(57)【要約】【課題】気体中あるいは液体中に含まれる微小構造物の検出、又は微小構造物の形状をより精度高く評価できる検出装置、検出方法及び検出に使用する検出用ディスクを提供する。【解決手段】基板上に薄膜層を備えるディスクの表面に、微小構造物を付着させ、検出光を走査して、複数のトラックにディスクの半径方向にわたって整列して形成されたマーカーと、前記薄膜層の表面に付着する微小構造物とからの検出信号を、複数トラックにわたり前記マーカーを基準として処理することにより、微小構造物の位置又は形状を検出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラッキングをとるためのトラック構造を有する基板上に薄膜層を設けたディスクであって、
複数のトラックに、前記ディスクの半径方向にわたって整列する光読み取り可能なマーカーが形成され、
前記マーカーと、微小構造物が付着する前記薄膜層の表面とが、一の検出用光の焦点深度内に位置することを特徴とする微小構造物検出用ディスク。
【請求項２】
前記薄膜層の総層厚は、５ｎｍ以上で３.９μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の微小構造物検出用ディスク。
【請求項３】
前記薄膜層は、窒化物、酸化物、炭化物、硫化物のうちのいずれかの単層又は複数層からなることを特徴とする請求項１記載の微小構造物検出用ディスク。
【請求項４】
トラッキングをとるためのトラック構造を有する基板上に薄膜層を備えるディスクの表面に、微小構造物を付着させ、
検出光を走査して、複数のトラックにディスクの半径方向にわたって整列して形成されたマーカーと、前記薄膜層の表面に付着する微小構造物とからの検出信号を、複数トラックにわたり前記マーカーを基準として処理することにより、微小構造物の位置又は形状を検出することを特徴とする微小構造物検出方法。
【請求項５】
基板上に薄膜層を備えるディスクを回転させる回転手段と、前記ディスクに光を照射する光照射手段と、前記ディスクから反射される光を検出する検出手段と、検出された信号を処理する信号処理手段とを備え、
前記信号処理手段は、前記ディスクの複数のトラックに半径方向にわたって整列して設けられた複数のマーカーと、前記ディスクの前記薄膜層の表面に付着する微小構造物とを、走査して検出された複数トラックの信号を、前記マーカーを基準として処理することにより、前記微小構造物の位置又は形状を検出することを特徴とする微小構造物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体中や液体中に含まれる微小構造物を検出する検出装置及び方法、並びに該検出に適する検出用ディスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、気体中あるいは液体中に含まれる微粒子等の微小構造物を検出する装置としては、例えばパーティクルカウンタが広く知られている。微粒子を含んだ気体または液体が流れている領域にレーザ光を照射し、散乱光の強度を測定することで、微粒子の大きさを間接的に評価するものである。しかしながら、前記カウンタではその微小構造物の種類を特定することはできないため、例えば蛍光色素付きの抗体を、検出対象である細胞に特異反応させて光らせるフローサイトメーターのような装置が知られている。また、微小構造物が浮遊あるいは移動する状態ではなく、基板等に付着させて検出する方法も検討されている。
【０００３】
光ディスクは、通常は、映像、音楽、データ等の記録再生用途で使われるが、円盤状の基板平面を高速走査できる特徴を生かして、微小構造物を検出するための装置として使うことが最近検討されている（特許文献１、２、非特許文献１等参照）。光ディスクでは、元々の情報記録用途において、ピットあるいはマークの有無によりデータを記録し、且つそのピット列あるいはマーク列を再生することができる。例えば、微小構造物を前記ピットあるいはマークに見立てることで、その検出を行うことが可能である。
【０００４】
