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1. WO2020129519 - 分光光度計および分光分析装置、ならびに分光光度計の製造方法

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明 細 書

発明の名称 分光光度計および分光分析装置、ならびに分光光度計の製造方法

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

非特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022  

課題を解決するための手段

0023  

発明の効果

0024  

図面の簡単な説明

0025  

発明を実施するための形態

0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134  

符号の説明

0135  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24  

明 細 書

発明の名称 : 分光光度計および分光分析装置、ならびに分光光度計の製造方法

技術分野

[0001]
 本発明は、好適には自動分析装置などの分光分析装置に搭載されている分光光度計とその製造方法、分光分析装置に関する。

背景技術

[0002]
 光学部品間の高位置精度と小型性を維持しながら、高性能で高安定測定が可能であると共に高信頼性のある安価な分光光度計の一例として、光導波路と、光導波路内に入射光を入射させるための光入射スリットと、光導波路内に入射させた入射光を分光するための回折格子と、回折格子で分光された入射光を検出するためのフォトダイオードアレイとを備えた分光光度計において、光導波路と光入射スリットと回折格子とを光導波路基板に一体的に形成し、光導波路基板に設けた実装部に、フォトダイオードアレイを形成した光電変換素子基板を実装して分光光度計を構成することが記載されている。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2004-309146号公報

非特許文献

[0004]
非特許文献1 : 工藤 恵栄著「分光の基礎と方法」、オーム社刊、1985年7月発行

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 自動分析装置は、採取した試料について成分の分析や微生物の有無等の検査を行う装置であり、病院の検査室や検査センターなどに広く普及している。
[0006]
 近年、生化学自動分析装置には患者の負担軽減や装置のランニングコスト低減などの理由から試料体積の微量化へのニーズが高まっている。このニーズを満たすための技術の一つとして、微小な光を高精度に測定することができる技術が求められている。
[0007]
 分光分析装置に供えられている測光機構は、主に、白色光源、集光レンズ、スリット、凹面回折格子、多波長検出器によって構成されている。
[0008]
 このような測光機構では、白色光源からの光を集光レンズにより集光して反応容器に入れられた試料を照射し、試料から透過してくる光を集光レンズによりスリットの開口部上に集光している。スリットを通過した光を凹面回折格子によって波長分散してスペクトルを形成する。そして形成されたスペクトルを多波長検出器で検出している。
[0009]
 公知の一般的な技術では、多波長検出器には、複数の光検出素子を直線状に並べた検出器が用いられている。
[0010]
 ここで、凹面回折格子の結像位置は、多波長検出器の曲面基板の曲率半径と刻まれている溝の周期によって決定される。
[0011]
 以下、現在用いられている溝周期が等間隔な凹面回折格子について説明する。
[0012]
 一般的な凹面回折格子では、刻まれている溝周期が曲面基板の弦に対してすべて同じ周期となるように溝が刻線されている。
[0013]
 凹面回折格子を分光目的で使用する場合には、凹面回折格子には特殊な位置から発散光を投影させるのが慣例となっている。
[0014]
 特殊な場合として、凹面回折格子の曲率半径を直径とするローランド円上にスリットを設置し、そこに発散光を投影すると、結像点もローランド円上に位置することが知られている(非特許文献1)。
[0015]
 現在用いられている多波長検出器では、回折格子を回転させない場合は、結像点が円弧上となるローランド円状に位置するのに対し、光検出素子が直線状に配置されていることから光の検出ができず、溝周期が等間隔な凹面回折格子を使用することができなかった。
[0016]
 また、収差の影響を低減させるために、溝周期が不等間隔な凹面回折格子も用いられている。このような凹面回折格子は主に自動分析装置に使用されている。
[0017]
 溝周期が不等間隔な凹面回折格子では、刻まれている溝の周期が曲面基板の弦に対して異なる周期となるように刻線されている。
[0018]
 刻まれている溝の周期が不等間隔の凹面回折格子では、凹面回折格子の曲率半径を直径とするローランド円上にスリットを設置している。そのため、発散光を投影すると、結像点が凹面回折格子の曲率中心を通るレムニスケート(双葉曲線)上に位置し、各波長の結像位置を完全に直線上にすることは理論上不可能であった。
[0019]
 このような凹面回折格子を用いる場合でも、収差の影響がなく測定に使用できる波長は直線との交点のみであるため、波長によっては収差の影響により回折効率や波長分解などの性能が低下し、測光波長に制約があった。
[0020]
 特許文献1には、凹面回折格子を使用した分光光度計が示されている。この技術では、測定時に使用するフォトダイオードが曲面形成された基板表面に貼り付けられおり、フォトダイオードの受光面は基板に実装された状態でローランド円上に配置されるように形成される方法が記載されている。
[0021]
 しかしながら、上記した特許文献1に記載の分光光度計では、フォトダイオードの受光面は円上に位置している。しかしながら、必ずしも結像位置に受光素子が配置されるとは限られず、検出効率には限界があった。また、溝の周期が不等間隔な凹面回折格子を用いた場合には結像位置と検知器位置を完全に合わせることはできず、同様に検出効率に限界がある、との課題があった。
[0022]
 本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、凹面回折格子の種類に寄らず、凹面回折格子の収差の影響を低減することが可能な、分光光度計、および分光分析装置、ならびに分光光度計の製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0023]
 本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、分光光度計であって、光源と、前記光源から放出された光を集光する集光レンズと、前記集光レンズで集光された光を回折させるスリットと、前記スリットを通過した光を分光する凹面回折格子と、前記凹面回折格子によって分光された光を検出する光検出素子を複数有する多波長検出器と、を備え、前記多波長検出器が有する前記複数の光検出素子の各々が、前記凹面回折格子の結像位置に配置されていることを特徴とする。

