(57)【要約】      （修正有）【課題】ガラスからなる底板と、所定の配列で設けられた多数個の貫通孔を有するガラスからなる本体ブロックを融着によって接合一体化してなる、有機溶剤を安全に使用でき、さらにＸ線等の電磁波を用いた解析に用いることが可能である多穴型容器およびその製造方法を提供する。【解決手段】リドロー加工によって厚さを０．２ｍｍ以下としたガラスからなる底板と、所定の配列で設けられた多数個の貫通孔を有するガラスからなる本体ブロックとを研磨した後にこの研磨面で重ね合わせ、これら底板および本体ブロックを一対の押圧部材で押圧し、その後冷却して底板と本体ブロックを接合する工程を有し、前記押圧部材のうち本体ブロックと直接接触する方の押圧部材の表面に、貫通孔と底板で区画形成された空間を外界と連通させて前記空間内のガスを外気圧に維持するガス圧調整手段を設けることを特徴とする製造工程からなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さを０．２ｍｍ以下としたガラス材料からなる底板と、所定の配列で設けられた多数個の貫通孔を有する厚さ５〜５０ｍｍのガラス材料からなる本体ブロックとを、少なくとも本体ブロックの片面をＲmaxが２０μｍ未満となるように研磨した後に重ね合わせ、これら底板および本体ブロックを、一対の押圧部材で、ガラスの粘度ｌｏｇη＝１０．８〜１５．０となる温度、押圧力５g／cm2以上および押圧時間１〜１０時間の条件で押圧し、その後冷却して底板と本体ブロックを接合する工程を有し、底板と本体ブロックを重ね合わせた際に貫通孔と底板で区画形成された空間を前記押圧時に外界と連通させて、前記空間内のガス圧を外気圧に維持するガス圧調整手段を設けることを特徴とする多穴型容器の製造方法。
【請求項２】
前記底板は、所定厚さに研磨したガラス材料からなり、底板と本体ブロックとを、Ｒmaxが２０μｍ未満となるようにそれぞれの片面を研磨した後に重ね合わせる請求項１に記載の多穴型容器の製造方法。
【請求項３】
前記底板は、所定厚さにリドロー加工したガラス材料からなり、底板と本体ブロックとを、Ｒmaxが２０μｍ未満となるように本体ブロックの片面のみを研磨した後に重ね合わせる請求項１に記載の多穴型容器の製造方法。
【請求項４】
前記ガス圧調整手段は、押圧部材表面の幅全体にわたって設けられ、押圧時に本体ブロックの貫通孔位置を横切って延びる溝である請求項１〜３のいずれか１項に記載の多穴型容器の製造方法。
【請求項５】
前記ガス圧調整手段は、押圧部材と衝合する本体ブロック表面の幅全体にわたって貫通孔位置を横切って延びる溝である請求項１〜３のいずれか１項に記載の多穴型容器の製造方法。
【請求項６】
前記重ね合わせに先立ち、前記底板および前記本体ブロックの接合面に水酸基が存在するような表面処理を施すことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の多穴型容器の製造方法。
【請求項７】
前記表面処理は、前記底板および前記本体ブロックの接合面に酸処理を施した後にアルカリ処理を施す二段処理であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の多穴型容器の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法によって製造される多穴型容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚さを０．２ｍｍ以下としたガラスからなる底板と、所定の配列で設けられた多数個の貫通孔を有する厚さ５〜５０ｍｍのガラスからなる本体ブロックを接合一体化してなる多穴型容器およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多穴型容器は、近年の研究手法のハイスループット化によりその需要は高まっている。また、その用途もＸ線を用いた結晶構造の解析、ELISA法による解析など多岐に渡るため、それぞれの用途に適合した多穴型容器の提供が求められている。例えば、創薬研究や製剤研究において、合成物の構造を解析するためにＸ線を用いる方法が利用されている。こうした研究分野においては、合成反応に有機溶剤が汎用されるため、合成物を解析するためには、まず有機溶剤の使用に耐えうる容器で該反応を行い、その後に合成物をＸ線回折用の容器に移して分析する必要があった。このため作業が繁雑となり、合成物の汚染や破損の原因になっていた。この様な作業を効率化し合成物の汚染等の危険性を排除するため、有機溶剤が使用可能で且つ同一容器でＸ線等の電磁波を透過させることによりＸ線回折もできるような多穴型容器の製造が求められていた。この要求を満たす手段の一つとしては、容器をプラスチックやガラスのような透光材料によって作製することが有用である。
