微流体器件及其制造方法

专利名称：微流体器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种微流体器件以及该器件的制造方法，该器件在通道内表面上具有采用三维网状结构的多孔树脂层。
背景技术：
近年来在各种领域中，包括在医学诊断和生化试验中，开始尝试使用微流体器件来分析包含痕量DNA、生物物质等的流体的组分。
微流体器件也称作微观流体器件、微制造器件、芯片上的实验室(lab-on-a-chip)和微量全分析系统(μ-TAS)，并且通过在器件内部包含的细小毛细管中进行反应和分析，能够加速反应和分析，减少所需试剂的量和减少废品。
在使用这种微流体器件，以通过将酶、催化剂和官能团等固定在通道内表面上，与流体状态的样品反应的情况下，或者在通过固定探针，例如特定序列的DNA片断，来检测样品中的DNA等的情况下，为了提高反应速度和分析灵敏度，固定更大量的酶、催化剂或DNA片断或其他探针是很重要的。
优选使通道内部成为多孔状，以增加通道中如上所述的官能团、(生物)化学物质或生物物质的固定量。内部形成多孔体的通道的一个已知实例是整个通道内部都是多孔体并且是用如下方法形成的通道将硅或铝板在从板表面到固定深度范围内通过蚀刻和加热处理使其成为多孔状，接着将覆盖物粘附在多孔表面上(参见日本未审查专利申请，第一次公开H6-169756)。但是，由于这种通道的整个内部都是多孔状的，流经该通道的流体流经多孔体的孔隙，流体以合适的流速通过通道需要几百Kpa的高压。因此，要求微流体器件和引入流体的连接端口具有能够承受高压的坚固结构。另外，由于这些无机材料除了引入到表面上的官能团的种类受限制外，其固定密度小，因而即使采用多孔体，它们最终(ended up)仍然是不合适的。而且，由于硅和金属是不透光的，从而妨碍了从外面观察固定到多孔体内部的颜料和荧光颜料，它们无助于光吸收或荧光检测灵敏度的改善。由于这些材料是不透光的，所以在荧光测量过程中有大量的激发光散射，而且由于激发光不能被滤光器完全截除而最终进入接收侧，所以所测荧光强度的基线变得更高，从而引起S/N比的下降和可靠度的降低。而且，由于硅和金属具有高导热性，所以难以在通道里提供温度梯度，从而限制了微流体器件的用途。
另一方面，由于树脂(有机聚合物)有多种可以引入到它们表面上的官能团，而且那些官能团的固定密度高，所以优选将它们用作微流体器件的通道内表面的构成材料(参见日本未审查专利申请，第一次公开2000-2705)。但是，在如已知的树脂微流体器件制造方法(例如，参见日本未审查专利申请，第一次公开2000-46797)那样，涉及形成有槽通道的方法中，尽管据描述了这样一种方法，其中通过采用如下方法在基材表面上形成微小的表面不规则性来形成在底部具有微小表面不规则性的有槽通道采用电子蚀刻方法，在基材表面上涂布活化能束固化性化合物，将能束辐照到通道以外的那些部分以固化活化能束固化性化合物，并且除去非辐照部分的未固化的活化能束固化性化合物，由于这种方法只涉及提供表面不规则性使所述微流体器件的通道底部具有亲水性，所以没有形成三维网状多孔层。尽管不知道这种含有具有表面不规则性的内表面的微流体器件所固定的探针是否比未处理内表面的微流体器件多，但是根据本发明的发明人进行的验证实验，增加程度小而不认为是合适的。
另一方面，公开了一种取代通道表面而增加酶或催化剂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层，接着在其上固定酶或催化剂(参见日本未审查专利申请，第一次公开2000-2705)。但是，迄今仍不知道在微流体器件微小通道内表面的一侧上提供这样的多孔层的方法。
另外，公开了一种制造亲水多孔膜的方法，其中将能束固化性树脂、线性聚合物和溶剂的混合溶液涂布在基材上并用能量辐照，接着与线性聚合物的非溶剂接触，引起相分离(参见日本未审查专利申请，第一次公开10-007,835)。但是，同样关于这种方法，至今仍不知道在微流体器件微小通道内表面上以均匀厚度提供这种树脂的方法。
本发明所要解决的目标有如下方面组成提供一种微流体器件，其中在通道表面上形成均匀厚度的具有三维网状结构的多孔树脂层，该多孔树脂层能够最优化地在微流体器件微小通道内表面上固定大量酶、抗原或其他蛋白或催化剂，而不阻塞微流体器件的通道；提供一种微流体器件，其中在通道流动方向的任意位置上形成所述的多孔树脂层；提供一种微流体器件，其中在通道的截面部分上形成所述的多孔树脂层，以及提供一种所述微流体器件的制造方法。

发明内容
作为为达到上述目的而进行的详尽研究的结果，本发明的发明人发现可以通过如下方法达到上述目的在衬底表面上预先形成具有三维网状结构的多孔树脂层，并使用活化能束固化性组合物在多孔树脂层中形成凹部，该凹部在其底表面上有具有三维网状结构的多孔树脂层，接着通过将充当覆盖物的构件粘附到所述凹部上，形成通道，从而导致了本发明的完成。
即，本发明提供一种微流体器件，该微流体器件包含衬底、具有三维网状结构的多孔树脂层、通道和覆盖物；其中，所述微流体器件(I)在衬底的上部有所述多孔树脂层，(II)所述多孔树脂层除通道部分外，被浸渍的活化能束固化性树脂组合物(X)的可固化树脂所填充，且未被活化能束固化性树脂组合物(X)所填充的(III)通道具有由以下组成的壁表面具有三维网状结构的多孔树脂层，活化能束固化性树脂组合物(X)的可固化树脂层以及覆盖物，该可固化树脂层形成于填充有活化能束固化性树脂组合物(X)可固化树脂的三维网状结构的多孔树脂层上部，并形成为空腔形状。
另外，本发明提供一种微流体器件的制造方法，该方法包括以下步骤(1)一个步骤，其中在衬底表面上形成含有大量孔隙的具有三维网状结构的多孔树脂层；(2)一个步骤，其中将含有活化能束聚合性化合物(a)的活化能束固化性树脂组合物(X)涂布在所述多孔树脂层上，形成所述组合物(X)的未固化涂层，用活化能束辐照除充当通道部分外的未固化涂层，形成组合物(X)的固化或半固化涂层，除去非辐照部分的未固化组合物(X)，并形成凹部，其中在底表面上暴露具有三维网状结构的多孔树脂层；和(3)一个步骤，其中将充当覆盖物的另一构件粘附到含有凹部的构件的凹部上，使凹部以空腔形状起通道作用；其中，更优选在衬底表面上形成具有三维网状结构的多孔树脂层的步骤由如下工序组成将活化能束固化性膜沉积液(J)涂布到衬底上，该膜沉积液(J)含有活化能束聚合性化合物(b)和不良溶剂(R)，所述的不良溶剂(R)和化合物(b)相容，但和化合物(b)形成的聚合物不相容，接着用活化能束辐照膜沉积液(J)，并在衬底表面上形成具有三维网状结构的多孔树脂层。
在使用本发明的微流体器件作为液相色谱构件的情况下，由于即使使展开剂在低压下流动，也可以进行高速分析，因而没有必要使分离柱或含有展开剂的供给管线间的连接具有耐高压性，而且由于容易结合到μ-TAS中而整个μ-TAS器件不要求坚固结构，所以分离目标即使在极少样品体积的情况下也可以被优先分离。另外，由于与现有技术相比，可以使含有官能团或具有分子识别功能的(生物)化学物质的固定量变得非常大，所以可以增加可允许的样品进样体积，导致定量和精度提高，灵敏度也得到提高。而且，由于该器件具有高产率，并且可以低成本制造，这样的器件也可以用作一次性产品。
另外，由于能够只在通道底表面上形成具有三维网状结构的多孔树脂层，所以可以通过通道用光学方法观察所述多孔树脂层的表面，从而可以进行高灵敏的和高定量化的测量。
另外，在使用本发明的微流体器件作为亲合电泳的构件的情况下，可以通过使用微流体器件作为电泳介质而不使用溶胶或凝胶进行分析，从而消除了使用前的复杂制备程序的必要，减小市场流通过程中性能劣化，并且能够以干燥状态储存，便于储存和市场流通。另外，由于与现有技术相比，可以使含有官能团或具有分子识别功能的(生物)化学物质的固定量变得非常大，因而可以增加可允许的样品进样体积，导致定量和精度提高，灵敏度也得到提高。而且，由于可以只在通道底表面上形成具有三维网状结构的多孔树脂层，可以通过通道用光学方法观察多孔树脂层的表面，从而可以进行高灵敏的和高定量化的测量。
在使用本发明的微流体器件作为DNA分析或免疫诊断等的微阵列构件时，由于与现有技术相比，可以使探针的固定量变得非常大，从而导致检测灵敏度提高，定量提高且分析更快。另外，由于具有三维网状结构的多孔树脂层是作为一个斑点形成于通道内部，并且在每个斑点上可以固定不同的探针，所以可以用单个通道分析多个参数。而且，由于能够只在通道底表面上形成具有三维网状结构的多孔树脂层，所以可以通过通道用光学方法观察多孔树脂层的表面，从而可以进行高灵敏的和高定量化的测量。
在使用本发明的微流体器件作为微型反应器的反应槽或反应管时，由于可以增加催化剂、酶等的固定量，所以反应速度和产率得以改善。另外，由于可以在通道内部任意区域形成具有三维网状结构的多孔树脂层，并且可以在每个区域固定不同的催化剂等，所以用单个通道可以进行多级反应。
由于本发明制造方法的使用排除了必须随后在狭窄通道中形成多孔树脂层的困难和限制，所以可以容易地制造微流体器件，该微流体器件在通道表面上含有均匀厚度的具有三维网状结构的多孔树脂层，而不阻塞微流体器件微小通道内表面上的通道。另外，可以容易地将所述多孔树脂层的厚度、孔隙形状和孔径调节到所用目的的最优值。而且，在流动方向上的通道部分中，容易提供任意长度的具有三维网状结构的多孔树脂层形成部分，例如斑点状多孔树脂层部分。另外，通道内部的流体通过通道底部上的多孔树脂层以外的多孔树脂层部分没有泄漏的现象。