発明の効果

[0024]
 本発明によれば、凹面回折格子の種類に寄らず、凹面回折格子の収差の影響を低減することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

図面の簡単な説明

[0025]
[図1] 本発明の実施例1の分光光度計を用いた自動分析装置の全体構成図である。
[図2] 実施例1の自動分析装置に用いられている分光光度計の一例を示す図である。
[図3] 従来技術の分光光度計の概要を示す図である。
[図4] 従来技術の多波長検出器を示す図である。
[図5] 溝周期が等間隔な凹面回折格子の断面示す図である。
[図6] 溝周期が等間隔な凹面回折格子の結像位置を示す図である。
[図7] 溝周期が不等間隔な凹面回折格子の断面を示す図である。
[図8] 溝周期が不等間隔な凹面回折格子の結像位置を示す図である。
[図9] 実施例1に係る分光光度計のうち、多波長検出器の製造方法の一例を示す図である。
[図10] 実施例1に係る分光光度計のうち、多波長検出器の製造方法の一例を示す図である。
[図11] 実施例1に係る分光光度計のうち、多波長検出器の製造方法の一例を示す図である。
[図12] 実施例1に係る分光光度計のうち、多波長検出器の製造方法の一例を示す図である。
[図13] 実施例1に係る分光光度計のうち、多波長検出器の製造方法の一例を示す図である。
[図14] 本発明の実施例2に係る分光光度計のうち、多波長検出器の製造方法の一例を示す図である。
[図15] 実施例2に係る分光光度計のうち、多波長検出器の製造方法の一例を示す図である。
[図16] 実施例2に係る分光光度計のうち、多波長検出器の製造方法の一例を示す図である。
[図17] 実施例2に係る分光光度計のうち、多波長検出器の製造方法の一例を示す図である。
[図18] 実施例2に係る分光光度計のうち、多波長検出器の製造方法の一例を示す図である。
[図19] 本発明の実施例3の自動分析装置に用いられている分光光度計の一例を示す図である。
[図20] 実施例3に係る分光光度計のうち、多波長検出器の製造方法の一例を示す図である。
[図21] 実施例3に係る分光光度計のうち、多波長検出器の製造方法の一例を示す図である。
[図22] 実施例3に係る分光光度計のうち、多波長検出器の製造方法の一例を示す図である。
[図23] 実施例3に係る分光光度計のうち、多波長検出器の製造方法の一例を示す図である。
[図24] 実施例3に係る分光光度計のうち、多波長検出器の製造方法の一例を示す図である。

