(57)【要約】【目的】

微小球体を均一に配列した基盤及びその製造方法を提供する。検出の空間解像度が高く、製造が容易な光ファイバプローブを提供する。
【構成】

スライドグラス等の平板状のガラス板からなる基盤１上に、直径５０ｎｍ乃至１００ｎｍのラテック
ス球等の合成樹脂からなる微小球体２が１層に配列されて球体配列層３が形成されている。このような球体配列
層３は、平板上で１つの粒子の周囲に６つの粒子が接触する２次元最密構造となっている。

(2)特開平８−１６０２２５12【特許請求の範囲】

らなることを特徴とする光ファイバプローブの製造方【請求項１】法。

平板状の基盤と、該基盤に微小球体を混合した液体を付着させた後、基盤【請求項９】を傾けた状態で液体を蒸発させることにより、微小球体

記微小球体を液体に混合することを特徴とする請求項８を基盤上に配列させて形成された球体配列層とを備える

記載の光ファイバプローブの製造方法。

ことを特徴とする基盤。

【請求項１０】【請求項２】の表面の前記液体に対する親和力を増加させた後、微小前記球体配列層の上面に形成された感光体層を備えることを特徴とする請求項１記載の基盤。
【請求項３】

前記混合工程において、前記微小球体

球体を液体に混合することを特徴とする請求項８又は請

プラスチック又は高分子化合物からなる微小球体を液体に混合する混合工程と、前記混合工程において、色素を含んだ前

求項９記載の光ファイバプローブの製造方法。
10【発明の詳細な説明】

該微小球体を混合した液体を平板状の基盤に付着させる【０００１】

付着工程と、【産業上の利用分野】本発明は、平板状の基盤上に微小基盤を傾斜させた状態で、基盤に付着した液体を蒸発さ球体を配列した基盤及びその製造方法に関する。また、せることにより、基盤上に球体を配列させた球体配列層

本発明は、コアを先細り状に先鋭化した先鋭部の先端にを形成する配列工程とを有し、微小球体を付着させた光ファイバプローブ及びその製造

上記付着工程に先だって、上記基盤の表面の上記液体に方法に関する。

対する親和力を増加させる親和化工程を有することを特【０００２】

徴とする基盤の製造方法。

【従来の技術】一般に、溶媒中に微小球体からなる粒子【請求項４】

を混合すると、粒子は溶媒の熱運動等によっていわゆる前記混合工程において、前記微小球体の表面の前記液体に対する親和力を増加させた後、微小球

20

ブラウン運動を行なう。また、粒子が帯電していると、体を液体に混合することを特徴とする請求項３記載の基

クーロン力による反発作用で、粒子が近接した状態で安盤の製造方法。

定することはない。

【請求項５】

前記配列工程において形成された球体配【０００３】このため、平板状の基盤上に微小球体に微列層の上面に感光体層を形成する感光体形成工程を有す

小球体を混合した溶媒を付着させた後、溶媒を蒸発させることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の基盤のて、基盤上に微少球体を整列させることは、非常に困難

製造方法。

であった。

【請求項６】

光を伝搬させるコアと、該コアを覆って【０００４】このため、従来より、ブラウン運動等の作

コア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなる光フ用を抑えて、基盤上に微小球体を整列させる方法が研究

ァイバの一端にエッチングにより形成され、コアが先細り状に先鋭化した先鋭部を有し、されている。
30【０００５】これらの方法では、例えば文献（Langmuir

先鋭部の先端に付設された微小球体を有することを特徴

e 1992,8,3183-3190）等に示すように、溶媒に混合されとする光ファイバプローブ。

た微小球体が、溶媒が蒸発する際に、溶媒の層の厚さが【請求項７】

前記微小球体が色素を含んだプラスチッ

微小球体の直径程度に薄くなったときに、表面張力によク又は高分子化合物からなることを特徴とする請求項６って微小球体が凝集される現象を利用して、微小球体の記載の光ファイバプローブ。

配列を行なっている。

【請求項８】【０００６】具体的には、この方法では、図１７に示す

プラスチック又は高分子化合物からなる微小球体を液体に混合する混合工程と、ように平板上のガラス板７１と、円筒７２とから構成さ該微小球体を混合した液体を平板状の基盤に付着させる

れるピット７３に、直径１μｍ程度のラテックス球から付着工程と、なる微小球体を水あるいは０．０１ｍｏｌ程度の塩化ナ

上記付着工程に先だって上記基盤の表面の上記液体に対40

トリウム等を添加した水に混合した懸濁液を適当量滴下する親水力を増加させる親和化工程と、して、厚さが１００μｍ程度の溶媒層７４を形成するよ基盤を傾斜させた状態で、基盤に付着した液体を蒸発さうになっている。

せることにより、基盤上に球体を配列させた球体配列層【０００７】また、この方法では、円筒７２のガラス板を形成する配列工程と、７１に接触する端部の内壁に内径がテーパー状に増加す

光を伝搬させるコアと、このコアを覆ってコア内を伝搬るテーパー部７５を形成し、ピット７３に滴下する懸濁する光を遮光するクラッドとからなる光ファイバの一端

液の量を、その表面がテーパー部７５の端に接触する程をエッチングして、コアが先細り状に先鋭化した先鋭部度に調整することにより、ピット７３中に形成される溶を形成する先鋭化工程と、媒層７４の断面形状を、その中心部の厚さが薄くなって

上記先鋭部の先端を上記球体配列層の微小球体に圧当接して、先鋭部の先端に微小球体を付設する付設工程とかいる凹面形状としている。
50【０００８】この方法では、溶媒層７４の溶媒が蒸発す