本発明者らは、光ディスクによる微小構造物の検出及び分析について研究開発を行ってきた（非特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１では、特定の微小構造物を捕捉する特異反応の仕組みを予めディスク基板上に設け、その対象物が反応し付着したことに伴う光学特性変化からその検出を行っている。
【０００６】
特許文献２では、一部に分析対象を配置した分析用ディスクにおいて、分析対象が配置された読み取りエリアに対して回転方向の前後位置に、径方向にわたってマーカーを形成し、ピックアップがトラックを追随して時系列的に読み取った分析対象並びにマーカーの読み取り信号を、マーカーの位置を基準に時間軸を整列させる映像処理を実行して、分析対象の映像取得もしくは形状カウントする分析方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２９８４７０号公報
【特許文献２】特開２００３−２７０１２８号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】第５９回応用物理学関係連合講演会、講演予稿集、１７ｐ−Ｂ９−８、（２０１２年春）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来、空気中あるいは水中に含まれる各種菌類（大きさ：０.１μｍ〜１０μｍ）等の微小構造物の検出及び分析において、微小構造物を基板に付着させて光学手段により検出する方法では精度が低かった。
【００１０】
例えば、特許文献１の技術では、光ディスクの最表面に分子認識機能を有する機能性分子が固定化されているものであり、分子検出を対象とするものであった。特許文献１では、物理吸着（非特異吸着）が避けられないことに加え、試料表面が乾燥すると、もはや特異反応は機能せず、むしろ化学物質が表面上の汚れとなり、微小構造物の検出が困難になるという問題がある。
【００１１】
特許文献２の技術では、分析対象の形状情報をもとに微小構造物の種類を特定できる可能性があるが、想定している微小構造物の大きさは血液等が例示され、１０μｍ程度である。そのため、空気中あるいは水中に含まれる各種菌類（大きさ：０.１μｍ〜１０μｍ）等の検出や、その形状を明瞭に再現するためには、より精度の高い測定を行うことが必要である。
【００１２】
発明者等が開発した非特許文献１の技術では、ウイルスの検出を目的として、インフルエンザウイルス１個レベルでの検出を可能とするものであり、１００ｎｍ程度の微小構造物の検出では有効であるが、これを超える大きさの微小構造物の形状や種類を検出するには適さないという問題がある。
【００１３】
本発明は、これらの問題を解決しようとするものであり、本発明は、気体中あるいは液体中に含まれる微小構造物、例えば１０μｍより小さく０.１μｍより大きい微小構造物の、検出、又は検出による微小構造物の形状をより精度高く評価することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、前記目的を達成するために、以下の特徴を有するものである。
【００１５】
本発明の微小構造物検出用ディスクは、トラッキングをとるためのトラック構造を有する基板上に薄膜層を設けたディスクであって、複数のトラックに、前記ディスクの半径方向にわたって整列する光読み取り可能なマーカーが形成され、前記マーカーと、微小構造物が付着する前記薄膜層の表面とが、一の検出用光の焦点深度内に位置することを特徴とする。
【００１６】
本発明の微小構造物検出方法は、トラッキングをとるためのトラック構造を有する基板上に薄膜層を備えるディスクの表面に、微小構造物を付着させ、検出光を走査して、複数のトラックにディスクの半径方向にわたって整列して形成されたマーカーと、前記薄膜層の表面に付着する微小構造物とからの検出信号を、複数トラックにわたり前記マーカーを基準として処理することにより、微小構造物の位置又は形状を検出することを特徴とする。
【００１７】
