JP6529591B2 - 発光分析用検出装置および自動分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光分析用検出装置および自動分析装置に関し、特に、発光分析用検出装置における定量下限の悪化抑制に有効な技術に関する。

発光分析用検出装置に関する技術としては、例えば特許文献１が開示されている。この特許文献１における自動分析装置は、微量な反応液に対しても安定で高ＳＮ（Signal/Noise）な検出を可能とすることを目的としている。

そして、発光物質を含む反応液からの光を光学窓を介して光検出器で検出し、その出力を処理して反応液に含まれる発光物質の量を分析する場合に、光学窓と光検出器との間に、光学窓に対面する入射口、光検出器受光面と対面する出射口、および入射口から入射した光を反射させて出射口へ伝播する反射面からなる光伝送光学系を設けることにより、発光物質からの光量の低下を抑制しつつフローセルからの温度に由来するノイズの影響も低減することで、高ＳＮの分析を実現するものである。

特開２０１１−２３２１３２号公報

上述した特許文献１における自動分析装置は、フローセル内において発生した光の光量低下を抑制しつつ、光伝送光学系により光検出器に到達させるものである。しかしながら、この構成では、ＳＮ比の向上のため、測定対象となる発光物質からの信号発光と非測定対象からのバックグラウンド発光を分けたいという課題がある。

そこで、本発明者らは、光伝送光学系（後述する高反射導光系に相当）および光学フィルタを用いた発光分析用検出装置の検討を行った。検討において、光学フィルタおよび高反射導光系を装置に実装する際には、高反射導光系からの圧力が薄い円板状の光学フィルタに局所的に作用するため光学フィルタが破損してしまうという問題が発生した。あるいは、高反射導光系または光学フィルタの中心軸が光検出器や窓材に対してずれてしまうという問題が発生した。

これらの問題は、装置毎の発光量のばらつきを増大させてしまい、装置の定量下限を悪化させることになる。さらには、そのような問題の発生を装置の組み立て後および部品の交換後に目視で確認することができないということも問題であった。

本発明の目的は、ＳＮ比および光検出効率が高く、かつ光学フィルタの破損や高反射導光系または光学フィルタの中心軸が光検出器や窓材に対してずれることを防止することにより、装置の定量下限の悪化を抑制することのできる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、代表的な発光分析用検出装置は、部材、窓材、光検出器、高反射導光系、および光学フィルタを有する。部材は、試料を発光分析する分析領域を有する。窓材は、分析領域において試料から発せられる光を透過させる。

光検出器は、窓材を透過した光を検出する。高反射導光系は、窓材に対面する入射口から入射した試料から発せられる光を反射させて光検出器の受光面と対面する出射口に伝搬する高反射導光面を有する。光学フィルタは、窓材、光検出器、および高反射導光系により囲まれる空間に設けられ、窓材と光検出器との間に試料から発せられる測定対象の信号発光を透過させる。

光学フィルタは、窓材または光検出器のいずれかに形成され、光学フィルタをはめ合わせる溝切り部により固定され、該光学フィルタの外周形状は、高反射導光系に形成された光学フィルタをはめ合わせるはめ合い部の内側形状より小さい。

特に、光学フィルタの外周形状は、高反射導光系における入射口または出射口の開口面積に対する光学フィルタの面積の比率が９０％以上〜１００％未満である。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

発光分析用検出装置における定量下限の悪化を抑制することができる。

実施の形態１による発光分析用検出装置における構成の一例を示す説明図である。 本発明者の検討による発光分析用検出装置における一例を示す説明図である。 図２の発光分析用検出装置の特に分析領域から発生する光の伝搬に注目した要部の説明図である。 本発明者が検討した課題を示す発光分析用検出装置の説明図である。 図４の発光分析用検出装置が有する高反射導光系の一例を示す説明図である。 光学フィルタの厚みおよび光学フィルタの破損率の関係を示す説明図である。 図１の発光分析用検出装置における光学シミュレーションの結果を示す説明図である。 実施の形態２による発光分析用検出装置における構成の一例を示す説明図である。 実施の形態３による発光分析用検出装置における構成の一例を示す説明図である。 実施の形態４による発光分析用検出装置における構成の一例を示す説明図である。 実施の形態５による発光分析用検出装置における構成の一例を示す説明図である。 実施の形態６による自動分析装置における構成の一例を模式的に示した平面図である。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。

また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

〈発光分析について〉
発光分析は、微量成分の分析に用いられる手法の一つであり、一般的に吸収測定よりも感度が高く、環境分析、医薬品分析、食品分析、臨床検査等の分野で広く利用される。ここで言う発光とは、励起状態の物質が基底状態に遷移する際に光を発することをいう。

発光は、電子の励起の要因によって分類される。例えば、熱で電子が励起された場合の発光は熱ルミネッセンス、光照射で電子が励起された場合の発光はフォトルミネッセンス、電圧で電子が励起された場合の発光はエレクトロルミネッセンスといったように分類される。本実施の形態に係る発光分析用検出装置は、これら各種発光態様の発光分析に適用可能な測定容器を含む。

以下に図面を用いて実施の形態を説明する。

各実施の形態では、化学発光による発光分析に本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。化学発光も発光の一態様であり、化学反応により生成された物質が励起状態から基底状態に遷移するときに光を放出する現象である。酵素によって化学反応を促すホタル等の生物発光は化学発光の一種である。

化学発光による分析は、一般に、例えば、まず対応する送液手段を介して供給される少なくとも一種の化学発光試薬を混合した溶液、すなわち試料を測定容器に供給して化学反応させる。その後、光電子倍増管やフォトダイオード等の光電変換素子を用いた光検出器によって測定容器内で化学発光によって溶液から発せられる光を検出する。そして、光電変換素子で入射光量に応じた電流強度に変換し、これに基づいて発光強度の測定を行う。

なお、化学発光の発光波長は、一般的に可視光領域（３５０ｎｍ〜８００ｎｍ）にあることが多い。したがって各実施の形態でも、信号発光の波長を可視光であるものとして説明したが、可視光領域以外の発光波長であっても、波長特性に合わせた部材を選定すれば、本願の構成は同様の効果を有する。

（実施の形態１)
以下の実施の形態においては、本発明の特徴を分かり易くするために、本発明に対する比較技術と比較して説明する。

まず、本発明に対する比較技術について説明する。

〈本発明に対する比較技術〉
本発明に対する比較技術について、図２〜図４を用いて説明する。

図２は、本発明者の検討による発光分析用検出装置における一例を示す説明図である。図２に示した発光分析用検出装置は、後述する図４の光学フィルタ２０３および高反射導光系２０１を省略したベースモデルであり、半製品に相当する。

