WO2023074112A1 - 光学式圧力センサおよびその製造方法 - Google Patents

光学式圧力センサおよびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023074112A1
WO2023074112A1 PCT/JP2022/032556 JP2022032556W WO2023074112A1 WO 2023074112 A1 WO2023074112 A1 WO 2023074112A1 JP 2022032556 W JP2022032556 W JP 2022032556W WO 2023074112 A1 WO2023074112 A1 WO 2023074112A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure sensor
optical pressure
plate
optical
reflecting film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2022/032556
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
洋一 芳賀
忠雄 松永
剛 中山
健太 加藤
健太 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Intecc Co Ltd
Original Assignee
Asahi Intecc Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Intecc Co Ltd filed Critical Asahi Intecc Co Ltd
Priority to CN202280072023.6A priority Critical patent/CN118159817A/zh
Priority to EP22886446.8A priority patent/EP4428510A4/en
Publication of WO2023074112A1 publication Critical patent/WO2023074112A1/ja
Priority to US18/650,854 priority patent/US20240280427A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L11/00—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
    • G01L11/02—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by optical means
    • G01L11/025—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by optical means using a pressure-sensitive optical fibre
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0076—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means
    • G01L9/0077—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means for measuring reflected light
    • G01L9/0079—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means for measuring reflected light with Fabry-Perot arrangements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/0215—Measuring pressure in heart or blood vessels by means inserted into the body
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
    • G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/12—Manufacturing methods specially adapted for producing sensors for in-vivo measurements