本発明の微小構造物検出装置は、基板上に薄膜層を備えるディスクを回転させる回転手段と、前記ディスクに光を照射する光照射手段と、前記ディスクから反射される光を検出する検出手段と、検出された信号を処理する信号処理手段とを備え、前記信号処理手段は、前記ディスクの複数のトラックに半径方向にわたって整列して設けられた複数のマーカーと、前記ディスクの前記薄膜層の表面に付着する微小構造物とを、走査して検出された複数トラックの信号を、前記マーカーを基準として処理することにより、前記微小構造物の位置又は形状を検出することを特徴とする。
【００１８】
本発明の微小構造物検出において、前記マーカーは、ディスクに予め形成するか、あるいは、検出装置のレーザ光走査技術により、ディスク基板上に形成した薄膜層に記録して形成することができる。本発明の薄膜層の総層厚は、５ｎｍ以上で３.９μｍ以下であることが望ましい。本発明の前記マーカーの個々は、ディスク接線方向の長さが１０μｍより長くすることが好ましい。本発明の前記薄膜層は、窒化物、酸化物、炭化物、硫化物のうちのいずれかの単層又は複数層から成ることが好ましい。本発明の前記薄膜層は、窒化物、酸化物、炭化物、硫化物のうちのいずれかの単層から成り、記録に使用するレーザ光波長における消衰係数が０より大きく１以下であることが好ましい。なお、薄膜層に記録をしない場合は、消衰係数はゼロでも良い。
【００１９】
本発明の微小構造物検出方法及び装置では、半径方向にわたるマーカーを利用して、読み取り信号の走査情報を前記マーカーを基準に並べて、マッピングを行うことにより、微小構造物の解析を行うことができる。
【００２０】
本発明の微小構造物検出方法及び装置では、検出用ディスクの、微小構造物が付着する側とレーザ光による読み取り側とが、ディスクを介して隔てられていることが望ましい。
【００２１】
本発明の微小構造物検出における微小構造物は、例えば微生物である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のように、微小構造物をディスクの表面に付着させて光学的検出を行う方式に用いる検出用ディスクの構造において、基板あるいは基板上の薄膜層に、マーカーを、複数のトラックに、半径方向に配置するよう設けること、及び、焦点位置であるトラック部分のマーカーと微小構造物が付着する薄膜層表面とを、ディスクの厚み方向で同じ高さに設けることによって、０.１〜１０μｍ程度の微小構造物の検出、計数、形状観察を高精度で実施できる。
【００２３】
本発明の検出用ディスクは、分析対象を配置するための特別の構造を有しないで、分析対象をディスク表面に一様に付着させることを可能とするものであり、ディスクの構造が簡素であるので、実用上の効果が大である。また、本発明の検出用ディスクは、繰り返して使用することができる。また、本発明の検出用ディスクは、薄膜層として、窒化物、酸化物、炭化物、硫化物のうちのいずれかの単層又は複数層を用いることにより、長期間使用しても高精度の検出を実現できる。
【００２４】
本発明の検出方法によれば、微小構造物をディスク表面に付着させることにより、該ディスクにレーザ光の検出光を照射し反射光を検出する光学装置を用いて、微小構造物の位置や形状を高精度で検出することが可能となり、該形状の評価に基づき微小構造物の種類を特定する精度が向上する。
【００２５】
本発明の検出装置によれば、従来の光ディスクの記録再生装置の技術を改良した検出装置により、本発明の検出用ディスクを用いることにより、０.１〜１０μｍ程度の微小構造物の検出、計数、形状観察、種類の特定を高精度で実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明における検出用ディスクの断面構造を模式的に示す図。
【図２】本発明における検出用ディスクのトラックとマーカーの微細構造を模式的に示す平面図。
【図３】本発明の実施例における、マーカーと微小構造物が略同一面にあることを示す光学顕微鏡像図。
【図４】図３の各マーカー（５ａ〜５ｈ）を含むトラックをレーザ光で走査したときの反射光強度信号（７ａ〜７ｈ）を表す図。
