JPWO2005033031A1 - 紫外線透過ガラス、およびこれを用いたマイクロプレート - Google Patents

紫外線透過ガラス、およびこれを用いたマイクロプレート Download PDF

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Abstract

本発明は、質量％で表示して、６５〜７９％のＳｉＯ２、１〜２％のＡｌ２Ｏ３、０〜１０％のＢ２Ｏ３、０〜１０％のＭｇＯ、０〜１０％のＣａＯ、０〜１５％のＳｒＯ、５〜１５％のＮａ２Ｏ、および０〜１５％のＫ２Ｏ、０．００２％以下（Ｆｅ２Ｏ３換算値）の全酸化鉄、０．００２％以下のＴｉＯ２、および０．１〜３％のＣｌを含む紫外線透過ガラスを提供する。この紫外線透過ガラスは、１ｍｍ厚のときの波長２４０〜３００ｎｍの範囲における紫外線透過率が４０％以上、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が８０〜１００×１０−７／℃の特性を有しうる。

Description

本発明は、紫外線透過ガラス、特に、マイクロプレートなどの生体分析用器具に適した紫外線透過ガラスに関する。
最近、ＤＮＡ分析などの分野では、光の強度を上げて分析精度をあげるために、紫外光を利用した分析が、広く行われるようになってきている（例えば、特開２００２−１７１９８８号公報など）。このような分析においては、イソオクタンなどの有機溶剤が用いられることがあるため、分析用器具には、有機溶剤に溶けない材料が必要とされている。
従来、ＤＮＡ分析に用いられる器具の材料として、ポリスチレンなどの合成樹脂が一般に使用されている。これは加工性に優れているものの、耐有機溶剤性に問題があり、耐有機溶剤性を高めると、紫外線を透過しにくくなるため、このような合成樹脂は、紫外光を用いる分析には適さない。耐有機溶剤性が高く、かつ、紫外線透過率の高いものとしては、石英ガラスがあるが、これは、加工が非常に困難であり、結果として、器具が高価なものとなってしまう。
紫外線の透過率が高いガラスとして、例えば、特開平１−７９０３５号公報に記載のガラスがある。このガラスは、本質的に重量％で約５８〜８２％のＳｉＯ２、１５〜１８％のＢ２Ｏ３、１１．５〜１４．５％のＡｌ２Ｏ３、１〜２．５％のＬｉＯ２、５．５〜６．５％のＮａ２Ｏ、１〜２．０％のＫ２Ｏおよび０〜０．６％のＣｌからなる紫外線透過ガラスである。このガラスの熱膨張率（０〜３００℃）は５６〜６２×１０−７／℃であり、１ｍｍ断面の波長２５４ｎｍにおける紫外線透過率が少なくとも８０％である。
特開平１−７９０３５号公報に記載のガラスは、優れた紫外線透過率を有するが、ガラスの熱膨張率が、安価に入手可能な商業用ソーダライムシリカ系ガラスの熱膨張率よりも大幅に小さい。よって、これらのガラスを接合して使用するときは、ガラスの接合部分に温度差による歪が生じやすく、接合部の強度の維持が困難である。
本発明は、このような課題に着目してなされたものである。その目的とするところは、一般的な商業用のソーダライムシリカ系ガラスと接合可能な紫外線透過ガラスを提供することである。
本発明の紫外線透過ガラスは、質量％で表示して、６５〜７９％のＳｉＯ２、１〜２％のＡｌ２Ｏ３、０〜１０％のＢ２Ｏ３、０〜１０％のＭｇＯ、０〜１０％のＣａＯ、０〜１５％のＳｒＯ、５〜１５％のＮａ２Ｏ、および０〜１５％のＫ２Ｏ、０．００２％以下（Ｆｅ２Ｏ３換算値）の全酸化鉄、０．００２％以下のＴｉＯ２、および０．１〜３％のＣｌを含む。
本発明によれば、１ｍｍ厚のときの波長２４０〜３００ｎｍの範囲における紫外線透過率が４０％以上であり、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が８０〜１００×１０−７／℃である紫外線透過ガラスを提供することも可能である。
本発明によれば、一般的な商業用ソーダライムシリカ系ガラスと接合して使用できる熱膨張率を有する紫外線透過ガラスが得られる。この紫外線透過ガラスは、耐有機溶剤性に優れているため、紫外光を用いた生体分析用器具に適している。従って、マイクロプレートなどの生体分析用容器として使用する場合には、底板だけに本発明の紫外線透過ガラスを用い、複雑な成形・加工の必要な部分には商業用ソーダライムシリカ系ガラスを用いるというようなガラスの組み合わせが可能となり、トータルで安価な生体分析用器具が提供できる。
