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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024031654
(43)【公開日】2024-03-07
(54)【発明の名称】構造体の製造方法及び構造体の製造装置
(51)【国際特許分類】
G01N 27/30 20060101AFI20240229BHJP
G01N 21/66 20060101ALI20240229BHJP
【ＦＩ】
G01N27/30 F
G01N27/30 B
G01N21/66
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022135338
(22)【出願日】2022-08-26
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和４年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、創発的研究支援事業「バイポーラ電気化学顕微鏡による生命システムの計測」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】304023994
【氏名又は名称】国立大学法人山梨大学
(74)【代理人】
【識別番号】110001139
【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人
(74)【代理人】
【識別番号】100130328
【弁理士】
【氏名又は名称】奥野 彰彦
(74)【代理人】
【識別番号】100130672
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 寛之
(72)【発明者】
【氏名】久保田 恒喜
(72)【発明者】
【氏名】遠藤 彩音
(72)【発明者】
【氏名】戸塚 友理
(72)【発明者】
【氏名】井上 久美
【テーマコード（参考）】
2G043
【Ｆターム（参考）】
2G043AA03
2G043CA03
2G043EA07
2G043LA03
(57)【要約】
【課題】簡易な装置及び工程により、微細な貫通孔に均一に充填材を充填可能な構造体の製造方法及び構造体の製造装置を提供する。
【解決手段】本発明によれば、構造体の製造方法であって、充填工程を備え、前記充填工程では、貫通孔を有する貫通孔膜の第２主面側に、前記貫通孔を覆うように第２多孔質シートを配置した状態で、前記充填材を厚み方向に押圧して、前記貫通孔膜の第１主面側から充填材を前記貫通孔内に充填する、方法が提供される。
【選択図】図２
【解決手段】本発明によれば、構造体の製造方法であって、充填工程を備え、前記充填工程では、貫通孔を有する貫通孔膜の第２主面側に、前記貫通孔を覆うように第２多孔質シートを配置した状態で、前記充填材を厚み方向に押圧して、前記貫通孔膜の第１主面側から充填材を前記貫通孔内に充填する、方法が提供される。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
構造体の製造方法であって、
充填工程を備え、
前記充填工程では、貫通孔を有する貫通孔膜の第２主面側に、前記貫通孔を覆うように第２多孔質シートを配置した状態で、充填材を厚み方向に押圧して、前記貫通孔膜の第１主面側から前記充填材を前記貫通孔内に充填する、方法。
充填工程を備え、
前記充填工程では、貫通孔を有する貫通孔膜の第２主面側に、前記貫通孔を覆うように第２多孔質シートを配置した状態で、充填材を厚み方向に押圧して、前記貫通孔膜の第１主面側から前記充填材を前記貫通孔内に充填する、方法。
【請求項2】
請求項１に記載の方法であって、
前記充填工程では、さらに、前記貫通孔膜の第１主面の少なくとも一部と接するように第１多孔質シートを配置した状態で、前記貫通孔膜の第１主面側から前記充填材を前記貫通孔内に充填する、方法。
前記充填工程では、さらに、前記貫通孔膜の第１主面の少なくとも一部と接するように第１多孔質シートを配置した状態で、前記貫通孔膜の第１主面側から前記充填材を前記貫通孔内に充填する、方法。
【請求項3】
請求項１又は請求項２に記載の方法であって、
前記貫通孔膜は、直径１００μm以下の貫通孔を有する、方法。
前記貫通孔膜は、直径１００μm以下の貫通孔を有する、方法。
【請求項4】
請求項１又は請求項２に記載の方法であって、
除去工程を備え、
前記除去工程では、前記充填工程後に前記貫通孔膜を除去する、方法。
除去工程を備え、
前記除去工程では、前記充填工程後に前記貫通孔膜を除去する、方法。
【請求項5】
請求項１又は請求項２に記載の方法であって、
前記構造体がバイポーラ電極である、方法。
前記構造体がバイポーラ電極である、方法。
【請求項6】
構造体の製造装置であって、
貫通孔膜供給手段と、充填材供給手段と、第２多孔質シート供給手段と、充填手段を備え、
前記貫通孔膜供給手段は貫通孔を有する貫通孔膜を供給し、
前記充填材供給手段は、前記貫通孔膜上に充填材を供給し、
前記第２多孔質シート供給手段は、前記貫通孔膜の第２主面側に、前記貫通孔を覆うように第２多孔質シートを供給及び配置し、
前記充填手段は、前記充填材を厚み方向に押圧して前記貫通孔膜の第１主面側から前記充填材を前記貫通孔内に充填する、装置。
貫通孔膜供給手段と、充填材供給手段と、第２多孔質シート供給手段と、充填手段を備え、
前記貫通孔膜供給手段は貫通孔を有する貫通孔膜を供給し、
前記充填材供給手段は、前記貫通孔膜上に充填材を供給し、
前記第２多孔質シート供給手段は、前記貫通孔膜の第２主面側に、前記貫通孔を覆うように第２多孔質シートを供給及び配置し、
前記充填手段は、前記充填材を厚み方向に押圧して前記貫通孔膜の第１主面側から前記充填材を前記貫通孔内に充填する、装置。
【請求項7】
請求項６に記載の装置であって、
さらに、前記貫通孔膜の第１主面の少なくとも一部と接するように第１多孔質シートを供給及び配置する第１多孔質シート供給手段
を備える、装置。
さらに、前記貫通孔膜の第１主面の少なくとも一部と接するように第１多孔質シートを供給及び配置する第１多孔質シート供給手段
を備える、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、構造体の製造方法及び構造体の製造装置に関する。
【0002】
様々な用途の構造体の製造において、貫通孔を有する膜である貫通孔膜に、ペースト等の充填材を充填する工程が必要とされている。
【背景技術】
【0003】
特許文献１は半導体基板に関し、減圧された空間内で、半導体基板に被着されているマスクに対して所定のギャップを保ちながら相対的に移動するノズルの吐出口より金属ペーストを吐出させて、マスク上に金属ペーストを塗布する工程を含む金属ペースト充填方法が開示されている。
【0004】
また、特許文献２はコンデンサの製造方法に関し、緻密化したセラミック材料からなる板状部材の板厚方向にビアホールを形成し、該ビアホールにビア導体となる金属ペーストを充填することにより金属ペースト充填済み板状部材を作製し、この板状部材を前記セラミック材料の融点よりも低温で二次焼成することにより前記セラミック材料と前記ビア導体とからなる板状基体を得る工程を含むコンデンサの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１４－１５７８６３
【特許文献2】特開２００５－２４３８４２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１の方法では、孔内の空気を抜き、孔に均一にペースト等を充填するために、充填工程が減圧下で行われており、多くの工程や設備が必要であった。また、特許文献２の方法では、充填した充填材を高密度化するために、高温での加熱焼成が必須であり、加熱のための設備や工程が必要とされ、加熱のためのエネルギー、コストがかかり、さらに、貫通孔膜や充填材として、特定の耐熱性を有する材料しか用いることができなかった。
