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1. (WO2019039150) キャピラリ
Document

明 細 書

発明の名称 キャピラリ

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

先行技術文献

非特許文献

0005  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0006  

課題を解決するための手段

0007  

発明の効果

0008  

図面の簡単な説明

0009  

発明を実施するための形態

0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066  

実施例

0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12  

図面

1  

明 細 書

発明の名称 : キャピラリ

技術分野

[0001]
 本発明は、キャピラリに係り、特には蛍光ガラスからなるキャピラリに関する。

背景技術

[0002]
 従来、ガラスキャピラリとしては、ホウケイ酸ガラスからなるキャピラリ等が使用されている(例えば、非特許文献1を参照)。
[0003]
 一方、蛍光ガラスからなるキャピラリが実現できれば、蛍光染色された細胞を暗視野で採取できる等、様々な用途において有用と考えられるが、現在製品化されているものはない。
[0004]
 単に従来のホウケイ酸ガラスのガラス組成に希土類金属の酸化物を含有させただけでは、ガラスが結晶化するまたは分相してしまう等してキャピラリ本来の物性に悪影響を与えてしまうおそれがある。

先行技術文献

非特許文献

[0005]
非特許文献1 : [online]World Precision Instruments社、カタログ(ガラス、ホルダー、電極関連製品)、[平成29年7月20日検索]インターネット<URL:http://www.physio-tech.co.jp/products/wpi/pdfs/097-109_2011%20Glass-1.pdf>

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0006]
 本発明は、ガラスの結晶化や分相といった問題を起こすことなく、十分な蛍光を発する蛍光ガラスからなるキャピラリの提供を目的とする。

課題を解決するための手段

[0007]
 本発明のキャピラリは、SiO 、B 、Al 、および、Tb、Tm、Sm、Dy、Eu、HoおよびErから選ばれる少なくとも1種の希土類金属の酸化物を必須成分として含有し、SiO 、B およびAl の合計含有量が酸化物換算のモル%表示で65%以上90%以下であるガラスからなる。

