微流體器件及其製造方法

2023-09-21 05:12:50 3

專利名稱：微流體器件及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種微流體器件以及該器件的製造方法，該器件在通道內表面上具有採用三維網狀結構的多孔樹脂層。
背景技術：
近年來在各種領域中，包括在醫學診斷和生化試驗中，開始嘗試使用微流體器件來分析包含痕量DNA、生物物質等的流體的組分。
微流體器件也稱作微觀流體器件、微製造器件、晶片上的實驗室(lab-on-a-chip)和微量全分析系統(μ-TAS)，並且通過在器件內部包含的細小毛細管中進行反應和分析，能夠加速反應和分析，減少所需試劑的量和減少廢品。
在使用這種微流體器件，以通過將酶、催化劑和官能團等固定在通道內表面上，與流體狀態的樣品反應的情況下，或者在通過固定探針，例如特定序列的DNA片斷，來檢測樣品中的DNA等的情況下，為了提高反應速度和分析靈敏度，固定更大量的酶、催化劑或DNA片斷或其他探針是很重要的。
優選使通道內部成為多孔狀，以增加通道中如上所述的官能團、(生物)化學物質或生物物質的固定量。內部形成多孔體的通道的一個已知實例是整個通道內部都是多孔體並且是用如下方法形成的通道將矽或鋁板在從板表面到固定深度範圍內通過蝕刻和加熱處理使其成為多孔狀，接著將覆蓋物粘附在多孔表面上(參見日本未審查專利申請，第一次公開H6-169756)。但是，由於這種通道的整個內部都是多孔狀的，流經該通道的流體流經多孔體的孔隙，流體以合適的流速通過通道需要幾百Kpa的高壓。因此，要求微流體器件和引入流體的連接埠具有能夠承受高壓的堅固結構。另外，由於這些無機材料除了引入到表面上的官能團的種類受限制外，其固定密度小，因而即使採用多孔體，它們最終(ended up)仍然是不合適的。而且，由於矽和金屬是不透光的，從而妨礙了從外面觀察固定到多孔體內部的顏料和螢光顏料，它們無助於光吸收或螢光檢測靈敏度的改善。由於這些材料是不透光的，所以在螢光測量過程中有大量的激發光散射，而且由於激發光不能被濾光器完全截除而最終進入接收側，所以所測螢光強度的基線變得更高，從而引起S/N比的下降和可靠度的降低。而且，由於矽和金屬具有高導熱性，所以難以在通道裡提供溫度梯度，從而限制了微流體器件的用途。
另一方面，由於樹脂(有機聚合物)有多種可以引入到它們表面上的官能團，而且那些官能團的固定密度高，所以優選將它們用作微流體器件的通道內表面的構成材料(參見日本未審查專利申請，第一次公開2000-2705)。但是，在如已知的樹脂微流體器件製造方法(例如，參見日本未審查專利申請，第一次公開2000-46797)那樣，涉及形成有槽通道的方法中，儘管據描述了這樣一種方法，其中通過採用如下方法在基材表面上形成微小的表面不規則性來形成在底部具有微小表面不規則性的有槽通道採用電子蝕刻方法，在基材表面上塗布活化能束固化性化合物，將能束輻照到通道以外的那些部分以固化活化能束固化性化合物，並且除去非輻照部分的未固化的活化能束固化性化合物，由於這種方法只涉及提供表面不規則性使所述微流體器件的通道底部具有親水性，所以沒有形成三維網狀多孔層。儘管不知道這種含有具有表面不規則性的內表面的微流體器件所固定的探針是否比未處理內表面的微流體器件多，但是根據本發明的發明人進行的驗證實驗，增加程度小而不認為是合適的。
另一方面，公開了一種取代通道表面而增加酶或催化劑在板表面等上固定量的方法，其中在所述板表面上形成薄多孔層，接著在其上固定酶或催化劑(參見日本未審查專利申請，第一次公開2000-2705)。但是，迄今仍不知道在微流體器件微小通道內表面的一側上提供這樣的多孔層的方法。
另外，公開了一種製造親水多孔膜的方法，其中將能束固化性樹脂、線性聚合物和溶劑的混合溶液塗布在基材上並用能量輻照，接著與線性聚合物的非溶劑接觸，引起相分離(參見日本未審查專利申請，第一次公開10-007,835)。但是，同樣關於這種方法，至今仍不知道在微流體器件微小通道內表面上以均勻厚度提供這種樹脂的方法。
本發明所要解決的目標有如下方面組成提供一種微流體器件，其中在通道表面上形成均勻厚度的具有三維網狀結構的多孔樹脂層，該多孔樹脂層能夠最優化地在微流體器件微小通道內表面上固定大量酶、抗原或其他蛋白或催化劑，而不阻塞微流體器件的通道；提供一種微流體器件，其中在通道流動方向的任意位置上形成所述的多孔樹脂層；提供一種微流體器件，其中在通道的截面部分上形成所述的多孔樹脂層，以及提供一種所述微流體器件的製造方法。

發明內容
作為為達到上述目的而進行的詳盡研究的結果，本發明的發明人發現可以通過如下方法達到上述目的在襯底表面上預先形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層，並使用活化能束固化性組合物在多孔樹脂層中形成凹部，該凹部在其底表面上有具有三維網狀結構的多孔樹脂層，接著通過將充當覆蓋物的構件粘附到所述凹部上，形成通道，從而導致了本發明的完成。
即，本發明提供一種微流體器件，該微流體器件包含襯底、具有三維網狀結構的多孔樹脂層、通道和覆蓋物；其中，所述微流體器件(I)在襯底的上部有所述多孔樹脂層，(II)所述多孔樹脂層除通道部分外，被浸漬的活化能束固化性樹脂組合物(X)的可固化樹脂所填充，且未被活化能束固化性樹脂組合物(X)所填充的(III)通道具有由以下組成的壁表面具有三維網狀結構的多孔樹脂層，活化能束固化性樹脂組合物(X)的可固化樹脂層以及覆蓋物，該可固化樹脂層形成於填充有活化能束固化性樹脂組合物(X)可固化樹脂的三維網狀結構的多孔樹脂層上部，並形成為空腔形狀。
另外，本發明提供一種微流體器件的製造方法，該方法包括以下步驟(1)一個步驟，其中在襯底表面上形成含有大量孔隙的具有三維網狀結構的多孔樹脂層；(2)一個步驟，其中將含有活化能束聚合性化合物(a)的活化能束固化性樹脂組合物(X)塗布在所述多孔樹脂層上，形成所述組合物(X)的未固化塗層，用活化能束輻照除充當通道部分外的未固化塗層，形成組合物(X)的固化或半固化塗層，除去非輻照部分的未固化組合物(X)，並形成凹部，其中在底表面上暴露具有三維網狀結構的多孔樹脂層；和(3)一個步驟，其中將充當覆蓋物的另一構件粘附到含有凹部的構件的凹部上，使凹部以空腔形狀起通道作用；其中，更優選在襯底表面上形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層的步驟由如下工序組成將活化能束固化性膜沉積液(J)塗布到襯底上，該膜沉積液(J)含有活化能束聚合性化合物(b)和不良溶劑(R)，所述的不良溶劑(R)和化合物(b)相容，但和化合物(b)形成的聚合物不相容，接著用活化能束輻照膜沉積液(J)，並在襯底表面上形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層。
在使用本發明的微流體器件作為液相色譜構件的情況下，由於即使使展開劑在低壓下流動，也可以進行高速分析，因而沒有必要使分離柱或含有展開劑的供給管線間的連接具有耐高壓性，而且由於容易結合到μ-TAS中而整個μ-TAS器件不要求堅固結構，所以分離目標即使在極少樣品體積的情況下也可以被優先分離。另外，由於與現有技術相比，可以使含有官能團或具有分子識別功能的(生物)化學物質的固定量變得非常大，所以可以增加可允許的樣品進樣體積，導致定量和精度提高，靈敏度也得到提高。而且，由於該器件具有高產率，並且可以低成本製造，這樣的器件也可以用作一次性產品。
另外，由於能夠只在通道底表面上形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層，所以可以通過通道用光學方法觀察所述多孔樹脂層的表面，從而可以進行高靈敏的和高定量化的測量。
另外，在使用本發明的微流體器件作為親合電泳的構件的情況下，可以通過使用微流體器件作為電泳介質而不使用溶膠或凝膠進行分析，從而消除了使用前的複雜製備程序的必要，減小市場流通過程中性能劣化，並且能夠以乾燥狀態儲存，便於儲存和市場流通。另外，由於與現有技術相比，可以使含有官能團或具有分子識別功能的(生物)化學物質的固定量變得非常大，因而可以增加可允許的樣品進樣體積，導致定量和精度提高，靈敏度也得到提高。而且，由於可以只在通道底表面上形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層，可以通過通道用光學方法觀察多孔樹脂層的表面，從而可以進行高靈敏的和高定量化的測量。
在使用本發明的微流體器件作為DNA分析或免疫診斷等的微陣列構件時，由於與現有技術相比，可以使探針的固定量變得非常大，從而導致檢測靈敏度提高，定量提高且分析更快。另外，由於具有三維網狀結構的多孔樹脂層是作為一個斑點形成於通道內部，並且在每個斑點上可以固定不同的探針，所以可以用單個通道分析多個參數。而且，由於能夠只在通道底表面上形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層，所以可以通過通道用光學方法觀察多孔樹脂層的表面，從而可以進行高靈敏的和高定量化的測量。
在使用本發明的微流體器件作為微型反應器的反應槽或反應管時，由於可以增加催化劑、酶等的固定量，所以反應速度和產率得以改善。另外，由於可以在通道內部任意區域形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層，並且可以在每個區域固定不同的催化劑等，所以用單個通道可以進行多級反應。
由於本發明製造方法的使用排除了必須隨後在狹窄通道中形成多孔樹脂層的困難和限制，所以可以容易地製造微流體器件，該微流體器件在通道表面上含有均勻厚度的具有三維網狀結構的多孔樹脂層，而不阻塞微流體器件微小通道內表面上的通道。另外，可以容易地將所述多孔樹脂層的厚度、孔隙形狀和孔徑調節到所用目的的最優值。而且，在流動方向上的通道部分中，容易提供任意長度的具有三維網狀結構的多孔樹脂層形成部分，例如斑點狀多孔樹脂層部分。另外，通道內部的流體通過通道底部上的多孔樹脂層以外的多孔樹脂層部分沒有洩漏的現象。