【0007】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、簡易な装置及び工程により、微細な貫通孔に均一に充填材を充填可能な構造体の製造方法及び構造体の製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明によれば、構造体の製造方法であって、充填工程を備え、前記充填工程では、貫通孔を有する貫通孔膜の第２主面側に、前記貫通孔を覆うように第２多孔質シートを配置した状態で、前記充填材を厚み方向に押圧して、前記貫通孔膜の第１主面側から充填材を前記貫通孔内に充填する、方法が提供される。
【0009】
本発明者が鋭意検討を行ったところ、貫通孔を有する貫通孔膜に充填材を充填する際、貫通孔膜の第２主面側に貫通孔を覆うように多孔質シートを配置した状態で、充填材を厚み方向に押圧して貫通孔膜の第１主面側から充填材を貫通孔内に充填することで、貫通孔に均一に充填材を充填することができることを見出した。発明者らが得た知見によれば、貫通孔膜の第２主面側に貫通孔を覆うように多孔質シートを配置した状態で第１主面側から充填材を押圧すると、多孔質シートが、貫通孔内の気体が抜ける通り道となり、かつ、貫通孔から漏れ出た余剰充填材、及び／又は充填材に含まれる分散媒を吸着することにより、充填材を均一に充填することができる。
【0010】
本発明によれば、従来の方法で必要とされた、減圧のためのチャンバーや真空ポンプ、焼成のための加熱装置等の特定の設備を要さず、貫通孔、特には微細な貫通孔を有する貫通孔膜に均一に充填材を充填することができる。
【0011】
以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
［１］構造体の製造方法であって、充填工程を備え、前記充填工程では、貫通孔を有する貫通孔膜の第２主面側に、前記貫通孔を覆うように第２多孔質シートを配置した状態で、前記充填材を厚み方向に押圧して、前記貫通孔膜の第１主面側から充填材を前記貫通孔内に充填する、方法。
［２］［１］に記載の方法であって、前記充填工程では、さらに、前記貫通孔膜の第１主面の少なくとも一部と接するように第１多孔質シートを配置した状態で、前記貫通孔膜の第１主面側から充填材を前記貫通孔内に充填する、方法。
［３］［１］又は［２］に記載の方法であって、前記貫通孔膜は、直径１００μｍ以下の貫通孔を有する、方法。
［４］［１］～［３］のいずれかに記載の方法であって、除去工程を備え、前記除去工程では、前記充填工程後に前記貫通孔膜を除去する、方法。
［５］［１］～［３］のいずれかに記載の方法であって、前記構造体がバイポーラ電極である、方法。
［６］構造体の製造装置であって、貫通孔膜供給手段と、充填材供給手段と、第２多孔質シート供給手段と、充填手段を備え、前記貫通孔膜供給手段は貫通孔を有する貫通孔膜を供給し、前記充填材供給手段は、貫通孔を有する貫通孔膜上に充填材を供給し、前記第２多孔質シート供給手段は、前記貫通孔膜の第２主面側に、前記貫通孔を覆うように第２多孔質シートを供給、及び配置し、前記充填手段は、前記充填材を厚み方向に押圧して前記貫通孔膜の第１主面側から前記充填材を前記貫通孔内に充填する、装置。
［７］［６］に記載の装置であって、さらに、前記貫通孔膜の第１主面の少なくとも一部と接するように第１多孔質シートを供給及び配置する第１多孔質シート供給手段を備える、装置。
［１］構造体の製造方法であって、充填工程を備え、前記充填工程では、貫通孔を有する貫通孔膜の第２主面側に、前記貫通孔を覆うように第２多孔質シートを配置した状態で、前記充填材を厚み方向に押圧して、前記貫通孔膜の第１主面側から充填材を前記貫通孔内に充填する、方法。
［２］［１］に記載の方法であって、前記充填工程では、さらに、前記貫通孔膜の第１主面の少なくとも一部と接するように第１多孔質シートを配置した状態で、前記貫通孔膜の第１主面側から充填材を前記貫通孔内に充填する、方法。
［３］［１］又は［２］に記載の方法であって、前記貫通孔膜は、直径１００μｍ以下の貫通孔を有する、方法。
［４］［１］～［３］のいずれかに記載の方法であって、除去工程を備え、前記除去工程では、前記充填工程後に前記貫通孔膜を除去する、方法。
［５］［１］～［３］のいずれかに記載の方法であって、前記構造体がバイポーラ電極である、方法。
［６］構造体の製造装置であって、貫通孔膜供給手段と、充填材供給手段と、第２多孔質シート供給手段と、充填手段を備え、前記貫通孔膜供給手段は貫通孔を有する貫通孔膜を供給し、前記充填材供給手段は、貫通孔を有する貫通孔膜上に充填材を供給し、前記第２多孔質シート供給手段は、前記貫通孔膜の第２主面側に、前記貫通孔を覆うように第２多孔質シートを供給、及び配置し、前記充填手段は、前記充填材を厚み方向に押圧して前記貫通孔膜の第１主面側から前記充填材を前記貫通孔内に充填する、装置。
［７］［６］に記載の装置であって、さらに、前記貫通孔膜の第１主面の少なくとも一部と接するように第１多孔質シートを供給及び配置する第１多孔質シート供給手段を備える、装置。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】図１Ａは貫通孔膜２０の断面形状を表す模式図であり、図１Ｂは、構造体１１の断面形状を表す模式図であり、図１Ｃは、構造体１２の断面形状を表す模式図であり、図１Ｄは、構造体１１の断面形状を表す模式図であり、図１Ｅは、構造体１１の断面形状を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。
【0014】
１．構造体の構成
１．１ 構造体１１
図１Ａに、本発明の一実施形態に係る貫通孔膜２０の断面形状を表す模式図を、図１Ｂに、本発明の一実施形態に係る構造体１１の断面形状を表す模式図を示す。本発明の一実施形態に係る構造体１１は、図１Ｂに示されるように、貫通孔２３を有する貫通孔膜２０及び充填材３０を備え、貫通孔２３に充填材３０が充填されている。
１．１ 構造体１１
図１Ａに、本発明の一実施形態に係る貫通孔膜２０の断面形状を表す模式図を、図１Ｂに、本発明の一実施形態に係る構造体１１の断面形状を表す模式図を示す。本発明の一実施形態に係る構造体１１は、図１Ｂに示されるように、貫通孔２３を有する貫通孔膜２０及び充填材３０を備え、貫通孔２３に充填材３０が充填されている。
【0015】
図１Ａに示されるように、貫通孔膜２０は、第１主面２１及び第２主面２２を有し、第１主面２１と第２主面２２とに連通した貫通孔２３を有する。貫通孔２３の形成方法は特に限定されず、パンチング、レーザー、ケミカルエッチング等の任意の手段で形成することができる。
【0016】
貫通孔膜２０の材質は特に限定されず、構造体の用途に応じて選択することができる。貫通孔膜２０は、有機材料を含むことができ、金属、ガラス、アルミナ等のセラミックス、カーボンを含むことができ、無機材料と有機材料をともに含んでいてもよい。有機材料の例としては、ポリカーボネート、ポリエステル、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等を挙げることができる。貫通孔膜２０は、１種又は複数の材料からなる単一の層であってもよく、同一の組成の複数の層が積層された多層構造であってもよく、異種の組成の複数の層が積層された多層構造であってもよい。
【0017】
貫通孔膜２０の膜厚は、特に限定されず、構造体の用途や貫通孔膜２０の材質に応じて選択することができる。貫通孔膜２０の膜厚は、１μｍ～５.０ｍｍとすることができ、例えば、１、２、５、１０、２０、５０、１００、２００、５００μｍ、１、２、５ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。後述のように、本発明に係る構造体の製造方法では、押圧により充填材３０を貫通孔膜２０に充填するため、貫通孔膜２０は押圧で割れないことが好ましく、各貫通孔膜２０の材質の機械的特性に応じて、膜厚を選択することができる。具体的には、貫通孔膜２０が、主に有機材料で構成される場合、貫通孔膜２０の厚みは、１μｍ～５.０ｍｍとすることができ、例えば、厚み１～３０μｍのトラックエッチド膜を用いることができる。貫通孔膜２０が、主にガラスで構成される場合、貫通孔膜２０の厚みは、５００μｍ～５ｍｍとすることができる。また、貫通孔膜２０が、主にセラミックスで構成される場合、貫通孔膜２０の厚みは、３μｍ～５ｍｍとすることができる。
【0018】