発明を実施するための形態

[0026]
 以下に本発明の分光光度計および分光分析装置、ならびに分光光度計の製造方法の実施例を、図面を用いて説明する。
[0027]
 <実施例1> 
 本発明の分光光度計および分光分析装置、ならびに分光光度計の製造方法の実施例1について図1乃至図13を用いて説明する。
[0028]
 最初に、本発明の分光光度計が好適に用いられる分光分析装置の一例である自動分析装置の概要について図1を用いて説明する。図1は、分光光度計を用いた自動分析装置の一例を示す全体構成図である。
[0029]
 図1において、本実施例1の自動分析装置200は、試料と試薬とを混合して反応させた反応液244(図2参照)を分析する装置であって、分析部201と操作部202とを備えている。
[0030]
 分析部201は、分析対象の試料(例えば、血液や尿などの生体試料)に試薬等を加え、その物性(吸光度など)を測定する部分である。
[0031]
 この分析部201は、ラック搬送部218、試薬ディスク206、反応ディスク208、試料分注プローブ209、試薬分注プローブ210、攪拌装置211、白色光源212、分光検出系213、A/Dコンバータ215、洗浄装置214、コンピュータ216と、を備えている。分析部201内の上述した各構成は内部インタフェース217を介してコンピュータ216に接続されている。
[0032]
 ラック搬送部218は、試料を収容した試料容器203を1本以上収納したラック204を目的の分注位置や待機位置まで搬送するための機器であり、例えばベルトやその駆動部から構成される。
[0033]
 試薬ディスク206は、分析対象試料に加える試薬を収容した複数の試薬ボトル205を収納する保管庫である。通常は試薬ボトル205を保冷するように構成されている。
[0034]
 反応ディスク208は、分析対象の試料に試薬を加えた反応液244を収容する複数の反応容器207を収納した円盤状の機器である。
[0035]
 試料分注プローブ209は、試料容器203に収容された試料を予め定められた反応容器207に分注する機器である。
[0036]
 試薬分注プローブ210は、試薬ボトル205に収容された試薬を予め定められた反応容器207に分注する機器である。
[0037]
 攪拌装置211は、反応容器207に収容された反応液244を攪拌する機器である。
[0038]
 白色光源212は、反応容器207に収容された反応液244に光束を照射する機器であり、分光検出系213は、その白色光源212から照射され反応容器207を透過した光を検出する機器である。
[0039]
 A/Dコンバータ215は、分光検出系213での検出信号を変換する機器であり、変換後の検出信号をコンピュータ216に出力する。
[0040]
 洗浄装置214は、分析に使用した後の反応容器207を再度利用するために洗浄する機器である。
[0041]
 コンピュータ216は、分析部201の各構成の動作を制御するとともに、A/Dコンバータ215からの変換後の検出信号を基に分析対象の試料の吸光度などの物性を演算する部分である。
[0042]
 操作部202は、分析部201を操作するものであり、外部インタフェース224を介して分析部201と接続されている。操作部202は、制御装置219、入力装置220と、記憶装置221、表示装置222、印刷装置223を備えている。
[0043]
 制御装置219は、操作部202を含む自動分析装置200全体の動作を制御する。
[0044]
 入力装置220は、各種指令や情報を入力する機器であり、キーボードやマウスなどの機器である。
[0045]
 記憶装置221は、プログラムや設定値等の各種データを記憶するハードディスクなどの記憶媒体で構成される。
[0046]
 表示装置222は、操作画面等を表示する機器であり、液晶ディスプレイなどである。
[0047]
 以上が自動分析装置200の全体的な構成である。
[0048]
 上述のような自動分析装置200による試料の分析処理は、一般的に以下の順に従い実行される。
[0049]
 まず、ラック204が搬入部等に設置され、ラック搬送部218によって分析部201の試料分取位置まで搬入される。
[0050]
 試料分取位置に到着したラック204は、試料分注プローブ209によって試料を反応ディスク208の反応容器207に分取される。試料分注プローブ209により、当該試料に依頼された分析項目に応じて、必要回数だけ試料の分取を行う。
[0051]
 また、分析に使用する試薬を、試薬ディスク206上の試薬ボトル205から試薬分注プローブ210により先に試料を分取した反応容器207に対して分取する。続いて、攪拌装置211で反応容器207内の試料と試薬とを混合して調製した反応液244の撹拌を行う。
[0052]
 その後、白色光源212から発生させた光を撹拌後の反応液244の入った反応容器207を透過させ、透過光の光度を分光検出系213により測定する。分光検出系213により測定された光度を、A/Dコンバータ215および内部インタフェース217を介してコンピュータ216に送信する。そしてコンピュータ216によって演算を行い、血液や尿等の液体試料中の所定の成分の濃度を求め、結果を表示装置222等にて表示させたり、記憶装置221に記憶させたりする。
[0053]
 次に、本実施例に係る自動分析装置200の分光光度計の概略構成について図2を用いて説明する。図2は本実施例の分光光度計の概略図である。