Definitions

  • the technology disclosed in this specification relates to an optical pressure sensor and its manufacturing method.
  • a Fabry-Perot interference type optical pressure sensor is used to measure coronary artery pressure for the purpose of specifying the fractional coronary flow reserve (FFR) (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • a Fabry-Perot interference type optical pressure sensor includes an optical element, which is a box-like body in which a closed space called a cavity is formed, and an optical transmission medium attached to the optical element.
  • the distal end of the optical element constitutes a thin plate-like diaphragm that deforms (deflects) according to external pressure (for example, pressure in the coronary artery).
  • the optical element is composed of a member having a diaphragm portion and another member joined to the member.
  • two reflective films are formed in the optical element so as to face (directly face) each other with a closed space interposed therebetween.
  • one reflective film is formed on the surface of the diaphragm facing the sealed space, and the other reflective film is formed at a position facing the reflective film across the sealed space.
  • the distance between the two reflective films (hereinafter referred to as "cavity length") changes as the diaphragm section deforms. That is, the cavity length changes according to the external pressure.
  • the interference peak wavelength in the multiple reflection changes according to the cavity length. That is, the interference peak wavelength in the multiple reflection changes according to the external pressure.
  • a Fabry-Perot interference type optical pressure sensor utilizes such characteristics to measure external pressure based on the interference peak wavelength of multiple reflections of light within the closed space inside the optical element.
  • each reflective film is formed only on the central portion of the surface facing the closed space of the member on which each reflective film is formed, and is not formed on the peripheral portion. .
  • a predetermined size for example, 20 ⁇ m to 30 ⁇ m
  • the reflective film is formed only in the marginal area.
  • each reflective film is formed only on the central portion of the surface facing the sealed space in the member on which each reflective film is formed. Therefore, it is not possible to sufficiently improve the intensity of light reflected by the reflective film in the cavity.
  • the formation position of the reflection film is shifted on the surface facing the closed space of the member on which each reflection film is formed. The waveform background may increase or decrease. As a result, the conventional Fabry-Perot interference type optical pressure sensor has a problem that the measurement accuracy of the optical pressure sensor cannot be sufficiently improved.
  • This specification discloses a technology capable of solving the above-described problems.
  • An optical pressure sensor disclosed herein comprises first and second members and an optical transmission medium.
  • Each of the first member and the second member has a plate-like portion.
  • the first member and the second member are joined to each other such that the two plate-like portions face each other.
  • the first member has a side wall portion extending from the plate-like portion of the first member and having a tip surface joined to the surface of the plate-like portion of the second member.
  • a closed space is defined by the two plate-like portions and the side wall portion.
  • An optical transmission medium is attached to the surface of one of the two plate-like portions opposite to the surface facing the closed space.
  • a first reflecting film that reflects light transmitted by the optical transmission medium is formed on a surface of the plate-like portion of the first member that faces the sealed space.
  • the surface of the plate-like portion of the second member on the side of the first member includes a first region facing the sealed space and a second region facing the tip surface of the side wall portion of the first member. include.
  • a second reflective film that reflects light transmitted by the optical transmission medium is formed over the entire first region.
  • the second reflective film is formed on the entire first region of the surface of the plate-like portion of the second member on the side of the first member, which faces the sealed space. Therefore, according to the present optical pressure sensor, the intensity of light reflected by the second reflecting film can be sufficiently improved, and in the first region of the surface of the plate-like portion of the second member on the first member side, It is possible to avoid the occurrence of misalignment of the formation position of the second reflective film. Therefore, according to this optical pressure sensor, the measurement accuracy of the optical pressure sensor can be sufficiently improved.
  • the thickness of the reflective film farther from the optical transmission medium than the first reflective film or the second reflective film is The thickness of the reflecting film may be thicker than that of the reflecting film closer to the distance. According to this optical pressure sensor, it is possible to suppress the transmission of the light multiple-reflected in the sealed space through the reflective film farther from the optical transmission medium. It is possible to suppress the deterioration of the measurement accuracy of the pressure sensor. In addition, according to the present optical pressure sensor, since the thickness of the reflective film closer to the optical transmission medium can be made relatively thinner, the amount of light that passes through the reflective film and reaches the sealed space can be reduced. As a result, the peak value of the interference wavelength of multiple reflections can be increased, and the measurement accuracy of the optical pressure sensor can be improved.
  • the thickness of the reflective film closer to the optical transmission medium than the first reflective film or the second reflective film is The thickness of the reflective film may be thicker than that of the longer reflective film.
  • the reflective film formed on the diaphragm portion which is a very thin plate-like portion, can be made relatively thin. It is possible to reduce the stress, and as a result, it is possible to suppress the deterioration of the measurement accuracy (temperature drift) of the optical pressure sensor due to the thermal stress.
  • the first member and the second member may be made of the same material. According to this optical pressure sensor, the difference in thermal expansion coefficient between the first member and the second member can be reduced, and the measurement accuracy of the optical pressure sensor decreases due to the difference in thermal expansion coefficient. can be suppressed.
  • the portion of the plate-like portion of the second member facing the closed space may constitute a diaphragm portion that is deformed by external pressure.
  • a reflective film can be formed on the entire surface of the diaphragm facing the closed space. Therefore, according to this optical pressure sensor, damage to the diaphragm that occurs when the reflecting film is formed only on a part of the central portion of the surface facing the sealed space in the diaphragm and durability of the diaphragm It is possible to suppress the occurrence of problems such as deterioration in the measurement accuracy of the optical pressure sensor.
  • the second reflecting film is formed continuously from the first region on the surface of the plate-like portion of the second member on the side of the first member and also in the second region. It may be configured as According to this optical pressure sensor, when the reflective film is formed only on a part of the central part of the surface facing the closed space in the diaphragm part, the damage of the diaphragm part and the deterioration of the durability of the diaphragm part, It is possible to effectively suppress the occurrence of the problem of deterioration in the measurement accuracy of the optical pressure sensor.
  • a method of manufacturing an optical pressure sensor disclosed herein is a method of manufacturing an optical pressure sensor including a first member and a second member. Each of the first member and the second member has a plate-like portion. The first member and the second member are joined to each other such that the two plate-like portions face each other. The first member has a side wall portion extending from the plate-like portion of the first member and having a tip surface joined to the surface of the plate-like portion of the second member. A closed space is defined by the two plate-like portions and the side wall portion.
  • This optical pressure sensor manufacturing method includes a first step, a second step, a third step, and a fourth step. A first step is a step of preparing the first member and the second member.
  • the second step a surface of the plate-like portion of the first member facing the plate-like portion of the second member under a vacuum of ⁇ 10° C. or higher and 200° C. or lower and below standard atmospheric pressure, and , a first reflection member formed of a specific metal and reflecting light in a first member side facing region facing the plate-like portion of the second member in the tip surface of the side wall portion of the first member;
  • This is the step of forming a film.
  • the third step under a vacuum of ⁇ 10° C. or more and 200° C. or less and less than standard atmospheric pressure, the surface of the plate-like portion of the second member on the first member side of the first member.
  • a second reflecting film that reflects light and is formed of the specific metal on the entire region surrounded by the second member side facing region facing the tip end surface of the side wall portion and the second member side facing region. is a step of forming a film.
  • the fourth step under a vacuum of ⁇ 10° C. or higher and 200° C. or lower and below standard atmospheric pressure, the first member side facing region of the first member on which the first reflective film is formed; The step of joining the first member and the second member by bringing the second member, on which the second reflective film is formed, into contact with the second member side facing region.
  • the first member and the second member can be joined at a temperature that is not excessively high, such as ⁇ 10° C. or higher and 200° C. or lower. It is possible to suppress the occurrence of thermal strain in each member during manufacturing. In addition, since the melted material and the adhesive are not used when the first member and the second member are joined, it is possible to suppress deterioration in the quality of the optical pressure sensor due to the outflow of the melted material or the adhesive. . Furthermore, since the first reflective film and the second reflective film can function as a bonding material for bonding the first member and the second member, the film formation of the reflective film and the formation of the bonding material are performed separately.
  • the fifth step is a step of polishing the first member side facing region so that the surface roughness Sa is less than 50 nm
  • the sixth step is A configuration may be employed in which the step of polishing the second member side facing region so that the surface roughness Sa is less than 50 nm.
  • the closed space side of one of the plate-like portion of the first member and the plate-like portion of the second member is a seventh step of attaching an optical transmission medium to the surface opposite to the front surface, wherein the second step and the third step are the seventh step of the first reflecting film and the second reflecting film;
  • the configuration is implemented so that in a later state, the thickness of the reflective film farther from the optical transmission medium is thicker than the thickness of the reflective film closer to the optical transmission medium. good too.
  • the manufacturing method of the optical pressure sensor in the manufactured optical pressure sensor, the light multiple-reflected in the sealed space is suppressed from transmitting through the reflective film farther from the optical transmission medium.
  • the thickness of the reflective film closer to the optical transmission medium can be made relatively thinner.
  • the amount of light that passes through the film and reaches the sealed space can be increased, and as a result, the peak value of the interference wavelength of multiple reflection can be increased, and the measurement accuracy of the optical pressure sensor can be improved.
  • one of the plate-like portion of the first member and the plate-like portion of the second member may be formed on the sealed space side.
  • a seventh step of attaching an optical transmission medium to the surface opposite to the front surface wherein the second step and the third step are the seventh step of the first reflecting film and the second reflecting film;
  • the thickness of the reflective film closer to the optical transmission medium in the later state is thicker than the thickness of the reflective film farther from the optical transmission medium. good too.
  • the reflective film formed on the diaphragm portion which is a very thin plate-like portion, can be made relatively thin. It is possible to reduce the thermal stress caused by the difference in thermal expansion with the reflective film, and as a result, suppress the deterioration of the measurement accuracy (temperature drift) of the optical pressure sensor caused by the thermal stress. be able to.
  • the specific metal includes at least one of Si, SiC, Al, Cu, Cr, Ni, Ti, and Au. may be According to the manufacturing method of the optical pressure sensor, the first member and the second member can be joined more reliably at a temperature that is not excessively high, i.e., -10°C or higher and 200°C or lower.
  • the first member and the second member may be made of the same material. According to this optical pressure sensor manufacturing method, the difference in thermal expansion coefficient between the first member and the second member can be reduced in the manufactured optical pressure sensor. As a result, deterioration in the measurement accuracy of the optical pressure sensor can be suppressed.
  • the technology disclosed in this specification can be implemented in various forms, for example, in the form of an optical pressure sensor, a medical device including an optical pressure sensor, a method for manufacturing the same, and the like. can do.
  • Explanatory drawing schematically showing the configuration of the guide wire 10 with a pressure sensor according to the present embodiment.
  • Explanatory diagram showing the configuration of the optical pressure sensor 12 Explanatory diagram showing the operation of the optical pressure sensor 12 Flowchart showing a method for manufacturing the optical pressure sensor 12
  • Explanatory drawing schematically showing a manufacturing method of the optical pressure sensor 12 Explanatory drawing schematically showing a method of manufacturing a plurality of optical pressure sensors 12 at the same time.
  • Explanatory diagram showing the configuration of an optical pressure sensor 12X of a comparative example Explanatory drawing schematically showing the configuration of an optical pressure sensor 12a according to the second embodiment.
  • Explanatory drawing schematically showing the configuration of an optical pressure sensor 12c of a first modified example.
  • Explanatory drawing schematically showing the configuration of an optical pressure sensor 12d of a second modified example.
  • Explanatory drawing schematically showing the configuration of an optical pressure sensor 12e of a third modified example.
  • FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the configuration of a guide wire 10 with a pressure sensor according to this embodiment.
  • FIG. 1 shows the structure of a longitudinal section (YZ section) of the guide wire 10 with a pressure sensor.
  • the Z-axis positive direction side is the tip side (distal side) inserted into the body
  • the Z-axis negative direction side is the proximal side (proximal side) operated by an operator such as a doctor.
  • illustration of a portion of the guide wire 10 with pressure sensor is omitted.
  • the distal end is referred to as the "distal end,” the distal end and its vicinity as the “distal portion,” and the proximal end as the “proximal end.”
  • the base end and the vicinity thereof are referred to as the "base end”.
  • the pressure sensor-equipped guidewire 10 is a medical device that is inserted into the patient's body to measure pressure.
  • pressure-sensored guidewire 10 may be used to measure coronary artery pressure for the purpose of determining fractional coronary flow reserve (FFR).
  • the pressure sensor-equipped guide wire 10 can also be used to measure the pressure of other parts of the body (for example, the pressure of blood vessels in the brain and the pressure of organs such as bile ducts).
  • the total length of the guide wire 10 with pressure sensor is, for example, approximately 1500 mm to 2000 mm, and the outer diameter of the guide wire 10 with pressure sensor is, for example, approximately 0.2 mm to 1 mm.
  • the pressure sensor-equipped guidewire 10 includes an optical pressure sensor 12 , a proximal side core shaft 13 , a distal side core shaft 15 , a coil body 16 and a distal side joint 17 .
  • the proximal side core shaft 13 is an elongated member extending along the central axis AX.
  • the outer diameter of the proximal side core shaft 13 is substantially constant from the proximal end to the distal end.
  • a through-hole 18 penetrating from the distal end to the proximal end is formed in the proximal-side core shaft 13, and the optical transmission medium 200 of the optical pressure sensor 12, which will be described later, is accommodated in the through-hole 18.
  • a recess 19 that communicates with the through hole 18 is formed at the distal end of the proximal core shaft 13 , and an optical element 100 of the optical pressure sensor 12 described later is provided in the space (housing) formed by the recess 19 . is accommodated.
  • a window (not shown) communicating with the recess 19 is provided on the side surface of the distal end of the proximal core shaft 13 , and the optical pressure sensor 12 is detected by blood flowing into the recess 19 through the window. Measure the pressure.
  • the windows are provided, for example, at two locations on the top surface and the bottom surface of the distal end portion of the proximal side core shaft 13 .
  • the shape of the cross section (XY cross section) at each position of the proximal side core shaft 13 can take any shape, for example, circular or rectangular.
  • the distal core shaft 15 is an elongated member extending along the central axis AX.
  • the distal core shaft 15 includes a tapered portion 15P whose outer shape gradually decreases from the base end to the distal end, a small diameter portion 15D extending from the distal end of the tapered portion 15P toward the distal side and having a substantially constant outer diameter. and a flange portion 15F provided on the proximal end side of the tapered portion 15P.
  • the shape of the cross section (XY section) at each position of the distal core shaft 15 can take any shape, for example, circular or rectangular.
  • a flange portion 15F forming the proximal end portion of the distal core shaft 15 is joined to the distal end portion of the proximal core shaft 13 by, for example, brazing or laser welding.
  • proximal side core shaft 13 and the distal side core shaft 15 for example, stainless steel, Ni--Ti alloy, piano wire, etc. are used.
  • the coil body 16 is a hollow cylindrical coil-shaped member in which one or more wires are wound around the outer circumference of the distal core shaft 15 .
  • Each wire constituting the coil body 16 may be composed of a single strand, or may be a twisted wire in which a plurality of strands are twisted together.
  • the outer diameter of the coil body 16 is substantially constant from the proximal end to the distal end.
  • the proximal end portion of the coil body 16 is joined to the flange portion 15F forming the proximal end portion of the distal core shaft 15 by, for example, brazing or laser welding.
  • the tip of the coil body 16 is joined to the tip of the tip-side core shaft 15 via the tip-side joint 17 .
  • the distal joint portion 17 constitutes the distal end portion of the guide wire 10 with a pressure sensor, and its outer peripheral surface is a smooth surface (for example, a substantially hemispherical surface).
  • radiolucent materials such as stainless steel, Ni--Ti alloy, and piano wire
  • radiopaque materials such as platinum, gold, tungsten, or alloys thereof
  • materials for forming the front end joint 17 include metal solder (Au--Sn alloy, Sn--Ag alloy, Sn--Pb alloy, Pb--Ag alloy, etc.), brazing material (aluminum alloy brazing, silver brazing, , gold solder, etc.), adhesives (epoxy-based adhesives, etc.), etc. are used.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the optical pressure sensor 12. As shown in FIG. FIG. 2 shows the configuration of the longitudinal section (YZ section) of the tip portion of the optical pressure sensor 12 .
  • optical pressure sensor 12 of this embodiment is a Fabry-Perot interference type pressure sensor. As shown in FIGS. 1 and 2, optical pressure sensor 12 comprises optical element 100 and optical transmission medium 200 attached to optical element 100 .
  • the optical element 100 is a substantially cylindrical box with a closed space 108 called a cavity formed therein. More specifically, the optical element 100 is composed of a proximal side member 110 and a distal side member 120 .
  • the proximal side member 110 is a bottomed cylindrical member. That is, the base-side member 110 has a substantially disk-shaped plate-like portion 111 that is substantially orthogonal to the central axis AX, and a side wall portion 116 that extends from the peripheral edge portion of the plate-like portion 111 toward the distal end by a predetermined length. . Side wall portion 116 is formed continuously over the entire periphery of plate-like portion 111 .
  • the tip side member 120 is a substantially disk-shaped member that is substantially orthogonal to the central axis AX.
  • the outer diameter of the proximal side member 110 and the outer diameter of the distal side member 120 are substantially the same.
  • the proximal side member 110 is an example of the first member in the claims
  • the distal side member 120 is an example of the second member in the claims
  • the entire distal side member 120 is an example of the plate-like portion of the second member in the claims.
  • the inside of the optical element 100 constituted by the proximal side member 110 and the distal side member 120 joined together is defined by the plate-like portion 111 and the side wall portion 116 of the proximal side member 110 and the distal side member 120.
  • a substantially cylindrical closed space 108 is formed.
  • the inside of the closed space 108 is a vacuum.
  • the entire distal surface 117 of the side wall portion 116 of the proximal side member 110 is an example of the first member side facing region in the scope of claims
  • the facing region 122P is an example of a second member side facing region in the scope of claims.
  • the tip side member 120 is a plate-shaped member that is very thin (for example, about 0.5 ⁇ m to 10 ⁇ m thick). Therefore, the portion of the distal side member 120 that is not joined to the distal end surface 117 of the side wall portion 116 of the proximal side member 110 (that is, the portion facing the sealed space 108) is deformed (bent) by external pressure.
  • a diaphragm portion 128 is constructed.
  • the proximal side member 110 and the distal side member 120 for example, silicon, quartz glass, borosilicate glass, or the like can be used.
  • the proximal side member 110 and the distal side member 120 may be entirely made of the same material, or may be made of different materials for each part.