貫通孔膜２０は、厚み方向に対して平行に延在する貫通孔２３を含むことができる。また、図１Ｄに示すように、貫通孔膜２０は、厚み方向に対して特定の角度で傾いた方向に延在する貫通孔２３を含むこともできる。本発明の製造方法によれば、貫通孔膜２０が、厚み方向に対して特定の角度（Ｘ°）で傾いた方向に延在する貫通孔２３を含んでいる場合であっても、従来の方法に比べ、充填材３０を均一に充填することができる。特定の角度（Ｘ°）は、０～６０°とすることができ、例えば、０、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０°であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
【0019】
貫通孔膜２０は、ストレート形状（円柱形状、又は略円柱形状）の貫通孔２３を含むことができる。また、貫通孔膜２０は、図１Ｅに示すような、テーパー形状（円錐台形状、又は略円錐台形状）の貫通孔２３を含むことができる。テーパー形状の貫通孔２３は、第１主面２１側の開口の直径と、第２主面２２側の開口の直径が異なる。第１主面２１側の直径／第２主面側の直径は、例えば、１.０、１．５、２.０、２．５、３.０であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。なお、貫通孔膜２０が、テーパー形状の貫通孔２３を含む場合、平均孔径は、第１主面２１側の直径と第２主面２２側の直径の平均とできる。
【0020】
貫通孔２３の平均孔径は、特に限定されず、構造体の用途に応じて選択することができる。平均孔径は、０．１～１０００μｍとすることができ、０．１～１００μｍであることが好ましい。平均孔径は、例えば、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、５０、７０、１００、２００、３００、５００、１０００μｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。本発明に係る製造方法によれば、例えば、貫通孔２３の平均孔径が１００μｍ以下、さらには、１０μｍ以下であっても、均一充填が可能である。
【0021】
貫通孔２３のアスペクト比（貫通孔膜の厚み／貫通孔の平均孔径）は、特に限定されないが、構造体の用途に応じて選択することができる。アスペクト比は、０．１～１００００とすることができる。アスペクト比は、例えば、０．１、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、５０、１００、２００、５００、１０００、５００、１００００であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。本発明に係る製造方法によれば、アスペクト比が大きい貫通孔２３であっても、均一充填が可能である。
【0022】
貫通孔膜２０の開口率は、０．０５～５０％とすることができる。開口率は、例えば、０．０５、０．１、０．２、０．５、１、２、５、１０、２０、３０、４０、５０％であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
【0023】
充填材３０は、押圧して圧力を加えた際に変形する材料であれば特に限定されず、ペースト状であっても、粉体状であってもよい。充填材は、分散媒と分散質を含むことができる。
【0024】
分散質は、構造体の用途に応じて選択することができる。分散質の種類は、カーボン、ガラス、ゼオライト、アルミナ、シリカ等のセラミックス、金属、導電性ポリマー等のポリマーを挙げることができる。分散質の粒子径は、貫通孔２３の孔径より小さければ特に制限されない。分散質の平均粒子径０．０１～５００μｍとすることができ、０．０１～１００μｍであることが好ましい。平均粒子径は、例えば、０．０１、０．０２、０．０３、０．０４、０．０５、０．０６、０．０７、０．０８、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、５０、７０、１００、２００、３００、５００μｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
【0025】
分散媒は、構造体の用途に応じて選択することができる。分散媒は、バインダー、溶媒、分散剤等の公知の薬剤を含むことができる。バインダーとしては、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、エチルセルロース、ニトロセルロース、アクリル、ボリビニルブチロール等を挙げることができる。溶媒としては、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、１－ブタノール、ジアセトンアルコール等のアルコール系溶媒、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル系溶媒、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルアセテート系溶媒、ターピネオール、ジヒドロターピネオール、ジヒドロターピネオールアセテート等のターピネオール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、ヘキサン、シクロヘキサン、石油エーテル、流動パラフィン等の非芳香族炭化水素系溶剤を挙げることができる。
【0026】
充填材の固形分濃度は、特に制限されないが、３０～９５質量％とすることができる。固形分濃度は、例えば、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５質量％であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。本発明の製造方法によれば、外観が粉体上であるような、極めて固形分濃度が高い充填材であっても、貫通孔膜に均一に充填が可能である。
【0027】
本発明の一実施形態に係る構造体１１は、均一に充填材３０が充填されていることが好ましい。一例として、均一に充填材が充填されているとは、少なくとも５０％以上の貫通孔において、貫通孔内に分断なく充填材が充填されている状態とできる。充填材３０が導電性の分散質を含む場合、貫通孔２３内に分断なく充填材３０が充填されていることは、貫通孔２３に充填された充填材３０が、第１主面２１側と第２主面２２側とで導通が取れていることで確認することができる。また、一例として、貫通孔２３内に分断なく充填材３０が充填されていることは、構造体１１を電気化学センサのバイポーラ電極として用い、貫通孔膜２０の一方の主面に露出した充填材をサンプル溶液に接するよう配置し、他方の主面に露出した充填材を電気化学発光溶液に接するよう配置し、それぞれの溶液に浸した電極に電位を掃引し、サンプル溶液内の検出対象分子が還元又は酸化により発光することで確認できる（図６Ａ及び図６Ｂ参照。具体例な評価方法は実施例に記載の通り）。本発明の一実施形態に係る構造体１１は、例えば、５０、６０、７０、８０、９０、１００％の貫通孔において、貫通孔２３内に分断なく充填材３０が充填されているものとでき、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
【0028】
構造体１１は、貫通孔膜２０の材質や形状、充填材３０の材質を調整することで、様々な用途に用いることができる。用途の例としては以下を挙げることができる。
・貫通孔膜２０として、絶縁性材料（樹脂、ガラス、セラミックス等）、充填材３０として、導電性材料（カーボン、金属、有機導電性材料等）を用いた、貫通電極（例えば、バイポーラ電極（特には、クローズドバイポーラ電極））
・充填材３０として、イオン交換作用、触媒作用や分子ふるい作用等を有するセラミックス（例えば、ゼオライト等）を用いた、排ガスフィルターや気体分離膜
・貫通孔膜２０として、絶縁性材料（樹脂、ガラス、セラミックス等）、充填材３０として、導電性材料（カーボン、金属、有機導電性材料等）を用いた、貫通電極（例えば、バイポーラ電極（特には、クローズドバイポーラ電極））
・充填材３０として、イオン交換作用、触媒作用や分子ふるい作用等を有するセラミックス（例えば、ゼオライト等）を用いた、排ガスフィルターや気体分離膜
【0029】
１．２ 構造体１２
本発明の一実施形態係る構造体１２は、図１Ｃに示されるように、構造体１１から、任意の方法で貫通孔膜２０を除去したものである。
本発明の一実施形態係る構造体１２は、図１Ｃに示されるように、構造体１１から、任意の方法で貫通孔膜２０を除去したものである。