図２に示す発光分析用検出装置は、セルベース１０１、窓材１０４、内壁１１２を含む測定容器、測定容器保持部材１１３、光検出器１０６、および光検出器保持部材１０８を備えている。

セルベース１０１は、分析対象である試料を発光分析するための分析領域１０２を有する円板状の部材であって、当該発光分析用検出装置の底部を構成する。分析領域１０２は、窓材１０４を挟んで光検出器１０６に対向しており、分析領域１０２にて試料から発せられた光が窓材１０４を透過して光検出器１０６に入射する。

図２の発光分析用検出装置では、セルベース１０１の直径を５０ｍｍ程度、分析領域１０２を平面視で５ｍｍ×５ｍｍ程度の四角形状とし、当該分析領域１０２に試料を入れて発光分析を実施する場合を例示している。但し、分析領域１０２を流路として形成して、分析領域１０２に試料を流通させる構成とすることも考えられ得る。

窓材１０４は、セルベース１０１とともに測定容器を構成する円板状の部材であり、キャビティ１０３を介して分析領域１０２に対面している。キャビティ１０３は、所定の厚さ、言い換えれば上下方向の寸法の空間である。このキャビティ１０３は、セルベース１０１、窓材１０４、および内壁１１２によって囲まれている。

ここで、キャビティ１０３の厚みは、例えば０．５ｍｍとする。このキャビティ１０３は、分析領域１０２の全面を覆っていて、発光分析時には、水と同じ屈折率１．３３の液体で満たされている。

窓材１０４は、分析領域１０２の試料から発せられた光を光検出器１０６にて観察するための光学窓をなす部材であり、分析領域１０２で試料から発せられる光を透過する材質で構成されており、キャビティ１０３の全面を覆っている。窓材１０４は、例えばアクリルなどからなる。ここで、窓材１０４の厚み、すなわち上下方向の寸法を４ｍｍ程度とし、直径は４５ｍｍ程度、屈折率を１．４９程度とする。

測定容器保持部材１１３は、測定容器を保持する部材である。本発光分析用検出装置を外部の図示しない分析装置と機械的に接続するために用いることが可能である。保持、接続以外の目的としては、例えば、精度の高い分析を行うために、測定容器と図示しない外部の温度調整機器とを熱的に接続することで温度調整を容易にすることが挙げられる。

この場合、測定容器保持部材１１３の材料としては、アルミニウム、銅などの熱伝導性の高い材料を用いることが望ましい。また、効率よく発光を検出しつつ、測定容器の温度調整を行うためには、窓材１０４の「側面」、および「上面外周部の少なくとも一部」が覆われていることが望ましい。

上面外周部とは、上面、すなわち光検出器１０６に対向する面内における外周部を意味する。また、別の目的としては、例えば、測定容器の保護も挙げられる。さらに、別の目的として、測定に不要な外からの光が測定容器を通じて、光検出器１０６に入射し、ノイズ光となることを防ぐことが挙げられる。

測定容器保持部材１１３は、外部からの不要発光を効率よく減衰させるため、艶消し加工および黒塗り加工が施されていることが望ましい。図２の場合には、材料をアルミニウムとして、艶消しおよび黒塗り加工が行われている。

さらに、測定容器保持部材１１３の温度制御は、ペルチェ素子を用いた図示しない外部の温度調整機器によって、測定容器に対する温度制御が行われる。このとき、効率よく測定容器の温度制御を行うためには、窓材１０４の側面、および光電面１０７と対向する領域以外の上面のドーナツ状の領域である上面外周部１１４を覆う構成とする。

光検出器１０６は、窓材１０４を透過した光を検出するセンサであり、例えば光電子増倍管またはフォトダイオードを用いることができる。ここでは、例えば光電子増倍管とする。

窓材１０４は、直径２８ｍｍ程度の円筒形状を有する。光検出器１０６の底部には、受光面である光電面１０７が設けられている。また、光検出器１０６は、図示しない外部との電力入出力用の配線を通じて外部接続されている。光電面１０７は、直径１５ｍｍ程度であり、空気層１０５を介して窓材１０４に対向している。空気層１０５の厚み、すなわち上下方向の寸法は３ｍｍ程度、屈折率は１．００程度とする。また、光検出器１０６は、光検出器保持部材１０８によって覆われている。

光検出器保持部材１０８は、光検出器１０６を保持する部材である。発光分析用検出装置を外部の図示しない分析装置と機械的に接続するために用いることも可能である。保持、接続以外の目的としては、測定に不要な外からの光が光検出器１０６に入射し、ノイズ光となることの防止が挙げられる。この場合、光を検出する光検出器１０６が覆われていることが少なくとも必要である。

光検出器保持部材１０８は、外部からの不要発光を効率よく減衰させるため、艶消し加工および黒塗り加工が施されていることが望ましい。光検出器保持部材１０８は、測定容器保持部材１１３と一体型の部材としてもよい。

また、別の目的として、光検出器１０６の特性が、外部から加わる電磁場によって変化することを防止することが挙げられる。このために磁気シールド、電界シールドの機能を持たせることも可能である。さらに、光検出器１０６におけるガラスが発光することを防止するために、適切な絶縁材料を用いてもよい。この場合、絶縁材は、例えばＰＴＦＥ（Poly Tetra Fluoro Etylene：ポリテトラフルオロエチレン）などである。

上記構成の発光分析用検出装置においては、分析領域１０２で試料から発せられた光は、キャビティ１０３および窓材１０４を透過して測定容器の外部、図２では空気層１０５に取り出される。

測定容器から出射した光は、空気層１０５を通過して光検出器１０６の光電面１０７に入射し、電気信号に光電変換される。なお、キャビティ１０３の光の入射面、すなわち分析領域１０２の上面、キャビティ１０３と窓材１０４の界面、窓材１０４と空気層１０５の界面、および光電面１０７は、全て実質的に平行であり、図２では、水平であることとする。

図２において、信号発光１０９は、測定対象となる発光物質から発生したものであり、分析領域１０２の中央から０度の角度に進行する信号発光である。ここで、角度とは、分析領域１０２の中央を通る法線Ｌに対してなす角度である。

