流体装置和其制造方法、以及流体装置制造用的热转印介质

申请号 CN201480011245.2 申请日 2014-02-28 公开(公告)号 CN105008932B 公开(公告)日 2017-07-14
申请人 株式会社理光; 发明人 小林理惠;
摘要 提供包括以下的 流体 装置:基底部件;设置在所述基底部件上方的多孔层;设置在所述多孔层中的流动路径壁;和由所述流动路径壁和所述基底部件界定的流动路径。所述流体装置的线性度在30%以下,其中所述线性度通过下式得到:线性度(%)={[A(mm)-B(mm)]/B(mm)}×100,其中长度B是在所述流动路径壁的内表面的轮廓上任意两点之间的直线的长度,而长度A是在所述两点之间的连续线的长度。
权利要求

1.流体装置,包括:
基底部件;
设置在所述基底部件上方的多孔层;
设置在所述多孔层中的流动路径壁;和
由所述流动路径壁的内表面和所述基底部件界定的流动路径,
其中所述流体装置的线性度在30%以下,其中所述线性度通过下式得到:
线性度(%)={[A(mm)-B(mm)]/B(mm)}×100,并且
其中长度B是在所述流动路径壁的内表面的轮廓上任意两点之间的直线的长度,而长度A是在所述两点之间的连续线的长度。
2.根据权利要求1的流体装置,其中所述线性度在15%以下。
3.根据权利要求1的流体装置,其中所述流动路径壁包括热塑性材料。
4.流体装置,包括:
由以下围成的流动路径:
基底部件;
设置在所述基底部件上方的多孔层;
设置在所述多孔层中的流动路径壁;和
设置在所述流动路径上方的保护层,
其中所述流动路径壁和所述保护层由热塑性材料制成且彼此熔合。
5.根据权利要求1至4中任一项的流体装置,其中在所述流动路径中至少设置样品添加区域、反应区域和检测区域
6.根据权利要求5的流体装置,其中沿着界定所述样品添加区域的开口的周围设置有在所述多孔层之上突出的突出体。
7.根据权利要求3至4中任一项的流体装置,其中所述热塑性材料为选自油脂及热塑性树脂中的至少一种。
8.根据权利要求3至4中任一项的流体装置,其中所述热塑性材料具有50℃~150℃的熔融开始温度
9.根据权利要求1至4中任一项的流体装置,其中所述流动路径通过热转印形成。
10.根据权利要求1至4中任一项的流体装置,其中所述多孔层具有0.01mm~0.3mm的平均厚度。
11.根据权利要求1至4中任一项的流体装置,其中所述流体装置作为化学传感器生物化学传感器中的任一种使用。
12.用于制造根据权利要求1至11中任一项的流体装置的方法,包括:
提供流体装置制造用的热转印介质,其包括支撑部件和置于所述支撑部件之上的流动路径形成材料层,其中,所述流动路径形成材料层包括热塑性材料,该热塑性材料在将所述流动路径形成材料层热转印至构成流体装置的多孔部件时渗入该多孔部件,以及其中所述流动路径形成材料层具有30μm~250μm的厚度;
放置所述流体装置制造用的热转印介质的流动路径形成材料层和所述多孔部件以便彼此重叠;
对所述流体装置制造用的热转印介质施加热和压
将所述流动路径形成材料层转印至所述多孔部件;和
通过使所述热塑性材料渗入所述多孔部件而在所述多孔部件中形成流动路径。
13.根据权利要求12的方法,其中所述流动路径形成材料层具有50~120μm的厚度。

说明书全文

流体装置和其制造方法、以及流体装置制造用的热转印介质

技术领域

[0001] 本发明涉及流体装置(fluidic device)和其制造方法,以及流体装置制造用的热转印介质。

背景技术

[0002] 随着纳米技术的近期发展,已经在各个领域中推进设备的小型化。实例包括旨在使具有严重环境影响的有机溶剂的使用量最小化的反应装置的小型化,和用于要求便携式的现场工作的简易分析装置的小型化。在用于验血和DNA测试的生物传感器领域、在食物和饮料的质量控制领域等也要求小尺寸的分析装置。微流体装置作为能够满足这些应用的技术已经受到关注。微流体装置是具有输送含分析物的样品液体、反应试剂的若干微小流动路径(流径,flow path)和其中所述试剂等进行反应的反应区域的手掌般大的基片(substrate)(或立方体)。所述微流体装置容许用所述微小流动路径和所述反应区域进行各种类型的操作,例如化学反应、基因反应、分离、混合、化验等。
[0003] 将在半导体技术中发展的微型装配技术应用于常规的微流体装置;、塑料、玻璃等作为基片使用。然而,作为通过使用基片制造微流体装置的技术实例的光刻法包括许多步骤,例如光刻胶的浸渍、热处理、紫外线(UV)辐射、光刻胶的去除等。对于光刻胶、用于除去所述光刻胶的洗涤液、清洁室、掩膜、光源等需要许多种溶剂和试剂,要求大型设施,而且要求高平的专家经验。用于制造微流体装置所需的劳动成本、材料成本等已经提高了所述微流体装置的成本,其因此在商业中已经是无法实际使用的。
[0004] 对于所述装置的小型化,如果所述装置的结构和机制是简单的,则是有利的。在化学分析或生物化学分析的应用中,要求所述设备是廉价而且小型的,因为它们必须是便携式的。因此,举例来说,有人提出了能够避免用于化学分析的昂贵样品或试剂的浪费的化学分析薄膜(参见PTL 1)。
[0005] 这种化学分析薄膜是例如由硝化纤维膜制成的化学分析薄膜,并且通过石蜡浸渍法来界定在所述薄膜中使用的区域和不使用的区域。然而,在所述化学分析薄膜中,在垂直于所述薄膜表面的方向上形成流动路径。因此,所述薄膜的问题在于只有在沿着与所述薄膜的厚度相对应的长度上能够形成流动路径。
[0006] 进一步地,关于相对便宜且简单的微流体装置,有人提出了“μPAD”(微流体纸基分析装置),其为基底部件是纸的微流体装置(参见PTL 2)。
[0007] 所述“μPAD”是流体装置,它的基底部件是纸且包括由疏水树脂形成的流动路径。在该纸材中,亲水区域和疏水区域由所述疏水树脂界定。在早期的“μPAD”模型中,通过使用聚合物光刻胶的光刻技术形成流动路径以便让流体沿所述纸的厚度的方向流动。
[0008] 最近,已经有关于使用印刷技术例如喷墨的流动路径形成方法作为便宜易得的方法的报道。
[0009] 然而,用所述喷墨技术形成实现平稳流速的微小流动路径是困难的,因为墨具有渗出的趋势。此外,有人已经对包含于墨中的VOC(挥发性有机化合物)和紫外线(UV)可固化树脂的光敏性质提出质疑,所述VOC(挥发性有机化合物)和紫外线(UV)可固化树脂不是用于生物化学领域的合适材料。
[0010] 也已经有关于通过使用相变墨的蜡打印机的流动路径形成方法(参见NPL 1和PTL 3)。然而,将常规墨设计成具有在纸的表面上停止的树脂组分。因此,简单地印刷所述墨不会使所述树脂组分渗入纸中,而且难以在纸中界定亲水性区域和疏水性区域。
[0011] PTL 4提出了纸基反应芯片,其中不同于PTLs 1至3,流体沿纸的平面方向流动。当如在该提议中流体沿纸的平面方向流动时,样品流体可能蒸发而改变流率和流速,这会影响分析结果。因此,PTL 4用喷墨打印机和紫外线可固化的墨形成覆盖物。然而,如在PTL 4中所记载的,墨具有从表面渗入纸至一定深度的性质。控制渗透深度是困难的。尤其是,当将墨印刷在具有约100μm厚度的薄纸张时,认为难以制造覆盖物。
[0012] 引文列表
[0013] 专利文献
[0014] PTL 1 日本专利申请特开(JP-A)No.08-233799
[0015] PTL 2 日本专利申请公开(JP-B)No.2010-515877
[0016] PTL 3 JP-A No.2012-37511
[0017] PTL 4 国际公开No.2012/160857
[0018] 非专利文献
[0019] NPL 1 E.Carrilho,A.W.Martinez,G.M.Whitesides,Anal Chem.,81,7091(2009)发明内容
[0020] 技术问题
[0021] 本发明的一个目的是提供能够实现在平稳流速下流动的流体装置。本发明的另一个目的是提供能够抑制样品液体蒸发的流体装置。
[0022] 本发明的又一个目的是提供为制造本发明的流体装置而使用的流体装置制造用的热转印介质。
[0023] 问题的解决方案
[0024] 在第一种实施方式中,作为对上述问题的解决方案的本发明的流体装置包括:
[0025] 基底部件(base member);
[0026] 设置在所述基底部件之上的多孔层;
[0027] 设置在所述多孔层中的流动路径壁(flow path wall);和
[0028] 由所述流动路径壁的内表面和所述基底部件界定的流动路径,
[0029] 其中所述流体装置的线性度在30%以下,其中所述线性度通过下式得到:线性度(%)={[A(mm)-B(mm)]/B(mm)}x100,并且
[0030] 其中长度B是在所述流动路径壁的内表面的轮廓上任意两点之间的直线长度,而长度A是在所述两点之间的连续线(continuous line)长度。
[0031] 在第二种实施方式中,本发明的流体装置包括由以下所围的流动路径:
[0032] 基底部件;
[0033] 设置在所述基底部件之上的多孔层;
[0034] 设置在所述多孔层中的流动路径壁;和
[0035] 设置在所述多孔层之上的保护层,
[0036] 其中所述流动路径壁和所述保护层由热塑性材料制成并彼此熔合。
[0037] 发明的有益效果
[0038] 本发明可以提供能够实现在平稳流速下流动的流体装置。本发明也可以提供能够抑制样品液体的蒸发的流体装置。附图说明
[0039] 图1A是显示本发明的流体装置制造用的热转印介质的层结构实例的横截面示意图。
[0040] 图1B是显示流体装置制造用的热转印介质的层结构实例的横截面示意图。
[0041] 图2是显示设置在基底部件上方的多孔层之上的流体装置制造用的热转印介质的图。
[0042] 图3是显示本发明的流体装置实例的示例性横截面图。
[0043] 图4A是显示在实施方式中在多孔基底部件中形成流动路径实例的图,其中L1为30mm,L2为5mm,L3为2mm,L4为7mm,且L5为9mm。
[0044] 图4B是显示在实施方式中在多孔基底部件中形成另一流动路径实例的图,其中L1为30mm,L2为5mm,L3为2mm,L4为7mm,且L5为9mm。
[0045] 图4C是显示在实施方式中在多孔基底部件中形成另一流动路径实例的图,其中L1为30mm,L2为5mm,L3为2mm,L4为7mm,且L5为9mm。
[0046] 图4D是显示本发明的另一流体装置实例的示例性横截面图。
[0047] 图5A是显示本发明的流体装置实例的示例性横截面图,其中d1为125μm。
[0048] 图5B是显示本发明的另一流体装置实例的示例性横截面图,其中d1为125μm,d2为34μm,且d3为89μm。
[0049] 图5C是显示本发明的另一流体装置实例的示例性横截面图,其中d1为125μm,d2为44μm,且d3为73μm。
[0050] 图5D是显示本发明的另一流体装置实例的示例性横截面图,其中d1为95μm。
[0051] 图5E是显示本发明的另一流体装置实例的示例性横截面图,其中d1为125μm,d2为12μm,且d3为89μm。
[0052] 图5F是显示本发明的另一流体装置实例的示例性横截面图,其中d1为125μm,d2为23μm,且d3为70μm。
[0053] 图6A是显示本发明的流体装置实例的平面图,其中a是样品添加区域,b是流动路径,c是反应区域,L1为30mm,L2为5mm,L3为2mm,L4为7mm,且L5为9mm。
[0054] 图6B是显示其中在图6A的流动路径的上方设置保护层的状态的平面图,其中a是样品添加区域,b是流动路径,c是反应区域,L1为30mm,L2为5mm,L3为2mm,L4为7mm,且L5为9mm。
[0055] 图7A是显示具有“无样品液体侵蚀”的流动路径壁的状态的图。
[0056] 图7B是显示具有受到样品液体的“侵蚀”的流动路径壁的状态的图。
[0057] 图7C是显示具有受到样品液体的“侵蚀”的流动路径壁的状态的图。
[0058] 图8是显示在流体装置中形成的流动路径的图。
[0059] 图9是在对比例4中流动路径的边缘部分的图。
[0060] 图10是在图像处理后的图9的图像。
[0061] 图11是实施例1中的流动路径的边缘部分的图。
[0062] 图12是显示在图像处理后的图11的图。
[0063] 图13是显示如何得到流动路径壁的内表面的线性度的示例图,其中长度B为在所述流动路径壁的内表面的轮廓上任意两点之间的直线的长度(mm),而长度A是在所述两点之间的连续线的长度(mm)。
[0064] 图14是显示在实施例的流体装置的多孔层中形成的流动路径壁的状态的图。
[0065] 图15是显示在实施例的流体装置的多孔层中形成的流动路径壁的状态的图,其中L11为5mm,L12为17m,L13为3mm,L14为5mm,L15为5mm,L16为5mm,L17为17mm,L18为5mm,且L19为17mm。
[0066] 图16A是显示本发明的流体装置实例的平面图,其中L21为80mm,且L22为20mm。
[0067] 图16B是显示使着色液体在流动路径中流动的状态的图。
[0068] 图17A是图16B中间的图的横截面图,其中2a是流动路径壁,4是流动路径,且5是基底部件。
[0069] 图17B是图16B左侧的图的横截面图,其中2a是流动路径壁,4是流动路径,且5是基底部件。
[0070] 图18是显示在实施例中在多孔基底部件中形成的流动路径实例的图,其中a是样品添加区域,b是流动路径,c是反应区域,L1为30mm,L2为5mm,L3为2mm,L4为7mm,且L5为9mm。
[0071] 图19是显示本发明的流体装置实例的示例性横截面图,其中d1为125μm。
[0072] 图20是显示在图18的流动路径上方设置有保护层的状态的平面图,其中a是样品添加区域,b是流动路径,c是反应区域,L1为30mm,L2为5mm,L3为2mm,L4为7mm,且L5为9mm。

具体实施方式

[0073] (流体装置)
[0074] 在第一种实施方式中,本发明的流体装置包括多孔层、设置在所述多孔层中的流动路径壁、和邻接所述多孔层并与所述流动路径壁一起形成用于样品液体的流动路径的基底材料,而且按需包括其它部件。
[0075] 在第二种实施方式中,本发明的流体装置包括由基底部件、在所述基底部件上方形成的多孔层、设置在所述多孔层中的流动路径壁和在所述多孔层之上设置的保护层围成的流动路径,而且按需包括其它部件,其中所述流动路径壁和所述保护层由热塑性材料制成并彼此熔合。
[0076] 所述流体装置没有特别限制并可根据用途适当地选择。其实例包括用于验血和DNA测试的生物传感器(传感芯片)、用于食物和饮料的质量控制的小尺寸分析装置、和各种微流体装置。