  • the material forming the proximal side member 110 and the material forming the distal side member 120 may be the same material, or may be different materials. From the viewpoint of suppressing the temperature drift of the optical pressure sensor 12, it is preferable that the base end member 110 and the distal end member 120 be made of a material having a low coefficient of thermal expansion and a low modulus of elasticity.
  • the material for forming the base end member 110 is a material having high light transmittance.
  • the material forming the proximal side member 110 and the material forming the distal side member 120 have coefficients of thermal expansion close to each other. From the above point of view, it is preferable that the proximal side member 110 and the distal side member 120 are formed of the same material, for example, quartz glass.
  • the proximal-side reflecting film 101 is formed on the surface of the plate-like portion 111 of the proximal-side member 110 facing the closed space 108 (hereinafter referred to as the “bottom surface 114”).
  • the base end-side reflective film 101 is configured to reflect part of the light transmitted by the optical transmission medium 200 and transmit the remaining part.
  • the base-side reflecting film 101 is formed on the entire bottom surface 114 of the plate-like portion 111 of the base-side member 110 .
  • the base end-side reflective film 101 is formed not only on the bottom surface 114 but also on the inner peripheral surface of the side wall portion 116 .
  • the base end side reflective film 101 is an example of the first reflective film in the scope of claims.
  • the tip A side reflection film 102 is formed in a region facing the sealed space 108 on the proximal surface 122 of the distal member 120 (a region surrounded by the side wall facing region 122P described above, hereinafter referred to as a "space facing region 122C").
  • the tip-side reflective film 102 is configured to reflect at least a portion of the light transmitted by the optical transmission medium 200 .
  • the distal-side reflecting film 102 is formed over the entire space facing region 122C on the proximal-side surface 122 of the distal-side member 120 .
  • the space-facing region 122C on the proximal-side surface 122 of the distal-side member 120 is, in other words, the surface of the diaphragm portion 128 that faces the sealed space 108 . Therefore, it can be said that the tip-side reflecting film 102 is formed on the entire surface of the diaphragm portion 128 facing the closed space 108 .
  • the tip-side reflective film 102 is formed continuously from the space-facing region 122C on the proximal-side surface 122 of the tip-side member 120 and over the entire sidewall-facing region 122P. That is, in the present embodiment, the distal side reflective film 102 is formed on the entire proximal side surface 122 of the distal side member 120 .
  • the distal-side reflecting film 102 is an example of the second reflecting film in the claims
  • the space facing region 122C on the proximal-side surface 122 of the distal-side member 120 is the first reflecting film in the claims.
  • the side wall facing region 122P on the base end side surface 122 of the distal end member 120 is an example of the region, and is an example of the second region in the claims.
  • the proximal-side reflective film 101 and the distal-side reflective film 102 are formed in a film shape substantially orthogonal to the central axis AX, and face each other with the closed space 108 interposed therebetween.
  • the distance between the proximal-side reflecting film 101 and the distal-side reflecting film 102 (that is, the height of the sealed space 108 along the central axis AX) is referred to as cavity length Lc.
  • the thickness T1 of the proximal-side reflecting film 101 and the thickness T2 of the distal-side reflecting film 102 are, for example, about 1 nm to 50 nm.
  • the thickness T2 of the tip-side reflecting film 102 which is the reflecting film farther from the optical transmission medium 200 than the base-side reflecting film 101 and the tip-side reflecting film 102, It is thicker than the thickness T1 of the proximal side reflecting film 101 which is the reflecting film closer to the transmission medium 200 .
  • the thickness T1 of the proximal-side reflective film 101 and the thickness T2 of the distal-side reflective film 102 are the respective thicknesses at locations other than the joint surface between the proximal-side member 110 and the distal-side member 120.
  • the material for forming the proximal side reflective film 101 and the distal side reflective film 102 is metal.
  • a metal for example, a metal containing at least one of Si, SiC, Al, Cu, Cr, Ni, Ti, and Au can be used.
  • the base-side reflecting film 101 and the distal-side reflecting film 102 are made of the same material. From the viewpoint of suppressing the temperature drift of the optical pressure sensor 12, it is preferable that the base-side reflecting film 101 and the distal-side reflecting film 102 be formed of a material having a low coefficient of thermal expansion and a low elastic modulus. Also, from the viewpoint of increasing the reflection intensity, it is preferable that the material has a high reflectance.
  • the forming materials and thicknesses of the proximal-side reflecting film 101 and the distal-side reflecting film 102 are selected according to the optical characteristics required for the optical pressure sensor 12 .
  • the optical transmission medium 200 is an elongated member for transmitting light, and is made up of an optical fiber in this embodiment.
  • the tip of the optical transmission medium 200 is attached to the surface opposite to the bottom surface 114 of the plate-like portion 111 of the proximal member 110 of the optical element 100 (hereinafter referred to as "back surface 113"). Further, as shown in FIG. 1 , the proximal end of the optical transmission medium 200 reaches the proximal end of the proximal-side core shaft 13 .
  • the optical transmission medium 200 is connected with a light source 21, a spectroscope 22, and a console 23.
  • the light source 21 is a device that emits light toward the optical transmission medium 200 .
  • the spectroscope 22 is a device that disperses the light incident from the optical transmission medium 200 and measures the intensity of each wavelength.
  • the console 23 is a device that controls the light source 21 and the spectroscope 22 and converts the intensity signal of each wavelength input from the spectroscope 22 into an external pressure value.
  • FIG. 3 shows a configuration of a longitudinal section (YZ section) of the tip portion of the optical pressure sensor 12 with the diaphragm section 128 deformed.
  • the diaphragm portion 128 of the optical pressure sensor 12 deforms (deflects) according to the external pressure P.
  • the distance (cavity length Lc) between the proximal side reflecting film 101 and the distal side reflecting film 102 provided on the optical element 100 changes. More specifically, the higher the external pressure P, the greater the deformation of the diaphragm portion 128 and the smaller the cavity length Lc.
  • At least part of the light 40 emitted from the light source 21 (FIG. 1) toward the optical transmission medium 200 passes through the plate of the proximal member 110 of the optical element 100. It passes through the shaped portion 111 and the base-side reflecting film 101 and enters the sealed space 108 .
  • the light 40 entering the closed space 108 is multiple-reflected between the proximal-side reflecting film 101 and the distal-side reflecting film 102 . Light interference occurs during this multiple reflection.
  • the interference peak wavelength at this time changes according to the cavity length Lc, that is, the external pressure P.
  • FIG. A correspondence relationship between the interference peak wavelength and the external pressure P is preset and stored in the console 23 .
  • At least part of the light 40 multiple-reflected in the closed space 108 of the optical element 100 is transmitted through the base-side reflecting film 101 and the plate-like portion 111 of the base-side member 110, and returned into the optical transmission medium 200 again. , is input to the spectroscope 22 via the optical transmission medium 200 .
  • the spectroscope 22 measures the interference peak wavelength of the input light
  • the console 23 measures the external pressure P based on the interference peak wavelength.
  • a measured value of the external pressure P is displayed on a display provided on the console 23, for example.
  • FIG. 4 is a flow chart showing the method of manufacturing the optical pressure sensor 12
  • FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing the method of manufacturing the optical pressure sensor 12. As shown in FIG.
  • the proximal side member 110 and the distal side member 120 are prepared (S110, see column A in FIG. 5, hereinafter referred to as "preparation step").
  • the proximal end member 110 can be manufactured, for example, by performing anisotropic etching on a substantially cylindrical member to form a concave portion 118 for forming the closed space 108 .
  • the step of S110 is an example of the first step in the claims.
  • polishing step the surfaces of the proximal side member 110 and the distal side member 120 are polished (S120, hereinafter referred to as "polishing step”).
  • the polishing process is performed, for example, by chemical mechanical polishing (CMP).
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the polishing step is performed at least on the joint surface between the proximal side member 110 and the distal side member 120 . That is, the polishing step is performed on at least the distal end surface 117 of the side wall portion 116 of the proximal side member 110 and the side wall facing region 122P of the proximal side surface 122 of the distal side member 120 . It should be noted that the polishing step may be performed on other surface regions.
  • the polishing step is performed so that the surface roughness Sa of the surface to be polished is less than 50 nm.
  • the polishing step is more preferably performed so that the surface roughness Sa is less than 10 nm, more preferably less than 1 nm.
  • the surface roughness Sa referred to here is the arithmetic mean height represented by the following formula (1).
  • Z(x, y) is the height at coordinates (x, y) and A is the area on the xy plane.
  • the step of polishing the distal end surface 117 of the side wall portion 116 of the proximal side member 110 is an example of the fifth step in the claims
  • the proximal side of the distal side member 120 is
  • the step of polishing the sidewall facing region 122P of the surface 122 is an example of the sixth step in the claims.
  • the proximal side reflective film 101 is formed on the surface of the proximal side member 110, and the tip is formed on the surface of the distal side member 120.
  • the side reflection film 102 is formed (S130, see column B in FIG. 5, hereinafter referred to as "film formation step").
  • the film formation of the proximal side reflecting film 101 and the distal side reflecting film 102 is performed, for example, by electron beam vapor deposition.
  • the formation range of the proximal side reflective film 101 on the proximal side member 110 includes at least the entire bottom surface 114 of the plate-like portion 111 and the entire distal end surface 117 of the side wall portion 116 .
  • the proximal side reflection film 101 is also formed on the inner peripheral surface of the side wall portion 116 .
  • the formation range of the distal reflecting film 102 on the distal member 120 is the entire sidewall facing region 122P and the region surrounded by the sidewall facing region 122P on the proximal surface 122 of the distal member 120. It is the entire space facing region 122C.
  • the formation range of the distal-side reflective film 102 on the distal-side member 120 is the entire proximal-side surface 122 .
  • the step of S130 film formation step
  • the step of forming the proximal side reflective film 101 is an example of the second step in the claims
  • the step of forming the distal side reflective film 102 is It is an example of a third step in the claims.
  • the material for forming the proximal-side reflecting film 101 and the distal-side reflecting film 102 is a metal, preferably at least one of Si, SiC, Al, Cu, Cr, Ni, Ti, and Au. It is a metal containing Further, in the present embodiment, the material for forming the proximal side reflecting film 101 and the material for forming the distal side reflecting film 102 are the same as each other. In addition, both the formation of the proximal side reflective film 101 and the formation of the distal side reflective film 102 are performed in a vacuum of ⁇ 10° C. or more and 200° C. or less and less than the standard atmospheric pressure. may be performed in one chamber or may be performed in separate chambers independently of each other.
  • the formation environment of the proximal side reflective film 101 and the distal side reflective film 102 is more preferably a vacuum of 10 ⁇ 1 PA or less, and further preferably a vacuum of 10 ⁇ 3 PA or less.
  • the lower limit of the pressure in the formation environment of the base-side reflecting film 101 and the tip-side reflecting film 102 is a value determined by the limits of the apparatus.
  • the formation environment of the proximal side reflecting film 101 and the distal side reflecting film 102 is more preferably 0° C. or higher and 100° C. or lower, and further preferably 10° C. or higher and 30° C. or lower.
  • the film thicknesses of the proximal-side reflecting film 101 and the distal-side reflecting film 102 are, for example, about 1 nm to 50 nm. However, in this embodiment, the thickness T2 of the distal side reflecting film 102 is thicker than the thickness T1 of the proximal side reflecting film 101 .
  • the bonding between the proximal side member 110 and the distal side member 120 is realized by atomic diffusion bonding.
  • Atomic diffusion bonding is a method of bonding two members by forming a bonding thin film under vacuum and utilizing its surface energy and atomic rearrangement phenomenon.
  • members made of arbitrary materials can be bonded at a relatively low temperature.
  • the proximal side reflecting film 101 and the distal side reflecting film 102 are also used as bonding thin films in atomic diffusion bonding.
  • the portion of the proximal-side reflecting film 101 formed on the distal surface 117 of the side wall portion 116 of the proximal-side member 110 and the proximal-side surface 122 of the distal-side member 120 of the distal-side reflecting film 102 The portion formed in the side wall facing region 122P does not function as a reflective film (mirror), but functions as a bonding thin film for bonding the proximal side member 110 and the distal side member 120.
  • the step of S140 (bonding step) is an example of a fourth step in the claims.
  • the bonding step is performed in a vacuum of ⁇ 10° C. or higher and 200° C. or lower and below standard atmospheric pressure. It may be performed in the same chamber, or may be performed again in the chamber after being removed from the chamber after the formation of the reflective film. Further, it is more preferable that the environment of the bonding process is a vacuum of 10 ⁇ 1 PA or less. Further, the environment of the bonding step is more preferably 0° C. or higher and 100° C. or lower, and more preferably 10° C. or higher and 30° C. or lower.
  • a predetermined load for example, a load of about 1 t
  • a predetermined load for example, a load of about 1 t
  • the optical transmission medium 200 is attached to the optical element 100 (S150, hereinafter referred to as "attachment step"). More specifically, the optical transmission medium 200 is attached to the rear surface 113 of the plate-like portion 111 of the base end member 110 . Attachment of the optical transmission medium 200 is performed by, for example, an optical adhesive or a fusion connection.
  • the step of S150 (attachment step) is an example of a seventh step in the claims.
  • the optical pressure sensor 12 of this embodiment can be manufactured mainly through the above steps.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing a method of manufacturing a plurality of optical pressure sensors 12 simultaneously.
  • FIG. 6 schematically shows a method of manufacturing six optical pressure sensors 12 simultaneously.
  • a method of manufacturing a plurality of optical pressure sensors 12 at the same time will be briefly described below, focusing on the differences from the method of manufacturing a single optical pressure sensor 12 described above.
  • a tip side member material 120Z which is the material of the tip side member 120, is prepared, and a protective substrate is attached to the tip side member material 120Z to protect the tip side member 120 during processing. 60 is joined.
  • the tip-side member material 120Z is, for example, a quartz glass flat plate
  • the protective substrate 60 is, for example, a silicon flat plate.
  • the bonding between the tip-side member material 120Z and the protective substrate 60 can be performed, for example, by atomic diffusion bonding.
  • a proximal side member material 110Z which is the material of the proximal side member 110, is prepared and, for example, by etching, as many as the number of optical pressure sensors 12 to be manufactured (6 pieces).
  • a recess 118 is formed.
  • the proximal side member material 110Z is, for example, a flat plate of quartz glass.
  • the proximal side reflecting film 101 is formed on the surface of the proximal side member material 110Z and the bottom surface 114 of each recess 118 (see column A in FIG. 5), and the distal side reflecting film is formed on the surface of the distal side member material 120Z. Form 102 and overlap proximal member material 110Z and distal member material 120Z.
  • the proximal side member material 110Z and the distal side member material 120Z are bonded by atomic diffusion bonding, and the proximal side member material 110Z, the distal side member material 120Z, and the protective substrate 60 are bonded together.
  • a predetermined number ( 6) of optical elements 100 and protective substrates 60 are obtained (see column D in FIG. 6).
  • the optical element 100 is obtained by removing the protective substrate 60 from each laminate thus obtained (see column E in FIG. 6).
  • the optical transmission medium 200 is attached to the optical element 100 (see column F in FIG. 6).
  • the proximal-side reflecting film 101 is not removed when the protective substrate 60 is removed.
  • Ti or Al may be used as the material for forming the base-side reflecting film 101 and the tip-side reflecting film 102 .
  • the optical pressure sensor 12 that constitutes the guide wire 10 with a pressure sensor according to the present embodiment includes the proximal side member 110 and the distal side member 120 that constitute the optical element 100, and the optical transmission medium 200.
  • the proximal side member 110 has a plate-like portion 111 .
  • the entire tip side member 120 functions as a plate-like portion.
  • the proximal side member 110 and the distal side member 120 are joined together in a posture in which the distal side member 120 and the plate-like portion 111 of the proximal side member 110 face each other.
  • the proximal side member 110 has a side wall portion 116 extending from the plate-like portion 111 and having a distal end surface joined to the surface of the distal side member 120 .
  • a sealed space 108 is defined by the plate-like portion 111 and the side wall portion 116 of the proximal side member 110 and the distal side member 120 .
  • the optical transmission medium 200 is attached to the surface (back surface 113) of the plate-like portion 111 of the base end member 110 opposite to the closed space 108 side surface (bottom surface 114).
  • a base-side reflecting film 101 that reflects light transmitted by the optical transmission medium 200 is formed on a bottom surface 114 , which is a surface of the plate-like portion 111 of the base-side member 110 , facing the closed space 108 .
  • a proximal surface 122 of the distal member 120 on the proximal member 110 side faces a space-facing region 122C facing the closed space 108 and a distal surface 117 of the side wall portion 116 of the proximal member 110.
  • a tip-side reflecting film 102 that reflects light transmitted by the optical transmission medium 200 is formed over the entire space facing region 122C including the sidewall facing region 122P.
  • the tip-side reflecting film 102 is formed over the entire space facing region 122C on the base-side surface 122 of the tip-side member 120 . Therefore, according to the optical pressure sensor 12 of this embodiment, the measurement accuracy of the optical pressure sensor can be sufficiently improved as described below.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of an optical pressure sensor 12X of a comparative example.
  • the distal side reflecting film 102 is formed only on a part of the central portion of the space facing region 122C on the proximal side surface 122 of the distal side member 120, instead of the entire space facing region 122C.
  • the tip-side reflecting film 102 is not formed on the periphery of the region 122C. This is because, when manufacturing the optical pressure sensor 12X of the comparative example, after forming the distal side reflecting film 102 on the distal side member 120 by, for example, vapor deposition or sputtering, the distal side member 120 and the proximal side member 110 are separated from each other.
  • the peripheral edge portion of the space-facing region 122C is arranged so as not to cause poor bonding due to the formation of the distal-side reflecting film 102 on the bonding surface between the distal-side member 120 and the proximal-side member 110. Formation of the tip-side reflecting film 102 is avoided, and the tip-side reflecting film 102 is formed only in the central portion of the space facing region 122C.
  • the proximal side reflecting film 101 is formed not on the entire bottom surface 114 of the plate-like portion 111 of the proximal side member 110, but only on a part of the central portion.
  • the base-side reflecting film 101 is not formed on the periphery of the bottom surface 114 .
  • the tip-side reflecting film 102 is formed not on the entire space facing region 122C on the proximal-side surface 122 of the tip-side member 120, but only on a part of the central portion. ing. Therefore, in the optical pressure sensor 12X of the comparative example, the light reflection intensity of the tip-side reflecting film 102 in the closed space 108 cannot be sufficiently improved. In addition, in the optical pressure sensor 12X of the comparative example, the formation position of the tip-side reflecting film 102 is shifted in the space facing region 122C of the base-end surface 122, and the background of the interference waveform increases or decreases due to the position shift. There is a risk of As a result, the optical pressure sensor 12X of the comparative example cannot sufficiently improve the measurement accuracy of the optical pressure sensor 12X.
  • the distal side reflective film 102 covers the entire space facing region 122C on the proximal side surface 122 of the distal side member 120. formed. Therefore, it is possible to sufficiently improve the intensity of reflection of light by the tip-side reflecting film 102, and to avoid occurrence of misalignment of the formation position of the tip-side reflecting film 102 in the space facing region 122C of the proximal-side surface 122. can be done. Therefore, according to the optical pressure sensor 12 of this embodiment, the measurement accuracy of the optical pressure sensor 12 can be sufficiently improved.
  • the distal side reflecting film 102 which is the reflecting film farther from the optical transmission medium 200
  • the thickness T2 is thicker than the thickness T1 of the base-side reflecting film 101 which is the reflecting film closer to the optical transmission medium 200 . Therefore, it is possible to suppress transmission of the light multiple-reflected in the sealed space 108 through the tip-side reflecting film 102 .