このような光は、キャビティ１０３を満たす水の中を進行し、窓材１０４、および空気層１０５を通過して、大きな損失なく光電面１０７に到達する。

一方、測定対象となる発光物質から発生し、分析領域１０２の中央から一定範囲の角度、例えば２５度程度で進行する信号発光１１０は、キャビティ１０３を満たす水の中を進行し、窓材１０４との界面で屈折する。さらに、窓材１０４と空気層１０５との界面で屈折して光検出器保持部材１０８または測定容器保持部材１１３に到達する。従って大きな光損失が発生する。

この様に大きな損失となる光が発生する主要因は、分析領域１０２からの発光が水と同じ屈折率の液体から発生することである。このことについて図３を用いて説明する。

図３は、図２の発光分析用検出装置の、特に分析領域１０２から発生する光の伝搬に注目した要部の説明図である。

分析領域１０２からの発光が、空気と同様の屈折率１．００のキャビティ１００１から発生する場合、後述するスネルの法則により、求まる光路の一例は、図３の左側に示すようになり、分析領域１０２から出射したときと同じ角度で、空気層１０５を伝搬することができる。この発光は、例えば希薄なガス状物質等の気体からの発光に対応する。

他方で図２の発光分析用検出装置において、分析領域１０２からの発光が、水と同じ屈折率の液体から発生する場合は、図３の右側に示すように、分析領域１０２から出射したときよりも大きな角度で、空気層１０５を伝搬することになる。

従って、光が光検出器保持部材１０８または測定容器保持部材１１３に到達する割合が増えてしまう。このように発光側が液体となる発光分析用検出装置では、発光側が空気と同様の屈折率を有する気体である場合と比較して、光が中心軸から外部へ広がり易く、散逸しやすい。

また、図２における信号発光１１１は、キャビティ１０３を満たす水の中を進行して、窓材１０４との界面で屈折し、さらに窓材１０４と空気層１０５の界面で全反射する。そのため、空気層１０５に出ることができない。従って、このような場合も大きな光損失が発生する。ここで、信号発光１１１は、測定対象となる発光物質から発生して、分析領域１０２の中央から一定以上の角度、例えば５０度で進行するものである。

このように、測定対象となる発光物質から発生し、分析領域１０２から出る信号発光が光電面１０７に到達する場合、空気層１０５に出るものの光電面１０７へ直接は到達しない場合、あるいは窓材１０４と空気層１０５の間で全反射を起こし、空気層１０５まで到達しない場合、とを分けるのは、分析領域１０２から出る光の法線Ｌに対してなす角度である。

この角度の境界値は次式のスネルの法則から求まる。

ｎ１・ｓｉｎθ１＝ｎ２・ｓｉｎθ２
但し、ｎ１、ｎ２は媒質１、２の屈折率、θ１は媒質１内における入射角、θ２は媒質２内における屈折角である。

図２の発光分析用検出装置において、上記した信号発光が直接光電面に到達する場合、直接は到達しない場合、空気層に到達しない場合を分ける角度の境界値は、３８．５度、４８．８度とそれぞれ計算される。

また、図２に示した光２０９は、非測定対象である発光物質から発生し、分析領域１０２の中央から０度の角度に進行するバックグラウンド発光である。このような光は、試料中の発光促進物質、不純物、非特異結合物質、あるいは非特異吸着物質などから発生し、測定対象からの信号発光と同様に光検出器１０６に到達し、測定のＳＮ比を低下させてしまう。

以上が図２に示したベースモデルとなる発光分析用検出装置の説明である。

図４は、本発明者が検討した課題を示す発光分析用検出装置の説明図である。なお、図２と同様の部分には、図４において同符号を付して説明を省略する。

図４の発光分析用検出装置は、図２にて示したベースモデルに高反射導光系２０１および光学フィルタ２０３を追加した構成からなる。

ハッチングにより示す光学フィルタ２０３は、薄い円板状の部材からなる。光学フィルタ２０３は、透過率の波長特性の違いを利用し、試料から発せられる光のうち、測定対象からの信号発光１０９を非測定対象からのバックグラウンド発光である光２０９に対して効率よく透過させる。

従って、測定のＳＮが改善されるため、装置の定量下限を改善することが可能である。光学フィルタ２０３の材料は、一般的にはガラスである。光学フィルタ２０３においても材料はガラスとし、一般的な吸収型フィルタを用いるものとする。また、光学フィルタ２０３の厚みは０．５ｍｍ程度であり、直径は２２ｍｍ程度とする。

〈高反射導光系の構成例〉
続いて、図５を用いて高反射導光系２０１について説明する。

図５は、図４の発光分析用検出装置が有する高反射導光系２０１の一例を示す説明図である。

高反射導光系２０１は、図５に示すように中空円筒形状からなり、外周径は２２ｍｍ程度、内周径は２０ｍｍ程度、高さを３．０ｍｍ程度とする。

その内側面は、反射率の高い高反射導光面３０３となっている。高反射導光系２０１は、入射口３０１より入射した光線３０４を反射し、反対側の出射口３０２から光線３０４を出射する。図５では、高反射導光系２０１の内面に反射面を形成したが、外側の面に反射面を形成してもよい。

高反射導光面３０３は、基材に対して、アルミニウムや金などの金属イオンのスパッタ、メッキ、または反射フィルムなどの高反射率材料が形成された構成からなる。基材は、例えばアクリルなどの成形樹脂またはガラスからなる。

また、高反射率材料となる金属イオンのスパッタまたはメッキは、反射率が約８５％程度である。同じく反射フィルムの場合には、厚さ数百ミクロン程度で、反射率９０％以上である。

図５の高反射導光系２０１の場合には、基材としてガラスを用い、その内面に金をスパッタすることによって成膜されている構成とする。

なお、高反射導光面３０３の反射率は、測定対象となる波長の光を効率よく伝搬するために、少なくとも８０％以上、より好ましくは８５％以上の反射率を有することが望ましい。

このような高反射導光系２０１を有する発光分析用検出装置の構成では、出射された光線２０２が、高反射導光面３０３により反射し、光検出器保持部材１０８または測定容器保持部材１１３に到達、吸収されることなく光検出器１０６へ伝搬させることが可能となる。従って光検出効率の向上が可能である。

〈課題について〉
続いて、図４に示した発光分析用検出装置における課題について説明する。

まず、第１の課題について説明する。図４に示す光検出器１０６、高反射導光系２０１、光学フィルタ２０３、窓材１０４は、液体中の試料から発せられ、窓材１０４を透過した光が、不必要に散逸されることを防ぎ、系の機械的な安定性を増すために、各々の位置が空間的に固定される必要がある。