図１は、本発明の紫外線透過ガラスを含むマイクロプレートの一例を示す斜視図である。 図２は、図１に示したマイクロプレートの部分断面図である。 図３は、本発明の紫外線透過ガラスを含むマイクロプレートの別の一例を示す斜視図である。 図４は、図３に示したマイクロプレートの部分断面図である。 図５は、本発明の紫外線透過ガラスを含むマイクロプレートのまた別の一例を示す斜視図である。 図６は、本発明の紫外線透過ガラスを含むマイクロプレートのさらに別の一例を示す斜視図である。 図７は、図６に示したマイクロプレートの部分断面図である。
本発明の紫外線透過ガラスは、１ｍｍ厚のときの波長２４０〜３００ｎｍの範囲における紫外線透過率が、好ましくは４０％以上であり、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が、好ましくは８０〜１００×１０−７／℃である。紫外光を用いた生体分析においては、２６０ｎｍ前後の波長の紫外線が用いられることから、少なくとも２４０〜３００ｎｍの範囲の紫外線透過率は高いことが望まれる。２４０〜３００ｎｍの範囲における紫外線透過率は、検出精度を確保するために４０％以上、さらには４５％以上、特に５０％以上、であることが好ましい。波長２６０〜３００ｎｍの紫外線透過率は６０％以上であることが好ましい。
本発明の紫外線透過ガラスは、その用途が制限されるわけではないが、上記程度の紫外線透過率と優れた耐有機溶剤性とを有し、マイクロプレートに適している。本発明の紫外線透過ガラスは、マイクロプレートの凹部に収容した試料に照射される紫外光が透過する部分、すなわち、凹部の底部に接する部分に用いるとよい。
本発明は、その別の側面から、凹部を有するマイクロプレートであって、この凹部の底部に接する板状体が、上記紫外線透過ガラスを含むことを特徴とするマイクロプレートを提供する。このマイクロプレートは、上記板状体に接合されたソーダライムシリカ系ガラスをさらに含んでいてもよい。本発明による別のマイクロプレートは、凹部を有するマイクロプレートであって、この凹部の開口から入射し、凹部の底部を通過する光が通過する部分が、上記紫外線透過ガラスを含むことを特徴とする。
ガラスフリットなどの接合用ガラスを用いてガラス同士を接合する際、接合用ガラスを４００〜５００℃で溶解して接合することになる。熱膨張率の差が１０×１０−７／℃以内であれば、熱膨張率の異なるガラス同士の接合は容易である。ここで述べている熱膨張率とは５０〜３５０℃の平均熱膨張率（平均線熱膨張係数）のことである。一般的なソーダライムシリカ系ガラスとの接合のためには、熱膨張率が８０〜１００×１０−７／℃、特に８４〜９６×１０−７／℃であることが好ましい。なお、ソーダライムシリカ系ガラスの５０〜３５０℃における平均熱膨張率は、その組成により多少は異なるが、概ね８５〜９５×１０−７／℃の範囲にある。
本発明の紫外線透過ガラスは、上記範囲の熱膨張率を有し、ソーダライムシリカ系ガラスとの接合に適している。こうして、本発明は、さらに、上記紫外線透過ガラスと、この紫外線透過ガラスに接合されたソーダライムシリカ系ガラスと、を含むガラス物品を提供する。このガラス物品は、マイクロプレートのような生体分析用器具として特に有用であるが、用途がこれに限られるわけではない。
次に、好ましいガラス組成の各成分の限定理由について説明する。以下の各成分は質量％で表示したものである。
ＳｉＯ２は、ガラスの主成分であり、ガラスの骨格をなす成分である。ＳｉＯ２の含有率が６５％未満であると、ガラスの耐久性が低下し、７９％を超えると粘度が高くなりガラスの溶融が困難となる。ＳｉＯ２の含有率は、６９〜７３％がより好ましい。
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの失透を防止し、耐久性を向上させる成分であるが、Ａｌ２Ｏ３の含有率が高すぎると、ガラスの溶解性が低下するため、Ａｌ２Ｏ３の含有率は１〜２％とすることが好ましい。
Ｂ２Ｏ３は、必須ではないが、ガラスの溶解温度を下げ、耐久性を向上させる成分である。Ｂ２Ｏ３の含有率が高すぎると高温域での粘度の変化が大きくなりガラスの成形に不具合がでること、Ｂ２Ｏ３の揮発量も増えることから、１０％を超えないことが好ましい。より好ましい範囲は０〜３％である。