[0077] 作为生物传感器使用时,所述流体装置通过色谱法原理检测目标检测组分(detection target component)。在所述流体装置中,流体是流动相,而所述多孔层是固定相。所述固定相和物质之间的相互作用实现混合物的分离和检测。所述流动路径壁将所述目标检测组分输送至所述反应区域而不会吸附它。
[0078] 为了使所述流动路径壁界定流动路径,通过用热塑性材料填充所述多孔层而在所述多孔层中形成流动路径壁,可以提供没有液体泄漏、安全性好、便宜的和一次性的流体装置。
[0079] 适合用于所述流体装置的多孔层的材料之一是纸。纸是有利的,因为它是便宜的、易于处理的、因其薄且重量轻而便于携带的、安全地一次性使用的、适合用于要求装置用完即可丢弃的(disposability)应用,而且因样品流会通过毛细作用流经纸而不要求外部驱动器例如
[0080] 通常流动路径壁通过如下方式形成:通过热压将流体装置制造用的热转印介质的流动路径形成材料层和多孔层结合,并且用熔融的所述流动路径形成材料层填充所述多孔层中的孔隙。在所述多孔层中,用所述流动路径壁部分地或完全地覆盖或填充除所述流动路径之外的区域。作为以这种方式用熔融的流动路径形成材料层填充所述多孔层中的孔隙的结果而形成的流动路径壁可形成流动路径,其排斥液体、在目标(基底部件)区域(例如,其还没有接受转印)俘获(trap)该液体、并且使所述样品液体通过所述多孔层的毛细作用流动。
[0081] 热转印打印机适合用于制造满足这些要求的流体装置。在所述热转印打印机中使用的流体装置制造用的热转印介质的流动路径形成材料层包含热塑性材料,并且所述热塑性材料的含量比在常规热转印记录介质的墨层中的要大。所述热塑性材料在热转印时易于渗入纸中,因为它在熔融时具有非常低的熔体粘度,而且在熔融(在填充后)后因其不溶于水而表现出疏水性。
[0082] 喷墨打印机在打印时不接触纸,而热转印打印机通过经由流体装置制造用的热转印介质加热和加压将流动路径壁转印至多孔层。因此,该热转印方法还可以物理方式使熔融的流动路径形成材料层渗入所述纸中。
[0083] 另外,热转印打印机可在干电池水平的电源下运行,并且其尺寸如此小以至于可单手携带而且是高度灵便的。就这方面而言,这种技术超越了常规的喷墨打印机和蜡打印机,并可为难于或不可能确保电源的场所提供按需的(on-demand)流体装置。
[0084] 在本发明的第一种实施方式的流体装置中,流动路径壁的内表面轮廓的连续线的线性度在30%以下,优选在15%以下,更优选在10%以下。
[0085] 通过使所述线性度在30%以下,可以阻止在所述流动路径中流动的液体发生湍流、和抑制因流速变慢等原因而导致的检测灵敏度下降。
[0086] 现在将阐述如何得到所述线性度。
[0087] (1)使着色液体在流动路径中流动,并且在着色状态下,对任意范围内的一部分流动路径壁进行成像。可通过例如使用光学显微镜(但不限于此)进行成像。优选得到至少10mm×10mm的视野图像。用于图像分析的图像的分辨率优选在20点/mm以上,更优选在40点/mm以上。
[0088] (2)所得到的图像用图像分析软件程序进行分析以测量流动路径壁的内表面轮廓的连续线长度A(mm)。轮廓的连续线长度A(mm)用作在轮廓上的任意两点之间的直线长度B的实际测量值(参见图13)。在所述任意两点之间的直线长度B优选在10mm以上。
[0089] (3)所述轮廓的连续线长度A从任意十个区域测得,并且计算测量值的平均值。将该值代入以下式中以计算线性度(%):
[0090] 线性度(%)={[A(mm)-B(mm)]/B(mm)}×100
[0091] 以下将阐述计算所述线性度的具体实例。
[0092] 在流体装置的多孔层中形成图8中显示的流动路径4,并且使0.07质量%的红色颜料(由Kiriya Chemical Co.,Ltd.制造的CARMINE RED KL-80)的水溶液在所述流动路径中流动以便使边缘部分(在图8中以X标示)中的流动路径4和流动路径壁2a之间的边界清晰。图9显示对比例4的流体装置的染色的流动路径,其中借助喷墨打印机用UV墨形成所述流动路径。图11显示以相同方式染色的实施例1的流体装置的流动路径。已经确认这两种流动路径被完全染色。
[0093] 接着,使用光学显微镜(由Keyence Corporation制造的DIGITAL MICROSCOPE VHX-1000),将经染色的流动路径在×100的放大倍率下放大并以数字图像的形式记录。
[0094] 所述数字图像的分辨率为40点/mm,并且视野为30mm×30mm。然而,这些不限于这些数值。
[0095] 将所得到的数字图像用图像处理软件程序(IMAGE J;免费软件)进行处理。对所述图像处理软件没有特别限制且可根据用途适当地选择。
[0096] 接着,执行边缘增强处理(Find Edge指令)以使流动路径4和流动路径壁2a之间的边界进一步清晰化。对比例4的所得图像在图10中示出,而实施例1中的相同图像在图12中示出。
[0097] 在对比例4中,在如图10中所示的边缘的线性部分中,为形成阻隔物而涂覆的UV墨在多孔层的表面中非均匀地展开。这使流动路径4和流动路径壁2a之间的界线在俯视图中是非线性的(波浪形的),并确认为线性度不良(failure)。同时,在实施例1中,可以看出在流动路径4和流动路径壁2a之间的界线是线性的,如图12中所示的。
[0098] 接着,用图10和图12的图像,在所述流动路径壁的内表面的主扫描方向D1和次扫描方向D2上测量所述轮廓的连续线的长度A,所述连续线对应于在所述轮廓上的任意两点之间的且具有10mm长度B的直线。使用所述图像处理软件程序(IMAGE J)的线段距离测量(Perimeter指令)来测量所述轮廓的连续线长度A。在图10中所示的对比例4中,所述轮廓的连续线的长度A在所述流动路径壁的主扫描方向D1上为14.2mm,而在所述流动路径壁的次扫描方向D2上为15.6mm,该连续线对应于在所述轮廓上的任意两点之间的且具有长度B(10mm)的直线。在图12中所示的实施例1中,所述轮廓的连续线的长度A在所述流动路径壁的主扫描方向D1上为10.4mm,而在所述流动路径壁的次扫描方向D2为10.6mm,该连续线对应于在所述轮廓上的任意两点之间的且具有长度B(10mm)的直线。
[0099] 本文中,流动路径壁的内表面轮廓的连续线的线性度(%)可根据线性度(%)={[A(mm)-B(mm)]/B(mm)}×100来计算。所述线性度是通过测量十个不同的如在图13中所示的测量位置并对所得到的测量值取平均而得到的平均值。
[0100] 在对比例4中,在主扫描方向D1上的线性度为42%(=(14.2-10)/10×100),而在次扫描方向D2上的线性度为56%(=(15.6-10)/10×100)。
[0101] 在实施例1中,在主扫描方向D1上的线性度为4%(=(10.4-10)/10×100),而在次扫描方向D2上的线性度为6%(=(10.2-10)/10×100)。
[0102] 越接近于0%的线性度表明流动路径壁的内表面越是线性的(具有较高的线性)。较大的线性度表明流动路径壁的内表面具有较多的波动和较低的线性。
[0103] 流体装置的多孔层的流速通过纸色谱法原理控制。在纸色谱法中,理想的是流过吸附剂(所述多孔层)孔隙的流动相的流速在整个垂直于流动方向的平面上是均匀的。所述流速的非均匀性导致吸附带变形,从而导致分离能力的劣化(‘Thin-layer chromatography-basics and applications’-,pp.6-7,Masayuki Ishikawa,Nanzando Co.,Ltd.,1963)。因此,当其中样品液体流动的流体装置的流动路径壁的内表面的线性度低时(如在对比例2中),在样品液体中发生湍流,样品液体的流速因此变慢,这可使灵敏度降低。
[0104] 在本发明的第二种实施方式的流体装置中,流动路径壁和保护层是由热塑性材料制成并且彼此熔合。因此,可由基底部件、流动路径壁和保护层围住而形成管状流动路径,改善流动路径的气密性。
[0105] <多孔层>
[0106] 多孔层可以是亲水性的或疏水性的,并可针对所使用的样品液体而适当地选择。然而,优选使用具有疏水性和高空隙度的多孔层。
[0107] 所述多孔层是水溶液能够容易渗透的多孔层。满足以下可将材料称之为容易渗透的:在水渗透性评价的测试中,将材料的板状测试片在120℃干燥1小时,将纯水(0.01mL)滴在经干燥的测试片的表面上,并且所述纯水(0.01mL)在10分钟内完全渗入所述测试片。
[0108] 所述多孔层的空隙度没有特别限制并可根据用途适当地选择。然而,其优选为40~90%,更优选为65~80%。当所述空隙度大于90%时,所述多孔层可能不能保持符合作为基底部件要求的强度。当所述空隙度小于40%时,所述样品液体的渗透性可能较差。
[0109] 基于所述多孔层的基重(g/m2)和厚度(μm)以及其成分的比重,根据以下计算式1来计算空隙度。
[0110] [计算式1]
[0111] 空隙度(%)={1-[基重(g/m2)/厚度(μm)/成分的比重]}×100
[0112] 对所述多孔层没有特别限制而且根据用途适当地选择。其实例包括滤纸、普通纸(regular paper)、高品质纸、水彩纸、Kent纸、合成纸、合成树脂薄膜、具有涂层的专用纸、织物、纤维产品、薄膜、无机基体和玻璃。
[0113] 织物的实例包括人造纤维,例如人造丝、彭帛、醋酸纤维、尼龙、聚酯和维尼纶,以及天然纤维,例如和蚕丝,以上那些的混纺织物、和以上那些的无纺织物。
[0114] 在这些之中,滤纸是优选的,因为它具有高空隙度和令人满意的亲水性。当使用所述流体装置作为生物传感器时,滤纸作为纸色谱法的固定相是优选的。
[0115] 所述多孔层的形状和平均厚度没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,所述多孔层优选为片状的(sheet-shaped)。所述多孔层的平均厚度没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,其优选为0.01~0.3mm。当所述平均厚度小于0.01mm时,所述多孔层可能不能保持强度而满足作为基底部件的要求。当所述平均厚度大于0.3mm时,需要施加大的能量以填充具有熔融流动路径壁的多孔层,这可增加功率消耗。
[0116] <流动路径壁>
[0117] 流动路径壁包含热塑性材料,优选包含有机脂肪酸和长链醇,并进一步包含根据用途适当选择的其它组分。
[0118] <<热塑性材料>>
[0119] 所述热塑性材料没有特别限制且可根据用途适当地选择,只要它具有足以在所述流体装置被水浸渍时保持在结构上不容易塌陷的耐久性。其优选的实例包括选自油脂(fat and oil)及热塑性树脂的至少一种。
[0120] -油脂-
[0121] 所述油脂是指在标准温度下为固体的脂肪、脂油(fatty oil)、和釉料。
[0122] 所述油脂没有特别限制且可根据用途适当地选择。其实例包括巴西棕榈蜡、石蜡、微晶蜡化石蜡(paraffin oxide wax)、小烛树蜡、蜡、地蜡、聚乙烯蜡、聚氧化乙烯蜡、蓖麻蜡、脂硬化油、羊毛脂、日本蜡、山梨醇硬脂酸酯、山梨醇棕榈酸酯、硬脂醇、聚酰胺蜡、油酸酰胺、硬脂酰胺、羟基硬脂酸、天然酯蜡、合成酯蜡、人造合成蜡(synthetic alloy wax)、向日葵蜡(sunflower wax)。可单独使用这些油脂中的一种,或者可组合使用这些油脂中的两种或更多种。在这些油脂之中,小烛树蜡和酯蜡因其在形成流动路径壁时在热转印性能方面的优异性而是优选的。
[0123] -热塑性树脂-
[0124] 热塑性树脂没有特别限制且可根据用途适当地选择。其实例包括聚烯例如聚乙烯和聚丙烯、以及基于聚酰胺的树脂例如聚乙二醇、聚环氧乙烷、丙烯酸树脂、聚酯树脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚酯树脂、纤维素、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、石油树脂、松香树脂、尼龙、和共聚物尼龙。可单独使用这些树脂中的一种,或者可组合使用这些树脂中的两种或更多种。
[0125] 所述热塑性材料可原样使用,但是优选地与有机脂肪酸和长链醇一起以乳液的形式被包含。在这种情形中,当通过热头(热敏头,thermal head)对所述乳液加热时,在形成所述乳液的粒子之间的边界上优先发生分离,从而使所述粒子脱出并使它们转印至多孔层的表面。因此,流体装置制造用的热转印介质的边缘部分变得尖锐。此外,因为所述热塑性材料乳液是水性的,所以它在低环境影响方面是有利的。
[0126] 用于形成所述热塑性材料的水乳液的方法没有特别限制且可根据用途适当地选择。实例包括通过向水中添加有机脂肪酸和有机并使用所产生的盐作为乳化试剂来使所述热塑性材料乳化的方法。
[0127] 所述热塑性材料的熔融开始温度没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,其优选为50~150℃,更优选为60~100℃。当所述熔融开始温度小于50℃时,在高温条件下的存储稳定性可能差。当其高于150℃时,在进行热转印时的转印性可能差。
[0128] 本文中,热塑性材料的熔融开始温度是指通过以下确认的熔融开始温度:使热塑性材料硬化,将其引入在底部具有0.5mm直径的开口的圆柱体形状的容器,将所述容器置于架高式流动测试仪(elevated flow tester)(产品名称:由Shimadzu Corporation制造的SHIMADZU FLOW TESTER CFT-100D),在980.7kPa的汽缸压力的负荷下以5℃/分钟的恒定速率升高所述样品的温度,并测量因温度升高而导致的所述样品的熔体粘度和流动性质。
[0129] 所述热塑性材料在流动路径壁中的含量没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,其优选为75质量%以上。当所述含量小于75质量%时,所述流动路径壁对热量的灵敏度可能差。
[0130] -有机脂肪酸-
[0131] 有机脂肪酸没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,优选使用具有预定酸值和预定熔点的有机脂肪酸。
[0132] 所述有机脂肪酸的酸值没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,其优选为90~200mgKOH/g,更优选140~200mgKOH/g。当所述酸值小于90mgKOH/g时,所述有机脂肪酸可能不能够使所述热塑性材料变成乳液。当所述酸值大于200mgKOH/g时,所述有机脂肪酸能够使所述热塑性材料变成乳液,但是可能使所述乳液变成奶油状。因此,所形成的热塑性材料不可作为涂覆液体使用。
