(57)【要約】【課題】生体内測定のための圧力センサ、特に、カテーテル先端光ファイバ圧力センサを提供する。【解決手段】本発明は、小型の頑強な光ファイバ圧力センサを提供する。小型の光ファイバセンサは、光ファイバに結合されたファブリ・ペローチップを含む。本発明は、センサの水分に対する感受性を小さくするように、光ファイバをファブリ・ペローセンサに結合するのに必要な接着剤の量を低減した新しいセンサデザインを提供する。本発明はまた、エッチングに基づく方法及びエキシマレーザを用いることに基づく方法を含むセンサの製造方法を提供する。本発明はまた、チップの熱変化に対する感受性を小さくしたチップデザインを提供する。本発明はまた、センサ隔膜が十分に規定された厚みを有するチップデザインを提供する。本発明はまた、チップをエッチングから保護するチップデザインを提供する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバと接続した時に圧力センサとして用いるためのファブリ・ペロー圧力チップであって、
第１の表面を含む本体と、
前記第１の表面を覆って前記本体に固定され、かつ第２の表面を形成し、該第１及び第２の表面が、ある一定の距離だけ分離されてファブリ・ペロー共振器を形成する隔膜と、
を含み、
前記本体は、光ファイバ末端を受容してそこに該光ファイバを固定するための第２の空洞を含み、該第２の空洞は、該挿入された末端に緊密に適合する形を有し、それによって該挿入された末端を該第２の空洞内に固定するのに必要な接着剤が少量である、
ことを特徴とするチップ。
【請求項２】
前記本体は、前記第１の表面を含むパイレックス（登録商標）部分を含むことを特徴とする請求項１に記載のファブリ・ペロー圧力チップ。
【請求項３】
前記本体は、前記第１の表面を形成する凹部空洞を含むことを特徴とする請求項１に記載のファブリ・ペロー圧力チップ。
【請求項４】
前記第１の表面は、半反射層を含むことを特徴とする請求項１に記載のファブリ・ペロー圧力チップ。
【請求項５】
前記隔膜は、シリコンを含むことを特徴とする請求項１に記載のファブリ・ペロー圧力チップ。
【請求項６】
前記第２の表面は、金属性材料の層を含むことを特徴とする請求項１に記載のファブリ・ペロー圧力チップ。
【請求項７】
前記金属性材料の層は、クロムの層を含むことを特徴とする請求項６に記載のファブリ・ペロー圧力チップ。
【請求項８】
前記隔膜は、前記本体に陽極的に結合されていることを特徴とする請求項１に記載のファブリ・ペロー圧力チップ。
【請求項９】
前記光ファイバは、光源と前記ファブリ・ペロー共振器の間で光を中継するためのものであり、該光ファイバの末端は、ファイバファブリ・ペロー圧力センサを提供するために、チップの前記第２の空洞に挿入されてそこに接着剤で固定されている、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のファブリ・ペロー圧力チップ。
【請求項１０】
光ファイバと接続した時に圧力センサとして用いられるファブリ・ペロー圧力チップを製造する方法であって、
底面と上面とを有し、該底面と該上面の間で光を中継するようになった基板を準備する段階と、
前記上面に第１の表面を作成する段階と、
第２の表面を有する隔膜を前記上面上に装着し、前記第１及び第２の表面が、ある一定の距離だけ分離されてファブリ・ペロー共振器を形成する段階と、
前記光ファイバの末端に緊密に適合する形を有する第２の空洞を前記底面に作成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記第１の表面を作成する段階は、前記上面を望ましい深さまでエッチングして掘り下げる段階を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の表面を作成する段階は、前記上面の一部分上に半反射層を堆積させる段階を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
装着する段階は、前記隔膜を前記上面に陽極的に結合する段階を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の空洞を作成する段階は、前記基板をレーザで掘削する段階を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の空洞を作成する段階は、前記基板をエッチングする段階を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
ファイバファブリ・ペロー圧力センサを製造するために、前記チップの前記第２の空洞に前記光ファイバの前記末端を挿入してそれをそこに固定する段階を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記固定する段階は、前記光ファイバの前記末端を接着剤で接合する段階を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
光ファイバと接続した時に圧力センサとして用いられるファブリ・ペロー圧力チップを製造する方法であって、
底面と上面とを有し、該底面と該上面の間で光を中継するようになった基板を準備する段階と、
前記上面に第１の表面を作成する段階と、
前記上面上に、かつ前記第１の表面の上に第２の表面を有する隔膜を装着し、該第１及び第２の表面が、ある一定の距離だけ分離されてファブリ・ペロー共振器を形成するようにしてファブリ・ペロー本体を準備する段階と、
後面と前面とを有する、光ファイバを受け取るための第２の基板を準備する段階と、
前記光ファイバの末端に緊密に適合する形を有する貫通孔を前記後面に作成することによってインタフェース本体を準備する段階と、
前記ファブリ・ペロー本体の前記底面を前記インタフェース本体の前記前面に結合する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記第１の表面を作成する段階は、前記上面を望ましい深さまでエッチングして掘り下げる段階を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の表面を作成する段階は、前記上面の一部分上に半反射層を堆積させる段階を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
装着する段階は、前記隔膜を前記上面に陽極的に結合する段階を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記貫通孔を作成する段階は、前記後面をレーザで掘削する段階を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記貫通孔を作成する段階は、前記第２の基板をエッチングする段階を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
ファイバファブリ・ペロー圧力センサを製造するために、前記チップの前記貫通孔に前記光ファイバの前記末端を挿入してそれをそこに固定する段階を更に含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