[0054]
 図2に示すように、本実施例の分光光度計300は、反応容器207に光を照射し、反応容器207に保持された反応液244から出射した光を検出する機器であり、白色光源212と、集光レンズ242a,242bと、スリット245と、凹面回折格子246と、多波長検出器248と、を備えている。
[0055]
 分光光度計300のうち、多波長検出器248がA/Dコンバータ215に接続されている。
[0056]
 分光光度計300では、白色光源212からの光が集光レンズ242aにより集光され、反応容器207に入れられた反応液244に照射される。反応液244から透過してくる光は集光レンズ242bによりスリット245の開口部上に集光される。スリット245を通過した光は凹面回折格子246によって波長分散されスペクトルを形成する。形成されたスペクトルを多波長検出器248で検出される。
[0057]
 多波長検出器248は、図2に示すように、凹面回折格子246によって分光された光を検出する複数の光検出素子304と、曲面基板301と、柔軟配線基板303と、光検出素子用マスク306と、を有している。
[0058]
 曲面基板301は、凹面回折格子246を構成する主基板と線膨張係数が同じ材料からなり、特には、凹面回折格子246の主基板と同じ材料から構成されていることが望ましい。
[0059]
 曲面基板301の2つの主表面のうち、柔軟配線基板303が固定される側の表面が曲面状となっている。この曲面状の表面は、凹面回折格子246の各波長の結像位置を予め求めておき、求めた結像位置と光検出素子304の固定される位置とが等しくなるように湾曲させたものとする。これにより、光検出素子304を固定する柔軟配線基板303や光検出素子用マスク306についても、曲面基板301に沿わせて湾曲し、光検出素子304を結像位置に配置しやすくする。
[0060]
 柔軟配線基板303は、弾性変形可能な可撓性を有するフレキシブル基板であり、曲面基板301上に第一接着層302(図9参照)により固定されている。この柔軟配線基板303には、複数の光検出素子304が配置されており、各々の光検出素子304の検出信号をA/Dコンバータ215に出力するための配線が形成されている。
[0061]
 本実施例の多波長検出器248では、多波長検出器248が有する複数の光検出素子304の各々が、凹面回折格子246の結像位置に配置されており、好適には光検出素子304の各々が、分光された光を全て検出するように結像位置に各々配置されている。
[0062]
 自動分析装置などの分光分析装置には凹面回折格子が用いられたものが多く、従来から、分光光度計には主に図3に示されるような構成がとられていた。
[0063]
 図3に示す従来の分光光度計では、白色光源2からの光は集光レンズ2aにより集光され反応容器3に入れられた試料4に照射される。試料4から透過してくる光は集光レンズ2bによりスリット5の開口部上に集光される。スリット5を通過した光は凹面回折格子6によって波長分散され、スペクトルを形成する。形成されたスペクトルを多波長検出器7で検出している。一般的には、多波長検出器7には、図4に示すような複数の光検出素子8を基板7A上に直線状に並べた検出器が用いられていた。
[0064]
 ここで、凹面回折格子の結像位置は、曲面基板の曲率半径と刻まれている溝の周期によって決定されることが知られている。
[0065]
 図5および図6を参照して、溝周期が等間隔な凹面回折格子と、その結像位置について説明する。図5に溝周期が等間隔な凹面回折格子の断面を、図6に図5に示す凹面回折格子の結像位置を示す。
[0066]
 図5に示すような凹面回折格子では、刻まれている溝周期10a~10kが曲面基板11の弦に対してすべて同じ周期となるように溝が刻線されている。
[0067]
 凹面回折格子を分光目的で使用する場合には、凹面回折格子には特殊な位置から発散光を投影させるのが慣例となっている。
[0068]
 一例として、図6に示すように、凹面回折格子の曲率半径を直径とするローランド円上にスリット13を設置する。その結果、スリット13に発散光が投影されると、結像点14a,14bもローランド円上に位置する。
[0069]
 しかしながら、図5に示すような多波長検出器7では、光検出素子が直線状に配置されているため、溝周期が等間隔な凹面回折格子を使用することができなかった。
[0070]
 次に図7および図8を参照して、溝周期が不等間隔な凹面回折格子と、その結像位置について説明する。図7に溝周期が不等間隔な凹面回折格子の断面を、図8に図7に示す凹面回折格子の結像位置を示す。
[0071]
 図7に示すような凹面回折格子では、刻まれている溝の周期16a~16nが曲面基板11の弦に対して異なる周期となるように刻線されている。
[0072]
 図8に示すように、凹面回折格子15の曲率半径を直径とするローランド円上にスリット13が設置される。図7に示すような凹面回折格子の結像位置は、スリット13に発散光を投影されると、結像点18a~18cは凹面回折格子の曲率中心を通るレムニスケート17(双葉曲線)上に位置する。
[0073]
 そこで、本実施例では、凹面回折格子246の表面に形成された溝の溝周期が等間隔である場合は、複数の光検出素子304は、ローランド円上に配置する。また、凹面回折格子246の表面に形成された溝の溝周期が不等間隔である場合は、複数の光検出素子304が、レムニスケート上に配置する。