  • the light multiple-reflected in the sealed space 108 passes through the tip-side reflecting film 102, the light passes through the inside of the tip-side member 120 to reach the tip surface of the tip-side member 120, and is reflected on the tip surface to be sealed again.
  • the light returned into the space 108 may affect the peak values of the interference wavelengths of multiple reflections within the closed space 108, thereby degrading the measurement accuracy of the optical pressure sensor 12. .
  • the optical pressure sensor 12 of the present embodiment it is possible to suppress the transmission of the light multiple-reflected in the closed space 108 through the tip-side reflecting film 102, so that the measurement accuracy of the optical pressure sensor 12 is lowered. can be suppressed.
  • the thickness T1 of the proximal-side reflecting film 101 can be made relatively thin. can be increased, and as a result, the peak value of the interference wavelength of multiple reflections can be increased, and the measurement accuracy of the optical pressure sensor 12 can be improved.
  • the proximal side member 110 and the distal side member 120 are made of the same material. In this way, the difference in thermal expansion coefficient between the proximal side member 110 and the distal side member 120 can be reduced, and the measurement accuracy of the optical pressure sensor 12 decreases due to the difference in thermal expansion coefficient. can be suppressed.
  • the portion of the distal end member 120 facing the closed space 108 constitutes a diaphragm portion 128 that deforms due to external pressure. Therefore, in the optical pressure sensor 12 of the present embodiment, the tip-side reflecting film 102 is formed on the entire surface of the diaphragm portion 128 facing the sealed space 108 . Therefore, as will be described below, it is possible to prevent the diaphragm portion 128 from being damaged or the durability of the diaphragm portion 128 from deteriorating, and to prevent the measurement accuracy of the optical pressure sensor 12 from deteriorating. can do.
  • the tip-side reflecting film 102 is formed only on a part of the central portion of the surface (the space-facing region 122C) facing the closed space 108 in the diaphragm portion 128.
  • An edge E of the tip-side reflecting film 102 is positioned on the diaphragm portion 128 . Therefore, when the diaphragm portion 128 is deformed, stress concentrates on the position of the edge E of the tip-side reflecting film 102, and the diaphragm portion 128 may be damaged.
  • the diaphragm portion 128 durability may decrease.
  • the thermal stress due to the difference in thermal expansion between the diaphragm portion 128 and the tip-side reflecting film 102 concentrates on the position of the edge E of the tip-side reflecting film 102, so that the diaphragm portion 128 deforms. As a result, the measurement accuracy of the optical pressure sensor 12 may decrease (temperature drift).
  • the tip-side reflective film 102 is formed on the entire surface of the diaphragm portion 128 facing the closed space 108, so that the edge E of the tip-side reflective film 102 is It is not positioned on diaphragm portion 128 . Therefore, according to the optical pressure sensor 12 of the present embodiment, when the diaphragm portion 128 is deformed, it is possible to suppress concentration of stress at the position of the edge E of the tip-side reflecting film 102, and the diaphragm portion 128 is Damage can be suppressed.
  • the diaphragm portion 128 It is possible to avoid becoming easily deformed, and it is possible to suppress the occurrence of a decrease in measurement accuracy (temperature drift) of the optical pressure sensor 12 .
  • the tip-side reflecting film 102 is also formed continuously from the space-facing region 122C of the proximal-side surface 122 of the tip-side member 120 to the sidewall-facing region 122P.
  • the distal side reflecting film 102 is also formed on the joint surface of the distal side member 120 with the proximal side member 110 continuously from the surface of the diaphragm portion 128 facing the closed space 108 . Therefore, the edge E of the tip-side reflecting film 102 is not positioned on the outer peripheral edge of the diaphragm portion 128, but is positioned on the outer peripheral side of the outer peripheral edge of the diaphragm portion 128.
  • the optical pressure sensor 12 of the present embodiment when the diaphragm portion 128 is deformed, it is possible to effectively suppress the concentration of stress at the position of the edge E of the tip-side reflecting film 102. Damage to the portion 128 can be effectively suppressed. Moreover, even if residual stress concentrates on the position of the edge E of the tip-side reflecting film 102, it is possible to effectively suppress deterioration in the durability of the diaphragm portion 128.
  • the diaphragm portion 128 It is possible to effectively prevent the optical pressure sensor 12 from becoming easily deformed, and it is possible to effectively suppress the occurrence of a decrease in measurement accuracy (temperature drift) of the optical pressure sensor 12 .
  • the method for manufacturing the optical pressure sensor 12 of this embodiment includes a preparation step (S110), a film forming step (S130), and a bonding step (S140).
  • the preparation step ( S ⁇ b>110 ) is a step of preparing the proximal side member 110 and the distal side member 120 .
  • the film forming step (S130) the bottom surface, which is the surface of the plate-like portion 111 of the proximal side member 110 facing the distal side member 120, is placed under a vacuum of ⁇ 10° C. or more and 200° C. or less and less than the standard atmospheric pressure.
  • the proximal side surface 122 which is the surface of the distal side member 120 on the side of the proximal side member 110, is placed under a vacuum of ⁇ 10° C. or more and 200° C. or less and less than the standard atmospheric pressure.
  • the sidewall facing region 122P facing the distal end surface 117 of the side wall portion 116 of the base end member 110, and the entire space facing region 122C surrounded by the sidewall facing region 122P are formed of the specific metal,
  • a step of forming a tip-side reflecting film 102 that reflects light is included.
  • the bonding step (S140) the distal end surface of the side wall portion 116 of the proximal side member 110 on which the proximal side reflecting film 101 is formed is placed under a vacuum of ⁇ 10° C. or more and 200° C. or less and less than the standard atmospheric pressure.
  • the proximal side member 110 and the distal side member 120 can be joined at a temperature that is not excessively high, i.e., ⁇ 10° C. or higher and 200° C. or lower. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of thermal strain in each member during manufacturing of the optical pressure sensor 12 .
  • the base end member 110 and the distal end member 120 are joined together without using a molten material or an adhesive, deterioration in the quality of the optical pressure sensor 12 due to outflow of the molten material or adhesive is suppressed. can do.
  • the proximal-side reflecting film 101 and the distal-side reflecting film 102 can function as a bonding material for bonding the proximal-side member 110 and the distal-side member 120, the formation of the reflecting film and the bonding material can be performed. As compared with a manufacturing method in which forming and forming are performed as separate steps, efficiency in manufacturing can be realized.
  • the surfaces of the proximal-side member 110 and the distal-side member 120 are not roughened by the acid-based chemical. It is possible to suppress bonding defects and a decrease in light transmittance caused by the above.
  • the method for manufacturing the optical pressure sensor 12 of this embodiment further includes a polishing step (S120).
  • the polishing step (S120) includes a step of polishing the distal end surface 117 of the side wall portion 116 of the base end member 110 before the film formation step (S130).
  • the polishing step (S120) includes a step of polishing the sidewall facing region 122P of the base end side surface 122 of the distal end member 120 before the film forming step (S130).
  • the bonding strength between the distal surface 117 of the side wall portion 116 of the proximal member 110 and the proximal reflecting film 101 and the strength of the distal member 120 can be improved, and as a result, the bonding strength between the proximal member 110 and the distal member 120 can be improved.
  • the distal end surface 117 of the side wall portion 116 of the proximal side member 110 and the side wall facing region 122P of the proximal side surface 122 of the distal side member 120 are polished so that the surface roughness Sa is less than 50 nm.
  • the bonding strength between the distal surface 117 of the side wall portion 116 of the proximal member 110 and the proximal reflecting film 101 and the strength of the distal member 120 can be effectively improved, and as a result, the bonding strength between the proximal side member 110 and the distal side member 120 can be effectively increased. can be improved to
  • the back surface 113 which is the surface opposite to the closed space 108 side surface of the base end member 110
  • An attachment step (S150) of attaching the optical transmission medium 200 is provided.
  • the film forming step (S130) of the proximal side reflecting film 101 and the distal side reflecting film 102 the reflecting film which is farther from the optical transmission medium 200 after the attachment step (S150) is used. This is done so that the thickness T2 of a certain tip-side reflecting film 102 is thicker than the thickness T1 of the proximal-side reflecting film 101 which is the reflecting film closer to the optical transmission medium 200 .
  • the method for manufacturing the optical pressure sensor 12 of the present embodiment in the manufactured optical pressure sensor 12, light that is multiple-reflected in the closed space 108 is suppressed from transmitting through the tip-side reflecting film 102. It is possible to prevent the measurement accuracy of the optical pressure sensor 12 from deteriorating.
  • the thickness T1 of the proximal-side reflecting film 101 can be made relatively thin. The amount of light reaching the inside 108 can be increased, and as a result, the peak value of the interference wavelength of multiple reflection can be increased, and the measurement accuracy of the optical pressure sensor 12 can be improved.
  • the specific metal that is the material for forming the proximal side reflecting film 101 and the distal side reflecting film 102 formed in the film forming step (S130) is Si. , SiC, Al, Cu, Cr, Ni, Ti, and Au.
  • the proximal side member 110 and the distal side member 120 can be joined more reliably at a temperature that is not excessively high, i.e., -10° C. or higher and 200° C. or lower.
  • the proximal side member 110 and the distal side member 120 are made of the same material. In this way, in the manufactured optical pressure sensor 12, the difference in thermal expansion coefficient between the proximal side member 110 and the distal side member 120 can be reduced. A decrease in measurement accuracy of the optical pressure sensor 12 can be suppressed.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the optical pressure sensor 12a according to the second embodiment.
  • the same configurations as those of the optical pressure sensor 12 of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. .
  • the optical pressure sensor 12a of the second embodiment differs from the optical pressure sensor 12 of the first embodiment in the magnitude relationship between the thicknesses of the proximal side reflecting film 101 and the distal side reflecting film 102.
  • the thickness T1 of the side reflecting film 101 is thicker than the thickness T2 of the tip side reflecting film 102 which is the reflecting film farther from the optical transmission medium 200 .
  • the reflecting film closer to the optical transmission medium 200 is the proximal side.
  • the thickness T1 of the reflective film 101 is thicker than the thickness T2 of the tip-side reflective film 102 which is the reflective film farther from the optical transmission medium 200 . Therefore, the tip-side reflective film 102 formed on the diaphragm portion 128, which is a very thin plate-like portion, can be made relatively thin, and the heat caused by the difference in thermal expansion between the diaphragm portion 128 and the tip-side reflective film 102 can be reduced. The stress can be reduced, and as a result, it is possible to suppress the occurrence of a decrease in measurement accuracy (temperature drift) of the optical pressure sensor 12a due to the thermal stress.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the optical pressure sensor 12b in the third embodiment.
  • the same configurations as those of the optical pressure sensor 12 of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. .
  • the optical pressure sensor 12b of the third embodiment differs from the optical pressure sensor 12 of the first embodiment in the configuration of the proximal side member 110 and the distal side member 120 that constitute the optical element 100.
  • the tip-side member 120 includes a substantially disk-shaped plate-like portion 121 that is substantially perpendicular to the central axis AX, and a side wall portion 126 that extends from the peripheral edge portion of the plate-like portion 121 toward the base end by a predetermined length. and The side wall portion 126 is formed continuously over the entire periphery of the plate-like portion 121 .
  • the base end member 110 is a substantially disc-shaped member that is substantially orthogonal to the central axis AX.
  • the distal side member 120 is an example of the first member in the claims
  • the proximal side member 110 is an example of the second member in the claims. The whole is an example of the plate-like portion of the second member in the scope of claims.
  • a peripheral region (hereinafter referred to as a “sidewall facing region 112P”) on the distal side surface of the proximal side member 110 (the surface on the side of the distal side member 120, hereinafter referred to as “distal side surface 112”);
  • the entire distal end surface 127 of the side wall portion 126 of the distal end member 120 is opposed to each other in the Z-axis direction and is separated from each other via the proximal end reflecting film 101 and the distal end reflecting film 102 functioning as bonding materials. are spliced. Thereby, the proximal side member 110 and the distal side member 120 are joined to each other.
  • the inside of the optical element 100 composed of the proximal side member 110 and the distal side member 120 that are joined together is defined by the plate-like portion 121 and the side wall portion 126 of the distal side member 120 and the proximal side member 110 .
  • a closed space 108 is formed.
  • the entire distal surface 127 of the side wall portion 126 of the distal side member 120 is an example of the first member side facing region in the claims, and the side wall facing region 112P of the distal side surface 112 of the proximal side member 110 is the It is an example of the 2nd member side opposing area
  • the central portion (the portion facing the closed space 108) of the plate-like portion 121 of the distal end side member 120 is a very thin plate-like portion and constitutes a diaphragm portion 128 that is deformed (deflected) by external pressure.
  • two reflective films are formed that face each other (directly) with a closed space 108 interposed therebetween. More specifically, in a region facing the closed space 108 on the distal end surface 112 of the proximal member 110 (the region surrounded by the side wall facing region 112P described above, hereinafter referred to as the "space facing region 112C"). is formed with a proximal end-side reflective film 101 .
  • the base end-side reflective film 101 is configured to reflect part of the light transmitted by the optical transmission medium 200 and transmit the remaining part.
  • the proximal side reflective film 101 is formed over the entire space facing region 112C on the distal side surface 112 of the proximal side member 110 .
  • the proximal-side reflective film 101 is formed continuously from the space-facing region 112C on the distal-side surface 112 of the proximal-side member 110 and over the entire sidewall-facing region 112P. That is, in this embodiment, the proximal side reflective film 101 is formed on the entire distal side surface 112 of the proximal side member 110 .
  • the proximal side reflective film 101 is an example of the second reflective film in the claims
  • the space facing region 112C on the distal side surface 112 of the proximal side member 110 is an example of the first region in the claims.
  • the sidewall facing region 112P on the distal surface 112 of the proximal member 110 is an example of the second region in the claims.
  • a tip-side reflective film 102 is formed on a surface of the plate-like portion 121 of the tip-side member 120 facing the sealed space 108 (hereinafter referred to as "bottom surface 124").
  • the tip-side reflective film 102 is configured to reflect at least a portion of the light transmitted by the optical transmission medium 200 .
  • the tip-side reflecting film 102 is formed on the entire bottom surface 124 of the plate-like portion 121 of the tip-side member 120 .
  • the bottom surface 124 of the plate-like portion 121 of the tip-side member 120 is, in other words, the surface of the diaphragm portion 128 facing the closed space 108 .
  • the tip-side reflecting film 102 is formed on the entire surface of the diaphragm portion 128 facing the closed space 108 . Further, in this embodiment, the tip-side reflecting film 102 is formed not only on the bottom surface 124 but also on the inner peripheral surface of the side wall portion 126 .
  • the tip-side reflecting film 102 is an example of a first reflecting film in the claims.
  • the thickness T1 of the proximal-side reflecting film 101 and the thickness T2 of the distal-side reflecting film 102 are, for example, about 1 nm to 50 nm.
  • the thickness T2 of the tip-side reflecting film 102 which is the reflecting film farther from the optical transmission medium 200 than the base-side reflecting film 101 and the tip-side reflecting film 102, It is thicker than the thickness T1 of the proximal side reflecting film 101 which is the reflecting film closer to the transmission medium 200 .
  • the optical pressure sensor 12b in the third embodiment can be manufactured by the same method (see FIGS. 4 and 5) as the method of manufacturing the optical pressure sensor 12 in the first embodiment described above.
  • the proximal side member 110 is a substantially disk-shaped member
  • the distal side member 120 is a cylindrical member with a bottom.
  • the manufacturing method is different in terms of points.
  • the optical pressure sensor 12b in the third embodiment has the same configuration as the optical pressure sensor 12 in the first embodiment described above. It is possible to obtain the maximum reflection intensity of the end-side reflecting film 101, and to avoid the formation positional deviation of the proximal-side reflecting film 101 in the space-facing region 112C of the distal-side surface 112. The measurement accuracy of the type pressure sensor 12b can be sufficiently improved.
  • the method of manufacturing the optical pressure sensor 12b in the third embodiment is the same as the method of manufacturing the optical pressure sensor 12 in the first embodiment described above, when manufacturing the optical pressure sensor 12b, It is possible to suppress the occurrence of thermal strain in each member, suppress the deterioration of the quality of the optical pressure sensor 12b caused by the outflow of the melt or the adhesive, and furthermore, the optical pressure sensor 12b. Efficiency of manufacturing can be realized.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the optical pressure sensor 12c of the first modified example.
  • the optical pressure sensor 12c of the first modified example shown in FIG. It is not formed on the inner peripheral surface.
  • the proximal side reflective film 101 may not be formed on the inner peripheral surface of the side wall portion 116 of the proximal side member 110 .
  • FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the optical pressure sensor 12d of the second modified example.
  • the inner peripheral surface of the side wall portion 116 of the proximal end member 110 is inclined with respect to the central axis AX, and as a result, the diameter of the sealed space 108 is increased to It becomes larger toward the tip side.
  • such a configuration is obtained by isotropically etching a substantially cylindrical member, which is a material for forming the base end member 110, and forming a concave portion on the side wall portion 116 as a concave portion for forming the closed space 108. This can be achieved by forming recesses having smaller diameters closer to each other.
  • the side wall portion 116 of the proximal side member 110 does not necessarily have a wall shape parallel to the central axis AX. , any shape can be adopted.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the optical pressure sensor 12e of the third modified example.
  • a protrusion 129 protruding toward the proximal side is formed in the central portion of the proximal side surface 122 of the distal side member 120.
  • the thickness of the central portion of the diaphragm portion 128 is increased.
  • the central part of the diaphragm part 128 maintains a state orthogonal to the central axis AX.
  • the surface of the tip-side reflecting film 102 formed in the central portion of the diaphragm portion 128 can be maintained perpendicular to the central axis AX. can be maintained in a direction parallel to the central axis AX, and the measurement accuracy of external pressure based on the interference peak wavelength of multiple reflections of light in the closed space 108 can be improved.
  • the base end member 110 is composed of the plate-shaped portion 111 and the side wall portion 116, but the base end member 110 includes other portions in addition to the plate-shaped portion 111 and the side wall portion 116. may have.
  • the entire distal surface 117 of the side wall portion 116 of the proximal side member 110 is joined to the distal side member 120, only a partial region of the distal surface 117 of the side wall portion 116 of the proximal side member 110 is joined. , may be joined to the distal member 120 .
  • the tip-side member 120 constitutes the plate-like portion as a whole, but the tip-side member 120 may have other portions in addition to the plate-like portion.
  • proximal member 110 may be joined to the proximal member 110 .
  • the magnitude relationship between the thickness T1 of the proximal-side reflecting film 101 and the thickness T2 of the distal-side reflecting film 102 can be arbitrarily changed. and the thickness T2 of the tip-side reflecting film 102 may be the same.
  • the proximal side reflecting film 101 and/or the distal side reflecting film 102 may have a multilayer structure.
  • the proximal-side reflecting film 101 may be a two-layer structure of a Si layer and an Au layer
  • the distal-side reflecting film 102 may be a single Si layer.
  • the side of the proximal-side reflecting film 101 that contacts the distal-side reflecting film 102 is aligned with the Si layer so that the proximal-side reflecting film 101 and the distal-side reflecting film 102 function as bonding thin films for atomic diffusion bonding. Just do it.
  • the manufacturing method of the optical pressure sensor 12 in the above embodiment is merely an example, and various modifications are possible.
  • the polishing step (S120) is performed, but this polishing step may be omitted.
  • the guide wire 10 with a pressure sensor including the optical pressure sensor 12 was used as an example, but the optical pressure sensor 12 disclosed in this specification is not limited to guide wires, and other types It can also be mounted on medical devices and non-medical devices.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