前記固定する段階は、前記光ファイバの前記末端を接着剤で接合する段階を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
光ファイバと接続した時に圧力センサとして用いられるファブリ・ペロー圧力チップを製造する方法であって、
底面と上面とを有し、該底面と該上面の間で光を中継するようになった基板を準備する段階と、
前記上面に第１の表面を作成する段階と、
ＳｉＯ2層上に第２の表面を形成するシリコン層を有する「絶縁体上シリコン（ＳＯＩ）」ウェーハをシリコン基板上の設け、
前記第２の表面が前記第１の表面を向くように前記ＳＯＩウェーハを前記上面に固定し、
前記シリコン基板及び前記ＳｉＯ2を除去し、かつ
前記第１及び第２の表面が、ある一定の距離だけ分離されてファブリ・ペロー共振器を生成する、
ようにして、前記基板の前記上面に装着されたシリコン隔膜を作成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
前記第１の表面を作成する段階は、前記上面を望ましい深さまでエッチングして掘り下げる段階を含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１の表面を作成する段階は、前記上面の一部分上に半反射層を堆積させる段階を含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
固定する段階は、前記ＳＯＩウェーハを前記上面に陽極的に結合する段階を含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
光ファイバの末端に緊密に適合する形を有する第２の空洞を前記底面に作成する段階を更に含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記第２の空洞を作成する段階は、前記基板をレーザで掘削する段階を含むことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記第２の空洞を作成する段階は、前記基板をエッチングする段階を含むことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
ファイバファブリ・ペロー圧力センサを製造するために、前記チップの前記第２の空洞に前記光ファイバの前記末端を挿入してそれをそこに固定する段階を更に含むことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
前記固定する段階は、前記光ファイバの前記末端を接着剤で接合する段階を含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
光ファイバと接続した時に圧力センサとして用いるためのファブリ・ペロー圧力チップであって、
第１の表面を含み、かつ熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する本体と、
前記第１の表面を覆って前記本体に固定され、かつ内部表面及び外部表面を有し、該第１の表面及び内部表面が、ある一定の距離だけ分離されてファブリ・ペロー共振器を形成し、温度変化による隔膜の変形を補償するために、該本体の前記ＣＴＥと異なる熱膨張係数を有する材料の層を更に含む隔膜と、
を含むことを特徴とするチップ。
【請求項３６】
前記材料の層の熱膨張係数は、前記本体のＣＴＥよりも低く、
前記材料の層は、前記外部表面の中心部分及び前記内部表面の周縁部分の一方に配置されている、
ことを特徴とする請求項３５に記載のファブリ・ペロー圧力チップ。
【請求項３７】
前記本体は、パイレックス（登録商標）にあり、前記層は、ＳｉＯ2にあることを特徴とする請求項３６に記載のファブリ・ペロー圧力チップ。
【請求項３８】
前記材料の層の熱膨張係数は、前記本体のＣＴＥよりも高く、
前記材料の層は、前記外部表面の周縁部分及び前記内部表面の中心部分の一方に配置されている、
ことを特徴とする請求項３５に記載のファブリ・ペロー圧力チップ。
【請求項３９】
前記本体は、パイレックス（登録商標）にあり、前記層は、アルミニウムにあることを特徴とする請求項３８に記載のファブリ・ペロー圧力チップ。
【請求項４０】
前記本体は、光信号を前記ファブリ・ペロー共振器に中継するための光ファイバの末端を受容してそこに固定するための第２の空洞を含むことを特徴とする請求項３５に記載のファブリ・ペロー圧力チップ。
【請求項４１】
前記光ファイバは、光源と前記ファブリ・ペロー共振器の間で光を中継するためのものであり、該光ファイバの末端は、ファイバファブリ・ペロー圧力センサを提供するために、チップの前記第２の空洞に挿入されてそこに接着剤で固定されている、
ことを更に含むことを特徴とする請求項４０に記載のファブリ・ペロー圧力チップ。
【請求項４２】
光ファイバと接続した時に圧力センサとして用いられるファブリ・ペロー圧力チップを製造する方法であって、
底面と上面とを有する本体を準備する段階と、
前記上面に第１の表面を作成する段階と、
隔膜層を有するウェーハを基板上に設け、かつ該隔膜層の少なくとも一部分上に熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料の層を設けて第２の表面を形成する上に重なる隔膜層をもたらし、
前記第２の表面が前記第１の表面に向くように前記ウェーハを前記上面に固定して、前記基板を除去し、かつ
前記第１の及び第２の表面が、ある一定の距離だけ分離されてファブリ・ペロー共振器を形成する、
ようにして前記本体の前記上面に装着された隔膜を作成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４３】
前記第１の表面を作成する段階は、前記上面を望ましい深さまでエッチングして掘り下げる段階を含むことを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記第１の表面を作成する段階は、前記上面の一部分上に半反射層を堆積させる段階を含むことを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
材料の層を設ける段階は、前記隔膜層の前記少なくとも一部分上に該材料の層を堆積させる段階を含むことを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４６】
固定する段階は、前記ウェーハを前記上面に陽極的に結合する段階を含むことを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４７】
光ファイバの末端に緊密に適合する形を有する第２の空洞を前記底面に作成する段階を更に含むことを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４８】
