(57)【要約】【課題】フォトニック結晶を利用して、潤滑油の劣化を検出する方法を提供する。【解決手段】流体を流通させる流路内にフォトニック結晶を設置し、前記流路内に基準流体となる潤滑油を流通させ、前記フォトニック結晶からの反射光のピーク波長を測定し、前記反射光のピーク波長が安定した後、前記流路内に流通させる流体を前記基準流体から測定対象流体となる潤滑油に切り替え、前記フォトニック結晶からの反射光のピーク波長を測定し、前記反射光のピーク波長が安定した後、前記流路内に流通させる流体を前記測定対象流体から前記基準流体に切り替え、前記フォトニック結晶からの反射光のピーク波長を測定し、各段階で測定した反射光のピーク波長の推移から、測定対象流体中の劣化指標物質の存在を検出することにより、潤滑油の劣化を検出する。【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流通させる流路内にフォトニック結晶を設置し、
前記流路内に基準流体となる潤滑油を流通させ、前記フォトニック結晶からの反射光のピーク波長に対応した検出値を測定し、
前記反射光のピーク波長が安定した後、前記流路内に流通させる流体を前記基準流体から測定対象流体となる潤滑油に切り替え、前記フォトニック結晶からの反射光のピーク波長に対応した検出値を測定し、
前記反射光のピーク波長が安定した後、前記流路内に流通させる流体を前記測定対象流体から前記基準流体に切り替え、前記フォトニック結晶からの反射光のピーク波長に対応した検出値を測定し、
各段階で測定した反射光のピーク波長に対応した検出値から、測定対象流体中の劣化指標物質の存在を検出する、潤滑油の劣化検出方法。
【請求項２】
前記測定対象流体を流通させてから前記基準流体に切り替える間は、前記測定対象流体の流路内外への流通を止める、請求項１に記載の潤滑油の劣化検出方法。
【請求項３】
前記劣化指標物質が前記潤滑油に含まれる金属粉である、請求項１又は請求項２に記載の潤滑油の劣化検出方法。
【請求項４】
前記劣化指標物質が前記潤滑油に含まれるカルボキシ基である、請求項１又は請求項２に記載の潤滑油の劣化検出方法。
【請求項５】
前記測定対象流体を測定前に加熱し濾過する、請求項１又は請求項２に記載の潤滑油の劣化検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトニック結晶を利用して潤滑油の劣化を検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受の動作を滑らかにする目的で潤滑油が使用される。潤滑油は、長期間にわたって使用されると軸受の摺動部分から発生した摩耗粉が混入して劣化する。例えば、特許文献１には、潤滑油へのゴミの混入や水の混入による潤滑油の劣化状態を、加速度センサの共振周波数帯信号や高周波信号を用いることにより、検出したゴミの状態、潤滑油の状態を根拠にその寿命を早期に高精度に推定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２９１７３８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１３４１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、フォトニック結晶を利用して標的物質を検出する方法がある（例えば、特許文献２）。
【０００５】
本発明は、フォトニック結晶を利用して、潤滑油の劣化を検出する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、流体を流通させる流路内にフォトニック結晶を設置し、前記流路内に基準流体となる潤滑油を流通させ、前記フォトニック結晶からの反射光のピーク波長に対応した検出値を測定し、前記反射光のピーク波長が安定した後、前記流路内に流通させる流体を前記基準流体から測定対象流体となる潤滑油に切り替え、前記フォトニック結晶からの反射光のピーク波長に対応した検出値を測定し、前記反射光のピーク波長が安定した後、前記流路内に流通させる流体を前記測定対象流体から前記基準流体に切り替え、前記フォトニック結晶からの反射光のピーク波長に対応した検出値を測定し、各段階で測定した反射光のピーク波長に対応した検出値から、測定対象流体中の劣化指標物質の存在を検出する、潤滑油の劣化検出方法である。
【０００７】
本発明によれば、フォトニック結晶からの反射光のピーク波長を測定することにより、ピーク波長の推移からフォトニック結晶表面に接触する流体内に存在する劣化指標物質を検出することができる。
【０００８】
前記測定対象流体を流通させてから前記基準流体に切り替える間は、前記測定対象流体の流路内外への流通を止めることが好ましい。
【０００９】
前記測定対象流体の流路内外への流通を止めることにより、フォトニック結晶表面への劣化指標物質の沈降又は堆積が促進される。
【００１０】
前記劣化指標物質は前記潤滑油に含まれる金属粉であることが好ましい。
【００１１】
潤滑油中に含まれる金属粉を劣化指標物質として検出することにより、潤滑油の劣化度合いを知ることができる。
【００１２】
前記劣化指標物質は前記潤滑油に含まれるカルボキシ基であることが好ましい。
【００１３】
酸化物又はスラッジに含まれるカルボキシ基を劣化指標物質として検出することにより、潤滑油の劣化度合いを知ることができる。
【００１４】
前記測定対象流体は、測定前に加熱し濾過することが好ましい。
【００１５】
測定前の測定対象流体を加熱して濾過することにより、劣化していない潤滑油と同等の反射光のピーク波長及びピーク強度を得ることができ、より精密な分析が可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、フォトニック結晶を利用して、潤滑油の劣化を検出する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、劣化指標物質検出装置を示す図である。
【図２】図２は、金属膜被覆フォトニック結晶の斜視図である。
【図３】図３は、金属膜被覆フォトニック結晶の平面図である。
【図４】図４は、図３におけるＡ−Ａ断面を示す図である。
【図５】図５は、非平坦部が凸部である場合の図３におけるＡ−Ａ断面を示す図である。
【図６】図６は、フォトニック結晶の作製方法を説明する図である。
【図７】図７は、フォトニック結晶の作製方法を説明する図である。
【図８】図８は、フォトニック結晶の作製方法を説明する図である。
【図９】図９は、フォトニック結晶センサの説明図である。