(3)特開平８−１６０２２５34

ると、溶媒層７４は、凹面形状を保ったまま厚さが減少【００１６】する。そして、溶媒層７４の中心部の厚さが微小球体の【課題を解決するための手段】本発明に係る基盤は、平

直径すなわち１μｍ程度となると、図１８に示すよう板状の基盤と、基盤に微小球体を混合した液体を付着さに、溶媒層７４の中心部の微小球体７６は、微小球体７せた後、基盤を傾けた状態で液体を蒸発させることによ

６間の溶媒７７による表面張力によって、互いに引き寄り、微小球体を基盤上に配列させて形成された球体配列せられる。ここで、溶媒の蒸発速度を適度に制御する層とを備えることを特徴とする。

と、溶媒層７４の中心から周辺にかけて微小球体７６が【００１７】本発明に係る基盤は、球体配列層の上面に整列された球体配列層が形成される。

形成された感光体層を備えることを特徴とする。

【０００９】【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ【００１８】本発明に係る基盤の製造方法は、プラスチ
10

ック又は高分子化合物からなる微小球体を液体に混合すうな方法では、微小球体のサイズが１μｍ以下、例えばる混合工程と、微小球体を混合した液体を平板状の基盤

１００ｎｍ程度に小さくなると、微小球体の配列が不均に付着させる付着工程と、基盤を傾斜させた状態で、基一になり、均一な球体配列層が得られなくなる問題があ

盤に付着した液体を蒸発させることにより、基盤上に球った。

体を配列させた球体配列層を形成する配列工程とを有【００１０】また、このような方法では、基盤７１上にし、付着工程に先だって、基盤の表面の液体に対する親付着された溶媒層７４を凹面形状にするために、上述の和力を増加させる親和化工程を有することを特徴とすような特別な形状のピット７３を形成しており、また、る。

微小球体が帯電することによって微小球体間に斥力とし【００１９】本発明に係る基盤の製造方法は、混合工程て働くクーロン力を減衰させるために、上述のように溶において、微小球体の表面の液体に対する親和力を増加

媒に塩化ナトリウムを添加している。

20

させた後、微小球体を液体に混合することを特徴とす【００１１】このため、球体配列層の整列状態を左右する。

る因子が多くなって、整列状態を最適化することが困難【００２０】本発明に係る基盤の製造方法は、配列工程であり、また、広い領域にわたって均一に整列された球において形成された球体配列層の上面に感光体層を形成

体配列層を得ることができなかった。

する感光体形成工程を有することを特徴とする。

【００１２】ところで、コアとクラッドからなる、光フ【００２１】また、本発明に係る光ファイバプローブ

ァイバの一端にコアの先端にコアを先細り状に先鋭化しは、光を伝搬させるコアと、コアを覆ってコア内を伝搬た先鋭部を形成し、該先鋭部の先端に、色素あるいは、する光を遮光するクラッドとからなる光ファイバの一端

試薬等を付着させて検出部を形成した光ファイバプローにエッチングにより形成され、コアが先細り状に先鋭化

ブ、いわゆる光ファイバセンサ（スーパーチップ）が知られている。

した先鋭部を有し、先鋭部の先端に付設された微小球体
30

を有する。

【００１３】このようなスーパーチップは、例えばある【００２２】そして、この微小球体が平板状の基盤に、被検出物質を検出した際に、検出部色あるいは吸光スペ

プラスチック又は高分子化合物からなる微小球体を混合

クトルが変化するようになっており、この色あるいは吸した液体を付着させた後、基盤を傾けた状態で液体を蒸光スペクトルの変化を検出することによって、被検出物

発させることにより、微小球体を基盤上に配列させて形質の測定等を行なうようになっている。

成された球体配列層の微小球体に、先鋭部の先端を圧当【００１４】このような光ファイバセンサは、検出部の接させることによって先鋭部の先端に付設されたことを

大きさを小さくすることができるため、測定の時間的応特徴する。

答が遅くなる反面、微小な領域の測定を行なうことがで【００２３】また、本発明に係る光ファイバプローブ

き、従来の電気的なセンサに比して空間解像度が高いこは、微小球体が色素を含んだプラスチック又は高分子化とが知られているが、先鋭化した光ファイバの先端に耐40合物からなることを特徴する。

久性のある検出部を形成することが困難で、製造コスト【００２４】また、本発明に係る光ファイバプローブのが高くなる問題があった。

製造方法は、プラスチック又は高分子化合物からなる微【００１５】本発明は、上述のような問題点に鑑みてな小球体を液体に混合する混合工程と、微小球体を混合しされたものであり、微小球体を均一に配列した基盤及びた液体を平板状の基盤に付着させる付着工程と、付着工

その製造方法を提供することを目的とする。また、本発程に先だって上記基盤の表面の上記液体に対する親水力

明は、検出の空間解像度が高く、製造が容易な光ファイを増加させる親和化工程と、基盤を傾斜させた状態で、バプローブを提供することを目的とする。また、本発明

基盤に付着した液体を蒸発させることにより、基盤上には、容易に先鋭部の先端に微小球体を付着させることが球体を配列させた球体配列層を形成する配列工程と、光できる光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。

を伝搬させるコアと、このコアを覆ってコア内を伝搬す
50

る光を遮光するクラッドとからなる光ファイバの一端を(4)特開平８−１６０２２５5

6

エッチングして、コアが先細り状に先鋭化した先鋭部をに微小球体を配列した球体配列層を有しているため、こ形成する先鋭化工程と、先鋭部の先端を上記球体配列層の球体配列層の上に導電性の薄膜を形成することによの微小球体に圧当接して、先鋭部の先端に微小球体を付り、表面積の広い電極を構成することができる。

