JP2020182910A - フィルタ構造体、バイオフィルタ、ナノポアセンサ及びフィルタ構造体の製造方法、並びにガラス構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】耐薬品性、衛生性、生体不活性に優れ、かつ、低コストで容易に製造可能なフィルタ構造体、バイオフィルタ及びナノポアセンサを提供する。【解決手段】フィルタ構造体１は、第一開口中空部７を有する厚肉部２としてのガラス基材３と、第一開口中空部７の一端開口部を覆う薄肉部４としてのガラスフィルム５と、を備える。ガラスフィルム５は、第一開口中空部７に対応する位置で厚み方向に貫通する孔９を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、特定の微細物を選択するためのフィルタ構造体、並びに、このフィルタ構造体を備えたバイオフィルタ及びナノポアセンサに関する。

近年、検査対象物の中からＤＮＡやタンパク質などの特定の微細物を選択的に抽出するために、バイオフィルタやナノポアセンサの開発が進められている。これらの装置は、特に、ウイルス検査、癌の早期発見など、医療分野への応用が期待されている。

バイオフィルタは、検査対象物（例えば血液）の中から特定の微細物（例えば癌由来のエクソソーム）を選択的に抽出するフィルタ機能を備え、ナノポアセンサは、このフィルタ機能に加え、選択的に抽出した微細物を検出（又は、検出及び分析）するセンサを更に備える。

バイオフィルタやナノポアセンサのフィルタ機能を実現するフィルタ構造体は、中空部を有する厚肉部と、中空部の一端開口部を覆う薄肉の薄肉部と、を備え、薄肉部には、中空部に対応する位置で、厚み方向に貫通する微細孔（例えばナノポア）が設けられている。この微細孔に特定の微細物を通すことにより、検査対象物の中から特定の微細物を選択的に抽出する（例えば特許文献１及び２を参照）。

薄肉部には、例えば、アルミニウム薄膜、シリコン薄膜、グラフェンなどの極薄板基板が使用される。

特開２０１４−１９０８９１号公報 特開２０１５−１０８５７５号公報

バイオフィルタやナノポアセンサに用いられるフィルタ構造体は、医療分野への応用が期待されていることから、耐薬品性に優れる、衛生性に優れる、生体不活性に優れるなどの諸特性が要求され得る。さらに、これら要求を満たしつつ微細なポアなどを精密に加工可能である必要があるため、従来のフィルタ構造体には使用可能な部材が限られ、極めて高価であったり、加工が容易でなかった。

本発明は、耐薬品性、衛生性、生体不活性に優れ、かつ、低コストで容易に製造可能なフィルタ構造体、バイオフィルタ及びナノポアセンサを提供することを課題とする。

本発明に係るフィルタ構造体は、第一開口中空部を有する厚肉部と、第一開口中空部の開口部を覆う薄肉部と、を備え、薄肉部は、第一開口中空部に対応する位置で厚み方向に貫通する孔を有するガラスフィルムからなることを特徴とする。

このようにすれば、フィルタ構造体を構成する薄肉部が、ガラスフィルムからなることから、ガラスに由来する、高い耐薬品性、高い衛生性、高い生体不活性を実現できる。また、ガラスフィルムであれば、低コストで容易に製造可能である。

上記の構成において、孔の開口部の最長部が１００μｍ以下であり、薄肉部の厚みが５０μｍ以下であることが好ましい。

このようにすれば、孔の開口部が十分小さく、かつ、薄肉部の厚みが十分薄くなるため、微細物を選択的に通過させることができるフィルタ機能を付与しやすくなる。

上記の構成において、厚肉部が、第一開口中空部を有する板又はブロック状のガラス基材から構成され、薄肉部を構成するガラスフィルムが、ガラス基材に積層されて接合されていることが好ましい。

フィルタ構造体は、第一開口中空部を有する厚肉部と、孔を有する薄肉部とが、ガラス製の一体品である態様でもよいが、一体品の場合には加工が複雑になりやすく、製造効率が悪くなるおそれがある。これに対し、上記の構成のように、厚肉部をガラス基材、薄肉部をガラス基材とは別体のガラスフィルムでそれぞれ構成し、これら別体品を接合する態様とすれば、一体品に比べて加工が簡単になり、製造効率がよくなる。

ガラス基材とガラスフィルムとを備える場合、薄肉部を構成するガラスフィルムの少なくとも一方主面が火造り面からなることが好ましい。

このようにすれば、ガラスフィルムの主面が、研磨等の後加工を施すことなく、平滑な面となる。なお、火造り面を有するガラスフィルムとしては、例えばオーバーフローダウンドロー法で成形したガラスフィルムを利用できる。

ガラス基材とガラスフィルムとを備える場合、ガラスフィルムを介してガラス基材に積層され、第一開口中空部と対向する第二開口中空部を有するガラスカバーと、ガラス基材、ガラスフィルム及びガラスカバーを接合する溶融固化部と、を更に備え、溶融固化部が、ガラスフィルムを介してガラス基材とガラスカバーとに連続して跨っていてもよい。

このようにすれば、溶融固化部が、ガラスフィルムを介してガラス基材とガラスカバーとに連続して跨って形成されるため、ガラスフィルムが薄くても十分な接合面積を確保できる。その結果、ガラス基材、ガラスフィルム及びガラスカバーの接合強度を高め、接合部分の気密性を高めることができる。また、ガラスフィルムは、ガラス基材とガラスカバーとの間に挟まれて保護されるため、他部材がガラスフィルムに接触しにくく、ガラスフィルムの破損も抑制できる。

この場合、溶融固化部が、第一開口中空部のガラスフィルム側の開口部に沿って同心環状に複数形成されていることが好ましい。

このようにすれば、ガラス基材、ガラスカバー及びガラスフィルムの接合強度がより高められ、接合部分の気密性が向上する。

ガラス基材とガラスフィルムとを備える場合、ガラス基材とガラスフィルムとの間に導体からなる接合層を更に備えていてもよい。

このようにすれば、ガラス基材及びガラスフィルムを比較的低い温度で陽極接合により強固に接合することができる。ガラスフリットを用いた接合の場合、揮発物による汚染が生じるおそれがあるが、陽極接合の場合、揮発物が生じるおそれも極めて少ない。

ガラス基材とガラスフィルムとを備える場合、ガラス基材及びガラスフィルムが、直接接触し、ガラス基材及びガラスフィルムの互いの接触面の算術平均粗さＲａがいずれも２ｎｍ以下であり、ガラス基材及びガラスフィルムが、接触面間の分子間力により接合されていてもよい。

このようにすれば、ガラス基材とガラスフィルムとの間に接着剤のような介在物を配置する必要がないため、両者を簡単に接合することができる。

本発明に係るバイオフィルタは、上記の構成を有するフィルタ構造体を備え、薄肉部の厚みが、１〜３０μｍであり、孔は、直径が１〜５０μｍの円形開口部を有することを特徴とする。

このようにすれば、上記のフィルタ構造体で述べた同様の作用効果を享受できる。つまり、耐薬品性、衛生性、生体不活性に優れ、かつ、低コストで容易に製造可能なバイオフィルタを提供できる。