【図１０】図１０は、フォトニック結晶センサの供給管及び排出管周囲の構成例を示す模式図である。
【図１１】図１１は、フォトニック結晶センサの供給管及び排出管周囲の構成例を示す模式図である。
【図１２】図１２は、劣化指標物質検出装置の光検出部がフォトニック結晶センサに光を照射する例を示す図である。
【図１３】図１３は、劣化指標物質検出装置の光検出部が有する測定プローブの構造を示す図である。
【図１４】図１４は、劣化指標物質検出装置の光検出部の評価条件を示す図である。
【図１５】図１５は、劣化指標物質検出方法の一例を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、センサ基板上に不純物が堆積する様子を説明するイメージ図である。
【図１７】図１７は、図１５に示すフローチャートに基づいて潤滑油の劣化を測定する場合のセンサ出力の変化の一例を示すモデル図である。
【図１８】図１８は、経過時間とセンサ出力との関係を示すグラフである。
【図１９】図１９は、カルボキシ基の量を測定して潤滑油の劣化度合いを測定する一例を示すイメージ図である。
【図２０】図２０は、非劣化潤滑油、加熱加速劣化潤滑油（フィルター未処理）、加熱加速劣化潤滑油（フィルター処理済み）それぞれの反射スペクトルを示す図である。
【図２１】図２１は、フィルター処理した劣化潤滑油の測定例を示す図である。
【図２２】図２２は、図２１で説明した手順に基づいて測定した実際のデータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）を、図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
＜劣化指標物質検出装置＞
図１は、劣化指標物質検出装置を示す図である。劣化指標物質検出装置１０は、フォトニック結晶センサ１１と、光検出部１２と、制御部１３とを含む。
【００２０】
（フォトニック結晶センサ）
フォトニック結晶センサ１１について説明する。フォトニック結晶センサ１１は、金属膜被覆フォトニック結晶２１と、台２３と、薄板２４と、カバー２２とを含む。本実施形態においては、フォトニック結晶センサ１１は、台２３と薄板２４とカバー２２とによって形成される流路２４ｆ内に金属膜被覆フォトニック結晶２１を配置した構造である。フォトニック結晶センサ１１は、供給管７６と、排出管７７とを含む。溶液は、供給管７６から流路２４ｆに供給される。溶液は、排出管７７を通じて流路２４ｆから排出される。供給管７６及び排出管７７の少なくとも一方には流路２４ｆ内への流体の流通を調節するポンプ７１が設けられている。ポンプ７１は制御部１３に接続されている。
【００２１】
（金属膜被覆フォトニック結晶）
図２は、金属膜被覆フォトニック結晶２１の斜視図である。図３は、金属膜被覆フォトニック結晶２１の平面図である。図４は、図３におけるＡ−Ａ断面を示す図であり、フォトニック結晶２５の表面２７と直交する平面でフォトニック結晶２５を切ったときの断面を示す。なお、図２〜図４は、模式的に示した図であるため、金属膜被覆フォトニック結晶２１を構成する成分の厚さ、大きさ等は実際とは異なる。以下、本実施形態及び後述する他の実施形態においても同様である。図２〜図４に示すように、金属膜被覆フォトニック結晶２１は、フォトニック結晶２５および金属膜２６を含んでいる。金属膜被覆フォトニック結晶２１は、フォトニック結晶２５の表面２７に非平坦部２８Ａが複数配列された反射面２９を金属膜２６で被覆した基板である。非平坦部２８Ａは、表面２７に対して窪んだ円柱状の凹部である。なお、金属膜２６はなくてもよい。
【００２２】
まず、フォトニック結晶２５について説明する。フォトニック結晶は、表面に所定の深さの凹部または所定の高さの凸部が周期的に形成された反射面を有し、この反射面に特定波長の光（平行光）を照射すると、その反射光が得られる構造体である。表面に凸部または凹部が周期的に形成された反射面に光を照射すると、特定波長の反射光が得られる構造体は、フォトニック結晶と呼ばれる。以下において、フォトニック結晶又は金属膜被覆フォトニック結晶を、適宜センサ基板とも称する。
【００２３】
フォトニック結晶は、サブ波長間隔の格子構造を有する構造体であり、周期的に屈折率の異なる表面を有する。周期的に屈折率の異なる構造体は、表面（以後、反射面という）に広領域波長の光が照射されると、構造体の表面状態に依存した特定の波長帯の光を反射または透過する。フォトニック結晶の表面状態は、例えばフォトニック結晶の形状及び材質に依存する。このような反射光または透過光の変化を、例えば光検出センサ等によって読み取ることにより、フォトニック結晶の表面状態の変化を定量化することができる。フォトニック結晶の表面状態の変化としては、表面への物質の吸着、構造変化などが挙げられる。表面に金属薄膜が形成されたフォトニック結晶も、光が照射されると、光の反射率または光の透過率に極値（極大値または極小値）が現れる。この反射率または透過率の極値は、金属の種類、金属の膜厚及びフォトニック結晶の表面形状に依存するものである。この光の反射率または光の透過率を読み取ることにより、フォトニック結晶の表面状態の変化を定量化することができる。金属薄膜については後述する。フォトニック結晶の表面状態の変化を反射光または透過光の変化から定量化するには、次の方法を用いることができる。例えば、極値（極大値または極小値）での反射率もしくは透過率の変化量、または反射率もしくは透過率が極値となる波長のシフト量を求めるなどである。なお、反射率または透過率の極値が複数ある場合には、任意の極値に着目する。そして、着目した極値について変化量を求めるか着目した極値となる波長のシフト量を求めることにより、フォトニック結晶の表面状態の変化を定量することができる。
【００２４】
図２から図４に示すように、フォトニック結晶２５は、表面２７に非平坦部２８Ａが周期的に形成された反射面２９を有している。この反射面２９に光を照射すると、フォトニック結晶２５の形状及び材質に依存した特定波長の光が反射される。
【００２５】
本実施形態において、非平坦部２８Ａは、三角形の格子状に配置されている。また、非平坦部２８Ａの直径Ｄ１は、５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。また、非平坦部２８Ａの中心間の距離Ｃ１は、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。また、非平坦部２８Ａの深さをＨ１としたとき、非平坦部２８Ａのアスペクト比（Ｈ１／Ｄ１）は、０．１以上１０以下であることが好ましく、より好ましくは、０．５以上５．０以下である。なお、非平坦部２８Ａの寸法は、上記のものに限定されない。