発明の効果

[0008]
 本発明によれば、ガラスの結晶化や分相といった問題を起こすことなく、十分な蛍光を発する蛍光ガラスからなるキャピラリを提供できる。

図面の簡単な説明

[0009]
[図1] 実施例のキャピラリの蛍光状態を示す写真である。

発明を実施するための形態

[0010]
 以下、本発明に係るキャピラリ(以下、「本キャピラリ」ともいう。)の実施形態を説明する。
 本キャピラリは、管形状を有する成形体全般を含み、上記組成の本発明に係るガラスからなる以外、用途、大きさ、細部形状等は特に制限されない。
[0011]
 本キャピラリを構成するガラスは、上記組成を有することで、十分な蛍光を発するとともに結晶化や分相が抑制されたガラスである。よって、該ガラスからなる本キャピラリは、透明性、成形性、表面平坦性、耐水性、耐光性等のガラス本来の特性が維持されながら、ガラス自体が蛍光を発せられることから、長期使用においても蛍光性の劣化が少ないキャピラリである。
 なお、本明細書において、ガラス組成は、湿式の化学分析により測定される値である。
[0012]
<ガラス>
 本発明に係るガラスは、SiO 、B 、Al 、および、Tb、Tm、Sm、Dy、Eu、HoおよびErから選ばれる少なくとも1種の希土類金属の酸化物を必須成分として含有する。本発明に係るガラスは、SiO 、B およびAl の合計含有量が酸化物換算のモル%表示で65%以上90%以下である。以下、ガラスが含有する成分の含有量は、特に断りのない限り、酸化物換算のモル%表示である。
[0013]
 上記ガラスは、Li O、Na OおよびK Oから選ばれる少なくとも1種からなるアルカリ金属酸化物を4~20%、MgO、CaO、SrOおよびBaOから選ばれる少なくとも1種からなるアルカリ土類金属酸化物を0~15%含有することが好ましい。以下、ガラスにおけるLi O、Na OおよびK Oの合計含有量を、「Li O+Na O+K O」と表記することもある。同様にガラスにおけるMgO、CaO、SrOおよびBaOの合計含有量を、「MgO+CaO+SrO+BaO」表記することもある。他の成分についても合計含有量を同様に表記する。
 以下、このガラスの各成分について説明する。
[0014]
 SiO はガラスのネットワークフォーマーであり、必須成分である。SiO は、ガラスの結晶化傾向を低くして安定性を高めるとともに、耐水性を高める成分である。この観点からSiO の含有量は50%以上が好ましく、55%以上がより好ましく、58%以上がさらに好ましい。一方で、上記ガラスにおいて、SiO の含有量が高すぎると分相傾向が高まり、さらに、ガラスの溶融温度が高まることから、SiO の含有量は、80%以下が好ましく、75%以下がより好ましく、70%以下がさらに好ましい。
[0015]
 B はガラスのネットワークフォーマーであり、必須成分である。B はガラスの結晶化傾向を低くして安定性を高めるとともに、耐水性を高める成分である。この観点からB の含有量は0.1%以上が好ましく、1%以上がより好ましく、5%以上がさらに好ましい。一方で、上記ガラスにおいて、B の含有量が高すぎると耐水性の低下を招く傾向にある。B は、また、ガラスの熱成形性を高める。この観点から、B の含有量は、40%以下が好ましく、30%以下がより好ましく、20%以下がさらに好ましい。
[0016]
 Al は耐水性を高め、分相や結晶化を抑制する成分であり、必須成分である。この観点からAl の含有量は0.5%以上が好ましく、1%以上がより好ましく、3%以上がさらに好ましい。一方で、上記ガラスにおいて、Al の含有量が高すぎると溶融温度が高まることから、Al の含有量は、20%以下が好ましく、15%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましい。
[0017]
 SiO 、B およびAl の合計含有量は65%以上90%以下である。これらの成分の合計含有量が65%以上であることで、本発明に係るガラスは、蛍光を発する成分である希土類金属の酸化物の所定量をガラスの結晶化や分相といった問題を起こすことなく配合してキャピラリに成形可能である。また、耐水性が高いガラスとなる。SiO 、B およびAl の合計含有量は、上記観点から70%以上が好ましい。一方、ガラス溶解時の溶融性の観点より、SiO 、B およびAl の合計含有量は、90%以下であり、85%以下が好ましい。
[0018]
 本発明に係るガラスにおいて、蛍光を発する成分である希土類金属の酸化物は必須成分である。希土類金属は、具体的には、Tb、Tm、Sm、Dy、Eu、Ho、およびErから選らばれる少なくとも1種である。これらの酸化物としては、Tb 、Tm 、Sm 、Dy 、Eu 、Ho 、およびEr が挙げられる。上記ガラスは、これらの希土類金属酸化物の1種を単独で含有してもよく、2種以上を組み合わせて含有してもよい。以下の記載において特に断らない限り、希土類金属の酸化物(希土類金属酸化物とも表記する)における希土類金属は、Tb、Tm、Sm、Dy、Eu、Ho、およびErから選らばれる少なくとも1種である。
[0019]
 励起波長および発光波長は希土類金属酸化物の種類により異なる。よって、用途に応じて、求められる特性に合わせて、ガラスに含有させる希土類金属酸化物を選択する。表1に、希土類金属酸化物の1種または2種を組み合わせた場合の励起波長および発光波長の例を示す。
[0020]
[表1]