根據本發明的製造方法，由於可以容易地將形成在微小通道內表面上的具有三維網狀結構的多孔樹脂層的孔徑和厚度調節到所用目的的最優值，所以可以提高比表面積，可以固定大量物質，並且可以使用最小量的試劑在短時間內高靈敏度和高精度地進行(生物)化學分析和檢測。另外，由於可以只在通道底表面上形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層，所以可以通過通道用光學方法觀察多孔樹脂層的表面，從而能夠在用於分析時進行高靈敏的測量。而且，在流動方向上的通道部分中，容易提供任意長度的多孔樹脂層形成部分，例如斑點狀多孔樹脂層部分。
另外，通過在形成多孔樹脂層的步驟之後，提供將具有三維網狀結構的多孔樹脂層表面進行表面處理或改性的步驟，可以將活性官能團引入到多孔樹脂層的表面上，並且可以將多種(生物)化學物質和生物物質通過和這些官能團反應形成而共價結合，而固定到多孔樹脂層表面上。當然，可以通過離子性結合或疏水性結合產生的吸附作用來固定這些物質。此時，如先前所述，可以形成多個多孔樹脂層斑點，可以在所述多個多孔斑點的每一個斑點處引入不同種類和濃度的官能團，或者可以容易地固定不同種類的物質。
而且，作為使組合物(X)的粘度在25℃下為30～3000mPa·s的結果，當將組合物(X)塗布到多孔樹脂層上時，組合物(X)快速滲透具有三維網狀結構的多孔樹脂層，從而可以在通道中的流體通過通道底部上的多孔樹脂層以外的多孔樹脂層部分沒有洩漏的情況下，很容易地製造微流體器件。另外，作為使粘度處於上述範圍的結果，當在用活化能束輻照後除去非輻照部分的未固化組合物(X)時，組合物(X)被完全清除出多孔樹脂層。


圖1是實施例1中製造的具有三維網狀結構的多孔樹脂層的掃描電子顯微照片。
具體實施例方式
本發明微流體器件的製造方法，所述微流體器件在通道內表面上具有三維網狀結構的多孔樹脂層，至少包括由如下步驟(1)～(3)(1)一個步驟，其中在襯底表面上形成含有大量孔隙的具有三維網狀結構的多孔樹脂層；(2)一個步驟，其中將含有活化能束聚合性化合物(a)的活化能束固化性樹脂組合物(X)塗布在多孔樹脂層上，用活化能束輻照除充當通道部分外的未固化塗層，形成組合物(X)的固化或半固化塗層，除去非輻照部分的未固化組合物(X)，並形成凹部，其中在底表面上暴露具有三維網狀結構的多孔樹脂層；和(3)一個步驟，其中將充當覆蓋物的另一構件粘附到含有凹部的構件的凹部上，使凹部以空腔形狀起通道作用。
步驟(1)中形成含有大量孔隙的具有三維網狀結構的多孔樹脂層的方法可以是任意方法，前提條件是可以形成所述多孔樹脂層，例如，可以使用下述四種方法種的任何一種。此處提到的三維網狀結構是指這樣一種結構，其中孔隙(空隙)和充當它們的基體的樹脂是分別在三維方向上連接的，並且所述孔隙開口於多孔樹脂層的表面上。其實例包括其中氣泡狀空腔相互連接的結構(也稱作海綿狀結構)，其中相互粘附的樹脂粒子之間的空隙連接形成孔隙的結構(也稱作聚集粒子狀結構或燒結體狀結構)，介於這兩種結構之間的結構，其中孔隙和樹脂具有接近相等的結構，並且它們各自的層是相互連接的(也稱作調製結構或倒轉軸(gyroid)結構)，以及無紡織物狀結構(也稱作無光澤(matte)狀結構)。
形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層的第一種方法由如下步驟組成通過塗布活化能束固化性膜沉積液(J)(以下稱作膜沉積液(J))，該膜沉積液(J)含有活化能束聚合性化合物(b)(以下稱作可聚合化合物(b))和不良溶劑(R)，所述的不良溶劑(R)和上述化合物(b)相容，但和化合物(b)形成的聚合物不相容，使上述化合物(b)聚合併引起相分離而形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層(這種方法以下稱作反應誘導型相分離方法)。在這種方法中，作為化合物(b)聚合的結果，不良溶劑(R)變得不再與所形成的聚合物相容，在聚合物和不良溶劑(R)之間發生相分離，且不良溶劑(R)被結合到沉積聚合物內部和之間。然後通過除去該不良溶劑(R)，被不良溶劑(R)佔據的區域變成孔隙，從而能夠形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層。
可聚合化合物(b)是在聚合引發劑存在或不存在的情況下，被活化能束所聚合的，並且優選可聚合化合物(b)是可加聚的化合物或含有可聚合碳-碳雙鍵作為活化能束聚合性官能團的化合物，特別優選即使不存在光聚合引發劑也固化的高度活潑的(甲基)丙烯酸類化合物、乙烯基醚類和馬來醯亞胺化合物。而且，更優選可聚合化合物(b)是聚合時形成交聯化合物的化合物，因為它能夠提高在半固化狀態下的形狀保持力並提高固化後的強度。因此，還更優選在單個分子中含有兩個或多個可聚合碳-碳雙鍵的化合物(單個分子中含有兩個或多個可加聚官能團以下稱作「多官能的」)。
可用於這種可聚合化合物(b)的化合物實例包括(甲基)丙烯酸類單體，馬來醯亞胺-基單體，以及在其分子鏈中含有(甲基)丙烯醯基或馬來醯亞胺基的可聚合低聚物。
上述(甲基)丙烯酸類單體的實例包括雙官能的單體，例如二(甲基)丙烯酸二乙二醇酯，二(甲基)丙烯酸新戊二醇酯，二(甲基)丙烯酸1，6-己二醇酯，2，2』-雙(4-(甲基)丙烯醯氧基聚乙烯氧基苯基)丙烷，2，2』-雙(4-(甲基)丙烯醯氧基聚丙烯氧基苯基)丙烷，羥基二新戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯，二丙烯酸二環戊烷酯(dicyclopentanyl diacrylate)，雙(丙烯醯氧乙基)羥基乙基異氰脲酸酯和N-亞甲雙丙烯醯胺；三官能的單體，例如三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯，三羥甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯，三(丙烯醯氧乙基)異氰脲酸酯和己內酯改性的三(丙烯醯氧乙基)異氰脲酸酯；四官能的單體，例如四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯；以及六官能的單體，例如二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯。
馬來醯亞胺-基單體的實例包括雙官能的單體，例如4，4』-亞甲基雙(N-苯基馬來醯亞胺)，2，3-雙(2，4，5-三甲基-3-噻吩基)馬來醯亞胺，1，2-雙馬來醯亞胺乙烷，1，6-雙馬來醯亞胺己烷，三甘醇雙馬來醯亞胺，N，N』-間-亞苯基雙馬來醯亞胺，間-亞苄基二馬來醯亞胺，N，N』-1，4-亞苯基雙馬來醯亞胺，N，N』-二苯基甲烷二馬來醯亞胺，N，N』-二苯醚二馬來醯亞胺，N，N』-二苯碸二馬來醯亞胺，1，4-雙(馬來亞氨基乙基)-1，4-重氮鎓(diazonia)雙環-[2，2，2]辛烷二氯化物和4，4』-亞異丙基二苯基＝二氰酸酯·N，N』-(亞甲基二-對-亞苯基)二馬來醯亞胺；以及含有馬來醯亞胺基，例如N-(9-吖啶基)馬來醯亞胺，和馬來醯亞胺基以外的其他可聚合物官能團的馬來醯亞胺。這些馬來醯亞胺-基單體還可以和含有可聚合碳-碳雙鍵的化合物共聚，例如和乙烯基單體、乙烯基醚及丙烯酸類單體共聚。
在其分子鏈中含有(甲基)丙烯醯基或馬來醯亞胺基的可聚合低聚物實例包括重均分子量為500～50000的那些，其具體實例包括環氧樹脂的(甲基)丙烯酸酯，聚醚樹脂的(甲基)丙烯酸酯，聚丁二烯樹脂的(甲基)丙烯酸酯，以及在其分子末端含有(甲基)丙烯醯基的聚氨酯樹脂。
這些可聚合化合物(b)的實例可以單獨使用或者以兩種或多種的混合物形式使用。另外，還可以通過和單官能的單體混合來使用它們，單官能團單體如單官能的(甲基)丙烯酸類單體和單官能的馬來醯亞胺-基單體，目的是調節粘度，調節半固化狀態下的附著力和粘性，或者使其具有例如反應性或親水性的功能。例如，可以加入稍後描述的兩親性化合物(c)。
單官能的(甲基)丙烯酸類單體實例包括甲基丙烯酸甲酯，(甲基)丙烯酸烷基酯，(甲基)丙烯酸異冰片酯，烷氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯，苯氧基二烷基(甲基)丙烯酸酯，苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯，烷基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯，壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯，羥基烷基(甲基)丙烯酸酯，甘油丙烯酸酯甲基丙烯酸酯，丁二醇一(甲基)丙烯酸酯，2-羥基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯，2-丙烯醯氧乙基-2-羥基丙基丙烯酸酯，環氧乙烷改性的鄰苯二甲酸丙烯酸酯，ω-羧基已內酯一丙烯酸酯，2-丙烯醯氧丙基氫二烯(propylhydrodiene)鄰苯二甲酸酯，2-丙烯醯氧乙基琥珀酸酯，，丙烯酸二聚體，2-丙烯醯氧丙基六氫氫二烯(propylyhexahydrohydrodiene)鄰苯二甲酸酯，氟-取代的(甲基)丙烯酸烷基酯，氯-取代的(甲基)丙烯酸烷基酯，磺酸鈉乙氧(甲基)丙烯酸酯，磺酸-2-甲基丙烷-2-丙烯醯胺，含磷酸酯基的(甲基)丙烯酸酯，(甲基)丙烯酸甘油酯，2-異氰酸根合乙基(甲基)丙烯酸酯，(甲基)丙烯醯氯，(甲基)丙烯醛，含磺酸酯基的(甲基)丙烯酸酯，含矽烷醇(silano)基的(甲基)丙烯酸酯，含((二)烷基)氨基的(甲基)丙烯酸酯，含季((二)烷基)銨基的(甲基)丙烯酸酯，(N-烷基)丙烯醯胺，(N，N-二烷基)丙烯醯胺和丙烯醯基嗎啉。