【図５】図４の反射光強度信号の各データを、マーカーを基準に並べ、二次元マッピングした結果を表す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施の形態について以下説明する。
【００２８】
本発明の微小構造物検出用ディスクについて説明する。図１に、本発明の微小構造物の検出における検出用ディスクを模式的に示す。検出用ディスクは、溝構造のトラック２を設けた基板１と、基板１上に成膜された薄膜層３とを備え、検出対象の微小構造物４が検出用ディスクの表面に付着可能としたものである。図２に、本発明の検出用ディスクのトラックとマーカーの微細構造を模式的に示す。検出用ディスクにおいては、複数のトラック２と直交する方向（ディスク半径方向）に整列した複数のマーカー５がディスク製造時に形成されているか、又は光検出装置によりマーカー５を形成することにより、検査時に微小構造物の位置・形状測定の基準信号を得ることができる。
【００２９】
検出用ディスクは、円盤状の板状体であり、光ディスクと類似の構造形状を備える。検出用ディスクの断面は、図１に半径方向及び高さ方向として示されているように、光学的検出のためのトラッキングをとるためのトラック構造を有し、トラック２を備えている。図２は、検出用ディスクの平面の一部を示したもので、図面に接線方向及び半径方向と示したとおり、基板１上に薄膜層３を成膜したディスクには、ランドやグルーブが設けられ、複数のトラック２の半径方向に整列した複数のマーカー５が、トラックに沿ったディスク接線方向に所定の長さをもって形成されている。図２ではグルーブにマーカーが形成されているが、ランドに形成してもよいことは明らかである。少なくとも、トラックと直交する方向に整列して形成されればよい。
【００３０】
本発明の微小構造物の検出装置について説明する。本発明の検出装置は、基本的には、従来の光学記録再生装置の構造及び動作原理と、情報の記録再生をする機能の代わりに微小構造物による反射光を検出することを除いて、共通する。本発明の微小構造物の検出装置は、微小構造物を表面に付着する検出用ディスクを回転させる回転手段と、前記ディスクに光を照射する光照射手段と、前記ディスクから反射される光を検出する検出手段と、検出された信号を処理する信号処理手段を備える。前記信号処理手段は、前記ディスクに複数のトラックに半径方向にわたって整列して設けられたマーカーの信号と、前記微小構造物の各トラックの信号とから、マーカーの信号を基準として処理することにより、前記微小構造物の位置や形状を検出する。
【００３１】
本発明の微小構造物の検出方法について説明する。本発明の検出方法では、検出用ディスクの表面に、微小構造物を付着させて、ディスクから反射される光を検出して走査情報を得、ディスクに複数のトラックに半径方向にわたって整列して設けられたマーカー部の信号と、微小構造物の各トラックの信号とから、前記微小構造物の位置や形状を分析する。また、マーカーの信号と、微小構造物の各トラックの信号とを、マーカーの信号を基準にしてマッピングすることにより、微細構造物の位置及び形状を分析評価し、また微細構造物の種類を特定することができる。
【００３２】
本発明では、気体中あるいは液体中に含まれる微小構造物を高感度に検出するため、試料表面全体を検出面とすることができる。そのため、表面が大気あるいは流水等に常に晒された状態とし、検出面積を増やすことで、検出確率が向上し高感度化できる。
【００３３】
なお、先の特許文献２では、分析対象エリアに分析対象をセットし、該エリアの前後にマーカーが設けられている。また、半径方向にわたるマーカーを基準に、複数のトラック走査により得た情報を並べ再構成することで、付着した微小構造物の形状解析ができるとしている。
【００３４】
ところで、高感度化を実施するためのマーカーとしては、次の３つの点を満たすことが重要である。まず、検出用ディスクの厚み方向で、マーカーと微小構造物が同じ高さ位置にあること。次に、マーカーを検出用ディスクの表面に形成すること。最後に、マーカーは微小構造物と十分区別されることである。本発明はこれらの３点を満たすものである。
【００３５】