[0021]
 表1に示すように2種類以上の希土類金属酸化物を用いれば、同じ励起波長でも発光波長の選択肢を増やすことができる。例えば、Tb 3+とSm 3+あるいはEu 3+の共ドープの例において、488nmで励起した際、Tb 3+から他の希土類金属へのエネルギー移動も起こり、複数の輻射遷移に起因する発光が得られる。このような複数波長の発光から波長カットフィルターで検出したい波長を選ぶことで、蛍光色素や蛍光タンパク質と発光が重なっても、色を変えてマッピングすることが可能となる。
[0022]
 ガラスが含有する希土類金属酸化物の種類および含有量は、キャピラリの用途に応じて適宜調整される。所定の蛍光を得るために希土類金属酸化物の含有量は0.5%以上が好ましく、1%以上がより好ましく、2%以上がさらに好ましい。希土類金属酸化物の含有量が多すぎると、ガラスの結晶化や分相を招く。このような観点から、希土類金属酸化物の含有量は15%以下が好ましく、10%以下がより好ましく、8%以下がさらに好ましい。
[0023]
 Li O、Na OおよびK Oのアルカリ金属酸化物は、溶融温度および熱成形温度を下げる成分であり、含有するのが好ましい。このような観点からアルカリ金属酸化物の含有量は、Li O+Na O+K Oとして4%以上が好ましく、6%以上がより好ましく、8%以上がさらに好ましい。一方で、上記ガラスにおいて、アルカリ金属酸化物の含有量が高すぎると耐水性の低下を招く。このような観点から、アルカリ金属酸化物の含有量は、Li O+Na O+K Oとして20%以下が好ましく、18%以下がより好ましく、16%以下がさらに好ましい。
[0024]
 アルカリ金属酸化物の含有量は、Li O、Na OおよびK Oの合計含有量が上記範囲であればよく、それぞれの含有量についてはその範囲内で調整可能である。すなわち、Li O、Na OおよびK Oのそれぞれについて、それぞれを含む場合の含有量は、合計含有量が上記範囲となるのを前提にして、0.5%以上が好ましく、4%以上がより好ましい。Li O、Na OおよびK Oの含有量は、合計含有量が上記範囲となるのを前提にして、それぞれについて、20%以下が好ましく、18%以下がより好ましく、16%以下がさらに好ましい。
[0025]
 MgO、CaO、SrOおよびBaOのアルカリ土類金属酸化物は、アルカリ金属イオンの溶出を抑えるとともに、結晶化傾向を下げて、ガラスを安定化し、溶融温度、熱成形温度を下げる成分であり、含有するのが好ましい。このような観点から、アルカリ土類金属酸化物を含有する場合、その含有量は、MgO+CaO+SrO+BaOとして、0.5%以上が好ましく、2%以上がより好ましい。一方で、上記ガラスにおいて、アルカリ土類金属酸化物の含有量が高すぎると耐水性の低下を招く。このような観点から、アルカリ土類金属酸化物の含有量は、MgO+CaO+SrO+BaOとして、15%以下が好ましく、12%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましい。
[0026]
 アルカリ土類金属酸化物の含有量は、MgO、CaO、SrOおよびBaOの合計含有量が上記範囲であればよく、それぞれの含有量についてはその範囲内で調整可能である。すなわち、MgO、CaO、SrOおよびBaOのそれぞれについて、それぞれを含む場合の含有量は、合計含有量が上記範囲となるのを前提にして、0.1%以上が好ましく、1%以上がより好ましい。MgO、CaO、SrOおよびBaOのそれぞれについて、含有量は、合計含有量が上記範囲となるのを前提にして、15%以下が好ましく、12%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましい。
[0027]
 上記ガラスは、上記以外の成分として、さらに以下の成分を任意に含有してもよい。
[0028]
 上記ガラスは、Nb 、Ta 、TiO 、ZrO 、Gd およびGa から選ばれる1種以上を含んでもよい。これらの成分はガラスの耐水性を高める成分であるが、ガラスの結晶化を促進するため、含有量は合計で5%以下が好ましい。
[0029]
 上記ガラスは、CeO 、Sb およびSnO から選ばれる1種以上を合計含有量で0.005%以上含有することが好ましい。これらのカチオン成分は溶融状態では二種類以上の価数の平衡状態をとり、酸化還元を調整する成分ある。例えば、Tbは原料中4価で存在するものがあるが、これを還元して3価にして安定させる作用を有する。これらの成分は含有量が多いと着色のおそれがあるため、合計含有量は、好ましくは3%以下、より好ましくは2%以下、さらに好ましくは1%以下である。
[0030]
 なお、Ceは、上記酸化還元の目的以外に、Ce 3+の4f-5dの紫外域の強い光吸収を利用して、上記希土類金属の酸化物にエネルギー移動をさせて所望の波長の蛍光を発する目的で用いてもよい。
[0031]
 また、SnO は、清澄作用も有する。上記ガラスが酸化還元の目的でSnO を含有する場合、後述するCl、SO 等の清澄剤は含有しなくともよい。
[0032]
 上記ガラスは、以下の作用を有するP 、ZnO、La 、Y 、Bi 等の成分を本発明の効果を損なわない範囲、例えば、各成分について10%以下、より好ましくは5%以下の範囲で、かつ、合計含有量で15%以下の範囲で、含有してもよい。
[0033]
 P は、ガラスのネットワークフォーマーであり、耐水性を向上させる成分であるが、含有量が増えるとガラスが分相する。
 ZnOは、溶融温度、熱成形温度を下げる成分であるが、耐酸性を下げる成分でもある。
[0034]
 La 、Y は、ガラス化範囲を広げる、耐水性を高める等の作用を有するが、屈折率や脆性を高めたり、結晶化傾向を高めたりする成分である。
 Bi は、ガラスを安定化させる成分であるが、高温溶融では揮発性が高い成分であり、さらに可視域に吸収を持つ成分である。
[0035]
 上記ガラスは、さらに、必要に応じて、Fe 、CuO、Mo 、V 、Cr 、MnO 等のガラスを着色する成分を、各成分について0.5%未満の範囲で、かつ合計含有量で0.5%未満の範囲で、含有してもよい。これらの成分は、上記希土類金属の酸化物にエネルギー移動をさせて、所望の波長の蛍光を発するように調整する成分として用いることができる。
[0036]
