(57)【要約】【課題】樹脂製光導波路における光伝播効率の経時変化を抑制し、光導波路による光信号を安定化する。【解決手段】保持部２２の上方には、１個のハロゲンランプ２４が配され、架台２１の下部に反射鏡２５が設置されており、余剰光を光導波路２を下方から照射できるようにされている。４８本（８列×６列）の光学プローブ１に対し、ハロゲンランプ２４からの光を照射することにより、光導波路２の光伝播効率の経時変化を抑制する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂製の光導波路に４００ｎｍ以上の波長光を照射することにより、光伝播効率の経時変化を抑制することを特徴とする光導波路の処理方法。
【請求項２】
前記波長光は４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の光導波路の処理方法。
【請求項３】
前記波長光はハロゲンランプ、発光ダイオード、半導体レーザー光源のうちの少なくとも何れか１つからの放射光であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光導波路の処理方法。
【請求項４】
前記合成樹脂はポリスチレン、ポリカーボネート又はこれらを含む共重合体のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載の光導波路の処理方法。
【請求項５】
前記照射は前記光導波路内の光導波によって成されることを特徴とする請求項１〜５の何れか１つの請求項に記載の光導波路の処理方法。
【請求項６】
前記光導波路はファイバ形状であることを特徴とする請求項１〜４に記載の光導波路の処理方法。
【請求項７】
前記光導波路は伝播光量の変化を測定する光学プローブの一部であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１つの請求項に記載の光導波路の処理方法。
【請求項８】
架台に複数の光導波路を保持し、４００ｎｍ以上の波長光を照射する１つ又は複数の光源を設けたことを特徴とする光導波路の処理装置。
【請求項９】
前記架台の周囲に光反射材を設けたことを特徴とする請求項８に記載の光導波路の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的センサに供する光導波路の処理方法及び処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光透過性の光学部材には、ガラス、石英などの無機材料が古くから用いられているが、近年の材料技術の向上により合成樹脂材に置き換えられることも多い。このため、ポリメチルメタクリレートを始めとするアクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン及びこれらを含む共重合体が多用されている。
【０００３】
合成樹脂材料は無機材料に比べて物理的特性が劣る場合が多いが、より安価で加工性が高いことから、使い捨てが必須となる用途や、複雑な形状の部材においては極めて有用である。例えば、使い捨ての要求がある用途の１つとして、バイオセンサのような測定用光学プローブが挙げられる。
【０００４】
この測定用光学プローブの一形態として、光導波路が屡々用いられる。細長い形状の光導波路は内部全反射回数を多く取ることができ、センサとして有効な側面を相対的に多く取ることができる。このような光学プローブは、例えばエバネッセント波励起による蛍光免疫法への応用が開示されており、樹脂製光導波路に言及しているものとしては、特許文献１のように板状（スラブ型）の光導波路を用いる光学プローブ、特許文献２のようにファイバ状の光学プローブを用いるものが知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２１３８９２号公報
【特許文献２】特許第３４２９２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、板状やファイバ状の樹脂成形体において長軸に沿って光を導く場合には、光路長が長くなるため内部の吸収や散乱の影響は大きい。また、使用中に経時変化することは、樹脂成形体を光学プローブに適用する場合に大きな問題であり、特に測定に用いる光自体が作用して経時変化が生ずる場合は測定精度に与える影響は極めて大きい。
【０００７】
本発明の目的は、上述の経時変化による不安定性要素を除去し、分析測定用に好適な使用を可能とする光導波路の処理方法及び処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る光導波路の処理方法は、合成樹脂製の光導波路に４００ｎｍ以上の波長光を照射することにより、光伝播効率の経時変化を抑制することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る光導波路の処理装置は、架台に複数の光導波路を保持し、４００ｎｍ以上の波長光を照射する１つ又は複数の光源を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る光導波路の処理方法及び処理装置によれば、合成樹脂製の光導波路において光伝播効率の経時変化を抑制することができるので、光導波路を用いる素子の光信号を安定化し測定精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
本発明の処理方法は、例えば検体を付着する合成樹脂製の光導波路に、４００ｎｍ以上の波長光を所定以上照射することにより、光導波路の不安定要素を取り除くものである。
【００１３】
この光照射は合成樹脂製の光導波路を伝播する光信号の安定化を目的としており、通信伝送手段に用いられる素子の他に、特に測定用光学プローブへの適用が好適である。ここでいう測定用光学プローブとは、光導波路内を伝播する光量の変化により外界の物理量変化を測定するものであり、例えば表面に接触する試料の吸収、蛍光、屈折率差を測定するものが挙げられる。より具体的な用途としては、スペクトル測定用のＡＴＲセル、タンパクやＤＮＡを検出するバイオセンサ、液面計などが挙げられる。
【００１４】
本発明の安定化方法は光路長が長い光導波路に対してより有効である。典型的な例として、図１に示すような光学プローブ１のファイバ形状の光導波路２が挙げられる。この際に、光照射の方向はどの方向でも支障はないが、光導波路２の内部導波をそのまま用いることが、必要最小限の部分に光照射を行う方法として優れている。例えば、ファイバ形状の光導波路２の場合は、端面に集光して照射しファイバ内を導波させる。
【００１５】
