(57)【要約】【課題】毛細管現象による液上がりを防止可能なガラスセルを得る。【解決手段】ガラスセル１２は、内壁が所定曲率１／ｒの円筒面１２０と、この円筒面１２０の周上の２点Ａ，Ｂ間を結んでできた、円筒面１２０とは異なる曲率１／ρの光学機能面１２１と、で形成されている。【選択図】  図７
2008107112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底管からなるガラスセルであって、
内壁が所定曲率の円筒面と、該円筒面の周上の２点間を結んでできた前記円筒面とは異なる曲率の光学機能面と、で形成されている、
ことを特徴とするガラスセル。
【請求項２】
前記光学機能面の曲率は略０である、
ことを特徴とする請求項１に記載のガラスセル。
【請求項３】
前記光学機能面は、前記所定曲率の中心軸を挟んで少なくとも１対が対向して形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のガラスセル。
【請求項４】
前記光学機能面は、前記円筒面を残した状態で形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜３に記載のガラスセル。
【請求項５】
前記光学機能面は、前記有底管の開口部側を除く底部側に形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のガラスセル。
【請求項６】
前記有底管の開口部側は、全周に亘って円筒面に形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載のガラスセル。
【請求項７】
有底管からなるガラスセルの成形用型であって、
外周面が所定曲率の円筒面成形面と、該円筒面成形面の周上の２点間を結んでできた前記円筒面成形面とは異なる曲率の光学機能面成形面と、を有する
ことを特徴とするガラスセルの成形用型。
【請求項８】
前記光学機能面成形面は、前記所定曲率の中心軸を挟んで少なくとも１対が対向して形成されている、
ことを特徴とする請求項７に記載のガラスセルの成形用型。
【請求項９】
前記光学機能面成形面は、前記円筒面成形面を残した状態で形成されている、
ことを特徴とする請求項７又は８に記載のガラスセルの成形用型。
【請求項１０】
前記光学機能面成形面は、前記所定曲率の中心軸方向の一端側に設けられ、他端側は全周に亘って前記円筒面成形面に形成されている、
ことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のガラスセルの成形用型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス等の熱可塑性素材を加熱軟化させて有底管に成形するガラスセルとその成形用型に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液等の各種試料や試薬の成分及び性質等を分析、測定するには、例えば、これら各種試料や試薬を断面矩形状のガラスセル（試験管）に入れて光を照射し、その透過率により試料等の状態を分析、測定することが行われている。
【０００３】
従来、このようなガラスセルを成形する場合、断面円形で有底のガラス管内に角柱状の金型を挿入し、このガラス管を真空下で加熱軟化させることにより、金型外周の形状に成形する製造方法が公知である（特許文献１参照）。
【０００４】
この従来例では、金型の材質は、ガラスよりも線膨張係数の大きい材料（例えば工具鋼等）を用い、成形後の冷却で線膨張係数の差を利用して離型し、金型から引き抜いていた。また、金型のコーナー部（角部）には、毛細管現象による液上がりを防止するために、Ｒ面取りやＣ面取りを施していた。
【０００５】
これは、液上がりが大きいと、洗浄時にコーナー部（角部）に付着した汚れを完全に洗い流すことが困難となり、また、ガラスセル内に複数の試薬を入れて攪拌しても、コーナー部（角部）の液上がり試薬が十分に攪拌されず、均一な混合試薬を得ることができないからである。
【特許文献１】特公平３−６９８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、金型のコーナー部（角部）の面取りは、ガラスセルを金型から引き抜くときの障害とならないように、金型の軸線方向に平行に加工する必要がある。しかしながら、例えば金型の４箇所のコーナー部（角部）を、金型の軸線方向に平行に、しかも高精度に加工するのは困難であり、かつ手間のかかる作業であった。
【０００７】
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、毛細管現象による液上がりを防止し、また離型性及び加工性に富んだガラスセルとその成形用型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、請求項１に係るガラスセルの発明は、
有底管からなるガラスセルであって、
内壁が所定曲率の円筒面と、該円筒面の周上の２点間を結んでできた前記円筒面とは異なる曲率の光学機能面と、で形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のガラスセルにおいて、
前記光学機能面の曲率は略０であることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のガラスセルにおいて、