本発明に係るナノポアセンサは、上記の構成を有するフィルタ構造体と、孔を通過した微細物を検出するセンサと、を備え、薄肉部に孔を一つ備え、薄肉部の厚みが、１〜３０μｍであり、孔の開口部の最長部が１０００ｎｍ以下であることを特徴とする。

このようにすれば、上記のフィルタ構造体で述べた同様の作用効果を享受できる。つまり、耐薬品性、衛生性、生体不活性に優れ、かつ、低コストで容易に製造可能なナノポアセンサを提供できる。

ナノポアセンサの場合、孔は、直径が１００〜１０００ｎｍの円形開口部を有することが好ましい。

本発明に係るフィルタ構造体の製造方法は、第一開口中空部を有する板状又はブロック状のガラス基材と、第一開口中空部と対向する第二開口中空部を有するガラスカバーとの間に、ガラスフィルムを配置し、第一開口中空部の開口部を前記ガラスフィルムの一方主面で施蓋し、第二開口中空部の開口部をガラスフィルムの他方主面で施蓋する積層工程と、積層工程の後で、ガラス基材、ガラスフィルム及びガラスカバーを接合する溶融固化部を形成する接合工程と、ガラスフィルムに、第一開口中空部に対応する位置で厚み方向に貫通する孔を形成する孔あけ工程と、を備え、接合工程では、ガラス基材、ガラスフィルム及びガラスカバーに対してレーザ光を照射し、ガラス基材、ガラスフィルム及びガラスカバーを溶融固化することにより、溶融固化部を、ガラスフィルムを介してガラス基材とガラスカバーとに連続して跨るように形成することを特徴とする。なお、孔あけ工程は、積層工程の前、積層工程の後かつ接合工程の前、接合工程の後のいずれのタイミングで行ってもよい。

このようにすれば、ガラスに由来する、高い耐薬品性、高い衛生性、高い生体不活性を有するフィルタ構造体を低コストで容易に製造できる。また、接合工程において、ガラスフィルムが薄くても十分な接合面積を確保できるため、ガラス基材、ガラスフィルム及びガラスカバーの接合強度を高め、接合部分の気密性を高めることができる。ガラスフィルムは、ガラス基材とガラスカバーとの間に挟まれて保護されるため、製造過程で他部材がガラスフィルムに直接接触しにくく、ガラスフィルムが破損するのを抑制できる。

本発明に係るフィルタ構造体の製造方法は、第一開口中空部を有する板状又はブロック状のガラス基材と、第一開口中空部の開口部を一方主面で施蓋するガラスカバーとを、導体からなる接合層を介して積層する積層工程と、積層工程の後で、ガラス基材及びガラスフィルムを、接合層を介して陽極接合する接合工程と、ガラスフィルムに、第一開口中空部に対応する位置で厚み方向に貫通する孔を形成する孔あけ工程と、を備えることを特徴とする。なお、孔あけ工程は、積層工程の前、積層工程の後かつ接合工程の前、接合工程の後のいずれのタイミングで行ってもよい。

このようにすれば、ガラスに由来する、高い耐薬品性、高い衛生性、高い生体不活性を有するフィルタ構造体を低コストで容易に製造できる。また、接合工程において陽極接合が用いられるため、ガラス基材及びガラスフィルムを比較的低い温度で強固に接合することができる。ガラスフリットを用いた接合の場合、揮発物による汚染が生じるおそれがあるが、陽極接合の場合、揮発物が生じるおそれも極めて少ない。

本発明に係るフィルタ構造体の製造方法は、第一開口中空部を有する板状又はブロック状のガラス基材と、第一開口中空部の開口部を一方主面で施蓋するガラスカバーとを、直接接触させた状態で積層する積層工程と、ガラスフィルムに、第一開口中空部に対応する位置で厚み方向に貫通する孔を形成する孔あけ工程と、を備え、ガラス基材及びガラスフィルムの互いの接触面の算術平均粗さＲａがいずれも２ｎｍ以下であり、積層工程では、ガラス基材及びガラスフィルムを、接触面間の分子間力により接合することを特徴とする。なお、孔あけ工程は、積層工程の前、積層工程の後のいずれのタイミングで行ってもよい。

このようにすれば、ガラスに由来する、高い耐薬品性、高い衛生性、高い生体不活性を有するフィルタ構造体を低コストで容易に製造できる。また、積層工程において、ガラス基材とガラスフィルムとの間に接着剤のような介在物を配置する必要がないため、両者を簡単に接合することができる。

本発明に係るガラス構造体は、第一開口中空部を有する厚肉部と、第一開口中空部の開口部を覆う薄肉部と、を備え、薄肉部は、第一開口中空部に対応する位置で厚み方向に貫通する孔を有するガラスフィルムからなることを特徴とする。

本発明によれば、耐薬品性、衛生性、生体不活性に優れ、かつ、低コストで容易に製造可能なフィルタ構造体、バイオフィルタ及びナノポアセンサを提供することができる。

第一実施形態に係るフィルタ構造体の断面図である。 図１のＸ領域を拡大して示す断面図である。 フィルタ構造体の製造方法に係る一工程を示す断面図である。 フィルタ構造体の製造方法に係る一工程を示す断面図である。 フィルタ構造体の製造方法に係る一工程を示す断面図である。 第二実施形態に係るフィルタ構造体の製造方法を示す断面図である。 フィルタ構造体の製造方法に係る一工程を示す平面図である。 フィルタ構造体の製造方法に係る一工程を示す断面図である。 フィルタ構造体の製造方法に係る一工程を示す平面図である。 フィルタ構造体の製造方法に係る一工程を示す平面図である。 第三実施形態に係るナノポアセンサを示す断面図である。 第四実施形態に係るバイオフィルタを示す断面図である。 第五実施形態に係るフィルタ構造体を示す断面図である。 第六実施形態に係るフィルタ構造体を示す断面図である。 フィルタ構造体の製造方法に係る一工程を示す平面図である。 フィルタ構造体の製造方法に係る一工程を示す平面図である。 第七実施形態に係るフィルタ構造体を示す断面図である。 フィルタ構造体の製造方法に係る一工程を示す平面図である。 第八実施形態に係るフィルタ構造体を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

（第一実施形態）
図１に示すように、第一実施形態に係るフィルタ構造体１は、厚肉部２としてのガラス基材３と、薄肉部４としてのガラスフィルム５と、ガラスカバー６と、を備え、例えばナノポアセンサやバイオフィルタに好適に利用できる（後述する図１１及び図１２を参照）。

ガラスフィルム５は、ガラス基材３とガラスカバー６との間に配置され、この状態で、ガラス基材３、ガラスフィルム５及びガラスカバー６が接合されている。なお、以下の説明では、ガラス基材３側を「下」、ガラスカバー６側を「上」として説明するが、上下の向きはこれに限定されない。

ガラス基材３は、ガラス（無アルカリガラス又はアルカリガラス）により板状又はブロック状に構成される。

ガラス基材３は、平面視で矩形状に構成されるが、この形状に限定されず、円形状その他の各種形状に構成され得る。

ガラス基材３の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、１００〜１５００μｍであることが好ましく、１００〜１０００μｍであることがより好ましい。