設する付設工程とからなることを特徴する。

【００３８】また、この球体配列層は、基盤上に微小球【００２５】また、本発明に係る光ファイバプローブの体を混合した液体を付着させた後、基盤を傾けた状態で製造方法は、混合工程において、色素を含んだ微小球体

液体を蒸発させることによって形成されているため、液を液体に混合することを特徴とする。

体が蒸発する際に整列され、均一な配列となっている。

【００２６】また、本発明に係る光ファイバプローブの【００３９】本発明に係る他の基盤は、このような球体製造方法は、混合工程において、前記微小球体の表面の前記液体に対する親和力を増加させた後、微小球体を液配列層の上面に形成された感光体層を有している。この
10

感光体層は、球体配列層上に形成されているため、その体に混合することを特徴とする。

表面に凹凸を有する。このため、この感光体層の凸部に【００２７】

記録光を入射することにより、凸部の感光体層が感光【作用】本発明に係る基盤は、本発明に係る基盤の製造し、これによって高効率かつコントラスト比が高い光学方法によって製造される。

記録を行なうことができる。

【００２８】本発明に係る基盤の製造方法では、親和化【００４０】また、本発明に係る光ファイバプローブ

工程において平板状の基盤の表面の混合工程で使用するは、本発明に係る光ファイバプローブの製造方法によっ

液体に対する親和力を増加させる。

て製造される。

【００２９】そして、混合工程においてプラスチック又【００４１】本発明の光ファイバプローブの製造方法では高分子化合物からなる微小球体を液体に混合させる。

は、上述の基盤の製造方法によって製造された基盤の表

あるいは、この混合工程において、微小球体の表面の液20面に形成された球体配列層を構成する微小球体に、光フ体に対する親和力を増加させた後、液体に混合する。

ァイバの一端をエッチングして、コアを先細り状に先鋭【００３０】つぎに、付着工程において微小球体を混合化させた先鋭部の先端を圧当接する。

した液体を基盤に付着させ、配列工程において基盤を傾【００４２】球体配列層を構成する微小球体は、基盤上斜させた状態で、基盤に付着した液体を蒸発させる。

に配列されているだけなので、先鋭部の先端を圧当接す【００３１】このとき、基盤が傾斜させられると、基盤

ることにより、容易に先鋭部の先端に付着して基盤上かの上部での液体の層の厚さが、基盤の下部での液体の層ら剥離する。

の厚さに対して薄くなる。

【００４３】このように製造された本発明に係る光ファ【００３２】この状態で、液体が蒸発すると、まず基盤

イバプローブは、微小球体に試薬等を含ませておくこと

表面の上部での液体の層の厚さが微小球体の直径以下となり、この位置の微小球体が移動できなくなって基盤ににより、試薬が反応する物質を検出する光ファイバセン
30

サとして機能する。

固着される。

【００４４】また、このような光ファイバプローブの先【００３３】続いて、この固着された微小球体と、この鋭部と反対側のコアに光を入射させることにより、先鋭

微小球体付近に位置する微小球体との間に液体の凹面部部の先端の微小球体を発光させることができ、微小な光が形成され、この凹面部に働く表面張力によって、これ源として用いることができる。あるいは、微小球体に色らの微小球体間に引力が働く。しかしながら、固着され素を含ませておくことにより、この色素の波長を有するた微小球体が移動しないため、固着された微小球体付近

微小な光源として用いることができる。

に位置する微小球体が、固着された微小球体に引き寄せ【００４５】られ、固着された微小球体に接触する。

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面を参照し【００３４】そして、液体の蒸発が進むと、これらの固ながら詳細に説明する。

着された微小球体付近に位置する微小球体が徐々に引き40【００４６】まず、本発明に係る基盤を適用した第１実寄せられ、液体が全て蒸発してしまうと、微小球体が集施例について説明する。

中されて２次元状に配列され、球体配列層が形成され【００４７】この第１実施例の基盤は、例えば図１に示る。

すように、スライドグラス等の平板状のガラス板からな【００３５】あるいは、さらに配列工程において形成さる基盤１と、この基盤１上に微小球体２が１層に配列された球体配列層の上面に感光体層を形成する。

れた球体配列層３とからなる。

【００３６】このようにして製造された本発明に係る基【００４８】この球体配列層３を構成する微小球体２盤は、球体配列層の上に底部が平坦な部材を載置したとは、例えば直径５０ｎｍ乃至１００ｎｍのラテックス球

きに微小球体の頂点のみが部材の底部に接触するため、からなる。このような微小球体２は、平板上で１つの粒摩擦低減部材として機能する。
【００３７】また、このような基盤は、平板状の基盤上子の周囲に６つの粒子が接触するいわゆる２次元最密構
50造となっている。

(5)特開平８−１６０２２５7

8【００４９】このような構造の基盤は、例えば球体配列

は、先鋭部２１の先端の局率半径と、感光体層４の表面

層３上に底部が平坦な部材を載置したときに微小球体２の局率半径と、先鋭部２１の先端と感光体層４の表面との頂点のみが上記部材に接触するため、平板上に部材をの距離が、それぞれ等しくなったときに最大となる。