[0133] 具有以上所述酸值的有机脂肪酸没有特别限制且可根据用途适当地选择。其实例包括油酸(具有200mgKOH/g的酸值)、山嵛酸(具有160mgKOH/g的酸值)和褐煤酸(具有132mgKOH/g的酸值)。
[0134] 例如,所述酸值可通过如下测量:使样品在甲苯、异丙醇和少量水的混合液中溶解,并以氢氧化溶液滴定所形成的样品。
[0135] 所述有机脂肪酸的熔点没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,其优选为70~90℃。当熔点在优选的数值范围内时,它接近于所述热塑性材料的熔融开始温度,这使得灵敏度性质是优选的。当所述熔点小于70℃时,流动路径壁在高温条件例如夏季可软化
[0136] 对具有以上所述熔点的有机脂肪酸没有特别限制且可根据用途适当地选择。其实例包括山嵛酸(具有76℃的熔点)和褐煤酸(具有80℃的熔点)。
[0137] 所述熔点可通过如下测量:使用差示扫描量热计“DSC7020”(由Seiko Instruments,Inc.制造)并测量在用差示扫描量热计的升温测量中出现的晶体熔融吸热峰终止时的温度。
[0138] 对所述有机脂肪酸在流动路径壁中的含量没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,其优选为1~6质量份,相对于100质量份的所述热塑性材料。当所述含量小于1质量份时,所述有机脂肪酸可能不能够使所述热塑性材料变成乳液。当所述含量大于6质量份时,可能发生所述热塑性材料的起霜。
[0139] -长链醇-
[0140] 对长链醇没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,至少一种选自由以下通式(1)表示的长链醇和由以下通式(2)表示的长链醇是优选的。
[0141] <通式(1)>
[0142]
[0143] 在以上的通式(1)中,R1表示具有28~38个原子的烷基。
[0144] <通式(2)>
[0145]
[0146] 在以上的通式(2)中,R2表示具有28~38个碳原子的烷基。
[0147] 对所述长链醇没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,其优选是熔点为70~90℃的脂肪醇。当所述熔点小于70℃时,所述流动路径壁在高温环境例如夏季可能软化。当所述熔点大于90℃时,所述流动路径壁的转印性可能差。当所述熔点在优选的数值范围内时,它接近于所述热塑性材料的熔融开始温度,这使得所述流动路径壁的转印性是优选的。
[0148] 所述熔点可通过用于测量所述有机脂肪酸的熔点的相同方法测量。
[0149] 所述长链醇的长链可只由直链构成,或者可具有支链。对在所述长链上的碳原子的数目(在烷基中碳原子的数目)没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,其优选为28~38。
[0150] 当碳原子的数目在以上数值范围以外时,随着时间的流逝,在所述流动路径壁的表面上可能发生起霜,并当流体装置制造用的热转印介质以卷形存储时可污染底层(back layer)的表面。
[0151] 对所述长链醇在流动路径壁中的含量没有特别限制且可根据用途适当地选择。但是,其优选为6~12质量份,相对于100质量份的所述热塑性材料。
[0152] 当所述含量小于6质量份时,不能实现起霜抑制效果。当所述含量大于12质量份时,当与所述热塑性材料的熔融开始温度存在温度差异时所述流动路径壁的转印性可能差。
[0153] <其它组分>
[0154] 对其它组分没有特别限制且可根据用途适当地选择。其实例包括有机碱、非离子表面活性剂着色剂
[0155] -有机碱-
[0156] 有机碱可在乳化所述热塑性材料时和所述有机脂肪酸组合使用。
[0157] 对所述有机碱没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,吗啉因其在干燥后易于挥发而是优选的。
[0158] 对所述有机碱在流动路径壁中的含量没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,其优选为0.5~5质量份,相对于100质量份的所述热塑性材料。
[0159] -非离子表面活性剂-
[0160] 所述非离子表面活性剂的添加使得所述热塑性材料的水乳液具有小的粒径,这改善了所述流动路径壁的内聚力并能够防止背景污染。
[0161] 所述非离子表面活性剂没有特别限制且可根据用途适当地选择。其实例包括POE油基醚(POE oleylether)。
[0162] 所述非离子表面活性剂在流动路径壁中的含量没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,其优选为2~7质量份,相对于100质量份的所述热塑性材料。当所述含量小于2质量份时,在制备所述热塑性材料的水乳液时使所述热塑性材料乳液的粒径变小的效果可能差。当所述含量大于7质量份时,所述流动路径壁可变软,从而使所形成的流动路径壁的耐摩擦性降低。
[0163] -着色剂-
[0164] 可添加着色剂以便赋予所述流动路径壁在多孔层中被区分开的能力。
[0165] 所述着色剂没有特别限制且可根据用途适当地选择。其实例包括炭黑、基于偶氮的颜料、酞菁、喹吖啶、蒽醌、二嵌苯、喹酞酮(quinophthalone)、苯胺黑、二氧化、氧化锌和氧化铬。在这些之中,炭黑是优选的。
[0166] 所述着色剂在流动路径壁中的含量没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,其优选为0.5~5质量份,相对于100质量份的所述热塑性材料。
[0167] 所述流动路径壁可在所述多孔层中直接形成,但是优选地通过借助于下文描述的流体装置制造用的热转印介质将其热转印至其中而形成。
[0168] 将所述流动路径壁热转印至所述多孔层使得多孔层中的空隙填充有熔融的流动路径壁,导致了在多孔层中形成流动路径。
[0169] 所述流动路径壁的形状没有特别限制且可根据用途适当地选择。其实例包括直线、曲线和多个分支的接点中的一种,或这些的组合。此外,也可形成由所述流动路径壁围成的流动路径,以便使样品溶液停留在用于特定混合和特定反应的预定区域内。
[0170] 所述流动路径壁的宽度没有特别限制,而且可根据流体装置的尺寸施加任意宽度的图案形状。然而,所述宽度优选为500μm以上。当所述流动路径壁的宽度小于500μm时,在所述多孔层中的空隙的填充可能不足,这可使流动路径壁不能充当液体难以渗透的阻隔物。
[0171] 在所述多孔层从其表面到其内部的厚度方向上,即在深度方向上流动路径壁可形成为具有任意长度。
[0172] 在控制所述长度的因素方面,可基于作为所述热塑性材料的油脂或热塑性树脂的熔体粘度和亲水性,控制所述长度。所述熔体粘度越低,对于所述流动路径壁而言越容易从所述多孔层的表面渗入所述多孔层的内部,这能够获得长的长度。相反,所述熔体粘度越高,对于所述流动路径壁而言变得越难以从所述多孔层的表面渗入所述多孔层的内部,这能够保持基本上非渗透的状态。通过控制熔体粘度可以控制厚度。
[0173] 同时,对于所述油脂以及所述热塑性树脂的亲水性,具有较高亲水性的那些能够更容易地从多孔层的表面渗入多孔层的内部,从而能够获得长的长度。
[0174] 相反,具有较低亲水性的那些几乎不能从多孔层的表面渗入多孔层的内部,能够保持基本上非渗透的状态。通过控制亲水性可以控制厚度,但是熔体粘度比亲水性对渗透性的影响要大得多。
[0175] 所述熔体粘度也随所述多孔层的材料(即所述油脂或者所述热塑性树脂)的亲水性而变化。
[0176] 因此,下文将提到的所述熔体粘度的数值范围不是必然适用的,而如果所述热塑性材料是多孔材料如纤维素,那么它可自由地选自具有3~1,600mPa·s的非常宽的粘度范围的材料,并可被热转印。特别地,为了使所述热塑性材料从多孔层的表面渗入多孔层的内部以便使所述热塑性材料足够接近于所述基底部件,优选使用具有6~200mPa·s熔体粘度的热塑性材料。
[0177] 同时,使用紫外光可固化树脂的墨的喷墨打印机从喷头喷墨并使墨滴飘落在多孔层中。因此,为了使液体从喷嘴中喷出,存在这样的限制:所述液体的粘度最大需要低至15mPa·s,或者实际上需要小于10mPa·s,不然的话,不能将所述液体从喷头喷出,这使得所述材料的范围(latitude)受到局限。正是这个原因,能够在喷墨打印机中使用的墨具有非常低的粘度,并由此容易地在多孔层中扩散,从而实现大的渗出(bleed)。
[0178] 同样能够适用于蜡打印机。蜡打印机热熔化干墨并将该墨从喷头喷出以使熔融的墨滴飘落到多孔层中。因此,为了使所述墨从喷头中喷出,存在如上所述的相同粘度限制,从而导致所述材料的范围受到局限。此外,实际中,在蜡打印机的情形中,干墨的温度在飞行期间下降,从而使粘度已经上升至当所述墨滴降落在所述多孔层上时所述墨能够渗入所述多孔层的水平以上。因此,所述油滴在所述多孔层的表面上停止并不能渗入所述多孔层的内部。这不可缺少地使得将所述多孔层加热至所述热塑性材料能够充分熔融以便使所述材料渗入的温度的步骤成为必要。因此,不仅工艺变得复杂,而且迫不得已必须将所述多孔层完全加热,这使得墨更容易在水平方向上扩散,从而导致大的渗出。
[0179] 相反,热转印系统经由流体装置制造用的热转印介质通过使热头与多孔层直接接触而实施打印。因此,所述热头只是局部地施加热量至向其转印墨的微小部分,这能够有效地抑制所述热塑性材料在水平方向上的扩散,从而导致高度线性的流动路径而没有渗出。
[0180] 所述长度也可以通过控制为热压结合而施加的能量来控制。即,为提高所述油脂及所述热塑性树脂(即所述热塑性材料)的温度而增加待施加的能量越多,所述油脂及所述热塑性树脂越向内渗透,而所述温度下降越多,所述油脂及所述热塑性树脂在越接近表面处停止。
[0181] 通过增大所述油脂以及所述热塑性树脂的熔体粘度、通过降低亲水性、或者通过减少为热压结合而施加的能量,可使所述流动路径壁更难从多孔层的表面渗入多孔层的内部,或者可使所述流动路径壁是基本上非渗透的。利用这种效应,可沿多孔层的厚度方向在多孔层表面之上形成流动路径壁。换而言之,通过增大待热转印的所述油脂以及所述热塑性树脂的量,可在所述多孔层的表面之上形成厚的流动路径壁。另一方面,通过减少待热转印的所述油脂以及所述热塑性树脂的量,可形成较薄的流动路径壁。热转印的量可通过增大或减少为热压结合而施加的能量或者通过增大或减小流体装置制造用的热转印介质的流动路径壁的厚度来控制。
[0182] <流动路径>
[0183] 在多孔层中由流动路径壁界定的流动路径没有特别限制且可根据用途适当地选择,只要它至少包括样品添加区域、反应区域和检测区域
[0184] 所述样品添加区域是将样品液体添加至其中的区域,并且界定该区域的开口的周围(圆周)优选设置有在所述多孔层之上突出的突出体。这能够阻止样品液体泄漏至外部,并能够允许大量地添加所述样品液体。
[0185] 所述突出体可由所述保护层形成,但也可由密封部件形成。
[0186] 所述反应区域是使所述样品液体和标记物反应以便使所述样品液体被检测到的区域。
[0187] 所述检测区域是确认所述样品液体已经充分流入所述反应区域的区域。
[0188] <基底部件>
[0189] 基底部件的形状、结构、尺寸、材料等没有特别限制且可根据用途适当地选择。所述形状的实例包括薄膜状和片状。
[0190] 所述基底部件的平均厚度优选为0.01~0.5mm。当所述平均厚度小于0.01mm时,所述基底部件可能不能保持满足作为所述基底部件要求的强度。当所述平均厚度大于0.5mm时,韧性可能差,这取决于所述基底部件的材料。
[0191] 所述基底部件的平均厚度没有特别限制且可根据用途适当地选择。所述平均厚度可为用千分尺测量的测量目标的5×3=15个位置的厚度的平均值,其中在所述测量目标的长度方向上以大致不变的间隔选择5个位置,并且在宽度方向上以大致不变的间隔选择3个位置。
[0192] 所述基底部件的结构的实例包括单层结构和多层结构。所述基底部件的尺寸可根据用途等适当地选择。
[0193] 优选地设置所述基底部件使得与其中形成所述流动路径的所述多孔层的至少一部分重叠,这能够阻止液体从所述流动路径溢出。
[0194] 所述基底部件的材料没有特别限制且可根据用途适当地选择。其实例包括聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯、聚酰亚胺树脂(PI)、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、以及醋酸纤维素。可单独使用这些中的一种,或者可组合使用这些中的两种或更多种。在这些之中,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)是尤其优选的。
[0195] <保护层>
[0196] 保护层的形状、结构、尺寸、材料等没有特别限制且可根据用途适当地选择。所述形状的实例包括薄膜状和片状。所述结构的实例包括单层结构和多层结构。其尺寸可根据用途等适当地选择。
[0197] 优选地,将所述保护层设置在至少一部分所述多孔层之上,或者可设置在整个所述多孔层的上方。当将所述保护层设置在一部分所述多孔层的上方时,优选将其设置在与所述流动路径相对应的部分的上方。这能够使所述流动路径变成封闭体系并能够阻止所述样品液体干燥。这还能阻止所述样品流体粘着于手上,这改进了安全性。
[0198] 所述保护层的材料没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,优选使用和所述流动路径壁相同的热塑性材料。类似于所述流动路径壁,所述保护层可通过热转印形成。
[0199] 所述保护层的平均厚度没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,其优选在100μm以下。
[0200] 使用100μm以下的平均厚度,能够将热量充分地传导至构成所述流动路径壁的热塑性材料,从而实现构成所述流动路径壁的热塑性树脂和构成所述保护层的热塑性材料之间良好的熔合以使它们彼此良好地熔合在一起。
[0201] (流体装置制造用的热转印介质)
[0202] 接着,将参照图1A解释流体装置制造用的热转印介质(流体装置热转印介质的一个实例)。图1A是显示本发明的流体装置制造的热转印介质实例的示意图。根据本发明的实施方式,流体装置制造的热转印介质115至少依次包括支撑部件112和设置在支撑部件112上方的流动路径形成材料层114。所述流动路径形成材料层114包含热塑性材料,该热塑性材料当将所述流动路径形成材料层114热转印至多孔层(具有多孔结构的部件实例)时会渗入所述多孔层。所述流动路径形成材料层114的厚度为30~250μm。设置在支撑部件112的上方是指设置成使得和所述支撑部件112接触。所述热塑性材料渗入所述多孔层是指构成所述多孔层的空隙通过热转印用所述热塑性材料填充。