 本発明に用いるガラスの好ましい組成は以下のとおりである。
 SiO ;50~80%
 B ;0.1~40%
 Al ;0.5~20%
 SiO +B +Al ;65~90%
 Tb +Tm +Sm +Dy +Eu +Ho +Er ;0.5~15%
 Li O+Na O+K O;4~20%
 MgO+CaO+SrO+BaO;0~15%
[0037]
 本発明に用いるガラスのより好ましい組成は以下のとおりである。
 SiO ;50~80%
 B ;5~20%
 Al ;3~15%
 SiO +B +Al ;65~90%
 Tb +Tm +Sm +Dy +Eu +Ho +Er ;1~8%
 Li O+Na O+K O;4~20%
 MgO+CaO+SrO+BaO;2~15%
 CeO +Sb +SnO ;0.005~3%
 Cl+SO ;上記成分の合計量100質量部に対して0.005~1質量部(ただし、SnO を含む場合は0質量部でもよい。)
[0038]
 なお、本発明に用いるガラスは、環境に対する負荷が大きいAs、Cd、TlおよびPbのいずれをも、実質的に含有しないことが好ましい。ここで、「実質的に含有しない」とは、原料調合時に意図的に含有させないという意味であり、不純物レベルの混入をも排除するものではない。具体的には、成分の含有割合が、酸化物換算のモル%表示で0.005%未満をいう。As、Cd、TlおよびPbをいずれも実質的に含有しないガラスは、環境に対する負荷を最小限に抑えることができる。
[0039]
 本発明に用いるガラスを製造する際には必要に応じて清澄剤を含有させることができる。具体的には、ClおよびSO から選ばれる1種以上を、外割で、すなわちClおよびSO 以外の全成分の合計量100質量部に対して、合計で0.005質量部以上含有させることが好ましい。これらの成分は泡を抜いた均質なガラスを得るための清澄剤として作用する。一方、これらの成分は含有量が多いと泡の消失速度が遅くなるため、上記含有量は合計で1質量部以下とするのが好ましい。
[0040]
(ガラスの物性)
 本発明に用いるガラスの組成は上記のとおりである。以下に、該ガラスの物性を説明する。上記ガラスは、成形性および蛍光特性に優れる。上記ガラスは、耐水性、物理耐久性、蛍光特性の耐光性に優れるとともに、光学特性にも優れるものである。
[0041]
 具体的には、上記ガラスは、波長488nmの励起光を照射して測定される蛍光量子収率が30%以上であることが好ましい。これにより、ガラスが含有する希土類金属の酸化物から十分な蛍光が得られる。蛍光量子収率はより好ましくは40%以上、さらに好ましくは50%以上である。なお、上記蛍光量子収率は、波長488nmの励起光を照射した時の、発光としてサンプルから放出されたフォトン数と、サンプルにより吸収されたフォトン数との比率で表される。上記フォトン数は、積分球法で測定する。
[0042]
 上記ガラスは、波長587.6nm(Heのd線)で測定される屈折率が1.45~1.69であることが好ましい。屈折率が上記範囲であることで、ガラスは反射によるロスが小さく光源からの光を有効に利用できる。屈折率は1.48~1.60がより好ましく、1.50~1.58が特に好ましい。また、上記ガラスは、分散が小さく、異なる波長に対する像のズレ(色収差が起因)が小さい。
[0043]
 上記ガラスは、ガラス転移点Tg(以下、単に「Tg」ともいう)が650℃以下であることが好ましい。また、Tgの下限値は特に限定する必要はないが、通常、ホウケイ酸ガラスではTgは500℃以上となる。Tgが上記範囲であることで、ガラスの成形温度を低くすることができる。Tgは630℃以下がより好ましく、620℃以下が特に好ましい。なお、本明細書においてガラスのTgは、熱機械分析装置(TMA)により測定できる。
[0044]
 上記ガラスは、屈伏点At(以下、単に「At」ともいう)が750℃以下であることが好ましい。また、Atの下限値は特に限定する必要はないが、通常、ホウケイ酸ガラスではAtは600℃以上となる。Atが上記範囲であることで、ガラスの成形温度を低くすることができる。Atは730℃以下がより好ましく、720℃以下が特に好ましい。なお、本明細書においてガラスのAtは、熱機械分析装置(TMA)により測定できる。
[0045]
 上記ガラスは、アルキメデス法により測定される比重が、2.4~3.3の範囲にあることが好ましい。比重が上記範囲であることで、ガラスは脆性が低く、キャピラリ等のガラスの成形品が欠けにくい。比重は2.5~3.2がより好ましく、2.6~3.1が特に好ましい。
[0046]
 上記ガラスは、50℃~350℃の間の平均線熱膨張係数(以下、単に「熱膨張係数」または「CTE」という。)が100×10 -7/℃以下であることが好ましい。熱膨張係数が上記範囲であることで、ガラスは熱衝撃に対する耐性を有する。熱膨張係数は90×10 -7/℃以下がより好ましく、85×10 -7/℃以下が特に好ましい。なお、熱膨張係数は、例えば、TMAにより測定できる。
[0047]
 上記ガラスは、10℃/分の昇温速度で測定されるDTA曲線において、0~1000℃の範囲で結晶化ピークを有しないことが好ましい。該性質を有することで、本発明に用いるガラスは、使用時における熱安定性に優れる。
[0048]
 本発明に係るガラスはキャピラリとする際に加熱成形される。したがって、上記ガラスは、熱成形できる温度において、結晶化も分相化も起こらないことが望ましい。ガラスが流動する温度において30分間の熱処理を施し、結晶化も分相化も起こらないことを確認することで簡易評価することができる(以下、「熱成形性試験」ともいう)。熱成形性試験は、本発明においては、概ねガラス転移点+140~220℃の温度に検体を30分間曝すことで行う。熱成形性試験における上記の熱処理温度は、例えば、1cm×1cm×1cmの立方体状の検体を加熱した際に角が丸くなる温度である。
[0049]
 上記ガラスは、波長488nmの励起光を照射して測定される蛍光量子収率が、上記熱成形性試験される前の値から上記熱成形性試験後の値を引いた値(以下、「熱成形性試験による蛍光量子収率の低下量」ともいう)が15%以下であることが好ましい。
[0050]
 熱成形性試験による蛍光量子収率の低下量が上記範囲であることで、該ガラスは熱成形を行った後も蛍光特性を熱成形前と同等に維持できる。熱成形性試験による蛍光量子収率の低下量は10%以下がより好ましい。