單官能的馬來醯亞胺-基單體實例包括N-烷基馬來醯亞胺，例如N-甲基馬來醯亞胺，N-乙基馬來醯亞胺，N-丁基馬來醯亞胺和N-十二烷基馬來醯亞胺；N-脂環族馬來醯亞胺，例如N-環己基馬來醯亞胺；N-苄基馬來醯亞胺；N-(取代或未取代苯基)馬來醯亞胺，例如N-苯基馬來醯亞胺，N-(烷基苯基)馬來醯亞胺，N-二烷氧苯基馬來醯亞胺，N-(2-氯苯基)馬來醯亞胺，2，3-二氯-N-(2，6-二乙基苯基)馬來醯亞胺和2，3-二氯-N-(2-乙基-6-甲基苯基)馬來醯亞胺；含有滷素的馬來醯亞胺，例如N-苄基-2，3-二氯馬來醯亞胺和N-(4』-氟苯基)-2，3-二氯馬來醯亞胺；含有羥基的馬來醯亞胺，例如羥基苯基馬來醯亞胺；含有羧基的馬來醯亞胺，例如N-(4-羧基-3-羥基苯基)馬來醯亞胺；含有烷氧基的馬來醯亞胺，例如N-甲氧苯基馬來醯亞胺；含有氨基的馬來醯亞胺，例如N-[3-(二乙氨基)丙基]馬來醯亞胺；含有多環芳香基的馬來醯亞胺，例如N-(1-芘基)馬來醯亞胺；含有多環芳族聚合化合物的馬來醯亞胺，例如N-(二甲基氨基-4-甲基-3-香豆素基)馬來醯亞胺和N-(4-苯胺基-1-萘基)馬來醯亞胺。
優選用於這些單官能的單體是含有官能團和離子性官能團的單體，所述的官能團能夠充當用於固定(生物)化學物質和生物物質的錨，例如優選使用作為官能團實例列出的官能團，所述的官能團可優選插入到稍後描述的具有三維網狀結構的多孔樹脂層中。
使用與可聚合化合物(b)相容但與可聚合化合物(b)形成的聚合物不相容(不互溶)的不良溶劑作為反應誘導型相分離方法中使用的不良溶劑(R)。不良溶劑(R)和可聚合化合物(b)間的相容度應當能夠允許獲得均勻的膜沉積液(J)。不良溶劑(R)可以是一種溶劑，也可以是混合溶劑，而在混合溶劑的情況下，其單獨的混合組分可以是與可聚合化合物(b)不相容的，或者可以是溶解可聚合化合物(b)的聚合物的組分。不良溶劑(R)的實例包括脂肪酸烷基酯，例如癸酸甲酯，辛酸甲酯和己二酸二異丁酯；酮類，例如二異丁基酮；醇類，例如癸醇；醇和水的混合物，例如2-丙醇或乙醇和水的混合物。
在反應誘導型相分離方法中，所得到的具有三維網狀結構的多孔樹脂層的孔徑和強度根據膜沉積液(J)中所含的化合物(b)含量而變化。儘管更大含量的化合物(b)使多孔樹脂層的強度得以改善，但是孔徑卻趨於更小。化合物(b)的含量優選在15～50重量％範圍內，更優選為25～40重量％。如果化合物(b)的含量小於15重量％，所述多孔樹脂層的強度下降，而如果化合物(b)的含量超過50重量％，則調節多孔樹脂層孔徑的難度逐漸提高。
為了調節聚合速度、聚合度或孔徑分布等，可以向膜沉積液(J)中加入多種添加劑，例如聚合引發劑，溶劑，表面活性劑，聚合抑制劑或聚合延遲劑。
對聚合引發劑沒有特別限制，條件是它對於活化能束和可聚合化合物(b)聚合是有活性的，並且可以使用自由基聚合引發劑，陰離子聚合引發劑或陽離子聚合引發劑，其實例包括乙醯苯類，例如對-叔丁基三氯乙醯苯，2，2』-二乙氧基乙醯苯和2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮；酮類，例如二苯甲酮，4，4』-雙二甲基氨基二苯甲酮，2-氯噻噸酮，2-甲基噻噸酮，2-乙基噻噸酮和2-異丙基噻噸酮；苯偶姻醚類，例如苯偶姻，苯偶姻甲醚，苯偶姻異丙醚和苯偶姻異丁醚；苄基縮酮類，如例如苄基二甲基縮酮和羥基環己基苯基酮；以及疊氮化物，例如N-疊氮基磺醯基苯基馬來醯亞胺。另外，還可以使用可聚合的光聚合引發劑，例如馬來醯亞胺-基化合物。
聚合延遲劑和聚合抑制劑的實例包括α-甲基苯乙烯，2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯，和其他活化能束聚合性化合物，例如具有低聚合速度的乙烯基單體；以及受阻酚類，例如叔丁基苯酚。
另外，對加入的溶劑沒有特別限制，其實例包括醇類，例如乙醇；酮類，例如丙酮；醯胺-基溶劑，例如N，N-二甲基甲醯胺；以及氯-基溶劑，例如二氯甲烷。
另外，還可以加入已知的通常使用的表面活性劑，疏水化合物，增稠劑，改性劑，著色劑，螢光染料，紫外吸收劑，酶，蛋白質，細胞或催化劑等，以賦予例如塗布性和平滑度的功能，或者在平版圖案形成過程中調節圖案解析度或親水度。
可用於反應誘導型相分離方法的襯底應當是基本上不受所用的膜沉積液(J)或活化能束攻擊，例如不溶解或分解的襯底。
這種襯底的實例包括聚合物；晶體，例如玻璃或石英；陶瓷；半導體，例如矽；以及金屬，其中特別優選聚合物。用作襯底的聚合物可以是均聚物或共聚物，或者熱塑性聚合物或熱固性聚合物。另外，襯底可以由聚合物共混物或聚合物合金組成，並且可以是層壓材料或其他複合材料。而且，襯底還可以包含添加劑，例如改性劑，著色劑，填料或強化劑。
如果使用反應誘導型相分離方法，具有三維網狀結構的多孔樹脂層可以以聚集粒子結構或海綿狀結構方式形成的，其中聚集粒子結構中直徑約0.1～1μm的粒狀聚合物是相互聚集的，而在海綿狀結構中直徑為0.1～1μm的氣泡是相互連接的。另外，在所述的反應誘導型相分離方法中，儘管通常形成的是所謂的各向同性膜，其中孔隙的孔徑在膜厚度方向上是均勻的，也可以通過向膜沉積液(J)中加入揮發性溶劑，塗布該液體，然後在用活化能束輻照前揮發並除去其部分，形成所謂的非均相膜(也稱作不對稱膜)，其中孔徑在膜厚度方向上是散布的。此時，通過加入揮發性良好溶劑，可以在與塗布了膜沉積液(J)的襯底接觸的表面上形成具有小孔徑的層(也稱作緻密層)，而通過加入揮發性不良溶劑或非溶劑，可以在襯底的相反側形成緻密層。根據所述的反應誘導型相分離方法，可以形成孔徑為例如0.05～5μm的具有三維網狀結構的多孔樹脂層。
在本發明反應誘導型相分離方法中，在形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層限制的一個或多個區域的情況下，可以用如下方法在部分襯底上形成多孔樹脂層，例如，方法(a)，其中用絲網印製法等將活化能束固化性樹脂組合物(X)塗布在部分襯底上，接著進行曝光，或者方法(b)，其中將活化能束固化性樹脂組合物(X)塗布在整個襯底上，隨後進行圖案曝光。第一種方法可以通過使用含有官能團的化合物(b)，將官能團很容易地引入到多孔樹脂層中。
形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層的第二種方法是這樣一種方法，其中在使襯底和能夠溶解或溶脹該襯底的溶劑(S)接觸後，用與溶劑(S)相容但不溶解或溶脹該襯底的溶劑(T)洗滌去溶劑(S)，形成所述多孔樹脂層(該方法以下稱作「表面溶脹法」)。在該方法中，使用被溶劑溶解或溶脹的聚合物作為襯底，溶劑與該聚合物表面接觸，在溶解或溶脹部分襯底後，通過使用與該聚合物不相容的溶劑洗滌，該聚合物以網狀形式聚集，導致相互具有三維網狀結構的多孔樹脂層的形成。
用於表面溶脹法的襯底的實例包括苯乙烯-基聚合物，例如聚苯乙烯，聚-α-甲基苯乙烯，聚苯乙烯/馬來酸共聚物和聚苯乙烯/丙烯腈共聚物；聚碸-基聚合物，例如聚碸和聚醚碸；(甲基)丙烯酸類聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯腈；聚馬來醯亞胺-基聚合物；聚碳酸酯-基聚合物，例如雙酚A-基聚碳酸酯，雙酚F-基聚碳酸酯和雙酚Z-基聚碳酸酯；纖維素-基聚合物，例如乙酸纖維素和甲基纖維素；聚氨酯-基聚合物；聚醯胺-基聚合物；以及聚醯亞胺-基聚合物。
對表面溶脹法酯的溶劑(S)沒有特別限制，前提條件是它能夠溶解或溶脹上述襯底，其實例包括醯胺-基溶劑，例如N，N-二甲基甲醯胺和N，N-二甲基乙醯胺，二甲亞碸，以及氯-基溶劑，例如二氯甲烷。另外，這些溶劑可以通過混合以混合溶劑形式使用。
溶劑(T)是與溶劑(S)混溶的並且不溶解襯底的溶劑。溶劑(T)的實例包括水，醇類例如丙醇，以及水和醇的混合物。
襯底與溶劑(S)接觸的方法實例包括將襯底浸漬在溶劑(S)中，或者將溶劑(S)噴淋或散布在襯底表面上。
儘管用溶劑(T)洗滌去溶劑(S)的實例包括通過浸漬在溶劑(T)中洗滌去溶劑(S)的方法，以及通過噴淋溶劑(T)洗滌去溶劑(S)的方法，但是優選將襯底整個浸漬在溶劑(T)中的方法。
用表面溶脹法製造的具有三維網狀結構的多孔樹脂層是與襯底結合在一起的，並且能夠形成海綿狀或聚集粒子結構。可以根據襯底和溶劑(S)接觸的持續時間來控制多孔樹脂層的厚度，接觸的持續時間越短，多孔樹脂層的厚度越小。必須根據所用材料和襯底的厚度、溶劑種類等適當地調整襯底和溶劑(S)之間接觸的持續時間。如果接觸持續時間太短，襯底溶解進行不充分而不能充分形成孔隙。另外，如果接觸的持續時間太長，則襯底的強度降低。
在本發明的表面溶脹方法中，在限制性的一個區域或多個區域中形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層的情況下，可以使用例如用膠紙帶覆蓋除將要形成多孔樹脂層以外的部分的方法，在部分襯底上形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層。
形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層的第三種方法由如下步驟組成通過塗布膜沉積液(K)而在襯底表面上形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層，包括將線性聚合物(P)溶解在溶劑(U)中，並通過用溶劑(V)接觸襯底將線性聚合物(P)以多孔形式聚集，所述溶劑(V)不溶解線性聚合物(P)或引起其溶脹，並且與溶劑(U)相容(將要稱作溼法)。
可以使用通過溶解在溶劑(U)中形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層的線性聚合物作為可用於溼法中的線性聚合物(P)。線性聚合物(P)，例如苯乙烯-基聚合物，碸-基聚合物，乙烯-基聚合物，醯胺-基聚合物，醯亞胺-基聚合物，纖維素-基聚合物，聚碳酸酯，丙烯酸類聚合物等是優選的，因為它們可以降低成本且容易處理。