[0203] 使用流体装置制造用的热转印介质115来制造由多孔层构成的流体装置,在所述多孔层中形成流动路径。
[0204] 用于记录用途的常规热转印记录介质(墨带)包括在所述支撑部件和所述流动路径形成材料层之间的脱模层,以便改善所述流动路径形成材料层的可分离性。因此,难以将热量从热头传导至所述流动路径形成材料层。因而,为了在多孔层中通过使用用于记录用途的常规热转印记录介质而形成流动路径,需要高能量。
[0205] 另一方面,本实施方式的流体装置制造用的热转印介质至少包括在所述支撑部件上方的包含热塑性材料的流动路径形成材料层。因此,在进行热转印时更容易将热量从热头传导至所述流动路径形成材料层。因此,可用较少的能量将所述流动路径形成材料层转印到所述多孔层中至在厚度方向上完全的深度(to the full depth)。
[0206] <支撑部件>
[0207] 支撑部件112的形状、结构、尺寸、材料等没有特别限制且可根据用途适当地选择。所述结构的实例包括单层结构和多层结构。所述尺寸可根据流体装置制造用的热转印介质
115的尺寸适当地选择。
[0208] 支撑部件112的材料没有特别限制且可根据用途适当地选择。其实例包括聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯、聚酰亚胺树脂(PI)、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、以及醋酸纤维素。可单独使用这些中的一种,或者可组合使用这些中的两种或更多种。在这些之中,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)是尤其优选的。
[0209] 优选地,对支撑部件112的表面施加表面活化处理以便改善与待设置在支撑部件112上方的层的紧密粘附性。所述表面活化处理的实例包括辉光放电处理和电晕放电处理。
[0210] 在将流体装置制造用的热转印介质115的流动路径形成材料层114转印至所述多孔层中之后,可保留所述支撑部件112,或者在转印所述流动路径形成材料层114之后,可借助脱模层113以被分离的方式除去所述支撑部件112等。
[0211] 所述支撑部件112没有特别限制而且可以为适当合成的产品或商购的产品。
[0212] 所述支撑部件112的平均厚度没有特别限制且可根据用途适当地选择,然而,其优选为3~50μm。
[0213] <流动路径形成材料层>
[0214] 用于形成流动路径形成材料层114的方法没有特别限制且可根据用途适当地选择。例如,作为热熔体涂布方法或使用通过将热塑性材料分散于溶剂得到的涂布液的涂布方法,可使用采用凹印辊涂布机、丝棒涂布机(wire bar coater)、滚涂机等的常见涂布方法以用流动路径形成材料层涂布液涂布所述支撑部件112或所述脱模层113,并干燥涂层。
[0215] 所述流动路径形成材料层114的平均厚度没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,其优选为30~250μm。当所述平均厚度小于30μm时,所述流动路径形成材料层114的量可能不足以填充所述多孔层的空隙。当所述平均厚度大于250μm时,将热量从所述热头传导至所述流动路径形成材料层114变得困难,从而劣化了转印性。当流体装置的流动路径的厚度(或流动路径壁的高度)为30μm以上,或者优选在50μm以上时,流经所述流动路径的液体例如测试液体难以蒸发,并且能够获得足够的检测灵敏度。此外,当流体装置的流动路径的厚度(或者流动路径壁的高度)在250μm以下,或者优选在120μm以下时,液体例如测试液体的需求量不会太大。为了形成具有如此厚度的流动路径壁,所述流动路径形成材料层114的平均厚度优选为30~250μm,并且尤其优选为50~120μm。这是优选的,因为能够形成所述流动路径壁而所使用的热塑性材料不会过多或不足。在本发明的实施方式中,所述平均厚度没有特别限制,但可以是用千分尺测量的测量目标的5×3=15个位置的厚度的平均值,其中在所述测量目标的长度方向上以大致相等的间隔选择5个位置,并且在宽度方向上以大致相等的间隔选择3个位置。此外,在本发明的实施方式中,所述流动路径形成材料层
114的厚度可以是在垂直于脱模层113和流动路径形成材料层114之间的接触面的方向上测量的测量目标的长度。
[0216] 所述流动路径形成材料层114的沉积量没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,其优选为30~250.0g/m2,更优选为50~120.0g/m2。
[0217] 构成所述流动路径形成材料层114的热塑性材料的熔体粘度优选为3~1,600mPa/秒,更优选为6~200mPa·s,如以上针对构成所述流动路径壁的材料而给出的解释。用于测量所述熔体粘度的方法没有特别限制。其实例包括根据符合ISO11443的测试方法的测量。在本发明的实施方式中,所述熔体粘度在100℃测量,100℃对应于通过由(热)头加热所述热塑性材料所达到的温度。
[0218] <其它层和部件>
[0219] 其它层和部件没有特别限制且可根据用途适当地选择。其实例包括脱模层、底层、内涂层(底涂层,undercoat layer)和保护膜。
[0220] <脱模层>
[0221] 本发明实施方式的热转印介质优选不包括脱模层,以便能够将热量有效地传导至所述流动路径形成材料层并以低能量进行打印。然而,如果所述脱模层对所述支撑部件具有非常弱的粘着力或者如果所述热塑性材料和构成所述脱模层的材料具有相近的熔体粘度,那么所述热转印介质可包括脱模层。
[0222] 以下将参照附图1B解释在流体装置制造用的热转印介质中设置脱模层的情形。
[0223] 图1B是显示流体装置制造用的热转印介质实例的示意图。在本发明的实施方式中,流体装置制造用的热转印介质115至少依次包括支撑部件112、设置在所述支撑部件112上方的脱模层113、和设置在所述脱模层113上方的流动路径形成材料层114(流动路径形成材料层实例)。
[0224] 所述脱模层113具有在进行转印时改善所述支撑部件112和所述流动路径形成材料层114之间的可分离性的功能。当通过加热/加压工具例如热头进行加热时,所述脱模层113热熔合变成具有低粘度的液体,从而发挥促进所述流动路径形成材料层114在经加热的部分和未经加热的部分之间的界面附近分离的功能。
[0225] 所述脱模层113包含蜡和粘合剂树脂,而且按需还包含适当选择的其它组分。
[0226] -蜡-
[0227] 蜡没有特别限制且可根据用途适当地选择。其实例包括:天然蜡例如蜂蜡、巴西棕榈蜡、鲸蜡、日本蜡、小烛树蜡、米蜡(rice wax)和褐煤蜡;合成蜡例如石蜡、微晶蜡、氧化蜡、地蜡(ozokerite)、纯地蜡(ceresin)、酯蜡、聚乙烯蜡和聚氧化乙烯蜡;高级脂肪酸例如十七烷酸、月桂酸,肉豆蔻酸,棕榈酸、硬脂酸、糠酸和山萮酸;高级醇例如硬脂醇(stearin alcohol)和山萮醇;酯例如失水山梨糖醇脂肪酸酯;以及酰胺例如硬脂酰胺和油酸酰胺。可单独使用这些中的一种,或者可组合使用这些中的两种或更多种。在这些之中,巴西棕榈蜡和聚乙烯蜡因其在脱模能力方面优异而是优选的。
[0229] 所述粘合剂树脂没有特别限制且可根据用途适当地选择。其实例包括乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、部分皂化的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-甲基丙烯酸钠共聚物、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚乙烯醇、甲基纤维素、羧甲基纤维素淀粉、聚丙烯酸、异丁烯-来酸共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇缩乙、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、丁基橡胶和丙烯腈-丁二烯共聚物。可单独使用这些中的一种,或者可组合使用这些中的两种或更多种。
[0230] 用于形成所述脱模层113的方法没有特别限制且可根据用途适当地选择。其实例包括热熔体涂布方法、和使用通过将所述蜡和所述粘合剂树脂分散于溶剂中得到的涂布液的涂布方法。
[0231] 所述脱模层113的平均厚度没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,其优选为0.5~2.0μm。
[0232] 所述脱模层113的沉积量没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,其优选为0.5~8g/m2,更优选为1~5g/m2。
[0233] -底层-
[0234] 流体装置制造用的热转印介质115优选包括在所述支撑部件112一侧的上方的底层111,该侧与在其上方形成所述流动路径形成材料层114的一侧相反。该相反侧通过热头等在对应于所述流动路径形成材料层114的位置处直接加热。因此,所述底层111优选地具有耐高热性和耐与热头等的摩擦性。
[0235] 所述底层111包含粘合剂树脂,而且按需还包含其它组分。
[0236] 所述粘合剂树脂没有特别限制且可根据用途适当地选择。其实例包括有机硅改性的聚氨酯树脂、有机硅改性的丙烯酸树脂、有机硅树脂、硅橡胶、氟树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂酚醛树脂、三聚氰胺树脂和硝化纤维素。可单独使用这些中的一种,或者可组合使用这些中的两种或更多种。
[0237] 所述其它组分没有特别限制且可根据用途适当地选择。其实例包括滑石、二氧化硅、有机聚硅氧烷等的无机粒子和润滑剂
[0238] 用于形成所述底层111的方法没有特别限制且可根据用途适当地选择。其实例包括使用凹印辊涂布机、丝棒涂布机、滚涂机等的常见涂布方法。
[0239] 所述底层111的平均厚度没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,其优选为0.01~1.0μm。
[0240] -内涂层-
[0241] 内涂层可设置在支撑部件112和流动路径形成材料层114之间或者在设置于支撑部件112上方的脱模层113和流动路径形成材料层114之间。
[0242] 所述内涂层包含树脂,而且按需还包含其它组分。
[0243] 所述树脂没有特别限制且可根据用途适当地选择。可使用用于流动路径形成材料层114和脱模层113的树脂。
[0244] -保护膜-
[0245] 优选在流动路径形成材料层114上方设置保护膜以在存储期间保护所述层免遭污染或损坏。
[0246] 所述保护膜的材料没有特别限制且可根据用途适当地选择,只要它能容易地从流动路径形成材料层114分离。其实例包括有机硅片、聚烯烃片例如聚丙烯片、和聚四氟乙烯片。
[0247] 所述保护膜的平均厚度没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,其优选为5~100μm,更优选为10~30μm。
[0248] 图1A是显示本发明的流体装置制造用的热转印介质实例的示意图。图1A中所示的流体装置制造用的热转印介质115依次包括支撑部件112和在支撑部件112上方的流动路径形成材料层114,而且包括在其上方没有设置所述流动路径形成材料层的支撑部件112的表面上方的底层111。可按需将保护膜(未示出)设置在流动路径形成材料层114的表面之上。
[0249] 本发明的流体装置制造用的热转印介质没有特别限制而且可用于各种用途。然而,其可优选用于上文所解释的本发明的流体装置和用于该流体装置的制造方法。
[0250] (流体装置的制造方法)
[0251] 本发明的流体装置的制造方法是用于制造本发明的流体装置的方法。
[0252] 在该方法中,使多孔层和本发明的流体装置制造用的热转印介质的流动路径形成材料层彼此面对、彼此重叠、并通过热压彼此结合,从而将流体装置制造用的热转印介质的流动路径形成材料层热转印至多孔层中以在该多孔层中形成流动路径。
[0253] 此外,可将所述热塑性材料作为保护层通过热能再次转印到所述流动路径上,从而得到具有由基底部件、流动路径壁和保护层围成的管状流动路径的流体装置。
[0254] 用于热转印流体装置制造用的热转印介质的方法没有特别限制且可根据用途适当地选择。其实例包括由串列式热头、线热头等通过热压结合来熔融和转印所述流动路径形成材料层的方法。
[0255] 通过借助热转印打印所述多孔层的两面,可以在所述多孔层中形成不同度的流动路径,从而使形成三维流动路径图案结构成为可能。
[0256] 当在图1A中所示的流体装置制造用的热转印介质115的流动路径形成材料层114之上设置有保护膜时,首先将所述保护膜(未示出)除去,并如在图2中所示的,使流体装置制造用的热转印介质的流动路径形成材料层114面对基底部件5上方的多孔层1以彼此重叠。
[0257] 接着,通过热头(未示出)施加热压结合来将流体装置制造用的热转印介质的流动路径形成材料层114热转印到多孔层1中以形成在多孔层1中的流动路径。
[0258] 此外,可在所述流动路径上方形成保护层,从而得到具有由所述基底部件、所述流动路径壁和所述保护层围成的管状的流动路径的流体装置。
[0259] 为热压结合而施加的能量没有特别限制且可根据用途适当地选择。然而,其优选为0.05~1.30mJ/点,更优选为0.1~1.00mJ/点。
[0260] 当所述能量小于0.05mJ/点时,所述流动路径形成材料层可能无法充分熔融。当所述能量大于1.30mJ/点时,过多的能量被施加于所述热头从而导致以下问题:所述热头中的丝可能烧坏或可能改变所述多孔层的性质。
[0261] 用这种方式,得到图3中所示的流体装置,其中流动路径4在基底部件5的上方由多孔层1、流动路径壁2a和2a、以及保护层2b形成。
[0262] 图4D显示流体装置,其中在流动路径壁2a和2a上方设置了突出体9和9而不是保护层2b。所述突出体9和9可由与所述保护层相同的材料制成。
[0263] 优选地,将本发明的流体装置用于在化学和生物化学领域中的感应芯片(微流体装置)。所述流体装置尤其优选地在生物化学领域中使用,因为其在安全方面是优异的。
[0264] 在生物化学领域中用于测试的样品没有特别限制且可根据用途适当地选择。其实例包括病原体例如细菌和病毒、血液、唾液、从活生物体中分离的病变组织等,和排泄物如粪尿。另外,为了进行产前诊断,所述样品可以是在测试试管中的胎儿细胞或分裂的卵细胞的一部分。此外,在将这些样品直接地或按需通过离心等方式浓缩成沉淀物之后,可将所述样品进行预处理,以通过酶处理、热处理、表面活性剂处理、超声处理、这些处理的任何组合等破坏细胞。