前記第２の空洞を作成する段階は、前記基板をレーザで掘削する段階を含むことを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記第２の空洞を作成する段階は、前記基板をエッチングする段階を含むことを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
ファイバファブリ・ペロー圧力センサを製造するために、前記チップの前記第２の空洞に前記光ファイバの前記末端を挿入してそれをそこに固定する段階を更に含むことを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項５１】
前記固定する段階は、前記光ファイバの前記末端を接着剤で接合する段階を含むことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
光ファイバと接続した時に圧力センサとして用いられるファブリ・ペロー圧力チップを製造する方法であって、
底面と上面とを有する本体を準備する段階と、
前記上面に第１の表面を作成する段階と、
第２の表面を形成する隔膜の層を有するウェーハを基板上に設け、
前記第２の表面が前記第１の表面に向くように前記ウェーハを前記上面に固定して、前記基板を除去し、かつ
前記装着された隔膜の少なくとも一部分上に熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料の層を設け、
前記第１の及び第２の表面が、ある一定の距離だけ分離されてファブリ・ペロー共振器を形成する、
ようにして、前記本体の前記上面に装着された隔膜を作成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５３】
前記第１の表面を作成する段階は、前記上面を望ましい深さまでエッチングして掘り下げる段階を含むことを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記第１の表面を作成する段階は、前記上面の一部分上に半反射性層を堆積させる段階を含むことを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
材料の層を設ける段階は、前記装着された隔膜の前記少なくとも一部分上に該材料の層を堆積させる段階を含むことを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５６】
固定する段階は、前記ウェーハを前記上面に陽極的に結合する段階を含むことを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５７】
光ファイバの末端に緊密に適合する形を有する第２の空洞を前記底面に作成する段階を更に含むことを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５８】
前記第２の空洞を作成する段階は、前記基板をレーザで掘削する段階を含むことを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記第２の空洞を作成する段階は、前記基板をエッチングする段階を含むことを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項６０】
ファイバファブリ・ペロー圧力センサを製造するために、前記チップの前記第２の空洞に前記光ファイバの前記末端を挿入してそれをそこに固定する段階を更に含むことを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項６１】
前記固定する段階は、前記光ファイバの前記末端を接着剤で接合する段階を含むことを特徴とする請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
光ファイバと接続した時に圧力センサとして用いるためのファブリ・ペロー圧力チップであって、
第１の表面を含む本体と、
前記第１の表面を覆って前記本体に固定され、かつ内部表面とエッチングに対する保護層を含む外部表面とを有し、該第１の表面及び内部表面が、ある一定の距離だけ分離されてファブリ・ペロー共振器を形成する隔膜と、
を含むことを特徴とするチップ。
【請求項６３】
前記保護層は、クロムの層及びチタンの層の一方を含むことを特徴とする請求項６２に記載のファブリ・ペロー圧力チップ。
【請求項６４】
前記本体は、前記ファブリ・ペロー共振器に光信号を中継するための前記光ファイバの末端を受容してそこに固定するための第２の空洞を含むことを特徴とする請求項６２に記載のファブリ・ペロー圧力チップ。
【請求項６５】
前記光ファイバは、光源と前記ファブリ・ペロー共振器の間で光を中継するためのものであり、該光ファイバの末端は、ファイバファブリ・ペロー圧力センサを提供するために、チップの前記第２の空洞に挿入されてそこに接着剤で固定されている、
ことを更に含むことを特徴とする請求項６４に記載のファブリ・ペロー圧力チップ。
【請求項６６】
光ファイバと接続した時に圧力センサとして用いられるファブリ・ペロー圧力チップを製造する方法であって、
底面と上面とを有する本体を準備する段階と、
前記上面に第１の表面を作成する段階と、
第２の表面を形成する隔膜の層を有するウェーハを基板上に設け、
前記第２の表面が前記第１の表面に向くように前記ウェーハを前記上面に固定して、前記基板を除去し、かつ
前記装着された隔膜上に保護材料の層を堆積させ、
前記第１の及び第２の表面が、ある一定の距離だけ分離されてファブリ・ペロー共振器を形成する、
ようにして、前記本体の前記上面に装着された隔膜を作成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項６７】
前記第１の表面を作成する段階は、前記上面を望ましい深さまでエッチングして掘り下げる段階を含むことを特徴とする請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記第１の表面を作成する段階は、前記上面の一部分上に半反射層を堆積させる段階を含むことを特徴とする請求項６６に記載の方法。
【請求項６９】
固定する段階は、前記ウェーハを前記上面に陽極的に結合する段階を含むことを特徴とする請求項６６に記載の方法。
【請求項７０】
光ファイバの末端に緊密に適合する形を有する第２の空洞を前記底面に作成する段階を更に含むことを特徴とする請求項６６に記載の方法。
【請求項７１】
前記第２の空洞を作成する段階は、前記基板をレーザで掘削する段階を含むことを特徴とする請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記第２の空洞を作成する段階は、前記基板をエッチングする段階を含むことを特徴とする請求項７０に記載の方法。
【請求項７３】
ファイバファブリ・ペロー圧力センサを製造するために、前記チップの前記第２の空洞に前記光ファイバの前記末端を挿入してそれをそこに固定する段階を更に含むことを特徴とする請求項７０に記載の方法。
【請求項７４】