ガラス基材３の熱膨張係数は、特に限定されるものではないが、３０〜３８０℃における熱膨張係数が、例えば３０〜１２０×１０^−７／℃であることが好ましい。３０〜３８０℃における熱膨張係数は、ディラトメーター、熱機械分析（ＴＭＡ）等で測定可能である。

ガラス基材３は、上面３ａから下面３ｂまで厚み方向に貫通する第一開口中空部７を有する。第一開口中空部７は平面視で円形、つまり円柱状の空間に構成されるが、この形状に限定されるものではない。第一開口中空部７の上方開口部（つまり、ガラスフィルム５側の開口部）の直径Ｌ１は、２〜５０ｍｍであることが好ましく、５〜２０ｍｍであることがより好ましい。

第一開口中空部７は、例えば、ドリル等による機械加工、レーザ加工、超音波加工などにより形成される。なお、加工後にフッ酸エッチングなどにより端面処理を行うことが好ましい。

ガラスカバー６は、ガラス（無アルカリガラス又はアルカリガラス）により板状又はブロック状に構成される。

ガラスカバー６は、平面視で矩形状に構成されるが、この形状に限定されず、円形状その他の各種形状に構成され得る。

ガラスカバー６の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、１００〜１５００μｍであることが好ましく、１００〜１０００μｍであることがより好ましい。ガラスカバー６の厚みは、ガラス基材３の厚みと同じであってもよい。あるいは、ガラスカバー６の厚みは、ガラス基材３の厚みよりも厚くてもよいし、薄くてもよい。

ガラスカバー６の熱膨張係数は、特に限定されるものではないが、３０〜３８０℃における熱膨張係数が、例えば３０〜１２０×１０^−７／℃であることが好ましい。

ガラスカバー６は、上面６ａから下面６ｂまで厚み方向に貫通する第二開口中空部８を有する。第二開口中空部８は、例えば、ドリル等による機械加工、レーザ加工、超音波加工などにより形成される。なお、加工後にフッ酸エッチングなどにより端面処理を行うことが好ましい。

第二開口中空部８は平面視で円形、つまり円柱状の空間に構成されるが、この形状に限定されるものではない。第二開口中空部８の下方開口部（ガラスフィルム５側の開口部）の開口面積は、第一開口中空部７の上方開口部の開口面積と同じであるが、異なっていてもよい。両者の開口面積が異なる場合、第二開口中空部８の下方開口部の開口面積が、第一開口中空部７の上方開口部の開口面積よりも大きいことが好ましい。

ガラスフィルム５は、ガラス基材３の上面３ａとガラスカバー６の下面６ｂとの間に挟まれている。この状態で、ガラスフィルム５の下面（一方主面）５ｂは、第一開口中空部７の上方開口部を施蓋（閉塞）し、ガラスフィルム５の上面（他方主面）５ａは、第二開口中空部８の下方開口部を施蓋（閉塞）している。これにより、ガラスフィルム５は、第一開口中空部７及び第二開口中空部８を上下二つに区分する。

ガラスフィルム５の厚みＬ２は、５０μｍ以下であることが好ましく、０．１〜５０μｍであることが好ましく、０．５〜２０μｍであることがより好ましく、１〜１０μｍであることが最も好ましい。ガラスフィルム５としては、日本電気硝子株式会社製の「Ｇ−Ｌｅａｆ」（登録商標）、あるいは「ガラスリボン」が好適に使用される。

ガラスフィルム５の熱膨張係数は、特に限定されるものではないが、３０〜３８０℃における熱膨張係数が、例えば３０〜１２０×１０^−７／℃であることが好ましい。

ガラスフィルム５は、平面視で矩形状に構成されるが、この形状に限定されず、円形状その他の各種形状に構成され得る。ガラスフィルム５は、第一開口中空部７の上方開口部及び第二開口中空部８の下方開口部を覆うことができれば、ガラス基材３及びガラスカバー６の大きさや形状と異なっていてもよい。例えば、ガラス基材３及びガラスカバー６を矩形状とし、ガラスフィルム５をガラス基材３及びガラスカバー６よりも小さい円形状としてもよい。

ガラスフィルム５に使用されるガラスとしては、例えば無アルカリガラスが使用されるが、ガラスフィルム５の材料はアルカリガラスであってもよい。本実施形態において、無アルカリガラスとは、アルカリ金属酸化物（Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、及びＫ_２Ｏ）が実質的に含まれていないガラスのことであって、具体的には、アルカリ金属酸化物の重量比が３０００ｐｐｍ以下のガラスのことである。本発明におけるアルカリ金属酸化物の重量比は、好ましくは１０００ｐｐｍ以下であり、より好ましくは５００ｐｐｍ以下であり、最も好ましくは３００ｐｐｍ以下である。無アルカリガラスとしては、日本電気硝子株式会社製の「ＯＡ−１０Ｇ」や「ＯＡ−１１」が好適に使用される。

ガラスフィルム５は、例えば、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウンドロー法、リドロー法などのダウンドロー法や、フロート法などを用いて製造される。中でも、オーバーフローダウンドロー法は、表裏両側の主面が火造り面となって高い表面品位を実現できるため好ましい。また、ガラスフィルム５には、厚みを薄くするために、必要に応じてエッチング等によるスリミング加工が行われる。すなわち、ガラスフィルム５の少なくとも一方主面はエッチング面により構成されていてよいし、表裏両側の主面がエッチング面により構成されていてよい。また、ガラスフィルム５の主表面は研磨されていてもよい。すなわち、ガラスフィルム５の少なくとも一方主面は研磨面により構成されていてよいし、表裏両側の主面が研磨面により構成されていてよい。また、これらが組み合わされ、例えば、ガラスフィルム５の一方主面が火造り面で、他方主面がエッチング面または研磨面で構成されていてもよい。なお、ガラス基材３及びガラスカバー６にも、上記に例示した成形方法を適用できる。

ガラスフィルム５は、第一開口中空部７に対応する位置で、上面５ａから下面５ｂまで厚み方向に貫通する微細な孔（微細孔）９を有する。微細孔９は、第一開口中空部７と第二開口中空部８とを連通する。微細孔９は、第一開口中空部７に対応する位置に一個設けられているが、第一開口中空部７に対応する位置に複数個設けられていてもよい。

微細孔９は、分離対象或いは観測や検定対象となる特定の微細物が流通可能なサイズおよび形状に設定される。例えば、微細孔９は円形の開口部を有する貫通孔であり、その直径（開口部の最長部）は、１００μｍ以下であることが好ましく、０．１〜５０μｍであることがより好ましい。具体的には、特定の微細物がウイルスやエクソソームの場合、微細孔９の直径は、０．１〜０．５μｍであることが好ましい。特定の微細物が細菌（大腸菌、黄色ブドウ球菌など）の場合、微細孔９の直径は、１〜５μｍであることが好ましい。特定の微細物が真核細胞（赤血球、白血球など）の場合、微細孔９の直径は、５〜２０μｍであることが好ましい。なお、微細孔９の開口部の形状は円形に限らず、例えば、楕円形、長丸孔、矩形、正方形、長方形、等の形状であってもよい。