【0030】
構造体１２は、構造体１１を、例えば、焼成や薬液処理することで得ることができる。構造体１１は、充填材、特には充填材中の分散質から構成され、分散質の例としては上記したとおりである。
【0031】
構造体１２の形状は、貫通孔２３の形状に準じ、貫通孔２３と同程度の大きさ、又は焼成時の焼結による収縮の分、貫通孔２３より小さい大きさを有する。
【0032】
構造体１２は、貫通孔２３の形状に応じ、例えば、高アスペクト比の均一な形状を有するものとでき、微小金属ロッド、セラミックスロッド等とできる。これらのロッドは、スペーサー、電子部品、触媒、生物医学、及び生物診断等に用いることができる。
【0033】
２．第１実施形態
２．１ 構造体の製造装置１００ａ
本発明の第１実施形態に係る製造装置１００ａは、貫通孔膜供給手段１１０と、充填材供給手段１２０と、第２多孔質シート供給手段１３２と、充填手段１５０を備える。貫通孔膜供給手段１１０は、貫通孔２３を有する貫通孔膜２０を供給する。充填材供給手段１２０は、貫通孔２３を有する貫通孔膜２０上に充填材３０を供給する。第２多孔質シート供給手段１３２は、貫通孔膜２０の第２主面２２側に、貫通孔２３を覆うように第２多孔質シート４２を供給及び配置する。充填手段１５０は、充填材３０を厚み方向に押圧して貫通孔膜２０の第１主面２１側から充填材３０を貫通孔２３内に充填する。本発明に係る製造装置は、その他以下の手段等を任意で備えていても良い。以下、図２を参照しながら本発明に係る製造装置１００ａを説明する。
２．１ 構造体の製造装置１００ａ
本発明の第１実施形態に係る製造装置１００ａは、貫通孔膜供給手段１１０と、充填材供給手段１２０と、第２多孔質シート供給手段１３２と、充填手段１５０を備える。貫通孔膜供給手段１１０は、貫通孔２３を有する貫通孔膜２０を供給する。充填材供給手段１２０は、貫通孔２３を有する貫通孔膜２０上に充填材３０を供給する。第２多孔質シート供給手段１３２は、貫通孔膜２０の第２主面２２側に、貫通孔２３を覆うように第２多孔質シート４２を供給及び配置する。充填手段１５０は、充填材３０を厚み方向に押圧して貫通孔膜２０の第１主面２１側から充填材３０を貫通孔２３内に充填する。本発明に係る製造装置は、その他以下の手段等を任意で備えていても良い。以下、図２を参照しながら本発明に係る製造装置１００ａを説明する。
【0034】
＜貫通孔膜供給手段１１０＞
貫通孔膜供給手段１１０は、貫通孔膜２０を搬送する搬送ロール１１１を含むものとできる。図２では、シート状の貫通孔膜２０を示しているが、貫通孔膜２０は、任意の形状に切り離された個片状のシートとすることもできる。貫通孔膜２０がシート状である場合、貫通孔膜２０は、貫通孔膜２０を巻き付けたロール（図示せず）を回転することにより、ロールから連続的に供給することもできる。
貫通孔膜供給手段１１０は、貫通孔膜２０を搬送する搬送ロール１１１を含むものとできる。図２では、シート状の貫通孔膜２０を示しているが、貫通孔膜２０は、任意の形状に切り離された個片状のシートとすることもできる。貫通孔膜２０がシート状である場合、貫通孔膜２０は、貫通孔膜２０を巻き付けたロール（図示せず）を回転することにより、ロールから連続的に供給することもできる。
【0035】
＜充填材供給手段１２０＞
充填材供給手段１２０は、貫通孔膜２０の第１主面２１上に充填材３０を供給する手段であり、ディスペンサ（図示せず）及びスキージ１２１を含むものとできる。図２に示された実施形態は、スキージ１２１を備える。スキージ１２１は、貫通孔膜２０の第１主面２１上を貫通孔膜２０に対して相対的に摺動するように構成されており、ディスペンサ等の任意の手段によって貫通孔膜２０の第１主面２１上に載置された充填材３０を、一定の厚みで広げることができる。
充填材供給手段１２０は、貫通孔膜２０の第１主面２１上に充填材３０を供給する手段であり、ディスペンサ（図示せず）及びスキージ１２１を含むものとできる。図２に示された実施形態は、スキージ１２１を備える。スキージ１２１は、貫通孔膜２０の第１主面２１上を貫通孔膜２０に対して相対的に摺動するように構成されており、ディスペンサ等の任意の手段によって貫通孔膜２０の第１主面２１上に載置された充填材３０を、一定の厚みで広げることができる。
【0036】
＜第１多孔質シート供給手段１３１、及び第２多孔質シート供給手段１３２、並びに、第１多孔質シート回収手段１４１、及び第２多孔質シート回収手段１４２＞
第２多孔質シート供給手段１３２は、貫通孔膜２０の第２主面２２に第２多孔質シート４２を供給及び配置する手段である。図２に示された実施形態では、第２多孔質シート供給手段１３２は、供給ロール１３２ａ及びガイドロール１３２ｂを備える。第２多孔質シート４２は、第２多孔質シート４２をロール状に巻き付けた供給ロール１３２ａからガイドロール１３２ｂを介して送り出されている。また、送り出された第２多孔質シート４２は、ガイドロール１４２ｂ及び回収ロール１４２ａを備える第２多孔質シート回収手段１４２により巻き取られる。
第２多孔質シート供給手段１３２は、貫通孔膜２０の第２主面２２に第２多孔質シート４２を供給及び配置する手段である。図２に示された実施形態では、第２多孔質シート供給手段１３２は、供給ロール１３２ａ及びガイドロール１３２ｂを備える。第２多孔質シート４２は、第２多孔質シート４２をロール状に巻き付けた供給ロール１３２ａからガイドロール１３２ｂを介して送り出されている。また、送り出された第２多孔質シート４２は、ガイドロール１４２ｂ及び回収ロール１４２ａを備える第２多孔質シート回収手段１４２により巻き取られる。
【0037】
同様に、図２に示されるように、本発明の一実施形態に係る装置は、貫通孔膜２０の第１主面２１に第１多孔質シート４１を供給及び配置する、第１多孔質シート供給手段１３１を備えることができる。第２多孔質シート供給手段１３２と同様、図２に示された実施形態では、第１多孔質シート供給手段１３１は、供給ロール１３１ａ及びガイドロール１３１ｂを備え、第１多孔質シート４１は、第１多孔質シート４１をロール状に巻き付けた供給ロール１３１ａからガイドロール１３１ｂを介して送り出されている。また、送り出された多孔質シートは、ガイドロール１４１ｂ及び回収ロール１４１ａを備える第１多孔質シート回収手段１４１により巻き取られる。
【0038】
多孔質シート（第１多孔質シート４１及び第２多孔質シート４２）は、気体を透過させ、かつ、充填材３０に含まれる分散媒を吸収する機能を有する。多孔質シートの例としては、パラフィン紙等の紙類、多孔質セラミックス、布類等を挙げることができる。
【0039】
多孔質シートの厚みは、１～３００μｍとすることができ、例えば、１、２、５、８、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１２０、１５０、２００、２５０、３００μmであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
【0040】
＜充填手段１５０＞
図２に示す充填手段１５０は、プレス機であり、上部押圧部材１５２及び下部押圧部材１５３を含む押圧部材１５１を備える。押圧部材１５１は、上部押圧部材１５２及び下部押圧部材１５３により、下から、第２多孔質シート４２、第１主面２１に充填材３０が載置された貫通孔膜２０、第１多孔質シート４１の順に積層された積層体を挟み込む。押圧部材１５１は、金属やセラミックス等の硬質の材料で構成でき、ＳＵＳ、アルミナ、アルミニウムを含むことが好ましい。上部押圧部材１５２及び下部押圧部材１５３における、積層体に当接する押圧面は、鏡面であることが好ましく、例えば、表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３）が０．２μｍ以下とできる。押圧部材１５１は、１種の材料で構成することもでき、それぞれ異なる硬度を有する２つ以上の部材を含むこともでき、それぞれ異なる硬度を有する３つ以上の部材を含むこともできる。以下、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、押圧部材１５１のより具体的な実施形態である、押圧部材１５１ａ及び押圧部材１５１ｂを説明する。