【００２６】
フォトニック結晶２５の形状及び寸法は、図２から図４に示した形状に限定されることはない。例えば、矩形もしくは多角形の格子状のパターンが表面に形成されたもの、平行線状パターンもしくは波型形状パターンなどが表面に形成されたもの（詳しくは周期的にパターンなどが形成されたもの）、またはこれらのパターンの組合せであってもよい。
【００２７】
フォトニック結晶２５の材質としては、合成樹脂などの有機材料または金属もしくはセラミックなどの無機材料を使用することができる。
【００２８】
合成樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリシクロオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、アクリル、ポリメタクリル酸エステル、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトンなどの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を使用することができる。
【００２９】
セラミックとしては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、イットリアなどのセラミックを好適に使用することができる。
【００３０】
金属としては、鉄鋼材料をはじめとして各種合金が使用可能である。具体的には、ステンレス鋼、チタンまたはチタン合金などが好適である。
【００３１】
上記した各種材料の中でも、光学特性、加工性、標的物質（ターゲットとなる物質）を含有する溶液に対する耐性、標的物質捕捉物質（特異的結合物質）の吸着性および洗浄剤に対する耐性などを考慮すると、ポリシクロオレフィン系合成樹脂またはシリカ系のセラミックがより好ましい。この中でも、ポリシクロオレフィン系合成樹脂は、加工性に優れており最も好適である。
【００３２】
フォトニック結晶２５は、上記材料基板の表面に微細な加工を施すことにより作製される。加工方法としては、レーザー加工、熱ナノインプリント、光ナノインプリントまたはフォトマスクとエッチングの組合せなどが使用できる。特に、ポリシクロオレフィン系合成樹脂などの熱可塑性樹脂を材料とする場合には、熱ナノインプリントによる方法が好適である。
【００３３】
次に、金属膜２６について説明する。例えば、本実施形態においては、図４に示すように、フォトニック結晶２５は、その反射面２９が金属膜２６で被覆されている。金属膜２６は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）またはアルミニウム（Ａｌ）のうちの何れか１種類以上を用いて形成されることが好ましい。本実施形態において、金属膜２６はＡｕで形成されている。Ａｕは、安定性に優れるため、反射面２９として好ましい。金属膜２６に銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）のうちの何れか１種類以上を用いる場合、金で表面を被覆することが好ましい。このようにすることで、金の使用量を低減してフォトニック結晶２５の製造コストを抑制することができる。
【００３４】
金属膜２６の膜厚が小さいと、フォトニック結晶２５への入射光の一部は金属膜２６を透過することがある。その結果、反射光から得られる情報量の低下、回折光またはフォトニック結晶２５の裏面からの反射光など、フォトニック結晶２５からの反射光には不要な情報が多く含まれる可能性がある。金属膜２６の膜厚を適度に大きくすることにより、フォトニック結晶２５からの反射光に含まれる不要な情報を低減して、劣化指標物質の検出精度及び濃度の計測精度を向上させることができる。また、金属膜２６の膜厚が適度に小さいと、フォトニック結晶２５の表面２７に詳細なパターン形状を作製することが容易であるので好ましい。例えば、パターンの角がシャープになって、パターンの寸法を確保することが容易となる。このような観点から、本実施形態において、金属膜２６の膜厚は、好ましくは３０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、より好ましくは１５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。波長に対する反射率の変化は、金属膜２６の膜厚が２００ｎｍを超えるとほぼ同様になるためである。
【００３５】
金属膜２６は、スパッタリングまたは蒸着装置などによってフォトニック結晶２５の反射面２９に形成される。金属膜２６の最も外側の表面は、Ａｕとすることが好ましい。金属膜２６にＡｇ、ＰｔまたはＡｌを用いた場合、それぞれの極値における反射光の波長は、Ａｕを金属膜２６として用いた場合に対して１．５倍となる。このように、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｌは、Ａｕよりも１．５倍の感度を有する。Ａｇは酸化されやすいので、フォトニック結晶２５の反射面２９にＡｇを形成した後、酸化されにくいＡｕまたはＳｉＯ２などの酸化物薄膜を形成することが好ましい。この場合、例えば、２００ｎｍの厚さを有するＡｇの膜の表面に、５ｎｍの厚さを有するＡｕの膜を形成することができる。２００ｎｍの厚さを有するＡｇの膜の表面に５ｎｍの厚さを有するＡｕの膜を形成した場合、２００ｎｍの厚さを有するＡｕの膜に比べて、感度が１．５倍になる。５ｎｍのＡｕの膜の有無で、感度の変化は見られなかった。ＡｌもＡｇと同様に酸化されやすいので、フォトニック結晶２５の表面２７にＡｌの膜を形成した後、酸化されにくいＡｕまたはＳｉＯ２などの酸化物薄膜を形成することが好ましい。抗体などで修飾するために、Ｐｔも、ＡｕまたはＳｉＯ２などの酸化物薄膜を形成することが好ましい。
【００３６】
フォトニック結晶２５の反射面２９は、3-triethoxysilylpropylamine（ＡＰＴＥＳ）などを用いて改質されることが好ましい。フォトニック結晶２５の反射面２９に、ＡｕまたはＡｇの金属膜２６を形成させた場合には、ＡＰＴＥＳではなく、一端にチオール基を有し、他端にアミノ基やカルボキシ基などの官能基を有する炭素鎖を用いてフォトニック結晶２５の反射面２９を改質することが好ましい。ＡｕまたはＡｇ以外の金属膜２６をフォトニック結晶２５の反射面２９に形成させた場合は、一端に官能基を有するシラン系カップリング剤、例えばＡＰＴＥＳを使用して、フォトニック結晶２５の反射面２９を改質することが好ましい。
【００３７】