[0051]
 耐水性については、上記ガラスは、例えば、水溶液中や、水蒸気暴露中において、ガラスからの溶出成分が少ない。
[0052]
 上記ガラスは、厚さ0.7mmのガラス板として、入射角0°で測定される450~700nmの波長領域の分光透過率曲線において、ガラスが含有する希土類金属の酸化物による吸収がある波長領域(例えば、それぞれ吸収について最大吸収波長λ max±10nm)を除く全波長領域の透過率が85%以上であることが好ましい。これにより、生じた蛍光を散乱損失や吸収損失することなく利用できるという利点を有する。該透過率は87%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。
[0053]
 例えば、Tb 3+を含有した蛍光ガラスの場合、485nm付近の波長領域に吸収がある。よって、485nm付近(例えば、485nm±10nmの波長領域)の透過率は低くなる傾向があり、場合によっては、85%未満になることもあり得る。しかしながら、450~700nmにおける、上記485nm付近以外のその他の波長領域における透過率が上記範囲を満たしていれば、上記ガラスは好ましく使用できる。
[0054]
<キャピラリ>
 本キャピラリは、上記ガラスからなる。本キャピラリは上記ガラスからなることで、結晶化や分相といった問題を起こすことなく成形された、それ自体が十分な蛍光を発するキャピラリである。
[0055]
(形状)
 本キャピラリの形状は管形状であればよい。本キャピラリは、管の内側にフィラメントが一体化されたフィラメント入りキャピラリや、複数の管が一体化されたマルチバレルキャピラリ、断面がθ形状のキャピラリ等、管の形状が変形された構造のキャピラリであってもよい。
[0056]
 本キャピラリは、用途に応じて各種大きさで供給される。供給される形態における管の大きさとしては、管の外径は0.1~15mm、内径は0.05~10mmの範囲が好ましい。管の肉厚は、0.01~5mmが好ましい。長さは、10~300mmが好ましい。本キャピラリは、供給される形態のまま用いてもよく、供給後に任意の形状に成形することも可能である。本キャピラリが、例えば、生体用として用いられる場合、管の外径は0.1~15μm、内径は0.05~10μmの範囲が好ましい。管の肉厚は、0.01~5μmが好ましい。長さは、10~300mmが好ましい。
[0057]
 より具体的には、本キャピラリを遺伝子の注入、電位測定、細胞操作用のキャピラリとする場合には、管の外径が0.1~3.5μm、内径が0.1~2.5μm、肉厚が0.01~1μm、長さ10~100mmの範囲が好ましい。
[0058]
(製造方法)
 上記ガラスからなる本キャピラリの製造方法は特に制限されず、公知のガラスによるキャピラリの製造方法が適用可能である。具体的には、本キャピラリは上記ガラスを用いてリドロー成形またはダウンロード成形により製造できる。
[0059]
 ダウンロード成形による製造方法では、1回の工程で、本キャピラリを製造でき、生産性の点で有利である。リドロー成形による製造方法は、別の成形方法で上記ガラスを管状に成形して本キャピラリの前駆体を得、該前駆体をリドロー成形することで本キャピラリを得る製造方法であり、より内径が細い本キャピラリが、精度よく作製できる点で有利である。
[0060]
 上記ガラスからなる管状の本キャピラリの前駆体は、ブロック状のガラスをガラス管状に切削加工する、ブロー成形によりガラスを管状に熱成形する、ダウンドロー成形、ダンナー成形あるいはアップドロー成形により前駆体となるガラス管を製造する等の方法で製造可能である。さらに、手吹き加工によっても管状の本キャピラリの前駆体あるいは、本キャピラリそのものを製造可能である。
[0061]
 上記本キャピラリの製造方法において、ガラスを成形する際には、例えば、得られるガラスの組成が酸化物基準のモル%表示で上記の組成となるようにガラス原料を準備し、通常の方法により、該ガラス原料を溶融し溶融ガラスとした後に、各成形法が実行される。
[0062]
 なお、溶融ガラスは、例えば、上記所定のガラス組成となるように原料を秤量し、均一に混合し、作製した混合物を1000~1800℃の温度範囲で溶融し、脱泡、撹拌などにより均質化して泡切れ等を行うことで作製できる。
[0063]
(用途)
 本キャピラリの用途は特に制限されないが、生体用としての使用に好適である。具体的には、以下の、遺伝子操作、細胞内注入、標識細胞の分別(吸引)等が挙げられる。
[0064]
(1)遺伝子操作、細胞内注入
 特定の細胞を目がけて、遺伝子を導入したり、細胞質内、細胞小器官に物質を注入したりする操作に本キャピラリが適用できる。この場合、核染色や細胞質染色を施し暗視野での操作を行うことが一般的であり、本キャピラリを用いることでキャピラリの位置が確認でき操作性が向上する。
[0065]
 遺伝子操作、細胞内注入の具体的な例として、以下の(1-1)~(1-3)の例が挙げられる。
(1-1)細胞内に遺伝子やタンパク質、抗体や薬剤を導入して細胞の機能を解析する。
(1-2)受精卵や胚性幹細胞(ES細胞)、様々な単細胞生物への遺伝子導入による遺伝子組み換え体の作出。
(1-3)胚または人工多能性幹細胞(iPS細胞)の胚盤胞、桑実胚へのトランスファー、哺乳類卵母細胞と受精卵へのインジェクション、除核、核のトランスファー。
[0066]
(2)標識細胞の分別(吸引)
 細胞分別に本キャピラリが適用できる。具体的には、暗視野において、複数ウェル内に分離した細胞群から、採取したい細胞、あるいは除きたい細胞を選択的に染色し、その細胞をめがけてキャピラリ先端を移動させ吸引する。本キャピラリを用いることで、暗視野でキャピラリの位置が確認でき操作性が向上する。
実施例
[0067]
 以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定して解釈されるものではない。実施例においては、キャピラリ用のガラスを製造し評価を行った。例1~14、例20~26が実施例であり、例15~19が比較例である。
[0068]
[例1~19]
(ガラスの製造)
 例1~8、13~16については、酸化物換算のモル%表示で表2~4に表示した組成になるように各成分の原料を調合し、ガラス原料を混合した混合物を、1500℃で30分間撹拌、30分間静置後、1400℃で流し出し、630℃で1時間保持して、0.5℃/分の速度で徐冷して、ガラスを得た。