根据本发明的制造方法，由于可以容易地将形成在微小通道内表面上的具有三维网状结构的多孔树脂层的孔径和厚度调节到所用目的的最优值，所以可以提高比表面积，可以固定大量物质，并且可以使用最小量的试剂在短时间内高灵敏度和高精度地进行(生物)化学分析和检测。另外，由于可以只在通道底表面上形成具有三维网状结构的多孔树脂层，所以可以通过通道用光学方法观察多孔树脂层的表面，从而能够在用于分析时进行高灵敏的测量。而且，在流动方向上的通道部分中，容易提供任意长度的多孔树脂层形成部分，例如斑点状多孔树脂层部分。
另外，通过在形成多孔树脂层的步骤之后，提供将具有三维网状结构的多孔树脂层表面进行表面处理或改性的步骤，可以将活性官能团引入到多孔树脂层的表面上，并且可以将多种(生物)化学物质和生物物质通过和这些官能团反应形成而共价结合，而固定到多孔树脂层表面上。当然，可以通过离子性结合或疏水性结合产生的吸附作用来固定这些物质。此时，如先前所述，可以形成多个多孔树脂层斑点，可以在所述多个多孔斑点的每一个斑点处引入不同种类和浓度的官能团，或者可以容易地固定不同种类的物质。
而且，作为使组合物(X)的粘度在25℃下为30～3000mPa·s的结果，当将组合物(X)涂布到多孔树脂层上时，组合物(X)快速渗透具有三维网状结构的多孔树脂层，从而可以在通道中的流体通过通道底部上的多孔树脂层以外的多孔树脂层部分没有泄漏的情况下，很容易地制造微流体器件。另外，作为使粘度处于上述范围的结果，当在用活化能束辐照后除去非辐照部分的未固化组合物(X)时，组合物(X)被完全清除出多孔树脂层。


图1是实施例1中制造的具有三维网状结构的多孔树脂层的扫描电子显微照片。
具体实施例方式
本发明微流体器件的制造方法，所述微流体器件在通道内表面上具有三维网状结构的多孔树脂层，至少包括由如下步骤(1)～(3)(1)一个步骤，其中在衬底表面上形成含有大量孔隙的具有三维网状结构的多孔树脂层；(2)一个步骤，其中将含有活化能束聚合性化合物(a)的活化能束固化性树脂组合物(X)涂布在多孔树脂层上，用活化能束辐照除充当通道部分外的未固化涂层，形成组合物(X)的固化或半固化涂层，除去非辐照部分的未固化组合物(X)，并形成凹部，其中在底表面上暴露具有三维网状结构的多孔树脂层；和(3)一个步骤，其中将充当覆盖物的另一构件粘附到含有凹部的构件的凹部上，使凹部以空腔形状起通道作用。
步骤(1)中形成含有大量孔隙的具有三维网状结构的多孔树脂层的方法可以是任意方法，前提条件是可以形成所述多孔树脂层，例如，可以使用下述四种方法种的任何一种。此处提到的三维网状结构是指这样一种结构，其中孔隙(空隙)和充当它们的基体的树脂是分别在三维方向上连接的，并且所述孔隙开口于多孔树脂层的表面上。其实例包括其中气泡状空腔相互连接的结构(也称作海绵状结构)，其中相互粘附的树脂粒子之间的空隙连接形成孔隙的结构(也称作聚集粒子状结构或烧结体状结构)，介于这两种结构之间的结构，其中孔隙和树脂具有接近相等的结构，并且它们各自的层是相互连接的(也称作调制结构或倒转轴(gyroid)结构)，以及无纺织物状结构(也称作无光泽(matte)状结构)。
形成具有三维网状结构的多孔树脂层的第一种方法由如下步骤组成通过涂布活化能束固化性膜沉积液(J)(以下称作膜沉积液(J))，该膜沉积液(J)含有活化能束聚合性化合物(b)(以下称作可聚合化合物(b))和不良溶剂(R)，所述的不良溶剂(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)聚合并引起相分离而形成具有三维网状结构的多孔树脂层(这种方法以下称作反应诱导型相分离方法)。在这种方法中，作为化合物(b)聚合的结果，不良溶剂(R)变得不再与所形成的聚合物相容，在聚合物和不良溶剂(R)之间发生相分离，且不良溶剂(R)被结合到沉积聚合物内部和之间。然后通过除去该不良溶剂(R)，被不良溶剂(R)占据的区域变成孔隙，从而能够形成具有三维网状结构的多孔树脂层。
可聚合化合物(b)是在聚合引发剂存在或不存在的情况下，被活化能束所聚合的，并且优选可聚合化合物(b)是可加聚的化合物或含有可聚合碳-碳双键作为活化能束聚合性官能团的化合物，特别优选即使不存在光聚合引发剂也固化的高度活泼的(甲基)丙烯酸类化合物、乙烯基醚类和马来酰亚胺化合物。而且，更优选可聚合化合物(b)是聚合时形成交联化合物的化合物，因为它能够提高在半固化状态下的形状保持力并提高固化后的强度。因此，还更优选在单个分子中含有两个或多个可聚合碳-碳双键的化合物(单个分子中含有两个或多个可加聚官能团以下称作“多官能的”)。
可用于这种可聚合化合物(b)的化合物实例包括(甲基)丙烯酸类单体，马来酰亚胺-基单体，以及在其分子链中含有(甲基)丙烯酰基或马来酰亚胺基的可聚合低聚物。
上述(甲基)丙烯酸类单体的实例包括双官能的单体，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’-双(4-(甲基)丙烯酰氧基聚乙烯氧基苯基)丙烷，2，2’-双(4-(甲基)丙烯酰氧基聚丙烯氧基苯基)丙烷，羟基二新戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯，二丙烯酸二环戊烷酯(dicyclopentanyl diacrylate)，双(丙烯酰氧乙基)羟基乙基异氰脲酸酯和N-亚甲双丙烯酰胺；三官能的单体，例如三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯，三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯，三(丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯和己内酯改性的三(丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯；四官能的单体，例如四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯；以及六官能的单体，例如二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯。
马来酰亚胺-基单体的实例包括双官能的单体，例如4，4’-亚甲基双(N-苯基马来酰亚胺)，2，3-双(2，4，5-三甲基-3-噻吩基)马来酰亚胺，1，2-双马来酰亚胺乙烷，1，6-双马来酰亚胺己烷，三甘醇双马来酰亚胺，N，N’-间-亚苯基双马来酰亚胺，间-亚苄基二马来酰亚胺，N，N’-1，4-亚苯基双马来酰亚胺，N，N’-二苯基甲烷二马来酰亚胺，N，N’-二苯醚二马来酰亚胺，N，N’-二苯砜二马来酰亚胺，1，4-双(马来亚氨基乙基)-1，4-重氮鎓(diazonia)双环-[2，2，2]辛烷二氯化物和4，4’-亚异丙基二苯基＝二氰酸酯·N，N’-(亚甲基二-对-亚苯基)二马来酰亚胺；以及含有马来酰亚胺基，例如N-(9-吖啶基)马来酰亚胺，和马来酰亚胺基以外的其他可聚合物官能团的马来酰亚胺。这些马来酰亚胺-基单体还可以和含有可聚合碳-碳双键的化合物共聚，例如和乙烯基单体、乙烯基醚及丙烯酸类单体共聚。
在其分子链中含有(甲基)丙烯酰基或马来酰亚胺基的可聚合低聚物实例包括重均分子量为500～50000的那些，其具体实例包括环氧树脂的(甲基)丙烯酸酯，聚醚树脂的(甲基)丙烯酸酯，聚丁二烯树脂的(甲基)丙烯酸酯，以及在其分子末端含有(甲基)丙烯酰基的聚氨酯树脂。
这些可聚合化合物(b)的实例可以单独使用或者以两种或多种的混合物形式使用。另外，还可以通过和单官能的单体混合来使用它们，单官能团单体如单官能的(甲基)丙烯酸类单体和单官能的马来酰亚胺-基单体，目的是调节粘度，调节半固化状态下的附着力和粘性，或者使其具有例如反应性或亲水性的功能。例如，可以加入稍后描述的两亲性化合物(c)。
单官能的(甲基)丙烯酸类单体实例包括甲基丙烯酸甲酯，(甲基)丙烯酸烷基酯，(甲基)丙烯酸异冰片酯，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，羟基烷基(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-羟基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯，2-丙烯酰氧乙基-2-羟基丙基丙烯酸酯，环氧乙烷改性的邻苯二甲酸丙烯酸酯，ω-羧基已内酯一丙烯酸酯，2-丙烯酰氧丙基氢二烯(propylhydrodiene)邻苯二甲酸酯，2-丙烯酰氧乙基琥珀酸酯，，丙烯酸二聚体，2-丙烯酰氧丙基六氢氢二烯(propylyhexahydrohydrodiene)邻苯二甲酸酯，氟-取代的(甲基)丙烯酸烷基酯，氯-取代的(甲基)丙烯酸烷基酯，磺酸钠乙氧(甲基)丙烯酸酯，磺酸-2-甲基丙烷-2-丙烯酰胺，含磷酸酯基的(甲基)丙烯酸酯，(甲基)丙烯酸甘油酯，2-异氰酸根合乙基(甲基)丙烯酸酯，(甲基)丙烯酰氯，(甲基)丙烯醛，含磺酸酯基的(甲基)丙烯酸酯，含硅烷醇(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)铵基的(甲基)丙烯酸酯，(N-烷基)丙烯酰胺，(N，N-二烷基)丙烯酰胺和丙烯酰基吗啉。