可以使用類似於可用於上述表面溶脹法中的溶劑(S)的溶劑作為溼法中的溶劑(U)，而可以使用類似於上述表面溶脹法中溶劑(T)的溶劑作為溼法中的溶劑(V)。
另外，根據需要可以將多種添加劑，例如能夠用於先前所述的反應誘導型相分離方法的添加劑，加入到膜沉積液(K)中。
可以使用任意的襯底作為溼法中使用的襯底，並且儘管優選被膜沉積液(K)充分攻擊的襯底，在膜沉積液(K)中將線性聚合物(P)溶解在溶劑(U)中，如果使用在上述膜沉積液(K)中溶解或溶脹的襯底，可以通過上述表面溶脹法和該溼法相加的機理形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層。這種襯底的實例包括聚合物；晶體，例如玻璃和石英；陶瓷；半導體，例如矽；以及金屬。特別優選聚合物。
根據溼法獲得的多孔結構可以是海綿狀結構，聚集粒子狀結構，倒轉軸結構或者具有大孔的其他複雜形狀。
在使用溼法的情況下，儘管通常在塗層的襯底的相反側形成含有緻密層的非均相膜(不對稱膜)，但是還可以通過加入鹽或其他小分子量化合物(成孔劑)，或者調節不良溶劑或良好溶劑的沸點等，來形成各向同性膜。另外，通過調節線性聚合物(P)的濃度、加入的溶劑量等，可以形成具有三維網狀結構且孔徑為0.005～2μm的多孔樹脂層。
該溼法中，在限制的一個區域或多個區域中形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層的情況下，可以用如下方法在部分襯底上形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層，例如將膜沉積液(K)只塗布在通過絲網印刷等形成多孔樹脂層的部分的方法，或者將形成多孔樹脂層以外的部分用膠紙帶覆蓋的方法。
形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層的第四種方法由如下方法組成一種具有三維網狀結構的多孔樹脂層的形成方法，該方法包括，將膜沉積液(L)，其中活化能束聚合性化合物(d)、線性聚合物(Q)和溶解它們兩個的溶劑(W)是均勻混合的，塗布到襯底上，通過用活化能束輻照使溶液中的可聚合化合物(d)聚合，並通過襯底和溶劑(N)的接觸使線性聚合物以多孔形式聚集，其中溶劑(N)不溶解線性聚合物(Q)並且與溶劑(W)相容(以下稱作能束-溼法)。
本方法中，通過以與活化能束聚合性化合物(b)部分所述的相同的方式，使用含有羥基、氨基、羧基、醛基、環氧基或其他任意官能團的活化能束聚合性化合物作為活化能束聚合性化合物(d)，可以比上述反應誘導型相分離方法更有效地將這些官能團引入到具有三維網狀結構的多孔樹脂層的表面上。
優選活化能束聚合性化合物(d)是交聯性可聚合化合物，並且可以從作為上述活化能束聚合性化合物(b)實例而列出的化合物中適宜地選擇使用。儘管活化能束聚合性化合物(d)的固化產物在溶劑(W)中可以是可溶性的或不溶性的，為了在孔隙表面上有效地安置所述化合物(d)擁有的官能團，優選該固化產物可溶於溶劑(W)。此外，當所述化合物(d)的固化產物是交聯的聚合物時，術語「可溶性的」應當理解為「膠凝的」，而術語「不溶性的」應當理解為「不膠凝的」(以下類似)。
另外，儘管化合物(d)可以溶於或不溶於溶劑(N)，但是為了在孔隙表面上有效地安置化合物(d)擁有的官能團，當所述化合物(d)的固化產物是交聯的聚合物時，優選固化產物是凝膠，而在化合物(d)的固化產物是非交聯的聚合物的情況下，優選不溶性的，以避免流失。
線性聚合物(Q)也是任意的，例如可以使用作為上述線性聚合物(P)的實例而列出的聚合物。優選使用兩種或多種線性聚合物(Q)的混合物，因為具有三維網狀結構的多孔樹脂層表面的孔徑不會變得過小，而且在具有三維網狀結構的多孔樹脂層內部難以形成大孔。
儘管溶劑(W)可以溶解或不溶解或者溶脹或不溶脹活化能束聚合性化合物(d)形成的聚合物，但是優選能夠溶解或溶脹該聚合物，因為可以在孔隙表面上高密度地固定官能團。可以從作為上述溶劑(S)的實例而列出的溶劑中適當選擇溶劑，用作溶劑(W)。
儘管在活化能束聚合性化合物(d)形成的聚合物是交聯聚合物的情況下，優選溶劑(N)不溶解該聚合物，但是該溶劑可以溶脹或不溶脹該聚合物。可以從作為上述溶劑(T)的實例而列出的溶劑中適當選擇溶劑，用作溶劑(N)。
第四種方法中，在限制的一個區域或多個區域中形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層的情況下，可以用如下方法在部分襯底上多孔樹脂層，例如，這樣一種方法，其中將膜沉積液(L)通過絲網印刷等只塗布在形成多孔樹脂層的部分，或者將形成多孔樹脂層以外的部分用膠紙帶覆蓋的方法。
第四種方法可以通過使用含有官能團的活化能束聚合性化合物(d)，在三維網狀結構多孔樹脂的多孔表面上容易地高密度引入官能團。
可以將能夠通過上述方法實例形成的具有三維網狀結構的多孔樹脂層形成在襯底的整個一側上或者形成在部分襯底上。在後一種情況下，可以形成同時經過形成多孔樹脂層的部分和沒有形成多孔樹脂層的部分的通道。結果，可以形成這樣的微流體器件，該微流體器件在通道底部上有具有三維網狀結構的多孔樹脂層，而其他部分沒有所述的多孔樹脂層。此時，通過使形成在部分襯底上的具有三維網狀結構的多孔樹脂層的平面尺寸大於通道的平面尺寸，則不必精確地定位多孔樹脂層和通道的位置，從而簡化製造方法。在通道部分以外的位置上的具有三維網狀結構的多孔樹脂層被活化能束固化性樹脂組合物(X)所填充。例如，通過在襯底上以n條平行線(n為正整數)形式形成多孔樹脂層，並且形成垂直於它們取向的通道，可以在通道內的n個位置處形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層的點，而不需要精確定位。
對上述方法實例中使用的襯底形狀沒有特別限制，可以根據使用目的使用具有任意形狀的襯底。儘管這種形狀的實例包括片(包括薄膜，條板和帶)，板，卷和球，但是從便於在其上塗布組合物(X)和便於用活化能束輻照考慮，優選塗層表面是平面或者具有二維曲率。
在襯底是聚合物或其他材料的情況下，還可以進行表面處理。表面處理目的的實例包括在反應誘導型相分離方法或溼法中防止被膜沉積液溶解，改善膜沉積液的可溼性，以及改善具有三維網狀結構的多孔樹脂層的粘附力。
襯底表面處理方法是任意的，其實例包括這樣的處理，其中將包含選自作為可聚合化合物(a)的實例而列出的化合物中的化合物的組合物塗布在襯底表面上，然後通過活化能束輻照固化；電暈處理；等離子體處理；火焰處理；酸或鹼處理；磺化處理；氟化處理；用矽烷偶合劑等底塗處理；表面接枝聚合；用表面活性劑或脫模劑塗布；以及物理處理，例如摩擦或噴砂。
根據上述方法實例，可以在襯底表面上形成具有海綿狀結構、聚集粒子狀結構、含有大孔的結構或者由這些形狀的混合形狀組成的結構的多孔樹脂層。另外，由於所得到的具有三維網狀結構的多孔樹脂層具有大量孔隙表面形式的大表面積，可以固定大量的催化劑、酶、DNA、糖鏈、細胞或蛋白質。
如果使具有三維網狀結構的多孔樹脂層的表面為疏水性的，可以通過疏水相互作用，而不必引入官能團到多孔表面上，將酶、抗原和其他蛋白質固定到具有三維網狀結構的多孔樹脂層的表面上。另一方面，在固定蛋白質、DNA或糖鏈等的情況下，通過預先將活性官能團(例如氨基，羧基，羥基，環氧基，醛基，異氰酸基或-COCl基)引入到具有三維網狀結構的多孔樹脂層的多孔表面上，然後直接反應或者以另一官能團為媒介反應上述蛋白質、DNA或糖鏈的氨基、羥基、磷酸基或羧基，可以通過共價結合將蛋白質、DNA或糖鏈等固定在具有三維網狀結構的多孔樹脂層的表面上。
應當根據使用目的適當選擇具有三維網狀結構的多孔樹脂層的厚度。例如，在用於親合色譜的情況下，多孔樹脂層的厚度優選為3～100μm，更優選為5～50μm。
對應於其應用，可以使用先前作為襯底表面處理實例所列的方法對所得到的具有三維網狀結構的多孔樹脂層表面進行表面處理。例如，為了將親水性基團、疏水性基團和其他官能團引入到多孔樹脂層表面上，以抑制例如蛋白質或DNA的溶質在多孔樹脂層表面上的非特異性吸附，可以用例如將組合物塗布到多孔樹脂層表面上的方法對多孔樹脂層表面進行處理，所述組合物含有一種或多種選自作為可聚合化合物(a)實例而列出的化合物中的化合物(特別是親水性和兩親性可聚合化合物)。
步驟(2)中，通過將組合物(X)塗布到具有三維網狀結構的多孔樹脂層上，使組合物(X)滲透到多孔樹脂層內部，在多孔樹脂層內部和多孔樹脂層上形成組合物(X)的未固化塗層。接著，用活化能束輻照將要形成通道位置以外的那些位置上的未固化塗層，以除去非輻照部分上的未固化組合物。結果獲得凹部，其中底表面由多孔樹脂層組成，而壁表面由固化的或半固化的組合物(X)塗層組成，而位於充當通道的部分以外的位置上的多孔樹脂層的孔隙被滲透的組合物(X)的固化或半固化產物所阻塞。
步驟(2)中使用的活化能束聚合性化合物(a)(將稱作可聚合化合物(a))是能夠在存在或不存在聚合引發劑的情況下被活化能束聚合的化合物，並且優選是可加聚的化合物或者含有可聚合碳-碳雙鍵作為活化能束聚合性官能團。特別優選即使在沒有光聚合引發劑的情況下也固化的高反應性的(甲基)丙烯酸類化合物、乙烯基醚類和馬來醯亞胺-基化合物。
另外，如果可聚合化合物(a)是多官能團化合物，由於聚合形成交聯結構，固化後的強度也得以提高。
例如，可以使用類似於能夠在上述反應誘導型相分離方法中使用的可聚合化合物(b)的化合物作為這種可聚合化合物(a)。
可聚合化合物(a)可以單獨使用或以兩種或多種混合物形式使用。另外，還可以在和單官能團化合物混合後使用，以調節粘度或者賦予例如粘附性、粘性或親水性的功能。
例如，可以使用類似於能夠在上述反應誘導型相分離方法中使用的單官能團單體的化合物作為可混合的單官能團單體。