微細孔９の加工方法は、特に限定されるものではないが、例えば、ドリル等による機械加工、レーザ加工、超音波加工、ＦＩＢ（イオンビーム）加工などが利用できる。微細孔９がナノメートルサイズの場合には、ＦＩＢ加工を利用することが好ましい。

ガラス基材３、ガラスカバー６及びガラスフィルム５は、同材質のガラスから構成されることが好ましい。また、ガラス基材３、ガラスカバー６及びガラスフィルム５の熱膨張係数は、同じであることが好ましい。

第一開口中空部７の上方開口部の直径Ｌ１［ｍｍ］とガラスフィルム５の厚みＬ２［ｍｍ］との比Ｌ１／Ｌ２は、５０〜５０００であることが好ましく、１００〜２０００であることがより好ましい。これにより、ガラスフィルム５に適度な強度を確保しつつ、その厚みを薄くできる。

図２に示すように、ガラス基材３、ガラスカバー６及びガラスフィルム５は、第一開口中空部７の上方開口部が封止されるように、溶融固化部１０により互いに接合されている。溶融固化部１０は、レーザ接合により形成される。詳細には、溶融固化部１０は、レーザ光の照射領域において、ガラス基材３、ガラスカバー６及びガラスフィルム５を溶融した後に、その溶融部を固化させることにより形成される。つまり、溶融固化部１０は、例えば、ガラス基材３、ガラスカバー６及びガラスフィルム５から選ばれる一種又は二種以上の材料から構成され、これら以外の材質は実質的に含まない。

溶融固化部１０は、第一開口中空部７の上方開口部に沿って同心環状（本実施形態では同心円状）に複数（図例では三つ）形成されるが、一つであってもよい。複数の溶融固化部１０は、互いに半径方向に離間しているが、半径方向で重なっていてもよい。各溶融固化部１０は、平面視で円環状に構成されるが、これに限らず、四角形状その他の環形状に構成され得る。

溶融固化部１０は、厚み方向において、ガラスフィルム５を介してガラス基材３とガラスカバー６とに連続して跨って形成されている。つまり、溶融固化部１０の厚み方向の一端部は、ガラス基材３の上面３ａ近傍に形成され、溶融固化部１０の厚み方向の他端部は、ガラスカバー６の下面６ｂ近傍に形成される。溶融固化部１０の厚み方向の中間部は、ガラスフィルム５の上面５ａから下面５ｂに至る厚み方向の全域にわたって形成される。溶融固化部１０は、外部に露出していない。なお、本実施形態では、溶融固化部１０の内部において、ガラス基材３とガラスフィルム５との間には界面がなく、ガラスカバー６とガラスフィルム５との間にも界面がない。もちろん、溶融固化部１０の内部において、ガラス基材３とガラスフィルム５との間、及び／又は、ガラスカバー６とガラスフィルム５との間に界面が残っていてもよい。

溶融固化部１０の幅寸法Ｌ３は、１０〜２００μｍであることが好ましく、１０〜１００μｍであることがより好ましく、１０〜５０μｍであることが最も好ましい。溶融固化部１０の厚みＬ４は、１０〜２００μｍであることが好ましく、１０〜１５０μｍであることがより好ましく、１０〜１００μｍであることが最も好ましい。ただし、溶融固化部１０の厚みＬ４は、ガラスフィルム５の厚みよりも大きく、かつ、ガラス基材３、ガラスフィルム５及びガラスカバー６の厚みの総和よりも小さい。

溶融固化部１０の平面方向の残留応力の最大値は、１０ＭＰａ以下であることが好ましく、７ＭＰａ以下であることがより好ましく、５ＭＰａ以下であることが最も好ましい。平面方向の残留応力の最大値は、１０ｍｍ×１０ｍｍ以上の寸法を有するガラス板において、ユニオプト社製複屈折測定機：ＡＢＲ−１０Ａを用いて、接合部付近の複屈折（単位：ｎｍ）を計測し、平面方向の残留応力に換算した場合の最大値である。また、光学的な複屈折の測定、すなわち直交する直線偏光波の光路差の測定により、ガラス板中の残留応力値を見積ることが可能であり、残留応力により発生する偏差応力Ｆ（ＭＰａ）は、Ｆ＝Ｄ／ＣＷの式で表記される。「Ｄ」は光路差（ｎｍ）であり、「Ｗ」は偏光波が通過した距離（ｃｍ）であり、「Ｃ」は光弾性定数（比例定数）であり、通常、２０〜４０（ｎｍ／ｃｍ）／（ＭＰａ）の値になる。なお、平面方向の残留応力には、引張応力と圧縮応力が存在するが、上記では、両者の絶対値を評価するものとする。

第一開口中空部７の上方開口部の縁部と、最も内側の溶融固化部１０との間の幅寸法Ｌ５は、２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍｍ以下が最も好ましい。これにより、溶融固化部１０が、第一開口中空部７に近接して形成される。なお、溶融固化部１０は、第一開口中空部７の側部７ａに露出しないことが好ましい。

次に、上記の構成を備えたフィルタ構造体１を製造する方法を説明する。

本実施形態に係るフィルタ構造体１の製造方法は、積層工程と、接合工程と、孔あけ工程と、を順に備える。

図３に示すように、積層工程では、ガラス基材３とガラスカバー６との間にガラスフィルム５が介在するように、ガラス基材３、ガラスカバー６及びガラスフィルム５を積層して積層体１１を形成する。この状態で、ガラスフィルム５は、第一開口中空部７及び第二開口中空部８をそれぞれ施蓋し、第一開口中空部７及び第二開口中空部８を二つに区分する。

このようにすれば、積層工程の後工程において、ガラスフィルム５は、ガラス基材３とガラスカバー６との間に挟まれて保護されるため、製造過程で他部材がガラスフィルム５に接触しにくく、ガラスフィルム５が破損するのを抑制できる。

図４及び図５に示すように、接合工程では、レーザ照射装置１２により、積層体１１に対してレーザ光Ｌを集光して照射する。レーザ光Ｌは、ガラスカバー６側から照射されるが、ガラス基材３側から照射してもよい。使用されるレーザ光Ｌとしては、ピコ秒オーダーやフェムト秒オーダーのパルス幅を有する超短パルスレーザー光が好適に使用される。

レーザ光Ｌの波長は、ガラス部材を透過する波長であれば特に限定されるものではないが、例えば、４００〜１６００ｎｍであることが好ましく、５００〜１３００ｎｍであることがより好ましい。レーザ光Ｌのパルス幅は、１０ｐｓ以下であることが好ましく、５ｐｓ以下であることがより好ましく、２００ｆｓ〜３ｐｓであることが最も好ましい。レーザ光Ｌの集光位置は、ガラスカバー６側から照射する場合には、ガラス基材３の上面３ａ近傍であることが好ましく、ガラス基材３の上面３ａから上方に１００μｍ離れた位置からガラス基材３の上面３ａまでの範囲であることがより好ましく、ガラス基材３の上面３ａから上方に５０μｍ離れた位置からガラス基材３の上面３ａまでの範囲であることが最も好ましい。レーザ光Ｌの集光径は、５０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以下であることが好ましい。