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯのアルカリ土類金属の酸化物は、ガラスの耐久性を向上させると共に、成形時の失透温度と粘度の調整を行うことが可能な成分であり、ガラスの熱膨張率も調整する成分である。ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯの含有率が多すぎると、成形時の失透温度が高くなることと、ガラス中のＳｉ−Ｏ結合の歪みが大きくなり、紫外線透過率が下がってしまうという懸念があることから、それぞれ１０％、１０％、１５％を超えないことが好ましい。より好ましい範囲は、ＭｇＯ：０〜４％、ＣａＯ：０〜９％、ＳｒＯ：０〜５％である。また、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯの含有率の合計を２〜１２％とすることが好ましい。
Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏのアルカリ金属の酸化物は、ガラスの溶解促進剤として用いられる成分であり、特に熱膨張率を変化させる成分である。Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏの含有率が高すぎると、ガラスの耐久性が劣り、ガラス中のＳｉ−Ｏ結合の歪みが大きくなり、紫外線透過率が下がってしまうと考えられることから、それぞれ１５％を超えないことが好ましい。また、一般的な商業用ソーダライムシリカ系ガラスの熱膨張率により近いものを比較的安価に得ることができるため、Ｎａ２Ｏの含有率を５％以上とすることが好ましい。より好ましい範囲はＮａ２Ｏ：７〜１４％、Ｋ２Ｏ：０〜１０％である。また、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏの合計率の合計は１０〜２０％とすることが好ましい。
酸化鉄は、ガラス中でＦｅＯとＦｅ２Ｏ３の形で存在し、特にＦｅ２Ｏ３は紫外線を吸収する成分であるため、できるだけ含有しないことが好ましい。Ｆｅ２Ｏ３に換算した酸化鉄の含有率は０．００２％以下（０〜０．００２％）が好ましく、０．００１％以下とすることがより好ましい。
ＴｉＯ２もまた、紫外線を吸収する成分であるため、できるだけ含有しないことが好ましい。ＴｉＯ２の含有率は０．００２％以下（０〜０．００２％）が好ましく、０．００１％以下とすることがより好ましい。
塩素（Ｃｌ）はガラスの骨格に入り込み、紫外線吸収をおこすガラス中の歪んだＳｉ−Ｏ結合を修復して、より高い紫外線透過率を得る成分であるため、０．１％〜３％含有することが好ましい。Ｃｌの含有率が高すぎるとガラスを作製しにくいことがある。Ｃｌの含有率のより好ましい範囲は０．３〜０．９％である。
本発明による紫外線透過ガラスには、上記以外の成分が含まれていてもよいが、その含有率の合計は５％以下、好ましくは１％以下、より好ましくは０．１％以下、さらに好ましくは０．０１％以下、特に好ましくは０．００１％以下、とするとよい。上記以外の成分としては、上記以外のアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、さらには、消泡剤、着色剤、酸化剤、還元剤などとして用いられるＳｂ、Ｚｎ、Ｓｎなどの酸化物や、Ｆ、Ｃ、ＳＯ２などの成分が挙げられる。
Ｌｉ２ＯおよびＢａＯは、環境への配慮、原料コスト、設備への影響を考慮して、それぞれの含有率を制限することが好ましい。Ｌｉ２Ｏの含有率は３．８％以下とするとよく、０．１％以下とすることがより好ましい。ＢａＯの含有率は０．５％以下とするとよく、０．１％以下とすることがより好ましい。ガラスの着色剤、特に紫外線吸収剤として用いられるＣｅＯ２は、実質的に含有しないこと、具体的にはその含有率を０．０１％以下とするとよく、さらに好ましくは０．００１％以下とするとよい。
以下、図面を参照しながら、マイクロプレートの形状について例示する。
図１および図２に示すマイクロプレート１では、本発明による紫外線透過ガラス１０の表面に、分析や培養を行う試料を保持するための凹部１１が形成されている。凹部１１は、同形であり、ガラス１０の表面にマトリックス状に配置されている。凹部１１に保持された試料に凹部１１の開口側から照射される紫外光は、試料とともに、凹部１１の底部１２に接する部分（光線透過部）１３を通過する。マイクロプレート１は、光線透過部１３が紫外線透過ガラス１０により構成されているため、精度の高い測定を行いやすく、凹部１１に接する部分がすべて紫外線透過ガラス１０により構成されているため、耐有機溶剤性においても問題はない。