しかしながら、図４のような構成では、高反射導光系２０１が樹脂成型品あるいはガラスといった固い部材であるため、中空形状を有する高反射導光系２０１からの圧力２１０が、薄い円板状の光学フィルタ２０３に局所的に作用する。そのため、光学フィルタ２０３が破損してしまう、または割れてしまうという問題が発生してしまう恐れがある。

光学フィルタ２０３の破損は、破損片による光の散乱・吸収などを通して、光学フィルタ２０３としての光透過特性を変化させるため、装置毎の発光量のばらつきを増大させ、装置の定量下限を悪化させてしまう。装置毎の発光量ばらつきの増大が装置の定量下限を悪化させることについては、後述する。

なお、光学フィルタ２０３の破損を避けるためには、高反射導光系２０１と光学フィルタ２０３あるいは窓材１０４との間を空ける、言い換えれば距離を離す、ということも考えられる。

しかし、その場合には、空けた空間から信号発光が漏れてしまうことで、光検出器保持部材１０８または測定容器保持部材１１３に吸収されてしまうという問題がある。また、発光部となる分析領域１０２と光検出器１０６の距離が離れてしまうために、光伝搬距離の増大に伴い、伝搬途中の吸収・反射損失が増大するために光伝達効率が低下するという問題がある。さらには、光検出器保持部材１０８または測定容器保持部材１１３で吸収しきれない外部からの光が光検出器１０６に到達し、ノイズ光となるなどの問題が生じる。

また、光学フィルタ２０３の破損を避けるために、高反射導光系２０１と光学フィルタ２０３あるいは窓材１０４との間に緩衝材を挿入することも考えられる。しかし、その場合には、緩衝材の値段分、装置の原価が増加することとなる。さらには、光源である分析領域１０２と光検出器１０６の距離が増大してしまい光量が低下すること、および緩衝材そのものによる光の吸収損失が発生することなどの問題がある。

続いて、第２の問題は、高反射導光系２０１の中心軸が光学フィルタ２０３、および光検出器１０６に対してずれてしまうということである。中心軸のずれは、高反射導光系２０１による、光損失の低減効果を変化させるため、装置毎の発光量のばらつきが増大し、後述する装置の定量下限を悪化させてしまう。同様に、光学フィルタ２０３の中心軸がずれる場合も有り得る。

さらに、第３の問題として、このような発光分析用検出装置における高反射導光系２０１および光学フィルタ２０３と窓材１０４または光検出器１０６の位置合わせ不良や光学フィルタ２０３の破損は、一度装置の組み立てが行われた後では確認が難しいことが挙げられる。

なぜならば、前述したように測定に不要な外からの光などが光検出器１０６に入射して、ノイズ光となることを防ぐため、高反射導光系２０１および光学フィルタ２０３と窓材１０４、光検出器１０６は、光検出器保持部材１０８または測定容器保持部材１１３により覆われており、内部の目視による確認が困難なためである。このような問題は、例えば装置の組み立て時などに発生する。

続いて、第４の問題について説明する。発光分析用検出装置において、分析領域１０２、窓材１０４、セルベース１０１を含む測定容器は、分析に際し様々なｐＨの試薬に晒されること、種々の反応場であること、場合によっては電流を流すことなどがある。

従って、本測定容器は、測定時に負荷のかかる構成要素であるため、一般的に一定回数の測定毎に交換することが望ましい交換部品である。しかしながら、測定容器の交換時においても、装置組み立て時と同様に高反射導光系２０１および光学フィルタ２０３と窓材１０４または光検出器１０６の位置合わせ不良や光学フィルタ２０３の破損という問題が発生する。

交換作業は装置を組み立てる工場内ではなく、工場外において装置の組み立てが専門ではない営業担当者あるいは装置の使用者が行う場合があるため、このような問題はより深刻となる。

そして、第５の問題は、光学フィルタの厚みに由来する光損失の増大である。すなわち、光学フィルタ２０３が一定の厚みを有するために光学フィルタ２０３の端面を通過し、光検出器保持部材１０８または測定容器保持部材１１３に吸収される光が存在することである。これは、例えば測定対象となる発光物質から発生し、分析領域１０２の端部から一定角度の方向に進行する信号発光２０４（図４）などである。

特に、測定容器保持部材１１３が、効率的な温度制御のために窓材１０４の上面外周部１１４を積極的に覆う場合、光学フィルタ２０３の近傍には、測定容器保持部材１１３が配置される。そのため、測定容器保持部材１１３における吸収が大きくなってしまう。

この様な事が起こる要因としては、まず発光分析用検出装置において、光源である分析領域１０２からの発光が図３にて説明したように液体領域からの発光であることが挙げられる。

そして、レーザの様な指向性光源を用いた吸光度計と異なり、光源である分析領域１０２からの発光が基本的に拡散光源である、すなわち、様々な方向に光が出射されることが挙げられる。

また、発光分析用検出において、測定容器は、温度制御されることが望ましいことが挙げられる。さらに、このような構成では、光源である分析領域１０２と受光部である光電面１０７との距離が光学フィルタ２０３の厚み分遠ざかるため、やはり光電面１０７における受光量は減少してしまう。

ここで、装置のばらつきが増大することで、装置の定量下限が悪化することを説明する。装置の定量下限は、ＣＬＳＩのガイドライン（Ｃｌｉｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ＥＰ１７―A、Ｖｏｌ．２４、Ｎｏ．３４、１８ページ）によれば、相対合計誤差（Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｔｏｔａｌ Ｅｒｒｏｒ）が限界ＣＶ値（例えば１０〜２０％程度）と等しくなる検体濃度である。相対合計誤差は、装置間差等の系統誤差および低濃度サンプルにおける標準偏差の定数倍の和として定義される。従って、装置間差の増大はそのまま定量下限の増大になる。

〈発光分析用検出装置の構成例〉
そこで、本発明者らは鋭意検討を行った結果、図１に示す構成により上記した問題を解決可能であることを見出した。

図１は、本実施の形態１による発光分析用検出装置における構成の一例を示す説明図である。この図１においては、上述した図４と同様の部分には同符号を付して説明を省略する。発光分析用検出装置は、例えば臨床検査、医薬品分析、食品分析、あるいは環境分析などの分野において利用される。

図１の発光分析用検出装置は、図４に示した発光分析用検出装置の構成に対し、接着材４０１を用いて光学フィルタ２０３を窓材１０４に接着した構成となっている。それにより、窓材１０４に対して光学フィルタ２０３の位置決めを行った構成となっている。接着材４０１としては、例えばアクリル系ＵＶ（紫外線）硬化型接着材を用いている。