[0265] 实施例
[0266] 下文将阐述本发明的实施例。但是本发明不限于这些实施例。
[0267] 在以下的实施例和对比例中,如下计算所述多孔层的空隙度。另外,如下评价所述基底部件的亲水性。此外,如下测量所述热塑性材料的熔融开始温度。
[0268] <计算多孔层的空隙度>
[0269] 根据以下计算式1,基于基重(g/m2)和所述多孔层的厚度(μm)以及其组分的比重计算所述多孔层的空隙度。
[0270] [计算式1]
[0271] 空隙度(%)={1~-[基重(g/m2)/厚度(μm)/组分的比重]}×100
[0272] <多孔层亲水性的评价>
[0273] 所述多孔层的亲水性通过如下进行水渗透性评价的测试来评价:将板状测试片在120℃干燥1小时,并将纯水(0.01mL)滴至所述测试片的表面上。将所述纯水(0.01mL)在10分钟内完全渗入的任何多孔层样品评价为亲水的。将在10分钟后仍残留有没有渗入的纯水的任何多孔层评价为疏水的。
[0274] <热塑性材料的熔融开始温度>
[0275] 测量所述热塑性材料的熔融开始温度作为流动开始温度,其通过如下确认:使所述热塑性材料硬化,将其引入在底部具有0.5mm直径的开口的圆柱体形状的容器,将所述容器置于架高式流动测试仪(产品名称:由Shimadzu Corporation制造的SHIMADZU FLOW TESTER CFT-100D),在980.7kPa的汽缸压力的负荷下以5℃/分钟的恒定速率升高所述样品的温度,并测量因温度升高而导致的所述样品的熔体粘度和流动性质。
[0276] <熔体粘度>
[0277] 所述热塑性材料的熔体粘度根据符合ISO 11443的测试方法进行测量。在本发明的实施方式中,所述熔体粘度在100℃测量,100℃对应于通过由热头加热所述热塑性材料所达到的温度。
[0278] (实施例1)
[0279] -流体装置制造用的热转印介质的制造-
[0280] <流动路径形成材料层涂布液的制备>
[0281] 将作为所述热塑性材料的酯蜡(由NOF Corporation制造的WE-11,65℃的熔融开始温度)(100质量份)、褐煤酸(产品名称:由BASF Japan Ltd.制造的LUWAX-E,76℃的熔点)(2质量份)、和由以下通式(1)(其中R1表示具有28~38个碳原子的烷基)表示的长链醇(由Nippon Seiro Co.,Ltd.制造,75℃的熔点)(9质量份)在120℃熔化。此后,在搅拌生成物的同时,向其中加入吗啉(5质量份)。然后,以使固体内容物变为30质量%的量向其中滴加90℃的热水,以形成水包油乳液。此后,冷却所述乳液,从而得到具有30质量%固体内容物的酯蜡水乳液。
[0282] <通式(1)>
[0283]
[0284] 在通式(1)中,R1表示具有28~38个碳原子的烷基。
[0285] 用激光衍射/散射粒径分布分析仪(由Horiba,Ltd.制造的“LA-920”)测量得到的酯蜡水乳液的平均粒径,且其为0.4μm。
[0286] 接着,将得到的酯蜡水乳液(30质量%的固体内容物)(100质量份)、炭黑水分散液(由Fuji Pigment Co.,Ltd.制造的FUJI SP BLACK 8625,30质量%的固体内容物)(2质量份)彼此混合,从而得到流动路径形成材料层涂布液。
[0287] <脱模层涂布液的制备>
[0288] 将聚乙烯蜡(由Toyo ADL Corporation制造的POLYWAX 1000,熔点为99℃,在25℃的穿透度为2)(14质量份)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(由Du Pont-Mitsui Polychemicals Co.,Ltd.制造的EV-150,重均分子量为2,100,VAc为21%)(6质量份)、甲苯(60质量份)、和甲乙酮(20质量份)分散直至平均粒径变为2.5μm,从而得到了脱模层涂布液。
[0289] <底层涂布液的制备>
[0290] 将基于有机硅的橡胶乳液(由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造的KS779H,固体内容物为30质量%)(16.8质量份)、氯铂酸催化剂(0.2质量份)、和甲苯(83质量份)混合在一起,从而得到了底层涂布液。
[0291] <流体装置制造用的热转印介质的制造>
[0292] 在作为支撑部件的具有25μm平均厚度的聚酯薄膜(由Toray Industries,Inc.制造的LUMIRROR F65)的一个面上涂布所述底层涂布液,并在80℃干燥10秒,从而形成平均厚度为0.02μm的底层。
[0293] 接着,将与在其上方形成所述底层的面相反的聚酯薄膜的那面用所述脱模涂布液涂布,并在40℃干燥10秒,从而形成平均厚度为1.5μm的脱模层。
[0294] 接着,将所述脱模层用所述流动路径形成材料层涂布液涂布,并在70℃干燥10秒,从而形成平均厚度为100μm的流动路径形成材料层。用这种方式,制造了实施例1的流体装置制造用的热转印介质。
[0295] <多孔层的形成>
[0296] 在将基于聚酯的热熔融粘合剂(由Toagosei Co.,Ltd.制造的ALONMELT PES375S40)加热至190℃后,使用滚涂机将作为基底部件的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜(由Toray Industries制造的LUMIRROR S10,厚度为50μm)用所述粘合剂涂布至50μm的厚度,从而形成粘合剂层。将得到的经涂布的产物保持静止2小时以上,并且此后,将作为多孔层的膜过滤器(membrane filter)(由Merck Millipore Corporation制造的SVLP04700,厚度为125μm,空隙度为70%)设置在所述粘合剂层那侧的上方,在1kgf/cm2的负荷、150℃的温度下保持10秒,从而在所述基底部件上形成多孔层。
[0297] <通过热转印形成流动路径壁>
[0298] 在使流体装置制造用的热转印介质和基底部件上方的多孔层彼此面对并彼此重叠后,使用以下所述的热转印打印机在以下所述的条件下进行热转印,从而形成图6A中所示的流动路径b。此后,再次使流体装置制造用的热转印介质和所述流动路径面对并重叠,并同样使用所述热转印打印机在所述流动路径b上方形成图6B中所示的保护层2b。换言之,形成了图5A和图6A中所示的实施例1的流体装置,其包括由流动路径壁2a和2a、基底部件5、以及图5A中所示的保护层2b形成的流动路径b。
[0299] 所述流动路径壁的形成通过如下方式进行:使用热头密度(head density)为300dpi的热头(由TDK Corporation制造)以16.9mm/秒的施加速度、用0.81mJ/点的施加能量建造评价系统。
[0300] 所述保护层2b的形成是通过建造相同的评价系统来进行,不同的是在上述条件中将所述施加能量变为0.28mJ/点。
[0301] 此外,在实施例1中,如图4A和图4C所示的,形成了具有600μm壁宽度(图4A中的22处)的流动路径、具有800μm壁宽度(图4B中的23处)的流动路径、和具有1000μm壁宽度(图4C中的24处)的流动路径,作为用于评价流动路径壁的阻隔能力的流动路径。
[0302] (实施例2)
[0303] -流体装置的制造-
[0304] 以和实施例1相同的方式制造实施例2的流体装置,不同的是在所述流动路径形成材料层涂布液中使用聚酯树脂(由Nippon Synthetic Chemical Industry Co.,Ltd.制造的LP011,熔融开始温度为65℃)而不是实施例1中使用的WE-11。
[0305] 另外,用与实施例1相同的方式形成在图4A至图4C中所示的用于阻隔能力评价的流动路径。
[0306] (实施例3)
[0307] -流动装置的制造-
[0308] 以和实施例1相同的方式制造实施例3的流体装置,不同的是在所述流动路径形成材料层涂布液中使用聚酯树脂(由Nippon Synthetic Chemical Industry Co.,Ltd.制造的LP050,熔融开始温度为82℃)而不是实施例1中使用的WE-11。
[0309] 另外,用与实施例1相同的方式形成在图4A至图4C中所示的用于阻隔能力评价的流动路径。
[0310] (实施例4)
[0311] 以和实施例1相同的方式制造实施例4的流体装置,不同的是在所述流动路径形成材料层涂布液中使用合成蜡(由Itoh Oil Chemicals Co.,Ltd.制造的ITOWAX E-210,熔融开始温度为50℃)而不是实施例1中使用的WE-11。
[0312] 另外,用与实施例1相同的方式形成在图4A至图4C中所示的用于阻隔能力评价的流动路径。
[0313] (实施例5)
[0314] 以和实施例1相同的方式制造实施例5的流体装置,不同的是在所述流动路径形成材料层涂布液中使用合成蜡(由Itoh Oil Chemicals Co.,Ltd.制造的ITOWAX J550-S,熔融开始温度为142℃)而不是实施例1中使用的WE-11。
[0315] 另外,用与实施例1相同的方式形成在图4A至图4C中所示的用于阻隔能力评价的流动路径。
[0316] (实施例6)
[0317] 以和实施例1相同的方式制造实施例6的流体装置,不同的是将实施例1中使用的膜过滤器变更为定性滤纸(qualitative filter)(由Advantec Co.,Ltd.制造的定性滤纸No.4A,平均厚度为120μm,空隙度为48%)。
[0318] 另外,用与实施例1相同的方式形成在图4A至图4C中所示的用于阻隔能力评价的流动路径。
[0319] (实施例7)
[0320] 以和实施例1相同的方式制造实施例7的流体装置,不同的是将实施例1中使用的膜过滤器变更为维尼纶纸(产品名称:PAPYLON BFH NO.1,其由Kuraray Co.,Ltd.制造,平均厚度为58μm,空隙度为82%)。
[0321] 另外,用与实施例1相同的方式形成在图4A至图4C中所示的用于阻隔能力评价的流动路径。
[0322] (对比例1)
[0323] -流体装置的制造-
[0324] 以和实施例1相同的方式制造对比例1的流体装置,不同的是使用不含空隙的PET薄膜(由Toray Industries,Inc.制造的LUMIRROR S10,厚度为50μm)而不是实施例1的膜过滤器。然而,在对比例1中不能形成流动路径。
[0325] (对比例2)
[0326] -流体装置的制造-
[0327] 以和实施例1相同的方式制造对比例2的流体装置,不同的是将在实施例1中的流动路径形成材料层涂布液中使用的WE-11变更为合成蜡(由Idemitsu Kosan Co.,Ltd.制造的CPAO,熔融开始温度为40℃)。然而,在对比例2中,不能形成能够保证阻隔能力的流动路径,因为所述蜡具有低的熔融开始温度,所以在用于阻隔能力评价的图案宽度的数值范围的条件下,所述蜡容易地扩散到多孔层的内部并不能够充分地填充多孔层中的空隙。
[0328] (对比例3)
[0329] -流体装置的制造-
[0330] 以和实施例1相同的方式制造对比例3的流体装置,不同的是将在实施例1中的流动路径形成材料层涂布液中使用的WE-11变更为聚酰胺树脂(由T&K TOKA Corporation制造的PA-105A,熔融开始温度为164℃)。然而,在对比例3中不能形成流动路径。
[0331] (对比例4)
[0332] -使用喷墨打印机(紫外线可固化的墨)的流体装置制造-
[0333] 以和实施例1相同的方式制造对比例4的流体装置,不同的是将用于形成流动路径壁的方法变更为如下:
[0334] <通过喷墨打印机(紫外线可固化的墨)形成流动路径壁>
[0335] 制备混合比为7:3(以质量计)的作为光-自由基(photo-radical)可聚合的单体的丙烯酸十八烷基酯和作为光-自由基可聚合的低聚体的1,10-二(丙烯酰氧基)癸烷(DDA)的混合物。将作为光-聚合引发剂的苄基二甲基缩酮(BDK)溶解于所得到的混合物以致具有15质量%的最终浓度,从而得到紫外线(UV)可固化的墨。
[0336] 将压电喷墨打印机(由Seiko Epson Corp.制造的PX-101)的墨盒填充以上制备的UV墨,并将流动路径打印在纸张中。和图6A类似,经打印的流动路径具有通过将两个每边均为9mm的正方形与长度为40mm和宽度为5mm的路径相连接形成的形状。所述打印基于用绘图软件程序绘制的流动路径图案,通过如下方式进行:将全部卡盒填充所述UV墨,并设定单色打印模式。使用定性滤纸(由Advantec Co.,Ltd.制造的定性滤纸No.4A,平均厚度为0.12mm,空隙度为48%)作为所述纸张。
[0337] 另外,以和实施例1相同的方式形成在图4A至图4C中所示的用于阻隔能力评价的流动路径。
[0338] (对比例5)
[0339] -使用蜡打印机(固体蜡墨)流体装置制造-
[0340] 以和实施例1相同的方式制造对比例5的流体装置,不同的是将用于形成流动路径壁的方法变更如下:
[0341] <使用蜡打印机(固体蜡墨)形成流动路径壁>
[0342] 使用PHASER 8560N BLACK SOLID INK(纯墨)作为固体蜡墨并使用由Xerox Co.,Ltd.制造的商购热喷墨打印机(PHASER 8560N)在纸张中形成流动路径。和图6A类似,所形成的流动路径具有通过将两个每边均具有9mm的正方形与长度为40mm和宽度为5mm的路径相连接所形成的形状。基于用绘图软件程序绘制的流动路径图案,通过设定单色打印模式进行所述打印。使用定性滤纸(由Advantec Co.,Ltd.制造的定性滤纸No.4A,平均厚度为0.12mm,空隙度为48%)。接着,将经打印的流动路径用数字加热板(由Corning Incorporated制造的CORNING PC-600D)在120℃加热20分钟,以便使所述蜡完全渗入所述纸张。
[0343] 另外,以和实施例1相同的方式形成在图4A至图4C中所示的用于阻隔能力评价的流动路径。
[0344] 表1-1
[0345]
[0346]
[0347] 表1-2
[0348]
[0349] 接着,在是否存在流动路径壁的侵蚀(阻隔能力)方面,对所制造的实施例和对比例的流体装置进行如下评价。结果示于表2中。在表2中示出了图4A(600μm的阻隔宽度)、图4B(800μm的阻隔宽度)和图4C(1,000μm的阻隔宽度)的结果。
[0350] <评价是否存在流动路径壁的侵蚀(阻隔能力)>
[0351] 使用微量吸管将样品液体(用可食用的染料(食用红No.2,苋菜红)染成红色的蒸馏水)(35μL)滴至每个流体装置的流动路径中,并在此保持10分钟。此后,目视观察是否存在由所述样品液体导致的流动路径壁的侵蚀,并对流动路径壁中具有“侵蚀”的流动路径壁的数目进行计数并基于以下标准进行评价。