図２に示す充填手段１５０は、プレス機であり、上部押圧部材１５２及び下部押圧部材１５３を含む押圧部材１５１を備える。押圧部材１５１は、上部押圧部材１５２及び下部押圧部材１５３により、下から、第２多孔質シート４２、第１主面２１に充填材３０が載置された貫通孔膜２０、第１多孔質シート４１の順に積層された積層体を挟み込む。押圧部材１５１は、金属やセラミックス等の硬質の材料で構成でき、ＳＵＳ、アルミナ、アルミニウムを含むことが好ましい。上部押圧部材１５２及び下部押圧部材１５３における、積層体に当接する押圧面は、鏡面であることが好ましく、例えば、表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３）が０．２μｍ以下とできる。押圧部材１５１は、１種の材料で構成することもでき、それぞれ異なる硬度を有する２つ以上の部材を含むこともでき、それぞれ異なる硬度を有する３つ以上の部材を含むこともできる。以下、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、押圧部材１５１のより具体的な実施形態である、押圧部材１５１ａ及び押圧部材１５１ｂを説明する。
【0041】
図３Ａに示す押圧部材１５１ａは、上部押圧部材１５２ａ及び下部押圧部材１５３ａを含む。下部押圧部材１５３ａは、押圧部第１部材１５５ａから構成されている。上部押圧部材１５２ａは、押圧部第１部材１５５ａ及び押圧部第２部材１５６ａから構成されている。下部押圧部材１５３ａにおける押圧部第１部材１５５ａと、上部押圧部材１５２ａにおける押圧部第１部材１５５ａは、同一の材料で構成されており、押圧部第１部材１５５ａと、押圧部第２部材１５６ａは異なる材料で構成されている。すなわち、押圧部材１５１ａはそれぞれ異なる硬度を有する２種以上の部材を含む。ここで、積層体に当接する押圧面１５４ａを含む押圧部第１部材１５５ａは、より硬度が高いＳＵＳで構成され、押圧部第２部材１５６ａは押圧部第１部材１５５ａより硬度が低いアルミニウムで構成されている。積層体に当接する押圧面１５４ａを含む押圧部第１部材１５５ａとして硬度の高い材料を用い、かつ、押圧部第１部材１５５ａより柔らかい材料からなる押圧部第２部材１５６ａを介在させることにより、押圧部第２部材１５６ａがクッション材として機能し、押圧部第１部材１５５ａの消耗を防ぐことができ、より長く安定的に充填を行うことができる。
また、図３Ａに示すように、押圧部第１部材１５５ａ及び押圧部第２部材１５６ａは、押圧時にズレが生じないよう、互いに嵌合するよう構成されている。
また、図３Ａに示すように、押圧部第１部材１５５ａ及び押圧部第２部材１５６ａは、押圧時にズレが生じないよう、互いに嵌合するよう構成されている。
【0042】
図３Ｂに示す押圧部材１５１ｂは、上部押圧部材１５２ｂ及び下部押圧部材１５３ｂを含む。下部押圧部材１５３ｂは、押圧部第１部材１５５ｂ、押圧部第２部材１５６ｂから構成されている。上部押圧部材１５２ｂは、押圧部第１部材１５５ｂ、押圧部第２部材１５６ｂ、及び押圧部第３部材１５７ｂから構成されている。下部押圧部材１５３ｂにおける押圧部第１部材１５５ｂと、上部押圧部材１５２ｂにおける押圧部第１部材１５５ｂは、同一の材料で構成されており、下部押圧部材１５３ｂにおける押圧部第２部材１５６ｂと、上部押圧部材１５２ｂにおける押圧部第２部材１５６ｂは、同一の材料で構成されている。押圧部第１部材１５５ｂ、押圧部第２部材１５６ｂ、及び押圧部第３部材１５７ｂはそれぞれ異なる材料で構成されている。ここで、積層体に当接する押圧面１５４ｂを含む押圧部第１部材１５５ｂはより硬度が高いアルミナで構成され、押圧部第２部材１５６ｂは押圧部第１部材１５５ｂより硬度が低いが、押圧部第３部材１５７ｂよりは硬度が高いＳＵＳで構成され、押圧部第３部材１５７ｂは、最も柔らかいアルミニウムで構成されている。積層体に当接する押圧面１５４ｂを含む押圧部第１部材１５５ｂとして、さらにより硬度の高い材料を用いることにより、押圧部第１部材１５５ｂの消耗を防ぐことができ、さらにより長く安定的に充填を行うことができる。
また、図３Ｂに示すように押圧部第１部材１５５ｂ、押圧部第２部材１５６ｂ、押圧部第３部材１５７ｂは、押圧時にズレが生じないよう、互いに嵌合するよう構成されている。
また、図３Ｂに示すように押圧部第１部材１５５ｂ、押圧部第２部材１５６ｂ、押圧部第３部材１５７ｂは、押圧時にズレが生じないよう、互いに嵌合するよう構成されている。
【0043】
以上のように、押圧部材１５１は、それぞれ異なる硬度を有する２種以上の部材を含むことができ、この場合、積層体に当接する押圧面を含む部材に最も硬度が高い材料を用いることが好ましい。
【0044】
＜余剰充填材回収手段＞
本発明の一実施形態に係る装置は、余剰充填材回収手段を有していてもよい。余剰充填材回収手段は、充填工程の後、貫通孔膜２０の両主面、特には充填材３０を載置した第１主面２１に多孔質シートを当接させるロールとできる。ここで、余剰充填材及び／又は充填材中に含まれる分散媒が多孔質シートに吸着される。第１多孔質シート回収手段１４１のガイドロール１４１ｂ及び第２多孔質シート回収手段１４２のガイドロール１４１ｂが余剰充填材回収手段を兼ねることもできる。また、これらとは別に、貫通孔膜２０の第１主面２１又は第２主面２２に多孔質シートを貫通孔膜２０に押し当てるロール（図示せず）を設けても良い。
本発明の一実施形態に係る装置は、余剰充填材回収手段を有していてもよい。余剰充填材回収手段は、充填工程の後、貫通孔膜２０の両主面、特には充填材３０を載置した第１主面２１に多孔質シートを当接させるロールとできる。ここで、余剰充填材及び／又は充填材中に含まれる分散媒が多孔質シートに吸着される。第１多孔質シート回収手段１４１のガイドロール１４１ｂ及び第２多孔質シート回収手段１４２のガイドロール１４１ｂが余剰充填材回収手段を兼ねることもできる。また、これらとは別に、貫通孔膜２０の第１主面２１又は第２主面２２に多孔質シートを貫通孔膜２０に押し当てるロール（図示せず）を設けても良い。
【0045】
２．２ 構造体の製造方法
本発明に係る構造体の製造方法は、充填工程を備える。この方法は、一例では、上述の製造装置１００ａを用いて実施することができるが、別の構成の装置を用いて実施してもよい。また、本発明の一実施形態に係る製造方法は、貫通孔膜供給工程、充填材供給工程、多孔質シート供給工程、余剰充填材回収工程、多孔質シート回収工程、除去工程を任意で備えていても良い。本発明に係る構造体の製造方法は、貫通孔膜供給工程、充填材供給工程、多孔質シート供給工程、充填工程、余剰充填材回収工程、多孔質シート回収工程、除去工程をこの順に備えるものとできる。以下、図４を参照しながら本発明の製造方法を説明する。
本発明に係る構造体の製造方法は、充填工程を備える。この方法は、一例では、上述の製造装置１００ａを用いて実施することができるが、別の構成の装置を用いて実施してもよい。また、本発明の一実施形態に係る製造方法は、貫通孔膜供給工程、充填材供給工程、多孔質シート供給工程、余剰充填材回収工程、多孔質シート回収工程、除去工程を任意で備えていても良い。本発明に係る構造体の製造方法は、貫通孔膜供給工程、充填材供給工程、多孔質シート供給工程、充填工程、余剰充填材回収工程、多孔質シート回収工程、除去工程をこの順に備えるものとできる。以下、図４を参照しながら本発明の製造方法を説明する。
【0046】
＜貫通孔膜供給工程＞
図４Ａに示すように、用途に応じた適当な材質及び形状の貫通孔２３を有する貫通孔膜２０を準備する。
図４Ａに示すように、用途に応じた適当な材質及び形状の貫通孔２３を有する貫通孔膜２０を準備する。
【0047】
＜充填材供給工程＞
充填材供給工程では、図４Ｂに示されるように、充填材３０を貫通孔膜２０の第１主面２１上に供給する。供給方法は特に限定されないが、一例として、ディスペンサ等の供給手段によって充填材３０を貫通孔膜２０の第１主面２１上に載置することができる。さらに、載置された充填材３０を、スキージ等で押圧しながら摺動させて、貫通孔膜２０の第１主面２１上に均一な厚みで広げてもよい。また、充填材供給工程では、貫通孔膜２０上に貫通孔２３の位置に対応した開口を有するマスクを配置し、マスクを介して、貫通孔上や貫通孔周辺上に充填材３０の供給を行ってもよい。充填材供給工程において、充填材３０の一部が貫通孔２３に充填されても良い。
