity of the
光増感剤は、光が照射されることによりガスを発生させるガス発生剤にエネルギーを移動させてガス発生剤の分解を促進する化合物である限りにおいて特に限定されない。光増感剤の具体例としては、例えば、チオキサントン、ベンゾフェノン、アセトフェノン類、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインエーテル、ベンジルジメチルケタール、ベンゾイルベンジエート、α−アシロキシムエステル、テトラメチルチウラムモノサルファイド、脂肪族アミン、芳香族基を含むアミン、ピペリジンのように窒素が環系の一部をなしているもの、アリルチオ尿素、o−トリルチオ尿素、ナトリウムジエチルジチオホスフェート、芳香族スルフィン酸の可溶性塩、N,N−ジ置換−p−アミノベンゾニトリル系化合物、トリ−n−ブチルフォスフィン、N−ニトロソヒドロキシルアミン誘導体、オキサゾリジン化合物、テトラヒドロ−1,3−オキサジン化合物、ホルムアルデヒドかアセトアルデヒドとジアミンの縮合物、アントラセン及びその誘導体、キサンチン、N−フェニルグリシン、フタロシアニン、ナフトシアニン、チオシアニン等のシアニン色素類ポルフィリン及びその誘導体等が挙げられる。これらの光増感剤は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The photosensitizer is not particularly limited as long as it is a compound that promotes the decomposition of the gas generating agent by transferring energy to the gas generating agent that generates gas when irradiated with light. Specific examples of the photosensitizer include, for example, thioxanthone, benzophenone, acetophenones, Michler's ketone, benzyl, benzoin, benzoin ether, benzyldimethyl ketal, benzoylbenzate, α-acyloxime ester, tetramethylthiuram monosulfide, aliphatic Amines, amines containing aromatic groups, piperidine like nitrogen part of the ring system, allylthiourea, o-tolylthiourea, sodium diethyldithiophosphate, soluble sulfinic acid soluble salts, N, N -Disubstituted p-aminobenzonitrile compounds, tri-n-butylphosphine, N-nitrosohydroxylamine derivatives, oxazolidine compounds, tetrahydro-1,3-oxazine compounds, formaldehyde or acetaldehyde and di Condensates of Min, anthracene and derivatives thereof, xanthine, N- phenylglycine, phthalocyanine, naphthocyanine, cyanine dyes porphyrin and derivatives thereof such as thiocyanine like. These photosensitizers may be used independently and 2 or more types may be used together.
光増感剤の配合割合は、光増感作用が得られる限りにおいて特に限定されず、例えば、光が照射されることによりガスを発生させる前記アジドメチル基および水酸基を有する脂肪族ポリエーテル100重量部に対して光増感剤を0.01重量部〜50重量部の範囲で含有させることが好ましく、1重量部〜10重量部の範囲で含有させることがより好ましい。光増感剤が少なすぎると、十分な増感作用が得難くなる傾向にあり、光増感剤が多すぎると、ガス発生剤の光分解が抑制されたりすることがある。 The blending ratio of the photosensitizer is not particularly limited as long as the photosensitizing action can be obtained. For example, 100 parts by weight of the aliphatic polyether having an azidomethyl group and a hydroxyl group that generate gas when irradiated with light. The photosensitizer is preferably contained in the range of 0.01 to 50 parts by weight, more preferably 1 to 10 parts by weight. If the amount of photosensitizer is too small, sufficient sensitizing action tends to be difficult to obtain. If the amount of photosensitizer is too large, photodecomposition of the gas generating agent may be suppressed.
ガス発生剤は、架橋剤をさらに含んでいてもよい。ガス発生剤に架橋剤を含ませることにより、ガス発生材としてのガス発生層12の形状安定性を向上することが可能となる。架橋剤の具体例としては、例えば、イソシアネート化合物などが挙げられる。
The gas generating agent may further contain a crosslinking agent. By including a crosslinking agent in the gas generating agent, the shape stability of the
(第2の実施形態)
図2は、第2の実施形態に係るマイクロポンプの略図的断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the micropump according to the second embodiment.