前記固定する段階は、前記光ファイバの前記末端を接着剤で接合する段階を含むことを特徴とする請求項７３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内測定のための圧力センサに関し、より詳細には、カテーテル先端光ファイバ圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
カテーテルの利用は、いくつかの診断及び治療手順で急激に増大しており、侵襲性が少ない診断及び治療がもたらされる。内部組織又は流体の圧力測定が必要である場合が多い。カテーテルの大きさを低減することができることが常に最重要事項であり、従って、圧力センサは、できるだけ小さくすべきである。圧力センサに対する他の重要な特徴は、忠実性及び安定性である。
【０００３】
カテーテルと組み合わせて用いられる最初の侵襲性圧力センサの中には、外部的であって１９８６年にＷａｌｌａｃｅ他に付与された米国特許第４，５７６，１８１号に説明するような流体を充填した管類により体内圧力に接続されたものがあった。しかし、この方法は、圧力測定の忠実性に強く影響を及ぼす管類の移動に対するその極端な感受性に悩まされている。更に、管類が適切に圧力の動力学を伝えるためには、管類は、比較的大きい必要があるが、これは、実際のカテーテルデザインとの適合性があまりよくない。
【０００４】
この重要な問題は、１９８１年にＭｉｚｕｎｏ他に付与された米国特許第４，２７４，４２３号、及び１９８８年にＭｉｌｌａｒ他に付与された米国特許第４，７７１，７８２号に教示されたようなカテーテル先端圧力センサで解決された。これらのセンサは、カテーテル又は患者の移動に対する感受性に悩まされないように、かなり小さなカテーテルに嵌め込むように作ることができる。他方、これらの利用は、ＭＲＩ又は電気手術が存在する場合のような電磁ノイズが存在しない領域に限定されている。これらの電気センサの別の欠点は、圧力チップを囲む媒体の伝導性が変化することによって生じる水分ドリフトに対するその感受性である。
【０００５】
光ファイバセンサには、これらの問題を解決する可能性がある。Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ他著「光ファイバカテーテル先端圧力変換器の開発」、「Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ＆  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、第２巻、第５号（１９７８年）に説明するような一部の初期デザインは、様々な機構により誘発される光強度の変動に基づくものであった。これらのセンサは、あらゆる種類の環境の影響のためにゆらぎが生じ易いことが公知である。
【０００６】
ここ数年で、感知素子としてファブリ・ペロー共振器を用いることに基づく光ファイバセンサの数が増大している。ファブリ・ペローセンサは、それが様々なパラメータを測定することができるような様々な方式で構成することができる。更に、微小機械加工技術により低価格で小型のファブリ・ペローセンサを作ることも可能である（ＭＥＭＳ）。
【０００７】
ファブリ・ペロー共振器に問い合わせするための様々な技術が提案されている。米国特許第５，３９２，１１７号、米国特許出願第１０／８２９，９８０号及び米国特許出願第６０／６１０，９５０号は、ファブリ・ペロー共振器の長さ、すなわち、２つの鏡が分離されている距離を正確に測定する機能を有するこのような問い合わせ技術の良い例である。これらの問い合わせ方法は、非常に正確で信頼性があり、従って、このような問い合わせ技術と組み合わせて用いられるファブリ・ペロー圧力センサの最終的な精度及び再現性は、センサ自体の品質に強く依存することになることに言及する価値がある。
【０００８】
そこで、ファブリ・ペローに基づく圧力センサは、カテーテル先端圧力測定に対する要求に最も適合する可能性があると考えられる。１９８７年にＳａａｓｋｉ他に付与された米国特許第４，６７８，９０４号は、一部の非常に興味深い特性を有するファブリ・ペローセンサを生成する１つの方法を教示している。これは、良好な再現性を達成しながら相当な低価格で生産することができるが、光ファイバの先端にチップを取り付けることを依然として考慮する必要がある。例えば、半田ガラスを用いて圧力チップを結合すると、工程が非常に高価になり、医学的用途に適合しないレベルまで価格が上昇する。圧力チップは、ポリマーを用いて光ファイバの先端に結合することができるが、この状況下での光ファイバの先端は、チップを受け取るために処理することが必要なために、費用は依然として高いままであろう。ファイバにチップを良好に取り付けるためには、ファイバは、圧力チップに管を加えたものに同等の大きさまで拡大することが必要である。付加的な費用だけでなく、ファブリ・ペロー共振器の近くにポリマーを用いると、このデザインは、接着剤が膨潤するために水分に誘発されるドリフトが起こりやすくなる。
【０００９】
チップレベルのパッケージ化という概念を実行することによって先のデザインが改良された。Ｇａｎｄｅｒ他著「空気力学用途における埋め込み型微小機械加工光ファイバファブリ・ペロー圧力センサ」、「ＩＥＥＥ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  Ｊｏｕｒｎａｌ」、第３巻、第１号（２００３年）は、光ファイバを収容するための開口部を含み、従って、付加的な光ファイバ処理の必要性が消失した圧力チップを生成する方法を教示している。他方、このデザインは、どのような状況でも、安定な圧力測定を何も提供しない可能性がある。光ファイバの先端は、ファブリ・ペロー共振器の第１の鏡を構成するので、圧力測定値は、水分、温度、及び取り扱いのために避けることのできない光ファイバのあらゆるピストン運動に依存することになる。
【００１０】
Ｔｏｈｙａｍａ他により示された論文「生物医学用途のための光ファイバ圧力マイクロセンサ」、「Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  ａｃｔｕａｔｏｒｓ」、Ａ６６（１９９８年）は、強度に基づく圧力センサを生成する方法を開示するが、これは、光ファイバを収容するために先端レベルに生成された小さなシリコンロートの利用を教示するものである。Ｋｉｍ他著「光ファイバで相互接続した微小機械加工されたファブリ・ペロー共振器圧力変換器」、ＳＰＩＥ、第２６４２巻（１９９５年）は、同様の概念を教示するが、光学素子として代わりにファブリ・ペロー共振器を用いる。この方法の重要な欠点の１つは、依然として、水分ドリフトに対する感受性である。ポリマーは、湿度が存在すると膨潤することが公知である。膨潤すると、光ファイバを所定位置に保持するためにシリコンロートを満たすポリマーは、圧力チップに対して曲げ力を誘発し、これは、鏡を近接させ、従って、ドリフトを引き起こすことになる。
【００１１】