单官能的马来酰亚胺-基单体实例包括N-烷基马来酰亚胺，例如N-甲基马来酰亚胺，N-乙基马来酰亚胺，N-丁基马来酰亚胺和N-十二烷基马来酰亚胺；N-脂环族马来酰亚胺，例如N-环己基马来酰亚胺；N-苄基马来酰亚胺；N-(取代或未取代苯基)马来酰亚胺，例如N-苯基马来酰亚胺，N-(烷基苯基)马来酰亚胺，N-二烷氧苯基马来酰亚胺，N-(2-氯苯基)马来酰亚胺，2，3-二氯-N-(2，6-二乙基苯基)马来酰亚胺和2，3-二氯-N-(2-乙基-6-甲基苯基)马来酰亚胺；含有卤素的马来酰亚胺，例如N-苄基-2，3-二氯马来酰亚胺和N-(4’-氟苯基)-2，3-二氯马来酰亚胺；含有羟基的马来酰亚胺，例如羟基苯基马来酰亚胺；含有羧基的马来酰亚胺，例如N-(4-羧基-3-羟基苯基)马来酰亚胺；含有烷氧基的马来酰亚胺，例如N-甲氧苯基马来酰亚胺；含有氨基的马来酰亚胺，例如N-[3-(二乙氨基)丙基]马来酰亚胺；含有多环芳香基的马来酰亚胺，例如N-(1-芘基)马来酰亚胺；含有多环芳族聚合化合物的马来酰亚胺，例如N-(二甲基氨基-4-甲基-3-香豆素基)马来酰亚胺和N-(4-苯胺基-1-萘基)马来酰亚胺。
优选用于这些单官能的单体是含有官能团和离子性官能团的单体，所述的官能团能够充当用于固定(生物)化学物质和生物物质的锚，例如优选使用作为官能团实例列出的官能团，所述的官能团可优选插入到稍后描述的具有三维网状结构的多孔树脂层中。
使用与可聚合化合物(b)相容但与可聚合化合物(b)形成的聚合物不相容(不互溶)的不良溶剂作为反应诱导型相分离方法中使用的不良溶剂(R)。不良溶剂(R)和可聚合化合物(b)间的相容度应当能够允许获得均匀的膜沉积液(J)。不良溶剂(R)可以是一种溶剂，也可以是混合溶剂，而在混合溶剂的情况下，其单独的混合组分可以是与可聚合化合物(b)不相容的，或者可以是溶解可聚合化合物(b)的聚合物的组分。不良溶剂(R)的实例包括脂肪酸烷基酯，例如癸酸甲酯，辛酸甲酯和己二酸二异丁酯；酮类，例如二异丁基酮；醇类，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。
在反应诱导型相分离方法中，所得到的具有三维网状结构的多孔树脂层的孔径和强度根据膜沉积液(J)中所含的化合物(b)含量而变化。尽管更大含量的化合物(b)使多孔树脂层的强度得以改善，但是孔径却趋于更小。化合物(b)的含量优选在15～50重量％范围内，更优选为25～40重量％。如果化合物(b)的含量小于15重量％，所述多孔树脂层的强度下降，而如果化合物(b)的含量超过50重量％，则调节多孔树脂层孔径的难度逐渐提高。
为了调节聚合速度、聚合度或孔径分布等，可以向膜沉积液(J)中加入多种添加剂，例如聚合引发剂，溶剂，表面活性剂，聚合抑制剂或聚合延迟剂。
对聚合引发剂没有特别限制，条件是它对于活化能束和可聚合化合物(b)聚合是有活性的，并且可以使用自由基聚合引发剂，阴离子聚合引发剂或阳离子聚合引发剂，其实例包括乙酰苯类，例如对-叔丁基三氯乙酰苯，2，2’-二乙氧基乙酰苯和2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮；酮类，例如二苯甲酮，4，4’-双二甲基氨基二苯甲酮，2-氯噻吨酮，2-甲基噻吨酮，2-乙基噻吨酮和2-异丙基噻吨酮；苯偶姻醚类，例如苯偶姻，苯偶姻甲醚，苯偶姻异丙醚和苯偶姻异丁醚；苄基缩酮类，如例如苄基二甲基缩酮和羟基环己基苯基酮；以及叠氮化物，例如N-叠氮基磺酰基苯基马来酰亚胺。另外，还可以使用可聚合的光聚合引发剂，例如马来酰亚胺-基化合物。
聚合延迟剂和聚合抑制剂的实例包括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单体；以及受阻酚类，例如叔丁基苯酚。
另外，对加入的溶剂没有特别限制，其实例包括醇类，例如乙醇；酮类，例如丙酮；酰胺-基溶剂，例如N，N-二甲基甲酰胺；以及氯-基溶剂，例如二氯甲烷。
另外，还可以加入已知的通常使用的表面活性剂，疏水化合物，增稠剂，改性剂，着色剂，荧光染料，紫外吸收剂，酶，蛋白质，细胞或催化剂等，以赋予例如涂布性和平滑度的功能，或者在平版图案形成过程中调节图案分辨率或亲水度。
可用于反应诱导型相分离方法的衬底应当是基本上不受所用的膜沉积液(J)或活化能束攻击，例如不溶解或分解的衬底。
这种衬底的实例包括聚合物；晶体，例如玻璃或石英；陶瓷；半导体，例如硅；以及金属，其中特别优选聚合物。用作衬底的聚合物可以是均聚物或共聚物，或者热塑性聚合物或热固性聚合物。另外，衬底可以由聚合物共混物或聚合物合金组成，并且可以是层压材料或其他复合材料。而且，衬底还可以包含添加剂，例如改性剂，着色剂，填料或强化剂。
如果使用反应诱导型相分离方法，具有三维网状结构的多孔树脂层可以以聚集粒子结构或海绵状结构方式形成的，其中聚集粒子结构中直径约0.1～1μm的粒状聚合物是相互聚集的，而在海绵状结构中直径为0.1～1μm的气泡是相互连接的。另外，在所述的反应诱导型相分离方法中，尽管通常形成的是所谓的各向同性膜，其中孔隙的孔径在膜厚度方向上是均匀的，也可以通过向膜沉积液(J)中加入挥发性溶剂，涂布该液体，然后在用活化能束辐照前挥发并除去其部分，形成所谓的非均相膜(也称作不对称膜)，其中孔径在膜厚度方向上是散布的。此时，通过加入挥发性良好溶剂，可以在与涂布了膜沉积液(J)的衬底接触的表面上形成具有小孔径的层(也称作致密层)，而通过加入挥发性不良溶剂或非溶剂，可以在衬底的相反侧形成致密层。根据所述的反应诱导型相分离方法，可以形成孔径为例如0.05～5μm的具有三维网状结构的多孔树脂层。
在本发明反应诱导型相分离方法中，在形成具有三维网状结构的多孔树脂层限制的一个或多个区域的情况下，可以用如下方法在部分衬底上形成多孔树脂层，例如，方法(a)，其中用丝网印制法等将活化能束固化性树脂组合物(X)涂布在部分衬底上，接着进行曝光，或者方法(b)，其中将活化能束固化性树脂组合物(X)涂布在整个衬底上，随后进行图案曝光。第一种方法可以通过使用含有官能团的化合物(b)，将官能团很容易地引入到多孔树脂层中。
形成具有三维网状结构的多孔树脂层的第二种方法是这样一种方法，其中在使衬底和能够溶解或溶胀该衬底的溶剂(S)接触后，用与溶剂(S)相容但不溶解或溶胀该衬底的溶剂(T)洗涤去溶剂(S)，形成所述多孔树脂层(该方法以下称作“表面溶胀法”)。在该方法中，使用被溶剂溶解或溶胀的聚合物作为衬底，溶剂与该聚合物表面接触，在溶解或溶胀部分衬底后，通过使用与该聚合物不相容的溶剂洗涤，该聚合物以网状形式聚集，导致相互具有三维网状结构的多孔树脂层的形成。
用于表面溶胀法的衬底的实例包括苯乙烯-基聚合物，例如聚苯乙烯，聚-α-甲基苯乙烯，聚苯乙烯/马来酸共聚物和聚苯乙烯/丙烯腈共聚物；聚砜-基聚合物，例如聚砜和聚醚砜；(甲基)丙烯酸类聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯腈；聚马来酰亚胺-基聚合物；聚碳酸酯-基聚合物，例如双酚A-基聚碳酸酯，双酚F-基聚碳酸酯和双酚Z-基聚碳酸酯；纤维素-基聚合物，例如乙酸纤维素和甲基纤维素；聚氨酯-基聚合物；聚酰胺-基聚合物；以及聚酰亚胺-基聚合物。
对表面溶胀法酯的溶剂(S)没有特别限制，前提条件是它能够溶解或溶胀上述衬底，其实例包括酰胺-基溶剂，例如N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺，二甲亚砜，以及氯-基溶剂，例如二氯甲烷。另外，这些溶剂可以通过混合以混合溶剂形式使用。
溶剂(T)是与溶剂(S)混溶的并且不溶解衬底的溶剂。溶剂(T)的实例包括水，醇类例如丙醇，以及水和醇的混合物。
衬底与溶剂(S)接触的方法实例包括将衬底浸渍在溶剂(S)中，或者将溶剂(S)喷淋或散布在衬底表面上。
尽管用溶剂(T)洗涤去溶剂(S)的实例包括通过浸渍在溶剂(T)中洗涤去溶剂(S)的方法，以及通过喷淋溶剂(T)洗涤去溶剂(S)的方法，但是优选将衬底整个浸渍在溶剂(T)中的方法。
用表面溶胀法制造的具有三维网状结构的多孔树脂层是与衬底结合在一起的，并且能够形成海绵状或聚集粒子结构。可以根据衬底和溶剂(S)接触的持续时间来控制多孔树脂层的厚度，接触的持续时间越短，多孔树脂层的厚度越小。必须根据所用材料和衬底的厚度、溶剂种类等适当地调整衬底和溶剂(S)之间接触的持续时间。如果接触持续时间太短，衬底溶解进行不充分而不能充分形成孔隙。另外，如果接触的持续时间太长，则衬底的强度降低。
在本发明的表面溶胀方法中，在限制性的一个区域或多个区域中形成具有三维网状结构的多孔树脂层的情况下，可以使用例如用胶纸带覆盖除将要形成多孔树脂层以外的部分的方法，在部分衬底上形成具有三维网状结构的多孔树脂层。
形成具有三维网状结构的多孔树脂层的第三种方法由如下步骤组成通过涂布膜沉积液(K)而在衬底表面上形成具有三维网状结构的多孔树脂层，包括将线性聚合物(P)溶解在溶剂(U)中，并通过用溶剂(V)接触衬底将线性聚合物(P)以多孔形式聚集，所述溶剂(V)不溶解线性聚合物(P)或引起其溶胀，并且与溶剂(U)相容(将要称作湿法)。
可以使用通过溶解在溶剂(U)中形成具有三维网状结构的多孔树脂层的线性聚合物作为可用于湿法中的线性聚合物(P)。线性聚合物(P)，例如苯乙烯-基聚合物，砜-基聚合物，乙烯-基聚合物，酰胺-基聚合物，酰亚胺-基聚合物，纤维素-基聚合物，聚碳酸酯，丙烯酸类聚合物等是优选的，因为它们可以降低成本且容易处理。