金属膜被覆フォトニック結晶２１は、フォトニック結晶２５の反射面２９を金属膜２６で被覆したものであるため、フォトニック結晶２５の非平坦部２８Ａに対応して反射面２９に金属膜被覆フォトニック結晶２１の非平坦部２８Ｂが周期的に形成されている。非平坦部２８Ｂは、非平坦部２８Ａと同様、三角形の格子状に配置されている。また、非平坦部２８Ｂの直径Ｄ２は、金属膜２６の厚さにもよるが、５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。また、非平坦部２８Ｂの中心間の距離Ｃ２は、非平坦部２８Ａの中心間の距離Ｃ１と同様、１００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。また、非平坦部２８Ｂの深さをＨ２としたとき、非平坦部２８Ｂのアスペクト比（Ｈ２／Ｄ２）は、０．１以上１０以下であることが好ましく、より好ましくは、０．５以上５．０以下である。なお、非平坦部２８Ｂの寸法は、上記のものに限定されない。
【００３８】
図５は、非平坦部が凸部である場合の図３におけるＡ−Ａ断面を示す図である。上記の説明において、本実施形態に係る非平坦部２８Ａ、２８Ｂは、図４で示したような凹部であるとしたが、図５に示すように凸部であってもよい。このとき非平坦部２８Ａ、２８Ｂは、表面２７に対して突出した円柱状の凸部である。非平坦部２８Ｂの直径Ｄ２及び非平坦部２８Ｂの中心間の距離Ｃ２は、非平坦部が凹部である場合と同様である。非平坦部２８Ｂの高さをＨ２としたときの非平坦部２８Ｂのアスペクト比（Ｈ２／Ｄ２）も、非平坦部が凹部である場合と同様である。
【００３９】
（フォトニック結晶の作製方法）
次に、熱ナノインプリントにより金属膜被覆フォトニック結晶２１を作製する工程の一例を説明する。図６、図７及び図８は、フォトニック結晶の作製方法を説明する図である。図６に示すように、熱ナノインプリントでは、ナノメートルレベルの微細構造、またはナノメートルレベルの周期構造のパターンを有する金型ＤＩを用いる。そして、図７に示すように、加熱した金型ＤＩをシート状の樹脂Ｐに押し付けて、所定圧力で所定時間押圧し、金型ＤＩの表面温度が所定温度になったところで離型し、微細構造及び周期構造をシート状の樹脂Ｐに転写する。これにより、フォトニック結晶２５が得られる。
【００４０】
樹脂Ｐがシクロオレフィン系ポリマーの場合には、金型ＤＩを１６０℃程度まで加熱し、約１２ＭＰａの圧力で所定時間押圧し、金型ＤＩの表面温度が６０℃程度になったところで離型することが好ましい。
【００４１】
フォトニック結晶２５を作製した後、図８に示すように、金型ＤＩと接していた表面に、スパッタリングまたは蒸着装置などによって金属膜２６を形成して、金属膜被覆フォトニック結晶２１が完成する。
【００４２】
なお、フォトニック結晶は、熱ナノインプリントの代わりに光ナノインプリントによっても作製することができる。その場合、図７に示す工程において、加熱した金型ＤＩをシート状の樹脂Ｐに押し付ける代わりに、金型ＤＩをシート状の樹脂Ｐに押圧して、樹脂Ｐに光（例えば、紫外線）を照射して光硬化させる。光ナノインプリントによれば、熱ナノインプリントに比べてより正確に金型のパターンを樹脂に転写することができる。また光ナノインプリントによれば、樹脂をガラス転移点以上に加熱する必要がないので、加熱及び冷却に要する工程サイクルを短縮することができ、加熱及び冷却に起因する樹脂の熱収縮を低減することができる。このため、光ナノインプリントを用いて作製されたフォトニック結晶は、格子間隔、すなわち図３に示す非平坦部２８Ｂの中心間の距離Ｃ２の精度を向上させることができる。
【００４３】
（フォトニック結晶センサの作製方法）
次に、図１に示すフォトニック結晶センサ１１の作製の一例について説明する。図９は、フォトニック結晶センサ１１の説明図である。フォトニック結晶センサ１１は、金属膜被覆フォトニック結晶２１と、２つの貫通孔２３ｈを有する台２３と、開口部２４ｈを有する薄板２４と、カバー２２とを含む。金属膜被覆フォトニック結晶２１は、台２３の表面に設置される。その後、薄板２４を台２３の上に設置する。例えば、本実施形態において、金属膜被覆フォトニック結晶２１の幅は、開口部２４ｈの幅よりも小さい。このため、金属膜被覆フォトニック結晶２１は、台２３と薄板２４とにより挟まれ固定される。カバー２２は、薄板２４の上に設置される。上記の構成により、フォトニック結晶センサ１１は、台２３、薄板２４の開口部２４ｈ側の内壁及びカバー２２で囲まれて形成される流路２４ｆを有する。開口部２４ｈ側の内壁とは、薄板２４と開口部２４ｈとの境界面である、薄板２４の内壁をいう。これにより、金属膜被覆フォトニック結晶２１は、流路２４ｆ内に配置される。劣化指標物質を含む流体は、流路２４ｆの内部を流れることで、反射面２９が劣化指標物質を捕捉する。なお、流路２４ｆは上記のように形成されなくてもよい。例えば、流路２４ｆは、台２３の表面の一部を窪ませて形成されていてもよい。
【００４４】
フォトニック結晶センサ１１は、供給管７６と、排出管７７とを含む。溶液は、供給管７６から流路２４ｆに供給される。溶液は、排出管７７を通じて流路２４ｆから排出される。
【００４５】
台２３およびカバー２２の材質などは、特に限定されない。ただし、カバー２２および台２３の表面の清浄度などを考慮すると、ステンレス鋼、ポリシクロオレフィン系樹脂またはシリカなどを用いて形成されることが好ましい。
【００４６】
２つの貫通孔２３ｈのうち一方は、流路２４ｆに溶液を流入させる供給口である。２つの貫通孔２３ｈのうち他方は、流路２４ｆから溶液を流出させる排出口である。先端にコネクタ７９を有する供給管７６は、２つの貫通孔２３ｈのうち一方に接続される。先端にコネクタ７９を有する排出管７７は、２つの貫通孔２３ｈのうち他方に接続される。溶液は、供給管７６を介して流路２４ｆに流入し、排出管７７を介して流路２４ｆから流出する。また、コネクタ７９は、２つの貫通孔２３ｈを塞ぐ。このため、コネクタ７９は、溶液が流路２４ｆから漏出する可能性を低減する。なお、貫通孔２３ｈ、供給管７６及び排出管７７はなくてもよい。貫通孔２３ｈ、供給管７６及び排出管７７がない場合でも、例えば、流路２４ｆが円環状に形成されていれば、溶液は流路２４ｆ内を循環する。また、貫通孔２３ｈは３つ以上あってもよい。
【００４７】
フォトニック結晶センサ１１は、熱ナノインプリント又は光ナノインプリントなどにより均一に作製されている。劣化指標物質検出装置１０がより正確に反射光の検出ができるようにするため、フォトニック結晶センサ１１に照射される光の入射部位、反射部位を正確に位置決めすることが好ましい。
【００４８】