図１は、圧力を測定するためのファブリ・ペローセンサ１０の従来技術の構成を示している。双方向光ファイバ９は、光信号７をファブリ・ペロー圧力チップ２１に向けて案内する。圧力チップ２１は、ガラス基板１で作られる。１つの第１の部分反射鏡２は、ガラス基板１の上面に実施された凹部空洞５内に置かれる。第２の変形可能鏡３は、ガラス基板１に結合又は溶接される。両方の鏡２、３は、凹部空洞５の深さにより与えられる距離だけ離間して配置され、ファブリ・ペロー共振器６を構成する。第２の鏡３は、印加した圧力の関数として第１の鏡２に向って弓反りになる。次に、ＦＰ空洞長さ６は、圧力の明らかな関数である。圧力の関数としての隔膜の撓みは、通常は、２ｎｍ／ｍｍＨｇ程度である。カテーテル内に一体化するために、圧力チップ２１は、光ファイバ９内を進む光信号がファイバからファブリ・ペロー共振器６まで導かれ、光ファイバ９に戻るようにパッケージ化される必要がある。光学レンズ８を用いることを考えることもできるが、これは、依然としていかなる環境寄生効果も圧力測定に有害にならないようにファイバ９をガラス基板に取り付ける方法を解決しない。
【００１２】
図２は、光をファブリ・ペロー共振器６に引き入れて引き出すのに光学システムが必要でないように、光ファイバ９を通常２００ミクロン未満のファブリ・ペロー共振器６に近接させた別の従来技術を示している。ガラス基板１の後側１２に直接接着剤１１が存在すると、このデザインは、水分誘発ドリフトに非常に感受性が高くなる。更に、光ファイバ９を管１３に挿入すると、生産費用が高くなる。
【００１３】
図３Ａは、光ファイバ９を圧力チップ２１に組み立てる方法がチップレベルで達成される別の従来技術デザインを示している。従って、生産費用は、かなり満足できるものである。シリコンを当業者に公知の方法で優先的にエッチングすることにより、ロート２２をシリコン基板内に微小機械加工することができる。（１００）方向のシリコン基板を用いると、角度が５４度のロートが達成される。光ファイバ９をロート２２内に適切に結合するために、ロートを接着剤２３で完全に満たす必要がある。このように広い開口部を有するロートを充填するのに必要な接着剤の量を考えると、接着剤２３の水分誘発膨潤は、図３Ｂに示すように、圧力チップを曲げるのに十分に強い曲げモーメント２４を誘発することになり、従って、隔膜２５をガラス表面２６に向って有意に偏向させ、その結果、圧力ドリフトが起こる。ロートが広く開いているために、ファイバから離れるように圧力チップを引っ張るのに必要な引張力は、有意に減少する。
【００１４】
従って、現在のファブリ・ペロー圧力センサの欠点の１つは、その水分に対する感受性である。
【００１５】
ファブリ・ペロー圧力センサの別の欠点は、その温度に対する感受性である。医療分野に実用的な用途があるセンサでは、センサを組み立てるのに用いた材料の熱膨張係数の差により生じる熱シフトを補償する方法を提供することが重要である。
【００１６】
実際のセンサの別の欠点は、水ベース溶液に浸漬された時のその感受性の変動であり、この現象は、通常は、誤って水分ドリフトに関連付けられる。
【００１７】
【特許文献１】米国特許第４，５７６，１８１号
【特許文献２】米国特許第４，２７４，４２３号
【特許文献３】米国特許第４，７７１，７８２号
【特許文献４】米国特許第５，３９２，１１７号
【特許文献５】米国特許出願第１０／８２９，９８０号
【特許文献６】米国特許出願第６０／６１０，９５０号
【特許文献７】米国特許第４，６７８，９０４号
【非特許文献１】Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ他著「光ファイバカテーテル先端圧力変換器の開発」、「Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ＆  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、第２巻、第５号（１９７８年）
【非特許文献２】Ｇａｎｄｅｒ他著「空気力学用途における埋め込み型微小機械加工光ファイバファブリ・ペロー圧力センサ」、「ＩＥＥＥ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  Ｊｏｕｒｎａｌ」、第３巻、第１号（２００３年）
【非特許文献３】Ｔｏｈｙａｍａ他の論文「生物医学用途のための光ファイバ圧力マイクロセンサ」、「Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  ａｃｔｕａｔｏｒｓ」、Ａ６６（１９９８年）
【非特許文献４】Ｋｉｍ他著「光ファイバで相互接続した微小機械加工されたファブリ・ペロー共振器圧力変換器」、ＳＰＩＥ、第２６４２巻（１９９５年）
【発明の開示】
【００１８】
本発明は、かなり低価格で生成され、測定の忠実性が高くて熱シフトが低く、同時に水分ドリフトが起こりにくい小型の頑強な光ファイバ圧力センサを提供する。小型光ファイバセンサは、光ファイバに結合されたファブリ・ペローチップを含む。本発明は、センサの水分に対する感受性が小さくなるように、光ファイバをファブリ・ペローセンサに結合させるのに必要な接着剤の量を低減する新しいセンサデザインを提供する。更に、本発明は、エッチングに基づく方法及びエキシマレーザを用いることに基づく方法を含むセンサの製造方法も提供する。更に、本発明は、熱変化に対するチップの感受性を低減するチップデザインも提供する。更に、本発明は、明確に定められた厚みを有するセンサ隔膜を設けるチップデザインも提供する。更に、本発明は、チップをエッチングから保護するチップデザインも提供する。
【００１９】
本発明は、光ファイバと接続した時に圧力センサとして用いるためのファブリ・ペロー圧力チップを提供し、チップは、第１の表面を含む本体と、第１の表面を覆って本体に固定された隔膜とを含み、隔膜は、第２の表面を形成し、第１及び第２の表面は、ある一定の距離だけ分離されてファブリ・ペロー共振器を形成し、本体は、光ファイバの末端を受容して光ファイバをそこに固定する第２の空洞を含み、第２の空洞は、挿入された末端に緊密に適合する形を有し、それによって第２の空洞内に挿入された末端を固定するのに必要な接着剤が少量である。ファブリ・ペロー圧力チップは、光源とファブリ・ペロー共振器との間で光を中継するための光ファイバを更に含み、光ファイバの末端は、ファイバファブリ・ペロー圧力センサをもたらすために、チップの第２の空洞に挿入されてその中に接着剤で固定される。
【００２０】
本発明はまた、光ファイバと接続した時に圧力センサとして用いられるファブリ・ペロー圧力チップを製造する方法も提供する。本方法は、底面及び上面を有し、かつ底面と上面の間で光を中継するようになった基板を準備する段階と、上面に第１の表面を作成する段階と、第２の表面を有する隔膜を上面上に装着し、第１及び第２の表面がある一定の距離だけ分離されてファブリ・ペロー共振器を形成する段階と、光ファイバの末端に緊密に適合する形を有する第２の空洞を底面に作成する段階とを含む。本方法は、ファイバファブリ・ペロー圧力センサを製造するために、チップの第２の空洞に光ファイバの末端を挿入してそれをそこに固定する段階を更に含む。
【００２１】