可以使用类似于可用于上述表面溶胀法中的溶剂(S)的溶剂作为湿法中的溶剂(U)，而可以使用类似于上述表面溶胀法中溶剂(T)的溶剂作为湿法中的溶剂(V)。
另外，根据需要可以将多种添加剂，例如能够用于先前所述的反应诱导型相分离方法的添加剂，加入到膜沉积液(K)中。
可以使用任意的衬底作为湿法中使用的衬底，并且尽管优选被膜沉积液(K)充分攻击的衬底，在膜沉积液(K)中将线性聚合物(P)溶解在溶剂(U)中，如果使用在上述膜沉积液(K)中溶解或溶胀的衬底，可以通过上述表面溶胀法和该湿法相加的机理形成具有三维网状结构的多孔树脂层。这种衬底的实例包括聚合物；晶体，例如玻璃和石英；陶瓷；半导体，例如硅；以及金属。特别优选聚合物。
根据湿法获得的多孔结构可以是海绵状结构，聚集粒子状结构，倒转轴结构或者具有大孔的其他复杂形状。
在使用湿法的情况下，尽管通常在涂层的衬底的相反侧形成含有致密层的非均相膜(不对称膜)，但是还可以通过加入盐或其他小分子量化合物(成孔剂)，或者调节不良溶剂或良好溶剂的沸点等，来形成各向同性膜。另外，通过调节线性聚合物(P)的浓度、加入的溶剂量等，可以形成具有三维网状结构且孔径为0.005～2μm的多孔树脂层。
该湿法中，在限制的一个区域或多个区域中形成具有三维网状结构的多孔树脂层的情况下，可以用如下方法在部分衬底上形成具有三维网状结构的多孔树脂层，例如将膜沉积液(K)只涂布在通过丝网印刷等形成多孔树脂层的部分的方法，或者将形成多孔树脂层以外的部分用胶纸带覆盖的方法。
形成具有三维网状结构的多孔树脂层的第四种方法由如下方法组成一种具有三维网状结构的多孔树脂层的形成方法，该方法包括，将膜沉积液(L)，其中活化能束聚合性化合物(d)、线性聚合物(Q)和溶解它们两个的溶剂(W)是均匀混合的，涂布到衬底上，通过用活化能束辐照使溶液中的可聚合化合物(d)聚合，并通过衬底和溶剂(N)的接触使线性聚合物以多孔形式聚集，其中溶剂(N)不溶解线性聚合物(Q)并且与溶剂(W)相容(以下称作能束-湿法)。
本方法中，通过以与活化能束聚合性化合物(b)部分所述的相同的方式，使用含有羟基、氨基、羧基、醛基、环氧基或其他任意官能团的活化能束聚合性化合物作为活化能束聚合性化合物(d)，可以比上述反应诱导型相分离方法更有效地将这些官能团引入到具有三维网状结构的多孔树脂层的表面上。
优选活化能束聚合性化合物(d)是交联性可聚合化合物，并且可以从作为上述活化能束聚合性化合物(b)实例而列出的化合物中适宜地选择使用。尽管活化能束聚合性化合物(d)的固化产物在溶剂(W)中可以是可溶性的或不溶性的，为了在孔隙表面上有效地安置所述化合物(d)拥有的官能团，优选该固化产物可溶于溶剂(W)。此外，当所述化合物(d)的固化产物是交联的聚合物时，术语“可溶性的”应当理解为“胶凝的”，而术语“不溶性的”应当理解为“不胶凝的”(以下类似)。
另外，尽管化合物(d)可以溶于或不溶于溶剂(N)，但是为了在孔隙表面上有效地安置化合物(d)拥有的官能团，当所述化合物(d)的固化产物是交联的聚合物时，优选固化产物是凝胶，而在化合物(d)的固化产物是非交联的聚合物的情况下，优选不溶性的，以避免流失。
线性聚合物(Q)也是任意的，例如可以使用作为上述线性聚合物(P)的实例而列出的聚合物。优选使用两种或多种线性聚合物(Q)的混合物，因为具有三维网状结构的多孔树脂层表面的孔径不会变得过小，而且在具有三维网状结构的多孔树脂层内部难以形成大孔。
尽管溶剂(W)可以溶解或不溶解或者溶胀或不溶胀活化能束聚合性化合物(d)形成的聚合物，但是优选能够溶解或溶胀该聚合物，因为可以在孔隙表面上高密度地固定官能团。可以从作为上述溶剂(S)的实例而列出的溶剂中适当选择溶剂，用作溶剂(W)。
尽管在活化能束聚合性化合物(d)形成的聚合物是交联聚合物的情况下，优选溶剂(N)不溶解该聚合物，但是该溶剂可以溶胀或不溶胀该聚合物。可以从作为上述溶剂(T)的实例而列出的溶剂中适当选择溶剂，用作溶剂(N)。
第四种方法中，在限制的一个区域或多个区域中形成具有三维网状结构的多孔树脂层的情况下，可以用如下方法在部分衬底上多孔树脂层，例如，这样一种方法，其中将膜沉积液(L)通过丝网印刷等只涂布在形成多孔树脂层的部分，或者将形成多孔树脂层以外的部分用胶纸带覆盖的方法。
第四种方法可以通过使用含有官能团的活化能束聚合性化合物(d)，在三维网状结构多孔树脂的多孔表面上容易地高密度引入官能团。
可以将能够通过上述方法实例形成的具有三维网状结构的多孔树脂层形成在衬底的整个一侧上或者形成在部分衬底上。在后一种情况下，可以形成同时经过形成多孔树脂层的部分和没有形成多孔树脂层的部分的通道。结果，可以形成这样的微流体器件，该微流体器件在通道底部上有具有三维网状结构的多孔树脂层，而其他部分没有所述的多孔树脂层。此时，通过使形成在部分衬底上的具有三维网状结构的多孔树脂层的平面尺寸大于通道的平面尺寸，则不必精确地定位多孔树脂层和通道的位置，从而简化制造方法。在通道部分以外的位置上的具有三维网状结构的多孔树脂层被活化能束固化性树脂组合物(X)所填充。例如，通过在衬底上以n条平行线(n为正整数)形式形成多孔树脂层，并且形成垂直于它们取向的通道，可以在通道内的n个位置处形成具有三维网状结构的多孔树脂层的点，而不需要精确定位。
对上述方法实例中使用的衬底形状没有特别限制，可以根据使用目的使用具有任意形状的衬底。尽管这种形状的实例包括片(包括薄膜，条板和带)，板，卷和球，但是从便于在其上涂布组合物(X)和便于用活化能束辐照考虑，优选涂层表面是平面或者具有二维曲率。
在衬底是聚合物或其他材料的情况下，还可以进行表面处理。表面处理目的的实例包括在反应诱导型相分离方法或湿法中防止被膜沉积液溶解，改善膜沉积液的可湿性，以及改善具有三维网状结构的多孔树脂层的粘附力。
衬底表面处理方法是任意的，其实例包括这样的处理，其中将包含选自作为可聚合化合物(a)的实例而列出的化合物中的化合物的组合物涂布在衬底表面上，然后通过活化能束辐照固化；电晕处理；等离子体处理；火焰处理；酸或碱处理；磺化处理；氟化处理；用硅烷偶合剂等底涂处理；表面接枝聚合；用表面活性剂或脱模剂涂布；以及物理处理，例如摩擦或喷砂。
根据上述方法实例，可以在衬底表面上形成具有海绵状结构、聚集粒子状结构、含有大孔的结构或者由这些形状的混合形状组成的结构的多孔树脂层。另外，由于所得到的具有三维网状结构的多孔树脂层具有大量孔隙表面形式的大表面积，可以固定大量的催化剂、酶、DNA、糖链、细胞或蛋白质。
如果使具有三维网状结构的多孔树脂层的表面为疏水性的，可以通过疏水相互作用，而不必引入官能团到多孔表面上，将酶、抗原和其他蛋白质固定到具有三维网状结构的多孔树脂层的表面上。另一方面，在固定蛋白质、DNA或糖链等的情况下，通过预先将活性官能团(例如氨基，羧基，羟基，环氧基，醛基，异氰酸基或-COCl基)引入到具有三维网状结构的多孔树脂层的多孔表面上，然后直接反应或者以另一官能团为媒介反应上述蛋白质、DNA或糖链的氨基、羟基、磷酸基或羧基，可以通过共价结合将蛋白质、DNA或糖链等固定在具有三维网状结构的多孔树脂层的表面上。
应当根据使用目的适当选择具有三维网状结构的多孔树脂层的厚度。例如，在用于亲合色谱的情况下，多孔树脂层的厚度优选为3～100μm，更优选为5～50μm。
对应于其应用，可以使用先前作为衬底表面处理实例所列的方法对所得到的具有三维网状结构的多孔树脂层表面进行表面处理。例如，为了将亲水性基团、疏水性基团和其他官能团引入到多孔树脂层表面上，以抑制例如蛋白质或DNA的溶质在多孔树脂层表面上的非特异性吸附，可以用例如将组合物涂布到多孔树脂层表面上的方法对多孔树脂层表面进行处理，所述组合物含有一种或多种选自作为可聚合化合物(a)实例而列出的化合物中的化合物(特别是亲水性和两亲性可聚合化合物)。
步骤(2)中，通过将组合物(X)涂布到具有三维网状结构的多孔树脂层上，使组合物(X)渗透到多孔树脂层内部，在多孔树脂层内部和多孔树脂层上形成组合物(X)的未固化涂层。接着，用活化能束辐照将要形成通道位置以外的那些位置上的未固化涂层，以除去非辐照部分上的未固化组合物。结果获得凹部，其中底表面由多孔树脂层组成，而壁表面由固化的或半固化的组合物(X)涂层组成，而位于充当通道的部分以外的位置上的多孔树脂层的孔隙被渗透的组合物(X)的固化或半固化产物所阻塞。
步骤(2)中使用的活化能束聚合性化合物(a)(将称作可聚合化合物(a))是能够在存在或不存在聚合引发剂的情况下被活化能束聚合的化合物，并且优选是可加聚的化合物或者含有可聚合碳-碳双键作为活化能束聚合性官能团。特别优选即使在没有光聚合引发剂的情况下也固化的高反应性的(甲基)丙烯酸类化合物、乙烯基醚类和马来酰亚胺-基化合物。
另外，如果可聚合化合物(a)是多官能团化合物，由于聚合形成交联结构，固化后的强度也得以提高。
例如，可以使用类似于能够在上述反应诱导型相分离方法中使用的可聚合化合物(b)的化合物作为这种可聚合化合物(a)。
可聚合化合物(a)可以单独使用或以两种或多种混合物形式使用。另外，还可以在和单官能团化合物混合后使用，以调节粘度或者赋予例如粘附性、粘性或亲水性的功能。
例如，可以使用类似于能够在上述反应诱导型相分离方法中使用的单官能团单体的化合物作为可混合的单官能团单体。