前記光学機能面は、前記所定曲率の中心軸を挟んで少なくとも１対が対向して形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３に記載のガラスセルにおいて、
前記光学機能面は、前記円筒面を残した状態で形成されていることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のガラスセルにおいて、
前記光学機能面は、前記有底管の開口部側を除く底部側に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載のガラスセルにおいて、
前記有底管の開口部側は、全周に亘って円筒面に形成されていることを特徴とする。
請求項７に係るガラスセルの成形用型の発明は、
有底管からなるガラスセルの成形用型であって、
外周面が所定曲率の円筒面成形面と、該円筒面成形面の周上の２点間を結んでできた前記円筒面成形面とは異なる曲率の光学機能面成形面と、を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載のガラスセルの成形用型において、
前記光学機能面成形面は、前記所定曲率の中心軸を挟んで少なくとも１対が対向して形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項９に係る発明は、請求項７又は８に記載のガラスセルの成形用型において、
前記光学機能面成形面は、前記円筒面成形面を残した状態で形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項１０に係る発明は、請求項７〜９のいずれかに記載のガラスセルの成形用型において、
前記光学機能面成形面は、前記所定曲率の中心軸方向の一端側に設けられ、他端側は全周に亘って前記円筒面成形面に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、内壁が、所定曲率の円筒面と該円筒面とは異なる曲率の光学機能面とで形成されているので、毛細管現象による液上がりを防止したガラスセルを得ることができる。また、離型性、加工性に富んだ成形用型を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
（成形装置の全体構成の説明）
図１は、本実施の形態によるガラスセルの成形装置の断正面図である。同図１において、この成形装置１０は、基台１３に鉛直方向に立設された柱状の芯金（成形用型）１４と、この芯金１４を外側から覆うガラスセル１２内を減圧する真空ポンプ１８と、ガラスセル１２を加熱軟化させる加熱炉１６と、を有している。
【００１７】
なお、本実施形態では、説明の便宜上、成形前のガラスセル（ガラス管）と成形後のガラスセルとして、同一の符号１２を付して説明する。また、このガラスセル１２は、熱可塑性の有底管からなる。
【００１８】
加熱炉１６には、その底部に搬入搬出口１５が開口されていて、この搬入搬出口１５からガラスセル１２及び芯金１４等をまとめて加熱炉１６内に搬入して両者を加熱する。
本実施形態では、ガラスセル１２は市販のものが用いられ、芯金１４よりもやや太めの円筒状の内径を有し、底部１２ａは略半球状をなす有底筒状に形成されている。
【００１９】
本実施形態では、ガラスセル１２の外観が角筒状のものを用いている。これは、ガラスセル１２の外観が角筒状であれば、外壁面が内面の光学機能面（例えば図７の光学機能面１２１）と略平行な面となって、ガラスセル１２に光を照射し、その透過率により試料を分析するのにふさわしいからである。但し、ガラスセル１２の外観が円筒状のものであっても良い。
【００２０】
また、ガラスセル１２の材質は光透過性の良好なホウケイ酸ガラスが用いられている。但し、ガラスセル１２の材質は、ガラスに限らず、例えば光透過性に富んだ合成樹脂、石英、その他の部材を用いても良い。
【００２１】
また、芯金１４は、ガラスセル１２（例えばホウケイ酸ガラス）の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を有する材質からなっている。これは、ガラスセル１２を成形した後の冷却時に、芯金１４が大きく収縮してガラスセル１２の内壁との間に隙間を形成し、芯金１４から引き抜き易くしてキズの発生を防止するためである。
【００２２】
本実施形態では、芯金１４として炭素工具鋼（ＳＫ鋼）、又はタングステンカーバイド（ＷＣ）等の超硬合金が用いられている。この芯金１４については後述する。
更に、この成形装置１０は、基台１３に立設された芯金１４の基端側の周囲を覆うように、該基台１３と一体的にハウジング２４が設けられている。このハウジング２４の中央側には、開口部２６が形成されている。成形時には、この開口部２６を介して芯金１４にガラスセル１２が挿入される。この開口部２６には、Ｏリング２８が装着されている。
【００２３】
また、このハウジング２４には、側方に向けて取付孔３１が形成され、この取付孔３１に配管３０が挿通されている。そして、この配管３０の他端側に真空ポンプ１８が接続されている。
【００２４】
この真空ポンプ１８により、ガラスセル１２内の空気を矢印方向に吸引することで、該ガラスセル１２の内部を略真空に減圧することができる。すなわち、前述したＯリング２８は、開口部２６にガラスセル１２が挿入された状態で、開口部２６（大気圧）とその内側の調整室２７とを気密に保持する役目をなしている。