[0074]
 そのため、本実施例では、曲面基板301として、柔軟配線基板303と光検出素子用マスク306を曲面基板301に固定した状態での光検出素子304の位置が、予め求めた凹面回折格子246の各波長の結像位置と光検出素子304の固定位置とが等しくなるように曲面加工されたガラス製の基板を用いることが望ましい。曲面基板の加工には、例えば精密加工機などを用いた機械加工を用いる。
[0075]
 柔軟配線基板303は、例えば、プラスチックやポリイミドのベース材料に配線を備えたフレキシブル基板を用いることが望ましい。
[0076]
 光検出素子304を固定する接着材料305には、例えば、はんだや異方性導電フィルムなど導電性を備えた材料を用いることが望ましい。
[0077]
 柔軟配線基板303と曲面基板301とを接着する第一接着層302や、光検出素子用マスク306と曲面基板301とを接着する第二接着層307には、凹面回折格子246の接着層に使用されている材料と線膨張係数が同じ材料を用いることが望ましい。
[0078]
 次に、本実施例に係る分光光度計の製造方法について図9乃至図13を参照して説明する。図9乃至図13は、本実施例に係る分光光度計のうち、多波長検出器の製造方法の一例を示す図である。
[0079]
 先ず、図9に示すように、曲面基板301の曲面状の表面側に第一接着層302を形成する。
[0080]
 次いで、図10に示すように、第一接着層302を用いて、配線を備えた柔軟配線基板303を曲面基板301の第一接着層302が形成された側の表面に固定する。
[0081]
 柔軟配線基板303を固定した後は、図11に示すように、柔軟配線基板303の曲面基板301側に固定された側とは反対側の表面に、接着材料305を用いて光検出素子304を固定する。この際、光検出素子304の固定位置が、予め求めた凹面回折格子246の各波長の結像位置に等しくなるようにする。
[0082]
 次いで、図12に示すように、光検出素子用マスク306の裏面側に第二接着層307を形成する。
[0083]
 次いで、図13に示すように、第二接着層307を用いて、光検出素子用マスク306と柔軟配線基板303とを固定する。これにより、多波長検出器248が完成する。
[0084]
 これら図9乃至図13に示す各工程が、多波長検出器248が有する複数の光検出素子304の各々を、凹面回折格子246の結像位置に配置する工程に相当する。
[0085]
 次に、本実施例の効果について説明する。
[0086]
 上述した本発明の実施例1の試料を分析する自動分析装置200は、試料と試薬とを混合して反応させた反応液244を収容する複数の反応容器207と、反応容器207に光を照射し、反応容器207に保持された反応液244から出射した光を検出する分光光度計300と、を備えている。このうち分光光度計300は、白色光源212と、白色光源212から放出された光を集光する集光レンズ242a,242bと、集光レンズ242a,242bで集光された光を回折させるスリット245と、スリット245を通過した光を分光する凹面回折格子246と、凹面回折格子246によって分光された光を検出する光検出素子304を複数有する多波長検出器248と、を備え、多波長検出器248が有する複数の光検出素子304の各々が、凹面回折格子246の結像位置に配置されている。
[0087]
 ここで、上述された特許文献1に記載された検出器では、各々の光検出素子が円上に配置されている。しかしながら、特許文献1では、単に円上に光検出素子が配置されているのみであって、光検出素子が結像位置に必ずしも配置されているわけではない。このため、検出効率が必ずしも高いわけではない、との問題がある。
[0088]
 また、特許文献1に記載された検出器は、光検出素子を固定する光電変換基板はSi基板や化合物半導体基板、絶縁基板で構成されており、それをエッチングで曲面に加工している。ここで、Si基板等をエッチングで曲面に加工する方法は、加工時に破損することがあるため、歩留まりが悪い、とのデメリットがある。
[0089]
 これに対し、本実施例1では、結像位置に光検出素子304が意図的に配置されているため、凹面回折格子246の結像位置と光検出素子304の固定位置とが高精度に合わせられており、従来技術の分光光度計に比べて検出効率を確実に高めることができる。これにより、収差の影響を低減できるため、信号雑音比が向上し、分析精度の高い分光分析装置を提供することが可能となる。
[0090]
 また、凹面回折格子246の種類に寄らず、結像位置と光検出素子304の位置とを合わせることができるようになる。
[0091]
 更に、本実施例では、分光光度計に用いられる曲面基板は好適にはガラス製であり、加工性に非常に優れていることから、大小様々なサイズの分光分析装置に対応することが可能である。
[0092]
 また、多波長検出器248は、更に、凹面回折格子246を構成する主基板と線膨張係数が同じ材料からなる曲面基板301と、曲面基板301上に固定され、複数の光検出素子304が配置された柔軟配線基板303と、を有するため、容易、かつ確実に複数の光検出素子304を結像位置に固定するとともに検出された信号をA/Dコンバータ215等に出力することができ、より確実に検出効率を高めることができる。また、歩留まり改善のメリットがある。