[0352] 关于在流体装置中是否存在流动路径壁的侵蚀的判断,将图7A中所示的其中样品流体被保持在流动路径壁以内的状态判断为“无侵蚀”,而将图7B中所示的其中样品流体渗漏至一部分流动路径壁以外的状态和图7C中所示的其中样品流体渗漏至整个流动路径壁以外的状态判断为有“侵蚀”。
[0353] [评价标准]
[0354] A1:在10个装置中包含具有“侵蚀”的流动路径壁的流体装置的数目为0~3个。
[0355] B1:在10个装置中包含具有“侵蚀”的流动路径壁的流体装置的数目为4~8个。
[0356] C1:在10个装置中包含具有“侵蚀”的流动路径壁的流体装置的数目为9~10个。
[0357] 表2
[0358]
[0359] 从表2的结果证明了形成流动路径的流动路径壁的液体不可渗透性(阻隔能力)在实施例1至7的流体装置中比在对比例1至5的流体装置中要高。
[0360] <评价流动路径壁的内表面轮廓的连续线的线性度>
[0361] 在流动路径壁的内表面轮廓的连续线的线性度方面,借助如下通过图像分析的数字处理对实施例1至7和对比例1至5进行量化(线性度测量)。
[0362] 具体地,在流体装置的多孔层中形成图8所示的流动路径4,并使0.07质量%的红色颜料(由Kiriya Chemical Co.,Ltd.制造的CARMINE RED KL-80)的水溶液在所述流动路径中流动,以便使在边缘部分(在图8中以X标明)中的流动路径4和流动路径壁2a之间的界线清晰。图9显示对比例4的流体装置的经染色的流动路径,其中使用喷墨打印机用UV墨形成所述流动路径。图11显示用相同的方式染色的实施例1的流体装置的流动路径。确认了两种流动路径完全被染色。
[0363] 接着,使用光学显微镜(由Keyence Corporation制造的DIGITAL MICROSCOPE VHX-1000),将所述经染色的流动路径以×100的放大倍率进行放大,并以数字图像的形式记录。
[0364] 所述数字图像的分辨率为40点/mm,并且视野为30mm×30mm。
[0365] 将得到的数字图像用图像处理软件程序(IMAGE J;免费软件)进行处理。
[0366] 接着,执行边缘增强处理(Find Edge指令)以使流动路径4和流动路径壁2a之间的界线进一步清晰化。对比例4的形成图像在图10中示出,而实施例1中的相同图像在图12中示出。
[0367] 在对比例4中,在如图10所示的边缘的线性部分中,为形成阻隔而涂布的UV墨在多孔层的表面中非均匀地扩散。这使流动路径4和流动路径壁2a在俯视图下是非线性的(波状的),并确认为线性度不良。同时,在实施例1中,如图12中所示的,能够看出流动路径4和流动路径壁2a之间的界线是线性的。
[0368] 接着,使用图10和图12的图像,在所述流动路径壁的内表面轮廓上的任意两点之间界定具有10mm长度的直线B,并在所述流动路径壁的内表面的主扫描方向D1和次扫描方向D2上测量所述流动路径壁的内表面轮廓的连续线的对应长度A。使用所述图像处理软件程序(IMAGE J)的线段距离测量(Perimeter指令)来测量所述轮廓的连续线的长度A。在图10中所示的对比例4中,所述轮廓的连续线的长度A在所述流动路径壁的主扫描方向D1上为
14.2mm,而在所述流动路径壁的次扫描方向D2上为15.6mm,所述连续线对应于在所述轮廓上的任意两点之间的且具有长度B(10mm)的直线。在图12所示的实施例1中,所述轮廓的连续线的长度A在所述流动路径壁的主扫描方向D1上为10.4mm,而在所述流动路径壁的次扫描方向D2上为10.6mm,所述连续线对应于在所述轮廓上的任意两点之间的且具有长度B(10mm)的直线。
[0369] 本文中,根据线性度(%)={[A(mm)-B(mm)]/B(mm)}×100计算所述流动路径壁的内表面轮廓的连续线的线性度(%)。所述线性度是通过测量十个不同的如图13中所示的位置并对得到的测量值取平均而得到的平均值。
[0370] 在对比例4中,在主扫描方向D1上的线性度为42%(=14.2-10)/10×100),而在次扫描方向D2上的线性度为56%(=(15.6-10)/10×100)。
[0371] 在实施例1中,在主扫描方向D1上的线性度为4%(=(10.4-10)/10×100),而在次扫描方向D2上的线性度为6%(=(10.6-10)/10×100)。
[0372] 用相同的方式测量实施例2至7和对比例1至3和5的流动路径壁的内表面轮廓的连续线的线性度,并基于以下标准进行评价。结果示于表3中。
[0373] 越接近于0%的线性度表明流动路径壁的内表面越是线性的(具有较高的线性)。较大的线性度表明流动路径壁的内表面具有较多的波动和较低的线性。
[0374] [线性度评价的标准]
[0375] A2:线性度在10%以下,且是有利的。
[0376] B2:线性度在30%以下但大于10%,且是略有缺陷的。
[0377] C2:线性度大于30%且是有缺陷的。
[0378] 表3
[0379]
[0380] 从表3的结果,证明了实施例1至7具有比对比例1至5更好的线性度。
[0381] (实施例8)
[0382] -流体装置的制造-
[0383] 以和实施例1相同的方式制造实施例8的流体装置,不同的是将具有图6A中所示形状的且由图5B中所示的流动路径壁2a形成的流动路径4在作为多孔层的膜过滤器(由Merck Millipore Corporation制造的SVLP04700,125μm的厚度,70%的空隙度)的单面中以50μm的厚度形成,所述膜过滤器设置在作为基底部件的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(由Toray Industries Inc.制造的LUMIRROR S10,厚度为50μm)的上方,而且所述流动路径的形成通过如下方式进行:用热头密度为300dpi的热头(由TDK Corporation制造)以16.9mm/秒的施加速度和使用0.59mJ/点的施加能量建造评价系统。
[0384] 实施例8制造的流体装置的流动路径4的横截面形状用光学显微镜(由Keyence Corporation制造的DIGITAL MICROSCOPE VHX-1000)来观察。结果,确认了流动路径壁2a的形成使得在所述多孔层的厚度方向上其暴露在多孔层1的表面之上的部分d2为34μm,而其穿透入多孔层的部分d3为89μm(参见图5B)。
[0385] (实施例9)
[0386] -流体装置的制造-
[0387] 以和实施例1相同的方式制造实施例9的流体装置,不同的是将具有图6A中所示形状的且由图5C中所示的流动路径壁2a形成的流动路径4形成在基底部件上方的多孔层的单面上,而且所述流动路径的形成通过如下方式进行:用热头密度为300dpi的热头(由TDK Corporation制造)以16.9mm/秒的施加速度和使用0.44mJ/点的施加能量建造评价系统。
[0388] 实施例9制造的流体装置的流动路径4的横截面形状用光学显微镜(由Keyence Corporation制造的DIGITAL MICROSCOPE VHX-1000)来观察。结果,确认了流动路径壁2a的形成使得在所述多孔层的厚度方向上其暴露在多孔层1的表面之上的部分d2为44μm,而其穿透入多孔层的部分d3为73μm(参见图5C)。
[0389] (实施例10)
[0390] -流体装置的制造-
[0391] 以和实施例1相同的方式制造实施例10的流体装置,不同的是将多孔层1的平均厚度由实施例1的100μm变为75μm,将具有图6A中所示形状的且由图5D中所示的流动路径壁2a形成的流动路径4形成在所述基底部件上方的多孔层的单面上,而且所述流动路径的形成通过如下方式进行:用热头密度为300dpi的热头(由TDK Corporation制造)以16.9mm/秒的施加速度和使用0.48mJ/点的施加能量建造评价系统。
[0392] 实施例10制造的流体装置的流动路径4的横截面形状用光学显微镜(由Keyence Corporation制造的DIGITAL MICROSCOPE VHX-1000)来观察。结果,确认了没有任何部分暴露在多孔层1的表面之上,并且在所述多孔层的厚度方向上整个部分完全穿透入所述多孔层。也确认了穿透入所述多孔层的部分d1为95μm(参见图5D)。
[0393] (实施例11)
[0394] -流体装置的制造-
[0395] 以和实施例10相同的方式制造实施例11的流体装置,不同的是所述流动路径的形成如下进行:不同于实施例10,通过用热头密度为300dpi的热头(由TDK Corporation制造)以16.9mm/秒的施加速度、使用0.47mJ/点的施加能量建造评价系统。
[0396] 实施例11制造的流体装置的流动路径的横截面形状用光学显微镜(由Keyence Corporation制造的DIGITAL MICROSCOPE VHX-1000)来观察。结果,确认了在所述多孔层的厚度方向上流动路径壁2a的形成使得其在多孔层1的表面之上的部分d2为12μm,而其穿透入多孔层的部分d3为89μm(参见图5E)。
[0397] (实施例12)
[0398] -流体装置的制造-
[0399] 以和实施例10相同的方式制造实施例12的流体装置,不同的是所述流动路径的形成如下进行:不同于实施例10,通过使用热头密度为300dpi的热头(由TDK Corporation制造)以16.9mm/秒的施加速度、使用0.37mJ/点的施加能量建造评价系统。
[0400] 实施例12制造的流体装置的流动路径的横截面形状用光学显微镜(由Keyence Corporation制造的DIGITAL MICROSCOPE VHX-1000)来观察。结果,确认了在所述多孔层的厚度方向上流动路径壁2a的形成使得其在多孔层1的表面之上的部分d2为23μm,而其穿透入多孔层的部分d3为70μm(参见图5F)。
[0401] (实施例13)
[0402] 以和实施例1相同的方式制造包括图6A和图6B中所示的流动路径的流体装置。
[0403] 将图6A和图6B所示的反应区域c用pH指示剂(0.04质量%的由Wako  Pure Chemical Industries,Ltd.制造的BTB溶液)涂布并干燥。此时,所述反应区域是黄色的。此后,将1质量%的透明无色的NaOH溶液(35μL)滴至样品添加区域a。结果,所述溶液通过毛细作用从所述样品添加区域渗透,流经流动路径b,并到达反应区域c。在所述反应区域c,确认了所述NaOH溶液和所述pH指示剂发生反应,并且所述反应区域由黄色变为蓝色。从这点来看,确认了图6A和图6B中所示的实施例13的流体装置充当化学传感器。
[0404] (实施例14)
[0405] 使用硝化纤维膜过滤器(由Merck Millipore Corporation制造的HI-FLOW PLUS HF075UBXSS,厚度为135μm,空隙度为70%),而不是实施例1所述的膜过滤器。将所述硝化纤维膜过滤器结合至PET薄膜,并且对所述硝化纤维膜过滤器施用以下的封闭处理(blocking treatment)。
[0406] [封闭处理]
[0407] 将结合有所述硝化纤维膜过滤器的PET薄膜浸渍在封闭剂(含BSA的PBS溶液,由Sigma-Aldrich Co.,LLC制造的P3688-10PAK(pH为7.4)),并轻摇20分钟。此后,吸取所述薄膜表面上过多的水分,并在室温下干燥所述薄膜。
[0408] 在对其施加所述封闭处理的硝化纤维膜过滤器中形成图14所示的流动路径。
[0409] 接着,将图14所示的反应区域R2用抗人IgG抗体(由Sigma-Aldrich Co.,LLC制造的I1886,4.7mg/mL)(6μL)涂布,使用1mm的宽度作为测试线,并将反应区域R3用人IgG(由Sigma-Aldrich Co.,LLC制造的I2511-10MG,4.8mg/mL)(6μL)涂布,使用1mm的宽度作为对照线,而且将它们在室温下干燥30至60分钟。
[0410] 接着,将图14所示的反应区域R1用金胶体标记的抗人IgG(由BAW Inc.制造的,40nm的金,OD=15)(5μL)作为金胶体标记抗体涂布。
[0411] 此外,使流体装置制造用的热转印介质再次和图14所示的流动路径面对并重叠。此后,用热转印打印机在和实施例1相同的打印条件下形成保护层2b,从而制造了图15中所示的实施例14的流体装置。
[0412] 接着,将2mg/mL的用净化水稀释过的人IgG的溶液滴至图15所示的实施例14的流体装置的样品添加区域12c。结果,确认了所述溶液通过毛细作用渗透,流经所述流动路径,并且具有1mm宽度的线出现在反应区域R2(测试线)和反应区域R3(对照线)中。据此,确认了所述流体装置充当生物化学传感器。
[0413] (实施例15)
[0414] 以和实施例1相同的方式制造实施例15的流体装置,不同的是,不同于实施例1中的,使用实施例2的流动路径形成材料层涂布液形成设置在所述多孔层中的由所述流动路径壁界定的流动路径上方的保护层。
[0415] (对比例6)
[0416] 以和实施例1相同的方式制造对比例6的流体装置,不同的是在所述多孔层中的由所述流动路径壁界定的流动路径的上方没有设置保护层。
[0417] (对比例7)
[0418] 以和实施例1相同的方式制造对比例7的流体装置,不同的是通过粘贴疏水薄膜(由Filmolux Co.,Ltd.制造的FILMOLUX 609,厚度为70μm,结合至所述流动路径壁)形成保护层,该保护层欲设置在所述多孔层中由所述流动路径壁界定的流动路径的上方。
[0419] <气体阻隔能力的评价>
[0420] 用微量吸管将样品液体(用可食用的染料(可食用红No.2,苋菜红)染成红色的蒸馏水)滴加至实施例1和15以及对比例6和7的流体装置的流动路径中,然后,将所滴加的样品液体用被加热至50℃的加热板(由AS ONE Corporation制造的HHP-170D)加热和干燥5小时,并且此后,测量因蒸发导致的滴加液体量的差异,从而评价流体装置的气体阻隔能力。结果示于表4中。
[0421] 根据下式,基于在将所述样品液体滴下之前的流体装置的重量和在干燥后流体装置的重量W2(mg)之间的差异计算蒸发量。
[0422] 蒸发量=W1(mg)-W2(mg)
[0423] 用天平(用于分析的电子天平为由A&D Co.,Ltd.制造的GR202)测量W1和W2。
[0424] 表4
[0425]  保护层 蒸发量[mg] 蒸发率[%]
实施例1 酯蜡(WE 11) 2.9 0.08
实施例15 聚酯树脂(LP011) 3.1 0.09
对比例6 不存在 35.0 100
对比例7 Filmolux 33.4 95
[0426] 据表4的结果,证明了所述保护层的气体阻隔能力在实施例1和15的流体装置中比在对比例6和7中要高。