図５に示すように、レーザ光Ｌは、第一開口中空部７の上方開口部の外側で、上方開口部に沿って円軌道Ｔを描くように走査される。この場合において、レーザ光Ｌは、その照射領域Ｒが円軌道Ｔ上で重なりながら円軌道Ｔを一周するように走査される。あるいは、レーザ光Ｌは、その円軌道Ｔを複数回にわたって周回するように走査され得る。なお、溶融固化部１０を同心円状に複数形成する場合には、レーザ光Ｌを走査する円軌道Ｔも同心円状に複数設定される。このようにレーザ光Ｌを走査することで、円軌道Ｔ上に形成された円環状の照射領域Ｒにおいて、ガラス基材３、ガラスフィルム５及びガラスカバー６が溶融し、その溶融部が固化する。この溶融固化部１０は、ガラスフィルム５を介してガラス基材３とガラスカバー６とに連続的に跨って形成され、ガラス基材３、ガラスフィルム５及びガラスカバー６が接合される。

孔あけ工程では、図示は省略するが、例えばＦＩＢ加工などの任意の加工方法により、第一開口中空部７に対応する位置でガラスフィルム５に微細孔９を形成する。これにより、フィルタ構造体１が製造される。なお、孔あけ工程が、接合工程の後で行われる場合を例示したが、孔あけ工程は、積層工程の前、積層工程の後かつ接合工程の前、接合工程の後のいずれのタイミングで行ってもよい。

以上のように製造されたフィルタ構造体１によれば、その構成要素である、ガラス基材３、ガラスフィルム５及びガラスカバー６が、全てガラス製であることから、ガラスに由来する、高い耐薬品性、高い衛生性、高い生体不活性を実現できる。また、フィルタ構造体１として、高価な材質や加工が難しい材質を用いる必要がないことから、低コストで容易に製造できるという利点もある。したがって、バイオフィルタやナノポアセンサ、ナノポアシーケンサ、その他ナノデバイス等に好適に利用できる。

また、ガラス基材３とガラスカバー６との間にガラスフィルム５が配置され、溶融固化部１０がガラスフィルム５を介してガラス基材３とガラスカバー６とに連続的に跨っているため、ガラスフィルム５が薄くても、接合工程で十分な接合面積を確保できる。したがって、ガラス基材３、ガラスフィルム５及びガラスカバー６の接合強度を高め、接合部分の気密性を高めることができる。

ここで、ガラスカバー６を設けずにガラス基材３とガラスフィルム５との界面近傍に溶融固化部を形成することも考えられるが、この場合にはレーザ光の集光径を極小に絞り、かつ、集光位置を厳格に管理しなければならず、歩留まりの低下を招くおそれがある。これに対し、ガラスカバー６を設けることで、ガラス基材３、ガラスカバー６及びガラスフィルム５の三層に跨る領域に溶融固化部１０の形成領域を拡大できるため、レーザ光Ｌの集光径や集光位置の管理も比較的緩やかになり、歩留まりの向上を図ることができる。

（第二実施形態）
図６〜図１０に示すように、第二実施形態では、フィルタ構造体１の量産に適した製造方法を例示する。

第二実施形態に係るフィルタ構造体１の製造方法は、複数のフィルタ構造体１を切り出し可能な第一積層体１３を形成する積層工程と、第一積層体１３の各構成を接合する接合工程と、第一積層体１３から複数の第二積層体１４（個々のフィルタ構造体１に対応する部材）を切り出す切断工程と、孔あけ工程と、を備える。

図６に示すように、積層工程では、まず、元ガラス基材１５と、元ガラスフィルム１６と、元ガラスカバー１７と、を準備する。元ガラス基材１５は、複数の第一開口中空部７を有し、複数のガラス基材３が切り出し可能である。元ガラスフィルム１６は、複数のガラスフィルム５が切り出し可能である。元ガラスカバー１７は、複数の第二開口中空部８を有し、複数のガラスカバー６が切り出し可能である。

次に、積層工程では、元ガラスフィルム１６が元ガラス基材１５と元ガラスカバー１７との間に介在するように、元ガラス基材１５、元ガラスフィルム１６及び元ガラスカバー１７を積層する。元ガラスフィルム１６は、元ガラス基材１５と元ガラスカバー１７との間に配置された状態で、各々の対向する第一開口中空部７及び第二開口中空部８を同時に施蓋し、各々の対向する第一開口中空部７及び第二開口中空部８を二つに区分する。これにより、第一積層体１３が形成される。

図７及び図８に示すように、接合工程では、第一積層体１３に対してガラス部材（図示例では元ガラスカバー１７）側からレーザ光Ｌが照射される。レーザ光Ｌは、各第一開口中空部７の上方開口部の外側で、各上方開口部に沿って円周状に走査される。本実施形態では、複数の第一開口中空部７の周囲に対応する位置で、レーザ照射装置１２からレーザ光Ｌを照射する。全ての第一開口中空部７の周囲に対応する位置でレーザ光Ｌが照射されると、接合工程が終了する。これにより、元ガラス基材１５、元ガラスカバー１７及び元ガラスフィルム１６が、複数の溶融固化部１０によって接合される。なお、接合工程では、複数のレーザ光Ｌを複数の第一開口中空部７に対応する位置で、同時に照射してもよい。このようにすることで、効率良く接合することができる。

図９に示すように、切断工程は、第一積層体１３（元ガラス基材１５、元ガラスフィルム１６及び元ガラスカバー１７）を切断する。切断工程では、例えば、第一積層体１３に設定される直線状（格子状）の切断予定線ＣＬに沿って第一積層体１３を切断する。この切断予定線ＣＬは、第一積層体１３から複数の第二積層体１４を切り出すために設定される。つまり、元ガラス基材１５からは複数のガラス基材３が切り出され、元ガラスフィルム１６からは複数のガラスフィルム５が切り出され、元ガラスカバー１７からは複数のガラスカバー６が切り出される。切断工程では、例えばスクライブ割断、レーザ熱割断、レーザ溶断、ダイサー切断、ワイヤソー切断等の切断方法により、第一積層体１３を切断する。これにより、図１０に示すように、ガラス基材３、ガラスカバー６及びガラスフィルム５を溶融固化部１０によって接合してなる複数の個片（個別）の第二積層体１４が形成される。なお、レーザ溶断を用いた場合、例えば、切断面（外周面）においても、ガラス基材３、ガラスカバー６及びガラスフィルム５を接合できるという利点がある。また、本実施形態では、図１１に示すように、第一積層体１３から第二積層体１４を個別に切り出しているが、これに限らず、二個以上の第二積層体１４を含むユニットが構成されるように、第一積層体１３を切断してもよい。

孔あけ工程では、第二積層体１４に含まれるガラスフィルム５に微細孔９を形成する。これにより、第二積層体１４からフィルタ構造体１が製造される。なお、孔あけ工程が、切断工程の後で行われる場合を例示したが、孔あけ工程は、積層工程の前、積層工程の後かつ接合工程の前、接合工程の後かつ切断工程の前、切断工程の後のいずれのタイミングで行ってもよい。

