JP7094390B2 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Description

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。
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。
特開２００４－３０９１４６号公報
工藤 恵栄著「分光の基礎と方法」、オーム社刊、１９８５年７月発行
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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）。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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複数の光検出素子と、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。
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。
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。 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。 従来技術の分光光度計の概要を示す図である。 従来技術の多波長検出器を示す図である。 溝周期が等間隔な凹面回折格子の断面示す図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。
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。
＜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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
以上が自動分析装置２００の全体的な構成である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
次に、本実施例の効果について説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
＜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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
＜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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
＜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。
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。
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

Claims (15)

  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複数の光検出素子と、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。
  2. 請求項１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。
  3. 請求項２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。
  4. 請求項２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。
  5. 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。
  6. 請求項１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。
  7. 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。
  8. 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複数の光検出素子と、光検出素子用マスクと、前記光検出素子用マスクを固定する光検出素子用マスク固定基板と、を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前記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、
    前記光検出素子用マスク固定基板は、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
    ことを特徴とする分光光度計。
  9. 請求項８に記載の分光光度計において、
    前記光検出素子用マスク固定基板は、表面が曲面状であり、前記複数の光検出素子が前記光検出素子用マスク固定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。
  10. 請求項９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。
  11. 請求項９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。
  12. 請求項９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。
  13. 請求項８に記載の分光光度計において、
    前記光検出素子用マスク固定基板は、前記凹面回折格子を構成する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。
  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８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。
  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複数の光検出素子と、光検出素子用マスクと、前記光検出素子用マスクを固定する光検出素子用マスク固定基板と、を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、
    前記光検出素子用マスク固定基板として、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を用い、
    前記多波長検出器の表面に配置される前記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。
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