组合物(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，优选组合物(X)还包含能够和可聚合化合物(a)共聚的两亲性可聚合化合物(该两亲性可聚合化合物以下称作两亲性化合物(c))。作为组合物(X)包含两亲性化合物(c)的结果，可以使所得到的固化产物具有对在水中溶胀的抗性，并且可以使固化产物表面具有亲水性且对生物组分具有低吸附性。
可以使用分子中既含亲水性基团又含疏水性基团，并且含有能够通过活化能束辐照和组合物(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为两亲性化合物(c)。尽管没有必要使两亲性化合物(c)成为交联的聚合物，但是可以使用成为交联聚合物的化合物。另外，两亲性化合物(c)应当是与可聚合化合物(a)均匀相容的化合物。此处，相容是指不造成宏观相分离，包括形成胶束并稳定分散的状态。
在可聚合化合物(a)是在其分子中含有两个或多个可聚合碳-碳不饱和键的化合物的情况下，优选两亲性化合物(c)是在其分子中含有一个或多个可聚合碳-碳不饱和键的化合物。
两亲性化合物(c)是在其分子中含有亲水性基团和疏水性基团的并且分别和水或疏水溶剂相容的化合物。在这种情况下，相容是指不造成宏观相分离，并且包括形成胶束并稳定分散的状态。
优选两亲性化合物(c)在0℃下在水中的溶解度为0.5重量％或以上，并且在25℃下在环己烷和甲苯混合溶剂(5∶1，重量比)中的溶解度为25重量％或以上。此处提到的溶解度表示，例如在溶解度为0.5重量％或以上的情况下，至少0.5重量％的化合物能够被溶解。如果使用在水的溶解度或在环己烷和甲苯(5∶1，重量比)中的溶解度至少之一小于这些数值的化合物，难以获得具有既有表面亲水性又有疏水性的优良特性的固化产物。
在两亲性化合物(c)含有非离子亲水性基团，特别是聚醚-基亲水性基团的情况下，亲水性和疏水性之间的平衡，以格里芬HLB值计，优选在11～16范围内，更优选在11～15范围内。如果超出此范围，则变得难以获得具有高亲水性和优良耐湿性的模制产物，或者拥有获得这种产物的化合物的组合或混合比率受限制。
两亲性化合物(c)拥有的亲水性基团是任意的，其实例包括阳离子基团，例如氨基，季铵基或鏻基；阴离子基团，例如砜基，磷酸基或羰基；非离子基团，例如羟基，聚乙二醇链或酰胺基；以及两性基团，例如氨基酸残基。优选两亲性化合物(c)是以聚醚基作为亲水性基团的化合物，特别优选是含有6～20个重复聚乙二醇链的化合物。
两亲性化合物(c)疏水性基团的实例包括烷基，亚烷基，烷基苯基，长链烷氧基，氟-取代的烷基和硅氧烷基。优选两亲性化合物(c)是以含有6～20个碳原子的烷基或亚烷基作为疏水性基团的化合物。所包含的含有6～20个碳原子的烷基或亚烷基的形式可以是，例如烷基苯基，烷基苯氧基，烷氧基或苯基烷基。
优选两亲性化合物(c)是以6～20个重复聚乙二醇链作为亲水性基团并且以含有6～20个碳原子的烷基或亚烷基作为疏水性基团的化合物。这些两亲性化合物(c)中，特别优选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。
尽管根据可聚合化合物(a)和两亲性化合物(c)的种类及其组合而不同，但是组合物(X)中所含的可聚合化合物(a)和两亲性化合物(c)的优选比率优选为0.1～5重量份，更优选0.2～3重量份的两亲性化合物(c)/1重量份的可聚合化合物(a)。如果对应于1重量份的可聚合化合物(a)的两亲性化合物(c)量小于0.1重量份，则变得难以形成高亲水性表面，而如果两亲性化合物(c)量超过5重量份，则组合物(X)在水中溶胀，并且组合物(X)的聚合物有胶凝的危险。
通过适当选择可聚合化合物(a)和两亲性化合物(c)的混合比率，可以制造显示出高亲水性和低吸附性的在溶胀状态不胶凝的固化产物。两亲性化合物(c)的亲水性程度越强，或者例如，格里芬HLB值越大，优选两亲性化合物(c)的加入量越少。
优选将含有将要引入到具有三维网状结构的多孔树脂层表面上的官能团的可聚合化合物(b)混合到组合物(X)中。具体而言，在将特定的官能团引入到具有三维网状结构的多孔树脂层表面上的情况下，优选使用含有该官能团的树脂作为形成具有三维网状结构的多孔树脂层的树脂，并且优选将含有该官能团的可聚合化合物(b)混合到组合物(X)中。结果，在稍后描述的除去非辐照部分处的未固化组合物(X)的步骤中，即使组合物(X)清除不完全，也可以防止出现多孔表面被该组合物的沉淀物覆盖而使所述官能团不被暴露的问题。
另外，可以将光聚合引发剂，聚合延迟剂，聚合抑制剂，溶剂，增稠剂，改性剂或着色剂等混合到组合物(X)中。
可以优选使用类似于上述反应诱导型相分离方法中光聚合引发剂，聚合延迟剂和聚合抑制剂的化合物作为能够加入到组合物(X)中的光聚合引发剂，聚合延迟剂和聚合抑制剂。
尽管对溶剂没有特别限制，但是必须根据加入到所用可聚合化合物(a)和组合物(X)中的添加剂或者根据所需的粘度等适当地调整所加入的溶剂的种类和数量。这种溶剂的实例包括醇类，例如乙醇；酮类，例如丙酮；酰胺-剂溶剂，例如N，N-二甲基甲酰胺；以及氯-基溶剂，例如二氯甲烷。
尽管可以根据具有三维网状结构的多孔树脂层的孔径来改变组合物(X)的粘度，但是考虑到能够在将组合物(X)涂布在具有三维网状结构的多孔树脂层上时使组合物(X)快速渗透到具有三维网状结构的多孔树脂层中，以及在除去非辐照部分处的未固化组合物(X)过程将组合物(X)从具有三维网状结构的多孔树脂层中完全除去，优选组合物(X)的粘度在25℃下在30～3000mPa·s范围内，更优选在100～1000mPa·s范围内。如果组合物(X)的粘度小于30mPa·s，则变得难以控制凹部的深度，而如果粘度超过3000mPa·s，则变得难以使组合物(X)渗透到具有三维网状结构的多孔树脂层内部，而且非辐照部分处未固化组合物(X)的清除也变得困难。
步骤(2)中，可以使用任意的涂布方法将组合物(X)涂布到具有三维网状结构的多孔树脂层上，其实例包括旋涂，辊涂，刮胶，浸渍，喷淋，使用绕线棒刮涂器，使用X-Y涂敷器，丝网印刷，凸版印刷，凹版印刷，从喷嘴挤出和模具浇注。另外，在组合物(X)具有高粘度或者被特别薄地涂布的情况下，可以采用将溶剂包含在组合物(X)中并在涂布后将该溶剂挥发的方法来涂布组合物(X)。
尽管对组合物(X)涂布的厚度没有特别限制，前提条件是在用活化能束辐照后在具有三维网状结构的多孔树脂层表面的上部获得固化或半固化的涂层，在将多孔树脂层上特定物质固定在底表面上和用于亲合色谱的情况下，用活化能束辐照后形成在多孔树脂层上部的固化或半固化涂层的厚度，即凹部的壁高，优选在3～150μm范围内，更优选在5～50μm范围内。如果厚度小于3μm，当将充当覆盖物的另一构件粘附到凹部上以使该凹部起空腔型通道作用的时候，有通道被阻塞的危险。另一方面，如果厚度大于150μm，则在水溶液通过通道的同时，使水溶液中的物质吸附到通道底表面上的具有三维网状结构的多孔树脂层上和从其上释放(相互作用)变得困难，从而不适合用于亲合色谱。
在将溶剂加入到活化能束固化型树脂组合物(X)中的情况下，在涂布后，通过挥发除去该溶剂。清除方法是任意的，可以使用的方法实例包括空气干燥，热风干燥，红外线干燥，真空干燥和微波干燥。尽管可以在用活化能束辐照后除去溶剂，但是为了精确控制通道的尺寸和形状，优选在用活化能束辐照之前除去溶剂。
辐照的活化能束实例包括光线，例如紫外线，可见光线，红外线，激光射线和辐射光射线；电离辐射，例如X-射线，γ射线和辐射光射线；以及粒子束，例如电子束，离子束，β射线和重粒子束。这些能束中，考虑到处理容易度和固化速度，优选紫外线或可见光，而特别优选紫外线。为了加快固化速度并确保固化完全，优选在低氧气浓度气氛中进行活化能束的辐照。低氧气浓度气氛的优选实例包括真空或在流动氮气，流动二氧化碳或流动氩气存在下的减压气氛。
为了形成在其全部或部分底表面上形成具有三维网状结构的多孔树脂层的凹部，当辐照活化能束时，上述活化能束是以图案形式辐照的。形成图案辐照所采用的方法是任意的，可以使用的方法实例包括在掩蔽不用活化能束辐照的部分后辐照活化能束，以及包括用激光或其他活化能束扫描的光刻法。在使用光掩模的情况下，光掩模可以是和涂层非接触型的，也可以是接触型的。
不使用粘合剂而通过固化或半固化未固化的组合物(X)，与充当覆盖物的另一构件的粘附是可能的，或者在使用粘合剂情况下，粘附强度得以改善。在组合物(X)处于半固化状态的情况下，尽管优选在获得最终微流体器件之前的任一步骤中通过进行后固化使组合物(X)完全固化，但是只要不削弱本发明微流体器件的功能，不要求组合物(X)是完全固化的。在使用活化能束进行固化的情况下，后固化可以使用与用于半固化的相同或不同的活化能束。除了通过活化能束固化外，还可以通过加热固化，来进行后固化。
步骤(3)中，将充当覆盖物的另一构件粘附到含有步骤(2)中所形成凹部的构件的凹部上，以使上述凹部起空腔型通道作用。
可以根据使用目的适当地选择充当覆盖物的构件，应当使用不受流经通道的液体攻击的构件，并且该构件可以是具有粘性的带、片或板形式的。
应当将覆盖构件和含有凹部的构件层压，以用充当覆盖物的构件覆盖凹部。如先前所述，如果含有凹部的构件是半固化的涂层并且与覆盖构件具有令人满意的粘附力，可以将该构件原样层压。另外，在含有凹部的构件的粘附力低或者是固化的涂膜的情况下，应当使用粘合剂等将两个构件层压。