[0069]
 例18~19については、酸化物換算のモル%表示で表4に表示した組成になるように各成分の原料を調合し、ガラス原料を混合した混合物を、1400℃で30分間撹拌、30分間静置後、1400℃で流し出し、580℃で1時間保持して、0.5℃/分の速度で徐冷して、ガラスを得た。
[0070]
 例9~12については、酸化物換算のモル%表示で表3に表示した組成になるように各成分の原料を調合し、ガラス原料を混合した混合物を、1650℃で60分間撹拌、60分間静置後、1650℃で流し出し、630℃で1時間保持して、0.5℃/分の速度で徐冷して、ガラスを得た。
[0071]
 例17については、酸化物換算のモル%表示で表4に表示した組成になるように各成分の原料を調合し、ガラス原料を混合した混合物を、1700℃で60分間撹拌、60分間静置後、1700℃で流し出した。流し出した直後分相が起こったが、650℃で1時間保持して、0.5℃/分の速度で徐冷して、分相したガラスとして得た。
 なお、ガラス原料の仕込み組成と、得られたガラスの組成はほぼ同じとなる。
[0072]
 例1~19のうち次の例においては、ガラスの清澄剤としてNaClおよび/またはNa SO をガラス原料中に入れて用いた。例6、8~10、13~14、17には外割でNaClを0.3質量部、例11~12、18~19には外割でNa SO を0.1質量部、例5、7には外割でNaClを0.3質量部およびNa SO を0.1質量部加えた。
[0073]
 例7のガラス中のClおよびSO 濃度を測定するために、得られたガラスを粉砕し、粉とした。Cl濃度を蛍光X線分光法(リガク社製ZSX PrimusII)にて測定し、ClおよびSO 以外の全成分の合計量100質量部に対して0.11±0.01質量部という結果を得た。SO 濃度は硫黄分析計(堀場製EMIA-920V)にて測定し、ClおよびSO 以外の全成分の合計量100質量部に対して0.02±0.004質量部であった。
[0074]
(評価)
 上記各例で得られたガラスを用いて以下の評価を行った。結果をガラスの組成と併せて表2~4に示す。なお、表2~4中、「-」は、未測定を示す。
[0075]
<基本物性>
 比重:アルキメデス法により測定した。
 Tg(℃):熱機械分析装置(TMA)を用いて、石英ガラスを参照試料として室温から5℃/分の割合で昇温した際のガラスの伸び率を屈伏点(At)まで測定し、得られた熱膨張曲線における屈曲点に相当する温度をガラス転移温度(Tg)とした。例4、5、10のTgは他のガラスから求めた計算値であり、斜体字で記している。例17は最初からガラスが分相しており、測定できなかった。
[0076]
 CTE:TMA測定により、50~350℃の温度範囲で平均線熱膨張係数(×10 -7/℃)として求めた。
 At(屈伏点;℃):TMA測定により求めた。
 Tx(結晶化温度;℃):示差熱分析計(リガク社製、商品名:TG8110)を使用して、10℃/分の昇温速度で、0~1000℃の範囲のDTAを測定し、得られたDTA曲線において、結晶化の発熱ピークの温度をTxとした。発熱ピークが観察されない場合は、表2~4の記載を「なし」とした。
[0077]
<光学特性>
 QY(%):一辺が1cmの立方体状に鏡面加工したガラスを準備し、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス社製、商品名:Quantauru-QY)を使用して、励起光波長488nmにて蛍光量子収率を測定した。
 蛍光強度:厚さ0.7mmの両面鏡面研磨されたガラス板を作製し、蛍光強度計(F-4500)を用いて、488nm励起した際の543nmの蛍光強度を測定した。例1のガラスを1.0として規格化した値を記載した。
[0078]
 488吸収率(%):厚さ0.7mmの鏡面研磨されたガラス板を作製し、分光光度計(PerkinElme社製、商品名:LAMBDA950)を用いて、入射角0°で450~700nmの波長領域の分光透過率を測定し、550nmの透過率から488nmの透過率を引いた値を、488nmの波長での光吸収率(488吸収率)とした。
 550透過率(%):同サンプルにおいて、上記同様に測定された550nmの波長での透過率の値である。
 最小透過率(%):同サンプルにおいて、上記同様に測定された450~700nmの波長領域の分光透過率曲線における、Tb による吸収波長領域(485nm±10nm)を除く全波長領域の透過率の最小値である。
[0079]
<その他安定性>
 耐水性:ETAC社製の高温高湿槽TH401HE(商品名)を用いて85℃、85RH%の環境に、厚さ1mmの鏡面研磨されたガラス板(大きさ20mm×20mm)を、200時間曝すことで試験した。評価結果は、ガラス板表面に、最大径が1mm以上の白い斑点が5個以上析出しているか否かにより判断した。最大径1mm以上の白い斑点が5個以上析出している場合を「×」、最大径1mm以上の白い斑点の析出が4個以下の場合を「○」として表2~4に示した。
[0080]
 熱成形性試験:本試験では、一辺が1cmの立方体状に鏡面加工したガラスを準備し、概ねガラス転移温度+140~220℃の熱処理を30分間行った。なお、各ガラスにおける熱処理温度は、以下のようにして決定した。ガラス転移温度より50℃刻みで熱処理温度を上げていき、立方体状のガラスの角が丸くなった温度を熱処理温度とした。この熱成形性試験において、熱処理後、結晶化も分相化も見られなかったガラスを「○」とした。なお、結晶化および分相化の判断は目視にて白濁しているかの有無で判断した。一方、熱処理温度に達する前、すなわち角が丸くなる前に結晶化や分相化が起こった場合を「×」とした。また、評価結果の下に熱成形性試験を行った温度を記載した。
[0081]
 熱成形性試験による蛍光量子収率の低下量:上記の熱成形性試験を行ったあとのサンプルの量子収率(QY)を励起波長488nmにて測定した。得られた熱成形性試験後のQYをQYbとして表2~4に示した。また、熱成形性試験による蛍光量子収率の低下量を、上記で得られた熱成形性試験前のQYからQYbを引いた値(QY-QYb)として表2~4に示した。
[0082]
[表2]