すなわち、フォトニック結晶センサ１１と後で説明する測定プローブとの測定時の位置関係は、測定前後で同一であることが好ましく、同一の部分を測定することが好ましい。したがって、測定プローブとフォトニック結晶センサ１１の反射面２９との距離は、測定前後で同一であることが好ましく、５０μｍ〜５００μｍに固定することが好ましい。フォトニック結晶センサ１１は、カバー２２を含むことで、カバー２２がスペーサとして機能し、測定プローブとフォトニック結晶センサ１１の反射面２９との距離を一定にすることができる。
【００４９】
フォトニック結晶センサ１１に、反射面２９における特定の位置を表示する、位置決め用のマーカーによってマークを付けるようにしてもよい。マーカーは、フォトリソグラフィー、スパッタリング、蒸着、これらを利用したリフトオフプロセス、インクなどによる印刷またはインプリントによるパターン形成などによって付けることができる。マーカーは、その位置を読み取ることができればフォトニック結晶センサ１１の表面（反射面２９側）または裏面（反射面２９の反対側）のどちらに付けてもよい。また、フォトニック結晶２５の測定部分を外してフォトニック結晶２５自体にマーカーを付けてもよい。さらに、マーカーをカバー２２、台２３に付けてもよい。
【００５０】
（流体の流通方法）
図１０及び図１１は、図１に例示するフォトニック結晶センサ１１の供給管７６及び排出管７７周囲の構成例を示す模式図である。図１０に示す状態において、フォトニック結晶センサ１１の供給管７６は、通路７４ａを介して供給管７５と連通している。供給管７５の先端７５ｅは、流路２４ｆ内に流入させる流体７３が入った容器７２内で流体７３に浸されている。フォトニック結晶センサ１１の排出管７７は、通路７４ｂを介して排出管７８と連通している。供給管７６に設けられたポンプ７１を駆動させると流体７３が供給管７５、通路７４ａ、供給管７６を介して流路２４ｆ内に流れ、流路２４ｆ内を通過して、排出管７７、通路７４ｂ、排出管７８を介して排出管７８の先端７８ｅから排出される。
【００５１】
図１１は、弁７４を回転させて、供給管７６と排出管７７とを通路７４ｂで連通させ、ポンプ７１の働きを止めて、流路２４ｆ内外への流体７３の流出入を停止させる状態を示している。このように、流路２４ｆ内外への流体の流れを止めることにより、流路２４ｆ内に存在する劣化指標物質のセンサ基板（金属皮膜フォトニック結晶）２１上への沈降、堆積を促進させることができる。
【００５２】
本実施形態に係るフォトニック結晶センサ１１において、流体は、供給管７６から流路２４ｆに供給される。流体は、排出管７７を通じて流路２４ｆから排出される。このようにすることで、流体を運動させるためのポンプ７１を流路２４ｆの外部に設置することができる。流路２４ｆは非常に小さいため、ポンプ７１が流路２４ｆの外部に設置できると、フォトニック結晶センサ１１の組立てが容易となる。したがって、本実施形態に係るフォトニック結晶センサ１１は、組立てが容易であり、金属膜被覆フォトニック結晶２１に照射された光の反射光の変化をさらに早くしながら、平衡状態に達するまでに必要な流体の量を少なくできる。
【００５３】
本実施形態に係るフォトニック結晶センサ１１は、台２３、薄板２４の開口部２４ｈ側の内壁及びカバー２２で囲まれて形成される流路２４ｆを有する。このようにすることで、流路２４ｆを薄く形成することができ、反射面２９の上部の空間２１ｕを通過する溶液の流速を大きくすることができる。これにより、劣化指標物質が迅速に反射面２９に捕捉される。したがって、本実施形態に係るフォトニック結晶センサ１１は、金属膜被覆フォトニック結晶２１に照射された光の反射光の変化をさらに早くしながら、平衡状態に達するまでに必要な溶液の量を少なくできる。
【００５４】
（光検出部１２）
次に、光検出部１２について説明する。図１に示す光検出部１２は、光源５１と、測定プローブ５２と、光検出装置５３と、第１光ファイバー５４と、第２光ファイバー５５と、コリメートレンズ５６とを含む。光源５１と測定プローブ５２とは、第１光ファイバー５４により光学的に接続されている。測定プローブ５２と光検出装置５３とは、第２光ファイバー５５により光学的に接続されている。必要に応じて、光源５１及び光検出装置５３などに接続され、光源５１の制御及び光検出装置５３からの信号を処理する制御装置を設けてもよい。
【００５５】
図１２は、光検出部１２がフォトニック結晶センサ１１に光を照射する例を示す図である。図１に示す第１光ファイバー５４は、図１に示す光源５１からの光を測定プローブ５２に導き、測定プローブ５２からフォトニック結晶センサ１１が有する金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面２９へ照射する。コリメートレンズ５６は、第１光ファイバー５４から出射し、測定プローブ５２から照射された光を平行光にしてから、フォトニック結晶２５の反射面２９へ入射光ＬＩとして照射する。第２光ファイバー５５は、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面２９で反射した光を反射光ＬＲとして受光し、図１に示す光検出装置５３へ導く。コリメートレンズ５６の種類は特に限定されないが、例えば、ナノストラクチャーを持つ反射防止フィルムを用いることができる。光検出装置５３は、例えば、フォトトランジスタまたはＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）などの受光素子を備えた、光を検出するための装置である。測定時には劣化指標物質が基板表面（反射表面）２９に付着または基板表面（反射表面）２９に浮遊しているが、簡便のため図１２では劣化指標物質を省略している。
【００５６】
図１３は、図１に示す光検出部１２が有する測定プローブ５２の構造を示す図である。測定プローブ５２は、第１光ファイバー５４と第２光ファイバー５５とが接合される。そして、測定プローブ５２は、第１光ファイバー５４の光の出射面６１と、第２光ファイバー５５の反射光ＬＲの入射面６２とが同一の面（入出射面）６３上に配置される。このように、測定プローブ５２は、第１光ファイバー５４と第２光ファイバー５５とが、第１光ファイバー５４の出射側（出射面６１側）と第２光ファイバー５５の入射側（入射面６２側）とで一体となっている。そして、測定プローブ５２は、第１光ファイバー５４と第２光ファイバー５５とを用いて光を入射し、反射光ＬＲを検出する。
【００５７】