なお、先の特許文献２では、マーカーと微小構造物の試料内における高さが異なっているものが代表例として示されている。特許文献２で想定している分析対象の大きさが例えば１０μｍと比較的大きいため、マーカーと微小構造物の試料内における高さが問題にされていない。
【００３６】
ディスクから情報を読み出すためのレーザ光は、トラック（グルーブまたはランドまたはその両方）がある面で焦点を結んでいる。微小構造物がこの焦点面にある場合は微小構造物の情報は鮮明に再生することができるが、焦点面から離れ、焦点深度（焦点からのずれの許容範囲をいう。）の範囲より遠くなると、微小構造物の情報は得られなかったり、不鮮明な情報しか得られなかったりすることになる。なお、光ディスクにおける焦点深度は一般的に、波長／開口数／開口数で与えられるため、ＣＤ光学系では３.９μｍ、ＤＶＤ光学系では１.８μｍ、ＨＤＤＶＤ光学系では１.０μｍのようになる。光ディスク基板の一般的な厚みである１.２ｍｍと比較すると、１／３００以下の非常に狭い領域であることがわかる。
【００３７】
微小構造物が小さくなるほど、マーカーともども、鮮明な走査像を得ることが、その検出及び形状評価において重要であるので、マーカー及び微小構造物は光ディスクの厚み方向において、できる限り同じ高さに位置していることが最適である。
【００３８】
本発明者らによる非特許文献１の技術は、同じ高さ位置にあることで、マーカー及び直径１００ｎｍのポリスチレンビーズ（微小構造物）の両方を、一回の走査にて検出することができた好例である。但し、グルーブ幅が０.３４μｍ、グルーブピッチが０.６８μｍのポリカーボネート製ディスク基板を用いたため、一つの微小構造物は、一つのグルーブ上、一つのランド上、もしくはその境目にしかなく、個々の検出において半径方向の分布を取り扱う必要はなかった。同じ波長４０５ｎｍのレーザ光源を用いる、ＨＤＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ規格の基板のトラックピッチは０.４μｍ、また現在主流のＢＤ−ＲＥ規格のそれは０.３２μｍである。グルーブ幅をおよそトラックピッチの半分と見積もっても、０.１μｍより大きいことに変わりない。つまり、トラック幅より大きく１０μｍより小さい微小構造物の測定、あるいはその上限に限らず、微小構造物の形状の明瞭な再現は、半径方向にわたるマーカーと検出対象である微小構造物とが、試料高さ方向の同じ焦点面内にあることにより初めて可能となり、実現する。
【００３９】
なお、特許文献２では、分析対象のために分析エリアを限定して、ディスク表面ではなく、ディスクの内部に分析エリアを設けている。
【００４０】
本発明の検査用ディスクのトラックに設けるマーカーは、２通りの方法によって形成することができる。第１は、基板作製時にランド、グルーブ、またはその両方に、別途予めマーカーを設けておく方法である。マーカーを形成した基板上に薄膜を成膜し、反射率などの光学的な調整を行っても良い。第２は、一般的なランドとグルーブを有する基板上に、マーカーを記録可能な薄膜を形成して、光照射によりマーカーを形成をする方法である。基板上に設ける薄膜は、気中あるいは水中に晒しても変質しない、もしくは変質しにくい特性を有することが重要である。
【００４１】
本発明では、検出用ディスクの表面全体を検出面とするため、マーカーのある部分にも微小構造物が付着する可能性がある。そのためマーカーは、少なくともトラックに平行な方向において、微小構造物とはその長さが大きく異なり、明瞭に区別できることが必要である。このように、ディスク表面を検出面とし、全面を利用することで、検出の高感度化が実現する。また焦点面をディスク表面とすることで、鮮明な形状情報を精度良く得ることができる。検出用ディスク表面を、気中あるいは水中の雰囲気下で強靱にしておくことで、安定した計測を継続的に行える。
【００４２】