【０００３】
しかしながら、容器がプラスチック製の場合には、有機溶剤で容器が溶出したり、耐熱性に劣るという問題がある。また、底板をガラス製とした多穴型容器としては、例えば特許文献１等がある。
【０００４】
しかしながら、特許文献１の多穴型容器は、底板のみがガラス製で、本体ブロックはプラスチック製であるため反応系に有機溶剤を使用した場合、本体ブロックが有機溶剤で溶出されるおそれがあり、加えて、多数個の貫通孔を有する本体ブロックと底板の結合に接着剤を使用しているため、かかる接着剤の成分が反応系に溶出するおそれもあり、反応に影響を与えかねないという懸念がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１２５６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、厚さを０．２ｍｍ以下としたガラスからなる底板と、所定の配列で設けられた多数個の貫通孔を有する厚さ５〜５０ｍｍのガラスからなる本体ブロックを、接着剤を用いることなく融着によって接合一体化してなる多穴型容器およびその製造方法を提供する。本発明の多穴型容器は、特に有機溶剤を使用する場合や、Ｘ線等の電磁波を透過させて容器内の合成物等の構造解析を行うのに適している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は以下の通りである。
【０００８】
（１）厚さを０．２ｍｍ以下としたガラス材料からなる底板と、所定の配列で設けられた多数個の貫通孔を有する厚さ５〜５０ｍｍのガラス材料からなる本体ブロックとを、少なくとも本体ブロックの片面をＲmaxが２０μｍ未満となるように研磨した後に重ね合わせ、これら底板および本体ブロックを、一対の押圧部材で、ガラスの粘度ｌｏｇη＝１０．８〜１５．０となる温度、押圧力５g／cm2以上および押圧時間１〜１０時間の条件で押圧し、その後冷却して底板と本体ブロックを接合する工程を有し、底板と本体ブロックを重ね合わせた際に貫通孔と底板で区画形成された空間を前記押圧時に外界と連通させて、前記空間内のガス圧を外気圧に維持するガス圧調整手段を設けることを特徴とする多穴型容器の製造方法（第１発明）。
【０００９】
（２）前記底板は、所定厚さに研磨したガラス材料からなり、底板と本体ブロックとを、Ｒmaxが２０μｍ未満となるようにそれぞれの片面を研磨した後に重ね合わせる前記（１）に記載の多穴型容器の製造方法（第２発明）。
【００１０】
（３）前記底板は、所定厚さにリドロー加工したガラス材料からなり、底板と本体ブロックとを、Ｒmaxが２０μｍ未満となるように本体ブロックの片面のみを研磨した後に重ね合わせる前記（１）に記載の多穴型容器の製造方法（第３発明）。
【００１１】
（４）前記ガス圧調整手段は、押圧部材表面の幅全体にわたって設けられ、押圧時に本体ブロックの貫通孔位置を横切って延びる溝である前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の多穴型容器の製造方法。
【００１２】
（５）前記ガス圧調整手段は、押圧部材と衝合する本体ブロック表面の幅全体にわたって貫通孔位置を横切って延びる溝である前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の多穴型容器の製造方法。
【００１３】
（６）前記重ね合わせに先立ち、前記底板および前記本体ブロックの接合面に水酸基が存在するような表面処理を施すことを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の多穴型容器の製造方法。
【００１４】
（７）前記表面処理は、前記底板および前記本体ブロックの接合面に酸処理を施した後にアルカリ処理を施す二段処理であることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の多穴型容器の製造方法。