[0093]
 更に、曲面基板301は、柔軟配線基板303が固定される側の表面が曲面状であることで、凹面回折格子246の結像位置に光検出素子304をより高精度に固定することができる。
[0094]
 また、凹面回折格子246の表面に形成された溝の溝周期が等間隔であり、複数の光検出素子304が、ローランド円上に配置されていることにより、従来から多く利用されている分光光度計として、高精度なものとすることができる。
[0095]
 更に、凹面回折格子246の表面に形成された溝の溝周期が不等間隔であり、複数の光検出素子304が、レムニスケート上に配置されていることで、測光波長の波長範囲を拡大させることができる。
[0096]
 また、多波長検出器248の柔軟配線基板303と曲面基板301を接着する第一接着層302の材料と、凹面回折格子246に使用されている接着層の材料と、の線膨張係数が同じであることにより、温度度変化による結像位置のズレを防ぐことができ、より高精度な検出を実現することができる。
[0097]
 更に、曲面基板301は、凹面回折格子246の主基板と同じ材料からなることによっても、温度度変化による結像位置のズレを防ぐことができ、より高精度な検出を実現することができる。
[0098]
 また、光検出素子304の各々が、分光された光を全て検出するように結像位置に各々配置されたことにより、検出感度をより確実に高めることができる。
[0099]
 なお、本実施例の多波長検出器248において光検出素子用マスク306を用いる場合は、光検出素子用マスク306の開口部306Aについても結像位置に配置される。
[0100]
 <実施例2> 
 本発明の実施例2の分光光度計および分光分析装置、ならびに分光光度計の製造方法について図14乃至図18を用いて説明する。実施例1と同じ構成には同一の符号を示し、説明は省略する。以下の実施例においても同様とする。
[0101]
 本実施例の分光光度計やそれを備えた自動分析装置の構成、試料の分析動作は、上述した実施例1の分光光度計および分光分析装置、ならびに分光光度計の製造方法と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
[0102]
 以下、本実施例における分光光度計の製造方法について図14乃至図18を用いて説明する。図14乃至図18は、本実施例に係る分光光度計のうち、多波長検出器の製造方法の一例を示す図である。
[0103]
 先ず、図14に示すように、接着材料305を用いて、柔軟配線基板303に対して光検出素子304を固定する。この際、光検出素子304の固定位置が、予め求めた凹面回折格子246の各波長の結像位置に等しくなるようにする。
[0104]
 次いで、図15に示すように、光検出素子用マスク306の裏面側に第二接着層307を形成する。
[0105]
 次いで、図16に示すように、第二接着層307を用いて柔軟配線基板303と光検出素子用マスク306の裏面側とを固定する。
[0106]
 次いで、図17に示すように、曲面基板301の曲面状の表面側に第一接着層302を形成する。
[0107]
 次いで、図18に示すように、第一接着層302を用いて曲面基板301と柔軟配線基板303を固定する。これにより、多波長検出器248が完成する。
[0108]
 これら図14乃至図18に示す各工程が、多波長検出器248が有する複数の光検出素子304の各々を、凹面回折格子246の結像位置に配置する工程に相当する。
[0109]
 なお、本実施例では、図17に示す工程は、図14乃至図16の工程と並行して実施してもよいし、図14乃至図16の工程の間や前に実施してもよい。
[0110]
 本発明の実施例2の分光光度計および分光分析装置、ならびに分光光度計の製造方法においても、前述した実施例1の分光光度計および分光分析装置、ならびに分光光度計の製造方法とほぼ同様な効果が得られる。
[0111]
 また、本実施例2では、図16に示すように、柔軟配線基板303と光検出素子用マスク306を平面の状態で固定してから、図18に示すように曲面基板301に固定する。これにより、柔軟配線基板303と光検出素子用マスク306の位置合わせが実施例1に比べて容易となるため、製造にかかるコストを実施例1に比べて削減することができる、との効果が得られる。
[0112]
 <実施例3> 
 本発明の実施例3の分光光度計および分光分析装置、ならびに分光光度計の製造方法について図19乃至図24を用いて説明する。
[0113]
 最初に、本実施例の分光光度計の概略構成について図19を用いて説明する。図19は本実施例の分光光度計の概略図である。
[0114]
 図19に示すように、本実施例の分光光度計500は、反応容器207に光を照射し、反応容器207に保持された反応液244から出射した光を検出する機器であり、白色光源212と、集光レンズ242a,242bと、スリット245と、凹面回折格子246と、多波長検出器509と、を備えている。
[0115]
 多波長検出器509は、図19に示すように、凹面回折格子246によって分光された光を検出する複数の光検出素子504と、光検出素子用マスク固定基板501と、配線基板503と、光検出素子用マスク506と、を有している。
[0116]