[0427] <通过透明胶带评价保护层和流动路径壁之间的熔合>
[0428] 在实施例1和15以及对比例7的各个流体装置中,将透明胶带(由3M Ltd.制造的SCOTCH MENDING TAPE 810)粘贴于保护层2b的表面的1cm×1cm面积上,所述保护层2b设置在所述多孔层中由流动路径壁2a界定的流动路径4的上方。此后,用手将所述胶带剥离,以肉眼和用放大镜以×10的放大倍率观察在将所述胶带剥离后的所述流动路径壁2a的表面的状态,并基于以下评价标准进行评价。结果示于表5中。
[0429] [评价标准]
[0430] A3:没有出现用放大镜能够观察到的轻微分离。
[0431] B3:确实出现用放大镜能够观察到的轻微分离,但是可判断为肉眼上不成问题的水平。
[0432] C3:肉眼上观察到分离。
[0433] 表5
[0434]  与保护层的熔合
实施例1 A3
实施例15 B3
对比例7 C3
[0435] 从表5的结果证明了所述流动路径壁和所述保护层之间的熔合在实施例1和15的流体装置中比在对比例7的流体装置中要强。
[0436] (实施例16)
[0437] 在和实施例1相同的条件下制造图16A中所示的具有所述流动路径形状的流体装置。
[0438] 将样品液体(用可食用的染料(可食用红No.2,苋菜红)染色为红色的蒸馏水)用微量吸管滴加至所得到的流体装置的流动路径中。结果,确认了所述样品液体已经干净利落地流经所述流动路径,如图16B的中间图所示的。而且,用光学显微镜(由Keyence Corporation制造的DIGITAL MICROSCOPE VHX-1000)观察了所述流动路径的横截面形状,并确认了在所述多孔层的厚度方向上直至所述基底部件已经完全形成所述流动路径壁而没有间隙。
[0439] (对比例8)
[0440] 通过使用实施例1中的商购墨带(由Ricoh Company Ltd.制造的B110A)制造图16A所示的具有所述流动路径形状的流体装置。
[0441] 用微量吸管使样品液体在所得到的流体装置的流动路径中流动。结果,所述样品液体从所述流动路径中溢出,如图16B的左侧图所示的。使用商购墨带如下进行所述流动路径壁的形成:用热头密度为300dpi的热头(由TDK Corporation制造)在16.9mm/秒的施加速度下、用0.28mJ/点多的施加能量建造评价系统。
[0442] 观察了所述流动路径的横截面形状,结果是,确认了所述流动路径壁与所述基底部件在所述多孔层的厚度方向上具有间隙,如图17B所示的。这被认为是因为在形成所述流动路径壁时施加的能量低,从而使得所述商购墨带的墨层无法渗透至所述多孔层的内部,而是保持在所述多孔层表面之上。
[0443] (对比例9)
[0444] 以和实施例1相同的方式制造具有图16A中所示的流动路径形状的流体装置,不同的是所述施加能量从实施例1的0.81mJ/点变为0.44mJ/点。
[0445] 使样品液体在所得到的流体装置的流动路径中流动。结果,所述样品液体从所述流动路径溢出,如图16B的右侧图中所示的。这被认为是因为在形成所述流动路径壁时施加的能量低,从而使得墨无法完全渗透至纸张的内部,而是保持在所述纸张表面之上或者进入所述纸张内部的中途。
[0446] [评价标准]
[0447] A4:流动路径壁没有受到侵蚀,且样品流体流经流动路径。
[0448] B4:流动路径壁受到侵蚀,而且样品流体从流动路径溢出。
[0449] 表6
[0450]
[0451]
[0452] (实施例17)
[0453] <制造流动装置用的热转印介质的制造>
[0454] 将作为热塑性材料的酯蜡(由NOF Corporation制造的WE-11,熔融开始温度为65℃,熔体粘度为5mPa·s)(100质量份)、褐煤酸(产品名称:由BASF Japan Ltd.制造的LUWAX-E,熔点为76℃)(2质量份)、和由以下通式(1)(其中R1表示具有28至38个碳原子的烷基)表示的长链醇(由Nippon Seiro Co.,Ltd.制造,熔点75℃)(9质量份)在120℃熔化。此后,在搅拌生成物的同时,向其中添加吗啉(5质量份)。然后,以使固体内容物变为30质量%的量向其中滴加90℃的热水,以形成水包油乳液。此后,冷却所述乳液,从而得到具有30质量%固体内容物的酯蜡水乳液。
[0455] <通式(1)>
[0456]
[0457] 在通式(1)中,R1表示具有28~38个碳原子的烷基。
[0458] 用激光衍射/散射粒径分布仪(由Horiba,Ltd.制造的“LA-920”)测量了所得到的酯蜡水乳液的平均粒径,且其为0.4μm。
[0459] 接着,将所得到的酯蜡水乳液(30质量%的固体内容物)(100质量份)和炭黑水分散液(由Fuji Pigment Co.,Ltd.制造的FUJI SP BLACK 8625,30质量%的固体内容物)(2质量份)混合在一起,从而得到流动路径形成材料层涂布液。
[0460] <底层涂布液的制备>
[0461] 将基于有机硅的橡胶乳液(由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造的KS779H,固体内容物为30质量%)(16.8质量份)、氯铂酸催化剂(0.2质量份)、和甲苯(83质量份)混合在一起,从而得到底层涂布液。
[0462] <用于流体装置的热转印介质的制造>
[0463] 在作为支撑部件的具有25μm平均厚度的聚酯薄膜(由Toray Industries,Inc.制造的LUMIRROR F65)的一个面上涂布所述底层涂布液,并在80℃干燥10秒,从而形成平均厚度为0.02μm的底层。
[0464] 接着,将与在其上方形成所述底层的面相反的所述支撑部件的那面用所述流动路径形成材料层涂布液涂布,并在70℃干燥10秒,从而形成平均厚度为100μm的流动路径形成材料层。用这种方式,制造了实施例17的流体装置制造用的热转印介质。
[0465] <多孔层的形成>
[0466] 在将基于聚酯的热熔融粘合剂(由Toagosei Co.,Ltd.制造的ALONMELT PES375S40)加热至190℃后,使用滚涂机将作为基底部件的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜(由Toray Industries制造的LUMIRROR S10,厚度为50μm)用所述粘合剂涂布至50μm的厚度,从而形成粘合剂层。将得到的经涂布的产物保持静止2小时以上,并且此后,将作为多孔层的膜过滤器(由Merck Millipore Corporation制造的SVLP04700,厚度为125μm,空隙度为70%)设置在所述粘合剂层那侧的上方,在1kgf/cm2的负荷、150℃的温度下保持10秒,从而在所述基底部件上形成多孔层。
[0467] <通过热转印形成流动路径壁>
[0468] 在使所制造的流体装置制造用的热转印介质和基底部件上方的多孔层彼此面对并彼此重叠后,使用以下所述的热转印打印机在以下所述的条件下进行热转印,从而形成图18中所示的流动路径b,其中界定所述流动路径的壁(图18中的2a)的宽度为600μm。此后,再次使流体装置制造用的热转印介质和所述流动路径面对并重叠,并同样使用所述热转印打印机在所述流动路径b上方形成图20中所示的保护层2b。换言之,形成了图19和图18中所示的实施例1的流体装置,其包括由流动路径壁2a和2a、基底部件5、以及图19中所示的保护层2b形成的流动路径b。
[0469] 所述流通路径壁的形成通过如下方式进行:使用热头密度为300dpi的热头(由TDK Corporation制造)以16.9mm/秒的施加速度、用0.69mJ/点的施加能量建造评价系统。
[0470] 所述保护层2b的形成是通过建造相同的评价系统来进行,不同的是在上述条件中将所述施加能量变为0.22mJ/点。
[0471] <用于传感器的流体装置的制造>
[0472] 除上述的流体装置外,使流体装置制造用的热转印介质和在基底部件上方的多孔层重新彼此面对并彼此重叠。此后,在如上所述的相同条件下进行热转印,从而形成图18中所显示的流动路径b,其中界定所述流动路径的壁(图18中的2a)的宽度为600μm。此后,用pH指示剂(由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造的0.04质量%的BTB溶液)涂布反应区域c并进行干燥。此时,所述反应区域为黄色的。
[0473] 此后,再次使流体装置制造用的热转移介质和基底部件上方的多孔层彼此面对并彼此重叠,并在如上所述的相同条件下在所述流动路径b的上方形成图20中所显示的保护层2b,从而制造了用于传感器的流体装置。
[0474] (实施例18)
[0475] 通过形成平均厚度为30μm的流动路径形成材料层而不是形成在实施例17中的平均厚度为100μm的流动路径形成材料层来制造流体装置制造用的热转印介质。
[0476] <多孔层的形成>
[0477] 在将流体装置制造用的所述热转印介质和作为多孔层的维尼纶纸(由Kuraray Co.,Ltd.制造的BFN No.1,58μm的厚度,82%的空隙度)彼此面对并彼此重叠之后,在以下说明的条件下对所述多孔层的整个表面施加固体图像热转印,从而形成具有基底部件的多孔层。用光学显微镜(由Keyence Corporation制造的DIGITAL MICROSCOPE VHX-1000)观察具有基底部件的所述多孔层的横截面形状。结果,确认了在多孔层的厚度方向上,充当基底部件的暴露在所述多孔层表面之上的流动路径形成材料层的那部分为10μm,充当基底部件的渗入多孔层内部的流动路径形成材料层的那部分为24μm,而多孔层为34μm。
[0478] 所述基底部件的形成通过如下方式进行:用热头密度为300dpi的热头(由TDK Corporation制造)在16.9mm/秒的施加速度、使用0.33mJ/点的施加能量建造评价系统。
[0479] <通过热转印形成流动路径壁>
[0480] 以和实施例17相同的方式制造实施例18的流体装置,不同的是在热转印打印机评价系统中,将在形成流动路径壁时的施加能量由0.68mJ/点变为0.43mJ/点,并且将在形成保护层时的施加能量由0.22mJ/点变为0.11mJ/点。
[0481] 而且,以和实施例17相同的方式制造用于传感器的流体装置。
[0482] (实施例19)
[0483] <流体装置制造用的热转印介质的制造>
[0484] 通过形成平均厚度为50μm的流动路径形成材料层而不是形成在实施例17中的平均厚度为100μm的流动路径形成材料层来制造流体装置制造用的热转印介质。
[0485] <多孔层的形成>
[0486] 通过使用维尼纶纸(由Kuraray Co.,Ltd.制造的BFN No.1,58μm的厚度,82%的空隙度)而不是使用实施例17中的膜过滤器来形成多孔层。
[0487] <通过热转印形成流动路径壁>
[0488] 以和实施例17相同的方式制造实施例19的流体装置,不同的是在热转印打印机评价系统中,将在形成流动路径壁时的施加能量由0.68mJ/点变为0.50mJ/点,并且将在形成保护层时的施加能量由0.22mJ/点变为0.14mJ/点。
[0489] 而且,以和实施例17相同的方式制造用于传感器的流体装置。
[0490] (实施例20)
[0491] <流体装置制造用的热转印介质的制造>
[0492] 通过形成平均厚度为120μm的流动路径形成材料层而不是形成在实施例17中的平均厚度为100μm的流动路径形成材料层来制造流体装置制造用的热转印介质。
[0493] <多孔层的形成>
[0494] 使用硝化纤维膜过滤器(由Merck Millipore Corporation制造的HI-FLOW PLUS HF075UBXSS,135μm的厚度,70%的空隙度)作为多孔层而不是使用实施例17的膜过滤器来形成多孔层。
[0495] <通过热转印形成流动路径壁>
[0496] 以和实施例17相同的方式制造实施例20的流体装置,不同的是在热转印打印机评价系统中,将在形成流动路径壁时的施加能量由0.68mJ/点变为0.74mJ/点,并且将在形成保护层时的施加能量由0.22mJ/点变为0.25mJ/点。
[0497] 而且,以和实施例17相同的方式制造用于传感器的流体装置。
[0498] (实施例21)
[0499] <流体装置制造用的热转印介质的制造>
[0500] 通过形成平均厚度为250μm的流动路径形成材料层而不是形成在实施例17中的平均厚度为100μm的流动路径形成材料层来制造流体装置制造用的热转印介质。
[0501] <多孔层的形成>
[0502] 使用定性滤纸(由GE Healthcare  Bioscience  Corp.制造的WHATMAN QUALITATIVE FILTER#4,210μm的厚度,72%的空隙度)作为实施例17中的多孔层而不是使用膜过滤器来形成多孔层。
[0503] <通过热转印形成流动路径壁>
[0504] 以和实施例17相同的方式制造实施例21的流体装置,不同的是在热转印打印机评价系统中,将在形成流动路径壁时的施加能量由0.68mJ/点变为1.18mJ/点,并且将在形成保护层时的施加能量由0.22mJ/点变为0.45mJ/点。
[0505] 而且,以和实施例17相同的方式制造用于传感器的流体装置。
[0506] (实施例22)
[0507] <流体装置制造用的热转印介质的制造>
[0508] 以和实施例17相同的方式制造实施例22的流体装置,不同的是使用聚乙烯蜡(由Baker Petrolite Corporation制造的PW400,81℃的熔融开始温度,3mPa·s的熔体粘度)作为所述热塑性材料,而不是在实施例17中的流体装置制造用的热转印介质的制造中的酯蜡。
[0509] 而且,以和实施例17相同的方式制造用于传感器的流体装置。
[0510] (实施例23)
[0511] <流体装置制造用的热转印介质的制造>
[0512] 以和实施例17相同的方式制造流体装置制造用的热转印介质,不同的是通过使用合成蜡(由Mitsubishi Chemical Corporation制造的DIACARNA,86℃的熔融开始温度,160mPa·s的熔体粘度)而不是所述酯蜡作为所述热塑性材料来形成平均厚度为100μm的流动路径形成材料层。
[0513] <多孔层的形成>
[0514] 以和实施例17相同的方式在基底部件的上方形成多孔层。
[0515] <通过热转印形成流动路径壁>
[0516] 以和实施例17相同的方式制造实施例23的流体装置,不同的是在热转印打印机评价系统中,将在形成流动路径壁时的施加能量由0.68mJ/点变为0.93mJ/点,并且将在形成保护层时的施加能量由0.22mJ/点变为0.33mJ/点。
[0517] 而且,以和实施例17相同的方式制造用于传感器的流体装置。