【００１５】
（８）前記（１）〜（７）のいずれか１項に記載の方法によって製造される多穴型容器。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、厚さを０．２ｍｍ以下としたガラスからなる底板と、所定の配列で設けられた多数個の貫通孔を有する厚さ５〜５０ｍｍのガラスからなる本体ブロックを、接着剤を用いることなく融着によって接合一体化することにより、有機溶剤を用いた反応系に対しても反応に影響を及ぼさない状態で使用でき、さらにＸ線等の電磁波を透過させて容器内の合成物等の構造解析を行うことができる多穴型容器およびその製造方法の提供が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明者らは、有機溶剤を用いた反応系に対しても反応に影響を及ぼさない状態で使用でき、さらにＸ線等の電磁波を透過させて容器内の合成物等の構造解析を行うことができる多穴型容器の製造方法についての検討を行ったところ、容器全体をガラス製とし、かつ底板の厚さを０．２ｍｍ以下にして、Ｘ線等の電磁波が十分に透過できる厚さの透明ガラスとし、底板と多数個の貫通孔を有する本体ブロックを接着剤を用いることなく接合すればよいとの知見を得た。しかしながら、厚さが薄い底板を本体ブロックに一対の押圧部材を用いてプレスで熱融着させて接合一体化した場合、融着後の冷却において貫通孔と底板で区画形成された空間内に閉じこめられたガスが収縮することによって前記空間内のガス圧が低下するが、底板が０．２ｍｍ以下と薄い場合にはこの圧力に耐えられずに、底板が容器外方から見て凹レンズ状にくぼむことが判明した（図２参照）。そこで押圧部材の本体ブロックと接する表面上に、押圧部材の幅全体にわたって接触時の本体ブロックの貫通孔位置を横切って延びる溝を設けることによって前記空間内のガス圧を調整するとこの問題が解決できることを見出し（図３、図４参照）、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の多穴型容器の製造法は、厚さを０．２ｍｍ以下としたガラスからなる底板と、所定の配列で設けられた多数個の貫通孔を有する厚さ５〜５０ｍｍのガラスからなる本体ブロックを、接着剤を用いることなく融着によって接合一体化してなることを特徴とする。
【００１８】
次に、本発明に従う多穴型容器の製造方法について説明する。
【００１９】
第１発明に従う多穴型容器の製造方法は、厚さを０．２ｍｍ以下としたガラス材料からなる底板と所定の配列で設けられた多数個の貫通孔を有する厚さ５〜５０ｍｍのガラス材料からなる本体ブロックとを、少なくとも本体ブロックの片面をＲmaxが２０μｍ未満となるように研磨した後に重ね合わせ、これら底板および本体ブロックを、一対の押圧部材で、ガラスの粘度ｌｏｇη＝１０．８〜１５．０となる温度、押圧力５g／cm2以上および押圧時間１〜１０時間の条件で押圧し、その後冷却して底板と本体ブロックを接合一体化させる（図３）。ここで底板の厚さが０．２ｍｍを超えるとＸ線の透過性が低くなるため、Ｘ線透過法を用いた解析に使用するためには適さない。本体ブロックの厚さは、特に限定されず用途によって適宜選択できるが、穴に収容できる試料の容量および取り扱いの点から５〜５０ｍｍが好ましい。これら部材の表面をＲmaxが２０μｍ未満となるように研磨するのは、融着面の接着を確実にするためである。融着の条件としては、ガラスの粘度ｌｏｇηが１５．０を超えると融着が完全でなくなり、１０．８未満であるとガラスが変形してしまう。ここで、ガラスの種類による温度と粘度の関係については、例えばソーダライムガラスではガラスの粘度ｌｏｇη＝１０．８〜１５．０となる温度は５２３〜６１０℃、Ｄ２６３では５６２〜６２４℃である。ソーダライムガラスの場合は４７０℃程度でも融着できるが、非常に長時間の押圧時間が必要である。押圧時間は、１時間未満であると融着が完全でなくなり、１０時間を超えて押圧しても融着の程度は変化しない。押圧力は５g／cm2未満であると融着が不完全となる。尚、押圧力の上限は、ガラスが変形・破損する可能性が高くなるため、１００g／cm2以下とすることが好ましい。
【００２０】