【００２５】
なお、この成形装置１０には、成形後に芯金１４に支持されたガラスセル１２を把持して引き抜くための不図示のチャックが設けられている。
また、ガラスセル１２を芯金１４にセットするには、基台１３に立設された芯金１４を外側から覆うように、その開口端が下向きになるようにガラスセル１２を挿入する。このとき、Ｏリング２８により、開口部２６にガラスセル１２が挿入された時点で、開口部２６とその内側の調整室２７とは気密に保持される。
【００２６】
この状態で、真空ポンプ１８を駆動すると、調整室２７及びガラスセル１２内の空気が吸引されて、これらが略真空状態にまで減圧される。所定の真空圧に減圧された時点で真空ポンプ１８の駆動が停止される。
（芯金１４の説明）
図２に示すように、芯金１４は、外周面が円筒状の円筒面成形面１４０と、この円筒面成形面１４０の周上の２点Ａ，Ｂ間を結んでできた、円筒面成形面１４０とは異なる曲率の光学機能面成形面１４１と、を有している。この光学機能面成形面１４１は、ガラスセル１２の光学機能面１２１（図７等参照）を成形する面である。
【００２７】
円筒面成形面１４０の曲率は１／ｒであり、光学機能面成形面１４１の曲率は１／ρであって、略０である（ρ＝∞）。すなわち、光学機能面成形面１４１は略平面で形成されている。なお、光学機能面成形面１４１の曲率が略０（略平面）と記載したが、好ましくは平面が良い。
【００２８】
また、芯金１４を製造するための素材は円柱状でも良いし、また、円筒状でも良い。素材が円柱状や円筒状なら、高精度な外周を有する芯金１４を製造することができるためである。すなわち、この芯金１４を製造するには、センターレス加工機等を用い、素材の外周を高精度な円筒面に加工する。次に、円筒面を基準として、光学機能面成形面１４１を研磨加工により形成する。研磨には、両面ラップ盤を用いれば、平行度の良好なものを大量に生産することができる。
【００２９】
このように、ラップ盤により高精度に研磨加工を行うのは、芯金１４が転写されてできるガラスセル１２の光学機能面１２１（図７等で後述する）には、高精度な平行度が要求されるためである。
【００３０】
また、本実施形態他の例では、芯金１４は、図３に示すように、その光学機能面成形面１４１は、所定曲率１／ｒの中心Ｏを挟んで１対が対向して平行に形成されている。そして、この光学機能面成形面１４１は、円筒面成形面１４０を残した状態で形成されている。円筒面成形面１４０を残した状態とするのは、高精度に加工された円筒体等を用いることで、必要な部分のみの加工を行い、加工工数を削減するためである。
【００３１】
更に、本実施形態では、芯金１４は、図４に示すように、その光学機能面成形面１４１は、所定曲率１／ｒの中心Ｏを挟んで２対が対向して平行に形成されている。この２対の光学機能面成形面１４１は、互いに直交して形成されている。これは、光学機能面成形面１４１に光を直角に照射して、試料等を分析するのに便宜だからである。
【００３２】
この場合も、光学機能面成形面１４１は、円筒面成形面１４０を残した状態で形成されている。前述したように、加工上の便宜のためである。
（成形中の工程説明）
図５は、加熱炉１６内でガラスセル１２を成形するときの断正面図である。
【００３３】
すなわち、ガラスセル１２内が略真空状態に減圧された状態で、該ガラスセル１２（及び芯金１４）は搬入搬出口１５から加熱炉１６内に搬入される。
このとき、ガラスセル１２は、その半分程度の長さまで加熱炉１６の搬入搬出口１５から搬入され、芯金１４とともに所定の温度に加熱される。このときの加熱温度は、例えばガラス転移点以上の温度が採用されている。この加熱により、軟化したガラスセル１２を芯金１４の外周面（転写面）に密着させるようにする。このようにすることで、加熱軟化したガラスセル１２の内面を、芯金１４の外周に隙間なく密着させることができる。
【００３４】
なお、ガラスセル１２を半分程度の長さまで加熱するのは、全ての長さまで加熱すると、芯金１４からの引き抜きが困難となるからである。
また、本実施形態では、加熱前にガラスセル１２内を略真空状態にするとして説明したが、これに限らず、例えば加熱と略同時にガラスセル１２内を略真空状態に減圧しても良い。こうして、ガラスセル１２が加熱軟化されて、その内面が芯金１４に隙間なく密着され、該芯金１４の転写面がガラスセル１２に正確に転写される。更に、成形前は略半球状をなすガラスセル１２の底部は、軟化して芯金１４の先端側の端面（上端面）に密着し、平坦な底部１２ａに成形される。
（冷却後の引き抜き工程、及び成形したガラスセル１２の説明）
図６は、成形後にガラスセル１２を冷却し引き抜くときの工程を示す図である。
【００３５】
前述したように、芯金１４は、ガラスセル１２の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を有する材質を用いているので、冷却時には芯金１４とガラスセル１２との間に隙間が生じ、この隙間を介して芯金１４を引き抜く。
【００３６】
すなわち、不図示のチャックによりガラスセル１２の底部１２ａを外側から把持して、芯金１４からガラスセル１２を引き抜く。
図７（ａ）は、図２の芯金１４を用いて成形したガラスセル１２の外観を示し、図７（ｂ）はその平面図を示している。