マーカーの作製については、ディスクの半径方向にわたるように、例えば図２に示すように、任意あるいは特定のトラックの接線方向の一部にマーカーを形成した後、そのマーカーの端位置が半径方向で揃うように、隣接あるいは近傍のトラックに順に、同様のマーカーを形成することで作製することができる。薄膜に記録をする場合は、試料作製後に半径方向にわたるマーカーを作製することができる。一方、基板に予め設けておく場合は、基板の複写元となるスタンパーにこれを作製しておく必要がある。
【００４３】
半径方向にわたるマーカーは、光ディスクのトラックがある半径部分の内周側から外周側まで全部に設ける必要はなく、少なくとも微小物体の大きさよりも半径方向に長ければ良い。マーカーの接線方向の長さについて、微小構造物の大きさ（０.１〜１０μｍ）とは大きく異なるような長さ、例えば２０〜２００μｍとすることが、二者を容易に区別するためにも望ましい。
【００４４】
マーカーの本数について、微小構造物の半径方向の大きさを特定するためには、少なくとも３本あることが好ましい。これにより例えば、あるトラックで微小構造物の存在を検知し、その両隣のトラックにて検知されなければ、微小構造物の大きさは、該３トラックの最内トラックと最外トラックの間の距離よりも小さいことがわかる。
【００４５】
本発明では、薄膜層は、微小構造物が同層表面に付着したときの、光学的な検出感度を調整するために用いる。微小構造物を透過光で読み出すとき、及び基板側から反射光で読み出すときは、薄膜層は光透過性が十分あることが望ましい。
【００４６】
薄膜層は、基板に形成されたトラックに半径方向にわたるマーカーが予め形成されていない場合は、薄膜材料の種類を適切に選択することで、レーザ光の照射等により、マーカーを記録するようにすることができる。予め半径方向にわたるマーカーが基板にある場合は、薄膜層の記録機能はなくても良い。ここで、記録とは、具体的に、高出力のレーザ光が照射された結果、読み出し側から見たときに薄膜層の光学特性が変化することを指す。また記録後に読み取り評価のための低出力のレーザ光を照射したときには、未記録部分及び記録部分の光学定数は基本的に変化しない。
【００４７】
薄膜層の材料としては、評価光学系や基板へのマーカーの有無に応じ、使用するレーザ光波長における光透過率、記録の実施不実施等を勘案の上、情報記録用途の光ディスクにおける一般的な材料等から、適宜選択し使用することができる。
【００４８】
レーザ光の照射による微小構造物の計測は、図１において、トラック上に微小構造物が付着する側からと、トラックがなく微小構造物を付着させない側からの、どちらからでも行える。次の理由から、トラックがなく微小構造物を付着させない方から行う方が望ましい。微小構造物を含む気体及び液体が、レーザ光源を含む光ピックアップ等の光学系と同じ側にあると、同光学系は容易に汚染されたり、水が入り込んだりして、その機能を十分果たさない。また常時あるいは頻繁に計測を行う場合において、光ピックアップが試料（検出用ディスク及び微小構造物を試料とも呼ぶ。）表面の一部を覆うため、ディスクは回転するものの、試料表面全面での検出が阻害されてしまう。よってディスクを介して互いを隔てる方式とすることが適切である。
【００４９】
薄膜層は、単層であっても複数層であっても良い。複数層の場合は各層それぞれに機能を持たせることができる。具体的に、記録層と保護層を分けることができ、また二層間の反応によって記録を行うこともできる。但し、ディスクを簡便に作製する観点から、層数は少ない方が良く、光学調整、保護、記録の各機能は単層にて行うことが望ましい。
【００５０】
薄膜層の材料としては、評価光学系で使用するレーザ光波長に対して光透過性がある種々誘電体材料を使用することができる。具体的には、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｃｅ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｂｉ等の窒化物、酸化物、炭化物、硫化物であることが好ましい。二元に限らず、適宜三元及び四元の化合物としても良い。
【００５１】
