JP7335933B2 - ナノサイズのフィルタを伴う平面状導波路デバイス - Google Patents
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Description
〔態様1〕
流体(FLD)と相互作用するための平面状導波路デバイス(PWD)であって、
光閉じ込めを補助するために導波路層(WGL)と、
前記導波路層(WGL)に入る光のイン結合、および前記導波路(WGL)からの光のアウト結合のための結合装置(CPA)と、
前記流体(FLD)を収容するための流体ゾーン(FZN)と、
前記流体ゾーン(FZN)、および前記導波路層(WGL)の相互作用領域(IAR)における前記導波路層(WGL)との間に配置される、フィルタ層(FTL)と、を備え、
前記フィルタ層(FTL)は、前記流体(FLD)が、前記導波路層(WGL)によって誘導された光のエバネッセント場と相互作用するのを可能にするよう配置された、フィルタ開口部(FOP)を備え、
前記フィルタ開口部(FOP)は、規定のサイズよりも大きい粒子(PAR)が、前記エバネッセント場と相互作用するのを防止するよう適合され、
前記フィルタ開口部(FOP)は、前記導波路層(WGL)によって誘導される光の伝播方向(DOP)に対して平行である長手方向を有する、線状開口部として配置される、平面状導波路デバイス(PWD)。
〔態様2〕
前記フィルタ層(FTL)は第1の屈折率を有し、前記導波路層(WGL)は第2の屈折率を有し、前記第1の屈折率は前記第2の屈折率よりも、例えば少なくとも3パーセント低い、態様1に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
〔態様3〕
前記フィルタ開口部(FOP)は、10マイクロメートル以下の線間隔、例えば5マイクロメートル以下、例えば1マイクロメートル以下、例えば800ナノメートル以下、例えば200ナノメートル以下、例えば100ナノメートル以下の線間隔で画定される、態様1または2に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
〔態様4〕
前記結合装置(CPA)は、前記導波路層(WGL)に入る光をイン接合するためのイン結合要素(ICPA)、および前記導波路層(WGL)からの光をアウト結合するためのアウト結合要素(OCPA)を備える、態様1から3のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
〔態様5〕
前記相互作用領域(IAR)は、前記イン結合要素(ICPA)と前記アウト結合要素(OCPA)との間に延びる、態様4に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
〔態様6〕
前記相互作用領域(IAR)は、前記イン結合要素(ICPA)と前記アウト結合要素(OCPA)との間に延び、さらには前記アウト結合要素(OCPA)の上に延びる、態様4に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
〔態様7〕
前記結合装置(CPA)は、前記相互作用領域(IAR)の少なくとも一部を越えて延び、例えば前記相互作用領域(IAR)の全体を越えて延びる、態様1から3のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
〔態様8〕
前記アウト結合要素(OCPA)は、格子などの分散要素を備える、態様1から7のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
〔態様9〕
光源(LSO)としてレーザデバイスをさらに備える、態様1から8のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
〔態様10〕
光源(LSO)として広帯域光源をさらに備える、態様1から9のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
〔態様11〕
CMOSセンサ、CCDセンサ、または光ダイオードアレイセンサなど、アレイベースの光センサ(LSE)をさらに備える、態様1から10のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
〔態様12〕
光センサ(LSE)として光学分光計をさらに備える、態様1から11のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
〔態様13〕
前記流体(FLD)は血液などの液体である、態様1から12のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
〔態様14〕
前記流体ゾーン(FZN)を形成する流体フローチャネルをさらに備える、態様1から13のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
〔態様15〕
前記流体フローチャネルはフローセルである、態様1から14のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
〔態様16〕
前記フィルタ層(FTL)の反対側における前記導波路層(WGL)と当接するクラッド層をさらに備え、前記クラッド層は第3の屈折率を有し、前記第3の屈折率は、例えば少なくとも3パーセント、第2の屈折率よりも低い、態様1から15のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
〔態様17〕
溶血を検出するための、態様1から16のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)の使用。
〔態様18〕
光を流体(FLD)と相互作用させる方法であって、
導波路層(WGL)に入る光を結合させるステップと、
前記導波路層(WGL)の外側のエバネッセント場を形成する前記導波路層(WGL)内で、光を誘導するステップと、
誘導された光のエバネッセント場を前記流体(FLD)と相互作用させるステップと、
前記流体(FLD)が、前記導波路層(WGL)によって誘導された光のエバネッセント場と相互作用するのを可能にするよう配置された、フィルタ開口部(FOP)を備えるフィルタ層(FTL)を使用して、規定のサイズよりも大きい粒子(PAR)が前記エバネッセント場と相互作用するのを防止するよう、前記流体(FLD)を濾過するステップと、
前記導波路層(WGL)から出た相互作用された光を結合するステップと、を含み、
前記フィルタ開口部(FOP)は、前記導波路層(WGL)によって誘導される光の伝播方向(DOP)に対して平行である長手方向を有する線状開口部として配置される、方法。
〔態様19〕
アウト結合された光の少なくとも1つの特性を測定するステップをさらに含む、態様18に記載の方法。
〔態様20〕
前記流体は、前記規定のサイズよりも大きい粒子(PAR)を備える、態様18または19に記載の方法。
〔態様21〕
態様1から16のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイスを使用して実行される、態様18から20のいずれか一項に記載の方法。
〔態様22〕
態様18から21のいずれか一項に記載の方法によって動作可能なように適合される、態様1から16のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
FLD:流体
WGL:導波路層