【００３７】
このガラスセル１２は、内壁が、所定曲率１／ｒの円筒面１２０と、この円筒面１２０の周上の２点Ｃ、Ｄ間を結んでできた、円筒面１２０とは異なる曲率１／ρの光学機能面１２１と、で形成されている。この曲率１／ρは略０である（ρ＝∞）。すなわち、光学機能面１２１は平面で形成されている。そして、この光学機能面１２１が測光に用いられる。
【００３８】
この場合、光学機能面１２１が平面（ρ＝∞）で形成されているため、ガラスセル１２内に収容された試料等の状態を分析、測定する際に、この光学機能面１２１に光を照射し、その透過率により高精度に分析等することができる。
【００３９】
本実施形態のガラスセル１２は、コーナー部（Ｃ部，Ｄ部）が鈍角になっているため、内部に試薬等を入れた場合に液上がりを小さく抑えることができる。
また、図８（ａ）は、図３の芯金１４を用いて成形したガラスセル１２の外観を示し、図８（ｂ）はその平面図を示している。
【００４０】
このガラスセル１２は、その光学機能面１２１が、所定曲率１／ｒの中心Ｏを挟んで１対が対向して平行に形成されている。この光学機能面１２１も平面で形成されている。また、この１対の光学機能面１２１は、円筒面１２０を残した状態で形成されている。
【００４１】
芯金１４の材料として、高精度に加工された円筒体を用いることで、必要な部分のみの加工を行い、加工工数を削減しているためである。
本実施形態のガラスセル１２は、前記と同様に、コーナー部（Ｃ部，Ｄ部）が鈍角になっているため、内部に試薬等を入れた場合に液上がりを小さく抑えることができる。
【００４２】
更に、図９は、図４の芯金１４を用いて成形したガラスセル１２の平面図を示している。
このガラスセル１２は、その光学機能面１２１が、所定曲率１／ｒの中心Ｏを挟んで２対が対向して平行に形成されている。これらの光学機能面１２１も平面で形成されている。また、これら２対の光学機能面１２１は、略直交して形成されている。更に、この２対の光学機能面１２１は、円筒面１２０を残した状態で形成されている。
【００４３】
本実施形態のガラスセル１２も、前記と同様に、８箇所のコーナー部（角部）が鈍角になっているため、内部に試薬等を入れた場合に液上がりを小さく抑えることができる。
図１０は、図３の芯金１４を用いて成形したガラスセル１２の外観を示している。
【００４４】
すなわち、図５に示したように、円筒状のガラスセル１２を用い、このガラスセル１２をその半分程度の長さまで加熱炉１６に搬入し、芯金１４とともに所定の温度に加熱する。この加熱により、軟化したガラスセル１２を底部から半分程度の長さまで芯金１４の外周面（転写面）に密着させるようにする。
【００４５】
こうしてできたガラスセル１２は、底部１２２から半分程度の長さまで光学機能面１２１が形成されている。また、ガラスセル１２の半分程度の長さから開口部１２３までは、全周に亘って円筒面１２０に形成されている。
【００４６】
以上説明した本実施形態によれば、芯金１４の光学機能面成形面１４１の平行度が良いため、ガラスセル１２の内寸が例えば３ｍｍ以下であっても、芯金１４の材料とガラスの線膨張率の差で容易に引き抜くことができる。また、この芯金１４によって成形されたガラスセル１２は、コーナー部（角部）が鈍角になっているため、内部に試薬等を入れた場合に液上がりを小さく抑えることができる。このため、内面に付着した汚れを完全に洗い流すことができる。
【００４７】
特に、図１０に示したガラスセル１２では、液面断面が円形のため液上がりを抑制することができる。これにより、簡単な洗浄で、付着した汚れを十分に落とすことができるとともに、複数の試薬を入れて攪拌することで、均一な混合試薬を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施の形態によるガラスセルの成形装置の断正面図である。
【図２】芯金の外観斜視図である。
【図３】芯金の外観斜視図である。
【図４】芯金の外観斜視図である。
【図５】加熱炉内でガラスセルを成形するときの断正面図である。
【図６】成形後にガラスセルを冷却し引き抜くときの工程を示す図である。
【図７】（ａ）は、芯金を用いて成形したガラスセルの外観を示す図、（ｂ）はその平面図である。
【図８】（ａ）は、芯金を用いて成形したガラスセルの外観を示す図、（ｂ）はその平面図である。
【図９】芯金を用いて成形したガラスセルの平面図である。
【図１０】芯金を用いて成形したガラスセルの外観を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０    成形装置
１２    ガラスセル
１２ａ  底部
１２ｂ  開口部
１３    基台
１４    芯金
１５    搬入搬出口
１６    加熱炉
１８    真空ポンプ
１２０  円筒面
１２１  光学機能面
１４０  円筒面成形面
１４１  光学機能面成形面
【図１】
2008107112.tif 000003
【図２】
2008107112.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008107112.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008107112.tif 000011
【図１０】
2008107112.tif 000012