測定プローブ５２は、このような構造としているため、フォトニック結晶２５の反射面２９に照射する入射光ＬＩと、反射面２９からの反射光ＬＲとをほぼ同一の位置から出射し、入射させることができる。測定プローブ５２を上述したような構造にするとともに、コリメートレンズ５６を用いて測定プローブ５２からの光を平行光にすることで、光検出部１２は、反射面２９に平行光の入射光ＬＩを垂直に入射することができる。それとともに、反射面２９から垂直に反射した反射光ＬＲを受光することができる。このようにすることで、測定プローブ５２は、反射光強度の低下を最小限に抑えることができるとともに、主として反射光ＬＲの０次光成分を検出することができる。これにより、制御部１３は、金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面２９の正確な情報を得ることができるため、劣化指標物質の検出精度及び濃度の計測精度が向上する。なお、反射光ＬＲを検出する手法は、上述したような測定プローブ５２に限定されない。例えば、コリメートレンズ５６と反射面２９との間にハーフミラーを配置し、ハーフミラーによって反射光ＬＲを分離して第２光ファイバー５５から光検出装置５３に導いてもよい。
【００５８】
次に、光検出部１２の評価条件を説明する。図１４は、本実施形態に係る劣化指標物質検出装置１０の光検出部１２の評価条件を示す図である。図１４に示すように、光検出部１２は、測定プローブ５２の入出射面６３と金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面２９との間にコリメートレンズ５６を配置する。コリメートレンズ５６と反射面２９との距離（計測距離）をｈ、コリメートレンズ５６から出射した平行光の反射面２９における直径をｄ１、フォトニック結晶２５の反射面２９が露出する部分の直径をｄ２とする。本評価では、ｈを１５ｍｍまたは４０ｍｍとし、ｄ１を３．５ｍｍ、ｄ２を５ｍｍとした。反射面２９に照射される光の光軸ＺＬ及び反射面２９で反射された反射光の光軸ＺＬは、いずれも反射面２９に対して直交している。測定プローブ５２の直径は２００μｍである。照射する光は白色光を用いた。反射率は、標準物質（アルミニウム板）の反射光強度に対する比率である。
【００５９】
（制御部１３）
次に、図１に示す制御部１３について説明する。制御部１３は、光検出部１２が検出した反射光の極値の波長を求める。制御部１３は、それとともに、求めた極値の波長のシフト（波長シフト量）に基づいて、センサ基板表面近傍に存在する劣化指標物質の有無を検出する。ここで、「センサ基板表面近傍」とは、後述する流路２４ｆ内におけるセンサ基板２１の上方の領域を意味する。制御部１３は、例えば、マイクロコンピュータである。波長シフト量と金属膜被覆フォトニック結晶２１の反射面２９に捕捉された劣化指標物質の濃度とは相関がある。このため、制御部１３は、波長シフト量から反射面２９に捕捉された劣化指標物質の濃度を求めることができる。また、制御部１３は、弁７４に接続されている。制御部１３は、弁７４の内部の通路７４ｂの状態に基づいて、弁７４を切り替える。
【００６０】
（劣化指標物質検出方法）
劣化指標物質検出装置１０は、センサ基板表面の屈折率差に依存する反射率の差を検出して、劣化指標物質の存在を検出する。したがって、センサ基板表面に屈折率変化をもたらす物質であれば、どのような物質でも検出が可能である。このため、劣化指標物質検出装置１０を使用して、潤滑油の劣化を検出することができる。
【００６１】
長期間の軸受の使用によって劣化した潤滑油には、軸受部品の摩耗による金属粉（主に鉄粉）が含まれている。そこで、潤滑油に含まれる金属粉がセンサ基板の表面に接触又はセンサ表面近傍に浮遊することによって生じる屈折率変化を反射率の差として検出することにより、潤滑油の劣化度合いを検出することができる。劣化指標物質検出装置１０は、金属粉を含む潤滑油の劣化測定に好適に使用できる。潤滑油としては、例えば鉱油、エステル油、エーテル油などを挙げることができるが、これらに限定されない。
【００６２】
センサ基板の反射光のピーク波長を測定すると、図１に示す光検出装置５３は、屈折率の変化に応じたピーク波長の変化に対応した検出値を出力する。この出力は、反射光のピーク波長に対応する。以下において、センサ基板の反射光のピーク波長に対応する検出値を、センサ出力という。本実施形態において、センサ基板の反射光のピーク波長とは、反射光の強度が極小値をとる場合の波長である。センサ出力が大きいほど、反射光のピーク波長は長波長側に移動する。劣化指標物質検出装置１０が備えるセンサ基板は、表面に近いほど、センサ出力は大きく、すなわちピーク波長は長波長側になる。鉄粉またはスラッジなどの異物が沈殿してセンサ基板の表面に堆積すると、センサ出力は更に大きく、すなわちピーク波長は長波長側になる。
【００６３】
劣化指標物質検出装置１０が、軸受の潤滑油が劣化した際に発生する摩耗粉（主に鉄粉）を劣化指標物質として検出する場合を説明する。
【００６４】
図１５は、本実施形態に係る劣化指標物質検出方法の一例を示すフローチャートである。まず、図１０及び図１１に示す流路２４ｆ内に、センサ基板となる金属膜被覆フォトニック結晶２１（以下、センサ基板２１と称する）をセットする（ステップＳ１１）。次に、劣化していない新しい潤滑油を基準流体として流路２４ｆ内に流す（ステップＳ１２）。センサ出力が安定したら、測定対象の潤滑油を流路２４ｆ内に流す（ステップＳ１３）。
【００６５】
次に、流路２４ｆ内外への潤滑油の流れを止めて、潤滑油内の不純物、例えば鉄粉をセンサ基板２１上に堆積させる（ステップＳ１４）。この工程（ステップＳ１４）は、鉄粉の沈降を容易にするためであり、省略してもよい。センサ出力が安定したら、流路２４ｆ内に劣化していない新しい潤滑油を基準流体として流す（ステップＳ１５）。
【００６６】
図１６は、センサ基板上に不純物３１（ここでは鉄粉）が堆積する様子を示す模式図である。劣化していない潤滑油（以下、適宜、非劣化潤滑油と称する）の場合は、潤滑油中に不純物が浮遊していない状態である（状態Ａ）。劣化した潤滑油（以下、適宜、劣化潤滑油と称する）をセンサ基板２１が設置されている流路２４ｆ内に流し始めると、劣化潤滑油内に含まれる不純物粒子３１、本実施形態では鉄粉がセンサ基板２１上に堆積し始める（状態Ｂ）。更に時間が経過すると、不純物粒子３１がセンサ基板２１上に層状に堆積する（状態Ｃ）。
【００６７】
図１７は、図１５に示すフローチャートに基づいて潤滑油の劣化を測定する場合のセンサ出力の変化の一例を示す模式図である。図１７の横軸は時間を示し、縦軸はセンサ出力を示す。まず、流路２４ｆ内にセンサ基板２１をセットし、劣化していない新しい潤滑油を基準流体として流路２４ｆ内に流す。センサ出力が安定すると、図１７の時間Ｔ０から時間Ｔ１に示すように、センサ出力は、ほぼ一定の値となる。このとき、劣化していない潤滑油には軸受部品の摩耗により生じた鉄粉などの不純物が混入していないので、センサ基板２１の表面及びその近傍に付着または接近する粒子は存在しない。