図３および図４に示すマイクロプレート３では、凹部３１の底部３２に接する底板３３と、凹部３１の側部に接する成形体３４とが接合剤３５により接合されている。底板３３には本発明による紫外線透過ガラスからなる板状体が用いられ、成形体３４には凹部３１となる貫通孔が形成されたガラス、例えばソーダライムシリカ系ガラス、が用いられている。接合剤３５には低融点ガラス等を用いればよい。マイクロプレート３は、紫外線透過率が重視される部分には紫外線透過ガラスを、加工を要する部分には汎用の材料を用いうる合理的な構成を有する。本発明による紫外線透過ガラスとソーダライムシリカ系ガラスとを加熱を伴う方法により接合しても、熱膨張率の差に起因する問題は生じにくい。
凹部の形状は、特に制限されず、図１，２に示したように円錐台状（断面台形）であってもよく、図３，４に示したように直方体状（断面矩形）であってもよい。繰り返し使用する際に必要となる洗浄を容易とするには、前者の凹部１１のように底部１２に近づくにつれて横断面の面積が小さくなっていく凹部形状が優れている。これを考慮し、底板２３、成形体２４、および接合剤２５を含むマイクロプレート２においても、円錐台状の凹部２１を形成してもよい（図５参照）。
マイクロプレート１，２，３は、上記の形態に制限されず、例えば図６および図７に示すように、複数の筒状体４４を底板４３に接合することにより形成してもよい。このマイクロプレート４では、凹部４１の底部４２に接する底板４３と、凹部４１の側部に接する複数の筒状体４４および外枠４７とが、接合剤４５により接合されている。底板４３には、本発明による紫外線透過ガラスからなる板状体が用いられる。筒状体４４および外枠４７には、例えばソーダライムシリカ系ガラスを用いるとよく、接合剤４５には、例えば低融点ガラスを用いるとよい。外枠４７は、試料の流出等を防ぐために、筒状体４４を囲むように配置される。
［実施例１〜６，比較例２］
高純度低鉄二酸化ケイ素、三酸化ニアルミニウム、三酸化ニホウ素、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩化カルシウム、塩化ナトリウムを、表１に示す割合のガラスとなるように調合した原料を白金柑堀に入れ、電気炉で１４７０℃に加熱、溶融した。その後、ステンレス板上に溶融ガラスを流しだし、室温まで徐冷した。これらのガラス試料は、各物性を測定するために適当な大きさに切断、研磨した。
波長２４０〜３００ｎｍの透過率の測定は、１ｍｍ厚さのガラス試料について、分光透過率測定装置（株式会社島津製作所製 ＵＶ−３１００ＰＣ，ＭＰＣ−３１００）を用いて行った。５０〜３５０℃の平均熱膨張率の測定は、接触式の測定装置（株式会社リガク製 ＴＡＳ−１００ ＴＭＡ−８１４０型）を用いて行った。これらの測定結果を表１に示した。紫外線透過率については、２４０〜３００ｎｍの各波長の透過率でもっとも低い透過率を表示した。
表１から明らかなように、実施例はすべて２４０〜３００ｎｍの紫外線透過率が５０％以上、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が８０〜１００×１０−７／℃であり、高い紫外線透過率と、一般的なソーダライムシリカ系ガラスと接合可能な熱膨張率とを兼ね備えたガラスであった。
これに対し、比較例１は、特開平１−７９０３５号公報に記載のガラスであるが、紫外線透過率が優れている反面、平均熱膨張率が６１×１０−７／℃であり、一般的なソーダライムシリカ系ガラスとの接合は困難なガラスであった。また、比較例２は、紫外線透過率が３１％と低く、紫外線透過ガラスとしては使用できないものであった。
本発明は、一般的な商業用のソーダライムシリカ系ガラスと接合可能な紫外線透過ガラスを提供するものとして、例えば生体分析の分野において、高い利用価値を有する。
本発明は、紫外線透過ガラス、特に、マイクロプレートなどの生体分析用器具に適した紫外線透過ガラスに関する。
最近、ＤＮＡ分析などの分野では、光の強度を上げて分析精度をあげるために、紫外光を利用した分析が、広く行われるようになってきている（例えば、特開２００２−１７１９８８号公報など）。このような分析においては、イソオクタンなどの有機溶剤が用いられることがあるため、分析用器具には、有機溶剤に溶けない材料が必要とされている。