CPA:結合装置
FLT:フィルタ層
ICPA:イン結合要素
OCPA:アウト結合要素
FZN:流体ゾーン
IAR:相互作用領域
FOP:フィルタ開口部
PAR:粒子
DOP:伝播方向
LCL:下部クラッド層
UCL:上部クラッド層
LSE:光センサ
LSO:光源
LTB:光ビーム
Claims (21)
- 流体(FLD)と相互作用するための平面状導波路デバイス(PWD)であって、
光閉じ込めを補助するために導波路層(WGL)と、
前記導波路層(WGL)に入る光のイン結合、および前記導波路層(WGL)からの光のアウト結合のための結合装置(CPA)と、
前記流体(FLD)を収容するための流体ゾーン(FZN)と、
前記流体ゾーン(FZN)、および前記導波路層(WGL)の相互作用領域(IAR)における前記導波路層(WGL)との間に配置される、フィルタ層(FTL)と、を備え、
前記フィルタ層(FTL)は、前記流体(FLD)が、前記導波路層(WGL)によって誘導された光のエバネッセント場と相互作用するのを可能にするよう配置された、フィルタ開口部(FOP)を備え、
前記フィルタ開口部(FOP)は、規定のサイズよりも大きい粒子(PAR)が、前記エバネッセント場と相互作用するのを防止するよう適合され、
前記フィルタ開口部(FOP)は、前記導波路層(WGL)によって誘導される光の伝播方向(DOP)に対して平行である長手方向を有する、線状開口部として配置され、
前記フィルタ層(FTL)は第1の屈折率を有し、前記導波路層(WGL)は第2の屈折率を有し、前記第1の屈折率は前記第2の屈折率よりも低い、平面状導波路デバイス(PWD)。 - 前記フィルタ開口部(FOP)は、10マイクロメートル以下の線間隔、例えば5マイクロメートル以下、例えば1マイクロメートル以下、例えば800ナノメートル以下、例えば200ナノメートル以下、例えば100ナノメートル以下の線間隔で画定される、請求項1に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
- 前記結合装置(CPA)は、前記導波路層(WGL)に入る光をイン接合するためのイン結合要素(ICPA)、および前記導波路層(WGL)からの光をアウト結合するためのアウト結合要素(OCPA)を備える、請求項1または2に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
- 前記相互作用領域(IAR)は、前記イン結合要素(ICPA)と前記アウト結合要素(OCPA)との間に延びる、請求項3に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
- 前記相互作用領域(IAR)は、前記イン結合要素(ICPA)と前記アウト結合要素(OCPA)との間に延び、さらには前記アウト結合要素(OCPA)の上に延びる、請求項3に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
- 前記結合装置(CPA)は、前記相互作用領域(IAR)の少なくとも一部を越えて延び、例えば前記相互作用領域(IAR)の全体を越えて延びる、請求項1または2に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
- 前記アウト結合要素(OCPA)は、格子などの分散要素を備える、請求項3から5のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
- 光源(LSO)としてレーザデバイスをさらに備える、請求項1から7のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
- 光源(LSO)として広帯域光源をさらに備える、請求項1から8のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
- CMOSセンサ、CCDセンサ、または光ダイオードアレイセンサなど、アレイベースの光センサ(LSE)をさらに備える、請求項1から9のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
- 光センサ(LSE)として光学分光計をさらに備える、請求項1から10のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
- 前記流体(FLD)は血液などの液体である、請求項1から11のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
- 前記流体ゾーン(FZN)を形成する流体フローチャネルをさらに備える、請求項1から12のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
- 前記流体フローチャネルはフローセルである、請求項13に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
- 前記フィルタ層(FTL)の反対側における前記導波路層(WGL)と当接するクラッド層をさらに備え、前記クラッド層は第3の屈折率を有し、前記第3の屈折率は第2の屈折率よりも低い、請求項1から14のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
- 溶血を検出するための、請求項1から15のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)の使用。
- 光を流体(FLD)と相互作用させる方法であって、
導波路層(WGL)に入る光を結合させるステップと、
前記導波路層(WGL)の外側のエバネッセント場を形成する前記導波路層(WGL)内で、光を誘導するステップと、
誘導された光のエバネッセント場を前記流体(FLD)と相互作用させるステップと、
前記流体(FLD)が、前記導波路層(WGL)によって誘導された光のエバネッセント場と相互作用するのを可能にするよう配置された、フィルタ開口部(FOP)を備えるフィルタ層(FTL)を使用して、規定のサイズよりも大きい粒子(PAR)が前記エバネッセント場と相互作用するのを防止するよう、前記流体(FLD)を濾過するステップと、
前記導波路層(WGL)から出た相互作用された光を結合するステップと、を含み、
前記フィルタ開口部(FOP)は、前記導波路層(WGL)によって誘導される光の伝播方向(DOP)に対して平行である長手方向を有する線状開口部として配置され、
前記フィルタ層(FTL)は第1の屈折率を有し、前記導波路層(WGL)は第2の屈折率を有し、前記第1の屈折率は前記第2の屈折率よりも低い、方法。 - アウト結合された光の少なくとも1つの特性を測定するステップをさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 前記流体は、前記規定のサイズよりも大きい粒子(PAR)を備える、請求項17または18に記載の方法。
- 請求項1から15のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイスを使用して実行される、請求項17から19のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項17から20のいずれか一項に記載の方法によって動作可能なように適合される、請求項1から15のいずれか一項に記載の平面状導波路デバイス(PWD)。
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