組合物(X)至少含有上述的可聚合化合物(a)。除了可聚合化合物(a)外，優選組合物(X)還包含能夠和可聚合化合物(a)共聚的兩親性可聚合化合物(該兩親性可聚合化合物以下稱作兩親性化合物(c))。作為組合物(X)包含兩親性化合物(c)的結果，可以使所得到的固化產物具有對在水中溶脹的抗性，並且可以使固化產物表面具有親水性且對生物組分具有低吸附性。
可以使用分子中既含親水性基團又含疏水性基團，並且含有能夠通過活化能束輻照和組合物(X)包含的活化能束聚合性化合物(a)共聚的可聚合化合物的化合物作為兩親性化合物(c)。儘管沒有必要使兩親性化合物(c)成為交聯的聚合物，但是可以使用成為交聯聚合物的化合物。另外，兩親性化合物(c)應當是與可聚合化合物(a)均勻相容的化合物。此處，相容是指不造成宏觀相分離，包括形成膠束並穩定分散的狀態。
在可聚合化合物(a)是在其分子中含有兩個或多個可聚合碳-碳不飽和鍵的化合物的情況下，優選兩親性化合物(c)是在其分子中含有一個或多個可聚合碳-碳不飽和鍵的化合物。
兩親性化合物(c)是在其分子中含有親水性基團和疏水性基團的並且分別和水或疏水溶劑相容的化合物。在這種情況下，相容是指不造成宏觀相分離，並且包括形成膠束並穩定分散的狀態。
優選兩親性化合物(c)在0℃下在水中的溶解度為0.5重量％或以上，並且在25℃下在環己烷和甲苯混合溶劑(5∶1，重量比)中的溶解度為25重量％或以上。此處提到的溶解度表示，例如在溶解度為0.5重量％或以上的情況下，至少0.5重量％的化合物能夠被溶解。如果使用在水的溶解度或在環己烷和甲苯(5∶1，重量比)中的溶解度至少之一小於這些數值的化合物，難以獲得具有既有表面親水性又有疏水性的優良特性的固化產物。
在兩親性化合物(c)含有非離子親水性基團，特別是聚醚-基親水性基團的情況下，親水性和疏水性之間的平衡，以格裡芬HLB值計，優選在11～16範圍內，更優選在11～15範圍內。如果超出此範圍，則變得難以獲得具有高親水性和優良耐溼性的模製產物，或者擁有獲得這種產物的化合物的組合或混合比率受限制。
兩親性化合物(c)擁有的親水性基團是任意的，其實例包括陽離子基團，例如氨基，季銨基或鏻基；陰離子基團，例如碸基，磷酸基或羰基；非離子基團，例如羥基，聚乙二醇鏈或醯胺基；以及兩性基團，例如胺基酸殘基。優選兩親性化合物(c)是以聚醚基作為親水性基團的化合物，特別優選是含有6～20個重複聚乙二醇鏈的化合物。
兩親性化合物(c)疏水性基團的實例包括烷基，亞烷基，烷基苯基，長鏈烷氧基，氟-取代的烷基和矽氧烷基。優選兩親性化合物(c)是以含有6～20個碳原子的烷基或亞烷基作為疏水性基團的化合物。所包含的含有6～20個碳原子的烷基或亞烷基的形式可以是，例如烷基苯基，烷基苯氧基，烷氧基或苯基烷基。
優選兩親性化合物(c)是以6～20個重複聚乙二醇鏈作為親水性基團並且以含有6～20個碳原子的烷基或亞烷基作為疏水性基團的化合物。這些兩親性化合物(c)中，特別優選壬基苯氧基聚乙二醇(n＝8～17)(甲基)丙烯酸酯和壬基苯氧基聚丙二醇(n＝8～17)(甲基)丙烯酸酯。
儘管根據可聚合化合物(a)和兩親性化合物(c)的種類及其組合而不同，但是組合物(X)中所含的可聚合化合物(a)和兩親性化合物(c)的優選比率優選為0.1～5重量份，更優選0.2～3重量份的兩親性化合物(c)/1重量份的可聚合化合物(a)。如果對應於1重量份的可聚合化合物(a)的兩親性化合物(c)量小於0.1重量份，則變得難以形成高親水性表面，而如果兩親性化合物(c)量超過5重量份，則組合物(X)在水中溶脹，並且組合物(X)的聚合物有膠凝的危險。
通過適當選擇可聚合化合物(a)和兩親性化合物(c)的混合比率，可以製造顯示出高親水性和低吸附性的在溶脹狀態不膠凝的固化產物。兩親性化合物(c)的親水性程度越強，或者例如，格裡芬HLB值越大，優選兩親性化合物(c)的加入量越少。
優選將含有將要引入到具有三維網狀結構的多孔樹脂層表面上的官能團的可聚合化合物(b)混合到組合物(X)中。具體而言，在將特定的官能團引入到具有三維網狀結構的多孔樹脂層表面上的情況下，優選使用含有該官能團的樹脂作為形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層的樹脂，並且優選將含有該官能團的可聚合化合物(b)混合到組合物(X)中。結果，在稍後描述的除去非輻照部分處的未固化組合物(X)的步驟中，即使組合物(X)清除不完全，也可以防止出現多孔表面被該組合物的沉澱物覆蓋而使所述官能團不被暴露的問題。
另外，可以將光聚合引發劑，聚合延遲劑，聚合抑制劑，溶劑，增稠劑，改性劑或著色劑等混合到組合物(X)中。
可以優選使用類似於上述反應誘導型相分離方法中光聚合引發劑，聚合延遲劑和聚合抑制劑的化合物作為能夠加入到組合物(X)中的光聚合引發劑，聚合延遲劑和聚合抑制劑。
儘管對溶劑沒有特別限制，但是必須根據加入到所用可聚合化合物(a)和組合物(X)中的添加劑或者根據所需的粘度等適當地調整所加入的溶劑的種類和數量。這種溶劑的實例包括醇類，例如乙醇；酮類，例如丙酮；醯胺-劑溶劑，例如N，N-二甲基甲醯胺；以及氯-基溶劑，例如二氯甲烷。
儘管可以根據具有三維網狀結構的多孔樹脂層的孔徑來改變組合物(X)的粘度，但是考慮到能夠在將組合物(X)塗布在具有三維網狀結構的多孔樹脂層上時使組合物(X)快速滲透到具有三維網狀結構的多孔樹脂層中，以及在除去非輻照部分處的未固化組合物(X)過程將組合物(X)從具有三維網狀結構的多孔樹脂層中完全除去，優選組合物(X)的粘度在25℃下在30～3000mPa·s範圍內，更優選在100～1000mPa·s範圍內。如果組合物(X)的粘度小於30mPa·s，則變得難以控制凹部的深度，而如果粘度超過3000mPa·s，則變得難以使組合物(X)滲透到具有三維網狀結構的多孔樹脂層內部，而且非輻照部分處未固化組合物(X)的清除也變得困難。
步驟(2)中，可以使用任意的塗布方法將組合物(X)塗布到具有三維網狀結構的多孔樹脂層上，其實例包括旋塗，輥塗，刮膠，浸漬，噴淋，使用繞線棒刮塗器，使用X-Y塗敷器，絲網印刷，凸版印刷，凹版印刷，從噴嘴擠出和模具澆注。另外，在組合物(X)具有高粘度或者被特別薄地塗布的情況下，可以採用將溶劑包含在組合物(X)中並在塗布後將該溶劑揮發的方法來塗布組合物(X)。
儘管對組合物(X)塗布的厚度沒有特別限制，前提條件是在用活化能束輻照後在具有三維網狀結構的多孔樹脂層表面的上部獲得固化或半固化的塗層，在將多孔樹脂層上特定物質固定在底表面上和用於親合色譜的情況下，用活化能束輻照後形成在多孔樹脂層上部的固化或半固化塗層的厚度，即凹部的壁高，優選在3～150μm範圍內，更優選在5～50μm範圍內。如果厚度小於3μm，當將充當覆蓋物的另一構件粘附到凹部上以使該凹部起空腔型通道作用的時候，有通道被阻塞的危險。另一方面，如果厚度大於150μm，則在水溶液通過通道的同時，使水溶液中的物質吸附到通道底表面上的具有三維網狀結構的多孔樹脂層上和從其上釋放(相互作用)變得困難，從而不適合用於親合色譜。
在將溶劑加入到活化能束固化型樹脂組合物(X)中的情況下，在塗布後，通過揮發除去該溶劑。清除方法是任意的，可以使用的方法實例包括空氣乾燥，熱風乾燥，紅外線乾燥，真空乾燥和微波乾燥。儘管可以在用活化能束輻照後除去溶劑，但是為了精確控制通道的尺寸和形狀，優選在用活化能束輻照之前除去溶劑。
輻照的活化能束實例包括光線，例如紫外線，可見光線，紅外線，雷射射線和輻射光射線；電離輻射，例如X-射線，γ射線和輻射光射線；以及粒子束，例如電子束，離子束，β射線和重粒子束。這些能束中，考慮到處理容易度和固化速度，優選紫外線或可見光，而特別優選紫外線。為了加快固化速度並確保固化完全，優選在低氧氣濃度氣氛中進行活化能束的輻照。低氧氣濃度氣氛的優選實例包括真空或在流動氮氣，流動二氧化碳或流動氬氣存在下的減壓氣氛。
為了形成在其全部或部分底表面上形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層的凹部，當輻照活化能束時，上述活化能束是以圖案形式輻照的。形成圖案輻照所採用的方法是任意的，可以使用的方法實例包括在掩蔽不用活化能束輻照的部分後輻照活化能束，以及包括用雷射或其他活化能束掃描的光刻法。在使用光掩模的情況下，光掩模可以是和塗層非接觸型的，也可以是接觸型的。
不使用粘合劑而通過固化或半固化未固化的組合物(X)，與充當覆蓋物的另一構件的粘附是可能的，或者在使用粘合劑情況下，粘附強度得以改善。在組合物(X)處於半固化狀態的情況下，儘管優選在獲得最終微流體器件之前的任一步驟中通過進行後固化使組合物(X)完全固化，但是只要不削弱本發明微流體器件的功能，不要求組合物(X)是完全固化的。在使用活化能束進行固化的情況下，後固化可以使用與用於半固化的相同或不同的活化能束。除了通過活化能束固化外，還可以通過加熱固化，來進行後固化。
步驟(3)中，將充當覆蓋物的另一構件粘附到含有步驟(2)中所形成凹部的構件的凹部上，以使上述凹部起空腔型通道作用。
可以根據使用目的適當地選擇充當覆蓋物的構件，應當使用不受流經通道的液體攻擊的構件，並且該構件可以是具有粘性的帶、片或板形式的。
應當將覆蓋構件和含有凹部的構件層壓，以用充當覆蓋物的構件覆蓋凹部。如先前所述，如果含有凹部的構件是半固化的塗層並且與覆蓋構件具有令人滿意的粘附力，可以將該構件原樣層壓。另外，在含有凹部的構件的粘附力低或者是固化的塗膜的情況下，應當使用粘合劑等將兩個構件層壓。
另外，還可以採用這樣一種方法，其中將包含活化能束聚合性化合物的組合物塗布到例如聚合物薄膜或片的襯底上，用活化能束輻照襯底以半固化所述組合物的塗層，並將襯底層壓到含有上述凹部的構件的凹部上，接著再次用活化能束輻照，以完全固化所述組合物的塗膜。此處使用的活化能束聚合性化合物及其組合物可以和上述步驟(2)中使用的可聚合化合物(a)及組合物(X)相同，並且可以是選自作為可用作可聚合化合物(a)的化合物實例而列出的化合物中的一種或多種化合物。可聚合化合物的塗布也應當遵照步驟(2)進行。