載置した場合と比較して摩擦力を低減させることがで【００６０】この場合では、先鋭部２１の先端の局率半き、摩擦低減部材として使用することができる。

径と、感光体層４の表面の局率半径とがそれぞれ光の波【００５０】また、上記球体配列層３は、基盤１に微小長以下程度となっているため先鋭部２１の先端と感光体

球体２を混合した液体を付着させた後、基盤１を傾けた

層４の表面との距離が光の波長以下程度となったときに状態で液体を蒸発させることにより形成されているた

記録効率が最大となる。

め、従来に比して１桁程度小さい直径を有する微小球体２がより均一に配列されている。このため、従来に比し【００６１】このとき、エバネッセント光の光強度は、10光源からの距離が波長程度以上となると急激に減少するて微少な部材に対する摩擦低減部材として使用すること

ため、感光体層４の凸部の周辺の凹部の感光体層４に到ができる。

達する記録光の強度は、凸部における強度に比較して極【００５１】また、このような基盤１０の球体配列層３

めて弱くなり、凸部の感光体層４のみが感光する。

の上面に導電性の薄膜を形成することにより、平板上に【００６２】ところで、図４に示すように、平板状の感薄膜を形成した場合に比して、表面積の広い電極を構成

光体層２４に対して同様な記録を行なった場合には、開することができる。

口部２３から照射されるエバネッセント光が拡散されて【００５２】つぎに、本発明に係る他の基盤を適用した

しまい、先鋭部２１の先端の局率半径に比して大きな領第２実施例について説明する。

域２６の感光体層２５が露光され、また、記録光が拡散【００５３】この第２実施例に係る基盤は、例えば図２されるために、コントラストが低下することになる。

に示すように、上記第１実施例の基盤１０の球体配列層

20【００６３】すなわち、上述の図３及びその説明に示す

３の上面に感光体層４を形成したものである。この感光ような記録を行なうことにより、コントラスト比が高い

体層４は、いわゆるＬＢフィルムからなり、１０ｎｍ程

光学記録を行なうことができる。また、このような記録度の厚さに形成されている。

を行なうことにより、感光体層４の凸部のみを露光させ【００５４】このような構造の基盤１５では、感光体層ることができるため、従来、レンズ等により集光した記

４は、球体配列層３上に形成されているため、その表面

録光を用いて記録を行なった場合に比して小さな領域にに凹凸を有する。このため、この感光体層３の凸部に集記録を行なうことができる。

光した記録光を照射することにより、凸部の感光体層４【００６４】ここで、本発明に係る基盤の製造方法を適が感光し、これによって光学記録を行なうことができ用した第３実施例について説明する。

る。
【００５５】具体的には、例えば図３に示すように、光【００６５】上述の図１に示すような構造の基盤１０30は、本発明に係る基盤の製造方法により製造される。こファイバのコアの先端を先細り状に形成した先鋭部２１の基盤の製造方法は、例えば図５に示すように、親和化を有する光ファイバプローブ２０を使用して記録を行な

工程と、混合工程と、付着工程と、配列工程とからなう。この光ファイバプローブ２０の先鋭部２１の表面にる。

は遮光部２２が設けられ、この遮光部２２の先端に記録【００６６】この基盤の製造方法では、まず、親和化工

光の波長以下程度の開口部２３が設けられている。

程において平板状の基盤の表面の混合工程で使用する液【００５６】そして、このような光ファイバプローブ２体に対する親和力を増加させる。例えば混合工程におい０の先鋭部２１の他端から入射されたレーザ光などからて使用する液体として水を使用する場合では、この親和なる記録光は、先鋭部２１において集光され、開口部２化工程では、９７％程度の濃度の能硫酸に２４時間程度

３から感光体層４に照射される。

浸すことによって平板状の基盤の表面の水に対する親和【００５７】この記録光の波長以下程度の開口部２３か40

力を増加させて親水化処理を行なう。

ら感光体層４に照射される記録光は、空間を伝搬しない【００６７】この親水化処理としては、ジクロロシラン

で波長以下程度の領域に存在するいわゆるエバネッセン（ＣＨ3）2ＳｉＣｌ2をヘキサンに体積比３〜７％程度

ト光となっている。

溶解させた溶液中に上記基盤を１０〜２０分程度浸して【００５８】このようなエバネッセント光を記録光としも上記同様に基盤の表面の水に対する親和力を増加させて用いて記録を行なう際には、この開口部２３が感光体ることができる。

層４の凸部に接近するように光ファイバプローブ２０を【００６８】つぎに、混合工程においてプラスチック又移動させ、感光体層４に記録光を照射する。

は高分子化合物からなる微小球体を液体に混合する。例【００５９】エバネッセント光の伝搬は、先鋭部２１のえば微小球体として直径５０ｎｍ乃至１００ｎｍのラテ

先端と、感光体層４の表面との相互作用によって起こっているため、感光体層４に入射された記録光の記録効率

ックス球を使用し、この微小球体を水あるいはアルコー
50

ル等からなる液体に混合する。あるいは、この混合工程

(6)特開平８−１６０２２５910において、上述のラテックス球の代わりに、表面の水あ０μｍのラテックス球を微小球体２として用い、微小球

るいはアルコールに対する親水力を増加させたラテック

体２を混合する液体５として水を用いた場合には、例えス球を使用してもよい。

ば図９に示すように、一部に微小球体２の直径の不統一【００６９】そして、付着工程において微小球体を混合による乱れがあるが、全体として微小球体２が均一に配した液体を基盤に付着させる。この付着工程において基列された球体配列層３が得られる。