 光検出素子用マスク固定基板501は、凹面回折格子246を構成する主基板と線膨張係数が同じ材料からなり、光検出素子用マスク506が実装される側の表面が曲面状となっている。光検出素子用マスク固定基板501は、凹面回折格子246の主基板と同じ材料から構成されていることが望ましい。
[0117]
 この光検出素子用マスク固定基板501には、図20に示すように貫通穴508が形成されている。貫通穴508の各々は、光検出素子用マスク506が固定されたときに開口部506Aの位置と一致し、また配線基板503が固定されたときに光検出素子504の位置と一致する位置に形成されている。この貫通穴508により、光検出素子用マスク固定基板501による光強度の損失を防止した構造としている。
[0118]
 配線基板503は、光検出素子用マスク固定基板501の曲面状の表面とは反対側の表面側に固定されており、複数の光検出素子504が平面上に配置されている。また、各々の光検出素子504の検出信号をA/Dコンバータ215に出力するための配線が形成されている。
[0119]
 本実施例の多波長検出器509では、多波長検出器509が有する光検出素子用マスク506の開口部506Aの各々が、凹面回折格子246の結像位置に配置されている。
[0120]
 例えば、凹面回折格子246の表面に形成された溝の溝周期が等間隔である場合は、光検出素子用マスク506の開口部506Aは、ローランド円上に配置されている。また、凹面回折格子246の表面に形成された溝の溝周期が不等間隔である場合は、開口部506Aは、レムニスケート上に配置されている。
[0121]
 本実施例3の分光光度計のうち、多波長検出器509の製造方法について図20乃至図24を用いて説明する。図20乃至図24は、本実施例に係る分光光度計のうち、多波長検出器の製造方法の一例を示す図である。
[0122]
 先ず、図20に示すように、光検出素子用マスク固定基板501の曲面状の表面側に第一接着層507を形成する。
[0123]
 本実施例では、図20に示す光検出素子用マスク固定基板501は、光検出素子用マスク506を固定した状態で、凹面回折格子246の各波長の結像位置と光検出素子用マスク506の開口部506Aの位置とが一致するように曲面加工された基板を用いる。また、光検出素子用マスク固定基板501の貫通穴508が、光検出素子用マスク506の開口部506Aの位置と一致するように形成された基板を用いる。
[0124]
 次いで、図21に示すように、第一接着層507を用いて、光検出素子用マスク固定基板501の第一接着層507側の表面に光検出素子用マスク506を固定する。
[0125]
 本実施例3では光検出素子用マスク506が光検出素子用マスク固定基板501曲面上に実装され、光検出素子504は配線基板503の平面上に配置されている点が、実施例1、実施例2とは異なる。しかしながら、光検出素子用マスク506の開口部506Aの位置が、凹面回折格子の各波長の結像位置に設置されていることから、実施例1、実施例2と同様の効果を得ることができる。
[0126]
 次いで、図22に示すように、光検出素子504を配線基板503に接着材料505を用いて固定する。この時、光検出素子504が光検出素子用マスク固定基板501に設けられている貫通穴508の位置に一致するように固定する。
[0127]
 次いで、図23に示すように、光検出素子用マスク固定基板501のうち、光検出素子用マスク506が固定された側とは反対側の表面に第二接着層502を形成する。
[0128]
 次いで、図24に示すように、第二接着層502を用いて光検出素子用マスク固定基板501と配線基板503とを固定する。
[0129]
 これら図20乃至図24に示す各工程が、多波長検出器509の表面に配置される光検出素子用マスク506の各々の開口部506Aを凹面回折格子246の結像位置に配置する工程に相当する。
[0130]
 図24に示す配線基板503は、配線を備えた基板であればどのような構成でもよく、実施例1,2に用いたフレキシブル基板(柔軟配線基板)や、ベース材に硬化複合材やガラス、エポキシなどを用いた硬質(リジット)基板を用いることができる。
[0131]
 分光光度計500のうち多波長検出器509以外の構成は実施例1の分光光度計300と略同じ構成であり、また分光光度計500以外の自動分析装置の他の構成・動作は前述した実施例1の自動分析装置200と略同じ構成・動作である。このため、詳細は省略する。
[0132]
 本発明の実施例3の白色光源212と、白色光源212から放出された光を集光する集光レンズ242a,242bと、集光レンズ242a,242bで集光された光を回折させるスリット245と、スリット245を通過した光を分光する凹面回折格子246と、凹面回折格子246によって分光された光を検出する光検出素子504を複数有する多波長検出器509と、を備え、多波長検出器509の表面に配置される光検出素子用マスク506の各々の開口部506Aが、凹面回折格子246の結像位置に配置されている分光光度計500やそれを備えた自動分析装置においても、前述した実施例1の分光光度計300や自動分析装置200とほぼ同様な効果が得られる。
[0133]
 <その他> 
 なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
[0134]
 また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