[0083]
[表3]


[0084]
[表4]


[0085]
[例20~26]
(ガラスの製造)
 例20~26について、酸化物換算のモル%表示で表5に表示した組成になるように各成分の原料を調合し、ガラス原料を混合した混合物を、1500℃で30分間撹拌、30分間静置後、1400℃で流し出し、630℃で1時間保持して、0.5℃/分の速度で徐冷して、ガラスを得た。
[0086]
(評価)
 上記各例で得られたガラスを用いて以下の評価を行った。結果をガラスの組成と併せて表5に示す。なお、表5中、「-」は、未測定を示す。
[0087]
<光学特性>
 QY(%):一辺が1cmの立方体状に鏡面加工したガラスを準備し、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス社製、商品名:Quantauru-QY)を使用して、励起光波長360nm、405nm、450nm、488nm、561nmにて蛍光量子収率を測定した。その測定値を表5に百分率で表記した。
[0088]
[表5]


[0089]
<ガラスキャピラリ製造>
 例7のガラスを溶解し、ブロック状に作製した。そのガラスサンプルを外径9mm、内径4.8mmにチューブ状に切削加工した後、縦型の管状炉にそのチューブ状のガラスを片側固定した状態で吊るし、残りの片側を引っ張った。炉の温度は550~650℃の範囲であった。この条件でリドロー成形を行い、外径0.5~2mmの範囲、内径0.3~1.5mmの範囲、肉厚0.3~1.0mmの範囲、長さ30~300mmの範囲の様々な大きさのガラスキャピラリを得た。
[0090]
(蛍光試験)
 得られたガラスキャピラリ(外径1.5mm、内径0.8mm(肉厚0.7mm)、長さ100mm)の3本を、プラスチック製のトレーであって、10本の溝を有し各溝にガラスキャピラリを1本ずつ計10本搭載可能なトレーに載置し、暗視野で波長365nmのLED灯の下で蛍光写真撮影を行った。トレーの残りの7本の溝には何も載置されていなかった。結果を図1に示す。図1において灰色部は何も載置されていないトレー自体を示し、白色部はガラスキャピラリが蛍光発光している様子を示す。