（第三実施形態）
図１１に示すように、第三実施形態では、フィルタ構造体１を備えたナノポアセンサ１８を例示する。

本実施形態に係るナノポアセンサ１８は、フィルタ構造体１を介して分離された第一空間１９及び第二空間２０と、検査対象物に含まれる特定の微細物Ｐ_０を検出するセンサ２１と、を備える。

第一空間１９及び第二空間２０は、それぞれ液体を収容可能な槽状構造をなす。換言すればナノポアセンサ１８は、内部において第一空間１９を構成する第一槽、および内部において第二空間２０を構成する第二槽を備える。フィルタ構造体１の第二開口中空部８は第一空間１９に面しており、フィルタ構造体１の第一開口中空部７は第二空間２０に面している。

第一空間１９及び第二空間２０は、フィルタ構造体１の微細孔（ナノポア）９によって連通している。微細孔９は、ガラスフィルム５に一つだけ設けられており、その直径は、ナノメートルサイズに設定される。具体的には、微細孔９の直径（開口部の最長部）は、例えば、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、１００〜１０００ｎｍであることがより好ましい。

ガラスフィルム５の厚みは、１〜３０μｍであることが好ましい。

第一空間１９には第一電極２２が配置され、第二空間２０には第二電極２３が配置されている。第一空間１９及び第二空間２０には、電解液が充填されており、電極２２，２３間に電源２４により電圧を印加すると、第一空間１９及び第二空間２０に電界が形成される。

第一空間１９に検査対象物を導入すると、検査対象物に含まれる微細物Ｐが帯電し、電界に応じて移動する。この移動の過程で、特定の微細物Ｐ_０は、微細孔９を通過して第二空間２０に流入する。

センサ２１は、特定の微細物Ｐ_０が微細孔９を通過する際に生じるイオン電流（あるいは電気抵抗変化）を測定する。本実施形態では、センサ２１は電流計で構成される。ガラスフィルム５の厚みが薄いほど、センサ２１の感度が高くなる。

ナノポアセンサ１８は、上記の構成に限定されない。微細物Ｐ_０の移動方式として、上記では電位差移動方式を例示したが、酵素移動方式、力学的移動方式なども採用し得る（例えば特許文献１を参照）。また、微細物Ｐ_０の検出方式として、イオン電流方式（封鎖電流方式）を例示したが、トンネル電流方式、キャパシタンス方式、電界効果トランジスタ方式なども採用し得る（例えば特許文献１を参照）。

本実施形態におけるその他の構成は、第一実施形態と同じである。本実施形態において、第一実施形態と共通する構成要素には、共通符号を付している。本実施形態に係るフィルタ構造体１は、第一実施形態又は第二実施形態で例示した製造方法により製造できる。

（第四実施形態）
図１２に示すように、第四実施形態では、フィルタ構造体１を備えたバイオフィルタ２５を例示する。

本実施形態に係るバイオフィルタ２５は、フィルタ構造体１のガラス基材３の下面３ｂにスライドガラス２６が接合されている。つまり、第一開口中空部７の下方開口部は、スライドガラス２６によって閉塞されている。

検査対象物を液体（例えば水）と共に第二開口中空部８に供給すると、検査対象物に含まれる特定の微細物Ｐ_０が、ガラスフィルム５の微細孔９を通過して、第一開口中空部７に流入し、第一開口中空部７に収容される。第一開口中空部７では、微細物Ｐ_０を培養したり、スライドガラス２６を通じて顕微鏡２７等によって微細物Ｐ_０を観察したりすることができる。

微細孔９は、ガラスフィルム５に一つだけ設けられおり、その直径（開口部の最長部）は、例えば、１〜５０μｍであることが好ましい。バイオフィルタ２５の場合、その目的や用途に応じて、微細孔９は、ガラスフィルム５に複数設けられることもある。

ガラスフィルム５の厚みは、１〜３０μｍであることが好ましい。

フィルタ構造体１とスライドガラス２６との接合方法は、特に限定されるものではなく、例えば、陽極接合、接合面間の分子間力（オプティカルコンタクト）による接合、ガラスフリットによる接合、レーザ接合などが利用できる。

バイオフィルタ２５は、上記構成に限定されるものではなく、細菌等の微小生物を捕集、分離可能なものであればよい。バイオフィルタ２５は、典型的には細胞分画フィルタである。

本実施形態におけるその他の構成は、第一実施形態と同じである。本実施形態において、第一実施形態と共通する構成要素には、共通符号を付している。本実施形態に係るフィルタ構造体１は、第一実施形態又は第二実施形態で例示した製造方法により製造できる。

（第五実施形態）
図１３に示すように、第五実施形態では、第一実施形態と同様に、ナノポアセンサやバイオフィルタに好適に利用できるフィルタ構造体１を示す。ただし、本実施形態に係るフィルタ構造体１では、ガラス基材３の第一開口中空部７の側部７ａが、厚み方向に対して傾斜したテーパ面である。同様に、ガラスカバー６の第二開口中空部８の側部８ａも、厚み方向に対して傾斜したテーパ面である。

詳細には、第一開口中空部７の側部７ａは、ガラス基材３の上面３ａから下面３ｂに向かって開口面積が大きくなるように傾斜している。第二開口中空部８の側部８ａは、ガラスカバー６の下面６ｂから上面６ａに向かって開口面積が大きくなるように傾斜している。つまり、第一開口中空部７及び第二開口中空部８は、円錐状の空間で構成されている。

本実施形態におけるその他の構成は、第一実施形態と同じである。本実施形態において、第一実施形態と共通する構成要素には、共通符号を付している。このフィルタ構造体１は、第一実施形態又は第二実施形態で例示した製造方法により製造できる。

（第六実施形態）
図１４に示すように、第六実施形態では、第一実施形態と同様に、ナノポアセンサやバイオフィルタに好適に利用できるフィルタ構造体１を示す。ただし、本実施形態に係るフィルタ構造体１は、ガラスカバー６を備えておらず、ガラス基材３及びガラスフィルム５が、導体からなる接合層２８を介して陽極接合された構成である。

詳細には、ガラス基材３及びガラスフィルム５の少なくとも一方が、ガラス組成としてアルカリ金属酸化物（例えばＮａ_２Ｏ）を含有する。つまり、例えば、ガラス基材３及びガラスフィルム５のうちの一方に接合層２８を予め成膜する場合、ガラス基材３及びガラスフィルム５のうちの他方（接合層２８が成膜されていない部材）がアルカリ金属酸化物を含有していればよい。もちろん、この場合でも、ガラス基材３及びガラスフィルム５の両方が、アルカリ金属酸化物を含有していてもよい。また、ガラス基材３とガラスフィルム５との間に、ガラス基材３及びガラスフィルム５から独立したフィルム状又は板状の接合層２８を介在させる場合、ガラス基材３及びガラスフィルム５の両方が、アルカリ金属酸化物を含有していることが好ましい。