【００６８】
時間Ｔ１の時点で、測定対象である一定期間使用した潤滑油を、劣化していない潤滑油の代わりに流路２４ｆ内に流し始める。測定対象の潤滑油が軸受部品の摩耗により生じた鉄粉などの不純物を含んでいる場合、潤滑油内に浮遊している不純物粒子３１は重力によりセンサ基板２１表面に沈降し始める。不純物粒子３１のセンサ基板２１表面への沈降が進むと、不純物粒子３１がセンサ基板２１の表面に、層状に堆積し始める。この間、すなわち時間Ｔ１から時間Ｔ２の間では、センサ基板２１上への不純物粒子３１の堆積が進むにしたがってセンサ出力が次第に大きくなる。
【００６９】
時間Ｔ２の時点でセンサ出力の増大が停止し、ほぼ一定の値をとるようになると、潤滑油内に浮遊していた不純物粒子３１は、ほぼすべてセンサ基板２１の表面に堆積している。時間Ｔ２において、測定対象の潤滑油の代わりに劣化していない新しい潤滑油を流路２４ｆ内に流すことによって、センサ基板２１上に堆積していた不純物粒子３１が洗い流されて、センサ出力は測定対象の潤滑油を流す前の初期状態に戻る。
【００７０】
図１７において、縦軸のセンサ出力は、反射光のピーク波長である。したがって、ピーク波長が長波長側に移動するとセンサ出力は増加し、ピーク波長が短波長側に移動するとセンサ出力は減少する。本実施形態では、測定対象である一定期間使用した潤滑油のセンサ出力が、劣化していない潤滑油のセンサ出力よりも大きい場合、測定対象の潤滑油中に劣化指標物質が存在すると判断することができる。センサ出力は、測定対象流体中の劣化指標物質の濃度変化に伴う屈折率の変化に依存するので、基準状態（基準流体におけるセンサ出力）からの変化の度合いが大きいほど、劣化指標物質の濃度が大きいと判断できる。そのため、予め色々な濃度での劣化指標物質とセンサ出力との関係を求めておくことで、潤滑油交換の目安とすることができる。
【００７１】
（潤滑油測定の一例）
劣化指標物質検出装置１０及び本実施形態に係る評定物質検出方法を用いて潤滑油の劣化を測定した。劣化していない潤滑油としては鉱油ＶＧ３２（無添加タービン油、ＪＸ日鉱日石エネルギー社製）を使用した。この鉱油ＶＧ３２に粒径２μｍ以上３μｍ以下の鉄粉を１質量％濃度となるように混合させ、劣化した潤滑油として使用した。センサ出力としては反射スペクトルのピーク波長を採用した。測定条件は以下のとおりである。
【００７２】
＜測定条件＞
基準流体（潤滑油）として、鉱油ＶＧ３２（無添加タービン油、ＪＸ日鉱日石エネルギー社製）を用いた。測定対象流体（潤滑油）として、基準流体に粒径２μｍ以上３μｍ以下の鉄粉を加え、鉄粉濃度が１質量％となるよう調製した混合液を用いた。流路内流速は、２９６μｌ／ｍｉｎとした。
【００７３】
図１８は、上記測定条件で得られた経過時間とセンサ出力との関係を示す図である。図中、区間Ｐでは、センサ基板２１がセットされた流路２４ｆ内に鉄粉を混合させていない鉱油ＶＧ３２（劣化していない潤滑油）を基準流体として流す。区間Ｐでは、センサ出力は安定してほぼ一定となっている。区間Ｑにおいて、鉄粉を前述した濃度に調整した鉄粉３１入りの潤滑油ＶＧ３２（劣化している潤滑油）を流路２４ｆ内に流す。この例においては、区間Ｑに続く区間Ｒにおいて、流路２４ｆ内に流入させる潤滑油を止め、流路２４ｆ外に流出させる潤滑油も止める。このように流路２４ｆ内の流体の流通を止めることで、潤滑油内に浮遊する鉄粉の沈降が促進される。
【００７４】
鉄粉の沈降が進み、鉄粉が次第にセンサ基板２１に堆積すると、区間Ｒにおいて次第に増加していったセンサ出力は、ほぼ安定して一定となる。続く区間Ｓにおいて鉄粉３１を混合させていない鉱油ＶＧ３２（劣化していない潤滑油）を流路２４ｆ内に基準流体として流し始めると、センサ基板２１上に堆積していた鉄粉３１が洗い流され、それに伴い、センサ出力が鉄粉入りの潤滑油を流す前の初期状態に戻る。
【００７５】
劣化指標物質検出装置１０は、センサ基板２１表面近傍の物質の屈折率に応じてセンサ基板２１表面からのセンサ出力が変化する。屈折率が大きい物質がセンサ基板２１表面近傍に存在すると、センサ出力は大きくなる。鉄の屈折率は２．３６であり、水の屈折率１．３３及び潤滑油（鉱物油の場合）の屈折率１．４８よりも大きい。そのため、鉄粉がセンサ基板２１表面近傍に存在するとセンサ出力が大きくなると考えられる。
【００７６】
前述した潤滑油及び鉄粉以外でも、センサ基板２１表面近傍で屈折率差が得られる物質であれば、液体の劣化度合いの測定は可能である。例えば、鉱油ＶＧ３２の他には、エステル油及びエーテル油等を測定可能である。潤滑油以外では、水、リン酸緩衝液、エタノール、メタノール、ＩＰＡ（イソプロパノール）及びスクロース溶液等を測定可能である。不純物又は不純物粒子としては、鉄粉の他に、銅、アルミニウム及び亜鉛等の金属粉（金属粒子）を測定可能である。
【００７７】
（潤滑油測定の変形例１）
潤滑油が劣化すると、潤滑油は酸化するので、潤滑油の酸化が進むとカルボキシ基を持つ分子が潤滑油内に増加する。したがって、測定対象である潤滑油中に存在する金属粉、例えば鉄粉の代わりにカルボキシ基の量を検出することで、潤滑油の劣化の進行度を知ることができる。
【００７８】
変形例１に係る劣化指標物質検出方法は、劣化した潤滑油内に生成される酸化物またはスラッジに含まれるカルボキシ基と、予めセンサ基板２１表面上に標識しておいたアミノ基との化学結合を利用して、カルボキシ基を分子内に有する酸化物及びスラッジの少なくとも一方の量を測定する。
【００７９】
図１９は、カルボキシ基の量を測定して潤滑油の劣化度合いを測定する一例を示す模式図である。センサ基板２１表面には予めアミノ基３２を標識しておく（状態Ａ）。アミノ基３２を標識する方法としては、アミノ基３２を含有する標識試薬３３をセンサ基板２１表面に塗布又は滴下する方法を利用できる。標識試薬３３としては、例えば、１１−アミノ−ウンデカンチオール塩酸塩（11-amino-1-undecanethiol  hydrochloride、同仁化学研究所製）を使用することができる。アミノ基３２で標識されたセンサ基板２１表面近傍にカルボキシ基を含む酸化物またはスラッジが接近すると、アミノ基とカルボキシ基との化学反応によりアミノ基３２を含む標識試薬３３を介してセンサ基板２１表面に酸化物またはスラッジ３４が付着又は堆積する（状態Ｂ）。
【００８０】