請求の範囲

[請求項1]
 SiO 、B 、Al 、および、Tb、Tm、Sm、Dy、Eu、HoおよびErから選ばれる少なくとも1種の希土類金属の酸化物を必須成分として含有し、SiO 、B およびAl の合計含有量が酸化物換算のモル%表示で65%以上90%以下であるガラスからなるキャピラリ。
[請求項2]
 前記ガラスにおけるSiO の含有量は酸化物換算のモル%表示で50~80%である請求項1に記載のキャピラリ。
[請求項3]
 前記ガラスは、酸化物換算のモル%表示で、Li O、Na OおよびK Oから選ばれる少なくとも1種からなるアルカリ金属酸化物を4~20%、MgO、CaO、SrOおよびBaOから選ばれる少なくとも1種からなるアルカリ土類金属酸化物を0~15%含有する請求項1または2に記載のキャピラリ。
[請求項4]
 前記ガラスは、酸化物換算のモル%表示で、前記希土類金属の酸化物を0.5~15%含有する請求項1~3のいずれか1項に記載のキャピラリ。
[請求項5]
 前記ガラスは、酸化物換算のモル%表示で、Nb 、Ta 、TiO 、ZrO 、Gd およびGa から選ばれる1種以上を合計含有量で0~5%含有する請求項1~4のいずれか1項に記載のキャピラリ。
[請求項6]
 前記ガラスは、酸化物換算のモル%表示で、CeO 、Sb およびSnO から選ばれる1種以上を合計含有量で0.005~3%含有する請求項1~5のいずれか1項に記載のキャピラリ。
[請求項7]
 前記ガラスは、ClおよびSO から選ばれる1種以上を、ClおよびSO 以外の全成分の合計量100質量部に対して、合計で0.005~1質量部含有する請求項1~6のいずれか1項に記載のキャピラリ。
[請求項8]
 前記ガラスは、波長488nmの励起光を照射して測定される蛍光量子収率が30%以上である請求項1~7のいずれか1項に記載のキャピラリ。
[請求項9]
 前記ガラスは、50℃~350℃の間の平均線熱膨張係数が100×10 -7/℃以下である請求項1~8のいずれか1項に記載のキャピラリ。
[請求項10]
 前記ガラスは、厚さ0.7mmのガラス板として、入射角0°で測定される450~700nmの波長領域の分光透過率曲線において、ガラスが含有する希土類金属の酸化物による吸収がある波長領域を除く、全波長領域の透過率が85%以上である請求項1~9のいずれか1項に記載のキャピラリ。
[請求項11]
 前記ガラスは、10℃/分の昇温速度で測定されるDTA曲線において、0~1000℃の範囲で結晶化ピークを有しない請求項1~10のいずれか1項に記載のキャピラリ。
[請求項12]
 生体用である請求項1~11のいずれか1項に記載のキャピラリ。

図面

[ 図 1]