充填材供給工程では、図４Ｂに示されるように、充填材３０を貫通孔膜２０の第１主面２１上に供給する。供給方法は特に限定されないが、一例として、ディスペンサ等の供給手段によって充填材３０を貫通孔膜２０の第１主面２１上に載置することができる。さらに、載置された充填材３０を、スキージ等で押圧しながら摺動させて、貫通孔膜２０の第１主面２１上に均一な厚みで広げてもよい。また、充填材供給工程では、貫通孔膜２０上に貫通孔２３の位置に対応した開口を有するマスクを配置し、マスクを介して、貫通孔上や貫通孔周辺上に充填材３０の供給を行ってもよい。充填材供給工程において、充填材３０の一部が貫通孔２３に充填されても良い。
【0048】
＜多孔質シート供給工程＞
多孔質シート供給工程は、第２多孔質シート供給工程を含むことが好ましく、第２多孔質シート供給工程及び第１多孔質シート供給工程を含むことができる。第２多孔質シート供給工程では、貫通孔膜２０の第２主面２２側に、前記貫通孔を覆うように第２多孔質シート４２を供給及び配置する。また、さらに、第１多孔質シート供給工程では、貫通孔膜２０の第１主面２１の少なくとも一部と接するように貫通孔膜２０の第１主面２１側に第１多孔質シート４１を供給及び配置することが好ましい。図４Ｃに示されるように、第１多孔質シート４１は、貫通孔膜２０の上に載置された充填材３０の上から配置される。多孔質シートの態様は製造装置の説明において前記したとおりである。
多孔質シート供給工程は、第２多孔質シート供給工程を含むことが好ましく、第２多孔質シート供給工程及び第１多孔質シート供給工程を含むことができる。第２多孔質シート供給工程では、貫通孔膜２０の第２主面２２側に、前記貫通孔を覆うように第２多孔質シート４２を供給及び配置する。また、さらに、第１多孔質シート供給工程では、貫通孔膜２０の第１主面２１の少なくとも一部と接するように貫通孔膜２０の第１主面２１側に第１多孔質シート４１を供給及び配置することが好ましい。図４Ｃに示されるように、第１多孔質シート４１は、貫通孔膜２０の上に載置された充填材３０の上から配置される。多孔質シートの態様は製造装置の説明において前記したとおりである。
【0049】
＜充填工程＞
充填工程では、貫通孔２３を有する貫通孔膜２０の第２主面２２側に、貫通孔２３を覆うように第２多孔質シート４２を配置した状態で、充填材３０を厚み方向に押圧して、貫通孔膜２０の第１主面２１側から充填材３０を前記貫通孔２３内に充填する。また、充填工程では、さらに、貫通孔膜２０の第１主面２１の少なくとも一部と接するように第１多孔質シート４１を配置した状態で、貫通孔膜２０の第１主面２１側から充填材３０を前記貫通孔２３内に充填することが好ましい。本発明に係る製造方法によれば、貫通孔２３を覆うように第２多孔質シート４２を配置した状態で、充填材３０を厚み方向に押圧することにより、多孔質シートを介して貫通孔２３内の空気が抜け、また、多孔質シートに余剰充填材、及び／又は充填材に含まれる分散媒が吸収され、充填材３０を均一に充填することができる。
充填工程では、貫通孔２３を有する貫通孔膜２０の第２主面２２側に、貫通孔２３を覆うように第２多孔質シート４２を配置した状態で、充填材３０を厚み方向に押圧して、貫通孔膜２０の第１主面２１側から充填材３０を前記貫通孔２３内に充填する。また、充填工程では、さらに、貫通孔膜２０の第１主面２１の少なくとも一部と接するように第１多孔質シート４１を配置した状態で、貫通孔膜２０の第１主面２１側から充填材３０を前記貫通孔２３内に充填することが好ましい。本発明に係る製造方法によれば、貫通孔２３を覆うように第２多孔質シート４２を配置した状態で、充填材３０を厚み方向に押圧することにより、多孔質シートを介して貫通孔２３内の空気が抜け、また、多孔質シートに余剰充填材、及び／又は充填材に含まれる分散媒が吸収され、充填材３０を均一に充填することができる。
【0050】
図４Ｄでは、下から第２多孔質シート４２、第１主面２１に充填材３０が載置された貫通孔膜２０、第１多孔質シート４１の順に積層された積層体を平板状の上部押圧部材１５２及び下部押圧部材１５３で挟んで押圧し、充填材３０を貫通孔内に押圧している。
【0051】
押圧時の圧力は、貫通孔膜２０の材質や形状、充填材３０の流動性等の特性によって調整することができ、１０～１００ＭＰａとすることができる。圧力は、例えば、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００ＭＰａであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。例えば、貫通孔２３のサイズが小さい場合や、貫通孔膜２０が、傾斜した貫通孔２３を含む場合、押圧時の圧力を大きくすることで、貫通孔２３に十分に均一に充填材３０を充填することができる。また、例えば、貫通孔膜２０が、厚み方向に対して、傾斜した貫通孔２３を含む場合、押圧時の圧力のうち、貫通孔に平行な方向にかかる分力に応じて圧力を調節することで、貫通孔２３に均一に充填材３０を充填することができる。一例として、貫通孔膜２０が厚み方向に対して６０°傾斜した貫通孔２３を含む場合（図１ＤにおけるＸが６０°である貫通孔を含む場合）、貫通孔が厚み方向に対して平行である場合（傾斜がない場合）に比べて、押圧時の圧力を２倍程度大きくすることで、貫通孔２３に十分に均一に充填材３０を充填することができる。
【0052】
充填工程は、常圧下（例えば、大気圧１０１．３ｋｐａとの差圧が、１０ｋＰａ未満）で行うことができる。すなわち、従来の充填工程では、貫通孔等の被充填孔を減圧にして、孔内の空気を抜いた状態でペーストを充填する方法が取られてきたが、本発明の製造方法によれば、常圧下でも十分に充填を行うことができる。本発明の一実施形態に係る製造方法では、充填工程までの全工程を常圧下で行うことができる。したがって、チャンバーや真空ポンプ等の設備が不要である。
【0053】
＜余剰充填材回収工程＞
本発明の一実施形態に係る製造方法は余剰充填材回収工程を有してしてもよい。余剰充填材回収工程では、充填工程の後、貫通孔膜２０の第１主面２１及び／又は第２主面２２、特には充填材３０を載置した第１主面２１に多孔質シートを当接させ、余剰充填材及び／又は充填材に含まれる分散媒を多孔質シートに吸着させることができる。
本発明の一実施形態に係る製造方法は余剰充填材回収工程を有してしてもよい。余剰充填材回収工程では、充填工程の後、貫通孔膜２０の第１主面２１及び／又は第２主面２２、特には充填材３０を載置した第１主面２１に多孔質シートを当接させ、余剰充填材及び／又は充填材に含まれる分散媒を多孔質シートに吸着させることができる。
【0054】
＜多孔質シート回収工程＞
本発明の一実施形態に係る製造方法は多孔質シート回収工程を有してしてもよい。多孔質シート回収工程は、第２多孔質シート回収工程を含むことが好ましく、第２多孔質シート回収工程及び第１多孔質シート回収工程を含むことができる。多孔質シート回収工程では、必要に応じてガイドロール１４１ｂ、１４２ｂを介して、使用済多孔質シートを巻き取りロール等で回収する。ここで、回収された第２多孔質シート４２に、余剰充填材、及び／又は充填材に含まれる分散媒が到達していることで、充填材の充填を確認することができる。
本発明の一実施形態に係る製造方法は多孔質シート回収工程を有してしてもよい。多孔質シート回収工程は、第２多孔質シート回収工程を含むことが好ましく、第２多孔質シート回収工程及び第１多孔質シート回収工程を含むことができる。多孔質シート回収工程では、必要に応じてガイドロール１４１ｂ、１４２ｂを介して、使用済多孔質シートを巻き取りロール等で回収する。ここで、回収された第２多孔質シート４２に、余剰充填材、及び／又は充填材に含まれる分散媒が到達していることで、充填材の充填を確認することができる。
【0055】
＜除去工程＞
本発明の一実施形態に係る製造方法は、充填工程後に貫通孔膜２０を除去する、除去工程を有していても良い。除去工程では、充填工程後に得られた構造体１１から、除去工程により貫通孔膜２０を除去することで、構造体１２を得ることができる。
本発明の一実施形態に係る製造方法は、充填工程後に貫通孔膜２０を除去する、除去工程を有していても良い。除去工程では、充填工程後に得られた構造体１１から、除去工程により貫通孔膜２０を除去することで、構造体１２を得ることができる。
【0056】