この光学プローブ１は特許文献３に記載のものと同様の形状のポリスチレン樹脂を射出成形したファイバ型プローブである。この光学プローブ１の光導波路２は細円柱状であり、一端にレンズ形状部位３、中間に把持用のフランジ部位４を有している。
【００１６】
【特許文献３】米国特許６１３６６１１号公報
【００１７】
本発明の処理方法がもたらす効果は、光導波路２における光伝播効率の経時変化が抑制されることであり、例えば一定環境の下で、一定の入力光に対する透過出力光が累積入力時間に対して変化する現象を抑制するものである。このような現象の詳細な機構は判明していないが、必ずしも一義的なものではなく、合成樹脂中の光吸収性不純物の光化学的変化、不純物又は樹脂自体の光吸収に起因する局所的発熱による気泡生成、表面粗さ変化などの微小な物理的変化が考えられる。
【００１８】
これらの推定される原因により、照射する光の波長は４００ｎｍ以上であり、より好ましくは４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲である。４００ｎｍ未満の紫外光は合成樹脂の化学的な劣化を伴うので好ましくなく、また８００ｎｍを超す赤外光については、広域な温度上昇による光導波路２の形状変化や接合部材の剥離などが顕著に憂慮される場合には除いた方が望ましい。照射光の強度や照射時間についても同様であり、効果が現れる必要最小限の量とすべきである。
【００１９】
照射に用いる光源はどのような光源であっても、適当な波長選択手段を併用すれば使用可能であるが、元々可視光領域の分布確率が大きい光源を用いる方がより好ましい。即ち、ハロゲンランプ、発光ダイオード、半導体レーザー光源が簡便かつ効果的な光源として使用できる。４００ｎｍ以上の波長選択手段としては、光学フィルタや回折格子など公知の方法が利用できる。
【００２０】
光学プローブ１としての使用には、汎用の合成樹脂材料は全て適用可能であるが、ポリスチレン、ポリカーボネート及びこれらを含む共重合体のような可視部の吸収が比較的多い材料に対してより効果的である。また、これらの合成樹脂はタンパク固定が容易なことから、光学的バイオセンサの材料として有用であるので、適用対象として好適である。
【００２１】
ここで照射の効果を確かめるために、３個の光学プローブ１を用意し、以下の処理（１）〜（３）をそれぞれ行った。
【００２２】
（１）紫外線カットフィルタを取り付けたハロゲンランプ光（ピーク波長６５０ｎｍ、半値幅２００ｎｍ）をファイバ１の側面から１時間照射する。
【００２３】
（２）紫外線カットフィルタを取り付けた（１）と同様のハロゲンランプ光をレンズ部位３から１時間照射する。
【００２４】
（３）赤色の高輝度発光ダイオード光（ピーク波長６３５ｎｍ、半値幅４０ｎｍ）をレンズ部位３から２時間照射する。
【００２５】
上記処理の前後で、図２に示す光学装置により端面反射光及び内部散乱光に基づく帰還光を測定した。
【００２６】
この光学装置は内部に光学プローブ１を格納して測光するものである。筒状のプローブホルダ１１は、光学プローブ１のフランジ部位４により光学プローブ１を固定するようにされており、光学プローブ１を固定したホルダ１１の入口部を覆うように測定部１２が設けられている。測定部１２には、光学プローブ１のレンズ形状部位３と同軸に孔部１３が設けられ、孔部１３内にはレンズ形状部位３側からレンズ１４、フィルタ１５、レンズ１６、フォトダイオード１７が配列され、レンズ形状部３とレンズ１４間に先端を４５度にカットした投光用光ファイバ１８が配置され、光ファイバ１８の他端には測定用として６３５ｎｍの波長光を出射する半導体レーザー光源が接続されている。
【００２７】
測定時には、投光用光ファイバ１８の先端から６３５ｎｍの波長光が、光学プローブ１のレンズ形状部位３に点光源として投光され、光導波路４内に伝達される。
【００２８】
図３は光導波路４内を経た光束がフォトダイオード１７で得られた結果を示し、前半３０秒は光ファイバ１８による照射前、後半３０秒は照射後の信号を示している。未照射の光学プローブ１では、測定中の信号が一様に右下りに低下する現象が見られたが、照射後にはほぼ一定の値で推移していることが確認される。
【実施例２】
【００２９】
光照射の工業的方法としては、複数の光導波路２を一括して処理することが望ましい。図４は複数の光源により同時に同数の光学プローブ１の光導波路２に照射する装置であり、小型光源を用いる場合に好適である。
【００３０】
例えば、架台２１の中段部には複数の光学プローブ１をフランジ部位４によって保持する保持孔を有する保持部２２が設けられ、保持部２２の上方には個々の光学プローブ１ごとに光を照射する実施例１の（３）と同様の発光ダイオード２３が配置されている。
【実施例３】
【００３１】
図５は１個の光源を用いて複数の光学プローブ１の光導波路２を照射する装置であり、大型光源を用いる場合に向いている。保持部２２の上方には、実施例１の（１）と同様の１個のハロゲンランプ２４が配され、架台２１の下部に反射鏡２５が設置されており、余剰光を光導波路２の下方から照射できるようにされている。
【００３２】
図５の装置を用い、図１の形状の４８本（８列×６列）の光学プローブ１を一括処理し、実施例１と同様の方法で帰還光を測定した。何れの光学プローブ１も図３に示すような信号の右下がりの特性が改善されており、信号値の標準偏差も減少していることが認められた。
【００３３】
なお、図４、図５における架台２１の形状は一例であって、この形態に限定されるものではなく、反射鏡２５の代りに白色の散乱体などを用いてもよい。また、発光ダイオード２３、ハロゲンランプ２４と架台２１の間に、光路を補正するための例えばフレネルレンズシートなどを設置することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】光学プローブの側面図である。
【図２】光学装置の構成図である。
【図３】帰還光の経時変化のグラフ図である。
【図４】処理方法を実施する装置の構成図である。
【図５】処理方法を実施する装置の構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  光学プローブ
２  光導波路
３  レンズ形状部位
４  フランジ部位
１１  ホルダ
１７  フォトダイオード
１８  投光用光ファイバ
２１  架台
２３  発光ダイオード
２４  ハロゲンランプ
２５  反射鏡
【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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