當層壓覆蓋構件和含有凹部的構件時，可以用作粘合劑的粘合劑實例包括環氧樹脂-基粘合劑，苯乙烯丁二烯樹脂-基粘合劑和(甲基)丙烯酸類粘合劑。
使用本發明製造方法可以容易地獲得微流體器件，所述微流體器件在微小通道內表面上含有具有三維網狀結構的多孔樹脂層而不阻塞該通道。另外，根據所述製造方法，由於可以在單個襯底(暴露的展開板)上容易地製造多個微流體器件而不需要定位，可以以令人滿意的再現性和優良的尺寸穩定性一次製造大量的微流體器件。
在根據上述方法獲得的微流體器件中，特別優選通過下面的方法形成空腔的微流體器件用作由襯底、多孔樹脂層、通道和覆蓋物組成的微流體器件(I)在襯底上部有具有三維網狀結構的多孔樹脂層，(II)除通道部分外，用浸漬的活化能束固化性組合物(X)的固化樹脂填充所述的多孔樹脂層，和(III)具有其中通道沒有被活化能束固化性組合物(X)固化樹脂填充的、具有三維網狀結構的多孔樹脂層，在填充有活化能束固化性組合物(X)固化樹脂的、具有三維網狀結構的多孔樹脂層的上部中形成的活化能束固化性組合物(X)的固化樹脂層，以及覆蓋物，充當壁表面。
上述通道截面的大小應當是使流經通道的流體中所含分離目標物質和具有三維網狀結構的多孔樹脂層相互作用的大小，並且在通道截面位於含有具有三維網狀結構的多孔樹脂層的通道部分的情況下，如果將所述截面中的任意點指定為x，將具有三維網狀結構的多孔樹脂層在直線距離上接近該點的部分指定為y，x和y之間的直線距離指定為r，並將該所述截面中r能夠具有的最大距離指定為rmax，則應當將微流體器件設計成使所述rmax在1～50μm範圍內。如果此處定義的rmax值為50μm或以下，流經通道的流體中所含分離目標物質能夠和通道內壁上的具有三維網狀結構的多孔樹脂層發生令人滿意的相互作用。另外，如果rmax值為1μm或以上，則使液體流動所需的壓力不會變得過大。
應當根據具有三維網狀結構的多孔樹脂層的安置情況和通道的截面形狀適當地設計微流體器件，使得通道截面中的rmax值處於上述範圍內。例如，在通道在其內壁的底部和頂部含有具有三維網狀結構的多孔樹脂層並且具有矩形或梯形截面的情況下，通道截面的高度應當為100μm或以下，而在通道只有一個內壁表面含有具有三維網狀結構的多孔樹脂層並且具有矩形或梯形截面的情況下，所述多孔樹脂層與和所述多孔樹脂層相對邊之間的距離應當為1～50μm。在通道具有圓形或三角形截面的情況下，應當類似地根據內壁的具有三維網狀結構的多孔樹脂層適當地設計微流體器件。此外，在本發明中，矩形或梯形截面包括具有圓角的形狀。
另一方面，考慮到用光學方法讀取流經通道的分析目標物質的點的容易度，控制流速、溫度等的容易度，以及製造的容易度，通道截面最大寬度和最大高度之間的比率，以最大寬度與最大高度的比率形式表示(最大寬度/最大高度)，優選在1/20～20/1範圍內，特別優選在1/10～10/1範圍內。
通道長度是任意的，儘管可以根據使用目的而採用合適的長度，但是優選為1～500mm，更優選為5～200mm。如果通道長度大於或等於上述下限，可以獲得合適的分離性能，而且如果通道長度小於或等於上述的上限，可以降低所需的液體泵送速度，可以縮短分離時間，並且可以減小通道的尺寸。
另外，和流經通道的液體方向平行的方向的形式是任意的，可以是線形，曲線或它們的組合，或者是分支的。也不要求通道寬度是恆定的。另外，通道開口的位置和數量也是任意的，並且單個通道可以有多個開口。此外，單個構件中存在的獨立通道的數量也是任意的。
本發明微流體器件的通道在其內壁表面的一個表面上或者在兩個相對的表面上含有具有三維網狀結構的多孔樹脂層。
可以使用非多孔的構件作為用於在通道內的一個表面上形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層的覆蓋物。例如，可以使用如前所述地在襯底上形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層的構件，或者在所述多孔樹脂層上含有凹槽的構件作為覆蓋物，用以在通道內壁的兩個相對表面上形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層。
上述的具有三維網狀結構的多孔樹脂層形成於通道壁的一個表面上或者相對的兩個表面上，並且作為移動通過通道同時和所述多孔樹脂層相互作用的結果，將流經通道的分析目標物質分離。另外，在將探針固定在所述多孔樹脂層上的情況下，目標分析物質是作為移動通過通道同時與所述探針相互作用的結果而被分離的。
具有三維網狀結構的多孔樹脂層在和通過通道的液體移動方向平行的方向上的形成位點可以是整個通道或者在通過通道的途中。在例如本發明微流體器件是色譜器件或電泳分析器件的情況下，優選在通道中連續不間斷地形成所述的多孔樹脂層以改善分離性能。
上述具有三維網狀結構的多孔樹脂層的厚度優選為0.5～30μm，更優選1～20μm，最優選2～10μm。通過使其厚度等於或大於這個下限，與分析目標物質相互作用的表面積足夠大，並且分離性能得以提高。另一方面，使其厚度小於或等於所述上限，防止了溶液中的分離目標物質滲透到內部深孔中造成遷移速度下降，從而可以羧酸分離和分析時間。
儘管上述具有三維網狀結構的多孔樹脂層的孔徑是任意的，但是優選為0.05～3μm，更優選0.1～1μm。通過使孔徑等於或大於該下限，可以固定合適數量的探針。另外，通過使孔徑小於或等於所述上限，由於還可以固定類似蛋白質的大分子作為探針，提高了具有三維網狀結構的多孔樹脂層深部和表面之間的物質遷移速度，從而能夠進行快速分離。此外，上述孔徑是大量孔隙的孔徑，不是必須指平均直徑。優選上述孔徑分布窄，因為這導致更高的分離效率。
儘管上述具有三維網狀結構的多孔樹脂層的孔隙率是任意的，優選其為30～90％，更優選為40～70％。如果使孔隙率處於該範圍，可以適宜地增加表面積而不造成機械強度的下降。
可以使用先前所述的有機聚合物作為上述具有三維網狀結構的多孔樹脂層的材料，並且更優選材料是活化能束固化性樹脂，因為其容易模製。在固定探針的情況下，儘管可以任意選擇便於探針固定的材料，但是優選有機聚合物，因為容易製造，並且更優選是活化能束固化性樹脂，因為其容易模製。
另外，可以將任意官能團引入到上述具有三維網狀結構的多孔樹脂層中。親水性官能團的實例包括非離子官能團，例如羥基，聚乙二醇基，醯胺基和硝基；陰離子官能團，例如羧基，碸基，磷酸基，亞磷酸基，(取代的)羥苯基和矽烷醇基；以及陽離子官能團，例如(N-取代的)氨基，季銨基，鏻基和鋶基。疏水性官能團的實例包括氟，氯基，矽氧烷結構，烷基和苯基。兩性官能團的實例包括胺基酸殘基。官能團的其他實例包括兩親性官能團。其他實例還包括光反應性基團，例如疊氮化物。此外，還可以使這些官能團作用於它們自己，例如通過賦予其選擇吸附性，可以通過化學反應將它們轉化成活性官能團，或者可以使用它們作為用於固定(生物)化學物質或生物物質等的錨。
還優選將其他物質固定到上述具有三維網狀結構的多孔樹脂層上。其他物質的實例包括各種催化劑，酶，抗體，抗原和其他蛋白質，低聚核苷酸如DNA和RNA，含糖物質如糖鏈和糖脂類，生物組織如細胞膜，細胞器和細胞，以及活生物體如細菌。這些物質可以是天然的，也可以是經過化學改性的。具體而言，在使用低聚核苷酸作為固定探針的情況下，可以分離和檢測基因，從而使這些物質有效地用於檢測單鹼基基因突變體。
在使用低聚核苷酸作為探針的情況下，低聚核苷酸的長度優選為5～30個核苷酸，更優選5～20個核苷酸，最優選5～10個核苷酸。通過使低聚核苷酸的長度處於該範圍，在可以容易地實施本發明的溫度下，即從室溫到60℃的溫度下，可以獲得足夠可靠的高分離速度。另外，還優選出於相同目的使用由核苷酸序列組成的低聚核苷酸，所述的低聚核苷酸有意相對於分析探針低聚核苷酸對象的多聚核苷酸或低聚核苷酸具有失配性。
在使用本發明的微流體器件作為液相色譜柱的情況下，優選固定在通道表面上的探針(包括官能團)的量對於和探針有親合性的分離目標物質的量是過量的。在探針量過量的情況下，與只使用不足量的探針相比，參與和探針相互作用的分析目標物質的量增加了，並且由於目標分析物質的局部濃度變高，可以高靈敏度地檢測目標分析物質。出於諸如此類的原因，固定在具有三維網狀結構的多孔樹脂層上探針量越大越好。
另外，在使用本發明的微流體器件作為親合電泳的構件情況下，優選固定的探針量和上述液相色譜情況中的一樣大。
實施例儘管下面使用本發明的實施例對本發明進行了更詳細的解釋，但是本發明不受這些實施例的範圍的限制。此外，在如下實施例中，除非另外指出，術語「份」和「％」分別是指「重量份」和「重量％」。
實施例中粘度測量和用紫外燈輻照是用下述方法進行的。
使用Shibaura Systems Co.，Ltd.製造的VDH-K型粘度計測量組合物在25℃下的粘度。
使用Eyegraphics Co.，Ltd.製造的UE031-353CHC型UV輻照裝置，該裝置使用3000W的金屬滷化物燈作為光源，除非另外指出，在氮氣氣氛中室溫下輻照365nm處的紫外線強度為40 mW/cm2的紫外線。
使用Ushio Inc.製造的Multilight Model 200 UV曝光裝置，該裝置使用200W的金屬滷化物燈作為光源，除非另外指出，在氮氣氣氛中室溫下輻照365nm處的紫外線強度為100mW/cm2的紫外線。
實施例1實施例1是根據「反應誘導型相分離方法」製造具有三維網狀結構的多孔樹脂層的實施例。
將72份平均分子量為2000的三官能團氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物(Unidic V-4263，Dainippon Ink and Chemicals)、18份二丙烯酸二環戊酯(dicyclopentanyl diacrylate)(R-684，Nippon Kayaku)、10份甲基丙烯酸甘油酯(Wako Pure Chemical Industries)、150份癸酸甲酯(Wako Pure ChemicalIndustries)、10份丙酮形式的揮發性良好溶劑以及3份1-羥基環己基苯基酮(Irgacure 184，Ciba-Geigy)形式的紫外聚合引發劑均勻混合，製備出膜沉積液(J1)。