除去工程は、焼成工程及び／又は薬液処理工程を含むことができる。焼成工程では、構造体１１を焼成し、貫通孔膜２０を消失により除去することができる。また、同時に充填材３０を焼結させ、緻密化することができる。この場合、貫通孔膜２０としては、有機材料を選択し、充填材３０としては、金属、セラミックス、カーボン等の、貫通孔膜２０を構成する材料よりも耐熱性が高い材料を分散質として含む充填材を選択することができる。
【0057】
除去工程は、薬液処理工程を含んでいてもよく、例えば、酸やアルカリ等の薬液処理工程により、貫通孔膜２０を溶解させ、除去することもできる。除去工程は、焼成工程及び薬液処理工程を含むこともでき、焼成により、少なくとも一部の貫通孔膜２０を焼失させた後、薬液処理で残属する貫通孔膜２０をエッチング、洗浄しても良い。
【0058】
３． 第２実施形態
３．１ 構造体の製造装置１００ｂ
以下、図５を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る構造体の製造装置１００ｂについて説明する。製造装置１００ｂは、押圧部材１５１を有する充填手段１５０に替えて、押圧部材１６１を有する充填手段１６０を有する点が、製造装置１００ａと異なる。以下、構造体の製造装置１００ａと同じ構成要件には同じ符号を付し、その説明を省略する。
３．１ 構造体の製造装置１００ｂ
以下、図５を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る構造体の製造装置１００ｂについて説明する。製造装置１００ｂは、押圧部材１５１を有する充填手段１５０に替えて、押圧部材１６１を有する充填手段１６０を有する点が、製造装置１００ａと異なる。以下、構造体の製造装置１００ａと同じ構成要件には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0059】
＜充填手段１６０＞
図５に示す充填手段１６０は、上下に設置された上部ロール１６２及び下部ロール１６３であり、下から、第２多孔質シート４２、第１主面２１に充填材３０が載置された貫通孔膜２０、第１多孔質シート４１の順に積層された積層体を挟み、上下から押圧しながら搬送し、連続的に処理することができ、例えば、ロール表面のみ硬度の高い材料でコーティングしたロールとすることもできる。上部ロール１６２及び下部ロール１６３の表面は、金属やセラミックス等の硬質の材料で構成でき、ＳＵＳ、アルミナ、アルミニウムを含むことが好ましい。積層体に当接する押圧面１５４ｂは、鏡面であることが好ましく、例えば、表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３）が０．２μｍ以下とできる。
図５に示す充填手段１６０は、上下に設置された上部ロール１６２及び下部ロール１６３であり、下から、第２多孔質シート４２、第１主面２１に充填材３０が載置された貫通孔膜２０、第１多孔質シート４１の順に積層された積層体を挟み、上下から押圧しながら搬送し、連続的に処理することができ、例えば、ロール表面のみ硬度の高い材料でコーティングしたロールとすることもできる。上部ロール１６２及び下部ロール１６３の表面は、金属やセラミックス等の硬質の材料で構成でき、ＳＵＳ、アルミナ、アルミニウムを含むことが好ましい。積層体に当接する押圧面１５４ｂは、鏡面であることが好ましく、例えば、表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３）が０．２μｍ以下とできる。
【0060】
３．２ 構造体の製造方法
第２実施形態に係る製造方法では、充填工程において、平板状の上部押圧部材１５２及び下部押圧部材１５３で挟んで押圧することに替えて、上部ロール１６２及び下部ロール１６３で挟んで押圧する点が、第１実施形態に係る製造方法と異なる。第２実施形態に係る製造方法では、充填工程のその他の点及び他の工程は第１実施形態と同様でありその説明を省略する。
第２実施形態に係る製造方法では、充填工程において、平板状の上部押圧部材１５２及び下部押圧部材１５３で挟んで押圧することに替えて、上部ロール１６２及び下部ロール１６３で挟んで押圧する点が、第１実施形態に係る製造方法と異なる。第２実施形態に係る製造方法では、充填工程のその他の点及び他の工程は第１実施形態と同様でありその説明を省略する。
【実施例0061】
以下に示す方法で構造体を製造し、各種評価を行った。
【0062】
１ 構造体１１の製造
＜実施例１＞
（貫通孔膜２０及び充填材３０の準備）
貫通孔膜２０として、孔径８μｍの貫通孔を有するトラックエッチド膜（ｉｔ４ｉｐ社製、ｉｐＰＯＲＥ（登録商標）、材質：ポリカーボネート（ＰＣ）及びポリエステル（ＰＥＴ）、開孔率５．００％、サイズ：直径２５ｍｍ、厚み：１６μｍ）を準備した。また、アセチレンカーボンブラック（ＳＴＲＥＡＭ社製、グレード：５０％ ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ、平均粒径：０．０４２μｍ）と、パラフィンオイル（富士フイルム和光純薬社製、グレード：和光一級）とを質量１：１で混合し、さらに自公転式ミキサー（アズワン株式会社、オートミキサー ＡＳ１００）で均一に分散するよう撹拌し、カーボンペーストを調製し、充填材３０とした。多孔質シートとして、パラフィン紙（博愛社製、厚み：８μｍ）を準備した。
＜実施例１＞
（貫通孔膜２０及び充填材３０の準備）
貫通孔膜２０として、孔径８μｍの貫通孔を有するトラックエッチド膜（ｉｔ４ｉｐ社製、ｉｐＰＯＲＥ（登録商標）、材質：ポリカーボネート（ＰＣ）及びポリエステル（ＰＥＴ）、開孔率５．００％、サイズ：直径２５ｍｍ、厚み：１６μｍ）を準備した。また、アセチレンカーボンブラック（ＳＴＲＥＡＭ社製、グレード：５０％ ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ、平均粒径：０．０４２μｍ）と、パラフィンオイル（富士フイルム和光純薬社製、グレード：和光一級）とを質量１：１で混合し、さらに自公転式ミキサー（アズワン株式会社、オートミキサー ＡＳ１００）で均一に分散するよう撹拌し、カーボンペーストを調製し、充填材３０とした。多孔質シートとして、パラフィン紙（博愛社製、厚み：８μｍ）を準備した。
【0063】
（充填工程等）
貫通孔膜２０の一方の主面（第１主面２１）上に、綿棒を用いて、充填材３０を２０ｍｇ塗布した。第２多孔質シート４２を敷き、その上に、充填材３０を載せた貫通孔膜２０を、充填材３０が塗布された第１主面２１が上になるように設置し、さらにその上に、充填材３０を覆うように第１多孔質シート４１を載せた。すなわち、下から第２多孔質シート４２、貫通孔膜２０（第２主面２２が下、第１主面２１が上）、第１多孔質シート４１となるよう積層した状態とした。これを、図３Ａに示される構成の押圧部材１５１ａを有する油圧プレス機で押圧した。押圧部材１５１ａは、それぞれが直径７０ｍｍ、厚み４０ｍｍである上部押圧部材１５２ａ及び下部押圧部材１５３ａを備え、押圧部第１部材１５５ａがＳＵＳ、押圧部第２部材１５６ａがアルミニウムで構成されている。２０ＭＰａの圧力で６０秒間プレスすることにより、充填材３０を貫通孔膜２０に充填し、構造体１１を得た。
貫通孔膜２０の一方の主面（第１主面２１）上に、綿棒を用いて、充填材３０を２０ｍｇ塗布した。第２多孔質シート４２を敷き、その上に、充填材３０を載せた貫通孔膜２０を、充填材３０が塗布された第１主面２１が上になるように設置し、さらにその上に、充填材３０を覆うように第１多孔質シート４１を載せた。すなわち、下から第２多孔質シート４２、貫通孔膜２０（第２主面２２が下、第１主面２１が上）、第１多孔質シート４１となるよう積層した状態とした。これを、図３Ａに示される構成の押圧部材１５１ａを有する油圧プレス機で押圧した。押圧部材１５１ａは、それぞれが直径７０ｍｍ、厚み４０ｍｍである上部押圧部材１５２ａ及び下部押圧部材１５３ａを備え、押圧部第１部材１５５ａがＳＵＳ、押圧部第２部材１５６ａがアルミニウムで構成されている。２０ＭＰａの圧力で６０秒間プレスすることにより、充填材３０を貫通孔膜２０に充填し、構造体１１を得た。
【0064】
＜実施例２～５＞
貫通孔膜、充填材及び充填時の圧力を表１に記載のとおりとした以外は実施例１と同様に、構造体１００を得た。
貫通孔膜、充填材及び充填時の圧力を表１に記載のとおりとした以外は実施例１と同様に、構造体１００を得た。
【0065】
（貫通孔膜）
・アルミナ膜（日本軽金属製、平均孔径：６００ｎｍ、サイズ：５ｍｍ×５ｍｍ、厚み：３０μｍ、開孔率４４％）