記録の機能を持たせるためには、評価光学系で使用するレーザ光波長に対して、光吸収がある前記材料を用いれば良い。それぞれの、窒化物、酸化物、炭化物、硫化物が定比のとき透明であっても、その比率を変えることで光吸収があるような材料設計が可能である。記録のため、具体的には、使用するレーザ光波長における消衰係数が０より大きく、１以下であることが好ましい。
【００５２】
薄膜層への記録の機構としては、薄膜層がレーザ光を吸収し、昇温したことに伴う不可逆な変化があり、例えば変形や、結晶化や、熱分解を含む組成比の変化などが挙げられる。
【００５３】
薄膜層を構成する個々の層の層厚の下限は、使用する薄膜層材料の成膜が、一面を覆うことができず粒子状となる範囲を脱し、ようやく膜状となる層厚である。薄膜層の総厚の上限は、薄膜層の両面を評価光学系（検出光学系）にて区別できない程度の層厚であるが、微小構造物の形状を明瞭に再現するためには、同光学系の焦点深度の範囲内にあることが好ましい。具体的には、薄膜層の総層厚は、５ｎｍ以上で３.９μｍ以下であることが望ましく、ＨＤＤＶＤベースの光学系では、薄膜層の総層厚は、５ｎｍ以上で１μｍ以下であることが望ましい。
【００５４】
薄膜層は、同層表面に接着性があるなど、基本的には不特定多数の微小構造物を捕捉できる仕組みがあっても良い。
【００５５】
薄膜層は、基板に予め複数のトラックに直交するマーカーが形成済みであり、特に光学的な検出感度を調整する必要がない場合は、新たに設けなくても良い。
【００５６】
基板は、微小構造物を透過光または反射光で読み出すために、光透過性が十分あることが望ましい。具体的には、情報用途の光ディスクで  一般的に使用されるポリカーボネートなどのプラスチックの他、石英やガラスなどを用いることができる。基板を回転させて微小構造物の付着を読み出すためには、情報記録用途の光ディスクと同様に、基板の形状は円盤状であることが望ましい。基板の厚みについては、少なくとも回転時にその形状を維持できる程度の厚み以上であって、現行情報記録用途の光ディスクとの互換性を図るため、ＣＤと同じかそれ以下の厚みであることが好ましい。具体的には、０.１ｍｍ以上で１.２ｍｍ以下であることが望ましい。
【００５７】
トラックの仕様について、基本的には情報記録用途のそれと同じで良く、使用する光学系に応じて適宜選択及び調整すれば良い。トラックピッチが狭いほど、微小構造物のディスク半径方向の走査本数が増えると見込まれるため、集光径が小さくなるよう、使用するレーザ光の波長は、３５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲で、より短波長であることが好ましい。
【００５８】
微小構造物が検出用ディスクの表面に付着した後も、本発明のディスクは継続して使用することができる。レーザ光で該微小構造物が付着したときの走査情報をメモリ等に記憶させておけば、次回走査時に該微小構造物を検出しても、過去に付着した分であることを判定できるので、過去の付着分を差し引いて差分を求めることにより、逐次新しい走査情報に基づき分析することができる。
【００５９】
１トラックあたりの走査回数について、１度の走査で十分な信号対雑音比が得られない場合は、必要に応じ複数回の走査を行っても良い。同時に走査するマーカーを基準に重ね合わせることで、信号対雑音比を大幅に改善することができる。
【００６０】
光学設計において、予め付着物の種類を予想できる場合は、付着時の光学特性変化の予測あるいは実測から、定量的な評価を行うことができる。マーカー部分の反射光強度変化とは明瞭に区別させることもできる。
【００６１】
（実施例）
本発明の実施例について、図を参照して以下説明する。図１に示したようなディスク状の検出用ディスクを用いて微小構造物の検出を実施した。
【００６２】
検出用ディスクを次の工程で作製した。グルーブピッチが０.６８μｍ、厚みが０.６ｍｍのポリカーボネート製ディスク基板上に、スパッタリング法にてＩｎＳｎ酸化物薄膜を１４０ｎｍ成膜した。ＩｎＳｎ酸化物薄膜は図１の薄膜層３に相当している。具体的には、ターゲットにＩｎＳｎ酸化物を用い、アルゴンガスと酸素ガスをそれぞれ４ｓｃｃｍと６ｓｃｃｍ流した状態で、成膜室の圧力を０.５Ｐａに維持し、基板温度は室温にて成膜した。得られた薄膜層の複素屈折率を分光エリプソメトリー法で測定したところ、波長４０５ｎｍにおける屈折率は２.２、消衰係数は０.０５であった。
