专利名称：光响应性气体发生材料、微泵及微流体设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及光响应性气体发生材料，其被用于微流体设备中的微泵，所述微流体 设备是形成有微细流路的微流体设备，更具体而言，本发明涉及能够在光照下产生用来输 送微流体的气体，从而提高微流体的送液效率的光响应性气体发生材料、以及使用了该光 响应性气体发生材料的微泵及微流体设备。
背景技术：
近年来，分析装置的小型化在各个领域得到了发展。例如，在需要在患者近旁进行 医疗诊断的临床诊断中，强烈要求晶体检查机器的小型化。此外，在对大气、水或土壤中的 环境污染物质进行分析时，由于必须要在室外进行，因此，在这类用途中强烈要求分析装置 的小型化。作为可满足上述需要的设备，微流体设备受到了关注。微流体设备中具有例如能 够用手容易地进行搬运、操作的大小的基板。在该基板内，形成有多个用来输送试剂、稀释 液及检测样品等的微细流路。另外，作为与上述微细流路相连接的部分，在基板内还适当设 置有试药收纳部、样品供给部、稀释液收纳部、反应室、混合部等。对于微流体设备而言，由于小型化得到发展，因此上述基板的大小通常为平面面 积在IOOOcm2以下的程度、基板厚度为0. 5mm IOmm左右。由此，在其内部形成的微细流 路的直径非常细，通常为5 μ m Imm左右。这里，对于流路平坦的情况，微细流路的直径被 规定为平坦流路的截面中较窄截面的宽度。这样一来，由于要在如上所述的直径非常小的流路中输送检测样品、稀释液、试剂 等微流体，因此，与用来输送常规液体的流路不同，会在很大程度上受到液体的表面张力、 微细流路的壁面浸润性等的影响。因此，现有技术中已针对这类微流体设备的各个部分开 展了各种研究。已有关于在如上所述的微流体设备的基板内形成微泵的方法的研究。其中，所述 微泵指的是用来向上述的微细流路中输送微流体的驱动源，其典型含义为总体积为Icm3 以下程度的非常小的泵。例如，专利文献1中公开了一种采用MEMS加工技术、具有经过高 度小型化的隔膜(diaphragm)结构的微泵。另外，在下述专利文献2中，公开了一种利用微 小活塞进行间歇送液的微泵。此外，下述专利文献3中公开了一种利用使微细流路上产生 电渗流的方法进行送液的泵。此外，下述专利文献4中公开了一种由使用了固体电解质的 氢泵构成的微泵。另一方面，下述专利文献5中公开下述微泵在形成于基板内的微泵室中填充有 会在热或光作用下产生气体的材料的微泵。其中，通过向设置在微泵室中的、会在热或光作 用下产生气体的材料供应热能或实施光照，可使之生成气体。进一步，在该生成的气体的压 力作用下实现微细流路内的微流体的输送。在专利文献5中，作为会在热或光作用下产生 气体的材料公开了氧含量为15 55重量％的聚氧化烯烃树脂。专利文献1 日本特开2001-132646号公报
专利文献2 日本特开2002-021715号公报专利文献3 日本特开平10-10088号公报专利文献4 美国专利第3，489，670号说明书专利文献5 日本特开2005-297102号公报
发明内容
就记载于专利文献1 4中的各种微泵而言，其结构复杂、小型化困难。特别是记 载在使用了隔膜结构或微小活塞的专利文献1、2中的泵，由于其具有机械结构，因而不仅 小型化困难，还存在会在送液的微流体中发生脉动的问题。另一方面，对于在专利文献4中记载的使用了固体电解质的氢泵，由于其装配繁 琐、且导线及气体流路等的线路制约大，因此，难以在微流体设备的基板内高密度地安装多个泵。与此相对，就专利文献5中记载的微泵而言，由于在热或光作用下产生气体的材 料在经过光照时会产生气体，因此，无须复杂的机械结构，并且也无须具有导线。由此，可促 进微泵结构的简化及小型化，从而实现泵的高密度安装。并且，由于仅形成填充有上述在光 照下产生气体的材料的微泵室即可，因此也容易进行对微流体设备中的基板的加工。然而，由于专利文献5记载的微泵是采用氧含量为15 55重量％的聚氧化烯烃 树脂而形成的微泵，因此，为了获得充分的气压，必须要提高光的照射强度等，因而存在着 需要较长时间才能驱动流体的问题。此外，当使用偶氮化合物作为用以产生气体的化合物时，由于其在光或热作用下 均会发生分解，因此还存在保存稳定性不良等问题即，在保存时一旦出现高温，则会违背 意图地产生气体。鉴于上述现有技术的现状，本发明的目的在于提供光响应性气体发生材料、以及 使用了该光响应性气体发生材料的微泵及微流体设备，所述光响应性气体发生材料用于微 流体设备中的微泵，所述微流体设备中形成有微细流路，当受到光照时，该光响应性气体发 生材料能够有效产生气体、输送微流体，并能够提高送液效率。根据本申请的第1发明，提供一种光响应性气体发生材料，其被用于微流体设备 中的微泵，所述微流体设备是在基板内形成有微细流路的微流体设备，其中，所述光响应性 气体发生材料中含有光产酸剂和酸刺激产气剂。此外，作为本发明中的所述光产酸剂，可使用在光照下产生酸的各种化合物，优选 选自苯醌二叠氮化合物、鐺盐、磺酸酯类及有机卤化物中的至少1种，尤其优选选自苯醌二 叠氮化合物、磺酸鐺盐、苄磺酸酯、卤化异氰尿酸酯及双芳基磺酰重氮甲烷中的至少1种。 这些光产酸剂在受到光照时会有效地分解，产生磺酸等强酸。进而，由于产生的酸与酸刺激 产气剂会进行有效的反应，因而可进一步提高气体的生成效率。作为本发明中的所述酸刺激产气剂，优选碳酸盐和/或碳酸氢盐，通过使用碳酸 盐和/或碳酸氢盐作为酸刺激产气剂，可以在利用酸给予刺激时更有效地产生气体。本申请的第2发明的光响应性气体发生材料是用于微流体设备中的微泵的光响 应性气体发生材料，所述微流体设备在基板内形成有微细流路，该光响应性气体发生材料 含有光产碱剂(A)和碱增殖剂(B)，所述光产碱剂(A)选自下述至少1种钴胺类络合物、氨基甲酸邻硝基苄酯、肟酯、下述式(1)表示的在光照下产生胺且含有氨基甲酰氧基亚氨 基的化合物、以及由下述式(2)表示的羧酸(al)与碱性化合物(a2)形成的盐。