・テーパー形状貫通孔膜（材質：エポキシ、厚み：１００μｍ、貫通孔形状：図１Ｅに示すような、テーパー形状（円錐台形状）、貫通孔の第１主面側の開口の直径：５０μｍ、貫通孔の第２主面側の開口の直径：３５μｍ）
（充填材）
・Ａｕペースト（田中貴金属工業製、ＡｕＲｏＦＵＳＥ（登録商標）、平均粒径２００～４００ｎｍ）
・アルミナ膜（日本軽金属製、平均孔径：６００ｎｍ、サイズ：５ｍｍ×５ｍｍ、厚み：３０μｍ、開孔率４４％）
・テーパー形状貫通孔膜（材質：エポキシ、厚み：１００μｍ、貫通孔形状：図１Ｅに示すような、テーパー形状（円錐台形状）、貫通孔の第１主面側の開口の直径：５０μｍ、貫通孔の第２主面側の開口の直径：３５μｍ）
（充填材）
・Ａｕペースト（田中貴金属工業製、ＡｕＲｏＦＵＳＥ（登録商標）、平均粒径２００～４００ｎｍ）
【0066】
＜比較例１＞
実施例１と同様の貫通孔膜、カーボンペースト、及び多孔質シートを用いた。貫通孔膜の一方の主面（第１主面２１）上に、綿棒を用いて、充填材３０、１０ｍｇを塗り込んだ。
実施例１と同様の貫通孔膜、カーボンペースト、及び多孔質シートを用いた。貫通孔膜の一方の主面（第１主面２１）上に、綿棒を用いて、充填材３０、１０ｍｇを塗り込んだ。
【0067】
＜評価＞
得られた実施例１、実施例２、比較例１に係る構造体１１を電気化学センサのバイポーラ電極として用いることにより、貫通孔膜への充填材の充填性を評価した。すなわち、貫通孔膜の一方の主面に露出した充填材をサンプル溶液に接しするよう配置し、他方の主面に露出した充填材を電気化学発光溶液に接するよう配置し、それぞれの溶液に浸した電極に電位を掃引し、サンプル溶液内の検出対象分子の還元又は酸化により電気化学発光溶液内の発光することで確認した。図６Ａに、各貫通孔に充填された充填材（パイポーラ電極）の拡大図を、図６Ｂに、構造体全体を示す。
得られた実施例１、実施例２、比較例１に係る構造体１１を電気化学センサのバイポーラ電極として用いることにより、貫通孔膜への充填材の充填性を評価した。すなわち、貫通孔膜の一方の主面に露出した充填材をサンプル溶液に接しするよう配置し、他方の主面に露出した充填材を電気化学発光溶液に接するよう配置し、それぞれの溶液に浸した電極に電位を掃引し、サンプル溶液内の検出対象分子の還元又は酸化により電気化学発光溶液内の発光することで確認した。図６Ａに、各貫通孔に充填された充填材（パイポーラ電極）の拡大図を、図６Ｂに、構造体全体を示す。
【0068】
まず、実施例１、実施例２、比較例１に係るバイポーラ電極を挟んでサンプル試料（０．１Ｍ ＫＣｌを含む５ｍＭ Ｋ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］水溶液）と電気化学発光溶液であるルミノフォア水溶液（０．１Ｍ ＫＣｌを含む１０ｍＭ Ｒｕ（ｂｐｙ）／トリプロピルアミン（ＴＰＡ））を設置した。それぞれの溶液に駆動電極としてポテンショスタットの対極端子及び作用極端子に接続したＰｔ板（３２ｍｍ×５ｍｍ）を浸漬した。Ａｇ／ＡｇＣｌ（ｓａｔ．ＫＣｌ）を参照電極として試料溶液中に設置した。電位を０Ｖ～－３Ｖ～０Ｖに１００ｍＶ／ｓで掃引し、ＣＣＤカメラで電気化学発光（ＥＣＬ）イメージを取得し、以下の基準で評価した。
◎：９０％以上の貫通孔において、発光が確認できた。
○：５０％以上の貫通孔において、発光が確認できた。
×：発光が確認できた領域は、５０％未満であった。
◎：９０％以上の貫通孔において、発光が確認できた。
○：５０％以上の貫通孔において、発光が確認できた。
×：発光が確認できた領域は、５０％未満であった。
【0069】
【表1】
【0070】
実施例１の構造体１１をクローズドバイポーラ電極として用い、発光の前後の外観をＣＣＤカメラで撮影した画像を図７に示す。図７Ａは、発光前の構造体の外観を、図７Ｂは、電位掃引中の発光時の外観を示す。図７Ｂより、構造体が面内で均一に発光している様子が確認できる。一方、手で塗り込む方法によりペーストを充填した比較例に係る構造体では、発光が確認できないか、発光が極めて弱い領域があり、均一な発光が確認できなかった。また、作製者によって充填度合いのばらつきがあった。他方、実施例に係る構造体は、作製者が異なっても毎回同様に均一発光を示した。
【0071】
実施例３、４、５で得られた構造体１１の両表面を光学顕微鏡により観察したところ、少なくとも５０％以上の貫通孔において充填材が充填されていることを確認した。
【0072】
２ 構造体１２の製造
＜実施例６＞
実施例２で得た、貫通孔膜としてトラックエッチド膜、充填材として金ペーストを用いて作製した構造体を、電気炉で、３００℃で２時間焼成し、貫通孔膜を消失させ除去し、構造体１２（ロッド）を得た。
＜実施例６＞
実施例２で得た、貫通孔膜としてトラックエッチド膜、充填材として金ペーストを用いて作製した構造体を、電気炉で、３００℃で２時間焼成し、貫通孔膜を消失させ除去し、構造体１２（ロッド）を得た。
【0073】
＜評価方法＞
ＳＥＭ及びエネルギー分散エックス線分光（ＥＤＸ）により観察及び組成確認を行った。結果を図８に示す。
ＳＥＭ及びエネルギー分散エックス線分光（ＥＤＸ）により観察及び組成確認を行った。結果を図８に示す。
【0074】
図８に示されるように、実施例６で作製した構造体１２は、貫通孔の形状に追随した形状を有するマイクロサイズの、微小金ロッドとなっており、ＥＤＸの結果、Ａｕ単一のロッドであることが確認された。このことから本発明の製造方法を用いて、微小ロッド等の作製も容易に行えることが確認された。
【符号の説明】
【0075】
１１ ：構造体
１２ ：構造体
２０ ：貫通孔膜
２１ ：第１主面
２２ ：第２主面
２３ ：貫通孔
３０ ：充填材
４１ ：第１多孔質シート
４２ ：第２多孔質シート
１００ ：構造体
１００ａ ：製造装置
１００ｂ ：製造装置
１１０ ：貫通孔膜供給手段
１１１ ：搬送ロール
１２０ ：充填材供給手段
１２１ ：スキージ
１３１ ：第１多孔質シート供給手段
１３１ａ ：供給ロール
１３１ｂ ：ガイドロール
１３２ ：第２多孔質シート供給手段
１３２ａ ：供給ロール
１３２ｂ ：ガイドロール
１４１ ：第１多孔質シート回収手段
１４１ａ ：回収ロール
１４１ｂ ：ガイドロール
１４２ ：第２多孔質シート回収手段
１４２ａ ：回収ロール
１４２ｂ ：ガイドロール
１５０ ：充填手段
１５１ ：押圧部材
１５１ａ ：押圧部材
１５１ｂ ：押圧部材
１５２ ：上部押圧部材
１５２ａ ：上部押圧部材
１５２ｂ ：上部押圧部材
１５３ ：下部押圧部材
１５３ａ ：下部押圧部材
１５３ｂ ：下部押圧部材
１５４ａ ：押圧面
１５４ｂ ：押圧面
１５５ａ ：押圧部第１部材
１５５ｂ ：押圧部第１部材
１５６ａ ：押圧部第２部材
１５６ｂ ：押圧部第２部材
１５７ｂ ：押圧部第３部材
１６０ ：充填手段
１６１ ：押圧部材
１６２ ：上部ロール
１６３ ：下部ロール
１２ ：構造体
２０ ：貫通孔膜
２１ ：第１主面
２２ ：第２主面
２３ ：貫通孔
３０ ：充填材
４１ ：第１多孔質シート
４２ ：第２多孔質シート
１００ ：構造体
１００ａ ：製造装置
１００ｂ ：製造装置
１１０ ：貫通孔膜供給手段
１１１ ：搬送ロール
１２０ ：充填材供給手段
１２１ ：スキージ
１３１ ：第１多孔質シート供給手段
１３１ａ ：供給ロール
１３１ｂ ：ガイドロール
１３２ ：第２多孔質シート供給手段
１３２ａ ：供給ロール
１３２ｂ ：ガイドロール
１４１ ：第１多孔質シート回収手段
１４１ａ ：回収ロール
１４１ｂ ：ガイドロール
１４２ ：第２多孔質シート回収手段
１４２ａ ：回収ロール
１４２ｂ ：ガイドロール
１５０ ：充填手段
１５１ ：押圧部材
１５１ａ ：押圧部材
１５１ｂ ：押圧部材
１５２ ：上部押圧部材
１５２ａ ：上部押圧部材
１５２ｂ ：上部押圧部材
１５３ ：下部押圧部材
１５３ａ ：下部押圧部材
１５３ｂ ：下部押圧部材
１５４ａ ：押圧面
１５４ｂ ：押圧面
１５５ａ ：押圧部第１部材
１５５ｂ ：押圧部第１部材
１５６ａ ：押圧部第２部材
１５６ｂ ：押圧部第２部材
１５７ｂ ：押圧部第３部材
１６０ ：充填手段
１６１ ：押圧部材
１６２ ：上部ロール
１６３ ：下部ロール
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