將50份平均分子量為2000的三官能團氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物(Unidic V-4263，Dainippon Ink and Chemicals)、40份二丙烯酸己二醇酯(New Frontier HDDA，Daiichi Pharmaceutical)、10份甲基丙烯酸甘油酯(Wako Pure Chemical Industries)、5份1-羥基環己基苯基酮(Irgacure 184，Ciba-Geigy)形式的紫外聚合引發劑和0.5份2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(Kanto Chemical)形式的聚合延遲劑混合，製備出組合物(X1)。組合物(X1)的粘度為192mPa·s。
使用旋塗機(Mikasa)以600rpm的旋轉速度將膜沉積液(J1)塗布在厚度為1mm用作襯底的聚丙烯酸酯板上，用來自紫外燈1的紫外光輻照所述沉積液(J1)40秒以固化沉積液(J1)，接著用正-己烷洗滌除去不良溶劑(R)，形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層(1)。
使用旋塗機(Mikasa)以800rpm的旋轉速度將組合物(X1)塗布到上述具有三維網狀結構的多孔樹脂層(1)上，形成所述組合物(X1)的未固化塗層，將所述的未固化塗層用來自紫外燈2的紫外光通過位於將要形成通道區域以外的位置上的光掩模輻照120秒，形成組合物(X1)的半固化塗層，並且用乙醇除去非輻照部分的未固化組合物(X1)部分，在襯底上形成凹部(通道1)，其中在其表面上暴露具有三維網狀結構的多孔樹脂層。
(氨基的引入)將5重量％的聚烯丙胺(分子量15000，Nitto Boseki)水溶液和上述步驟2中製備的凹部(通道1)接觸，並使它們在50℃下反應2小時(聚烯丙胺中的部分氨基與具有三維網狀結構的多孔樹脂層中的環氧基反應)，接著在流動水下衝洗15分鐘，將氨基引入到所述多孔樹脂層中。
(醛基的引入)將具有上述的其中引入了氨基的凹部(通道1)的襯底放入5重量％的戊二醛水溶液(Wako Pure Chemical Industries)中，使它們在50℃下反應2小時(聚烯丙胺中幾乎全部氨基都和戊二醛的醛基之一反應)，接著在流動水下衝洗10分鐘，將醛基引入到具有三維網狀結構的多孔樹脂層中。
(DNA固定)將1μL具有氨基-改性的5』末端和螢光素異硫氰酸酯異構體I(FICT-I)-改性的3』末端的DNA(長度25個核苷酸，Espec Oligo Service)水溶液(濃度50μM)滴加到上述的其中引入了醛基的凹部(通道1)中，在50℃和100％溼度下反應15分鐘(DNA的氨基端基都可以與具有三維網狀結構的多孔樹脂層的醛基反應)，將該凹部放入0.2重量％的四氫硼酸鈉水溶液中，使其進行還原反應5分鐘。接著，將該凹部用0.2×SSC/0.1％SDS溶液漂洗，再用0.2×SSC漂洗，隨後另外用蒸餾水漂洗，並進行空氣乾燥，以將DNA固定到凹部(通道1)底表面上的具有三維網狀結構的多孔樹脂層上。(此處，0.2×SSC是指0.03M NaCl和3mM檸檬酸鈉的水溶液，而0.1％SDS是指0.1重量％的十二烷基硫酸鈉水溶液)。
將72份平均分子量為2000的三官能團氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物(Unidic V-4263，Dainippon Ink and Chemicals)、18份二丙烯酸己二醇酯(New Frontier HDDA，Daiichi Pharmaceutical)、10份甲基丙烯酸甘油酯(Wako Pure Chemical Industries)和2份1-羥基環己基苯基酮(Irgacure 184，Ciba-Geigy)形式的光聚合引發劑均勻混合形成的組合物，用旋塗機(Mikasa)以800rpm的旋轉速度塗布到厚度為30μm的雙軸取向的聚丙烯薄膜上，該薄膜的一側經過了電暈放電處理(Futamura Chemical)。將所述的未固化塗層用來自紫外燈1的紫外光輻照1秒鐘，形成上述組合物的半固化薄膜。將該薄膜層壓在上述步驟2中製造的凹部(通道1)上，並再次用來自紫外燈1的紫外光輻照40秒鐘使其完全固化，製造出具有毛細管狀通道(通道1)的微流體器件(1)，其中具有三維網狀結構的多孔樹脂層暴露於底表面上。
當用掃描電子顯微鏡觀察步驟1中製造的上述具有三維網狀結構的多孔樹脂層的表面時，觀察到以直徑約0.5μm的聚集粒子之間的空腔形式存在的孔徑為約0.4μm的孔隙。另外，當觀察具有三維網狀結構的多孔樹脂層的截面時，所述具有三維網狀結構的多孔樹脂層的厚度為約10μm。該具有三維網狀結構的多孔樹脂層的掃描電子顯微照片顯示於圖1中。
當用掃描電子顯微鏡觀察上述步驟2中製造的凹部(通道1)的截面時，該凹部的截面形狀是寬度為約250μm且深度為約30μm的矩形，所述的深度不包括除具有三維網狀結構的多孔樹脂層。
作為用Fluoro Imaging Scanner(FLA-3000G，Fuji Photo Film)測量固定有上述DNA的位於底表面上的具有三維網狀結構的多孔樹脂層中FITC-I發出的螢光強度的結果，螢光強度值為1069 LAU(上述儀器上顯示的螢光強度單位)/mm2。
實施例2實施例2是根據「表面溶脹方法」製造具有三維網狀結構的多孔樹脂層的實施例。
採用和實施例1組合物(X1)的製備方法相同的方法製備組合物(X2)，不同之處在於混合40份1，6-己二醇乙氧基化二丙烯酸酯(Photomer 4361，Cognis Japan)代替40份二丙烯酸己二醇酯(New Frontier HDDA，DaiichiPharmaceutical)，以及混合10份壬基苯氧基聚乙二醇(n＝17)丙烯酸酯(N-177E，Daiichi Pharmaceutical)代替10份甲基丙烯酸甘油酯(Wako PureChemical Industries)。該組合物的粘度為220mPa·s。
(具有三維網狀結構的形成)
在室溫下將厚度為150μm用作襯底的聚苯乙烯板(Dainippon Ink andChemicals)在N，N-二甲基乙醯胺(Wako Pure Chemical Industries)中浸漬5秒後，將該板放入水中，並另外在流水下衝洗約5分鐘，獲得其中將具有三維網狀結構的多孔樹脂層和襯底集成為單個單元的聚苯乙烯板。
(環氧基的引入)此外，將其中混合了2.5份平均分子量為2000的三官能團氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物(Unidic V-4263，Dainippon Ink and Chemicals)、2份1，6-己二醇乙氧基化二丙烯酸酯(Photomer 4361，Cognis Japan)、0.5份甲基丙烯酸甘油酯(Wako Pure Chemical Industries)、0.25份1-羥基環己基苯基酮(Irgacure 184，Ciba-Geigy)形式的光聚合引發劑和95份乙醇形式的溶劑的組合物，用旋塗機(Mikasa)以1500rpm的旋轉速度塗布到具有三維網狀結構的多孔樹脂層上，隨後用來自紫外燈1的紫外光輻照40秒，形成其中將環氧基引入到多孔表面上的具有三維網狀結構的多孔樹脂層(2)。[步驟2底表面上暴露多孔樹脂層的凹部(通道)的形成]使用和實施例1相同的方法形成底表面上暴露具有三維網狀結構的多孔樹脂層的凹部(通道2)，不同之處在於使用組合物(X2)代替組合物(X1)。
採用和實施例1相同的方法進行氨基和醛基的引入以及DNA的固定。
使用和實施例1相同的組合物和方法將覆蓋物粘附到凹部(通道2)上，製造出具有毛細管狀通道(通道2)的微流體器件(2)，其中具有三維網狀結構的多孔樹脂層暴露於底表面上。
當用掃描電子顯微鏡觀察步驟1中製造的上述具有三維網狀結構的多孔樹脂層(2)的表面時，觀察到孔徑為約0.8μm的海綿狀孔隙。另外，當觀察該多孔樹脂層的截面時，所述多孔樹脂層的厚度為約2μm。
當用掃描電子顯微鏡觀察上述步驟2中製造的凹部(通道2)的截面時，該凹部的截面形狀是寬度為約250μm且深度為約30μm的矩形，所述的深度不包括具有三維網狀結構的多孔樹脂層。
採用上述實施例1中所示DNA固定方法相同的方法，將DNA固定到上述步驟2中形成的凹部(通道2)上。作為用和實施例1DNA定量方法相同的方法測量的固定在凹部(通道2)上的FITC-I發出的螢光強度的結果，螢光強度值為954LAU/mm2。
實施例3實施例3是根據「溼法」製造具有三維網狀結構的多孔樹脂層的實施例。
將5份芳香族聚醯胺(Conex，Teijin)形式的線性聚合物、90份N，N-二甲基乙醯胺(Wako Pure Chemical Industries)形式的溶劑(U)以及5份乙二醇形式的添加劑均勻混合，獲得膜沉積液(K)。
將50份三(四甘醇)雙馬來醯亞胺(Lumicure MIA200，Dainippon Ink andChemicals)、40份1，6-己二醇乙氧基化二丙烯酸酯(Photomer 4361，CognisJapan)、10份N，N-二甲基丙烯醯胺(DMAA，Kohjin)和0.5份2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(Kanto Chemical)形式的聚合延遲劑混合，製備出組合物(X3)。組合物(X3)的粘度為100mPa·s。

(三維網狀結構的形成)使用50μm繞線棒刮塗器，將膜沉積液(K)塗布在厚度為1mm用作襯底的聚丙烯酸酯板上，並將該襯底浸漬在水中，獲得乳白色凝結塗層。將所得到的凝結塗層另外在流水下衝洗10分鐘，再在真空中40℃下乾燥1小時，獲得具有三維網狀結構的多孔樹脂層。
