JP2005343718A

JP2005343718A - 生化学用プレートの製造方法

Info

Publication number: JP2005343718A
Application number: JP2004163156A
Authority: JP
Inventors: Kouji Fujita; 浩示藤田
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2004-06-01
Filing date: 2004-06-01
Publication date: 2005-12-15

Abstract

【課題】複数の穴または溝を備えた生化学用プレートを光透過性ガラスにより製造するに際し、穴または溝内の底面の研磨処理作業を簡略化して、製造時間の短縮とコストダウンを図り得る生化学用プレートの製造方法。
【解決手段】底面２ａを有して上方に開口する複数の穴２または溝を備えた生化学用プレートを光透過性ガラスにより製造する生化学用プレートの製造方法で、軟化点以上に加熱した光透過性のガラス素材Ｇａにより複数の穴２または溝を備えた予備成形品１ａを製造し、その後、予備成形品１ａを軟化点以上に維持し、かつ、予備成形品１ａにおける穴２または溝の開口を上にして底面２ａをほぼ水平に維持した状態で、複数の穴２または溝内の底面２ａに当接せずに側面２ｂに当接する仕上げ用型枠８により仕上げプレス成形して製造する。
【選択図】図３

Description

本発明は、底面を有して上方に開口する複数の穴または溝を備えた生化学用プレートを光透過性ガラスにより製造する生化学用プレートの製造方法に関する。

このような生化学用プレートとしては、例えば、マイクロプレートと称される生化学用容器、あるいは、マイクロタス（μ−ＴＡＳ）と称される分析システムで使用されるマイクロチップなどが知られており、生化学用容器を例にとると、従来、ポリスチレンのような合成樹脂により製造されたものが多用されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、最近、逆ミセルの特異環境中でＤＮＡのハイブリダイゼーション挙動を紫外線分光測定により観察する遺伝子解析方法が提案され、かつ、注目もされているが、この遺伝子解析方法では、試料がイソオクタンなどの有機溶剤となる。
したがって、ポリスチレンなどの合成樹脂製の生化学用容器では、有機溶剤によって溶解する可能性があるため、耐有機溶剤性に優れた生化学用容器の必要性が高まってきた。

そこで、本出願人は、光透過性のガラス素材を軟化点以上に加熱し、溶融状態あるいは軟化状態にある光透過性ガラス素材を型枠内に入れて成形し、その後、分光測定が可能なように、各穴内の底面を研磨処理して製造する光透過性ガラス製の生化学用容器を提案した（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−７８３８８号公報特開２００４−１０９１０７号公報

しかし、生化学用容器では、穴そのものが比較的小さくて数も多いため、各穴内の底面を研磨処理する作業が困難で煩雑となり、同様に、マイクロチップでは、細い溝内の底面を研磨処理する作業が困難で、いずれにせよ、製造に時間を要し、かつ、コストも高くなるという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、複数の穴または溝を備えた生化学用プレートを光透過性ガラスにより製造するに際し、穴または溝内の底面の研磨処理作業を簡略化して、製造時間の短縮とコストダウンを図り得る生化学用プレートの製造方法を提供することである。

本発明の第１の特徴構成は、底面を有して上方に開口する複数の穴または溝を備えた生化学用プレートを光透過性ガラスにより製造する生化学用プレートの製造方法であって、軟化点以上に加熱した光透過性のガラス素材により複数の穴または溝を備えた予備成形品を製造し、その後、その予備成形品を軟化点以上に維持し、かつ、予備成形品における前記穴または溝の開口を上にして前記底面をほぼ水平に維持した状態で、その複数の穴または溝内の前記底面に当接せずに側面に当接する仕上げ用型枠により仕上げプレス成形して製造するところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、底面を有して上方に開口する複数の穴または溝を備えた生化学用プレートを光透過性ガラスにより製造するに際し、まず、軟化点以上に加熱した光透過性のガラス素材により、例えば、ガラス素材を溶融状態にして型枠内に流し込んで成形したり、あるいは、ガラス素材を軟化状態にしてプレス成形して複数の穴または溝を備えた予備成形品を製造するので、型枠による影響で表面の滑らかさには欠けるものの、概ね所定の穴または溝を備えた所定形状の予備成形品を製造することができる。