盤に付着させる液体の量及びこの液体中の微小球体の量【００８０】また、親水化処理を行なっていない直径５すなわち濃度は、液体層が広がる領域を１層の微小球体

０μｍのラテックス球を微小球体２として用い、微小球が覆うことができる程度となるように設定されている。

体２を混合する液体５として水を用いた場合には、例え【００７０】最後に、配列工程において基盤を傾斜させた状態で、基盤に付着した液体を蒸発させる。

ば図１０に示すように、親水化処理を行なった直径５０10μｍのラテックス球を使用した場合に比して、均一性が【００７１】この配列工程では、例えば図６に示すよう劣り、微小球体２の集合とこれらの間の空間が生じるに、付着工程において液体５を付着させた平板状のスラが、微小球体２が良好に配列された球体配列層３が得ら

イドグラス等からなる基盤１をいわゆるペルチエ素子３れる。

０上に載置し、このペルチエ素子３０を５〜１０度程度【００８１】また、微小球体として直径１００μｍのラ傾いた状態でチャンバー３１内に載置する。

テックス球を用い、微小球体２を混合する液体５として【００７２】そして、チャンバー３１内に窒素を供給

水を用いた場合には、例えば図１１に示すように、上述

し、窒素の弱い流れ３２を発生させることにより湿度をの図９に示す球体配列層３と同様に微小球体２が均一に５０％程度に維持し、ペルチエ素子３０の温度を２５度配列された球体配列層３が得られる。

から０．１度の範囲内に制御した。

【００８２】また、微小球体として直径１００μｍのラ【００７３】このとき、チャンバー３１内に傾斜させて20

テックス球を用い、微小球体を混合する液体としてアル載置された基盤１上の液体５は、例えばその断面を図７

コールを用いた場合には、例えば図１２に示すように、に示すように、基盤１の上部での液体５の層の厚さが、微小球体２の集合とこれらの間の空間を有する球体配列

基盤１の下部での液体５の層の厚さに対して薄い状態と層３が得られる。この場合の微小球体２の集合の間の空なる。

間は、上述の図１０に示す場合に比して大きくなってい【００７４】このように、基盤１の上部での液体５の層る。

の厚さが薄くなると、基盤１の上部での液体５がより蒸【００８３】上述したように、この基盤の製造方法で発しやすい状態となる。

は、微小球体を混合した液体を基盤に付着させた後、基【００７５】この状態で、液体が蒸発すると、例えば図盤を傾けて液体を蒸発させるだけで球体配列層が形成さ８に示すように、まず、基盤１表面の上部での液体５の層の厚さが微小球体２の直径以下となり、この位置の微れる。このため、基盤を傾ける角度、チャンバー内の湿30度、温度等を設定するだけで均一に配列された球体配列

小球体２ａが移動できなくなって基盤１に固着される。

層を形成することができる。このため、従来に比して容【００７６】続いて、この固着された微小球体２ａと、易に球体配列層を形成することができ、基盤の製造コス

この微小球体２ａ付近に位置する微小球体２ｂとの間にトを低減させることができる。

液体５の凹面部が形成され、この凹面部に働く表面張力【００８４】また、このような基盤の製造方法により基によって、これらの微小球体２ａ、２ｂ間に引力が働盤の製造を行なうと、従来に比して直径の小さい微小球

く。しかしながら、固着された微小球体２ａが移動しな体を配列させることができる。

いため、固着された微小球体２ａ付近に位置する微小球【００８５】ここで、本発明に係る他の基盤の製造方法

体２ｂが、固着された微小球体２ａに引き寄せられ、微を適用した第４実施例について説明する。

小球体２ａに接触する。

【００８６】この基盤の製造方法では、まず、上述の第【００７７】そして、液体５の蒸発が進むと、これらの40

３実施例と同様な親和化工程と、混合工程と、付着工程固着された微小球体２ａ、２ｂ付近に位置する微小球体と、配列工程とによって、上述の図１に示すような構造

２が徐々に引き寄せられ、液体５が全て蒸発してしまうの基盤１０を製造する。

と、微小球体２が集中されて２次元状に配列され、上述【００８７】つぎに、感光体形成工程において、この基の図１に示すような球体配列層３が形成される。

盤１０の球体配列層３の上に、ＬＢフィルム等からなる【００７８】ところで、平面上で球体が最密構造をとる

感光体層４を形成する。

場合、１つの球体の周囲に正６角形状に６つの球体が接【００８８】具体的には、ＬＢフィルムの素材を、例え触した配置となる。すなわち、４つの球体に着目する

ば水又はクロロフォルム等の有機溶媒に溶解させ、このと、この４つの球体の中心が頂点となった菱形となり、ＬＢフィルムの素材を溶解させた水又はクロロフォルム

対角短辺の２つの球体が接触した状態に配置される。
【００７９】具体的には、親水化処理を行なった直径５等の有機溶媒を、水の表面上に展開させ、単分子の膜を
50

形成する。

(7)

特開平８−１６０２２５11

12【００８９】そして、この水の表面上に形成された単分【０１００】この光ファイバプローブ４０は、上述のよ子の膜に、上述の球体配列層３の表面に付着させ、累積

うに球体配列層３上に形成された微小球体２を付設するすることにより感光体層４を形成することができる。

ことによって形成されているため、従来に比して容易に【００９０】これにより、例えば５０ｎｍ乃至１００ｎ

先鋭部４４の先端に試薬等を付設させることができる。

ｍ程度の微小球体２からなる球体配列層３上に感光体層

これにより、製造コストを低減させた光ファイバセンサ４が形成され、上述の図２に示すような構成の基盤１５となる。

が形成される。

【０１０１】また、このような光ファイバプローブ４０【００９１】このような基盤の製造方法では、上述の第では、試薬等を含ませた微小球体４７を先鋭部４４に付３実施例と同様に、従来に比して容易に球体配列層を形成することができると共に、容易に表面に凹凸を有する設しているため、耐久性の高い光ファイバセンサとな10る。