另外，还可以采用这样一种方法，其中将包含活化能束聚合性化合物的组合物涂布到例如聚合物薄膜或片的衬底上，用活化能束辐照衬底以半固化所述组合物的涂层，并将衬底层压到含有上述凹部的构件的凹部上，接着再次用活化能束辐照，以完全固化所述组合物的涂膜。此处使用的活化能束聚合性化合物及其组合物可以和上述步骤(2)中使用的可聚合化合物(a)及组合物(X)相同，并且可以是选自作为可用作可聚合化合物(a)的化合物实例而列出的化合物中的一种或多种化合物。可聚合化合物的涂布也应当遵照步骤(2)进行。
当层压覆盖构件和含有凹部的构件时，可以用作粘合剂的粘合剂实例包括环氧树脂-基粘合剂，苯乙烯丁二烯树脂-基粘合剂和(甲基)丙烯酸类粘合剂。
使用本发明制造方法可以容易地获得微流体器件，所述微流体器件在微小通道内表面上含有具有三维网状结构的多孔树脂层而不阻塞该通道。另外，根据所述制造方法，由于可以在单个衬底(暴露的展开板)上容易地制造多个微流体器件而不需要定位，可以以令人满意的再现性和优良的尺寸稳定性一次制造大量的微流体器件。
在根据上述方法获得的微流体器件中，特别优选通过下面的方法形成空腔的微流体器件用作由衬底、多孔树脂层、通道和覆盖物组成的微流体器件(I)在衬底上部有具有三维网状结构的多孔树脂层，(II)除通道部分外，用浸渍的活化能束固化性组合物(X)的固化树脂填充所述的多孔树脂层，和(III)具有其中通道没有被活化能束固化性组合物(X)固化树脂填充的、具有三维网状结构的多孔树脂层，在填充有活化能束固化性组合物(X)固化树脂的、具有三维网状结构的多孔树脂层的上部中形成的活化能束固化性组合物(X)的固化树脂层，以及覆盖物，充当壁表面。
上述通道截面的大小应当是使流经通道的流体中所含分离目标物质和具有三维网状结构的多孔树脂层相互作用的大小，并且在通道截面位于含有具有三维网状结构的多孔树脂层的通道部分的情况下，如果将所述截面中的任意点指定为x，将具有三维网状结构的多孔树脂层在直线距离上接近该点的部分指定为y，x和y之间的直线距离指定为r，并将该所述截面中r能够具有的最大距离指定为rmax，则应当将微流体器件设计成使所述rmax在1～50μm范围内。如果此处定义的rmax值为50μm或以下，流经通道的流体中所含分离目标物质能够和通道内壁上的具有三维网状结构的多孔树脂层发生令人满意的相互作用。另外，如果rmax值为1μm或以上，则使液体流动所需的压力不会变得过大。
应当根据具有三维网状结构的多孔树脂层的安置情况和通道的截面形状适当地设计微流体器件，使得通道截面中的rmax值处于上述范围内。例如，在通道在其内壁的底部和顶部含有具有三维网状结构的多孔树脂层并且具有矩形或梯形截面的情况下，通道截面的高度应当为100μm或以下，而在通道只有一个内壁表面含有具有三维网状结构的多孔树脂层并且具有矩形或梯形截面的情况下，所述多孔树脂层与和所述多孔树脂层相对边之间的距离应当为1～50μm。在通道具有圆形或三角形截面的情况下，应当类似地根据内壁的具有三维网状结构的多孔树脂层适当地设计微流体器件。此外，在本发明中，矩形或梯形截面包括具有圆角的形状。
另一方面，考虑到用光学方法读取流经通道的分析目标物质的点的容易度，控制流速、温度等的容易度，以及制造的容易度，通道截面最大宽度和最大高度之间的比率，以最大宽度与最大高度的比率形式表示(最大宽度/最大高度)，优选在1/20～20/1范围内，特别优选在1/10～10/1范围内。
通道长度是任意的，尽管可以根据使用目的而采用合适的长度，但是优选为1～500mm，更优选为5～200mm。如果通道长度大于或等于上述下限，可以获得合适的分离性能，而且如果通道长度小于或等于上述的上限，可以降低所需的液体泵送速度，可以缩短分离时间，并且可以减小通道的尺寸。
另外，和流经通道的液体方向平行的方向的形式是任意的，可以是线形，曲线或它们的组合，或者是分支的。也不要求通道宽度是恒定的。另外，通道开口的位置和数量也是任意的，并且单个通道可以有多个开口。此外，单个构件中存在的独立通道的数量也是任意的。
本发明微流体器件的通道在其内壁表面的一个表面上或者在两个相对的表面上含有具有三维网状结构的多孔树脂层。
可以使用非多孔的构件作为用于在通道内的一个表面上形成具有三维网状结构的多孔树脂层的覆盖物。例如，可以使用如前所述地在衬底上形成具有三维网状结构的多孔树脂层的构件，或者在所述多孔树脂层上含有凹槽的构件作为覆盖物，用以在通道内壁的两个相对表面上形成具有三维网状结构的多孔树脂层。
上述的具有三维网状结构的多孔树脂层形成于通道壁的一个表面上或者相对的两个表面上，并且作为移动通过通道同时和所述多孔树脂层相互作用的结果，将流经通道的分析目标物质分离。另外，在将探针固定在所述多孔树脂层上的情况下，目标分析物质是作为移动通过通道同时与所述探针相互作用的结果而被分离的。
具有三维网状结构的多孔树脂层在和通过通道的液体移动方向平行的方向上的形成位点可以是整个通道或者在通过通道的途中。在例如本发明微流体器件是色谱器件或电泳分析器件的情况下，优选在通道中连续不间断地形成所述的多孔树脂层以改善分离性能。
上述具有三维网状结构的多孔树脂层的厚度优选为0.5～30μm，更优选1～20μm，最优选2～10μm。通过使其厚度等于或大于这个下限，与分析目标物质相互作用的表面积足够大，并且分离性能得以提高。另一方面，使其厚度小于或等于所述上限，防止了溶液中的分离目标物质渗透到内部深孔中造成迁移速度下降，从而可以羧酸分离和分析时间。
尽管上述具有三维网状结构的多孔树脂层的孔径是任意的，但是优选为0.05～3μm，更优选0.1～1μm。通过使孔径等于或大于该下限，可以固定合适数量的探针。另外，通过使孔径小于或等于所述上限，由于还可以固定类似蛋白质的大分子作为探针，提高了具有三维网状结构的多孔树脂层深部和表面之间的物质迁移速度，从而能够进行快速分离。此外，上述孔径是大量孔隙的孔径，不是必须指平均直径。优选上述孔径分布窄，因为这导致更高的分离效率。
尽管上述具有三维网状结构的多孔树脂层的孔隙率是任意的，优选其为30～90％，更优选为40～70％。如果使孔隙率处于该范围，可以适宜地增加表面积而不造成机械强度的下降。
可以使用先前所述的有机聚合物作为上述具有三维网状结构的多孔树脂层的材料，并且更优选材料是活化能束固化性树脂，因为其容易模制。在固定探针的情况下，尽管可以任意选择便于探针固定的材料，但是优选有机聚合物，因为容易制造，并且更优选是活化能束固化性树脂，因为其容易模制。
另外，可以将任意官能团引入到上述具有三维网状结构的多孔树脂层中。亲水性官能团的实例包括非离子官能团，例如羟基，聚乙二醇基，酰胺基和硝基；阴离子官能团，例如羧基，砜基，磷酸基，亚磷酸基，(取代的)羟苯基和硅烷醇基；以及阳离子官能团，例如(N-取代的)氨基，季铵基，鏻基和锍基。疏水性官能团的实例包括氟，氯基，硅氧烷结构，烷基和苯基。两性官能团的实例包括氨基酸残基。官能团的其他实例包括两亲性官能团。其他实例还包括光反应性基团，例如叠氮化物。此外，还可以使这些官能团作用于它们自己，例如通过赋予其选择吸附性，可以通过化学反应将它们转化成活性官能团，或者可以使用它们作为用于固定(生物)化学物质或生物物质等的锚。
还优选将其他物质固定到上述具有三维网状结构的多孔树脂层上。其他物质的实例包括各种催化剂，酶，抗体，抗原和其他蛋白质，低聚核苷酸如DNA和RNA，含糖物质如糖链和糖脂类，生物组织如细胞膜，细胞器和细胞，以及活生物体如细菌。这些物质可以是天然的，也可以是经过化学改性的。具体而言，在使用低聚核苷酸作为固定探针的情况下，可以分离和检测基因，从而使这些物质有效地用于检测单碱基基因突变体。
在使用低聚核苷酸作为探针的情况下，低聚核苷酸的长度优选为5～30个核苷酸，更优选5～20个核苷酸，最优选5～10个核苷酸。通过使低聚核苷酸的长度处于该范围，在可以容易地实施本发明的温度下，即从室温到60℃的温度下，可以获得足够可靠的高分离速度。另外，还优选出于相同目的使用由核苷酸序列组成的低聚核苷酸，所述的低聚核苷酸有意相对于分析探针低聚核苷酸对象的多聚核苷酸或低聚核苷酸具有失配性。
在使用本发明的微流体器件作为液相色谱柱的情况下，优选固定在通道表面上的探针(包括官能团)的量对于和探针有亲合性的分离目标物质的量是过量的。在探针量过量的情况下，与只使用不足量的探针相比，参与和探针相互作用的分析目标物质的量增加了，并且由于目标分析物质的局部浓度变高，可以高灵敏度地检测目标分析物质。出于诸如此类的原因，固定在具有三维网状结构的多孔树脂层上探针量越大越好。
另外，在使用本发明的微流体器件作为亲合电泳的构件情况下，优选固定的探针量和上述液相色谱情况中的一样大。
实施例尽管下面使用本发明的实施例对本发明进行了更详细的解释，但是本发明不受这些实施例的范围的限制。此外，在如下实施例中，除非另外指出，术语“份”和“％”分别是指“重量份”和“重量％”。
实施例中粘度测量和用紫外灯辐照是用下述方法进行的。
使用Shibaura Systems Co.，Ltd.制造的VDH-K型粘度计测量组合物在25℃下的粘度。
使用Eyegraphics Co.，Ltd.制造的UE031-353CHC型UV辐照装置，该装置使用3000W的金属卤化物灯作为光源，除非另外指出，在氮气气氛中室温下辐照365nm处的紫外线强度为40 mW/cm2的紫外线。
使用Ushio Inc.制造的Multilight Model 200 UV曝光装置，该装置使用200W的金属卤化物灯作为光源，除非另外指出，在氮气气氛中室温下辐照365nm处的紫外线强度为100mW/cm2的紫外线。