そして、その予備成形品を軟化点以上に維持し、かつ、予備成形品における穴または溝の開口を上にし、その底面をほぼ水平に維持した状態で、複数の穴または溝内の底面に当接せずに側面に当接する仕上げ用型枠により仕上げプレス成形するので、この仕上げプレス成形によって、穴または溝内の側面は滑らかな表面に仕上げられ、同時に、その底面は軟化点以上でほぼ水平に維持されるので、自然に滑らかな表面になる。
したがって、その後、穴または溝内の底面を研磨処理する必要はなく、仮に研磨処理の必要があっても、比較的簡単な研磨処理で済むため、研磨処理作業を簡略化して製造時間の短縮とコストダウンを図ることができる。

本発明の第２の特徴構成は、前記予備成形品を予備成形用型枠による予備プレス成形により製造するところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、予備成形品を予備成形用型枠による予備プレス成形により製造するので、例えば、ガラス素材を溶融状態にして型枠内に流し込んで成形するのに比べて、ガラス素材の加熱温度が低くて済むために作業性がよく、それでいて比較的精度のよい予備成形品を製造することができる。

本発明の第３の特徴構成は、前記仕上げプレス成形時における予備成形品の加熱温度が、前記予備プレス成形時におけるガラス素材の加熱温度よりも低温であるところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、仕上げプレス成形時における予備成形品の加熱温度が、予備プレス成形時におけるガラス素材の加熱温度よりも低温であるから、比較的温度の高い状態で予備成形品を製造することになり、つまり、生化学用プレートの全体的な形状などを造ることになり、所望どおりの予備成形品を容易に造ることができる。
そして、比較的温度の低い状態で穴または溝内の側面を仕上げるので、つまり、細部の仕上げを行うので、最終的な仕上げ作業も所望どおりに行うことができるとともに、予備成形品の製造と仕上げ作業を一連の作業工程で行う場合には、ガラス素材の温度低下に追随して一連の作業を行うことができ、きわめて合理的な作業が可能となる。

本発明による生化学用プレートの製造方法につき、その実施の形態を図面に基づいて説明する。
生化学用プレートの一例である生化学用容器は、図１に示すように、全体が光透過性ガラスＧで形成されて、長方形の板状に形成された生化学用容器のプレート本体１を備え、そのプレート本体１には、上方に開口する多数の穴２、例えば、合計９６（８×１２）個の穴２が設けられている。
各穴２は全て同じ形状と大きさで、図２に示すように、平坦な底面２ａと円形の側面２ｂを有し、全体形状が底面２ａ側ほど小径で上方開口側ほど大径となる截頭円錐形に構成されている。

つぎに、この生化学用容器の製造方法について説明する。
（第１の実施形態）
第１の実施形態では、図３に示すように、予備成形用型枠３として、穴２に対応する截頭円錐形の突起５を有する下型枠４と平坦な蓋状の上型枠６を使用して、まず、生化学用容器の予備成形品１ａを製造する。
具体的には、図３の（イ）に示すように、光透過性のガラス素材としてのソーダライムガラスＧａを軟化点以上、具体的には、加熱炉内で２０分程度加熱することにより、１０００℃程度にまで加熱し、その加熱したソーダライムガラスＧａをほぼ水平に設置した下型枠４上に載置し、その上から上型枠６を押し付けて１０分程度予備プレス成形し、その後、１時間程度かけて常温にまで徐冷して、図３の（ロ）に示すような予備成形品１ａを製造する。