従来、ＤＮＡ分析に用いられる器具の材料として、ポリスチレンなどの合成樹脂が一般に使用されている。これは加工性に優れているものの、耐有機溶剤性に問題があり、耐有機溶剤性を高めると、紫外線を透過しにくくなるため、このような合成樹脂は、紫外光を用いる分析には適さない。耐有機溶剤性が高く、かつ、紫外線透過率の高いものとしては、石英ガラスがあるが、これは、加工が非常に困難であり、結果として、器具が高価なものとなってしまう。
紫外線の透過率が高いガラスとして、例えば、特開平１−７９０３５号公報に記載のガラスがある。このガラスは、本質的に重量％で約５８〜８２％のＳｉＯ2、１５〜１８％のＢ2Ｏ3、１１．５〜１４．５％のＡｌ2Ｏ3、１〜２．５％のＬｉＯ2、５．５〜６．５％のＮａ2Ｏ、１〜２．０％のＫ2Ｏおよび０〜０．６％のＣｌからなる紫外線透過ガラスである。このガラスの熱膨張率（０〜３００℃）は５６〜６２×１０-7／℃であり、１ｍｍ断面の波長２５４ｎｍにおける紫外線透過率が少なくとも８０％である。
特開平１−７９０３５号公報に記載のガラスは、優れた紫外線透過率を有するが、ガラスの熱膨張率が、安価に入手可能な商業用ソーダライムシリカ系ガラスの熱膨張率よりも大幅に小さい。よって、これらのガラスを接合して使用するときは、ガラスの接合部分に温度差による歪が生じやすく、接合部の強度の維持が困難である。
本発明は、このような課題に着目してなされたものである。その目的とするところは、一般的な商業用のソーダライムシリカ系ガラスと接合可能な紫外線透過ガラスを提供することである。
本発明の紫外線透過ガラスは、質量％で表示して、６５〜７９％のＳｉＯ2、１〜２％のＡｌ2Ｏ3、０〜１０％のＢ2Ｏ3、０〜１０％のＭｇＯ、０〜１０％のＣａＯ、０〜１５％のＳｒＯ、５〜１５％のＮａ2Ｏ、および０〜１５％のＫ2Ｏ、０．００２％以下（Ｆｅ2Ｏ3換算値）の全酸化鉄、０．００２％以下のＴｉＯ2、および０．１〜３％のＣｌを含む。
本発明によれば、１ｍｍ厚のときの波長２４０〜３００ｎｍの範囲における紫外線透過率が４０％以上であり、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が８０〜１００×１０-7／℃である紫外線透過ガラスを提供することも可能である。
本発明によれば、一般的な商業用ソーダライムシリカ系ガラスと接合して使用できる熱膨張率を有する紫外線透過ガラスが得られる。この紫外線透過ガラスは、耐有機溶剤性に優れているため、紫外光を用いた生体分析用器具に適している。従って、マイクロプレートなどの生体分析用容器として使用する場合には、底板だけに本発明の紫外線透過ガラスを用い、複雑な成形・加工の必要な部分には商業用ソーダライムシリカ系ガラスを用いるというようなガラスの組み合わせが可能となり、トータルで安価な生体分析用器具が提供できる。
本発明の紫外線透過ガラスは、１ｍｍ厚のときの波長２４０〜３００ｎｍの範囲における紫外線透過率が、好ましくは４０％以上であり、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が、好ましくは８０〜１００×１０-7／℃である。紫外光を用いた生体分析においては、２６０ｎｍ前後の波長の紫外線が用いられることから、少なくとも２４０〜３００ｎｍの範囲の紫外線透過率は高いことが望まれる。２４０〜３００ｎｍの範囲における紫外線透過率は、検出精度を確保するために４０％以上、さらには４５％以上、特に５０％以上、であることが好ましい。波長２６０〜３００ｎｍの紫外線透過率は６０％以上であることが好ましい。
本発明の紫外線透過ガラスは、その用途が制限されるわけではないが、上記程度の紫外線透過率と優れた耐有機溶剤性とを有し、マイクロプレートに適している。本発明の紫外線透過ガラスは、マイクロプレートの凹部に収容した試料に照射される紫外光が透過する部分、すなわち、凹部の底部に接する部分に用いるとよい。
本発明は、その別の側面から、凹部を有するマイクロプレートであって、この凹部の底部に接する板状体が、上記紫外線透過ガラスを含むことを特徴とするマイクロプレートを提供する。このマイクロプレートは、上記板状体に接合されたソーダライムシリカ系ガラスをさらに含んでいてもよい。本発明による別のマイクロプレートは、凹部を有するマイクロプレートであって、この凹部の開口から入射し、凹部の底部を通過する光が通過する部分が、上記紫外線透過ガラスを含むことを特徴とする。