上記第1の実施形態では、ガス発生材として、基材10の表面10aの上にガス発生層12を設ける例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。
In the said 1st Embodiment, the example which provides the
例えば、図2に示すマイクロポンプ2のように、基材10の内部に、マイクロ流路11が開口しているガス発生室14を形成し、そのガス発生室14内に、例えばタブレット状のガス発生材であるタブレット12aを配置してもよい。
For example, like the
(実施例1)
2−エチルへキシルアクリレート96.5重量部と、アクリル酸3重量部と、2−ヒドロキシエチルアクリレート0.5重量部とのアクリル系共重合体(重量平均分子量70万)を作製した。次に、そのアクリル系共重合体100重量部と、溶剤としての酢酸エチル200重量部と、架橋剤としてのイソシアネート系化合物(日本ポリウレタン社製、商品名コロネートL45)3重量部と、アジドメチル基および水酸基を有する脂肪族ポリエーテルとしてGAP4006(日油製)100重量部と、光増感剤としてのジエチルチオキサントン(チバスペシャルティケミカルズ社製、DETX−S)3.5重量部とを混合することによりガス発生剤を得た。
Example 1
An acrylic copolymer (weight average molecular weight 700,000) of 96.5 parts by weight of 2-ethylhexyl acrylate, 3 parts by weight of acrylic acid, and 0.5 parts by weight of 2-hydroxyethyl acrylate was produced. Next, 100 parts by weight of the acrylic copolymer, 200 parts by weight of ethyl acetate as a solvent, 3 parts by weight of an isocyanate compound (trade name Coronate L45 manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) as a crosslinking agent, an azidomethyl group and By mixing 100 parts by weight of GAP4006 (manufactured by NOF Corporation) as an aliphatic polyether having a hydroxyl group and 3.5 parts by weight of diethylthioxanthone (manufactured by Ciba Specialty Chemicals, DETX-S) as a photosensitizer. A generator was obtained.
次に、ガス発生剤をアンカー処理が施された厚さ50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上にキャストにより塗布し、乾燥させることにより、PETフィルムと、ガス発生層12とからなるガス発生フィルムを作製した。なお、乾燥後のガス発生層の厚みは約100μmであった。また、この実施例では、PETフィルムがガスバリア層13を構成している。
Next, a gas generating film composed of the PET film and the
次に、図3に示すように、ガス発生フィルム17は粘着能を有しているため、両主面10a、10bのそれぞれに開口しているマイクロ流路11が形成されている基材10の表面10aの上に自己粘着力を用いて貼り付け、マイクロポンプを作製した。
Next, as shown in FIG. 3, since the
なお、本実施例においては、基材10は、アクリル板から形成した。マイクロ流路11の断面形状は、0.5mm角の矩形状とした。マイクロ流路11の長さは、800mmとした。マイクロ流路11の先端は大気に開放した状態とした。
In the present embodiment, the
(比較例1)
アジドメチル基および水酸基を有する脂肪族ポリエーテル100重量部に替えて、2,2’−アゾビス(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)(和光純薬社製、VAM110)40重量部を用いた以外は、上記実施例1と同様にしてガス発生フィルムを作製し、マイクロポンプを作製した。
(Comparative Example 1)
Other than using 40 parts by weight of 2,2′-azobis (N-butyl-2-methylpropionamide) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., VAM110) instead of 100 parts by weight of the aliphatic polyether having an azidomethyl group and a hydroxyl group. Produced a gas generating film in the same manner as in Example 1 to produce a micropump.
(比較例2)
2,2’−アゾビス(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)100重量部を、実施例1と同様にして作製したアクリル系共重合体100重量部と、酢酸エチル200重量部と、イソシアネート系化合物(日本ポリウレタン社製、商品名コロネートL45)3重量部と、ジエチルチオキサントン(チバスペシャルティケミカルズ社製、DETX−S)3.5重量部とを混合しようとした。しかしながら、2,2’−アゾビス(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)は、アクリル系共重合体に溶解せず、ガス発生フィルムを得ることができなかった。
(Comparative Example 2)
100 parts by weight of 2,2′-azobis (N-butyl-2-methylpropionamide), 100 parts by weight of an acrylic copolymer prepared in the same manner as in Example 1, 200 parts by weight of ethyl acetate, and isocyanate type An attempt was made to mix 3 parts by weight of a compound (manufactured by Nippon Polyurethane, trade name Coronate L45) and 3.5 parts by weight of diethylthioxanthone (manufactured by Ciba Specialty Chemicals, DETX-S). However, 2,2′-azobis (N-butyl-2-methylpropionamide) was not dissolved in the acrylic copolymer, and a gas generating film could not be obtained.