[化学式1]式(1)中，礼为11价有机基团，&及民分别为氢、芳香族或脂肪族基团，&和民可 以相同也可以不同，η为1以上的整数。[化学式2]
权利要求
一种光响应性气体发生材料，其被用于微流体设备中的微泵，所述微流体设备是在基板内形成有微细流路的微流体设备，其中，所述光响应性气体发生材料中含有光产酸剂和酸刺激产气剂。
2.根据权利要求1所述的光响应性气体发生材料，其中，酸刺激产气剂的加入量的化 学当量为由光产酸剂产生的酸的化学当量以上。
3.根据权利要求1或2所述的光响应性气体发生材料，其进一步含有粘合剂树脂。
4.根据权利要求3所述的光响应性气体发生材料，其中，相对于100重量份粘合剂树 脂，含有10重量份 300重量份的光产酸剂、10重量份 300重量份的酸刺激产气剂。
5.一种光响应性气体发生材料，其被用于微流体设备中的微泵，所述微流体设备是在 基板内形成有微细流路的微流体设备，其中，所述光响应性气体发生材料含有光产碱剂(A)和碱增殖剂(B)，所述光产碱剂 (A)选自下述化合物中的至少一种钴氨类络合物、氨基甲酸邻硝基苄基酯、肟酯、以下述 式(1)表示的在光照射下产生胺且含有氨基甲酰氧基亚氨基的化合物、以及由下述式(2) 表示的羧酸(al)与碱性化合物(a2)形成的盐；
6 根据权利要求5所述的光响应性气体发生材料，其中，相对于100重量份光产碱剂， 碱增殖剂的加入量为50 200重量份。
7.根据权利要求5或6所述的光响应性气体发生材料，其进一步含有氨基烷基化合物(C)。
8.根据权利要求5 7中任一项所述的光响应性气体发生材料，其进一步含有粘合剂 树脂。
9.根据权利要求6所述的光响应性气体发生材料，其中，相对于100重量份粘合剂树 脂，含有20 500重量份的光产碱剂(A)、10 1000重量份的碱增殖剂⑶。
10.根据权利要求1 9中任一项所述的光响应性气体发生材料，该材料的形态呈片剂 状、微粒状或膜状。
11.一种光响应性气体发生部件，其含有权利要求1 9中任一项所述的光响应性气体 发生材料和支持所述光响应性气体发生材料的支持部件。
12.—种微泵，其用于微流体设备，所述微流体设备是在基板内形成有微细流路的微流 体设备，所述微泵内收纳有下述材料中的至少1种权利要求1 10中任一项所述的光响 应性气体发生材料、包含该光响应性气体发生材料的光响应性气体发生片剂、包含该光响
13.根据权利要求11所述的微泵，其中，所述基板内形成有用于形成所述微泵的气体 发生室，在所述基板的一面上设置有光学窗，并使该光学窗与气体发生室相对，在所述气体 发生室内收纳有所述光响应性气体发生材料。
14.一种微泵，在该微泵中，权利要求1 10中任一项所述的光响应性气体发生材料为 膜状光响应性气体发生材料，为了形成微泵，在所述基板上形成在基板表面设有开口的气 体发生部；在所述基板表面上贴合有上述膜状光响应性气体发生材料，并使得所述气体发 生部被上述膜状光响应性气体发生材料封闭。
15.一种微流体设备，所述微流体设备是在基板内形成有微细流路的微流体设备，其 中，所述基板具有第1板和第2板，所述第1板内置有至少2个上述微泵，所述第2板叠层 在该第1板上、且具有用于构成微细流路的槽或通孔，所述微泵具有权利要求1 10中任 一项所述的光响应性气体发生材料作为其驱动源。
16.根据权利要求13所述的微流体设备，其中，该微流体设备设置有多个上述微细流 路，在微流体设备的平面视野中，进一步具有遮光层，该遮光层设置于相邻的上述微细流路 的开口之间，用来对上述气体发生部进行遮光。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种光响应性气体发生材料、以及使用了该光响应性气体发生材料的微泵，其中，所述光响应性气体发生材料被用于形成有微细流路的微流体设备中的微泵，该光响应性气体发生材料在受到光照时可有效产生气体、搬运微流体，并且能够提高送液效率。为此，本发明涉及一种包含光产酸剂和酸刺激产气剂的光响应性气体发生材料(13)、以及内部收纳有该光响应性气体发生材料(13)的微泵(10)，其中，所述光响应性气体发生材料(13)是用于微流体设备中的微泵的的气体发生剂，所述微流体设备是在基板内形成有微细流路的微流体设备。
文档编号G01N37/00GK101978173SQ200980100848
公开日2011年2月16日 申请日期2009年3月11日 优先权日2008年3月11日
发明者山本一喜, 福井弘司, 福冈正辉, 赤木良教 申请人:积水化学工业株式会社