ガラスフリットなどの接合用ガラスを用いてガラス同士を接合する際、接合用ガラスを４００〜５００℃で溶解して接合することになる。熱膨張率の差が１０×１０-7／℃以内であれば、熱膨張率の異なるガラス同士の接合は容易である。ここで述べている熱膨張率とは５０〜３５０℃の平均熱膨張率（平均線熱膨張係数）のことである。一般的なソーダライムシリカ系ガラスとの接合のためには、熱膨張率が８０〜１００×１０-7／℃、特に８４〜９６×１０-7／℃であることが好ましい。なお、ソーダライムシリカ系ガラスの５０〜３５０℃における平均熱膨張率は、その組成により多少は異なるが、概ね８５〜９５×１０-7／℃の範囲にある。
本発明の紫外線透過ガラスは、上記範囲の熱膨張率を有し、ソーダライムシリカ系ガラスとの接合に適している。こうして、本発明は、さらに、上記紫外線透過ガラスと、この紫外線透過ガラスに接合されたソーダライムシリカ系ガラスと、を含むガラス物品を提供する。このガラス物品は、マイクロプレートのような生体分析用器具として特に有用であるが、用途がこれに限られるわけではない。
次に、好ましいガラス組成の各成分の限定理由について説明する。以下の各成分は質量％で表示したものである。
ＳｉＯ2は、ガラスの主成分であり、ガラスの骨格をなす成分である。ＳｉＯ2の含有率が６５％未満であると、ガラスの耐久性が低下し、７９％を超えると粘度が高くなりガラスの溶融が困難となる。ＳｉＯ2の含有率は、６９〜７３％がより好ましい。
Ａｌ2Ｏ3は、ガラスの失透を防止し、耐久性を向上させる成分であるが、Ａｌ2Ｏ3の含有率が高すぎると、ガラスの溶解性が低下するため、Ａｌ2Ｏ3の含有率は１〜２％とすることが好ましい。
Ｂ2Ｏ3は、必須ではないが、ガラスの溶解温度を下げ、耐久性を向上させる成分である。Ｂ2Ｏ3の含有率が高すぎると高温域での粘度の変化が大きくなりガラスの成形に不具合がでること、Ｂ2Ｏ3の揮発量も増えることから、１０％を超えないことが好ましい。より好ましい範囲は０〜３％である。
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯのアルカリ土類金属の酸化物は、ガラスの耐久性を向上させると共に、成形時の失透温度と粘度の調整を行うことが可能な成分であり、ガラスの熱膨張率も調整する成分である。ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯの含有率が多すぎると、成形時の失透温度が高くなることと、ガラス中のＳｉ−Ｏ結合の歪みが大きくなり、紫外線透過率が下がってしまうという懸念があることから、それぞれ１０％、１０％、１５％を超えないことが好ましい。より好ましい範囲は、ＭｇＯ：０〜４％、ＣａＯ：０〜９％、ＳｒＯ：０〜５％である。また、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯの含有率の合計を２〜１２％とすることが好ましい。
Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏのアルカリ金属の酸化物は、ガラスの溶解促進剤として用いられる成分であり、特に熱膨張率を変化させる成分である。Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏの含有率が高すぎると、ガラスの耐久性が劣り、ガラス中のＳｉ−Ｏ結合の歪みが大きくなり、紫外線透過率が下がってしまうと考えられることから、それぞれ１５％を超えないことが好ましい。また、一般的な商業用ソーダライムシリカ系ガラスの熱膨張率により近いものを比較的安価に得ることができるため、Ｎａ2Ｏの含有率を５％以上とすることが好ましい。より好ましい範囲はＮａ2Ｏ：７〜１４％、Ｋ2Ｏ：０〜１０％である。また、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏの含有率の合計は１０〜２０％とすることが好ましい。
酸化鉄は、ガラス中でＦｅＯとＦｅ2Ｏ3の形で存在し、特にＦｅ2Ｏ3は紫外線を吸収する成分であるため、できるだけ含有しないことが好ましい。Ｆｅ2Ｏ3に換算した酸化鉄の含有率は０．００２％以下（０〜０．００２％）が好ましく、０．００１％以下とすることがより好ましい。
ＴｉＯ2もまた、紫外線を吸収する成分であるため、できるだけ含有しないことが好ましい。ＴｉＯ2の含有率は０．００２％以下（０〜０．００２％）が好ましく、０．００１％以下とすることがより好ましい。
塩素（Ｃｌ）はガラスの骨格に入り込み、紫外線吸収をおこすガラス中の歪んだＳｉ−Ｏ結合を修復して、より高い紫外線透過率を得る成分であるため、０．１％〜３％含有することが好ましい。Ｃｌの含有率が高すぎるとガラスを作製しにくいことがある。Ｃｌの含有率のより好ましい範囲は０．３〜０．９％である。