符号の説明

[0135]
200:自動分析装置
201:分析部
202:操作部
203:試料容器
204:ラック
205:試薬ボトル
206:試薬ディスク
207:反応容器
208:反応ディスク
209:試料分注プローブ
210:試薬分注プローブ
211:攪拌装置
212:白色光源
213:分光検出系
214:洗浄装置
215:A/Dコンバータ
216:コンピュータ
217:内部インタフェース
218:ラック搬送部
219:制御装置
220:入力装置
221:記憶装置
222:表示装置
223:印刷装置
224:外部インタフェース
242a,242b:集光レンズ
244:反応液
245:スリット
246:凹面回折格子
248,509:多波長検出器
300,500:分光光度計
301:曲面基板
302:第一接着層
303:柔軟配線基板
304,504:光検出素子
305,505:接着材料
306,506:光検出素子用マスク
306A,506A:開口部
307:第二接着層
501:光検出素子用マスク固定基板
502:第二接着層
503:配線基板
507:第一接着層
508:貫通穴

請求の範囲

[請求項1]
 分光光度計であって、
 光源と、
 前記光源から放出された光を集光する集光レンズと、
 前記集光レンズで集光された光を回折させるスリットと、
 前記スリットを通過した光を分光する凹面回折格子と、
 前記凹面回折格子によって分光された光を検出する光検出素子を複数有する多波長検出器と、を備え、
 前記多波長検出器が有する前記複数の光検出素子の各々が、前記凹面回折格子の結像位置に配置されている
 ことを特徴とする分光光度計。
[請求項2]
 請求項1に記載の分光光度計において、
 前記多波長検出器は、更に、前記凹面回折格子を構成する主基板と線膨張係数が同じ材料からなる基板と、前記基板上に固定され、前記複数の光検出素子が配置された柔軟配線基板と、を有する
 ことを特徴とする分光光度計。
[請求項3]
 請求項2に記載の分光光度計において、
 前記基板は、前記柔軟配線基板が固定される側の表面が曲面状である
 ことを特徴とする分光光度計。
[請求項4]
 請求項3に記載の分光光度計において、
 前記凹面回折格子の表面に形成された溝の溝周期が等間隔であり、
 前記複数の光検出素子が、ローランド円上に配置されている
 ことを特徴とする分光光度計。
[請求項5]
 請求項3に記載の分光光度計において、
 前記凹面回折格子の表面に形成された溝の溝周期が不等間隔であり、
 前記複数の光検出素子が、レムニスケート上に配置されている
 ことを特徴とする分光光度計。
[請求項6]
 請求項2に記載の分光光度計において、
 前記多波長検出器の前記柔軟配線基板と前記基板を接着する接着層の材料と、前記凹面回折格子に使用されている接着層の材料と、の線膨張係数が同じである
 ことを特徴とする分光光度計。
[請求項7]
 請求項2に記載の分光光度計において、
 前記基板は、前記凹面回折格子の前記主基板と同じ材料からなる
 ことを特徴とする分光光度計。
[請求項8]
 請求項1に記載の分光光度計において、
 前記光検出素子の各々が、前記分光された光を全て検出するように結像位置に各々配置された
 ことを特徴とする分光光度計。
[請求項9]
 分光光度計であって、
 光源と、
 前記光源から放出された光を集光する集光レンズと、
 前記集光レンズで集光された光を回折させるスリットと、
 前記スリットを通過した光を分光する凹面回折格子と、
 前記凹面回折格子によって分光された光を検出する光検出素子を複数有する多波長検出器と、を備え、
 前記多波長検出器の表面に配置される光検出素子用マスクの各々の開口部が、前記凹面回折格子の結像位置に配置されている
 ことを特徴とする分光光度計。
[請求項10]
 請求項9に記載の分光光度計において、
 前記光検出素子用マスクは、表面が曲面状の基板上に実装されており、前記複数の光検出素子が前記基板の前記曲面状の表面とは反対側の表面側に配置されている
 ことを特徴とする分光光度計。
[請求項11]
 請求項10に記載の分光光度計において、
 前記凹面回折格子の表面に形成された溝の溝周期が等間隔であり、
 前記開口部が、ローランド円上に配置されている
 ことを特徴とする分光光度計。
[請求項12]
 請求項10に記載の分光光度計において、
 前記凹面回折格子の表面に形成された溝の溝周期が不等間隔であり、
 前記開口部が、レムニスケート上に配置されている
 ことを特徴とする分光光度計。
[請求項13]
 請求項10に記載の分光光度計において、
 前記複数の光検出素子が平面上に配置されている
 ことを特徴とする分光光度計。
[請求項14]
 試料を分析する分光分析装置であって、
 前記試料と試薬とを混合して反応させた反応液を収容する複数の反応容器と、
 前記反応容器に光を照射し、前記反応容器に保持された前記反応液から出射した光を検出する、請求項1または請求項9に記載の分光光度計と、を備えた
 ことを特徴とする分光分析装置。
[請求項15]
 光源と、前記光源から放出された光を集光する集光レンズと、前記集光レンズで集光された光を回折させるスリットと、前記スリットを通過した光を分光する凹面回折格子と、前記凹面回折格子によって分光された光を検出する光検出素子を複数有する多波長検出器と、を備えた分光光度計の製造方法であって、
 前記多波長検出器の表面に配置される光検出素子用マスクの各々の開口部を前記凹面回折格子の結像位置に配置する工程を有する
 ことを特徴とする分光光度計の製造方法。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15]

[ 図 16]

[ 図 17]

[ 図 18]

[ 図 19]

[ 図 20]

[ 図 21]

[ 図 22]

[ 図 23]

[ 図 24]