实施例1实施例1是根据“反应诱导型相分离方法”制造具有三维网状结构的多孔树脂层的实施例。
将72份平均分子量为2000的三官能团氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物(Unidic V-4263，Dainippon Ink and Chemicals)、18份二丙烯酸二环戊酯(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份丙酮形式的挥发性良好溶剂以及3份1-羟基环己基苯基酮(Irgacure 184，Ciba-Geigy)形式的紫外聚合引发剂均匀混合，制备出膜沉积液(J1)。
将50份平均分子量为2000的三官能团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-羟基环己基苯基酮(Irgacure 184，Ciba-Geigy)形式的紫外聚合引发剂和0.5份2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(Kanto Chemical)形式的聚合延迟剂混合，制备出组合物(X1)。组合物(X1)的粘度为192mPa·s。
使用旋涂机(Mikasa)以600rpm的旋转速度将膜沉积液(J1)涂布在厚度为1mm用作衬底的聚丙烯酸酯板上，用来自紫外灯1的紫外光辐照所述沉积液(J1)40秒以固化沉积液(J1)，接着用正-己烷洗涤除去不良溶剂(R)，形成具有三维网状结构的多孔树脂层(1)。
使用旋涂机(Mikasa)以800rpm的旋转速度将组合物(X1)涂布到上述具有三维网状结构的多孔树脂层(1)上，形成所述组合物(X1)的未固化涂层，将所述的未固化涂层用来自紫外灯2的紫外光通过位于将要形成通道区域以外的位置上的光掩模辐照120秒，形成组合物(X1)的半固化涂层，并且用乙醇除去非辐照部分的未固化组合物(X1)部分，在衬底上形成凹部(通道1)，其中在其表面上暴露具有三维网状结构的多孔树脂层。
(氨基的引入)将5重量％的聚烯丙胺(分子量15000，Nitto Boseki)水溶液和上述步骤2中制备的凹部(通道1)接触，并使它们在50℃下反应2小时(聚烯丙胺中的部分氨基与具有三维网状结构的多孔树脂层中的环氧基反应)，接着在流动水下冲洗15分钟，将氨基引入到所述多孔树脂层中。
(醛基的引入)将具有上述的其中引入了氨基的凹部(通道1)的衬底放入5重量％的戊二醛水溶液(Wako Pure Chemical Industries)中，使它们在50℃下反应2小时(聚烯丙胺中几乎全部氨基都和戊二醛的醛基之一反应)，接着在流动水下冲洗10分钟，将醛基引入到具有三维网状结构的多孔树脂层中。
(DNA固定)将1μL具有氨基-改性的5’末端和荧光素异硫氰酸酯异构体I(FICT-I)-改性的3’末端的DNA(长度25个核苷酸，Espec Oligo Service)水溶液(浓度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％湿度下反应15分钟(DNA的氨基端基都可以与具有三维网状结构的多孔树脂层的醛基反应)，将该凹部放入0.2重量％的四氢硼酸钠水溶液中，使其进行还原反应5分钟。接着，将该凹部用0.2×SSC/0.1％SDS溶液漂洗，再用0.2×SSC漂洗，随后另外用蒸馏水漂洗，并进行空气干燥，以将DNA固定到凹部(通道1)底表面上的具有三维网状结构的多孔树脂层上。(此处，0.2×SSC是指0.03M NaCl和3mM柠檬酸钠的水溶液，而0.1％SDS是指0.1重量％的十二烷基硫酸钠水溶液)。
将72份平均分子量为2000的三官能团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-羟基环己基苯基酮(Irgacure 184，Ciba-Geigy)形式的光聚合引发剂均匀混合形成的组合物，用旋涂机(Mikasa)以800rpm的旋转速度涂布到厚度为30μm的双轴取向的聚丙烯薄膜上，该薄膜的一侧经过了电晕放电处理(Futamura Chemical)。将所述的未固化涂层用来自紫外灯1的紫外光辐照1秒钟，形成上述组合物的半固化薄膜。将该薄膜层压在上述步骤2中制造的凹部(通道1)上，并再次用来自紫外灯1的紫外光辐照40秒钟使其完全固化，制造出具有毛细管状通道(通道1)的微流体器件(1)，其中具有三维网状结构的多孔树脂层暴露于底表面上。
当用扫描电子显微镜观察步骤1中制造的上述具有三维网状结构的多孔树脂层的表面时，观察到以直径约0.5μm的聚集粒子之间的空腔形式存在的孔径为约0.4μm的孔隙。另外，当观察具有三维网状结构的多孔树脂层的截面时，所述具有三维网状结构的多孔树脂层的厚度为约10μm。该具有三维网状结构的多孔树脂层的扫描电子显微照片显示于图1中。
当用扫描电子显微镜观察上述步骤2中制造的凹部(通道1)的截面时，该凹部的截面形状是宽度为约250μm且深度为约30μm的矩形，所述的深度不包括除具有三维网状结构的多孔树脂层。
作为用Fluoro Imaging Scanner(FLA-3000G，Fuji Photo Film)测量固定有上述DNA的位于底表面上的具有三维网状结构的多孔树脂层中FITC-I发出的荧光强度的结果，荧光强度值为1069 LAU(上述仪器上显示的荧光强度单位)/mm2。
实施例2实施例2是根据“表面溶胀方法”制造具有三维网状结构的多孔树脂层的实施例。
采用和实施例1组合物(X1)的制备方法相同的方法制备组合物(X2)，不同之处在于混合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)。该组合物的粘度为220mPa·s。
(具有三维网状结构的形成)
在室温下将厚度为150μm用作衬底的聚苯乙烯板(Dainippon Ink andChemicals)在N，N-二甲基乙酰胺(Wako Pure Chemical Industries)中浸渍5秒后，将该板放入水中，并另外在流水下冲洗约5分钟，获得其中将具有三维网状结构的多孔树脂层和衬底集成为单个单元的聚苯乙烯板。
(环氧基的引入)此外，将其中混合了2.5份平均分子量为2000的三官能团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-羟基环己基苯基酮(Irgacure 184，Ciba-Geigy)形式的光聚合引发剂和95份乙醇形式的溶剂的组合物，用旋涂机(Mikasa)以1500rpm的旋转速度涂布到具有三维网状结构的多孔树脂层上，随后用来自紫外灯1的紫外光辐照40秒，形成其中将环氧基引入到多孔表面上的具有三维网状结构的多孔树脂层(2)。[步骤2底表面上暴露多孔树脂层的凹部(通道)的形成]使用和实施例1相同的方法形成底表面上暴露具有三维网状结构的多孔树脂层的凹部(通道2)，不同之处在于使用组合物(X2)代替组合物(X1)。
采用和实施例1相同的方法进行氨基和醛基的引入以及DNA的固定。
使用和实施例1相同的组合物和方法将覆盖物粘附到凹部(通道2)上，制造出具有毛细管状通道(通道2)的微流体器件(2)，其中具有三维网状结构的多孔树脂层暴露于底表面上。
当用扫描电子显微镜观察步骤1中制造的上述具有三维网状结构的多孔树脂层(2)的表面时，观察到孔径为约0.8μm的海绵状孔隙。另外，当观察该多孔树脂层的截面时，所述多孔树脂层的厚度为约2μm。
当用扫描电子显微镜观察上述步骤2中制造的凹部(通道2)的截面时，该凹部的截面形状是宽度为约250μm且深度为约30μm的矩形，所述的深度不包括具有三维网状结构的多孔树脂层。
采用上述实施例1中所示DNA固定方法相同的方法，将DNA固定到上述步骤2中形成的凹部(通道2)上。作为用和实施例1DNA定量方法相同的方法测量的固定在凹部(通道2)上的FITC-I发出的荧光强度的结果，荧光强度值为954LAU/mm2。
实施例3实施例3是根据“湿法”制造具有三维网状结构的多孔树脂层的实施例。
将5份芳香族聚酰胺(Conex，Teijin)形式的线性聚合物、90份N，N-二甲基乙酰胺(Wako Pure Chemical Industries)形式的溶剂(U)以及5份乙二醇形式的添加剂均匀混合，获得膜沉积液(K)。
将50份三(四甘醇)双马来酰亚胺(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-二甲基丙烯酰胺(DMAA，Kohjin)和0.5份2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯(Kanto Chemical)形式的聚合延迟剂混合，制备出组合物(X3)。组合物(X3)的粘度为100mPa·s。

(三维网状结构的形成)使用50μm绕线棒刮涂器，将膜沉积液(K)涂布在厚度为1mm用作衬底的聚丙烯酸酯板上，并将该衬底浸渍在水中，获得乳白色凝结涂层。将所得到的凝结涂层另外在流水下冲洗10分钟，再在真空中40℃下干燥1小时，获得具有三维网状结构的多孔树脂层。
使用和实施例1相同的方法形成底表面上暴露具有三维网状结构的多孔树脂层(3)的凹部(通道3)，不同之处在于使用组合物(X3)代替组合物(X1)。
采用和实施例1相同的方法进行氨基和醛基的引入以及DNA的固定。