本発明による紫外線透過ガラスには、上記以外の成分が含まれていてもよいが、その含有率の合計は５％以下、好ましくは１％以下、より好ましくは０．１％以下、さらに好ましくは０．０１％以下、特に好ましくは０．００１％以下、とするとよい。上記以外の成分としては、上記以外のアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、さらには、消泡剤、着色剤、酸化剤、還元剤などとして用いられるＳｂ、Ｚｎ、Ｓｎなどの酸化物や、Ｆ、Ｃ、ＳＯ2などの成分が挙げられる。
Ｌｉ2ＯおよびＢａＯは、環境への配慮、原料コスト、設備への影響を考慮して、それぞれの含有率を制限することが好ましい。Ｌｉ2Ｏの含有率は３．８％以下とするとよく、０．１％以下とすることがより好ましい。ＢａＯの含有率は０．５％以下とするとよく、０．１％以下とすることがより好ましい。ガラスの着色剤、特に紫外線吸収剤として用いられるＣｅＯ2は、実質的に含有しないこと、具体的にはその含有率を０．０１％以下とするとよく、さらに好ましくは０．００１％以下とするとよい。
以下、図面を参照しながら、マイクロプレートの形状について例示する。
図１および図２に示すマイクロプレート１では、本発明による紫外線透過ガラス１０の表面に、分析や培養を行う試料を保持するための凹部１１が形成されている。凹部１１は、同形であり、ガラス１０の表面にマトリックス状に配置されている。凹部１１に保持された試料に凹部１１の開口側から照射される紫外光は、試料とともに、凹部１１の底部１２に接する部分（光線透過部）１３を通過する。マイクロプレート１は、光線透過部１３が紫外線透過ガラス１０により構成されているため、精度の高い測定を行いやすく、凹部１１に接する部分がすべて紫外線透過ガラス１０により構成されているため、耐有機溶剤性においても問題はない。
図３および図４に示すマイクロプレート３では、凹部３１の底部３２に接する底板３３と、凹部３１の側部に接する成形体３４とが接合剤３５により接合されている。底板３３には本発明による紫外線透過ガラスからなる板状体が用いられ、成形体３４には凹部３１となる貫通孔が形成されたガラス、例えばソーダライムシリカ系ガラス、が用いられている。接合剤３５には低融点ガラス等を用いればよい。マイクロプレート３は、紫外線透過率が重視される部分には紫外線透過ガラスを、加工を要する部分には汎用の材料を用いうる合理的な構成を有する。本発明による紫外線透過ガラスとソーダライムシリカ系ガラスとを加熱を伴う方法により接合しても、熱膨張率の差に起因する問題は生じにくい。
凹部の形状は、特に制限されず、図１，２に示したように円錐台状（断面台形）であってもよく、図３，４に示したように直方体状（断面矩形）であってもよい。繰り返し使用する際に必要となる洗浄を容易とするには、前者の凹部１１のように底部１２に近づくにつれて横断面の面積が小さくなっていく凹部形状が優れている。これを考慮し、底板２３、成形体２４、および接合剤２５を含むマイクロプレート２においても、円錐台状の凹部２１を形成してもよい（図５参照）。
マイクロプレート１，２，３は、上記の形態に制限されず、例えば図６および図７に示すように、複数の筒状体４４を底板４３に接合することにより形成してもよい。このマイクロプレート４では、凹部４１の底部４２に接する底板４３と、凹部４１の側部に接する複数の筒状体４４および外枠４７とが、接合剤４５により接合されている。底板４３には、本発明による紫外線透過ガラスからなる板状体が用いられる。筒状体４４および外枠４７には、例えばソーダライムシリカ系ガラスを用いるとよく、接合剤４５には、例えば低融点ガラスを用いるとよい。外枠４７は、試料の流出等を防ぐために、筒状体４４を囲むように配置される。
［実施例１〜６，比較例２］
高純度低鉄二酸化ケイ素、三酸化ニアルミニウム、三酸化ニホウ素、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩化カルシウム、塩化ナトリウムを、表１に示す割合のガラスとなるように調合した原料を白金柑堀に入れ、電気炉で１４７０℃に加熱、溶融した。その後、ステンレス板上に溶融ガラスを流しだし、室温まで徐冷した。これらのガラス試料は、各物性を測定するために適当な大きさに切断、研磨した。