第２発明に従う多穴型容器の製造方法は、研磨によって厚さを０．２ｍｍ以下としたガラス材料からなる底板と所定の配列で設けられた多数個の貫通孔を有する厚さ５〜５０ｍｍのガラス材料からなる本体ブロックを用いる。これらのそれぞれの片面をＲmaxが２０μｍ未満となるように研磨した後にそれらの研磨面を重ね合わせ、これら底板および本体ブロックを、一対の押圧部材で、ガラスの粘度ｌｏｇη＝１０．８〜１５．０となる温度、押圧力５g／cm2以上および押圧時間１〜１０時間の条件で押圧し、その後冷却して底板と本体ブロックを接合一体化させる（図３）。ここで底板の厚さが０．２ｍｍを超えるとＸ線の透過性が低くなるため、Ｘ線透過法を用いた解析に使用するためには適さない。本体ブロックの厚さは、特に限定されず用途によって適宜選択できるが、穴に収容できる試料の容量および取り扱いの点から５〜５０ｍｍが好ましい。これら部材の表面をＲmaxが２０μｍ未満となるように研磨するのは、融着面の接着を確実にするためである。融着の条件としては、ガラスの粘度ｌｏｇηが１５．０を超えると融着が完全でなくなり、１０．８未満であるとガラスが変形してしまう。押圧時間は、１時間未満であると融着が完全でなくなり、１０時間を超えて押圧しても融着の程度は変化しない。押圧力は５g／cm2未満であると融着が不完全となる。尚、押圧力の上限は、ガラスが変形・破損する可能性が高くなるため、１００g／cm2以下とすることが好ましい。
【００２１】
第３発明に従う多穴型容器の製造方法は、リドロー加工によって厚さを０．２ｍｍ以下としたガラス材料からなる底板および多数の貫通孔を有する厚さ５〜５０ｍｍのガラス材料からなる本体ブロックを用いる。ここで底板は、Ｘ線の透過性を考慮すれば、厚さを０．０５〜０．１ｍｍにすることが好適である。Ｒmaxが２０μｍ未満となるように本体ブロックの片面のみを研磨した後にこの研磨面で重ね合わせ、これら底板および本体ブロックを、一対の押圧部材で、ガラスの粘度ｌｏｇη＝１０．８〜１５．０となる温度、押圧力５g／cm2以上および押圧時間１〜１０時間の条件で押圧し、その後冷却して底板と本体ブロックを接合一体化させる（図３）。本体ブロックの厚さは、特に限定されず用途によって適宜選択できるが、穴に収容できる試料の容量および取り扱いの点から５〜５０ｍｍが好ましい。本体ブロックの表面をＲmaxが２０μｍ未満となるように研磨するのは、融着面の接着を確実にするためである。尚、本方法では底板をリドロー加工により薄肉化しているため、底板は平滑な表面を有するので研磨しない方が接着強度が高くなる点で好ましい。融着の条件としては、ガラスの粘度ｌｏｇηが１５．０を超えると融着が完全でなくなり、１０．８未満であるとガラスが変形してしまう。押圧時間は、１時間未満であると融着が完全でなくなり、１０時間超でも融着の程度は変化しない。押圧力は、５g／cm2未満であると融着が不完全となる。尚、押圧力の上限は、ガラスが変形・破損する可能性が高くなるため、１００g／cm2以下とすることが好ましい。
【００２２】
ガラスからなる底板とガラスからなる本体ブロックを上記条件で融着して形成した多穴型容器は、融着後の冷却において貫通孔と底板で区画形成された空間内に閉じこめられたガスが収縮することによって前記空間内のガス圧が低下するが、底板が０．２ｍｍ以下と薄い場合にはこの圧力に耐えられずに、底板が容器外方から見て凹レンズ状にくぼむ傾向があった（図２参照）。これを避けるために、前記押圧部材のうち本体ブロックを外界と連通させて前記空間内のガス圧を外気圧に維持するガス圧調整手段を設けたところ（図３および図４参照）、このくぼみは解消された。尚、このガス圧調整手段は、底板と本体ブロックを重ね合わせた際に貫通孔と底板で区画形成された空間を前記押圧時に外界と連通させて、前記空間内のガス圧を外気圧に維持できる方法であれば特に限定されず、押圧部材と衝合する本体ブロック表面に、この幅全体にわたって貫通孔位置を横切って延びる溝を設けることによっても解決できる（図５参照）。
【００２３】
前記融着に先立ち、前記底板および前記本体ブロックの接合面に水酸基が存在するような表面処理を施すことが好ましい。これによって、前記底板および前記本体ブロックを押圧し加熱した際に、本体ブロック表面に存在する水酸基と底板表面に存在する水酸基の間で脱水縮合が起こり新たな一次結合を生ずるため、接合がより強固になると考えられるからである。
【００２４】