光学式圧力センサの測定精度を十分に向上させる。 光学式圧力センサは、第1部材および第2部材と、光伝送媒体とを備える。第1部材および第2部材のそれぞれは、板状部を有する。第1部材は、第1部材の板状部から延びて先端面が第2部材の板状部の表面に接合された側壁部を有している。2つの板状部と側壁部とによって密閉空間が画定されている。光伝送媒体は、2つの板状部の一方における密閉空間側の表面とは反対側の表面に取り付けられている。第1部材の板状部における密閉空間に対向する表面には、光伝送媒体によって伝送される光を反射する第1反射膜が形成されている。第2部材の板状部における第1部材側の表面は、密閉空間に対向する第1領域と、第1部材の側壁部の先端面に対向する第2領域とを含む。第1領域の全体に、光伝送媒体によって伝送される光を反射する第2反射膜が形成されている。

Description

光学式圧力センサおよびその製造方法
 本明細書に開示される技術は、光学式圧力センサおよびその製造方法に関する。
 例えば冠血流予備量比(FFR)を特定する目的で冠動脈の圧力の測定を行うために、ファブリ・ペロー干渉型の光学式圧力センサが用いられる(例えば、特許文献1,2参照)。
 ファブリ・ペロー干渉型の光学式圧力センサは、内部にキャビティと呼ばれる密閉空間が形成された箱体である光学素子と、光学素子に取り付けられた光伝送媒体とを備える。光学素子の先端部は、外部の圧力(例えば、冠動脈内の圧力)に応じて変形する(たわむ)薄い板状のダイアフラム部を構成している。なお、光学素子は、ダイアフラム部を有する部材と、該部材に接合される他の部材とから構成されている。
 また、光学素子内には、密閉空間を挟んで互いに対向(正対)する2つの反射膜が形成されている。具体的には、ダイアフラム部における密閉空間に対向する表面に、一方の反射膜が形成されており、密閉空間を挟んで該反射膜と対向する位置に、他方の反射膜が形成されている。2つの反射膜の間の距離(以下、「キャビティ長」という。)は、ダイアフラム部の変形に伴い変化する。すなわち、キャビティ長は、外部の圧力に応じて変化する。
 光伝導媒体を介して光学素子の密閉空間内に入射した光は、互いに対向する2つの反射膜の間で多重反射し、この多重反射の際に光の干渉が生ずる。該多重反射における干渉ピーク波長は、キャビティ長に応じて変化する。すなわち、該多重反射における干渉ピーク波長は、外部の圧力に応じて変化する。ファブリ・ペロー干渉型の光学式圧力センサは、このような特性を利用して、光学素子の内部の密閉空間内での光の多重反射の干渉ピーク波長に基づき、外部の圧力を測定する。
 従来のファブリ・ペロー干渉型の光学式圧力センサでは、各反射膜が、各反射膜が形成される部材における密閉空間に対向する表面のうち、中央部分のみに形成され、周縁部分には形成されない。これは、2つの部材を接合する際の接合面に反射膜が形成されることによって接合不良が発生することを回避するために、該接合面から所定の大きさ(例えば、20μm~30μm)のマージンをとった領域のみに反射膜が形成されるからである。
特許第3393370号公報 米国特許第7684657号明細書
 上述したように、従来のファブリ・ペロー干渉型の光学式圧力センサでは、各反射膜が、各反射膜が形成される部材における密閉空間に対向する表面のうち、中央部分のみに形成されているため、キャビティ内において反射膜による光の反射強度を十分に向上させることができない。また、従来のファブリ・ペロー干渉型の光学式圧力センサでは、各反射膜が形成される部材の密閉空間に対向する表面において反射膜の形成位置ずれが発生し、該位置ずれに起因して干渉波形のバックグラウンドが増減するおそれがある。その結果、従来のファブリ・ペロー干渉型の光学式圧力センサでは、光学式圧力センサの測定精度を十分に向上させることができない、という課題がある。
 本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。
 本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
(1)本明細書に開示される光学式圧力センサは、第1部材および第2部材と、光伝送媒体とを備える。前記第1部材および前記第2部材のそれぞれは、板状部を有する。前記第1部材および前記第2部材は、2つの前記板状部が対向する姿勢で互いに接合されている。前記第1部材は、前記第1部材の前記板状部から延びて先端面が前記第2部材の前記板状部の表面に接合された側壁部を有している。2つの前記板状部と前記側壁部とによって密閉空間が画定されている。光伝送媒体は、2つの前記板状部の一方における前記密閉空間側の表面とは反対側の表面に取り付けられている。前記第1部材の前記板状部における前記密閉空間に対向する表面には、前記光伝送媒体によって伝送される光を反射する第1反射膜が形成されている。前記第2部材の前記板状部における前記第1部材側の表面は、前記密閉空間に対向する第1領域と、前記第1部材の前記側壁部の前記先端面に対向する第2領域とを含む。前記第1領域の全体に、前記光伝送媒体によって伝送される光を反射する第2反射膜が形成されている。
 このように、本光学式圧力センサでは、第2部材の板状部における第1部材側の表面の、密閉空間に対向する第1領域の全体に、第2反射膜が形成されている。そのため、本光学式圧力センサによれば、第2反射膜による光の反射強度を十分に向上させることができると共に、第2部材の板状部の第1部材側の表面の第1領域において、第2反射膜の形成位置ずれが発生することを回避することができる。従って、本光学式圧力センサによれば、光学式圧力センサの測定精度を十分に向上させることができる。
(2)上記光学式圧力センサにおいて、前記第1反射膜と前記第2反射膜とのうち、前記光伝送媒体からの距離が遠い方の前記反射膜の厚さは、前記光伝送媒体からの距離が近い方の前記反射膜の厚さより厚い構成としてもよい。本光学式圧力センサによれば、密閉空間内で多重反射する光が、光伝送媒体からの距離が遠い方の反射膜を透過することを抑制することができ、該透過に起因して光学式圧力センサの測定精度が低下することを抑制することができる。また、本光学式圧力センサによれば、光伝送媒体からの距離が近い方の反射膜の厚さを比較的薄くすることができるため、該反射膜を透過して密閉空間内に至る光量を多くすることができ、その結果、多重反射の干渉波長のピーク値を大きくすることができ、光学式圧力センサの測定精度を向上させることができる。
(3)上記光学式圧力センサにおいて、前記第1反射膜と前記第2反射膜とのうち、前記光伝送媒体からの距離が近い方の前記反射膜の厚さは、前記光伝送媒体からの距離が遠い方の前記反射膜の厚さより厚い構成としてもよい。本光学式圧力センサによれば、非常に薄い板状の部分であるダイアフラム部に形成される反射膜を比較的薄くすることができ、ダイアフラム部と該反射膜との熱膨張差に起因する熱応力を小さくすることができ、その結果、該熱応力に起因して光学式圧力センサの測定精度の低下(温度ドリフト)が発生することを抑制することができる。
(4)上記光学式圧力センサにおいて、前記第1部材と、前記第2部材とは、同一材料により形成されている構成としてもよい。本光学式圧力センサによれば、第1部材と第2部材との熱膨張率の差を低減することができ、該熱膨張率の差に起因して光学式圧力センサの測定精度が低下することを抑制することができる。
(5)上記光学式圧力センサにおいて、前記第2部材の前記板状部における前記密閉空間に対向する部分は、外部の圧力によって変形するダイアフラム部を構成する構成としてもよい。本光学式圧力センサによれば、ダイアフラム部における密閉空間に対向する表面の全体に反射膜を形成することができる。そのため、本光学式圧力センサによれば、ダイアフラム部における密閉空間に対向する表面の中央部の一部のみに反射膜が形成されている場合に発生するダイアフラム部の破損やダイアフラム部の耐久性の低下、光学式圧力センサの測定精度の低下という問題が発生することを抑制することができる。
(6)上記光学式圧力センサにおいて、前記第2反射膜は、前記第2部材の前記板状部における前記第1部材側の表面の前記第1領域から連続して前記第2領域にも形成されている構成としてもよい。本光学式圧力センサによれば、ダイアフラム部における密閉空間に対向する表面の中央部の一部のみに反射膜が形成されている場合に発生するダイアフラム部の破損やダイアフラム部の耐久性の低下、光学式圧力センサの測定精度の低下という問題が発生することを効果的に抑制することができる。
(7)本明細書に開示される光学式圧力センサの製造方法は、第1部材および第2部材を備える光学式圧力センサの製造方法である。前記第1部材および前記第2部材のそれぞれは、板状部を有する。前記第1部材および前記第2部材は、2つの前記板状部が対向する姿勢で互いに接合されている。前記第1部材は、前記第1部材の前記板状部から延びて先端面が前記第2部材の前記板状部の表面に接合された側壁部を有している。2つの前記板状部と前記側壁部とによって密閉空間が画定されている。この光学式圧力センサの製造方法は、第1工程と、第2工程と、第3工程と、第4工程とを備える。第1工程は、前記第1部材と前記第2部材とを準備する工程である。第2工程は、-10℃以上、200℃以下、かつ、標準大気圧未満の真空下において、前記第1部材の前記板状部における前記第2部材の前記板状部に対向する表面、および、前記第1部材の前記側壁部の前記先端面のうちの前記第2部材の前記板状部に対向する第1部材側対向領域に、特定の金属により形成され、光を反射する第1反射膜を成膜する工程である。第3工程は、-10℃以上、200℃以下、かつ、標準大気圧未満の真空下において、前記第2部材の前記板状部における前記第1部材側の表面のうち、前記第1部材の前記側壁部の前記先端面に対向する第2部材側対向領域、および、第2部材側対向領域によって囲まれた領域の全体に、前記特定の金属により形成され、光を反射する第2反射膜を成膜する工程である。第4工程は、-10℃以上、200℃以下、かつ、標準大気圧未満の真空下において、前記第1反射膜が成膜された前記第1部材の前記第1部材側対向領域と、前記第2反射膜が成膜された前記第2部材の前記第2部材側対向領域とを当接させることによって、前記第1部材と前記第2部材とを接合する工程である。
 このように、本光学式圧力センサの製造方法では、-10℃以上、200℃以下という過度に高くない温度で第1部材と第2部材とを接合することができるため、光学式圧力センサの製造の際に各部材に熱ひずみが発生することを抑制することができる。また、第1部材と第2部材との接合の際に溶融物や接着剤を用いることがないため、溶融物や接着剤の流れ出しに起因する光学式圧力センサの品質低下を抑制することができる。さらに、第1反射膜および第2反射膜を第1部材と第2部材との接合のための接合材として機能させることができるため、反射膜の成膜と接合材の形成とを別々の工程として実施する製造方法と比較して、製造の効率化を実現することができる。また、第1反射膜および第2反射膜の形成の際に酸系の薬剤を使用する必要がないため、酸系の薬剤による第1部材および第2部材の表面の荒れに起因する接合不良や光透過性の低下を抑制することができる。
(8)上記光学式圧力センサの製造方法において、さらに、前記第2工程の前に、前記第1部材側対向領域を研磨する第5工程と、前記第3工程の前に、前記第2部材側対向領域を研磨する第6工程と、を備える構成としてもよい。本光学式圧力センサの製造方法によれば、第1部材と第1反射膜との接合強度、および、第2部材と第2反射膜との接合強度を向上させることができ、その結果、第1部材と第2部材との接合強度を向上させることができる。
(9)上記光学式圧力センサの製造方法において、前記第5工程は、前記第1部材側対向領域を表面粗さSaが50nm未満になるように研磨する工程であり、前記第6工程は、前記第2部材側対向領域を表面粗さSaが50nm未満になるように研磨する工程である構成としてもよい。本光学式圧力センサの製造方法によれば、第1部材と第1反射膜との接合強度、および、第2部材と第2反射膜との接合強度を効果的に向上させることができ、その結果、第1部材と第2部材との接合強度を効果的に向上させることができる。
(10)上記光学式圧力センサの製造方法において、さらに、前記第4工程の後に、前記第1部材の前記板状部と前記第2部材の前記板状部との一方における前記密閉空間側の表面とは反対側の表面に、光伝送媒体を取り付ける第7工程を備え、前記第2工程および前記第3工程は、前記第1反射膜と前記第2反射膜とのうち、前記第7工程後の状態において前記光伝送媒体からの距離が遠い方の前記反射膜の厚さが、前記光伝送媒体からの距離が近い方の前記反射膜の厚さより厚くなるように、実行される構成としてもよい。本光学式圧力センサの製造方法によれば、製造された光学式圧力センサにおいて、密閉空間内で多重反射する光が、光伝送媒体からの距離が遠い方の反射膜を透過することを抑制することができ、該透過に起因して光学式圧力センサの測定精度が低下することを抑制することができる。また、本光学式圧力センサの製造方法によれば、製造された光学式圧力センサにおいて、光伝送媒体からの距離が近い方の反射膜の厚さを比較的薄くすることができるため、該反射膜を透過して密閉空間内に至る光量を多くすることができ、その結果、多重反射の干渉波長のピーク値を大きくすることができ、光学式圧力センサの測定精度を向上させることができる。
(11)上記光学式圧力センサの製造方法において、さらに、前記第4工程の後に、前記第1部材の前記板状部と前記第2部材の前記板状部との一方における前記密閉空間側の表面とは反対側の表面に、光伝送媒体を取り付ける第7工程を備え、前記第2工程および前記第3工程は、前記第1反射膜と前記第2反射膜とのうち、前記第7工程後の状態において前記光伝送媒体からの距離が近い方の前記反射膜の厚さが、前記光伝送媒体からの距離が遠い方の前記反射膜の厚さより厚くなるように、実行される構成としてもよい。本光学式圧力センサの製造方法によれば、製造された光学式圧力センサにおいて、非常に薄い板状の部分であるダイアフラム部に形成される反射膜を比較的薄くすることができ、ダイアフラム部と該反射膜との熱膨張差に起因する熱応力を小さくすることができ、その結果、該熱応力に起因して光学式圧力センサの測定精度の低下(温度ドリフト)が発生することを抑制することができる。
(12)上記光学式圧力センサの製造方法において、前記特定の金属は、Siと、SiCと、Alと、Cuと、Crと、Niと、Tiと、Auと、の少なくとも1つを含む構成としてもよい。本光学式圧力センサの製造方法によれば、-10℃以上、200℃以下という過度に高くない温度で、第1部材と第2部材とをより確実に接合することができる。
(13)上記光学式圧力センサの製造方法において、前記第1部材と、前記第2部材とは、同一材料により形成されている構成としてもよい。本光学式圧力センサの製造方法によれば、製造された光学式圧力センサにおいて、第1部材と第2部材との熱膨張率の差を低減することができ、該熱膨張率の差に起因して光学式圧力センサの測定精度が低下することを抑制することができる。
 なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、光学式圧力センサ、光学式圧力センサを備える医療用デバイス、それらの製造方法等の形態で実現することができる。
本実施形態における圧力センサ付きガイドワイヤ10の構成を概略的に示す説明図 光学式圧力センサ12の構成を示す説明図 光学式圧力センサ12の動作を示す説明図 光学式圧力センサ12の製造方法を示すフローチャート 光学式圧力センサ12の製造方法を模式的に示す説明図 複数個の光学式圧力センサ12を同時に製造する方法を模式的に示す説明図 比較例の光学式圧力センサ12Xの構成を示す説明図 第2実施形態における光学式圧力センサ12aの構成を概略的に示す説明図 第3実施形態における光学式圧力センサ12bの構成を概略的に示す説明図 第1変形例の光学式圧力センサ12cの構成を概略的に示す説明図 第2変形例の光学式圧力センサ12dの構成を概略的に示す説明図 第3変形例の光学式圧力センサ12eの構成を概略的に示す説明図
A.実施形態:
A-1.圧力センサ付きガイドワイヤ10の構成:
 図1は、本実施形態における圧力センサ付きガイドワイヤ10の構成を概略的に示す説明図である。図1には、圧力センサ付きガイドワイヤ10の縦断面(YZ断面)の構成が示されている。図1において、Z軸正方向側が、体内に挿入される先端側(遠位側)であり、Z軸負方向側が、医師等の手技者によって操作される基端側(近位側)である。図1では、圧力センサ付きガイドワイヤ10の一部分の図示が省略されている。また、図1では、圧力センサ付きガイドワイヤ10の中心軸AXがZ軸方向に平行な直線状となった状態を示しているが、圧力センサ付きガイドワイヤ10は湾曲させることができる程度の柔軟性を有している。これらの点は、以降の図においても同様である。本明細書では、圧力センサ付きガイドワイヤ10およびその構成部材について、先端側の端を「先端」といい、先端およびその近傍を「先端部」といい、基端側の端を「基端」といい、基端およびその近傍を「基端部」という。
 圧力センサ付きガイドワイヤ10は、圧力を測定するために患者の体内に挿入される医療用デバイスである。例えば、圧力センサ付きガイドワイヤ10は、冠血流予備量比(FFR)を特定する目的で、冠動脈の圧力の測定に用いられる。なお、圧力センサ付きガイドワイヤ10は、体内の他の箇所の圧力(例えば、脳の血管の圧力や胆管等の器官の圧力)の測定にも用いられ得る。圧力センサ付きガイドワイヤ10の全長は、例えば1500mm~2000mm程度であり、圧力センサ付きガイドワイヤ10の外径は、例えば0.2mm~1mm程度である。
 圧力センサ付きガイドワイヤ10は、光学式圧力センサ12と、基端側コアシャフト13と、先端側コアシャフト15と、コイル体16と、先端側接合部17とを備える。
 基端側コアシャフト13は、中心軸AXに沿って延伸する長尺状の部材である。基端側コアシャフト13の外径は、基端から先端にわたって略一定である。基端側コアシャフト13には、先端から基端まで貫通する貫通孔18が形成されており、該貫通孔18内に、後述する光学式圧力センサ12の光伝送媒体200が収容されている。また、基端側コアシャフト13の先端には、貫通孔18に連通する凹部19が形成されており、凹部19により構成された空間(ハウジング)に、後述する光学式圧力センサ12の光学素子100が収容されている。基端側コアシャフト13の先端部の側面には、凹部19に連通する窓部(図示せず)が設けられており、光学式圧力センサ12は、該窓部から凹部19に流入する血液による圧力を測定する。なお、該窓部は、例えば基端側コアシャフト13の先端部の上面と下面の2か所に設けられている。基端側コアシャフト13の各位置における横断面(XY断面)の形状は、任意の形状を取り得るが、例えば、円形や矩形である。
 先端側コアシャフト15は、中心軸AXに沿って延伸する長尺状の部材である。先端側コアシャフト15は、基端から先端に向けて外形が徐々に小さくなるテーパ部15Pと、テーパ部15Pの先端から先端側に延伸し、外径が略一定である細径部15Dと、テーパ部15Pの基端側に設けられたフランジ部15Fとから構成されている。先端側コアシャフト15の各位置における横断面(XY断面)の形状は、任意の形状を取り得るが、例えば、円形や矩形である。先端側コアシャフト15の基端部を構成するフランジ部15Fは、基端側コアシャフト13の先端部に、例えばロウ付けやレーザ溶接により接合されている。
 基端側コアシャフト13および先端側コアシャフト15を形成する材料としては、例えば、ステンレス鋼、Ni-Ti合金、ピアノ線等が用いられる。
 コイル体16は、1本または複数本の線材が先端側コアシャフト15の外周に巻き回された中空円筒状のコイル状部材である。コイル体16を構成する各線材は、単一の素線から構成されていてもよいし、複数の素線が撚り合わされた撚り線であってもよい。コイル体16の外径は、基端から先端にわたって略一定である。コイル体16の基端部は、先端側コアシャフト15の基端部を構成するフランジ部15Fに、例えばロウ付けやレーザ溶接により接合されている。また、コイル体16の先端部は、先端側接合部17を介して先端側コアシャフト15の先端部に接合されている。なお、先端側接合部17は、圧力センサ付きガイドワイヤ10の最先端部を構成しており、その外周面は滑らかな面(例えば、略半球面)となっている。
 コイル体16を形成する材料としては、例えば、ステンレス鋼、Ni-Ti合金、ピアノ線といった放射線透過材料や、白金、金、タングステン、またはこれらの合金といった放射線不透過材料が用いられる。また、先端側接合部17を形成する材料としては、例えば、金属ハンダ(Au-Sn合金、Sn-Ag合金、Sn-Pb合金、Pb-Ag合金等)、ロウ材(アルミニウム合金ロウ、銀ロウ、金ロウ等)、接着剤(エポキシ系接着剤等)等が用いられる。
A-2.光学式圧力センサ12の構成:
 次に、圧力センサ付きガイドワイヤ10が備える光学式圧力センサ12の構成について説明する。図2は、光学式圧力センサ12の構成を示す説明図である。図2には、光学式圧力センサ12の先端部の縦断面(YZ断面)の構成が示されている。
 本実施形態の光学式圧力センサ12は、ファブリ・ペロー干渉型の圧力センサである。図1および図2に示すように、光学式圧力センサ12は、光学素子100と、光学素子100に取り付けられた光伝送媒体200とを備える。
 図2に示すように、光学素子100は、内部にキャビティと呼ばれる密閉空間108が形成された略円筒状の箱体である。より詳細には、光学素子100は、基端側部材110と、先端側部材120とから構成されている。基端側部材110は、有底筒状の部材である。すなわち、基端側部材110は、中心軸AXに略直交する略円板状の板状部111と、板状部111の周縁部から先端側に所定の長さだけ延びる側壁部116とを有する。側壁部116は、板状部111の周縁部の全周にわたって連続的に形成されている。また、先端側部材120は、中心軸AXに略直交する略円板状の部材である。本実施形態では、基端側部材110の外径と先端側部材120の外径とは、略同一である。本実施形態において、基端側部材110は、特許請求の範囲における第1部材の一例であり、先端側部材120は、特許請求の範囲における第2部材の一例であり、先端側部材120の全体は、特許請求の範囲における第2部材の板状部の一例である。
 先端側部材120の基端側表面(基端側部材110側の表面であり、以下、「基端側表面122」という。)における周縁部の領域(以下、「側壁対向領域122P」という。)と、基端側部材110の側壁部116の先端面117の全体とは、Z軸方向に互いに対向しており、かつ、接合材として機能する後述の基端側反射膜101および先端側反射膜102を介して互いに接合されている。これにより、基端側部材110と先端側部材120とが互いに接合されている。互いに接合された基端側部材110と先端側部材120とにより構成される光学素子100の内部には、基端側部材110の板状部111および側壁部116と先端側部材120とにより画定された略円柱状の密閉空間108が形成されている。密閉空間108の内部は、真空である。本実施形態において、基端側部材110の側壁部116の先端面117の全体は、特許請求の範囲における第1部材側対向領域の一例であり、先端側部材120の基端側表面122の側壁対向領域122Pは、特許請求の範囲における第2部材側対向領域の一例である。
 先端側部材120は、非常に薄い(例えば、厚さ0.5μm~10μm程度の)板状部材である。そのため、先端側部材120のうち、基端側部材110の側壁部116の先端面117に接合されていない部分(すなわち、密閉空間108に対向する部分)は、外部の圧力によって変形する(たわむ)ダイアフラム部128を構成する。