感光体層を形成することができ、製造コストを低減させ【０１０２】ところで、このような光ファイバプローブることができる。

４０において、コア４１の先鋭部４４と反対側から光を【００９２】ここで、本発明に係る光ファイバプローブ

入射させると、コア４１中を伝搬した光は、先鋭部４４を適用した第５実施例について説明する。

で集光され、先鋭部４４の先端の微小球体４７を発光さ【００９３】この光ファイバプローブは、例えば図１３せる。これにより、この光ファイバプローブ４０は、微に示すように、光を伝搬させるコア４１とコア４１内を小球体４７のサイズで発光する微小光源として機能す

伝搬する光を遮光するクラッド４２とからなる光ファイ

る。

バの一端に形成されクラッド４２が径小とされた径小部【０１０３】また、この微小球体４７に色素を含ませて４３と、この径小部４３の先端に形成されコア４１が先おくことにより、この色素の波長で、微小球体４７を発

端先細り状に先鋭化された先鋭部４４と、この先鋭部４20

光させることができる。

４の表面に設けられた遮光部４５と、先鋭部４６の先端【０１０４】具体的には、微小球体４７に含ませる色素が遮光部４５から露出した開口部４６と、開口部４６かとしてナイルＲｅｄを用いた場合には、例えば図１４にら露出した先鋭部４４の先端に付設された微小球体４７示すように、２００ｎｍ、２５０ｎｍ及び５５０ｎｍ付とからなる。

近に大きなピークを有する発光スペクトルで、微小球体【００９４】上記コア４１は、例えば酸化ゲルマニウム

４７を発光させることができる。

ＧｅＯ2 を添加した石英ＳｉＯ2 等からなり、クラッド【０１０５】また、微小球体４７に含ませる色素として４２は、例えば石英ＳｉＯ2 等からなる。

ローダミン６Ｇを用いた場合には、例えば図１５に示す【００９５】また、上記径小部４３は、例えば光ファイ

ように、５３０ｎｍ付近に大きなピークを有する発光ス

バの一端をフッ酸によってエッチングすることにより形成され、先鋭部４４は、径小部４３の先端をフッ化アン

ペクトルで、微小球体４７を発光させることができる。
30【０１０６】すなわち、微小球体４７に含ませる色素をモニウム水溶液とフッ酸と水からなる緩衝フッ酸液によ選択することによって、微小球体４７を所望の波長で発ってエッチングすることにより形成されている。

光させることができる。

【００９６】具体的には、上記光ファイバの上記コア４【０１０７】また、微小球体４７に含ませる色素として１径及びクラッド４２径は、それぞれ３．４μｍ及び１

被測定物のｐＨに応じて発光スペクトルが変化するフル

２５μｍ程度で、径小部４３の径は１８μｍで、先鋭部

オレセイナミン（fluoresceinamine）等の色素を使用す

４４の先端角θは２０度程度で、先鋭部４４の先端の曲ると、この光ファイバプローブ４０はｐＨを検出するｐ率半径は１０ｎｍ以下である。

Ｈセンサとして機能する。

【００９７】遮光部４５は、金、銀等の貴金属あるいは【０１０８】ここで、微小球体４７の径は５０ｎｍ乃至

アルミニウム等の遮光性に優れた素材により形成されて１００ｎｍ程度であるため、この場合では、コア２中に

いる。

40

入射した検出光によって色素の発光スペクトルの変化を【００９８】また、上記微小球体４７は、直径５０ｎｍ

検出することによって、５０ｎｍ乃至１００ｎｍ程度の乃至１００ｎｍのラテックス球空なり、上述の第３実施

空間解像度でｐＨを検出することができる。

例により基盤１上に形成された球体配列層３を構成する【０１０９】すなわち、このような光ファイバプローブ

微小球体２に先鋭部４４の先端を圧当接することによっ

４０は、空間解像度を向上させたｐＨセンサとして使用て付設されている。

することができる。

【００９９】このような構成の光ファイバプローブ４０【０１１０】最後に、本発明を適用した光ファイバプロ

は、例えば微小球体に物質に反応して色、吸光率等の光ーブの製造方法を適用した第６実施例について説明す

学特性が変化する試薬等を含ませておくことにより、試る。

薬が反応する物質を検出する光ファイバセンサとして機能する。

【０１１１】上述の図１３に示す構造の光ファイバプロ
50

ーブ４０は、本発明に係る光ファイバプローブの製造方

(8)特開平８−１６０２２５1314

法によって製造される。

【０１１９】また、開口工程において、上述のように形【０１１２】この光ファイバの製造方法では、まず、上成された遮光部４５の先端に、先鋭部４４の先端が遮光

述の第３実施例と同様な親和化工程と、混合工程と、付部４５から露出した開口部４６が形成されている。

着工程と、配列工程とによって、上述の図１に示すよう【０１２０】この開口部４６は、例えば遮光部４５をエ

な構造の基盤１０を製造する。これにより、基盤１上にッチングすることによって形成されている。すなわち、

微小球体２が均一に配列された球体配列層３が形成され上述のように形成された遮光部４５は、先端の厚さが基る。

端部での厚さに対して薄くなっており、このような遮光【０１１３】つぎに、先鋭化工程において、光を伝搬さ部４５をエッチングして、その厚さが減少すると、ませるコアと、このコアを覆ってコア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなる光ファイバの一端をエッチン