その後、予備成形品１ａを上下反転し、つまり、穴２を上にして、図３の（ハ）に示すように、ほぼ水平に設置した仕上げ用の下型枠７上に載置し、予備成形品１ａを軟化点以上、例えば、加熱炉内で１０分程度加熱することにより、８００℃程度にまで加熱した状態で、その上から予備成形品１ａの穴２に対応する截頭円錐形の突起９を有する仕上げ用型枠８を押し付けて５分程度仕上げプレス成形する。
仕上げ用型枠８の各突起９は、予備成形品１ａの穴２の側面２ｂに当接して、その側面２ｂを滑らかに仕上げる周面９ｂを有しているが、穴２の底面２ａに対向する下面は、穴２の底面２ａに当接しないように上方へ凹入する凹入面９ａに構成されている。

したがって、仕上げプレス成形時においては、両型枠７，８により予備成形品１ａの上面と下面が滑らかに仕上げ成形され、かつ、仕上げ用型枠８の突起９の周面９ｂにより各穴２の側面２ｂも滑らかに仕上げ成形される。
それに対して、各穴２の底面２ａは突起９の凹入面９ａにより積極的に仕上げ成形されることはないが、下型枠７がほぼ水平に設置されているので、各穴２の底面２ａもほぼ水平に維持され、しかも、その底面２ａを含んで予備成形品１ａ全体が軟化点以上の８００℃に維持されているので、仕上げプレス成形の間に、底面２ａは自然に均されて滑らかな平坦面になり、その後、３０分程度かけて常温にまで徐冷するのである。

このようにして生化学用容器が製造されるのであり、その後、必要に応じて、少なくとも各穴２の底面２ａと側面２ｂに対して親水性処理が施される。
すなわち、生化学容器は軟化点以上にまで加熱されて焼成されるので、プレート本体１の表面にはＯＨ基があまり存在せず、例えば、各穴２内にアミノ基を含む試料を入れた場合、穴２の表面に対する試料の付着性が悪くなる。そのような弊害を除去するため、少なくとも各穴２の底面２ａと側面２ｂに水酸化カリウム（ＫＯＨ）あるいは水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）の水溶液を塗布するか、あるいは、プレート本体１全体を水溶液中に浸して親水性処理を施すのが好ましい。
なお、予備成形品１ａを製造する際に使用する予備型枠３、つまり、下型枠４と上型枠６、ならびに、仕上げプレス成形時に使用する仕上げ用の下型枠７と仕上げ用型枠８は、カーボンなどの耐熱性材料で形成され、また、予備成形品１ａの製造とその後の仕上げ作業は、窒素などの不活性雰囲気中において行われるものとする。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、図４に示すように、予備成形用型枠３として、平坦な箱状の下型枠１０と穴２に対応する截頭円錐形の突起１２を有する上型枠１１を使用して、生化学用容器の予備成形品１ａを製造する。
すなわち、第１の実施形態と同様、図４の（イ）に示すように、光透過性のガラス素材としてのソーダライムガラスＧａを軟化点以上、すなわち、１０００℃程度にまで加熱し、その加熱したソーダライムガラスＧａをほぼ水平に設置した下型枠１０内に入れ、その上から上型枠１１を押し付けて、予備プレス成形により予備成形品１ａを製造する。

その後、図４の（ロ）に示すように、予備成形品１ａを下型枠１０内に入れたままで、つまり、穴２を上にしてほぼ水平に維持し、予備成形品１ａを軟化点以上、例えば、８００℃程度に維持した状態で、図４の（ハ）に示すように、その上から第１の実施形態で使用したのと同じ仕上げ用型枠８を押し付けて、仕上げプレス成形する。
したがって、この第２の実施形態においても、両型枠８，１０により予備成形品１ａの上面と下面が、そして、仕上げ用型枠８の突起９の周面９ｂにより各穴２の側面２ｂがそれぞれ滑らかに仕上げ成形され、その仕上げプレス成形の間に、穴２の底面２ａは自然に均されて滑らかな平坦面になる。
なお、この第２の実施形態においても、各型枠８，１０，１１は、カーボンなどの耐熱性材料で形成され、各作業は窒素などの不活性雰囲気中において行われ、また、必要な場合には、少なくとも各穴２の底面２ａと側面２ｂに対して親水性処理が施されるものとする。