 基端側部材110および先端側部材120の形成材料としては、例えば、シリコン、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス等を用いることができる。基端側部材110と先端側部材120とは、それぞれ、全体が同じ材料により形成されていてもよいし、部分毎に互いに異なる材料により形成されていてもよい。また、基端側部材110の形成材料と先端側部材120の形成材料とは、同一材料であってもよいし、互いに異なる材料であってもよい。なお、基端側部材110および先端側部材120の形成材料は、光学式圧力センサ12の温度ドリフトを抑制するという観点から、熱膨張率が低く、弾性率が低い材料であることが好ましい。また、基端側部材110の形成材料は、光透過性が高い材料であることが好ましい。また、基端側部材110の形成材料と先端側部材120の形成材料とは、熱膨張率が互いに近いことが好ましい。以上の観点から、基端側部材110および先端側部材120の形成材料は、互いに同一材料であることが好ましく、例えば共に石英ガラスであることが好ましい。
 光学素子100内には、密閉空間108を挟んで互いに対向(正対)する2つの反射膜が形成されている。より詳細には、基端側部材110の板状部111における密閉空間108に対向する表面(以下、「底面114」という。)には、基端側反射膜101が形成されている。基端側反射膜101は、光伝送媒体200によって伝送される光の一部を反射し、残りの一部を透過するように構成されている。本実施形態では、基端側反射膜101は、基端側部材110の板状部111の底面114の全体に形成されている。また、本実施形態では、基端側反射膜101は、底面114に加えて、側壁部116の内周面にも形成されている。本実施形態において、基端側反射膜101は、特許請求の範囲における第1反射膜の一例である。
 また、先端側部材120の基端側表面122における密閉空間108に対向する領域(上述した側壁対向領域122Pにより囲まれた領域であり、以下、「空間対向領域122C」という。)には、先端側反射膜102が形成されている。先端側反射膜102は、光伝送媒体200によって伝送される光の少なくとも一部を反射するように構成されている。本実施形態では、先端側反射膜102は、先端側部材120の基端側表面122における空間対向領域122Cの全体に形成されている。なお、先端側部材120の基端側表面122における空間対向領域122Cは、換言すれば、ダイアフラム部128における密閉空間108に対向する表面である。そのため、先端側反射膜102は、ダイアフラム部128における密閉空間108に対向する表面の全体に形成されていると言える。また、本実施形態では、先端側反射膜102は、先端側部材120の基端側表面122における空間対向領域122Cから連続して、側壁対向領域122Pの全体にも形成されている。すなわち、本実施形態では、先端側部材120の基端側表面122の全体に、先端側反射膜102が形成されている。本実施形態において、先端側反射膜102は、特許請求の範囲における第2反射膜の一例であり、先端側部材120の基端側表面122における空間対向領域122Cは、特許請求の範囲における第1領域の一例であり、先端側部材120の基端側表面122における側壁対向領域122Pは、特許請求の範囲における第2領域の一例である。
 基端側反射膜101および先端側反射膜102は、中心軸AXに略直交するような膜状に形成されており、密閉空間108を挟んで互いに対向(正対)している。以下、基端側反射膜101と先端側反射膜102との間の間隔(すなわち、中心軸AXに沿った密閉空間108の高さ)を、キャビティ長Lcという。
 基端側反射膜101の厚さT1および先端側反射膜102の厚さT2は、例えば、1nm~50nm程度である。ただし、本実施形態では、基端側反射膜101と先端側反射膜102とのうち、光伝送媒体200からの距離が遠い方の反射膜である先端側反射膜102の厚さT2は、光伝送媒体200からの距離が近い方の反射膜である基端側反射膜101の厚さT1より厚い。なお、本明細書において、基端側反射膜101の厚さT1および先端側反射膜102の厚さT2は、基端側部材110と先端側部材120との接合面以外の箇所における各厚さを意味する。
 基端側反射膜101および先端側反射膜102の形成材料は、金属である。このような金属としては、例えば、Siと、SiCと、Alと、Cuと、Crと、Niと、Tiと、Auと、の少なくとも1つを含む金属を用いることができる。本実施形態では、基端側反射膜101と先端側反射膜102とは、同一材料により形成されている。なお、基端側反射膜101および先端側反射膜102の形成材料は、光学式圧力センサ12の温度ドリフトを抑制するという観点から、熱膨張率が低く、弾性率が低い材料であることが好ましく、また、反射強度を高めるという観点から、反射率が高い材料であることが好ましい。基端側反射膜101および先端側反射膜102の形成材料や厚さは、光学式圧力センサ12に求められる光学特性に応じて、選択される。
 光伝送媒体200は、光を伝送するための長尺状の部材であり、本実施形態では光ファイバにより構成されている。光伝送媒体200の先端は、光学素子100の基端側部材110の板状部111における底面114とは反対側の表面(以下、「裏面113」という。)に取り付けられている。また、図1に示すように、光伝送媒体200の基端は、基端側コアシャフト13の基端まで達している。
 図1に示すように、光伝送媒体200には、光源21と、分光器22と、コンソール23とが接続されている。光源21は、光伝送媒体200に向けて光を発する装置である。分光器22は、光伝送媒体200から入射される光を分光して各波長の強度を測定する装置である。コンソール23は、光源21および分光器22を制御しつつ、分光器22から入力される各波長の強度信号を外部の圧力値に変換する装置である。
A-3.光学式圧力センサ12の動作:
 次に、光学式圧力センサ12の動作について説明する。図3は、光学式圧力センサ12の動作を示す説明図である。図3には、ダイアフラム部128が変形した状態の光学式圧力センサ12の先端部の縦断面(YZ断面)の構成が示されている。
 図2および図3に示すように、外部の圧力Pに応じて、光学式圧力センサ12のダイアフラム部128は変形する(たわむ)。ダイアフラム部128が変形すると、光学素子100に設けられた基端側反射膜101と先端側反射膜102との間の距離(キャビティ長Lc)が変化する。より具体的には、外部の圧力Pが高いほど、ダイアフラム部128がより大きく変形し、キャビティ長Lcがより小さい値となる。
 図2および図3において白抜き矢印で示すように、光源21(図1)から光伝送媒体200に向けて発せられた光40の少なくとも一部は、光学素子100の基端側部材110の板状部111および基端側反射膜101を透過して、密閉空間108内に入射する。密閉空間108内に入射した光40は、基端側反射膜101および先端側反射膜102の間で多重反射する。この多重反射の際に、光の干渉が生ずる。このときの干渉ピーク波長は、キャビティ長Lc、すなわち、外部の圧力Pに応じて変化する。該干渉ピーク波長と外部の圧力Pとの対応関係は、予め設定され、コンソール23に記憶されている。
 光学素子100の密閉空間108において多重反射した光40の少なくとも一部は、基端側反射膜101および基端側部材110の板状部111を透過して、再び光伝送媒体200内に戻され、光伝送媒体200を介して分光器22に入力される。分光器22において、入力された光の干渉ピーク波長が測定され、コンソール23において、干渉ピーク波長に基づき外部の圧力Pが測定される。外部の圧力Pの測定値は、例えばコンソール23に設けられた表示部に表示される。
A-4.光学式圧力センサ12の製造方法:
 次に、光学式圧力センサ12の製造方法について説明する。図4は、光学式圧力センサ12の製造方法を示すフローチャートであり、図5は、光学式圧力センサ12の製造方法を模式的に示す説明図である。
 はじめに、基端側部材110と先端側部材120とを準備する(S110、図5のA欄参照、以下、「準備工程」という。)。なお、基端側部材110は、例えば、略円柱状の部材に対して異方性エッチングを行い、密閉空間108を構成するための凹部118を形成することにより作製することができる。S110の工程(準備工程)は、特許請求の範囲における第1工程の一例である。
 次に、基端側部材110および先端側部材120の表面を研磨する(S120、以下、「研磨工程」という。)。研磨工程は、例えば、化学的機械研磨(CMP)により行われる。また、研磨工程は、少なくとも、基端側部材110と先端側部材120との接合面に対して行われる。すなわち、研磨工程は、少なくとも、基端側部材110の側壁部116の先端面117と、先端側部材120の基端側表面122の側壁対向領域122Pと、に対して行われる。なお、研磨工程が、他の表面領域に行われてもよい。また、研磨工程は、研磨対象表面の表面粗さSaが50nm未満になるように行われる。なお、研磨工程は、表面粗さSaが10nm未満になるように行われることがより好ましく、表面粗さSaが1nm未満になるように行われることがさらに好ましい。ここでいう表面粗さSaは、下記の式(1)により表される算術平均高さである。下記の式(1)において、Z(x,y)は座標(x,y)における高さであり、Aはxy面における面積である。S120の工程(研磨工程)のうち、基端側部材110の側壁部116の先端面117を研磨する工程は、特許請求の範囲における第5工程の一例であり、先端側部材120の基端側表面122の側壁対向領域122Pを研磨する工程は、特許請求の範囲における第6工程の一例である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 次に、-10℃以上、200℃以下、かつ、標準大気圧未満の真空下において、基端側部材110の表面に基端側反射膜101を形成すると共に、先端側部材120の表面に先端側反射膜102を成膜する(S130、図5のB欄参照、以下、「成膜工程」という。)。基端側反射膜101および先端側反射膜102の成膜は、例えば、電子ビーム蒸着により行われる。基端側部材110における基端側反射膜101の形成範囲は、少なくとも、板状部111の底面114の全体と、側壁部116の先端面117の全体とを含む。なお、本実施形態では、側壁部116の内周面にも基端側反射膜101が形成される。一方、先端側部材120における先端側反射膜102の形成範囲は、先端側部材120の基端側表面122のうち、側壁対向領域122Pの全体、および、側壁対向領域122Pによって囲まれた領域である空間対向領域122Cの全体である。すなわち、本実施形態では、先端側部材120における先端側反射膜102の形成範囲は、基端側表面122の全体である。S130の工程(成膜工程)のうち、基端側反射膜101を成膜する工程は、特許請求の範囲における第2工程の一例であり、先端側反射膜102を成膜する工程は、特許請求の範囲における第3工程の一例である。
 基端側反射膜101および先端側反射膜102の形成材料は、金属であり、好ましくはSiと、SiCと、Alと、Cuと、Crと、Niと、Tiと、Auと、の少なくとも1つを含む金属である。また、本実施形態では、基端側反射膜101の形成材料と先端側反射膜102の形成材料とは、互いに同一である。また、基端側反射膜101の形成と先端側反射膜102の形成とは、共に、-10℃以上、200℃以下、かつ、標準大気圧未満の真空下において実行されるが、各反射膜の形成が1つのチャンバ内で実行されてもよいし、個別のチャンバ内で互いに独立して実行されてもよい。基端側反射膜101および先端側反射膜102の形成環境は、10-1PA以下の真空であることがより好ましく、10-3PA以下の真空であることがさらに好ましい。なお、基端側反射膜101および先端側反射膜102の形成環境における圧力の下限は、装置限界により決まる値である。また、基端側反射膜101および先端側反射膜102の形成環境は、0℃以上、100℃以下であることがより好ましく、10℃以上、30℃以下であることがさらに好ましい。また、基端側反射膜101および先端側反射膜102の形成の際に、加熱が行われないことが好ましい。基端側反射膜101および先端側反射膜102の膜厚は、例えば1nm~50nm程度である。ただし、本実施形態では、先端側反射膜102の厚さT2は、基端側反射膜101の厚さT1より厚い。
 次に、-10℃以上、200℃以下、かつ、標準大気圧未満の真空下において、基端側反射膜101が成膜された基端側部材110の側壁部116の先端面117と、先端側反射膜102が成膜された先端側部材120の基端側表面122の側壁対向領域122Pとを当接させることによって、基端側部材110と先端側部材120とを接合することにより、光学素子100を得る(S140、図5のC欄参照、以下、「接合工程」という。)。このように、本実施形態では、基端側部材110と先端側部材120との接合を、原子拡散接合により実現している。原子拡散接合は、真空下で接合薄膜を形成し、その表面エネルギーと原子再配列現象を利用して、2つの部材を接合する接合方法である。原子拡散接合では、任意の材料により形成された部材同士(同種材料部材または異種材料部材)を比較的低温で接合することができる。本実施形態では、基端側反射膜101および先端側反射膜102を、原子拡散接合における接合薄膜としても利用している。すなわち、基端側反射膜101のうち、基端側部材110の側壁部116の先端面117に形成された部分、および、先端側反射膜102のうち、先端側部材120の基端側表面122の側壁対向領域122Pに形成された部分は、反射膜(ミラー)として機能させるものではなく、基端側部材110と先端側部材120との接合のための接合薄膜として機能させるものである。S140の工程(接合工程)は、特許請求の範囲における第4工程の一例である。
 なお、接合工程は、-10℃以上、200℃以下、かつ、標準大気圧未満の真空下において実行されるが、基端側反射膜101および/または先端側反射膜102の成膜に引き続いて同じチャンバ内で実行されてもよいし、反射膜の成膜後にチャンバから一旦取り出された後、あらためてチャンバ内で実行されてもよい。また、接合工程の環境は、10-1PA以下の真空であることがより好ましい。また、接合工程の環境は、0℃以上、100℃以下であることがより好ましく、10℃以上、30℃以下であることがさらに好ましい。また、接合工程において、基端側部材110と先端側部材120とを重ねた後、基端側部材110と先端側部材120との積層体に所定の荷重(例えば、1t程度の荷重)を加えてもよい。
 最後に、光学素子100に光伝送媒体200を取り付ける(S150、以下、「取り付け工程」という。)。より詳細には、基端側部材110の板状部111の裏面113に、光伝送媒体200を取り付ける。光伝送媒体200の取り付けは、例えば光学用接着剤や溶融接続により行われる。S150の工程(取り付け工程)は、特許請求の範囲における第7工程の一例である。主として以上の工程により、本実施形態の光学式圧力センサ12を作製することができる。
 なお、上記では1つの光学式圧力センサ12の製造方法を説明したが、複数個の光学式圧力センサ12を同時に製造することもできる。図6は、複数個の光学式圧力センサ12を同時に製造する方法を模式的に示す説明図である。図6には、6個の光学式圧力センサ12を同時に製造する方法が模式的に示されている。以下、複数個の光学式圧力センサ12を同時に製造する方法について、上述した1つの光学式圧力センサ12を製造する方法と異なる点を中心として、簡単に説明する。
 はじめに、図6のA欄に示すように、先端側部材120の材料である先端側部材材料120Zを準備し、加工時の先端側部材120の保護のために、先端側部材材料120Zに保護基板60を接合する。先端側部材材料120Zは、例えば石英ガラスの平板であり、保護基板60は、例えばシリコンの平板である。先端側部材材料120Zと保護基板60との接合は、例えば原子拡散接合により行うことができる。
 次に、図6のB欄に示すように、基端側部材110の材料である基端側部材材料110Zを準備し、例えばエッチングにより、光学式圧力センサ12の作製個数分(6個)の凹部118を形成する。基端側部材材料110Zは、例えば石英ガラスの平板である。次に、基端側部材材料110Zの表面および各凹部118の底面114(図5のA欄参照)に基端側反射膜101を形成すると共に、先端側部材材料120Zの表面に先端側反射膜102を形成し、基端側部材材料110Zと先端側部材材料120Zとを重ね合わせる。これにより、図6のC欄に示すように、基端側部材材料110Zと先端側部材材料120Zとが原子拡散接合により接合され、基端側部材材料110Zと先端側部材材料120Zと保護基板60との積層体が得られる。
 次に、基端側部材材料110Zと先端側部材材料120Zと保護基板60との積層体に対する切り出し加工を行うことにより、基端側部材110と先端側部材120とから構成された所定の個数(6個)の光学素子100と保護基板60との積層体を得る(図6のD欄参照)。次に、得られた各積層体から保護基板60を除去することにより、光学素子100を得る(図6のE欄参照)。最後に、光学素子100に光伝送媒体200を取り付ける(図6のF欄参照)。以上の工程により、複数の(6個の)光学式圧力センサ12を同時に製造することができる。なお、保護基板60の除去は、積層体(保護基板60付きの光学素子100)に光伝送媒体200を取り付けた後に行ってもよい。また、保護基板60の形成材料としてシリコンを用いる場合に、基端側反射膜101および先端側反射膜102の形成材料としてシリコンを用いると、保護基板60の除去の際に基端側反射膜101および先端側反射膜102が除去されるおそれがあるため、この場合には、基端側反射膜101および先端側反射膜102の形成材料としてTiやAlを用いてもよい。
A-5.本実施形態の効果:
 以上説明したように、本実施形態の圧力センサ付きガイドワイヤ10を構成する光学式圧力センサ12は、光学素子100を構成する基端側部材110および先端側部材120と、光伝送媒体200とを備える。基端側部材110は、板状部111を有している。また、先端側部材120は、全体が板状部として機能する。基端側部材110および先端側部材120は、先端側部材120と基端側部材110の板状部111とが対向する姿勢で互いに接合されている。基端側部材110は、板状部111から延びて先端面が先端側部材120の表面に接合された側壁部116を有している。基端側部材110の板状部111および側壁部116と先端側部材120とによって、密閉空間108が画定されている。また、光伝送媒体200は、基端側部材110の板状部111における密閉空間108側の表面(底面114)とは反対側の表面(裏面113)に取り付けられている。基端側部材110の板状部111における密閉空間108に対向する表面である底面114には、光伝送媒体200によって伝送される光を反射する基端側反射膜101が形成されている。先端側部材120における基端側部材110側の表面である基端側表面122は、密閉空間108に対向する空間対向領域122Cと、基端側部材110の側壁部116の先端面117に対向する側壁対向領域122Pと、を含み、空間対向領域122Cの全体に、光伝送媒体200によって伝送される光を反射する先端側反射膜102が形成されている。
 このように、本実施形態の光学式圧力センサ12では、先端側部材120の基端側表面122における空間対向領域122Cの全体に、先端側反射膜102が形成されている。そのため、本実施形態の光学式圧力センサ12によれば、以下に説明するように、光学式圧力センサの測定精度を十分に向上させることができる。
 図7は、比較例の光学式圧力センサ12Xの構成を示す説明図である。比較例の光学式圧力センサ12Xでは、先端側部材120の基端側表面122における空間対向領域122Cの全体ではなく、中央部の一部のみに先端側反射膜102が形成されており、空間対向領域122Cの周縁部には先端側反射膜102が形成されていない。これは、比較例の光学式圧力センサ12Xの製造の際に、先端側部材120に例えば蒸着やスパッタリングによって先端側反射膜102を形成した後に、先端側部材120と基端側部材110とを、例えば溶融による方法やAu-Snロウ付けによる方法を用いて接合しているからである。すなわち、この比較例では、先端側部材120と基端側部材110との接合面に先端側反射膜102が形成されることによって接合不良が発生しないように、空間対向領域122Cの周縁部への先端側反射膜102の形成を避け、空間対向領域122Cの中央部のみに先端側反射膜102を形成しているのである。なお、比較例の光学式圧力センサ12Xでは、同様に、基端側部材110の板状部111における底面114の全体ではなく、中央部の一部のみに基端側反射膜101が形成されており、該底面114の周縁部には基端側反射膜101が形成されていない。
 このように、比較例の光学式圧力センサ12Xでは、先端側反射膜102が、先端側部材120の基端側表面122における空間対向領域122Cの全体ではなく、中央部の一部のみに形成されている。そのため、比較例の光学式圧力センサ12Xでは、密閉空間108内において先端側反射膜102による光の反射強度を十分に向上させることができない。また、比較例の光学式圧力センサ12Xでは、基端側表面122の空間対向領域122Cにおいて先端側反射膜102の形成位置ずれが発生し、該位置ずれに起因して干渉波形のバックグラウンドが増減するおそれがある。その結果、比較例の光学式圧力センサ12Xでは、光学式圧力センサ12Xの測定精度を十分に向上させることができない。
 これに対し、図2および図3に示すように、本実施形態の光学式圧力センサ12では、先端側反射膜102が、先端側部材120の基端側表面122における空間対向領域122Cの全体に形成されている。そのため、先端側反射膜102による光の反射強度を十分に向上させることができると共に、基端側表面122の空間対向領域122Cにおいて先端側反射膜102の形成位置ずれが発生することを回避することができる。従って、本実施形態の光学式圧力センサ12によれば、光学式圧力センサ12の測定精度を十分に向上させることができる。
 また、本実施形態の光学式圧力センサ12では、基端側反射膜101と先端側反射膜102とのうち、光伝送媒体200からの距離が遠い方の反射膜である先端側反射膜102の厚さT2が、光伝送媒体200からの距離が近い方の反射膜である基端側反射膜101の厚さT1より厚い。そのため、密閉空間108内で多重反射する光が、先端側反射膜102を透過することを抑制することができる。密閉空間108内で多重反射する光が先端側反射膜102を透過すると、該光が先端側部材120の内部を通って先端側部材120の先端面に至り、該先端面で反射して再び密閉空間108内に戻り、そのように戻された光が密閉空間108内での多重反射の干渉波長のピーク値に影響を与え、その結果、光学式圧力センサ12の測定精度が低下するおそれがある。本実施形態の光学式圧力センサ12によれば、密閉空間108内で多重反射する光が先端側反射膜102を透過することを抑制することができるため、光学式圧力センサ12の測定精度が低下することを抑制することができる。また、本実施形態の光学式圧力センサ12では、基端側反射膜101の厚さT1を比較的薄くすることができるため、基端側反射膜101を透過して密閉空間108内に至る光量を多くすることができ、その結果、多重反射の干渉波長のピーク値を大きくすることができ、光学式圧力センサ12の測定精度を向上させることができる。