また、光学フィルタ２０３は、窓材１０４、高反射導光系２０１、および光検出器１０６により囲まれた空間４０２に存在している。ここで、「窓材１０４、高反射導光系２０１、光検出器１０６により囲まれた空間」とは、高反射導光系２０１の入射口３０１（図５）が窓材１０４に接し、高反射導光系２０１の出射口３０２（図５）が光検出器１０６に接することで、閉じた空間を構成していることを意味する。

図４の発光分析用検出装置では、高反射導光系２０１と窓材１０４が接していない。そのため、閉じた空間を構成しているとは言えない。この空間内で、光学フィルタ２０３にはめ合わせる形で高反射導光系２０１が配置されている。

光学フィルタ２０３の外周径は、１９．９ｍｍ程度とする。これは、高反射導光系２０１の内周径２０ｍｍ程度に対して、９９．５％程度の大きさである。すなわち、光学フィルタ２０３の外周径を高反射導光系２０１における光学フィルタ２０３とのはめ合い部（はめ合わせる部分）、すなわち入射口３０１の径より小さくしている。

このような構成により、光学フィルタ２０３を窓材１０４、高反射導光系２０１、および光検出器１０６により囲まれる空間に存在させ、光学フィルタ２０３の外周径を高反射導光系２０１の入射口径より小さくすることで光学フィルタ２０３の破損を抑制することが可能となる。

また、接着材４０１を用いて光学フィルタ２０３を窓材１０４に接着することにより、窓材１０４に対して光学フィルタ２０３の位置決めを行い、かつ中心軸を合わせている。そして、この空間内で光学フィルタ２０３にはめ合わせる形で高反射導光系２０１が配置されていることにより、光学フィルタ２０３と高反射導光系２０１との空間的な位置が固定される。その結果、窓材１０４および光検出器１０６に対しても軸を合わせることが可能となる。

すなわち、図１の発光分析用検出装置の構成により、高反射導光系２０１の中心軸を窓材１０４、光検出器１０６、および光学フィルタ２０３に対して合わせることが可能である。

さらに、上記した位置決めおよびはめ合いがあるため、装置の組み立て後ならびに部品の交換時に、高反射導光系２０１および光学フィルタ２０３と窓材１０４または光検出器１０６の位置合わせ不良や光学フィルタ２０３の破損を目視確認する必要がなくなる。

また、前述した光学フィルタ２０３の厚みに由来する光損失の増大も解消される。すなわち、光学フィルタ２０３の端面に到達する光４０３が端面到達後、高反射導光系２０１により反射されることで、不必要に散逸して光検出器保持部材１０８または測定容器保持部材１１３などにより吸収され損失することを防いでいる。

特に、測定容器を温度制御するために、測定容器保持部材１１３を窓材１０４の上面外周部１１４まで覆う構成とした場合でも、測定容器保持部材１１３による光の損失を抑制することができる。

また、分析領域１０２と受光部である光電面１０７の間の距離について、光学フィルタ２０３の厚み分の増大はなくなる。従って、その結果、光電面１０７まで、大きな損失なく光が到達することが可能となる。

さらに、厚み分の距離が短くなることによって、発光分析用検出装置としての小型化を可能とすることができる。

従って、このような構成により、発光分析用検出装置における高反射導光系２０１および光学フィルタ２０３と窓材１０４または光検出器１０６の位置合わせ不良や光学フィルタ２０３の破損を避けることができる。

その結果、ＳＮ比および光検出効率が高く、かつ装置の定量下限の悪化を抑制した発光分析用検出装置を提供することができる。

なお、接着材４０１としては、上述したアクリル系ＵＶ硬化型接着材に限らず、エポキシ系あるいは熱硬化型等種々の接着材を用いることが可能である。ただし、接着する基材、例えば窓材１０４の材質であるアクリル、および光学フィルタ２０３の材質であるガラスの相互の接着性を考慮したものを選ぶことが望ましい。また、試料からの信号発光の光透過率が高い材料を用いることが望ましい。

さらに、接着材４０１としては、両面テープを用いてもよい。両面テープを用いることによって、張り直しが可能となる。特に交換部品である測定容器において、光学フィルタを再利用することができれば、交換部品としての測定容器のコストを低減することができる。

両面テープとしては、試料からの信号発光の透過率が高い材料を用いることが望ましい。接着材４０１の透過率は、測定対象となる波長の光を効率よく伝搬するために、少なくとも８５％以上、より好ましくは９０％以上であることが望ましい。

なお、接着材４０１は、窓材１０４と光学フィルタ２０３との間に、空気層を挟まずに、光学接触、すなわち密着させることで、窓材１０４の表面における光のフレネル反射または全反射を抑制し、光を光学フィルタ２０３まで効率よく到達させるという効果も有する。このような光学接触を保持した接着による位置決めは、後述する光取り出し層の効果を得るためにも不可欠である。

また、位置決め技術として接着材４０１を用いたが、窓材１０４に光学フィルタ２０３をはめることが可能な溝切り部を設けることも可能である。このような構成により、溝切り部に光学フィルタ２０３をはめることで、光学フィルタ２０３と窓材１０４の位置合わせが容易になる。

また、光検出器１０６として光電子増倍管を用いる場合には、さらなる効果がある。すなわち、光源、言い換えれば分析領域１０２と光検出器１０６との距離を変えることなく、光学フィルタ２０３の上面と光検出器１０６の間の空気層１０５の厚みを、溝切り部の深さ分、厚くすることが可能となる。ここで、光学フィルタ２０３の上面は、光検出器１０６の側の面を示す。

一般に、光電子増倍管の光電面１０７の上方には、該光電面１０７で発生した電子を衝突させるための図示しない陰極がある。この陰極は、典型的にはマイナス１０００ボルト程度の高電圧が印加される。

従って、光電子増倍管の光電面側の面、すなわち光検出器１０６の空気層１０５側の面に陰極と大きな電位差を有する層がある場合には、強電界効果によりガラスが発光することが知られている。大きな電位差を有する層は、例えばグランド電位に固定されている電極層あるいは接地点などである。

このガラスの発光は、光電子増倍管の大きなノイズの要因になる。そのため、上述した光学フィルタ２０３の上面と光検出器１０６の間の絶縁層である空気層１０５の厚みを、溝切り部の深さ分、厚くすることにより分析におけるノイズの低減を実現することが可能である。

また、図１の発光分析用検出装置では、光検出器１０６に光電子増倍管を適用した場合を例に挙げて説明したが、例えばフォトダイオードなどの他の光電変換素子を適用することもできる。