[0518] (实施例24)
[0519] <流体装置制造用的热转印介质的制造>
[0520] 以和实施例17相同的方式制造流体装置制造用的热转印介质,不同的是通过使用聚烯烃树脂(由Mitsubishi Chemical Corporation制造的POLYTAIL,94℃的熔融开始温度,1500mPa·s的熔体粘度)而不是所述酯蜡作为所述热塑性材料来形成平均厚度为100μm的流动路径形成材料层。
[0521] <多孔层的形成>
[0522] 以和实施例17相同的方式在基底部件的上方形成多孔层。
[0523] <通过热转印形成流动路径壁>
[0524] 以和实施例17相同的方式制造实施例24的流体装置,不同的是在热转印打印机评价系统中,将在形成流动路径壁时的施加能量由0.68mJ/点变为1.09mJ/点,并且将在形成保护层时的施加能量由0.22mJ/点变为0.41mJ/点。
[0525] 而且,以和实施例17相同的方式制造用于传感器的流体装置。
[0526] (对比例10)
[0527] <脱模层涂布液的制备>
[0528] 将聚乙烯蜡(由Toyo ADL Corporation制造的POLYWAX 1000,99℃的熔点,在25℃的渗透度为2)(14质量份)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(由Du Pont-Mitsui Polychemicals Co.,Ltd.制造的EV-150,2,100的重均分子量,21%的VAc)(6质量份)、甲苯(60质量份)和甲乙酮(20质量份)分散,直至平均粒径变为2.5μm,从而得到脱模层涂布液。
[0529] <流体装置制造用的热转印介质的制造>
[0530] 将作为支撑部件的具有25μm平均厚度的聚酯膜(由Toray Industries,Inc.制造的LUMIRROR F65)的一面用上述底层涂布液涂布并在80℃干燥10秒,从而形成具有0.02μm平均厚度的底层。
[0531] 接着,将与其上方形成有所述底层的面相反的所述聚酯膜的那面用所述脱模层涂布液进行涂布,并在40℃干燥10秒,从而形成具有1.5μm平均厚度的脱模层。
[0532] 接着,将所述脱模层用上述流动路径形成材料层涂布液进行涂布并在70℃干燥10秒,从而形成具有100μm平均厚度的流动路径形成材料层。
[0533] <通过热转印形成流动路径壁>
[0534] 使用如上制造的流体装置制造用的热转印介质在和实施例17相同的条件下制造对比例10的流体装置。
[0535] 然而,在对比例10中,不能形成能够保证阻隔能力的流动路径,因为所述热转印打印机的能量不足以由此在所述厚度方向上完全阻止所述流动路径形成材料渗入所述多孔层,并且所述多孔层中的空隙不能由流动路径形成材料层充分填充,考虑到用于阻隔能力评价的图案宽度的数值范围。
[0536] (对比例11)
[0537] <流体装置制造用的热转印介质的制造>
[0538] 通过形成在对比例10中的平均厚度为30μm的流动路径形成材料层而不是形成平均厚度为100μm的流动路径形成材料层来制造流体装置制造用的热转印介质。
[0539] <多孔层的形成>
[0540] 使用如上制造的流体装置制造用的热转移介质在和实施例18相同的条件下形成对比例11的多孔层。
[0541] <通过热转印形成流动路径壁>
[0542] 使用如上制造的流体装置制造用的热转印介质在和实施例18相同的条件下制造对比例11的流体装置。
[0543] 然而,在对比例11中,不能形成能够保证阻隔能力的流动路径,因为所述热转印打印机的能量不足以由此在所述厚度方向上完全阻止所述流动路径形成材料渗入所述多孔层,并且所述多孔层中的空隙不能由流动路径形成材料层充分填充,考虑到用于阻隔能力评价的图案宽度的数值范围。
[0544] (对比例12)
[0545] <流体装置制造用的热转印介质的制造>
[0546] 通过形成对比例10中的具有250μm平均厚度的流动路径形成材料层而不是形成具有100μm平均厚度的流动路径形成材料层来制造流体装置制造用的热转印介质。
[0547] <多孔层的形成>
[0548] 使用如上制造的流体装置制造用的热转印介质在和实施例21相同的条件下形成对比例12的多孔层。
[0549] <通过热转印形成流动路径壁>
[0550] 使用如上制造的流体装置制造用的热转印介质在和实施例21相同的条件下制造对比例12的流体装置。
[0551] 然而,在对比例12中,不能形成能够保证阻隔能力的流动路径,因为所述热转印打印机的能量不足以由此在所述厚度方向上完全阻止所述流动路径形成材料渗入所述多孔层,并且所述多孔层中的空隙不能由流动路径形成材料层充分填充,考虑到用于阻隔能力评价的图案宽度的数值范围。
[0552] (对比例13)
[0553] <流体装置制造用的热转印介质的制造>
[0554] 通过形成实施例17中的具有25μm平均厚度的流动路径形成材料层而不是形成具有100μm平均厚度的流动路径形成材料层来制造流体装置制造用的热转印介质。
[0555] <多孔层的形成>
[0556] 在使流体装置制造用的热转印介质和作为多孔层的维尼纶纸(由Kuraray Co.,Ltd.制造的BFN No.1,58μm的厚度,82%的空隙度)彼此面对并彼此重叠之后,在下文说明的条件下对所述多孔层的整个表面施加固体图像热转印,从而形成具有基底部件的多孔层。用光学显微镜(由Keyence Corporation制造的DIGITAL MICROSCOPE VHX-1000)观察具有基底部件的所述多孔层的横截面形状。结果,确认了在所述多孔层的厚度的方向上,作为基底部件渗入所述多孔层的流动路径形成材料层的部分为30μm,而所述多孔层为28μm。
[0557] 所述基底部件的形成通过如下方式进行:用热头密度为300dpi的热头(由TDK Corporation制造)在16.9mm/秒的施加速度、用0.40mJ/点的施加能量建造评价系统。
[0558] <通过热转印形成流动路径壁>
[0559] 以和实施例17相同的方式制造对比例13的流体装置,不同的是在热转印打印机评价系统中,在形成流动路径壁时的施加能量由0.68mJ/点变为0.40mJ/点,并且在形成保护层时的施加能量由0.22mJ/点变为0.09mJ/点。
[0560] 而且,以和实施例17相同的方式制造用于传感器的流体装置。
[0561] 然而,对比例13的流体装置不能充当传感器,因为由于所述多孔层单薄而使得pH指示剂的试剂量不足,以及在该评价使用的试剂浓度下不能在视觉上确认着色效果。
[0562] (对比例14)
[0563] <流体装置制造用的热转印介质的制造>
[0564] 通过形成实施例17中的具有280μm平均厚度的流动路径形成材料层而不是形成具有100μm平均厚度的流动路径形成材料层来制造流体装置制造用的热转印介质。
[0565] <多孔层的形成>
[0566] 通过使用定性滤纸(由GE Healthcare Bioscience Corp.制造的WHATMAN QUALITATIVE FILTER#4,210μm的厚度,72%的空隙度)作为实施例17中的多孔层而不是使用膜过滤器来形成多孔层。
[0567] <通过热转印形成流动路径壁>
[0568] 以和实施例17相同的方式制造对比例14的流体装置,不同的是在热转印打印机评价系统中,在形成流动路径壁时的施加能量由0.68mJ/点变为1.29mJ/点,并且在形成保护层时的施加能量由0.22mJ/点变为0.50mJ/点。
[0569] 然而,在对比例14中,不能形成能够保证阻隔能力的流动路径,因为所述流动路径形成材料层太薄而使得热转印打印机的能量的热值不足以在所述厚度方向上完全阻止所述流动路径形成材料层渗入所述多孔层,并且所述多孔层中的空隙不能由所述流动路径形成材料充分填充,考虑到用于阻隔能力评价的图案宽度的数值范围。
[0570] 接着,如下测量由此制造的实施例和对比例的流体装置的性质,结果示于表7中。
[0571] <流动路径的侵蚀存在与否的评价(阻隔能力)>
[0572] 使用微量吸管将样品液体(用可食用的染料(可食用红No.2,苋菜红)染色为红色的蒸馏水)(35μL)滴加至各流体装置的流动路径中,并在其中保持10分钟。此后,视觉上观察是否存在被所述样品液体侵蚀的流动路径壁,并基于以下标准对具有“侵蚀”的流体装置的数目进行计数和评价。注意,对于各个实施例和对比例,所评价的流体装置的数目n为10。
[0573] 关于在流体装置中是否存在流动路径壁的侵蚀的判断,将图7A中所显示的其中样品流体被保持在流动路径壁以内的状态判断为“无侵蚀”,而将图7B或图7C中所显示的其中样品流体渗漏至一部分流动路径壁以外或者样品流体渗漏至整个流动路径壁以外的状态判断为有“侵蚀”。
[0574] [评价标准]
[0575] A5:在10个装置中包含具有“侵蚀”的流动路径壁的流体装置的数目为0个。
[0576] B5:在10个装置中包含具有“侵蚀”的流动路径壁的流体装置的数目为1至10个。
[0577] <传感器性能的评价>
[0578] 用微量吸管将透明无色的1质量%的NaOH水溶液(35μL)滴加至在用于传感器的流体装置的流动路径中的样品添加区域中,并原样保持10分钟。此后,视觉观察在反应区域c中是否存在由所述NaOH水溶液和pH指示剂导致的任何显色反应,并且基于以下标准对具有“颜色反应(colour reaction)”的流体装置的数目进行计数并评价。注意,对于各个实施例和对比例,所评价的流体装置的数目n为10。
[0579] 关于在流体装置中是否存在颜色反应的判断,将从其中确认了反应区域c经历了从黄色至蓝色的颜色变化的流体装置判断为具有“颜色反应”,而将从其中确认没有颜色变化或从其中确认没有显色效果的流体装置判断为“没有颜色反应”。
[0580] [评价标准]
[0581] A6:在10个装置中具有“颜色反应”的用于传感器的流体装置的数目为10个。
[0582] B6:在10个装置中具有“没有颜色反应”的用于传感器的流体装置的数目为0至9个。
[0583] 表7
[0584]
[0585]
[0586] 从表7的结果证明了形成所述流动路径的流动路径壁的液体不可渗透性(阻隔能力)在实施例17至24的流体装置中比在对比例10至12和14中的流体装置中要高。
[0587] 而且,证明了所述反应性指示剂的显色效果在实施例17至24的用于传感器的流体装置中比在对比例13的用于传感器的流体装置中要高。
[0588] 例如,本发明的各方面如下。
[0589] <1>流体装置,包括:
[0590] 基底部件;
[0591] 设置在所述基底部件上方的多孔层;
[0592] 设置在所述多孔层中的流动路径壁;和
[0593] 由所述流动路径壁的内表面和所述基底部件界定的流动路径,
[0594] 其中所述流体装置的线性度在30%以下,其中所述线性度通过下式得到:
[0595] 线性度(%)={[A(mm)-B(mm)]/B(mm)}×100,并且
[0596] 其中长度B是在所述流动路径壁的内表面的轮廓上任意两点之间的直线的长度,而长度A是在所述流动路径壁的内表面的轮廓上任意两点之间的连续线的长度。
[0597] <2>根据<1>的流体装置,其中所述所述线性度在15%以下。
[0598] <3>根据<1>或<2>的流体装置,其中所述流动路径壁包括热塑性材料。
[0599] <4>流体装置,包括:
[0600] 由以下围成的流动路径:
[0601] 基底部件
[0602] 设置在所述基底部件上方的多孔层;
[0603] 设置在所述多孔层中的流动路径壁;和
[0604] 设置在所述多孔层上方的保护层,
[0605] 其中所述流动路径壁和所述保护层由热塑性材料制成且彼此熔合。
[0606] <5>根据<1>至<4>中任一项的流体装置,其中在所述流动路径中至少设置样品添加区域、反应区域和检测区域。
[0607] <6>根据<5>的流体装置,其中沿着界定所述样品添加区域的开口的周围设置有在所述多孔层之上突出的突出体。
[0608] <7>根据<3>至<6>中任一项的流体装置,其中所述热塑性材料为选自油脂及热塑性树脂中的至少一种的热塑性材料。
[0609] <8>根据<3>至<7>中任一项的流体装置,其中所述热塑性材料具有50~150℃的熔融开始温度。
[0610] <9>根据<1>至<8>中任一项的流体装置,其中所述流动路径通过热转印形成。
[0611] <10>根据<1>至<9>中任一项的流体装置,其中所述多孔层具有0.01~0.3mm的平均厚度。
[0612] <11>根据<1>至<10>中任一项的流体装置,其中所述流体装置作为化学传感器和生物化学传感器中的任一种使用。
[0613] <12>流体装置制造用的热转印介质,包括:
[0614] 支撑部件;和
[0615] 置于所述支撑部件上方的流动路径形成材料层,
[0616] 其中,所述流动路径形成材料层包括热塑性材料,该热塑性材料在将所述流动路径形成材料层热转印至构成流体部件的多孔部件时渗入该多孔部件,以及
[0617] 其中所述流动路径形成材料层具有30~250μm的厚度。
[0618] <13>根据<12>的流体装置制造用的热转印介质,其中所述流动路径形成材料层具有50~120μm的厚度。
[0619] <14>用于制造流体装置的方法,包括:
[0620] 放置根据<12>或<13>的流体装置制造用的热转印介质的流动路径形成材料层和所述多孔部件以便彼此重叠;
[0621] 对所述流体装置制造用的热转印介质施加热和压力以所述流动路径形成材料层转印至所述多孔部件和通过使所述热塑性材料渗入所述多孔部件而在所述多孔部件中形成流动路径。
[0622] <15>流体装置,包括:
[0623] 流动路径部件,所述流动路径部件通过使根据<12>或<13>的流体装置制造用的热转印介质的热塑性材料渗入所述多孔部件而形成。
[0624] 参考标记列表:
[0625] 1 多孔层
[0626] 2 流动路径壁
[0627] 2a 流动路径壁
[0628] 2b 保护层
[0629] 3 样品液体
[0630] 4 流动路径
[0631] 5 基底部件
[0632] 9 突出体
[0633] 10 流体装置
[0634] 11 基底部件
[0635] 12 流动路径部件
[0636] 12x多孔层
[0637] 12y 流动路径壁
[0638] 12c 样品添加区域
[0639] 13 保护层
[0640] 111底层
[0641] 112支撑部件
[0642] 113脱模层
[0643] 114流动路径形成材料层
[0644] 115用于流体装置的热转印介质
[0645] R1 反应区域R1
[0646] R2 反应区域R1
[0647] R3 反应区域R3
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