本発明はまた、光ファイバと接続した時に圧力センサとして用いられるファブリ・ペロー圧力チップを製造する方法も提供する。本方法は、底面及び上面を有し、かつ底面と上面の間で光を中継するようになった基板を準備する段階と、上面に第１の表面を作成する段階と、第２の表面を有する隔膜を上面上にかつ第１の表面の上に装着することによってファブリ・ペロー本体を設け、第１及び第２の表面がある一定の距離だけ分離されてファブリ・ペロー共振器を形成する段階と、後面及び前面を有し、かつ光ファイバを受け取るための第２の基板を準備する段階と、後面に光ファイバの末端に緊密に適合する形の貫通孔を作成することによってインタフェース本体を設ける段階と、ファブリ・ペロー本体の底面をインタフェース本体の前面に結合する段階とを含む。
【００２２】
本発明はまた、光ファイバと接続した時に圧力センサとして用いられるファブリ・ペロー圧力チップを製造する方法も提供する。本方法は、底面及び上面を有し、かつ底面と上面の間で光を中継するようになった基板を準備する段階と、上面に第１の表面を作成する段階と、ＳｉＯ2層上に第２の表面を形成するシリコン層を有する絶縁体上シリコン（ＳＯＩ）ウェーハをシリコン基板上に設け、第２の表面が第１の表面に向くようにＳＯＩウェーハを上面に固定し、シリコン基板及びＳｉＯ2を除去し、第１及び第２の表面がある一定の距離だけ分離されてファブリ・ペロー共振器を形成するようにして、基板の上面に装着されたシリコン隔膜を作成する段階とを含む。
【００２３】
本発明はまた、光ファイバと接続した時に圧力センサとして用いられるファブリ・ペロー圧力チップも提供する。チップは、第１の表面を含み、かつ熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する本体と、第１の表面を覆い、かつ本体に固定された隔膜とを含み、隔膜は、内部表面及び外部表面を有し、第１の表面及び内部表面は、ある一定の距離だけ分離されてファブリ・ペロー共振器を形成し、隔膜は、温度変化による隔膜の変形を補償するために本体の熱膨張係数と異なるＣＴＥを有する材料の層を更に含む。
【００２４】
本発明はまた、光ファイバと接続した時に圧力センサとして用いられるファブリ・ペロー圧力チップを製造する方法も提供する。本方法は、底面及び上面を有する本体を準備する段階と、上面に第１の表面を作成する段階と、隔膜層を有するウェーハを基板上に設け、かつ第２の表面を形成する上に重なる隔膜層を設けるために隔膜層の少なくとも一部分上に熱膨張率（ＣＴＥ）を有する材料の層を設け、第２の表面が第１の表面を向くようにウェーハを上面に固定して基板を除去し、第１及び第２の表面がある一定の距離だけ分離されてファブリ・ペロー共振器を形成するようにして、本体の上面に装着された隔膜を作成する段階とを含む。
【００２５】
本発明はまた、光ファイバと接続した時に圧力センサとして用いられるファブリ・ペロー圧力チップを製造する方法も提供する。本方法は、底面及び上面を有する本体を準備する段階と、上面に第１の表面を作成する段階と、第２の表面を形成する隔膜の層を有するウェーハを基板上に設け、第２の表面が第１の表面を向くようにウェーハを上面に固定して基板を除去し、装着された隔膜の少なくとも一部分上に熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料の層を設け、第１及び第２の表面がある一定の距離だけ分離されてファブリ・ペロー共振器を形成するようにして、本体の上面に装着された隔膜を作成する段階とを含む。
【００２６】
本発明はまた、光ファイバと接続した時に圧力センサとして用いるためのファブリ・ペロー圧力チップも提供する。チップは、第１の表面を含む本体と、第１の表面を覆って本体に固定された隔膜とを含み、隔膜は、内部表面及び外部表面を有し、第１の表面及び内部表面は、ある一定の距離だけ分離されてファブリ・ペロー共振器を形成し、外部表面は、エッチングに対する保護層を含む。
【００２７】
本発明はまた、光ファイバと接続した時に圧力センサとして用いられるファブリ・ペロー圧力チップを製造する方法も提供する。本方法は、底面及び上面を有する本体を準備する段階と、上面に第１の表面を作成する段階と、第２の表面を形成する隔膜の層を有するウェーハを基板上に設け、第２の表面が第１の表面に向くようにウェーハを上面に固定して基板を除去し、装着された隔膜上に保護材料の層を堆積させ、第１及び第２の表面がある一定の距離だけ分離されてファブリ・ペロー共振器を形成するようにして、本体の上面に装着された隔膜を作成する段階とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下の実施形態の説明では、添付の図面への参照は、本発明を実施することができる例を説明するためのものである。開示する本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態を作ることができることは理解されるであろう。
【００２９】
今度は図４を参照すると、本発明の第１の実施形態により、従来技術のデザインよりも水分誘発ドリフトに感受性が低い光ファイバのファブリ・ペロー圧力センサ３０が示されている。センサ３０は、光ファイバ９に接続された圧力チップ３６を含む。圧力チップ３６は、ファブリ・ペロー共振器３５を形成する隔膜３８により覆われた凹部空洞３９を含む。非制限的な例として、最初に厚み５００ミクロンのガラス基板３１に光ファイバ９を厚み３００ミクロンまで収容する小さい穴３３を掘削する。ガラス基板厚み及び掘削深さの他の組合せを用いることができることは、当業者には理解される。穴３３は、１９３ｎｍに調整したエキシマレーザで掘削することができる。エキシマレーザを用いて穴を掘削する時の利点は、穴３３の壁３２が約６度に制限された垂直からの変位を示すことである。穴を満たす接着剤３４の量は、従来技術よりも遥かに少なく、従って、水分のために接着剤が膨潤する結果生じる曲げモーメントによりファブリ・ペロー共振器３５の変動に及ぼされる影響が有意に減少した。従来技術と比較することにより、大幅にドリフトが減少し、このデザインが医学的用途に完全に適合するようになる。
【００３０】
ドリフトが少ないことに加えて、圧力チップ３６を光ファイバ９から引き離すのに必要な強度は、従来技術のセンサよりも遥かに大きい。それによって構造が患者に対して更に安全になるために、これは、別の重大な利点である。
【００３１】
光信号がファブリ・ペロー共振器３５内に有効に結合され、かつ光ファイバ９に戻るためには、穴の底面にかなり小奇麗な表面３７を有することが必要である。粗い表面３７は、光ビームを歪めて、有効な入力及び出力結合を妨げるであろう。しかし、このような完全に平坦な表面を達成するのは困難である。表面の粗さは、光ファイバ及びガラス基板の両方の屈折率に適合する接着剤を用いることによって軽減することができる。両方の屈折率に適切に適合する様々な生体適合性のあるＵＶ接着剤は、様々な製造業者から入手可能である。非制限的な例として、「Ｄｙｍａｘ  １４１−Ｍ」及び「Ｄｙｍａｘ  １４２−Ｍ」が適切な接着剤である。
【００３２】