使用和實施例1相同的方法形成底表面上暴露具有三維網狀結構的多孔樹脂層(3)的凹部(通道3)，不同之處在於使用組合物(X3)代替組合物(X1)。
採用和實施例1相同的方法進行氨基和醛基的引入以及DNA的固定。
使用和實施例1相同的組合物和方法將覆蓋物粘附到凹部(通道3)上，製造出具有毛細管狀通道(通道3)的微流體器件(3)，其中具有三維網狀結構的多孔樹脂層暴露於底表面上。
當用掃描電子顯微鏡觀察步驟1中製造的上述具有三維網狀結構的多孔樹脂層(3)的表面時，觀察到孔徑為約0.6μm的海綿狀孔隙。另外，當觀察該多孔樹脂層的截面時，所述多孔樹脂層的厚度為約35μm。
當用掃描電子顯微鏡觀察上述步驟2中製造的凹部(通道3)的截面時，該凹部的截面形狀是寬度為約250μm且深度為約30μm的矩形，所述的深度不包括具有三維網狀結構的多孔樹脂層。
比較例1該比較例涉及這樣一種微流體器件，該器件使用已知的氨基固定玻璃襯底表面作為通道底表面，並且顯示DNA固定密度低。
使用旋塗機(Mikasa)以800rpm的旋轉速度將實施例1中製造的組合物(X1)塗布到其中將氨基引入到表面上的載片(Amine Silane，MatsunamiGlass Industries)上，形成所述組合物(X1)的未固化塗層，將該未固化塗層用來自紫外燈2的紫外光通過位於將要形成通道區域以外的位置上的光掩模輻照120秒，形成組合物(X1)的半固化塗層，並且用乙醇除去非輻照部分的未固化組合物(X1)部分，在襯底上形成凹部(通道4)，其中玻璃暴露於底表面上。
使用和實施例1相同的方法對上述底表面上含有氨基的凹部(通道4)進行戊二醛處理，將醛基引入到底表面上。
接著，採用和實施例1相同的方法處理上述的其中引入了醛基的凹部(通道4)，進行DNA固定。
作為採用和實施例1相同的方法測量上述其中將DNA固定到底表面玻璃上的凹部(通道4)的結果，螢光強度值為73LAU/mm2。
比較例2該比較例顯示固定到矽襯底表面上的DNA量低。但是，測量是在沒有形成凹部的情況下進行的。
通過真空中紫外光(Sen Koki)輻照對矽晶片進行預處理後，將該晶片在25℃的含有3-氨基丙基三乙氧基矽烷(LS-3150，Shin-Etsu Silicones)形式的矽烷偶合劑的1mM異丙醇溶液中浸漬3小時，隨後用乙醇洗滌，在80℃下熱風乾燥30分鐘，將氨基引入到矽晶片表面上。
採用和實施例1相同的方法，在上述已經引入氨基的矽晶片表面上進行戊二醛處理和氨基改性DNA處理，以將DNA固定到矽晶片表面上。
作為採用和實施例1相同的方法測量上述已經固定了DNA的矽晶片表面的結果，螢光強度值為約78LAU/mm2。
比較例3該比較例顯示固定到矽多孔層上的DNA量低。但是，測量是在沒有形成通道的情況下進行的。
使用矽晶片依照日本未審查專利申請，第一次公開H6-169756中所述的方法，形成寬度為250μm且距矽晶片表面深度為約30μm的多孔層。
採用和比較例2相同的方法將氨基引入到該多孔層中。
採用和比較例2相同的方法將DNA固定到該多孔層上。
作為採用和實施例1相同的方法測量已經將DNA固定到底表面多孔矽上的上述多孔層的表面的結果，螢光強度值為約114LAU/mm2。即，螢光強度與光滑矽晶片表面相比，只增加了約1.46倍。
比較例4該比較例顯示固定在具有通過電子束蝕刻形成的表面不規則性的表面上的DNA量低。
使用E1030型Ion Sputtering System(Hitachi)，在15mA下用電子束蝕刻聚丙烯酸酯板5分鐘，在表面中提供深度為約0.4μm的表面不規則性。
採用與實施例2相同的方法，不同之處在於使用以上述方法形成表面不規則性的聚丙烯酸酯板代替其上形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層的聚丙烯酸酯板，通過進行環氧基引入、通道形成、氨基引入、醛基引入、DNA固定和覆蓋物粘附，形成微流體器件。
作為採用和實施例2相同方法測量的結果，螢光強度值為約288LAU/mm2。
根據上述實施例1～3和比較例1～4的DNA定量結果，與比較例1的不含多孔樹脂層的通道，含有由矽製成的多孔底表面的通道，或者以簡單不規則表面代替具有三維網狀結構的多孔通道的通道相比，實施例的提供了具有三維網狀結構的多孔樹脂層的通道的比表面積非常大，很顯然能夠固定許多物質。
工業適用性由於本發明的微流體器件含有粘附在通道內表面上的薄多孔樹脂層，因而即使在微小的區域也可以固定大量官能團、(生物)化學物質或生物物質而不阻塞通道。另外，由於多孔樹脂層具有三維網狀結構，所以所述多孔樹脂層具有非常大的表面積，使其能夠固定大量探針。而且，在上述矩形或梯形通道的一個或兩個內表面上提供有具有三維網狀結構的多孔樹脂層的微流體器件，特別是其中從多孔樹脂層到相對的內壁的平均距離在1～50μm範圍內的微流體器件，能夠產生在所述多孔部分上移動的分析目標物質和固定探針之間的足夠的親和力。因此，當使用本發明的微流體器件時，可以精確快速地進行處理例如合成、分離或分析。特別地，通過使用低聚核苷酸作為固定探針，可以優選將本發明的微流體器件用於DNA分析。
權利要求
1.一種微流體器件，該微流體器件包含襯底、具有三維網狀結構的多孔樹脂層、通道和覆蓋物；其中，所述微流體器件(I)在襯底的上部有所述多孔樹脂層，(II)所述多孔樹脂層除通道部分外，被浸漬的活化能束固化性樹脂組合物(X)的可固化樹脂所填充，且(III)通道具有由以下組成的壁表面未被活化能束固化性樹脂組合物(X)所填充的、具有三維網狀結構的多孔樹脂層，在被活化能束固化性樹脂組合物(X)的可固化樹脂所填充的、具有三維網狀結構的多孔樹脂層上部形成的活化能束固化性樹脂組合物(X)的可固化樹脂層，以及覆蓋物，並且所述的通道形成為空腔形狀。
2.根據權利要求1所述的微流體器件，其中所述的具有三維網狀結構的多孔樹脂層由活化能束固化性樹脂組合物(X)組成。
3.根據權利要求1或2所述的微流體器件，其中在含有具有三維網狀結構的多孔樹脂層的通道部分中，在垂直於流體流動方向的方向上的截面中，如果將所述截面中的任意點指定為x，將具有三維網狀結構的多孔樹脂層在直線距離上接近該點的部分指定為y，將x和y之間的直線距離指定為r，並將該所述截面中r能夠具有的最大距離指定為rmax，則所述rmax在1～50μm範圍內。
4.根據權利要求1～3任何一項所述的微流體器件，其中垂直於所述流體流動方向的方向上的通道的截面形狀是矩形或梯形。
5.根據權利要求4所述的微流體器件，其中只在所述通道的一個內壁上形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層，並且從所述多孔樹脂層到相對的內壁的平均距離在1～50μm範圍內。
6.根據權利要求1～5任何一項所述的微流體器件，其中所述具有三維網狀結構的多孔樹脂層的厚度在0.5～30μm範圍內。
7.根據權利要求1～6任何一項所述的微流體器件，其中所述具有三維網狀結構的多孔樹脂層的平均孔徑在0.05～3μm範圍內。
8.根據權利要求1～7任何一項所述的微流體器件，其中所述具有三維網狀結構的多孔樹脂層是固定對分析目標物質具有親合力的探針的多孔樹脂層。
9.根據權利要求8所述的微流體器件，其中所述探針是低聚核苷酸。
10.一種液相色譜構件，該構件包含權利要求1～9任何一項所述的微流體器件。
11.一種電泳構件，該構件包含權利要求1～9任何一項所述的微流體器件。
12.一種微流體器件的製造方法，該方法包括以下步驟(1)一個步驟，其中在襯底表面上形成含有大量孔隙的具有三維網狀結構的多孔樹脂層；(2)一個步驟，其中將含有活化能束聚合性化合物(a)的活化能束固化性樹脂組合物(X)塗布在所述多孔樹脂層上，形成所述組合物(X)的未固化塗層，用活化能束輻照除充當通道的部分外的未固化塗層，形成組合物(X)的固化或半固化塗層，除去非輻照部分的未固化組合物(X)，並形成凹部，其中在底表面上暴露具有三維網狀結構的多孔樹脂層；和(3)一個步驟，其中將充當覆蓋物的另一構件粘附到含有凹部的構件的凹部上，使凹部以空腔形狀起通道作用。
13.根據權利要求12所述的微流體器件製造方法，其中處理所述樹脂層表面的步驟在將具有三維網狀結構的多孔樹脂層形成在襯底表面上的步驟之後。
14.根據權利要求12或13所述的微流體器件製造方法，其中所述活化能束固化性樹脂組合物(X)是含有活化能束聚合性化合物(a)以及能夠與所述活化能束聚合性化合物(a)聚合的兩親性可聚合化合物的組合物。
15.根據權利要求12～14任何一項所述的微流體器件製造方法，其中組合物(X)的粘度在25℃下為30～3000mPa·s。
16.根據權利要求12或13所述的微流體器件製造方法，其中在襯底表面上形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層的步驟由如下工序組成將活化能束固化性膜沉積液(J)塗布到襯底上，該膜沉積液(J)含有活化能束聚合性化合物(b)和不良溶劑(R)，所述的不良溶劑(R)和化合物(b)相容，但和化合物(b)形成的聚合物不相容，接著用活化能束輻照膜沉積液(J)，並在襯底表面上形成具有三維網狀結構的多孔樹脂層。
全文摘要
一種用於製造微流體器件的方法，其中在通道表面上以均勻的厚度提供位於微流體器件微小通道內表面上的多孔樹脂層而不阻塞通道，所述的多孔樹脂層能夠固定大多數接近大量的蛋白質，例如酶和抗原，催化劑等。可以通過如下方法容易地實現在通道表面上提供具有均勻厚度的多樹脂層，該方法包括預先在載體上形成表面上含有多個孔隙的多孔樹脂層，將活化能輻照硬化性組合物塗布到多孔樹脂層上，在其底部形成具有孔樹脂層的凹陷部分，然後將覆蓋構件緊固到凹陷部分以形成通道。
文檔編號G01N27/447GK1759314SQ20048000636
公開日2006年4月12日 申請日期2004年3月10日 優先權日2003年3月11日
發明者高田哲生, 穴澤孝典, 寺前敦司 申請人:財團法人川村理化學研究所