 なお、本実施形態の光学式圧力センサ12では、基端側部材110と先端側部材120が同一材料により形成されていることが好ましい。このようにすれば、基端側部材110と先端側部材120との熱膨張率の差を低減することができ、該熱膨張率の差に起因して光学式圧力センサ12の測定精度が低下することを抑制することができる。
 また、本実施形態の光学式圧力センサ12では、先端側部材120における密閉空間108に対向する部分は、外部の圧力によって変形するダイアフラム部128を構成する。そのため、本実施形態の光学式圧力センサ12では、ダイアフラム部128における密閉空間108に対向する表面の全体に、先端側反射膜102が形成されている。従って、以下に説明するように、ダイアフラム部128が破損したりダイアフラム部128の耐久性が低下したりすることを抑制することができると共に、光学式圧力センサ12の測定精度が低下することを抑制することができる。
 すなわち、比較例の光学式圧力センサ12Xでは、先端側反射膜102が、ダイアフラム部128における密閉空間108に対向する表面(空間対向領域122C)の中央部の一部のみに形成されているため、先端側反射膜102のエッジEがダイアフラム部128上に位置する。そのため、ダイアフラム部128が変形した際に先端側反射膜102のエッジEの位置に応力が集中し、ダイアフラム部128が破損するおそれがある。また、ダイアフラム部128の先端側反射膜102には反射膜形成時の残留応力が発生していることが多く、先端側反射膜102のエッジEの位置に該残留応力が集中するため、ダイアフラム部128の耐久性が低下するおそれがある。さらに、外部温度が変化した際に、ダイアフラム部128と先端側反射膜102との熱膨張差に起因する熱応力が先端側反射膜102のエッジEの位置に集中するため、ダイアフラム部128が変形しやすくなり、その結果、光学式圧力センサ12の測定精度の低下(温度ドリフト)が発生するおそれがある。
 これに対し、本実施形態の光学式圧力センサ12では、ダイアフラム部128における密閉空間108に対向する表面の全体に先端側反射膜102が形成されているため、先端側反射膜102のエッジEがダイアフラム部128上に位置しない。そのため、本実施形態の光学式圧力センサ12によれば、ダイアフラム部128が変形した際に先端側反射膜102のエッジEの位置に応力が集中することを抑制することができ、ダイアフラム部128が破損することを抑制することができる。また、先端側反射膜102のエッジEの位置に残留応力が集中しても、ダイアフラム部128の耐久性が低下することを抑制することができる。さらに、外部温度が変化した際に、ダイアフラム部128と先端側反射膜102との熱膨張差に起因する熱応力が先端側反射膜102のエッジEの位置に集中しても、ダイアフラム部128が変形しやすくなることを回避することができ、光学式圧力センサ12の測定精度の低下(温度ドリフト)が発生することを抑制することができる。
 また、本実施形態の光学式圧力センサ12では、先端側反射膜102は、先端側部材120における基端側表面122の空間対向領域122Cから連続して側壁対向領域122Pにも形成されている。換言すれば、先端側反射膜102が、ダイアフラム部128における密閉空間108に対向する表面から連続して、先端側部材120における基端側部材110との接合面にも形成されている。そのため、先端側反射膜102のエッジEは、ダイアフラム部128の外周縁上にも位置せず、ダイアフラム部128の外周縁より外周側に位置する。従って、本実施形態の光学式圧力センサ12によれば、ダイアフラム部128が変形した際に先端側反射膜102のエッジEの位置に応力が集中することを効果的に抑制することができ、ダイアフラム部128が破損することを効果的に抑制することができる。また、先端側反射膜102のエッジEの位置に残留応力が集中しても、ダイアフラム部128の耐久性が低下することを効果的に抑制することができる。さらに、外部温度が変化した際に、ダイアフラム部128と先端側反射膜102との熱膨張差に起因する熱応力が先端側反射膜102のエッジEの位置に集中しても、ダイアフラム部128が変形しやすくなることを効果的に回避することができ、光学式圧力センサ12の測定精度の低下(温度ドリフト)が発生することを効果的に抑制することができる。
 また、本実施形態の光学式圧力センサ12の製造方法は、準備工程(S110)と、成膜工程(S130)と、接合工程(S140)とを備える。準備工程(S110)は、基端側部材110と先端側部材120とを準備する工程である。成膜工程(S130)は、-10℃以上、200℃以下、かつ、標準大気圧未満の真空下において、基端側部材110の板状部111における先端側部材120に対向する表面である底面114、および、基端側部材110の側壁部116の先端面117のうちの先端側部材120に対向する領域(先端面117の全体)に、特定の金属により形成され、光を反射する基端側反射膜101を成膜する工程を含む。また、成膜工程(S130)は、-10℃以上、200℃以下、かつ、標準大気圧未満の真空下において、先端側部材120における基端側部材110側の表面である基端側表面122のうち、基端側部材110の側壁部116の先端面117に対向する側壁対向領域122P、および、側壁対向領域122Pによって囲まれた空間対向領域122Cの全体に、上記特定の金属により形成され、光を反射する先端側反射膜102を成膜する工程を含む。接合工程(S140)は、-10℃以上、200℃以下、かつ、標準大気圧未満の真空下において、基端側反射膜101が成膜された基端側部材110の側壁部116の先端面117と、先端側反射膜102が成膜された先端側部材120の基端側表面122の側壁対向領域122Pとを当接させることによって、基端側部材110と先端側部材120とを接合する工程である。
 このように、本実施形態の光学式圧力センサ12の製造方法では、-10℃以上、200℃以下という過度に高くない温度で基端側部材110と先端側部材120とを接合することができるため、光学式圧力センサ12の製造の際に各部材に熱ひずみが発生することを抑制することができる。また、基端側部材110と先端側部材120との接合の際に溶融物や接着剤を用いることがないため、溶融物や接着剤の流れ出しに起因する光学式圧力センサ12の品質低下を抑制することができる。さらに、基端側反射膜101および先端側反射膜102を基端側部材110と先端側部材120との接合のための接合材として機能させることができるため、反射膜の成膜と接合材の形成とを別々の工程として実施する製造方法と比較して、製造の効率化を実現することができる。また、基端側反射膜101および先端側反射膜102の形成の際に酸系の薬剤を使用する必要がないため、酸系の薬剤による基端側部材110および先端側部材120の表面の荒れに起因する接合不良や光透過性の低下を抑制することができる。
 また、本実施形態の光学式圧力センサ12の製造方法は、さらに、研磨工程(S120)を備える。研磨工程(S120)は、成膜工程(S130)の前に、基端側部材110の側壁部116の先端面117を研磨する工程を含む。また、研磨工程(S120)は、成膜工程(S130)の前に、先端側部材120の基端側表面122の側壁対向領域122Pを研磨する工程を含む。そのため、本実施形態の光学式圧力センサ12の製造方法によれば、基端側部材110の側壁部116の先端面117と基端側反射膜101との接合強度、および、先端側部材120の基端側表面122の側壁対向領域122Pと先端側反射膜102との接合強度を向上させることができ、その結果、基端側部材110と先端側部材120との接合強度を向上させることができる。なお、研磨工程(S120)は、基端側部材110の側壁部116の先端面117および先端側部材120の基端側表面122の側壁対向領域122Pを、表面粗さSaが50nm未満になるように研磨する工程である。そのため、本実施形態の光学式圧力センサ12の製造方法によれば、基端側部材110の側壁部116の先端面117と基端側反射膜101との接合強度、および、先端側部材120の基端側表面122の側壁対向領域122Pと先端側反射膜102との接合強度を効果的に向上させることができ、その結果、基端側部材110と先端側部材120との接合強度を効果的に向上させることができる。
 また、本実施形態の光学式圧力センサ12の製造方法は、さらに、接合工程(S140)の後に、基端側部材110における密閉空間108側の表面とは反対側の表面である裏面113に、光伝送媒体200を取り付ける取り付け工程(S150)を備える。また、成膜工程(S130)は、基端側反射膜101と先端側反射膜102とのうち、取り付け工程(S150)の後の状態において光伝送媒体200からの距離が遠い方の反射膜である先端側反射膜102の厚さT2が、光伝送媒体200からの距離が近い方の反射膜である基端側反射膜101の厚さT1より厚くなるように、実行される。そのため、本実施形態の光学式圧力センサ12の製造方法によれば、製造された光学式圧力センサ12において、密閉空間108内で多重反射する光が先端側反射膜102を透過することを抑制することができ、光学式圧力センサ12の測定精度が低下することを抑制することができる。また、本実施形態の光学式圧力センサ12の製造方法によれば、基端側反射膜101の厚さT1を比較的薄くすることができるため、基端側反射膜101を透過して密閉空間108内に至る光量を多くすることができ、その結果、多重反射の干渉波長のピーク値を大きくすることができ、光学式圧力センサ12の測定精度を向上させることができる。
 また、本実施形態の光学式圧力センサ12の製造方法は、成膜工程(S130)において成膜される基端側反射膜101および先端側反射膜102の形成材料である特定の金属は、Siと、SiCと、Alと、Cuと、Crと、Niと、Tiと、Auと、の少なくとも1つを含むことが好ましい。このようにすれば、-10℃以上、200℃以下という過度に高くない温度で、基端側部材110と先端側部材120とをより確実に接合することができる。
 また、本実施形態の光学式圧力センサ12の製造方法では、基端側部材110と先端側部材120とが同一材料により形成されていることが好ましい。このようにすれば、製造された光学式圧力センサ12において、基端側部材110と先端側部材120との熱膨張率の差を低減することができ、該熱膨張率の差に起因して光学式圧力センサ12の測定精度が低下することを抑制することができる。
B.第2実施形態:
 図8は、第2実施形態における光学式圧力センサ12aの構成を概略的に示す説明図である。以下では、第2実施形態の光学式圧力センサ12aの構成のうち、上述した第1実施形態の光学式圧力センサ12と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。
 第2実施形態における光学式圧力センサ12aでは、基端側反射膜101と先端側反射膜102との厚さの大小関係が、第1実施形態における光学式圧力センサ12と異なっている。具体的には、第2実施形態における光学式圧力センサ12aでは、基端側反射膜101と先端側反射膜102とのうち、光伝送媒体200からの距離が近い方の反射膜である基端側反射膜101の厚さT1が、光伝送媒体200からの距離が遠い方の反射膜である先端側反射膜102の厚さT2より厚い。
 このように、第2実施形態の光学式圧力センサ12aでは、基端側反射膜101と先端側反射膜102とのうち、光伝送媒体200からの距離が近い方の反射膜である基端側反射膜101の厚さT1が、光伝送媒体200からの距離が遠い方の反射膜である先端側反射膜102の厚さT2より厚い。そのため、非常に薄い板状の部分であるダイアフラム部128に形成される先端側反射膜102を比較的薄くすることができ、ダイアフラム部128と先端側反射膜102との熱膨張差に起因する熱応力を小さくすることができ、その結果、該熱応力に起因して光学式圧力センサ12aの測定精度の低下(温度ドリフト)が発生することを抑制することができる。
C.第3実施形態:
 図9は、第3実施形態における光学式圧力センサ12bの構成を概略的に示す説明図である。以下では、第3実施形態の光学式圧力センサ12bの構成のうち、上述した第1実施形態の光学式圧力センサ12と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。
 第3実施形態における光学式圧力センサ12bでは、光学素子100を構成する基端側部材110と先端側部材120との構成が、第1実施形態における光学式圧力センサ12と異なっている。すなわち、第3実施形態における光学式圧力センサ12bでは、上述した第1実施形態とは反対に、基端側部材110が略円板状の部材であり、先端側部材120が有底筒状の部材である。
 より詳細には、先端側部材120は、中心軸AXに略直交する略円板状の板状部121と、板状部121の周縁部から基端側に所定の長さだけ延びる側壁部126とを有する。側壁部126は、板状部121の周縁部の全周にわたって連続的に形成されている。また、基端側部材110は、中心軸AXに略直交する略円板状の部材である。本実施形態において、先端側部材120は、特許請求の範囲における第1部材の一例であり、基端側部材110は、特許請求の範囲における第2部材の一例であり、基端側部材110の全体は、特許請求の範囲における第2部材の板状部の一例である。
 基端側部材110の先端側表面(先端側部材120側の表面であり、以下、「先端側表面112」という。)における周縁部の領域(以下、「側壁対向領域112P」という。)と、先端側部材120の側壁部126の先端面127の全体とは、Z軸方向に互いに対向しており、かつ、接合材として機能する基端側反射膜101および先端側反射膜102を介して互いに接合されている。これにより、基端側部材110と先端側部材120とが互いに接合されている。互いに接合された基端側部材110と先端側部材120とにより構成される光学素子100の内部には、先端側部材120の板状部121および側壁部126と基端側部材110とにより画定された密閉空間108が形成されている。先端側部材120の側壁部126の先端面127の全体は、特許請求の範囲における第1部材側対向領域の一例であり、基端側部材110の先端側表面112の側壁対向領域112Pは、特許請求の範囲における第2部材側対向領域の一例である。
 先端側部材120の板状部121における中央部(密閉空間108に対向する部分)は、非常に薄い板状部分であり、外部の圧力によって変形する(たわむ)ダイアフラム部128を構成する。
 光学素子100内には、密閉空間108を挟んで互いに対向(正対)する2つの反射膜が形成されている。より詳細には、基端側部材110の先端側表面112における密閉空間108に対向する領域(上述した側壁対向領域112Pにより囲まれた領域であり、以下、「空間対向領域112C」という。)には、基端側反射膜101が形成されている。基端側反射膜101は、光伝送媒体200によって伝送される光の一部を反射し、残りの一部を透過するように構成されている。本実施形態では、基端側反射膜101は、基端側部材110の先端側表面112における空間対向領域112Cの全体に形成されている。また、本実施形態では、基端側反射膜101は、基端側部材110の先端側表面112における空間対向領域112Cから連続して、側壁対向領域112Pの全体にも形成されている。すなわち、本実施形態では、基端側部材110の先端側表面112の全体に、基端側反射膜101が形成されている。基端側反射膜101は、特許請求の範囲における第2反射膜の一例であり、基端側部材110の先端側表面112における空間対向領域112Cは、特許請求の範囲における第1領域の一例であり、基端側部材110の先端側表面112における側壁対向領域112Pは、特許請求の範囲における第2領域の一例である。
 また、先端側部材120の板状部121における密閉空間108に対向する表面(以下、「底面124」という。)には、先端側反射膜102が形成されている。先端側反射膜102は、光伝送媒体200によって伝送される光の少なくとも一部を反射するように構成されている。本実施形態では、先端側反射膜102は、先端側部材120の板状部121の底面124の全体に形成されている。なお、先端側部材120の板状部121における底面124は、換言すれば、ダイアフラム部128における密閉空間108に対向する表面である。そのため、先端側反射膜102は、ダイアフラム部128における密閉空間108に対向する表面の全体に形成されていると言える。また、本実施形態では、先端側反射膜102は、底面124に加えて、側壁部126の内周面にも形成されている。先端側反射膜102は、特許請求の範囲における第1反射膜の一例である。
 基端側反射膜101の厚さT1および先端側反射膜102の厚さT2は、例えば、1nm~50nm程度である。ただし、本実施形態では、基端側反射膜101と先端側反射膜102とのうち、光伝送媒体200からの距離が遠い方の反射膜である先端側反射膜102の厚さT2は、光伝送媒体200からの距離が近い方の反射膜である基端側反射膜101の厚さT1より厚い。
 第3実施形態における光学式圧力センサ12bは、上述した第1実施形態における光学式圧力センサ12の製造方法と同様の方法(図4および図5参照)により製造することができる。ただし、上述したように、第3実施形態における光学式圧力センサ12bでは、基端側部材110が略円板状の部材であり、先端側部材120が有底筒状の部材であるため、その点に関して製造方法が異なる。
 第3実施形態における光学式圧力センサ12bは、上述した第1実施形態における光学式圧力センサ12と同様の構成を有しているため、第1実施形態における光学式圧力センサ12と同様に、基端側反射膜101による最大限の反射強度を得ることができると共に、先端側表面112の空間対向領域112Cにおいて基端側反射膜101の形成位置ずれが発生することを回避することができ、光学式圧力センサ12bの測定精度を十分に向上させることができる。
 また、第3実施形態における光学式圧力センサ12bの製造方法は、上述した第1実施形態における光学式圧力センサ12の製造方法と同様の方法であるため、光学式圧力センサ12bの製造の際に各部材に熱ひずみが発生することを抑制することができると共に、溶融物や接着剤の流れ出しに起因する光学式圧力センサ12bの品質低下を抑制することができ、さらに、光学式圧力センサ12bの製造の効率化を実現することができる。
D.変形例:
 本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
 上記実施形態における圧力センサ付きガイドワイヤ10およびそれを構成する光学式圧力センサ12の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。図10は、第1変形例の光学式圧力センサ12cの構成を概略的に示す説明図である。図10に示す第1変形例の光学式圧力センサ12cでは、基端側反射膜101が、基端側部材110の板状部111の底面114の全体に形成されているが、側壁部116の内周面には形成されていない。このように、基端側反射膜101が基端側部材110の側壁部116の内周面に形成されていなくてもよい。
 図11は、第2変形例の光学式圧力センサ12dの構成を概略的に示す説明図である。図11に示す第2変形例の光学式圧力センサ12dでは、基端側部材110の側壁部116の内周面が中心軸AXに対して傾斜しており、その結果、密閉空間108の径が先端側ほど大きくなっている。なお、このような形態は、例えば、基端側部材110の形成材料である略円柱状の部材に対して等方性エッチングを行い、密閉空間108を構成するための凹部として、側壁部116に近い位置ほど径が小さい凹部を形成することにより実現することができる。このように、基端側部材110の側壁部116は、必ずしも中心軸AXに平行な壁状である必要はなく、基端側部材110の板状部111から先端側に延びる壁状であれば、任意の形状を採用することができる。
 図12は、第3変形例の光学式圧力センサ12eの構成を概略的に示す説明図である。図12に示す第3変形例の光学式圧力センサ12eでは、先端側部材120の基端側表面122における中央部に、基端側に向けて突出する凸部129が形成されており、その結果、ダイアフラム部128における中央部の厚さが厚くなっている。図12に示す第3変形例の光学式圧力センサ12eによれば、外部の圧力に応じてダイアフラム部128が変形しても、ダイアフラム部128の中央部が中心軸AXに直交する状態を維持することができるため、ダイアフラム部128の中央部に形成された先端側反射膜102の表面が中心軸AXに直交する状態を維持することができ、その結果、先端側反射膜102による光の反射方向を中心軸AXに平行な方向に維持することができ、密閉空間108における光の多重反射の干渉ピーク波長に基づく外部の圧力の測定精度を向上させることができる。
 上記実施形態では、基端側部材110が板状部111と側壁部116とから構成されているが、基端側部材110が、板状部111と側壁部116とに加えて他の部分を有していてもよい。また、基端側部材110の側壁部116の先端面117の全体が、先端側部材120と接合されているが、基端側部材110の側壁部116の先端面117の一部の領域のみが、先端側部材120と接合されていてもよい。また、上記実施形態では、先端側部材120が全体として板状部を構成しているが、先端側部材120が、板状部に加えて他の部分を有していてもよい。また、先端側部材120の基端側表面122の周縁部の全体が、基端側部材110と接合されているが、先端側部材120の基端側表面122の周縁部の一部の領域のみが、基端側部材110と接合されていてもよい。
 上記実施形態において、基端側反射膜101の厚さT1と先端側反射膜102の厚さT2との大小関係は、任意に変更可能であり、例えば、基端側反射膜101の厚さT1と先端側反射膜102の厚さT2とを同一としてもよい。また、基端側反射膜101および/または先端側反射膜102を多層構成としてもよい。例えば、基端側反射膜101をSi層とAu層との2層構成とし、先端側反射膜102をSi単層としてもよい。この場合には、基端側反射膜101および先端側反射膜102が原子拡散接合の接合薄膜として機能するように、基端側反射膜101における先端側反射膜102と接する側をSi層とすればよい。
 上記実施形態における光学式圧力センサ12の製造方法は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態の光学式圧力センサ12の製造方法では、研磨工程(S120)が実行されているが、この研磨工程は省略されてもよい。
 上記実施形態では、光学式圧力センサ12を備える圧力センサ付きガイドワイヤ10を例に用いて説明したが、本明細書に開示される光学式圧力センサ12は、ガイドワイヤに限らず、他の種類の医療用デバイスや、医療用以外のデバイスにも搭載可能である。
10:圧力センサ付きガイドワイヤ 12:光学式圧力センサ 13:基端側コアシャフト 15:先端側コアシャフト 15D:細径部 15P:テーパ部 15F:フランジ部 16:コイル体 17:先端側接合部 18:貫通孔 19:凹部 21:光源 22:分光器 23:コンソール 60:保護基板 100:光学素子 101:基端側反射膜 102:先端側反射膜 108:密閉空間 110:基端側部材 110Z:基端側部材材料 111:板状部 112:先端側表面 112C:空間対向領域 112P:側壁対向領域 113:裏面 114:底面 116:側壁部 117:先端面 118:凹部 120:先端側部材 120Z:先端側部材材料 121:板状部 122:基端側表面 122C:空間対向領域 122P:側壁対向領域 124:底面 126:側壁部 127:先端面 128:ダイアフラム部 129:凸部 200:光伝送媒体 AX:中心軸 E:エッジ Lc:キャビティ長