波長２４０〜３００ｎｍの透過率の測定は、１ｍｍ厚さのガラス試料について、分光透過率測定装置（株式会社島津製作所製 ＵＶ−３１００ＰＣ，ＭＰＣ−３１００）を用いて行った。５０〜３５０℃の平均熱膨張率の測定は、接触式の測定装置（株式会社リガク製 ＴＡＳ−１００ ＴＭＡ−８１４０型）を用いて行った。これらの測定結果を表１に示した。紫外線透過率については、２４０〜３００ｎｍの各波長の透過率でもっとも低い透過率を表示した。
表１から明らかなように、実施例はすべて２４０〜３００ｎｍの紫外線透過率が５０％以上、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が８０〜１００×１０-7／℃であり、高い紫外線透過率と、一般的なソーダライムシリカ系ガラスと接合可能な熱膨張率とを兼ね備えたガラスであった。
これに対し、比較例１は、特開平１−７９０３５号公報に記載のガラスであるが、紫外線透過率が優れている反面、平均熱膨張率が６１×１０-7／℃であり、一般的なソーダライムシリカ系ガラスとの接合は困難なガラスであった。また、比較例２は、紫外線透過率が３１％と低く、紫外線透過ガラスとしては使用できないものであった。
本発明は、一般的な商業用のソーダライムシリカ系ガラスと接合可能な紫外線透過ガラスを提供するものとして、例えば生体分析の分野において、高い利用価値を有する。
図１は、本発明の紫外線透過ガラスを含むマイクロプレートの一例を示す斜視図である。 図２は、図１に示したマイクロプレートの部分断面図である。 図３は、本発明の紫外線透過ガラスを含むマイクロプレートの別の一例を示す斜視図である。 図４は、図３に示したマイクロプレートの部分断面図である。 図５は、本発明の紫外線透過ガラスを含むマイクロプレートのまた別の一例を示す部分断面図である。 図６は、本発明の紫外線透過ガラスを含むマイクロプレートのさらに別の一例を示す斜視図である。 図７は、図６に示したマイクロプレートの部分断面図である。

Claims (12)

  1. 質量％で表示して、
    ６５〜７９％のＳｉＯ２、
    １〜２％のＡｌ２Ｏ３、
    ０〜１０％のＢ２Ｏ３、
    ０〜１０％のＭｇＯ、
    ０〜１０％のＣａＯ、
    ０〜１５％のＳｒＯ、
    ５〜１５％のＮａ２Ｏ、
    ０〜１５％のＫ２Ｏ、
    ０．００２％以下（Ｆｅ２Ｏ３換算値）の全酸化鉄、
    ０．００２％以下のＴｉＯ２、および
    ０．１〜３％のＣｌ、を含む紫外線透過ガラス。
  2. 質量％で表示して、ＳｉＯ２の含有率が６９〜７３％である、請求項１に記載の紫外線透過ガラス。
  3. 質量％で表示して、Ｃｌの含有率が０．３〜０．９％である、請求項１に記載の紫外線透過ガラス。
  4. 質量％で表示して、Ｂ２Ｏ３の含有率が０〜３％である、請求項１に記載の紫外線透過ガラス。
  5. 質量％で表示して、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｒＯの含有率の合計が２〜１２％である、請求項１に記載の紫外線透過ガラス。
  6. 質量％で表示して、Ｎａ２Ｏの含有率が７〜１４％である、請求項１に記載の紫外線透過ガラス。
  7. 質量％で表示して、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有率の合計が１０〜２０％である、請求項１に記載の紫外線透過ガラス。
  8. １ｍｍ厚のときの波長２４０〜３００ｎｍの範囲における紫外線透過率が４０％以上であり、５０〜３５０℃の平均熱膨張率が８０〜１００×１０−７／℃である、請求項１に記載の紫外線透過ガラス。
  9. 凹部を有するマイクロプレートであって、
    前記凹部の底部に接する板状体が、請求項１に記載の紫外線透過ガラスを含むことを特徴とするマイクロプレート。
  10. 前記板状体に接合されたソーダライムシリカ系ガラスをさらに含む請求項９に記載のマイクロプレート。
  11. 凹部を有するマイクロプレートであって、
    前記凹部の開口から入射し、前記凹部の底部を通過する光が通過する部分が、請求項１に記載の紫外線透過ガラスを含むことを特徴とするマイクロプレート。
  12. 請求項１に記載の紫外線透過ガラスと、前記紫外線透過ガラスに接合されたソーダライムシリカ系ガラスと、を含むガラス物品。
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