ただし、光検出器１０６が光電子増倍管である場合には、「窓材１０４への光学フィルタ２０３の接着」は、「光検出器１０６への光学フィルタ２０３の接着」に対して、以下の利点がある。

すなわち、光電子増倍管に光学フィルタ２０３を接着する際には、光電子増倍管の外側を構成する材料が一般的に中空ガラス管であることを考えると、まずガラス管の破損を避けるため、取り扱いに慎重さを要する。

また、光学フィルタ２０３の接着工程において、光電子増倍管の光電面１０７を多量の外部からの光に晒すことは、光電面１０７の不可逆劣化をもたらす恐れがある。「光電子増倍管への光学フィルタ２０３の接着」という手法に対して「窓材１０４への光学フィルタ２０３の接着」により、これらのリスクを除くことが可能となる。

また、光学フィルタ２０３の厚みは、０．２ｍｍ程度以上〜２．０ｍｍ程度以下が望ましい。０．２ｍｍより小さいと、ガラス加工の精度ばらつきが大きくなり、光学フィルタ２０３の厚みのばらつきが装置間誤差の要因となってしまう。そのため、高精度な発光分析用検出装置を提供することが困難になる恐れがある。また、接着を考慮した場合にも取り扱いが困難になり、接着時の破損の恐れが出てくる。

一方、２．０ｍｍより大きい場合には、光学フィルタの透過率が低下することにより、光検出効率が低下してしまう。また、十分な厚みがあることで、高反射導光系２０１から押される力により光学フィルタ２０３に破損が生じる恐れは低下する。

特に、光学フィルタ２０３の厚みは０．５ｍｍ程度以上〜１．５ｍｍ程度以下が望ましい。０．５ｍｍ以上であれば、市販されている光学フィルタの中から選定することが容易となる。

〈光学フィルタの破損防止効果について〉
また、１．５ｍｍ以下である場合、図１の発光分析用検出装置による構成で示された光学フィルタの破損防止効果が顕著に得られる。ここで、図６を用いてこのことについて説明する。

図６は、光学フィルタの厚みおよび光学フィルタの破損率の関係を示す説明図である。この図６は、図４の発光分析用検出装置および図１の発光分析用検出装置における光学フィルタおよび高反射導光系２０１の実装を２０回行った際の光学フィルタの厚みと光学フィルタの破損率との関係を示したものである。

図６において、丸印にて示す線グラフである比較例１は、図４の発光分析用検出装置の場合を示している。四角印の線グラフである本構成例１は、図１の発光分析用検出装置の場合を示している。だたし、厚みの影響のみを検討するため、光学フィルタは、同じ厚みのガラス板にて代用するものとする。

図６に示すように、比較例１にて示した図４の構成では、ガラス板の厚みが２ｍｍ以下の場合、破損が発生し、特に１．５ｍｍ以下では、破損率が３５％を超えてしまう。他方で、本願構成１にて示した図１の構成では、ガラス板の厚みに依らず破損が発生していない。

この結果は、本構成例１がガラス板に圧力がかからない構成であるためと考えられる。フィルタの割れる枚数は、作業者の技術レベルにも依存すると考えられるが、図１の発光分析用検出装置の構成により、容易に光学フィルタおよび高反射導光系を実装することができる。

〈発光分析用検出装置の有効性〉
また、図１の発光分析用検出装置の有効性を確認するため、光学シミュレーションを行った。図７は、図１の発光分析用検出装置における光学シミュレーションの結果を示す説明図である。

この図７は、比較例１、比較例２、および本構成例１のそれぞれの構成において、光学フィルタの厚みまたは高反射導光系高さ増分を変えたときの光検出器１０６への到達光量（相対値）を計算したシミュレーション結果を示している。

図７において、丸印にて示す線グラフである比較例１は、図４の発光分析用検出装置の場合を示している。四角形にて示す線グラフである比較例２は、図４の発光分析用検出装置において光学フィルタを配置せずに、代わりに高反射導光系２０１の高さを一定厚さ分（以下、高反射導光系高さ増分と称す）増やした場合を示している。三角形にて示す線グラフである本構成例１は、図１の発光分析用検出装置の場合を示している。

例えば、比較例２において、高反射導光系高さ増分が０．１ｍｍの場合、元々の高反射導光系２０１の高さ（３．０ｍｍ）と合わせると、高反射導光系２０１の高さは３．１ｍｍとなる。比較例１、および本構成例１における高反射導光系の高さは、常に３ｍｍである。

また、厚みの効果のみを検討するため、光学フィルタは、厚みの異なるガラス板で代用するものとする。図７より、比較例１では、ガラス板の厚みが増すほど、検出光量が大幅に低下することが分かる。

これはガラス板の厚みが増すにつれて、ガラス板の端面から漏れ、測定容器保持部材１１３により吸収される光量、ならびに分析領域１０２から光検出器１０６に直接到達する光量が低下することによると考えられる。

ここで、高反射導光系２０１の高さのみを増加した比較例２では、高反射導光系高さ増分の増大に対する光量の低下が比較例１と比べ少ない。これは、比較例１における光損失の大半が「ガラス板の端面から漏れ、測定容器保持部材１１３により吸収される光量」によるためと考えられる。

また、本構成例１では、ガラス板の厚みを増やしても、光量の減少は全く見られなかった。したがって、本構成例１では、光量の低下を伴うことなく、必要な厚みの光学フィルタを配置することが可能である。

また、図１の発光分析用検出装置では、光学フィルタを１枚としたが、例えば長波長カットフィルタを１枚、短波長カットフィルタを１枚というように、異なる波長特性を有する光学フィルタ２枚ないしはそれ以上重ねてもよいことは言うまでもない。その場合、光学フィルタ２０３の厚みは、重ねたフィルタ全ての厚みの合計値となる。

入射口または出射口の内周形状、および光学フィルタの外周形状は、円形であり、光学フィルタの外周径は、光学フィルタとのはめ合い部を構成する入射口または出射口の内周径の９５％以上であることが望ましい。

このときの、入射口または出射口の内周開口面積に対する光学フィルタの面積の比率は、（９０％）＾２≒９０％となる。このような径の選定により、光学フィルタおよび高反射導光系の一定精度での位置合わせが可能となる。