【００６３】
波長４０５ｎｍ、開口数０.６５の光学系からなる光ディスク評価装置を用いて実験し、線速２.２ｍ／ｓ、レーザ光パワー８.５〜９.５ｍＷにてマーカーの記録を行った。グルーブ一つおきに、つまり１.３６μｍピッチにて、接線方向に長さが約１４５μｍのマーカーを８本形成した。マーカー５ａから５ｈまでの複数のマーカーが、半径方向にわたり並ぶように形成した（後出の図３参照）。本願では、これらマーカーを、半径方向にわたるマーカーとも呼ぶ。半径方向にわたるマーカーは、本実施例では、ディスクが一回転するごとに評価装置から出力される電気信号をトリガーに、周期が１５０Ｈｚ、デューティ比が１％の条件で記録することで作製した。デューティ比が５０％のモノトーンマーク（長さ８００ｎｍ、１.６μｍ、３.２μｍ）をディスク一周にわたり記録して、半径方向にわたるマーカーの半径位置を知るために利用した。
【００６４】
大腸菌を、ルリアーベルターニ培地を含む溶液にて３７℃で一晩増殖させた後、遠心分離器にて、大腸菌と溶液とに分離した。溶液を捨て、純水を入れた後、波長６００ｎｍにおける吸光度を測定した。本実施例では、この光学濃度が０.１になるように純水を加え、大腸菌の濃度を調整した。前記大腸菌を含む溶液を、半径方向にわたるマーカーを記録した検査用ディスクに１０μｌ滴下した。
【００６５】
図３に、マーカーと微小構造物（大腸菌６）が略同一面にあることを示す光学顕微鏡像を示す。図３は、トラックの接線方向とこれに直交する半径方向を示すものである。図３の左側は、マーカー端部分を示す光学顕微鏡像であるが、マーカー５ａから５ｈまでの複数のマーカーが、半径方向にわたり並んでいることがわかる。なお、図３は、溶液が自然乾燥した後に観察した光学顕微鏡像であり、１μｍ〜数μｍ程度の大きさの大腸菌が分散している様子がわかる。
【００６６】
光ディスク評価装置を使い、各マーカーからトラックに沿って、基板側からレーザ光を走査し、反射光強度信号を測定した。例えばマーカー５ｃでは図３の破線上を走査した。
【００６７】
図４に、各マーカー（５ａ〜５ｈ）を含む８トラックを走査して得た反射光強度信号の測定結果（７ａ〜７ｈ）を示す。走査は、線速４.９ｍ／ｓ、レーザ光パワー１.０ｍＷの条件にて行った。図の左側はマーカー部分に相当する。
【００６８】
図５は、図４の信号に基づき、マーカーを基準に測定結果を並べ、反射光強度の違いを色の濃淡にて表示した結果である。図３の光学顕微鏡像と比べると、ほぼ同じ位置に反射光強度が低いことを示す色の暗い部分があり、図３の大腸菌の分布を再現できたことがわかる。
【００６９】
本実施例では、グルーブ一つおきにマーカーを作製したが、毎グルーブに作製することでマーカーピッチを半分にすることができ、より明瞭な像を得ることができる。またグルーブとランドの両方にマーカーを形成し走査すればマーカーピッチを更に半分にすることができる。
【００７０】
なお、上記実施の形態等で示した例は、発明を理解しやすくするために記載したものであり、この形態に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、検出用ディスクを用いて、微小構造物又はその形状を光学的に高精度で検出することができ、特に、空気中あるいは水中に含まれる各種菌類（大きさ：０.１μｍ〜１０μｍ）等の微小構造物の検出及び分析に適しているので、産業上有用である。
【符号の説明】
【００７２】
１、          基板
２、          トラック
３、          薄膜層
４、          微小構造物
５、５ａ〜５ｈ  マーカー
６、          大腸菌
７ａ〜７ｈ    ５ａ〜５ｈのマーカーを含むトラック走査時の反射光強度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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