アルカリ金属酸化物を含有するガラス部材において、Ｎａ_２Ｏの含有量は、３〜２０質量％であることが好ましく、５〜１８質量％であることがより好ましく、５〜１５質量％であることが最も好ましい。

アルカリ金属酸化物を含有するガラス部材において、アルカリ溶出量は、０．０１〜０．３ｍｇであることが好ましく、０．０１〜０．２ｍｇであることがより好ましく、０．０１〜０．１であることが最も好ましい。アルカリ溶出量は、ＪＩＳ Ｒ ３５０２に準拠した方法で測定した値を意味する。

ガラス基材３の厚みは、０．２〜２μｍであることが好ましく、０．２〜１．５μｍであることがよい好ましく、０．２〜１μｍであることが最も好ましい。このようにすれば、接合層２８をガラス基材３に成膜する際に、ガラス基材３の反りを抑制できる。

ガラス基材３とガラスフィルム５との熱膨張係数差は、２０×１０^−７／℃以下であることが好ましく、２０×１０^−７／℃以下であることがより好ましく、５×１０^−７／℃以下であることが最も好ましい。このようにすれば、陽極接合時のガラス基材３とガラスフィルム５との熱膨張差が小さくなるため、ガラス基材３とガラスフィルム５とを均一に接合できる。なお、熱膨張差を抑制する観点からは、ガラス基材３及びガラスフィルム５は同材質であることが好ましい。

接合層２８は、シリコン又は金属から構成される。金属としては、アルミニウム、チタン、ニッケル、コバルトなどが使用できる。

接合層２８の厚みは、５０〜３００ｎｍであることが好ましく、５０〜２００ｎｍであることがより好ましく、１００〜２００ｎｍであることが最も好ましい。

次に、上記の構成を備えたフィルタ構造体１を製造する方法を説明する。

本実施形態に係るフィルタ構造体１の製造方法は、積層工程と、接合工程と、孔あけ工程と、を順に備える。

図１５に示すように、積層工程では、ガラス基材３とガラスフィルム５とを接合層２８を介して積層し、積層体２９を形成する。接合層２８は、スパッタリング法、蒸着法などの任意の方法により、ガラス基材３の上面３ａに成膜される。接合層２８とガラス基材３との密着力を向上させるために、ガラス基材３の上面３ａの表面粗さＲａは、２０ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍであることがより好ましく、５ｎｍ以下であることが最も好ましい。表面粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に準拠した方法で測定した値を意味する。なお、接合層２８は、ガラスフィルム５の下面５ｂに成膜してもよい。

図１６に示すように、接合工程では、ガラスフィルム５の上面５ａに第一電極３０を配置し、ガラス基材３の下面３ｂに第二電極３１を配置する。この状態で、電極３０，３１間に電源３２により電圧を印加し、ガラス基材３とガラスフィルム５とを接合層２８を介して陽極接合する。

電圧を印加している間、積層体２９をヒータ等により、ガラス軟化点以下の温度で加熱することが好ましい。加熱温度は、５００℃以下であることが好ましく、４００℃以下であることがより好ましく、３００℃以下であることが最も好ましい。このようにすれば、熱拡散が活性化し、陽極接合による接合強度を高めることができる。

孔あけ工程では、ガラスフィルム５に微細孔９を形成する。これにより、フィルタ構造体１が製造される。なお、孔あけ工程が、接合工程の後で行われる場合を例示したが、孔あけ工程は、積層工程の前、積層工程の後かつ接合工程の前、接合工程の後のいずれのタイミングで行ってもよい。

本実施形態におけるその他の構成は、第一実施形態と同じである。本実施形態において、第一実施形態と共通する構成要素には、共通符号を付している。

（第七実施形態）
図１７に示すように、第七実施形態では、第一実施形態と同様に、ナノポアセンサやバイオフィルタに好適に利用できるフィルタ構造体１を示す。ただし、本実施形態に係るフィルタ構造体１は、ガラスカバー６を備えておらず、ガラス基材３及びガラスフィルム５が、直接接触した状態で、接合面間の分子間力（オプティカルコンタクト）により接合された構成である。

ガラスフィルム５の厚みは、１〜５０μｍであることが好ましく、１〜２０μｍであることがより好ましく、１〜１０μｍであることが最も好ましい。

ガラス基材３の厚みは、０．２〜２μｍであることが好ましく、０．２〜１．５μｍであることがよい好ましく、０．２〜１μｍであることが最も好ましい。

ガラス基材３の上面（接合面）３ａ及びガラスフィルム５の下面（接合面）５ｂのそれぞれの表面粗さＲａは、２．０ｎｍ以下であることが好ましく、１．０ｎｍ以下であることがより好ましく、０．２ｎｍ以下であることが最も好ましい。

次に、上記の構成を備えたフィルタ構造体１を製造する方法を説明する。

本実施形態に係るフィルタ構造体１の製造方法は、積層工程と、孔あけ工程と、を順に備える。

図１８に示すように、積層工程では、ガラス基材３とガラスフィルム５とを、他部材を介在させることなく直接積層する。これにより、ガラス基材３とガラスフィルム５とが接合面３ａ，５ｂ間の分子間力により接合する。つまり、積層工程が接合工程を兼ね、ガラス基材３とガラスフィルム５とを積層するだけで両者が接合される。

ガラス基材３及びガラスフィルム５の互いの接合面３ａ，５ｂを密着させた前に、接合面３ａ，５ｂに対してエキシマ照射、プラズマ処理などの表面活性化処理を行うことが好ましい。このようにすれば、接合面３ａ，５ｂの清浄度を高め、接合面３ａ，５ｂ間の分子間力による接合強度を高めることができる。

ガラス基材３及びガラスフィルム５の互いの接合面３ａ，５ｂを密着させた後に、ガラス軟化点以下の温度で加熱してもよい。このようにすれば、接合面３ａ，５ｂ間の分子間力による接合強度を高めることができる。

孔あけ工程では、ガラスフィルム５に微細孔９を形成する。これにより、フィルタ構造体１が製造される。なお、孔あけ工程が、積層工程の後で行われる場合を例示したが、孔あけ工程は、積層工程の前、積層工程の後のいずれのタイミングで行ってもよい。

本実施形態におけるその他の構成は、第一実施形態と同じである。本実施形態において、第一実施形態と共通する構成要素には、共通符号を付している。

（第八実施形態）
図１９に示すように、第八実施形態では、第一実施形態と同様に、ナノポアセンサやバイオフィルタに好適に利用できるフィルタ構造体１を示す。ただし、本実施形態に係るフィルタ構造体１は、第一開口中空部７を有する厚肉部２と、第一開口中空部７の一端開口部を覆い、第一開口中空部７に対応する位置に微細孔９を有する薄肉部４とが、ガラス製の一体品である。

本実施形態におけるその他の構成は、第一実施形態と同じである。本実施形態において、第一実施形態と共通する構成要素には、共通符号を付している。本実施形態に係るフィルタ構造体１は、例えば、機械加工、レーザ加工、ＦＩＢ加工、エッチング加工、超音波加工、あるいはこれらの組み合わせによって、ブロック状又は板状のガラス部材を加工することにより形成される。