ここでは、光学フィルタおよび高反射導光系の入射口または出射口の形状を円形としたが、他の形状、例えば四角形などの任意の形状でよいことは言うまでもない。

ただし、光学フィルタおよび高反射導光系の入射口または出射口の間で一定のはめ合い・位置合わせを可能とし、本実施の形態１の効果をえるためには、上記したように入射口または出射口の内周開口面積に対する光学フィルタの面積の比率が９０％以上（１００％未満）であることが望ましい。さらには、９８％以上（１００％未満）であればより望ましい。これが先に記した「光学フィルタ２０３の外周径を高反射導光系２０１の出射口径より小さくする」の具体的な意味である。

なお、図１の発光分析用検出装置の構成は、顕微鏡や望遠鏡の鏡筒内に光学フィルタを配置する構成とは異なるものである。顕微鏡や望遠鏡の鏡筒内に光学フィルタを配置する光学系は、一般的に平行光学系であるため、窓材と光検出器の距離を一定に固定したいという課題は発生しない。また、距離を一定にすることで、装置間の発光強度差を低減し、定量下限を改善したいという課題も発生しない。

顕微鏡、望遠鏡の系は、レンズを用いて結像させることが目的であるため、結像させる光以外は光検出器に入射させないことが望ましい。したがって、一般的な、外部からの余計な光（迷光）を除去するために鏡筒内面を黒塗りした系は、本実施の形態１のように、迷光除去を行う光検出器保持部材または測定容器保持部材で覆われた発光分析用検出装置内に、逆の作用を有する高反射面を有する光伝送光学系を配置した系とは異なるものである。

さらに、顕微鏡、望遠鏡の系では、鏡筒部に対して測定容器保持部材のような温度制御を行うこともない。したって、温度制御用の測定容器保持部材による光の吸収損失という問題も発生しない。

（実施の形態２）
〈発光分析用検出装置の構成例〉
図８は、本実施の形態２による発光分析用検出装置における構成の一例を示す説明図である。図８において、上述した図１と同様の部分には、同符号を付して説明を省略する。

図８の発光分析用検出装置が前記実施の形態１の図１と相違する点は、光学フィルタ２０３が接着材４０１を介して、光検出器１０６に接着されているところである。

この構成により、前記実施の形態１の場合と同様の効果を得ることができる。すなわち、光学フィルタ２０３を窓材１０４、高反射導光系２０１、および光検出器１０６により囲まれる空間に存在させることによって、窓材を透過した光が不必要に散逸し、光検出器保持部材１０８または測定容器保持部材１１３などにより吸収され損失することを防ぐことができる。

さらに、光学フィルタ２０３の外周径を高反射導光系２０１の出射口径より小さくすることによって、中心軸を合わせるだけではなく光学フィルタ２０３の破損も抑制することが可能となる。

また、接着材４０１を用いて光学フィルタ２０３を光検出器１０６に接着することで、光検出器１０６に対して光学フィルタ２０３の位置決めを行い、中心軸を合わせている。そして、この空間内において、光学フィルタ２０３にはめ合わせる形で高反射導光系２０１が配置されていることにより、光学フィルタ２０３と高反射導光系２０１との空間的な位置が固定され、窓材１０４および光検出器１０６に対しても軸を合わせることが可能となる。

すなわち、図８に示す構成により、高反射導光系２０１の中心軸を窓材１０４、光検出器１０６、および光学フィルタ２０３に対して合わせることが可能である。さらに、上記の位置決めおよびはめ合いがあるため、装置の組み立て後ならびに部品の交換時に、高反射導光系２０１および光学フィルタ２０３と窓材１０４または光検出器１０６の位置合わせ不良の防止や光学フィルタ２０３の破損を目視確認する必要がなくなる。

したがって、発光分析用検出装置における高反射導光系２０１および光学フィルタ２０３と窓材１０４または光検出器１０６の位置合わせ不良や光学フィルタ２０３の破損を避けることが可能となり、ＳＮ比および光検出効率が高く、かつ装置の定量下限の悪化を抑制した発光分析用検出装置を提供することができる。

さらに、「光検出器１０６への光学フィルタ２０３の接着」は、「窓材１０４への光学フィルタ２０３の接着」に対して以下の利点がある。すなわち、光検出器１０６に光学フィルタ２０３を接着することによって、光学フィルタ２０３は、交換部品である測定容器とは別にすることが可能となる。したがって、測定容器の原価の上昇を抑制することができる。

（実施の形態３）
〈発光分析用検出装置の構成例〉
図９は、本実施の形態３による発光分析用検出装置における構成の一例を示す説明図である。この図９においても、前記実施の形態１の図１と同様の部分には、同符号を付して説明を省略する。

図９の発光分析用検出装置が、前記実施の形態２における図８の発光分析用検出装置と相違する点は、窓材１０４の上に、接着材４０１を介して光取り出し層としてレンズ６０１を挿入しているところである。

レンズ６０１は、例えば直径１５．０ｍｍ程度、焦点距離７５ｍｍ程度、中心厚１．８３ｍｍ程度、および曲率半径３８．８ｍｍ程度であり、材質は、例えばアクリルである。

窓材１０４とレンズ６０１とを接着する接着材４０１の目的は、レンズ６０１と窓材１０４の間への空気層の混入を防止することである。これにより、全反射発生を防止することができる。

このような図９に示す構成により、前記実施の形態２の場合と同様の効果を得ることができる。加えて、レンズ６０１により、発光強度が２．１倍に向上することが光学シミュレーションにより分かった。すなわち、レンズ６０１によって窓材１０４側からの発光を効率よく、光検出器１０６に伝搬させることが可能である。これは、図９に示すように、レンズ６０１から出射する光線の、空気層１０５とレンズ６０１との間における屈折を抑制できるためである。すなわち、空気層１０５との界面における全反射損失を抑制できる。またレンズ６０１を配置しない場合と比べて、光が空気層１０５との界面の通過後に高反射導光系２０１において反射することによる反射損失および光学フィルタ端面からの光漏れを抑制可能である。

また、レンズ６０１を用いることにより、以下の効果が得られる。

すなわち、窓材１０４と光検出器１０６との間に空気層１０５を保持した上で、光検出効率を上げることが可能となる。前述したように、光電子増倍管の光電面側の面、すなわち光検出器１０６の空気層１０５側の面に陰極と大きな電位差を有する層がある場合には、強電界効果によりガラスが発光し、光電子増倍管の大きなノイズの要因になる。陰極と大きな電位差を有する層は、例えばグランド電位に固定されている電極層あるいは接地点などである。