ず、遮光部４５の先端の先鋭部４４が露出する。
10【０１２１】この状態でエッチングを終了すると、遮光グして、上述の図１３に示すように、クラッド４２から

部４５の先端から先鋭部４４が露出した開口部４６が形突出したコア４１が先細り状に先鋭化された先鋭部４４成される。

を形成する。

【０１２２】つぎに、付設工程において、先鋭部４４の【０１１４】具体的には、この先鋭化工程は、光ファイ先端を上述のように基盤１上に形成された球体配列層３バの一端をエッチングしてクラッドを径小とした径小部の微小球体２に圧当接して、この微小球体２を開口部４４３を形成する第１エッチング工程と、コア４１の先端６から露出した先鋭部４４の先端に付設する。

に先端先細り状に先鋭化された先鋭部４４を形成する第【０１２３】この付設工程においては、図１６に示すよ

２エッチング工程とからなる。

うな構成のフォトン走査トンネル顕微鏡を使用する。

【０１１５】第１エッチング工程では、例えば酸化ゲル【０１２４】このフォトン走査トンネル顕微鏡は、上述

マニウムＧｅＯ2 を添加した石英ＳｉＯ2 からなるコア

20の光ファイバプローブ４０に検出光を入射し、この検出

４１と、石英ＳｉＯ2 からなるクラッド４２とから構成

光により開口部４６から露出した先鋭部４４の先端からされる光ファイバの一端をフッ酸によってエッチングす

放射され、球体配列層３及び基盤１を介して伝搬されるることにより径小部４４を形成する。この第１エッチン

エバネッセント光を検出することにより、先鋭部４４のグ工程でのエッチング時間をを変化させると、形成され先端と、球体配列層３を構成する微小球体２との間の距

る径小部４４の径が変化するため、このエッチング時間

離を検出するようになっている。

を制御することにより、所望の径の径小部４４を得るこ【０１２５】具体的には、このフォトン走査トンネル顕とができる。

微鏡は、レーザ光源５０からの検出光をシャッタ５１に【０１１６】また、第２エッチング工程では、フッ化アより変調し、この変調した検出光をフィルタ５２を介しンモニウム水溶液とフッ酸と水からなる緩衝フッ酸液によって径小部４３の先端をエッチングすることにより先てレンズ５３に供給し、レンズ５３により集光した検出
30

光を光ファイバプローブ４０に入射する。

鋭部４４を形成する。この第２エッチング工程では、エ【０１２６】光ファイバプローブ４０に入射された検出

ッチングに用いる緩衝フッ酸液の組成比及びコア４１中光は、先鋭部４４において集光され、エバネッセント光の酸化ゲルマニウムの密度分布に応じて、コア４１の先として球体配列層３に照射され、微小球体２及び基盤１

鋭化が行なわれるため、緩衝フッ酸液の組成比あるいはを介して光電子増倍管５４において検出される。

コア４１中の酸化ゲルマニウムの密度分布を変更するこ【０１２７】光電子増倍管５４において検出されたエバとによって異なる先鋭角を有する先鋭部４４を形成する

ネッセント光は、光ファイバプローブ４０に入射されたことができる。

検出光が変調部５５により駆動されるシャッタ５１によ【０１１７】さらに、コーティング工程において、上述って変調されているため、アンプ５６により増幅されたのように形成された先鋭部４４の表面に遮光部４５を形

後、ロックインアンプ５７で復調される。

成する。具体的には、真空蒸着によって金、銀等の貴金40【０１２８】このような検出を行なうことにより、外来属あるいはアルミニウム等の遮光性に優れた素材を蒸発

ノイズ等に影響されない測定を行なうことができる。

させ、この蒸発した金等の粒子を先鋭部４５の横方向す【０１２９】また、光電子増倍管５４において検出されなわち光ファイバの半径方向から供給して先鋭部４５にるエバネッセント光の強度は、先鋭部４４と微小球体２付着させることにより、遮光部５を形成する。この場合との間の距離に応じて変化する。このため、ロックイン

は、先鋭部４４の周囲に均一に遮光部４５を形成するたアンプ５７で復調された光電子増倍管５４の出力は、先めに、光ファイバをその軸を中心として回転させながら鋭部４４と微小球体２との間の距離に応じたレベルとな

蒸着を行なう。

る。

【０１１８】このような蒸着を行なうと、形成された遮【０１３０】そして、このように検出されたレベルに基光部４５の先端での厚さが、遮光部４５の基端部での厚さに対して薄くなる。

づいて制御部６０により先鋭部４４と微小球体２との間50の距離が検出される。

(9)特開平８−１６０２２５

15

16【０１３１】この付設工程では、制御部６０は、上述の列させた球体配列層を形成することができ、従来に比しように検出した距離に基づいてＺ駆動部６１によって光て均一に配列された球体配列層を容易に製造することがファイバプローブ４０を上下方向に駆動して光ファイバ

でき、基盤の製造コストを低減させることができる。

プローブ４０に加える力を制御することによって先鋭部【０１４２】また、本発明に係る基盤の製造方法では、４４の先端を微小球体２に圧当接させる。

球体配列層の上に感光体層を形成することにより、表面【０１３２】また、この制御部６０は、ＸＹ駆動部６２に規則的な凹凸のある感光体層を容易に形成することがによって水平面上での光ファイバプローブ４０の位置をできる。

制御して先鋭部４４の先端が微小球体２の頂点に移動さ【０１４３】また、本発明に係る光ファイバプローブせるようになっている。
【０１３３】球体配列層３を構成する微小球体２は、基は、先鋭部の先端に微小球体を有する。このため、コア
10

中に光を入射させることによって、微小球体を発光させ盤１上に配列されているだけなので、上述のように先鋭て微小光源として使用することができ、従来に比して微部４４の先端を圧当接することにより、容易に先鋭部４