(マイクロポンプの出力特性評価)
上記実施例1及び比較例1において作製したマイクロポンプの出力を以下の要領で評価した。まず、開口11bから1μlの水をマイクロ流路11内に注入し、その後、開口11bを、厚さ30μmのアクリル系粘着剤層と厚さ30μmのポリエチレンテレフタレート基材とからなる片面テープ16により封鎖した。その状態で、LEDを用いて波長380nmの紫外線を照射し、水滴15の移動時間と移動距離を10秒ごとに測定した。その結果から、水滴15の移動速度を算出した。また、移動速度の最大値の90%を維持できる移動時間を安定時間、60%を維持できる移動時間を持続時間として算出した。結果を下記の表1に示す。
(Evaluation of micro pump output characteristics)
The outputs of the micropumps produced in Example 1 and Comparative Example 1 were evaluated in the following manner. First, 1 μl of water is injected into the microchannel 11 from the
(接着強度試験)
上記実施例1及び比較例1のそれぞれにおいて作製したガス発生フィルムを25mm幅に切り出し、2kgのゴムローラーによりアクリル樹脂板の清浄な表面に接着した。そして、JIS Z 0237に準じて、25℃における180度剥離力を、300m/分の引っ張り速度で測定し、平均接着力を算出した。なお、試験装置としては、島津製オートグラフ(AG−IS)を用いた。結果を下記の表1に示す。
(Adhesive strength test)
The gas generating film produced in each of Example 1 and Comparative Example 1 was cut to a width of 25 mm and adhered to a clean surface of an acrylic resin plate with a 2 kg rubber roller. And according to JISZ0237, 180 degree peeling force in 25 degreeC was measured with the pulling speed of 300 m / min, and average adhesive force was computed. In addition, Shimadzu autograph (AG-IS) was used as a test apparatus. The results are shown in Table 1 below.
上記表1に示す結果から、アジドメチル基および水酸基を有する脂肪族ポリエーテルをガス発生成分として使用することにより、基材とガス発生材との接着力を高められることが分かる。また、単位時間あたりのガス発生量の最大値と駆動時間を大きくできることが分かる。 From the results shown in Table 1 above, it can be seen that the use of an aliphatic polyether having an azidomethyl group and a hydroxyl group as a gas generating component can enhance the adhesive force between the base material and the gas generating material. It can also be seen that the maximum gas generation amount per unit time and the driving time can be increased.
1,2…マイクロポンプ
10…基材
10a、10b…基材の主面
11…マイクロ流路
11a、11b…開口
12…ガス発生層
12a…タブレット
13…ガスバリア層
14…ガス発生室
15…水滴
16…シール
17…ガス発生フィルム
DESCRIPTION OF
Claims (8)
アジドメチル基および水酸基を有する脂肪族ポリエーテルと、バインダーとを含有する、ガス発生剤。 A gas generating agent used in a micropump for supplying gas to a microchannel of a microfluidic device,
A gas generating agent comprising an aliphatic polyether having an azidomethyl group and a hydroxyl group, and a binder.
前記マイクロ流路にガスを供給するガス発生材と、
を備え、
前記ガス発生材は、アジドメチル基および水酸基を有する脂肪族ポリエーテルと、バインダーとを含有するガス発生剤を含む、マイクロポンプ。 A substrate on which a microchannel is formed;
A gas generating material for supplying gas to the microchannel;
With
The gas generating material is a micropump including a gas generating agent containing an aliphatic polyether having an azidomethyl group and a hydroxyl group, and a binder.
前記ガス発生材は、前記マイクロ流路の開口を覆うように、前記基材の表面の上に設けられている、請求項6に記載のマイクロポンプ。 The microchannel is open on the surface of the substrate,
The micropump according to claim 6, wherein the gas generating material is provided on a surface of the base material so as to cover an opening of the microchannel.
前記ガス発生材は、前記ガス発生室内に配置されている、請求項6に記載のマイクロポンプ。 The base is further formed with a gas generation chamber in which the microchannel is open,
The micro pump according to claim 6, wherein the gas generating material is disposed in the gas generating chamber.
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