本実施形態におけるその他の構成は、第一実施形態と同じである。本実施形態において、第一実施形態と共通する構成要素には、共通符号を付している。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記の実施形態において、ガラスカバー６を備えたフィルタ構造体１を例示したが、ガラスカバー６は省略してもよい。この場合、例えば、溶融固化部１０は、ガラス基材３の上面３ａ近傍とガラスフィルム５の下面５ｂ近傍とに連続的に跨るように形成される。溶融固化部１０は、ガラスフィルム５側からレーザ光を照射して形成してもよいし、ガラス基材３側からレーザ光を照射して形成してもよい。

上記の実施形態において、厚肉部２と薄肉部４とを別体で構成して接合する構成では、接合工程において、ガラスフィルム５が加熱される場合があるため、ガラスフィルム５には、その歪による残留応力が発生し得る。この場合において、接合工程の直後に、ガラスフィルム５の残留応力を除去するアニール工程が実施されることが好ましい。アニール工程は、ガラスフィルム５の接合部分（例えば溶融固化部１０など）にアニールレーザを照射することにより行われる。あるいは、アニール工程は、接合工程の直後に、フィルタ構造体１を電気炉で加熱することにより行われてもよい。

上記の実施形態では、厚肉部２と薄肉部４とを共にガラス部材で構成する場合を説明したが、厚肉部２はガラス以外の材質で構成してもよい。

上記の実施形態では、ナノポアセンサ１８やバイオフィルタ２５に利用されるフィルタ構造体１を説明したが、このフィルタ構造体１と同様の構成を備えたガラス構造体は、これら用途以外にも利用可能である。

１ フィルタ構造体
２ 厚肉部
３ ガラス基材
４ 薄肉部
５ ガラスフィルム
６ ガラスカバー
９ 微細孔
１０ 溶融固化部
１８ ナノポアセンサ
２５ バイオフィルタ
２８ 導体層

Claims (15)

1. 第一開口中空部を有する厚肉部と、
   前記第一開口中空部の開口部を覆う薄肉部と、を備え、
   前記薄肉部は、前記第一開口中空部に対応する位置で厚み方向に貫通する孔を有するガラスフィルムからなることを特徴とするフィルタ構造体。
2. 前記孔の開口部の最長部が１００μｍ以下であり、前記薄肉部の厚みが５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ構造体。
3. 前記厚肉部が、前記第一開口中空部を有する板状又はブロック状のガラス基材から構成され、
   前記薄肉部を構成するガラスフィルムが、前記ガラス基材に積層されて接合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルタ構造体。
4. 前記薄肉部を構成するガラスフィルムの少なくとも一方主面が火造り面からなることを特徴とする請求項３に記載のフィルタ構造体。
5. 前記ガラスフィルムを介して前記ガラス基材に積層され、前記第一開口中空部と対向する第二開口中空部を有するガラスカバーと、
   前記ガラス基材、前記ガラスフィルム及び前記ガラスカバーを前記第一開口中空部の開口部に沿って接合する溶融固化部と、を更に備え、
   前記溶融固化部が、前記ガラスフィルムを介して前記ガラス基材と前記ガラスカバーとに連続して跨っていることを特徴とする請求項３又は４に記載のフィルタ構造体。
6. 前記溶融固化部が、前記第一開口中空部の開口部に沿って同心環状に複数形成されていることを特徴とする請求項５に記載のガラスフィルム構成体。
7. 前記ガラス基材と前記ガラスフィルムとの間に導体からなる接合層を更に備えることを特徴とする請求項３又は４に記載のフィルタ構造体。
8. 前記ガラス基材及び前記ガラスフィルムが、直接接触し、前記ガラス基材及び前記ガラスフィルムの互いの接触面の算術平均粗さＲａがいずれも２ｎｍ以下であり、
   前記ガラス基材及び前記ガラスフィルムが、前記接触面間の分子間力により接合されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のフィルタ構造体。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のフィルタ構造体を備え、
   前記薄肉部の厚みが、１〜３０μｍであり、
   前記孔は、直径が１〜５０μｍの円形開口部を有することを特徴とするバイオフィルタ。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のフィルタ構造体と、前記孔を通過した微細物を検出するセンサと、を備え、
    前記薄肉部に前記孔を一つ備え、
    前記薄肉部の厚みが、１〜３０μｍであり、
    前記孔の開口部の最長部が１０００ｎｍ以下であることを特徴とするナノポアセンサ。
11. 前記孔は、直径が１００〜１０００ｎｍの円形開口部を有することを特徴とする請求項１０に記載のナノポアセンサ。
12. 第一開口中空部を有する板状又はブロック状のガラス基材と、前記第一開口中空部と対向する第二開口中空部を有するガラスカバーとの間に、ガラスフィルムを配置し、前記第一開口中空部の開口部を前記ガラスフィルムの一方主面で施蓋し、前記第二開口中空部の開口部を前記ガラスフィルムの他方主面で施蓋する積層工程と、
    前記積層工程の後で、前記ガラス基材、前記ガラスフィルム及び前記ガラスカバーを接合する溶融固化部を形成する接合工程と、
    前記ガラスフィルムに、前記第一開口中空部に対応する位置で厚み方向に貫通する孔を形成する孔あけ工程と、を備え、
    前記接合工程では、前記ガラス基材、前記ガラスフィルム及び前記ガラスカバーに対してレーザ光を照射し、前記ガラス基材、前記ガラスフィルム及び前記ガラスカバーを溶融固化することにより、前記溶融固化部を、前記ガラスフィルムを介して前記ガラス基材と前記ガラスカバーとに連続して跨るように形成することを特徴とするフィルタ構造体の製造方法。
13. 第一開口中空部を有する板状又はブロック状のガラス基材と、前記第一開口中空部の開口部を一方主面で施蓋するガラスカバーとを、導体からなる接合層を介して積層する積層工程と、
    積層工程の後で、前記ガラス基材及び前記ガラスフィルムを、前記接合層を介して陽極接合するガラス基材接合工程と、
    前記ガラスフィルムに、前記第一開口中空部に対応する位置で厚み方向に貫通する孔を形成する孔あけ工程と、を備えることを特徴とするフィルタ構造体の製造方法。
14. 第一開口中空部を有する板状又はブロック状のガラス基材と、前記第一開口中空部の開口部を一方主面で施蓋するガラスカバーとを、直接接触させた状態で積層する積層工程と、
    前記ガラスフィルムに、前記第一開口中空部に対応する位置で厚み方向に貫通する孔を形成する孔あけ工程と、を備え、
    前記ガラス基材及び前記ガラスフィルムの互いの接触面の算術平均粗さＲａがいずれも２ｎｍ以下であり、
    前記積層工程では、前記ガラス基材及び前記ガラスフィルムを、前記接触面間の分子間力により接合することを特徴とするフィルタ構造体の製造方法。
15. 第一開口中空部を有する厚肉部と、
    前記第一開口中空部の開口部を覆う薄肉部と、を備え、
    前記薄肉部は、前記第一開口中空部に対応する位置で厚み方向に貫通する孔を有するガラスフィルムからなることを特徴とするガラス構造体。
    

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