Claims (13)

  1.  光学式圧力センサであって、
     それぞれ板状部を有する第1部材および第2部材であって、前記第1部材および前記第2部材は2つの前記板状部が対向する姿勢で互いに接合されており、前記第1部材は前記第1部材の前記板状部から延びて先端面が前記第2部材の前記板状部の表面に接合された側壁部を有しており、2つの前記板状部と前記側壁部とによって密閉空間が画定されている、第1部材および第2部材と、
     2つの前記板状部の一方における前記密閉空間側の表面とは反対側の表面に取り付けられた光伝送媒体と、
    を備え、
     前記第1部材の前記板状部における前記密閉空間に対向する表面には、前記光伝送媒体によって伝送される光を反射する第1反射膜が形成されており、
     前記第2部材の前記板状部における前記第1部材側の表面は、前記密閉空間に対向する第1領域と、前記第1部材の前記側壁部の前記先端面に対向する第2領域と、を含み、前記第1領域の全体に、前記光伝送媒体によって伝送される光を反射する第2反射膜が形成されている、
     光学式圧力センサ。
  2.  請求項1に記載の光学式圧力センサであって、
     前記第1反射膜と前記第2反射膜とのうち、前記光伝送媒体からの距離が遠い方の前記反射膜の厚さは、前記光伝送媒体からの距離が近い方の前記反射膜の厚さより厚い、
     光学式圧力センサ。
  3.  請求項1に記載の光学式圧力センサであって、
     前記第1反射膜と前記第2反射膜とのうち、前記光伝送媒体からの距離が近い方の前記反射膜の厚さは、前記光伝送媒体からの距離が遠い方の前記反射膜の厚さより厚い、
     光学式圧力センサ。
  4.  請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の光学式圧力センサであって、
     前記第1部材と、前記第2部材とは、同一材料により形成されている、
     光学式圧力センサ。
  5.  請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の光学式圧力センサであって、
     前記第2部材の前記板状部における前記密閉空間に対向する部分は、外部の圧力によって変形するダイアフラム部を構成する、
     光学式圧力センサ。
  6.  請求項5に記載の光学式圧力センサであって、
     前記第2反射膜は、前記第2部材の前記板状部における前記第1部材側の表面の前記第1領域から連続して前記第2領域にも形成されている、
     光学式圧力センサ。
  7.  それぞれ板状部を有する第1部材および第2部材であって、前記第1部材および前記第2部材は2つの前記板状部が対向する姿勢で互いに接合されており、前記第1部材は前記第1部材の前記板状部から延びて先端面が前記第2部材の前記板状部の表面に接合された側壁部を有しており、2つの前記板状部と前記側壁部とによって密閉空間が画定されている、第1部材および第2部材を備える光学式圧力センサの製造方法であって、
     前記第1部材と前記第2部材とを準備する第1工程と、
     -10℃以上、200℃以下、かつ、標準大気圧未満の真空下において、前記第1部材の前記板状部における前記第2部材の前記板状部に対向する表面、および、前記第1部材の前記側壁部の前記先端面のうちの前記第2部材の前記板状部に対向する第1部材側対向領域に、特定の金属により形成され、光を反射する第1反射膜を成膜する第2工程と、
     -10℃以上、200℃以下、かつ、標準大気圧未満の真空下において、前記第2部材の前記板状部における前記第1部材側の表面のうち、前記第1部材の前記側壁部の前記先端面に対向する第2部材側対向領域、および、第2部材側対向領域によって囲まれた領域の全体に、前記特定の金属により形成され、光を反射する第2反射膜を成膜する第3工程と、
     -10℃以上、200℃以下、かつ、標準大気圧未満の真空下において、前記第1反射膜が成膜された前記第1部材の前記第1部材側対向領域と、前記第2反射膜が成膜された前記第2部材の前記第2部材側対向領域とを当接させることによって、前記第1部材と前記第2部材とを接合する第4工程と、
    を備える、
     光学式圧力センサの製造方法。
  8.  請求項7に記載の光学式圧力センサの製造方法であって、さらに、
     前記第2工程の前に、前記第1部材側対向領域を研磨する第5工程と、
     前記第3工程の前に、前記第2部材側対向領域を研磨する第6工程と、
    を備える、
     光学式圧力センサの製造方法。
  9.  請求項8に記載の光学式圧力センサの製造方法であって、
     前記第5工程は、前記第1部材側対向領域を表面粗さSaが50nm未満になるように研磨する工程であり、
     前記第6工程は、前記第2部材側対向領域を表面粗さSaが50nm未満になるように研磨する工程である、
     光学式圧力センサの製造方法。
  10.  請求項7から請求項9までのいずれか一項に記載の光学式圧力センサの製造方法であって、さらに、
     前記第4工程の後に、前記第1部材の前記板状部と前記第2部材の前記板状部との一方における前記密閉空間側の表面とは反対側の表面に、光伝送媒体を取り付ける第7工程を備え、
     前記第2工程および前記第3工程は、前記第1反射膜と前記第2反射膜とのうち、前記第7工程後の状態において前記光伝送媒体からの距離が遠い方の前記反射膜の厚さが、前記光伝送媒体からの距離が近い方の前記反射膜の厚さより厚くなるように、実行される、
     光学式圧力センサの製造方法。
  11.  請求項7から請求項9までのいずれか一項に記載の光学式圧力センサの製造方法であって、さらに、
     前記第4工程の後に、前記第1部材の前記板状部と前記第2部材の前記板状部との一方における前記密閉空間側の表面とは反対側の表面に、光伝送媒体を取り付ける第7工程を備え、
     前記第2工程および前記第3工程は、前記第1反射膜と前記第2反射膜とのうち、前記第7工程後の状態において前記光伝送媒体からの距離が近い方の前記反射膜の厚さが、前記光伝送媒体からの距離が遠い方の前記反射膜の厚さより厚くなるように、実行される、
     光学式圧力センサの製造方法。
  12.  請求項7から請求項11までのいずれか一項に記載の光学式圧力センサの製造方法であって、
     前記特定の金属は、Siと、SiCと、Alと、Cuと、Crと、Niと、Tiと、Auと、の少なくとも1つを含む、
     光学式圧力センサの製造方法。
  13.  請求項9から請求項12までのいずれか一項に記載の光学式圧力センサの製造方法であって、
     前記第1部材と、前記第2部材とは、同一材料により形成されている、
     光学式圧力センサの製造方法。
PCT/JP2022/032556 2021-11-01 2022-08-30 光学式圧力センサおよびその製造方法 Ceased WO2023074112A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280072023.6A CN118159817A (zh) 2021-11-01 2022-08-30 光学压力传感器及其制造方法
EP22886446.8A EP4428510A4 (en) 2021-11-01 2022-08-30 OPTICAL PRESSURE SENSOR AND ITS MANUFACTURING PROCESS
US18/650,854 US20240280427A1 (en) 2021-11-01 2024-04-30 Optical pressure sensor and manufacturing method therefor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-178475 2021-11-01
JP2021178475A JP7701243B2 (ja) 2021-11-01 2021-11-01 光学式圧力センサおよびその製造方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US18/650,854 Continuation US20240280427A1 (en) 2021-11-01 2024-04-30 Optical pressure sensor and manufacturing method therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023074112A1 true WO2023074112A1 (ja) 2023-05-04

Family

ID=86157744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/032556 Ceased WO2023074112A1 (ja) 2021-11-01 2022-08-30 光学式圧力センサおよびその製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240280427A1 (ja)
EP (1) EP4428510A4 (ja)
JP (1) JP7701243B2 (ja)
CN (1) CN118159817A (ja)
WO (1) WO2023074112A1 (ja)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61246641A (ja) * 1985-03-14 1986-11-01 インペリアル・ケミカル・インダストリ−ズ・ピ−エルシ− 圧力センサ−
JPH0634469A (ja) * 1992-05-19 1994-02-08 Vaisala Technol Inc Oy 力測定用変換器
JP3393370B2 (ja) 1998-05-14 2003-04-07 正喜 江刺 圧力センサおよびその製造方法
US20040263857A1 (en) * 2003-06-24 2004-12-30 Basavanhally Nagesh R. Fiber-optic gauge having one or more side-mounted sensors
JP2005291945A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Masaki Esashi センサ装置
US20090202195A1 (en) * 2008-02-11 2009-08-13 Nicholas Lagakos Fiber Optic Pressure Sensors and Catheters
US7684657B2 (en) 2005-08-12 2010-03-23 Fiso Technologies Inc. Single piece Fabry-Perot optical sensor and method of manufacturing the same
JP2011038915A (ja) * 2009-08-12 2011-02-24 Seiko Epson Corp 圧力センサー

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI98095C (fi) * 1992-05-19 1997-04-10 Vaisala Technologies Inc Oy Fabry-Perot resonaattoriin perustuva optinen voima-anturi, jossa ilmaisimen osana toimii pyyhkäisevä Fabry-Perot resonaattori
PT3353517T (pt) * 2015-09-21 2020-05-20 Opsens Solutions Inc Sensor de pressão óptico com tensões mecânicas reduzidas
CN109870255B (zh) * 2017-12-05 2023-09-12 北京佰为深科技发展有限公司 法珀传感器及其制造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61246641A (ja) * 1985-03-14 1986-11-01 インペリアル・ケミカル・インダストリ−ズ・ピ−エルシ− 圧力センサ−
JPH0634469A (ja) * 1992-05-19 1994-02-08 Vaisala Technol Inc Oy 力測定用変換器
JP3393370B2 (ja) 1998-05-14 2003-04-07 正喜 江刺 圧力センサおよびその製造方法
US20040263857A1 (en) * 2003-06-24 2004-12-30 Basavanhally Nagesh R. Fiber-optic gauge having one or more side-mounted sensors
JP2005291945A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Masaki Esashi センサ装置
US7684657B2 (en) 2005-08-12 2010-03-23 Fiso Technologies Inc. Single piece Fabry-Perot optical sensor and method of manufacturing the same
US20090202195A1 (en) * 2008-02-11 2009-08-13 Nicholas Lagakos Fiber Optic Pressure Sensors and Catheters
JP2011038915A (ja) * 2009-08-12 2011-02-24 Seiko Epson Corp 圧力センサー

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4428510A4

Also Published As

Publication number Publication date
CN118159817A (zh) 2024-06-07
US20240280427A1 (en) 2024-08-22
JP2023067342A (ja) 2023-05-16
EP4428510A1 (en) 2024-09-11
EP4428510A4 (en) 2025-10-29
JP7701243B2 (ja) 2025-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5451476B2 (ja) 高温光学式圧力センサー及びその製造方法
CA2819564C (en) A miniature high sensitivity pressure sensor
JP5628044B2 (ja) 光センサ
JP4659137B1 (ja) 側方出射装置及びその製造方法
US10537255B2 (en) Optical fiber pressure sensor
JPWO2011074051A1 (ja) 側方出射装置の製造方法
US11633113B2 (en) Optical sensor assemblies and methods
US10061084B1 (en) Coupling structure of optical components and coupling method of the same
JP7701243B2 (ja) 光学式圧力センサおよびその製造方法
Verpoort et al. Characterization of a miniaturized unimorph deformable mirror for high power cw-solid state lasers
US20230266188A1 (en) Method for manufacturing force sensor
CN116530962A (zh) 颅内压探头及其制作方法
JP2003322755A (ja) 光ファイバコリメータ
JP2023147453A (ja) 原子拡散接合方法、センサの製造方法、接合部材、および、センサ
JP2002253487A (ja) 内視鏡の光学部材と金属枠との半田付け方法及びこの方法によって製造される内視鏡
JP7513759B2 (ja) 光学センサおよび物理量測定装置
JP2005338408A (ja) 光レセプタクル及びそれを用いた光モジュール
JP2620955B2 (ja) 薄膜の内部応力測定装置
JP4109532B2 (ja) 光学部品及びそれを用いた光モジュール
KR102927963B1 (ko) 광학 인코더의 반사 수단을 위한 반사 코팅 및 그에 따라 제조된 광학 인코더
JP2020052095A (ja) 波長可変干渉フィルター
Rausch et al. Characterization of a miniaturized unimorph deformable mirror for high power cw-solid state lasers
JPH06289065A (ja) 光学式センサにおけるコリメータのセンサ基板への取付構造
JP2009008594A (ja) 光学素子ユニット及び干渉計
JPH01259231A (ja) 半導体圧力センサ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22886446

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280072023.6

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022886446

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022886446

Country of ref document: EP

Effective date: 20240603