使用和实施例1相同的组合物和方法将覆盖物粘附到凹部(通道3)上，制造出具有毛细管状通道(通道3)的微流体器件(3)，其中具有三维网状结构的多孔树脂层暴露于底表面上。
当用扫描电子显微镜观察步骤1中制造的上述具有三维网状结构的多孔树脂层(3)的表面时，观察到孔径为约0.6μm的海绵状孔隙。另外，当观察该多孔树脂层的截面时，所述多孔树脂层的厚度为约35μm。
当用扫描电子显微镜观察上述步骤2中制造的凹部(通道3)的截面时，该凹部的截面形状是宽度为约250μm且深度为约30μm的矩形，所述的深度不包括具有三维网状结构的多孔树脂层。
比较例1该比较例涉及这样一种微流体器件，该器件使用已知的氨基固定玻璃衬底表面作为通道底表面，并且显示DNA固定密度低。
使用旋涂机(Mikasa)以800rpm的旋转速度将实施例1中制造的组合物(X1)涂布到其中将氨基引入到表面上的载片(Amine Silane，MatsunamiGlass Industries)上，形成所述组合物(X1)的未固化涂层，将该未固化涂层用来自紫外灯2的紫外光通过位于将要形成通道区域以外的位置上的光掩模辐照120秒，形成组合物(X1)的半固化涂层，并且用乙醇除去非辐照部分的未固化组合物(X1)部分，在衬底上形成凹部(通道4)，其中玻璃暴露于底表面上。
使用和实施例1相同的方法对上述底表面上含有氨基的凹部(通道4)进行戊二醛处理，将醛基引入到底表面上。
接着，采用和实施例1相同的方法处理上述的其中引入了醛基的凹部(通道4)，进行DNA固定。
作为采用和实施例1相同的方法测量上述其中将DNA固定到底表面玻璃上的凹部(通道4)的结果，荧光强度值为73LAU/mm2。
比较例2该比较例显示固定到硅衬底表面上的DNA量低。但是，测量是在没有形成凹部的情况下进行的。
通过真空中紫外光(Sen Koki)辐照对硅晶片进行预处理后，将该晶片在25℃的含有3-氨基丙基三乙氧基硅烷(LS-3150，Shin-Etsu Silicones)形式的硅烷偶合剂的1mM异丙醇溶液中浸渍3小时，随后用乙醇洗涤，在80℃下热风干燥30分钟，将氨基引入到硅晶片表面上。
采用和实施例1相同的方法，在上述已经引入氨基的硅晶片表面上进行戊二醛处理和氨基改性DNA处理，以将DNA固定到硅晶片表面上。
作为采用和实施例1相同的方法测量上述已经固定了DNA的硅晶片表面的结果，荧光强度值为约78LAU/mm2。
比较例3该比较例显示固定到硅多孔层上的DNA量低。但是，测量是在没有形成通道的情况下进行的。
使用硅晶片依照日本未审查专利申请，第一次公开H6-169756中所述的方法，形成宽度为250μm且距硅晶片表面深度为约30μm的多孔层。
采用和比较例2相同的方法将氨基引入到该多孔层中。
采用和比较例2相同的方法将DNA固定到该多孔层上。
作为采用和实施例1相同的方法测量已经将DNA固定到底表面多孔硅上的上述多孔层的表面的结果，荧光强度值为约114LAU/mm2。即，荧光强度与光滑硅晶片表面相比，只增加了约1.46倍。
比较例4该比较例显示固定在具有通过电子束蚀刻形成的表面不规则性的表面上的DNA量低。
使用E1030型Ion Sputtering System(Hitachi)，在15mA下用电子束蚀刻聚丙烯酸酯板5分钟，在表面中提供深度为约0.4μm的表面不规则性。
采用与实施例2相同的方法，不同之处在于使用以上述方法形成表面不规则性的聚丙烯酸酯板代替其上形成具有三维网状结构的多孔树脂层的聚丙烯酸酯板，通过进行环氧基引入、通道形成、氨基引入、醛基引入、DNA固定和覆盖物粘附，形成微流体器件。
作为采用和实施例2相同方法测量的结果，荧光强度值为约288LAU/mm2。
根据上述实施例1～3和比较例1～4的DNA定量结果，与比较例1的不含多孔树脂层的通道，含有由硅制成的多孔底表面的通道，或者以简单不规则表面代替具有三维网状结构的多孔通道的通道相比，实施例的提供了具有三维网状结构的多孔树脂层的通道的比表面积非常大，很显然能够固定许多物质。
工业适用性由于本发明的微流体器件含有粘附在通道内表面上的薄多孔树脂层，因而即使在微小的区域也可以固定大量官能团、(生物)化学物质或生物物质而不阻塞通道。另外，由于多孔树脂层具有三维网状结构，所以所述多孔树脂层具有非常大的表面积，使其能够固定大量探针。而且，在上述矩形或梯形通道的一个或两个内表面上提供有具有三维网状结构的多孔树脂层的微流体器件，特别是其中从多孔树脂层到相对的内壁的平均距离在1～50μm范围内的微流体器件，能够产生在所述多孔部分上移动的分析目标物质和固定探针之间的足够的亲和力。因此，当使用本发明的微流体器件时，可以精确快速地进行处理例如合成、分离或分析。特别地，通过使用低聚核苷酸作为固定探针，可以优选将本发明的微流体器件用于DNA分析。
权利要求
1.一种微流体器件，该微流体器件包含衬底、具有三维网状结构的多孔树脂层、通道和覆盖物；其中，所述微流体器件(I)在衬底的上部有所述多孔树脂层，(II)所述多孔树脂层除通道部分外，被浸渍的活化能束固化性树脂组合物(X)的可固化树脂所填充，且(III)通道具有由以下组成的壁表面未被活化能束固化性树脂组合物(X)所填充的、具有三维网状结构的多孔树脂层，在被活化能束固化性树脂组合物(X)的可固化树脂所填充的、具有三维网状结构的多孔树脂层上部形成的活化能束固化性树脂组合物(X)的可固化树脂层，以及覆盖物，并且所述的通道形成为空腔形状。
2.根据权利要求1所述的微流体器件，其中所述的具有三维网状结构的多孔树脂层由活化能束固化性树脂组合物(X)组成。
3.根据权利要求1或2所述的微流体器件，其中在含有具有三维网状结构的多孔树脂层的通道部分中，在垂直于流体流动方向的方向上的截面中，如果将所述截面中的任意点指定为x，将具有三维网状结构的多孔树脂层在直线距离上接近该点的部分指定为y，将x和y之间的直线距离指定为r，并将该所述截面中r能够具有的最大距离指定为rmax，则所述rmax在1～50μm范围内。
4.根据权利要求1～3任何一项所述的微流体器件，其中垂直于所述流体流动方向的方向上的通道的截面形状是矩形或梯形。
5.根据权利要求4所述的微流体器件，其中只在所述通道的一个内壁上形成具有三维网状结构的多孔树脂层，并且从所述多孔树脂层到相对的内壁的平均距离在1～50μm范围内。
6.根据权利要求1～5任何一项所述的微流体器件，其中所述具有三维网状结构的多孔树脂层的厚度在0.5～30μm范围内。
7.根据权利要求1～6任何一项所述的微流体器件，其中所述具有三维网状结构的多孔树脂层的平均孔径在0.05～3μm范围内。
8.根据权利要求1～7任何一项所述的微流体器件，其中所述具有三维网状结构的多孔树脂层是固定对分析目标物质具有亲合力的探针的多孔树脂层。
9.根据权利要求8所述的微流体器件，其中所述探针是低聚核苷酸。
10.一种液相色谱构件，该构件包含权利要求1～9任何一项所述的微流体器件。
11.一种电泳构件，该构件包含权利要求1～9任何一项所述的微流体器件。
12.一种微流体器件的制造方法，该方法包括以下步骤(1)一个步骤，其中在衬底表面上形成含有大量孔隙的具有三维网状结构的多孔树脂层；(2)一个步骤，其中将含有活化能束聚合性化合物(a)的活化能束固化性树脂组合物(X)涂布在所述多孔树脂层上，形成所述组合物(X)的未固化涂层，用活化能束辐照除充当通道的部分外的未固化涂层，形成组合物(X)的固化或半固化涂层，除去非辐照部分的未固化组合物(X)，并形成凹部，其中在底表面上暴露具有三维网状结构的多孔树脂层；和(3)一个步骤，其中将充当覆盖物的另一构件粘附到含有凹部的构件的凹部上，使凹部以空腔形状起通道作用。
13.根据权利要求12所述的微流体器件制造方法，其中处理所述树脂层表面的步骤在将具有三维网状结构的多孔树脂层形成在衬底表面上的步骤之后。
14.根据权利要求12或13所述的微流体器件制造方法，其中所述活化能束固化性树脂组合物(X)是含有活化能束聚合性化合物(a)以及能够与所述活化能束聚合性化合物(a)聚合的两亲性可聚合化合物的组合物。
15.根据权利要求12～14任何一项所述的微流体器件制造方法，其中组合物(X)的粘度在25℃下为30～3000mPa·s。
16.根据权利要求12或13所述的微流体器件制造方法，其中在衬底表面上形成具有三维网状结构的多孔树脂层的步骤由如下工序组成将活化能束固化性膜沉积液(J)涂布到衬底上，该膜沉积液(J)含有活化能束聚合性化合物(b)和不良溶剂(R)，所述的不良溶剂(R)和化合物(b)相容，但和化合物(b)形成的聚合物不相容，接着用活化能束辐照膜沉积液(J)，并在衬底表面上形成具有三维网状结构的多孔树脂层。
全文摘要
一种用于制造微流体器件的方法，其中在通道表面上以均匀的厚度提供位于微流体器件微小通道内表面上的多孔树脂层而不阻塞通道，所述的多孔树脂层能够固定大多数接近大量的蛋白质，例如酶和抗原，催化剂等。可以通过如下方法容易地实现在通道表面上提供具有均匀厚度的多树脂层，该方法包括预先在载体上形成表面上含有多个孔隙的多孔树脂层，将活化能辐照硬化性组合物涂布到多孔树脂层上，在其底部形成具有孔树脂层的凹陷部分，然后将覆盖构件紧固到凹陷部分以形成通道。
文档编号G01N27/447GK1759314SQ20048000636
公开日2006年4月12日 申请日期2004年3月10日 优先权日2003年3月11日
发明者高田哲生, 穴泽孝典, 寺前敦司 申请人:财团法人川村理化学研究所