前記表面処理には、ガラス表面に水酸基を露出させることができる処理であれば特に限定されないが、酸処理を施した後にアルカリ処理を施す二段処理を含むことが好ましい。ここで、前記酸処理としては硝酸、硫酸およびアスコルビン酸を含むフッ素系容液によって超音波処理すること、前記アルカリ処理としては水酸化カリウム水溶液によって超音波処理することが好適である。
【００２５】
ガラスのＸ線吸収特性は組成に依存する。鉛などの重金属を多量に含んでいるとＸ線吸収率が高くなるため、そのような成分を多量に含むガラスは避けるべきである。そのため、本発明の多穴型容器に用いるガラスとしては、特に限定されないが、前記理由、汎用性およびコストを勘案すれば、市販されているソーダライムガラス、珪酸塩ガラスおよびホウ珪酸ガラスが好ましい。
【００２６】
本体ブロックの多穴部の個数および大きさは特に限定されず、使用者の必要性もしくはマイクロプレートの規格等に合わせて任意に選択できる。
【００２７】
本多穴型容器は、有機溶剤を含む合成反応もしくは処理、およびＸ線を含む電磁波を用いた解析を行うことが可能であることによって特徴付けられる。電磁波には、Ｘ線、γ線等の放射線、および紫外線、可視光等の光などが含まれる。特に、底板が０．１ｍｍ以下である場合にはＸ線の透過性が５０％に達するため、結晶構造の定性的な解析のみならず該構造の定量的な解析もできる。さらに、多穴部で細胞を培養し、これに所定の処理を施すことによって細胞内に蛍光ラベルを導入し、これを共焦点蛍光顕微鏡等で観察する場合にも使用できる。また、水系の媒体を用いた反応および解析、もしくは電磁波の透過性を必要としない解析等にも同様に使用できる。
【００２８】
本多穴型容器はガラスのみによって構成されるため、有機溶剤、酸、アルカリへの耐性が比較的強くこれらによる洗浄が可能であり、オートクレーブ処理や乾熱滅菌といった処理にも耐えることができ、また部材同士を融着によって接合一体化しており強度が高いため、繰り返し使用できる。さらに、広範囲の温度域で使用することも可能である。
【実施例】
【００２９】
厚さ１．２ｃｍ、縦８．５５ｃｍ、横１２．７８ｃｍであり、直径１１ｍｍである貫通孔を縦方向に６個および横方向に４個、合計２４個の有するソーダライムガラス製である本体ブロック、並びにリドロー加工することにより薄肉化し、厚さ０．１ｍｍ、幅１９ｍｍとした底板を作製した。
【００３０】
次に、該本体ブロックの片面をＲmaxが２０μｍ未満となるように研磨した。その後、本体ブロックおよび底板に表面処理を施すため、次のような条件で６段階の超音波洗浄を行った：第１段階：純水中；第２段階：硝酸中；第３段階：純水中；第４段階：水酸化カリウム水溶液中；第５段階：純水中；第６段階：純水中。
【００３１】
更に、これら底板および本体ブロックを本体ブロックの研磨面が接するように重ね合わせ、更にアルミナ製の押圧部材にて挟んで押圧力を１６．５g/cm2とした状態で、１．５時間かけて室温から６００℃に昇温させ、この後６００℃にて５時間維持し、この後６時間かけて４３０℃まで冷却し、さらに室温にて放冷することで底板と本体ブロックを接合一体化させて多穴型容器を完成させた。尚、前記押圧部材のうち本体ブロックと直接接触する方の押圧部材の表面には、前記ガス圧調整手段を設けてから本実施例に使用した。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明によれば、厚さを０．２ｍｍ以下としたガラスからなる底板と、所定の配列で設けられた多数個の貫通孔を有する厚さ５〜５０ｍｍのガラスからなる本体ブロックを、接着剤を用いることなく融着によって接合一体化してなる多穴型容器の製造が可能になった。本発明の多穴型容器は、特に有機溶剤を使用する場合や、Ｘ線等の電磁波を透過させて容器内の合成物等の構造解析を行うのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本体ブロックおよび底板を融着する際の各部材の側面図である。
【図２】本体ブロックおよび底板を融着後、冷却させた際に生じる底板のくぼみについて示した側面図である。
【図３】本体ブロックおよび底板を融着する際の各部材の側面図である。
【図４】本体ブロックおよび溝付き押圧部材の各底面図である。
【図５】溝付き本体ブロックの底面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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