〔別実施形態〕
（１）先の第１と第２の実施形態では、マイクロプレートと称される生化学用容器の製造方法について説明したが、同じ方法でマイクロタス（μ−ＴＡＳ）と称される分析システム用のマイクロチップを製造することもできる。
生化学用プレートの一例であるマイクロチップは、図５に示すように、全体が光透過性ガラスＧで形成されたマイクロチップのプレート本体１を備え、そのプレート本体１には、上方に開口する複数本の溝、つまり、試料注入用の２本の溝１３，１４と２本の溝が合流する合流溝１５が設けられ、かつ、合流溝１５に連通する上方開口の凹部１６も設けられている。

このようなマイクロチップでは、少なくとも合流溝１５に関しては分光測定が可能なように滑らかに仕上げ、必要な場合には、２本の溝１３，１４も仕上げることになる。
このマイクロチップの製造においても、先の実施形態と同様に、予備成形用型枠を使用し、光透過性のガラス素材としてのソーダライムガラスＧａを軟化点以上の１０００℃程度にまで加熱して、予備プレス成形により予備成形品を製造する。
その後、溝１３，１４，１５を上にし、例えば、合流溝１５であれば、図６に示すように、溝１５の底面１５ａをほぼ水平に維持し、かつ、予備成形品を軟化点以上の８００℃程度に維持した状態で、その上から仕上げ用型枠を押し付けて、仕上げプレス成形する。

その仕上げ用型枠は、図示はしないが、予備成形品の溝１５の側面１５ｂに当接して、その側面１５を滑らかに仕上げる仕上げ面を有し、溝１５の底面１５ａに対向する下面は、溝１５の底面１５に当接しないように上方へ凹入する凹入面に構成されている。
したがって、この場合にも、予備成形品の上面と下面が滑らかに仕上げ成形され、かつ、溝１５の側面１５ｂも滑らかに仕上げ成形される。
それに対して、溝１５の底面１５ａは、ほぼ水平に維持され、かつ、予備成形品全体が軟化点以上の８００℃に維持されることで、仕上げプレス成形の間に自然に均されて滑らかな平坦面になる。

（２）先の実施形態では、予備成形品１ａを製造するに際し、予備成形用型枠３を使用して予備プレス成形により製造した例を示したが、プレス成形以外にも、例えば、ガラス素材Ｇａを溶融状態にして型枠内に流し込んで予備成形品１ａを製造することもできる。
また、そのガラス素材Ｇａとしては、先の実施形態で示したソーダライムガラス以外にも、無アルカリガラス（軟化点は約９２０℃程度）や石英ガラスなど、各種のガラス素材を使用することができる。

生化学用容器の斜視図生化学用容器の要部断面図第１の実施形態による生化学用容器の製造工程を示す断面図第２の実施形態による生化学用容器の製造工程を示す断面図マイクロチップの斜視図マイクロチップの要部断面図

符号の説明

１ａ予備成形品
２穴
２ａ穴の底面
２ｂ穴の側面
３予備成形用型枠
８仕上げ用型枠
１５溝
１５ａ溝の底面
１５ｂ溝の側面
Ｇ光透過性ガラス
Ｇａ光透過性のガラス素材

Claims

底面を有して上方に開口する複数の穴または溝を備えた生化学用プレートを光透過性ガラスにより製造する生化学用プレートの製造方法であって、
軟化点以上に加熱した光透過性のガラス素材により複数の穴または溝を備えた予備成形品を製造し、その後、その予備成形品を軟化点以上に維持し、かつ、予備成形品における前記穴または溝の開口を上にして前記底面をほぼ水平に維持した状態で、その複数の穴または溝内の前記底面に当接せずに側面に当接する仕上げ用型枠により仕上げプレス成形して製造する生化学用プレートの製造方法。
前記予備成形品を予備成形用型枠による予備プレス成形により製造する請求項１に記載の生化学用プレートの製造方法。
前記仕上げプレス成形時における予備成形品の加熱温度が、前記予備プレス成形時におけるガラス素材の加熱温度よりも低温である請求項２に記載の生化学用プレートの製造方法。