非制限的な例として、図５に、センサ３０の圧力チップ３６を作成する方法を示している。厚み５００ミクロンのコード７７４０ガラス基板４１を最初に厚み１０００オングストロームのクロム４２の層で被覆する。このクロム層は、ガラス基板の第１の表面４４上にファブリ・ペロー共振器４５をエッチングするための遮蔽物として働くことになる。クロム層は、次に、フォトレジスト４３でスピンコートする。フォトレジストは、次に、ファブリ・ペロー共振器４５の直径に適合する遮蔽物と共に露出される。ファブリ・ペロー共振器４５の直径は、様々な大きさとすることができるが、直径３００ミクロンが、加えた圧力の関数として隔膜を適切に撓ませながら空洞４５の大きさを最小にするための良好な妥協点であることが見出されている。フォトレジスト４３が露出された状態で、フォトレジストが現像され、それによって、次に、選択した部分のクロムが露出される。露出したクロムは、一部のＨＣＬ及び一部のグリセリンから成るクロムエッチング溶液を用いてエッチングして除去される。この時点で、７７４０ガラス基板４１の選択した部分は、望ましい深さまで容易にエッチングして掘り下げられ、ファブリ・ペロー共振器４５を形成する。直径３００ミクロンのファブリ・ペロー共振器４５は、４部の３ｍｌの水及び２ｇのＮＨ4Ｆの混合物に一部の４８％ＨＦ溶液を加えたものから成る緩衝ＨＦ溶液を用いて深さ１８ミクロンまでエッチングして掘り下げられる。望ましい深さに達した状態で、基板を除去し、ファブリ・ペロー共振器４５の第１の鏡を構成する半反射鏡４６で被覆するために脱イオン水に入れて濯ぐ。半反射鏡４６は、１／４波長のＴａ2Ｏ5のような様々な酸化物材料で作ることができる。ここで、ガラス基板４１は、エキシマレーザを用いて基板の第２の表面４８上に掘削する準備ができる。穴４７が掘削された状態で、隔膜３８を含むシリコン基板４９は、ガラス基板４１の第１の表面５０上に陽極的に結合される。次に、シリコン基板４９は、隔膜３８の覆いを外すために薄くする必要があることになる。
【００３３】
隔膜３８の厚みは、通常は、いわゆるエッチング停止層を用いることによって制御される。最も良く用いられるエッチング停止には、大量にホウ素をドープした（ｐ＋＋）エピ層を利用する。ｐ＋＋層は、軽くドープされたシリコン基板の表面上に、望ましい隔膜厚みに等しい厚みまで成長する。陽極的に結合された状態で、シリコンの軽くドープされた部分は、機械的研削及びエチレンジアミンピロカテコール（ＥＤＰ）溶液のような化学的エッチングにより除去することができる。ｐ＋＋層に到達すると、エッチング処理の速度を約１００分の１まで遅くする。従って、これは、文字通りのエッチング停止工程ではなく、むしろエッチング減速工程である。エッチング減速工程なので、隔膜の厚みは、制御することが幾分困難である。更に、研削した表面が隔膜の表面に同様に１００分の１だけ低減されて再生されることになるために、殆ど鏡状表面を得ることができない。更に、内部残留応力が存在する可能性があるために、ｐ＋＋層を隔膜として用いることは推奨されない。内部残留応力は、不規則な隔膜表面と相まって隔膜の降伏強度を低減し、従って、隔膜が破断する前の最大圧力を低減することになる。
【００３４】
良好に制御された鏡状の隔膜を得るための別の方法は、絶縁体上シリコン（ＳＯＩ）シリコン基板５５を用いる。ＳＯＩ基板５５は、絶縁二酸化珪素層５１を仲介として別の厚いシリコン基板５２（ハンドル）に熱的に結合された薄いシリコン基板４９（デバイス）で作られる。ＳＯＩウェーハ５５は、様々なデバイス４９厚みで市販されている。この場合、二酸化珪素層は、第１のエッチング停止部として働くことになる。非制限的な例として、パイレックス（登録商標）基板４１に対して下向きにデバイス層４９に陽極的に結合された状態で、その全厚の第１の部分を研削し、続いてＥＤＰ溶液を用いて化学的にエッチングすることによってハンドル５２を除去することができる。二酸化珪素５１に到達した状態で、少なくとも１００００分の１までエッチング処理が減速する。二酸化珪素層５１は、ＨＦ緩衝溶液を用いて最終的に除去される。この最後の場合には、シリコンは、ＳｉＯ2よりも１００００倍遅い速度でエッチングされる。その結果、最終的な圧力チップ３６は、研磨再生不規則性が１００００００分の１を超えるまで低減され、隔膜厚みも完全に制御された鏡状の隔膜表面を含む。
【００３５】
当業者には明らかであるように、望ましい特性（例えば、フィネッス）を備えたファブリ・ペロー共振器４５を得るために、及び隔膜の内部表面と外部表面の間に寄生空洞が形成されないようにするために、反射層を隔膜の内部表面上に堆積させることができる。このような反射層は、例えば、クロム層のような金属層とすることができる。
【００３６】
最後の段階として、基板をさいの目に切り、圧力チップ３６を選び出す。この時点で、圧力チップ３６は、光ファイバ９を受け取る準備ができる。
【００３７】
当業者には明らかなように、圧力チップ３６のファブリ・ペロー共振器４５は、ガラス基板４１に凹部空洞３９を形成する代わりに、隔膜３８内に凹部空洞３９を形成することによって得ることができる。
【００３８】
図６に代替的な光ファイバファブリ・ペロー圧力センサ６０を示している。センサ６０は、光ファイバ６５に接続された圧力チップ６８を含む。厚みが３００ミクロンであり、かつ光ファイバ６５を受け取るために細いエッチング穴６２でエッチングしたシリコン基板６１を用いることが、このセンサ６０がセンサ３０と区別される点である。適切な優先的エッチング及び結晶構造配向のシリコン基板６１内に垂直穴６２をエッチングすることは実際に可能である。例えば、（１１０）配向のシリコン基板６１を選択することによって同様の穴６２をエッチングすることができる。ＥＤＰ、ＫＯＨ、ＴＭＡＨを用いる優先的化学エッチング又はＲＩＥ又はＤＲＩＥを用いる乾燥エッチングでは、当業者に公知のように（１１１）平面によって形成される垂直な壁を作成することができる。エッチング穴６２を有するシリコン基板６１は、光ファイバ６５を収容するための堅固で完全に垂直な壁によりもドリフトが低い可能性があるが、穴６２は、センサ３０のように、エキシマレーザを用いて非常に良好に掘削することができる。非制限的な例として、これらの圧力チップ６８は、最初にファブリ・ペロー共振器４５をエッチングし、続いて半反射鏡４６を堆積させることによって作成することができる。次に、エッチング穴６２を有するシリコン基板６１をガラス基板６３の後面６３に陽極的に結合する。次に、隔膜６４をガラス基板６３の他の表面に結合することができる。隔膜作成するための図５に示して上述した技術と同様の技術を用いて最終的な隔膜６４を得ることができる。
【００３９】
センサ３０及びセンサ６０は、熱感受性を受ける場合がある。室温では、シリコン及び「パイレックス  ７７４０」の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、それぞれ、２．４×１０−６ｏＣ−１及び３．１×１０−６ｏＣ−１である。温度が上昇すると、シリコン隔膜には、引張力が生じ、従って外向きに移動する。
【００４０】