カルボキシ基の量を測定する場合も、図１５のフローチャートに示した手順に準じて、測定対象の潤滑油に含まれるカルボキシ基の量を測定することができる。この場合もセンサ出力が大きいほど、ピーク波長は長波長側にシフトする。
【００８１】
（潤滑油測定の変形例２）
図１５から図１８に示す例では、基準流体となる潤滑油として鉱油ＶＧ３２を使用し、測定対象流体として鉄粉を混合させた潤滑油を使用して、劣化指標物質である鉄粉を検出する場合を例にとって説明した。劣化指標物質検出装置１０は、潤滑油として鉱油ＶＧ３２を使用し、１８０℃の恒温槽で加熱して、加速劣化させたものを測定対象である潤滑油として使用することができる。本実施形態において、加速劣化させた潤滑油は、全酸化測定装置で測定して、劣化判定の基準値（１ｍｇＫＯＨ／ｇ）を超えていることを確認して使用した。劣化判定の基準値は、「潤滑管理マニュアルブック」、潤滑油協会、pp.90の記載を参考にした。
【００８２】
上述したように、加熱により加速劣化させた潤滑油は、そのまま標準物質検出装置で測定しようとしても、スラッジなどの影響によってセンサ出力の信号である反射光が得られず測定できない。そこで、反射光を得るようにするため、加熱により加速劣化させた潤滑油から、ある程度のスラッジを除去する必要がある。スラッジは、濾紙などフィルターを用いた濾過作業により除去することができる。フィルターとしては、例えば、網目寸法０．４５μｍの濾紙を使用することができる。
【００８３】
図２０は、非劣化潤滑油、加熱加速劣化潤滑油（フィルター未処理）、加熱加速劣化潤滑油（フィルター処理済み）それぞれの反射スペクトルを示す図である。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は反射率（％）を示す。フィルター未処理の加熱加速劣化潤滑油は、反射光が殆ど確認されていない。フィルター処理済みの加熱加速劣化潤滑油は、非劣化潤滑油（新品潤滑油）に近い反射率ピークが得られている。
【００８４】
フィルター処理した劣化潤滑油の測定例を図２１に示す。グラフの横軸は時間、縦軸はセンサ出力であるセンサ基板２１からの反射光強度のピーク波長を示している。最初に、センサ基板２１がセットされた流路２４ｆ内に非劣化潤滑油（この例では新品潤滑油）を基準流体として流す（区間Ｘ）。この時点では潤滑油は劣化していないのでスラッジ３４は観察されない。図中の符号３５は潤滑油の高分子鎖３５を示す。
【００８５】
センサ出力が安定したら（状態（１））、流路２４ｆ内に流す潤滑油を測定対象流体であるフィルター処理した劣化潤滑油に入れ替える（時間Ｔａ）。この時、非劣化潤滑油と劣化潤滑油との屈折率差に応じてセンサ出力値が減少する（状態（２））。その後、スラッジ３４のセンサ基板２１への堆積によってセンサ出力値は増加する（区間Ｙ）。センサ出力が安定したら（状態（３））、流路２４ｆ内に流す潤滑油を基準流体である非劣化潤滑油に切り替える（時間Ｔｂ）。このとき、非劣化潤滑油と劣化潤滑油との屈折率差に応じて、センサ出力値は増加する（状態（４））。その後の区間Ｚで、センサ基板２１上に堆積したスラッジ３４が剥離していき、センサ出力値は減少していく（状態（５））。以上の測定結果から、センサ出力値の差を算出することで、潤滑油の劣化を検出することができる。センサ出力値の差、すなわちセンサ基板２１の反射光のピーク波長の差は、測定対象流体であるフィルター処理した劣化潤滑油のセンサ出力（状態（３））と、基準流体である非劣化潤滑油のセンサ出力（状態（１））との差とすることが好ましい。この他にも、センサ出力の差が最も大きくなる状態（４）と状態（２）との差を取ってもよい。
【００８６】
図２１を用いて説明した、変形例２に係る劣化指標物質検出方法の手順に基づいて測定対象流体を測定した実際のデータを図２２に示す。測定条件は以下のとおりである。
【００８７】
＜測定条件＞
潤滑油として、鉱油ＶＧ３２（無添加タービン油、ＪＸ日鉱日石エネルギー社製）を用いた。１８０℃の恒温槽で潤滑油を３００時間以上加熱することにより、潤滑油を加速劣化させた。フィルター処理には、網目寸法０．４５μｍの濾紙を用い、加速劣化後の潤滑油をこの濾紙で濾過した。流路内流速は、２９６μｌ／ｍｉｎとした。
【００８８】
図２１で説明したように、実際の測定データである図２２においても、非劣化潤滑油しか存在しない区間Ｕでは、センサ基板２１上へはスラッジ３４の沈降又は堆積は発生せず、反射光のピーク波長はほぼ一定となった。時間６０００秒を超えたあたりで、流路２４ｆ内に流す潤滑油を非劣化潤滑油からフィルター処理した加熱加速劣化潤滑油に切り替えると、非劣化潤滑油と劣化潤滑油との屈折率の差からセンサ出力である反射光のピーク波長が大きく低下した。区間Ｖにおいて、その後、センサ基板２１表面にスラッジ３４が堆積していくにつれてセンサ出力である反射光のピーク波長が徐々に増加した。センサ出力がほぼ一定となった経過時間８０００秒を超えた時点で、流路２４ｆ内に流す潤滑油を非劣化潤滑油に切り替えた。このとき劣化潤滑油と非劣化潤滑油との屈折率の差によりセンサ出力である反射光のピーク波長が急増した。区間Ｗにおいて、その後、センサ基板２１上に堆積したスラッジ３４は、非劣化潤滑油によって洗い流され、センサ出力は初期状態に戻った。
【００８９】
図２２に示す測定結果は、図２１に示す測定例と同様の変化を示した。
【００９０】
以上、本実施形態を説明したが、前述した内容により本実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００９１】
１０  劣化指標物質検出装置
１１  フォトニック結晶センサ（劣化指標物質捕捉装置）
１２  光検出部
１３  制御部
２１  金属膜被覆フォトニック結晶
２１ｕ  空間
２２  カバー
２３  台
２４  薄板
２４ｆ  流路
２５  フォトニック結晶
２６  金属膜
２７  表面
２８Ａ、２８Ｂ  非平坦部
２９  反射面
３１  不純物
３２  アミノ基
３３  標識試薬
３４  スラッジ
３５  高分子鎖
５１  光源
５２  測定プローブ
５３  光検出装置
５４  第１光ファイバー
５５  第２光ファイバー
５６  コリメートレンズ
６１  出射面
６２  入射面
６３  同一の面（入出射面）
７１  ポンプ
７２  容器
７３  流体
７４  弁
７５、７６  供給管
７７、７８  排出管
７９  コネクタ
Ｍ  混合物
ＬＩ  入射光
ＬＲ  反射光
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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