小な領域を照明することができる。また、微小球体に試４の先端に付着し、光ファイバプローブ４０を上方に移薬等を含ませておくことにより、従来に比して微小な領動させることによって基盤１上から剥離する。これによ域の物質を検出することができる。さらにまた、微小球り、先鋭部４４の先端に微小球体４７を付設される。

体に色素を含ませることによって、従来に比して微小な【０１３４】この光ファイバの製造方法では、上述のよ領域を色素の波長で照明することができる。

うに、先鋭部４４の先端を球体配列層３を形成する微小【０１４４】また、本発明に係る光ファイバプローブの球体２に圧当接することにより、容易に先鋭部４４の先製造方法では、容易に先鋭部の先端に微小球体を有する

端にを付設させることができる。このため、先鋭部４４

光ファイバプローブを製造することができる。

の先端に微小球体を有する光ファイバプローブを容易に

20【図面の簡単な説明】

製造することができ、製造コストを低減させることがで【図１】本発明に係る基盤を適用した第１実施例の構成

きる。

を示すブロック図である。

【０１３５】また、上述の球体配列層３を構成する微小【図２】本発明に係る基盤を適用した第２実施例の構成

球体２に予め色素を含ませておくことにより、色素の波を示すブロック図である。

長で発光する微小光源を容易に製造することができる。

【図３】上記基盤を記録媒体として使用した場合の実際【０１３６】さらに、微小球体２に上述のｐＨを検出すの記録態様を示す図である。

るフルオレセイナミン等に色素あるいは、物質を検出す【図４】従来の基盤を記録媒体として使用した場合の実る試薬等を含ませておくことにより、容易にｐＨあるい

際の記録態様を示す図である。

は被測定物質を検出する光ファイバセンサを製造することができる。

【図５】本発明に係る基盤の製造方法を適用した第３実
30

施例の工程を示す工程図である。

【０１３７】これらの色素あるいは試薬は、微小球体中【図６】上記基盤の製造方法の配列工程において使用さに含せてあるため、耐久性のある光ファイバセンサを製れるチャンバーの構成を示す斜視図である。

造することができる。

【図７】上記基盤の製造方法の付着工程において、基盤【０１３８】また、上述の球体配列層３を構成する微小に付着された溶媒の断面形状を示す断面図である。

球体２に予め色素を含ませておくことにより、容易に微【図８】上記基盤の製造方法の配列工程における微小球

小光源を製造することができる。

体の配列プロセスを説明するための図である。

【０１３９】【図９】親水化処理を行なった直径５０μｍのラテック【発明の効果】本発明に係る基盤は、均一に配列されたス球を微小球体として用い、微小球体を混合する液体と微小球体からなる球体配列層を有し、従来に比して微少して水を用いた場合に上記配列工程において形成されたな部材に対する摩擦低減部材として使用することができ

40

球体配列層の構造を示す平面図である。

る。また、このような球体配列層の上面に導電性の薄膜【図１０】親水化処理を行なっていない直径５０μｍのを形成することにより、平板上に薄膜を形成した場合にラテックス球を微小球体として用い、液体として水を用比して、表面積の広い電極を構成することができる。

いた場合に上記配列工程において形成された球体配列層【０１４０】本発明に係る基盤は、球体配列層の上に感の構造を示す平面図である。

光体層を設けているため、表面に規則的な凹凸を有す【図１１】微小球体として直径１００μｍのラテックス

る。このため、このような感光体層に光記録を行なうこ球を用い、液体として水を用いた場合に上記配列工程にとにより、記録密度を向上させることができる。

おいて形成された球体配列層の構造を示す平面図であ【０１４１】また、本発明に係る基盤の製造方法では、る。

微小球体を混合した液体を平板上に付着させた後、基盤を傾けた状態で液体を蒸発させるだけで、微小球体を配【図１２】微小球体として直径１００μｍのラテックス
50球を用い、液体としてアルコールを用いた場合に上記配(10)特開平８−１６０２２５17

18

列工程において形成された球体配列層の構造を示す平面＊４

ＬＢフィルム図である。

５【図１３】本発明に係る光ファイバプローブを適用した

１０、１５

基盤

第５実施例の構成を示す断面図である。

２０、４０

光ファイバプローブ【図１４】上記光ファイバプローブを構成する微小球体

２１、４４

先鋭部

に含ませる色素の発光スペクトルを示す図である。

２２、４５

遮光部

【図１５】上記微小球体に含ませる他の色素の発光スペ

３０

ペルチエ素子クトルを示す図である。

３１

チャンバー

４１

コア

４２

クラッド

ォトン走査トンネル顕微鏡の構成を示すブロック図であ

４３

径小部

る。

４６

開口部

【図１７】従来の平板状の基盤上に微小球体を配列する

７１

ガラス板

装置の断面図である。

７２

円筒【図１８】上記微小球体を配列する装置における微小球

７３

ピット

体の配列プロセスを説明するための図である。

７４

溶媒層

【符号の説明】

７５

テーパー部

１

７６

微小球体

７７

溶媒

【図１６】本発明に係る光ファイバプローブの製造方法を適用した第６実施例の付設工程において使用されるフ

基盤

２、４７
３

10

微小球体

液体

＊20

球体配列層
【図１】

【図２】

【図３】
【図４】

【図８】

【図９】

【図７】

【図１０】

(11)

【図５】

特開平８−１６０２２５

【図６】

【図１６】

【図１１】

【図１２】

【図１３】

【図１７】

【図１８】

(12)

【図１４】

【図１５】

特開平８−１６０２２５