図７には、熱補償によって熱シフトに対する感受性が低い光ファイバのファブリ・ペロー圧力センサ７０を示している。熱補償は、ＣＴＥが基板７４よりも高い材料７３を隔膜７２の外部表面上に堆積させることによって達成される。補償材料のＣＴＥが高くなると、層を薄くすることができる。非制限的な例として、アルミニウムのかなり薄い層７３を堆積させて熱シフトを補償することができる。隔膜の撓みが比較的小さい場合には、曲げ応力が引張応力よりも優位である。その結果、隔膜の外部表面は、下向きに反る場合には、中心７６は圧縮されているが隔膜の縁部７５の近くは引っ張られている。中心部分が圧縮されているために、高ＣＴＥ材料を隔膜の全表面に堆積させることは効率的でない。一部の特定のデザインでは、高ＣＴＥ材料を堆積させると、熱シフトが一層悪化する場合がある。
【００４１】
隔膜の撓みが比較的小さい場合には（医療用センサでは通常そうであるが）、図８に示すセンサ８０は、高ＣＴＥ補償材料８１が隔膜８３の厳密に縁部部分に堆積された隔膜８３を有する。最適な結果にするために、隔膜８３の中心部分８２の２／３ほどは、何ら補償材料８１を含まない必要がある。補償材料８１は、ドーナツ状形状に堆積する必要があり、中心部８２は、有効隔膜８３の総直径のほぼ２／３倍に等しく、これは、凹部空洞４５の直径である。非制限的な例として、直径４００ミクロンで厚みが４ミクロンに等しい隔膜に対しては、上述のドーナツ状形状に従ってシリコン隔膜上に堆積した約１００ナノメートルの厚みのアルミニウム層８１が、十分な熱補償を生じさせることになる。
【００４２】
センサ８０の代替品として、図９に示すファブリ・ペロー圧力センサ９０は、内部表面の中心に堆積した高ＣＴＥ材料９１を有する。一実施形態では、層９１の直径は、有効隔膜８３の総直径の約２／３倍に等しい。センサ８０に比較すると、更に薄い高ＣＴＥ材料を隔膜９３の中心部分９２上に堆積し、同様の熱補償を得ることができる。隔膜９３の内部表面から熱シフトを補償することは、隔膜９３の外部表面から補償するよりも効率的である。一方、外部表面から補償すると、厚みを調整することができ、従って、全ての場合で完全に補償することができ、従って、収率を増大させることができる。調整は、僅かに厚い補償材料８１の層を堆積し、続いて後エッチングすることによって達成することができる。
【００４３】
低ＣＴＥ材料を用いると、熱シフトを補償する効率は落ちるが、シリコン隔膜及び補償材料のＣＴＥの差は２．４×１０−６０Ｃ−１未満に限定されているために、低ＣＴＥ材料は、それでもその目的に用いることができる。上述の教示から、熱補償は、このような低ＣＴＥ材料を堆積させることによって上述のものと反対の方式で得ることができることは、当業者には理解されるであろう。例えば、低ＣＴＥ二酸化珪素材料の層を、隔膜の外部表面の中心部分に堆積させることができ、これと反対に、上述の低ＣＴＥ材料を隔膜の内部表面の縁部に堆積させることができる。
【００４４】
場合によっては、センサ３０、６０、８０、及び９０は、水性溶液に浸漬されると感受性の変化を受ける場合がある。本発明者は、水溶液に浸漬されるとシリコン隔膜３８、６４、７２、８３、９３のあらゆる露出部分がエッチングで除去されることに実際に認めた。純水に４〜６日間浸漬した後に、約１オングストローム／分の速度でシリコンのエッチングが開始されることが見出された。隔膜厚みが３〜４ミクロンであることを考慮すると、感受性は、浸漬のかなり早い段階で大幅に変化する可能性があることが分る。血液に浸漬する時には、血液のｐＨを考慮すると更に速いエッチング速度を期待することができる。更に、この感受性の変化には、圧力センサが大気圧でゼロ点調整されるために見かけのドリフトも伴う。例えば、０．５％の感受性の変化は、圧力センサ精度限界の限界内であるように見えるが、見掛けの圧力シフトは、このような場合には、７６０ｍｍＨｇ×０．５％＝３．８ｍｍＨｇに等しいことになり、上述の必要な精度の範囲外である。
【００４５】
本発明の別の実施形態は、露出シリコンのエッチングに対する保護をもたらすことにある。非制限的な例として、露出区域を覆うためにクロムの薄い層を堆積させることができるが、同じ性能のあらゆる他の材料によりシリコンエッチングが省かれることになることは理解されるものとする。医学的用途では、酸化チタン又は酸化珪素の薄い層を堆積させることが更に望ましいことになる。シリコンがエッチングされないように保護するのに必要なチタンの厚みは、水又は血液に浸漬される場合には、かなり薄くすることができる。センサの生成を容易にするためには、全隔膜をこのようなチタン層で覆うことが非常に好ましいことになる。チタンは、補償材料を堆積する前に隔膜の外部表面上に堆積させることができる。生体適合性工程に対しては、好ましい方法には、露出シリコン隔膜及び高ＣＴＥ温度補償材料の両方の上部にチタン層を堆積させる段階が伴う。
【００４６】
本発明は、その特定的な実施形態によって説明したが、これは、本明細書に定める本発明の精神及び性質から逸脱することなく修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来技術に見られるようなファブリ・ペローセンサの概略断面図である。
【図２】従来技術に見られるような光ファイバが組み込まれたファブリ・ペローセンサの概略断面図である。
【図３Ａ】従来技術に見られるような光ファイバが組み込まれた別のファブリ・ペローセンサの概略断面図である。
【図３Ｂ】従来技術に見られるような光ファイバが組み込まれた別のファブリ・ペローセンサの概略断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による光ファイバファブリ・ペロー圧力センサの概略断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態により圧力チップを製造する方法を示す一連の概略断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態による光ファイバファブリ・ペロー圧力センサの概略断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態による光ファイバファブリ・ペロー圧力センサの概略断面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態による光ファイバファブリ・ペロー圧力センサの概略断面図である。
【図９】本発明の第６の実施形態による光ファイバファブリ・ペロー圧力センサの概略断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
９  光ファイバ
３０  ファブリ・ペロー圧力センサ
３４  接着剤
３５  ファブリ・ペロー共振器
３６  圧力チップ
【図１】
2008524606.tif 000003
【図２】
2008524606.tif 000004
【図３Ａ】
2008524606.tif 000005
【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
2008524606.tif 000013
2008524606.tif 000014
2008524606.tif 000015
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