したがって、絶縁層である空気層１０５を保持することによって、分析におけるノイズの低減を実現することができる。すなわち、レンズ６０１によりノイズ低減と光検出効率の向上を両立可能とすることができる。なお、図９に示す構成では、光学フィルタ２０３を光検出器１０６の空気層１０５側の面に接着する構成としたが、光学フィルタ２０３を窓材１０４の光検出器１０６側の面に接着し、その光学フィルタ２０３の上にレンズ６０１を重ねる構成としてもよい。この場合でも、上記した光検出効率の向上が可能である。また、レンズ６０１の上面およびレンズ６０１に覆われていない光学フィルタ２０３の上面と光検出器１０６の間に絶縁層である空気層１０５を保持することによって、分析におけるノイズの低減を実現することができる。

（実施の形態４）
〈発光分析用検出装置の構成例〉
図１０は、本実施の形態４による発光分析用検出装置における構成の一例を示す説明図である。図１０でも、前記実施の形態の図１と同様の部分には、同符号を付して説明を省略する。

図１０に示す発光分析用検出装置が前記実施の形態１の図１の発光分析用検出装置と相違する点は、光学フィルタ２０３と光検出器１０６との間に、光取り出し層として図１０のドットにより示す屈折率整合材７０１が挿入され、高反射導光系２０１の中空部が満たされているところである。

屈折部となる屈折率整合材７０１は、プラスチックやガラスと同等、すなわち１．３５〜１．６５の範囲の屈折率を有する材料からなる。この屈折率整合材７０１は、周辺部材との密着性を担保するために柔軟性、言い換えれば弾性特性を有する可撓性ゴム材料であることが望ましい。

周辺部材との密着性は光学接触を意味する。すなわち、間に低屈折率な空気層１０５を挟まない。その結果、窓材１０４、接着材４０１、光学フィルタ２０３、屈折率整合材７０１、および光検出器１０６の各界面間における僅かな屈折率差とスネルの法則に従い、光の屈折は大きく抑制され、僅かに発生するのみである。したがって、空気層との界面における屈折に伴う反射損失や全反射損失が発生しない為、窓材１０４側からの発光を効率よく、光検出器１０６に伝搬させることが可能である。

具体的な材料としては、例えば、シリコーンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、フッ素系ゴム、あるいはクロロプレンゴムなどを選ぶことができる。

このような構成により、前記実施の形態１の場合と同様の効果を得ることができる。また、図１０に示す構成では、屈折率整合材７０１によって発光強度が３．５倍に向上することが光学シミュレーションにより分かった。

屈折率整合材７０１を使用する場合、光取り出し層としてレンズを用いる場合と異なり、ゴム材料の粘着性・弾性特性により、窓材１０４および光検出器１０６と接触している。したがって、測定容器などの交換時に屈折率整合材７０１は、容易に取り外すことが可能となる。また、装置組み立ておよび測定容器などの再取り付けの際には、屈折率整合材７０１を接着材を使わずに実装することができるという利点がある。

加えて、屈折率整合材の弾性特性により、中空形状の高反射導光系２０１による光検出器１０６や窓材１０４に対する押し付けの圧力による破損のリスクを低減することができる。なお、図１０に示す構成では、光学フィルタ２０３を窓材１０４の空気層１０５側の面に接着する構成としたが、光学フィルタ２０３を光検出器１０６の空気層１０５側の面に接着し、その光学フィルタ２０３と、窓材１０４の間に屈折率整合材７０１を重ねる構成としてもよい。この場合でも、上記した光検出効率の向上が可能である。また、測定容器などの交換時に屈折率整合材７０１を容易に取り外すことも可能である。更に、装置組み立ておよび測定容器などの再取り付けの際には、屈折率整合材７０１を接着材を使わずに実装することができるという利点も維持される。

（実施の形態５）
〈発光分析用検出装置の構成例〉
図１１は、本実施の形態５による発光分析用検出装置における構成の一例を示す説明図である。図１１においても、前記実施の形態１の図１と同様の部分には、同符号を付して説明を省略する。

図１１に示す発光分析用検出装置が、図１の発光分析用検出装置と相違する点は、光学フィルタ２０３および接着材４０１が、窓材１０４に設けられた溝切り部８０１にはめ込まれるところであり、窓材１０４に対して位置決めされている点である。溝切り部８０１の内径は、例えば２０．０ｍｍ程度である。

このような構成により、前記実施の形態１の場合と同様の効果を得ることができる。加えて、図１１の発光分析用検出装置では、溝切り部８０１に光学フィルタ２０３をはめることにより、光学フィルタ２０３と窓材１０４との位置合わせを容易とすることができる。

また、光検出器１０６として光電子増倍管を用いているため、光源、言い換えれば分析領域１０２と光検出器１０６との距離を変えることなく、空気層１０５の厚みを溝切り部８０１の深さ分、厚くすることができる。ここで、空気層１０５は、光検出器１０６の側における面である光学フィルタ２０３の上面と光検出器１０６との間の絶縁層である。

そのため、空気層１０５の厚みを、溝切り部８０１の深さ分、厚くすることにより分析におけるノイズの低減を実現することが可能となる。

また、光学フィルタ２０３と溝切り部頂上面との間に接着材４０１を設けられている。一般的に、溝切り加工後に溝切り部頂上面は、一度粗面となってしまうが、この様な構成により、粗面である溝切り部頂上面と光学フィルタ２０３の間の光学接触、すなわち密着度を担保可能である。

（実施の形態６）
〈自動分析装置の構成例〉
図１２は、本実施の形態６による自動分析装置における構成の一例を模式的に示した平面図である。

自動分析装置は、血液や尿などの生体由来の液体試料を分析する装置である。生体由来の液体試料を高感度に分析するためには、多量の共存成分が含まれる試料中から分析対象成分を選択的に認識する技術が必須となる。

例えば、がんマーカや感染症ウィルス、ホルモンなどにおける抗原や抗体を分析対象である試料とする免疫分析においては、血清中には多くの（例えば約７０ｇ／Ｌ程度）のたんぱく質成分が共存するのに対し、分析対象成分はｆ（フェムト）ｍｏｌ／Ｌ〜ｎ（ナノ）ｍｏｌ／Ｌオーダーの極微量である。

こうした高い感度が要求される生体試料分析においては、分析対象となる成分に選択的に結合する物質を利用することにより、分析対象を選択的に標識化および分離する技術がとられている。

例えば免疫分析において一般的に行われるサンドイッチ法では、次の（１）〜（３）に示すような工程で分析が行われる。

（１）分析対象の抗原に対し、磁性粒子の結合した第一の抗体、および発光標識物質の結合した第二の抗体を混合して抗原抗体反応によって結合させる。

（２）永久磁石を利用して磁性粒子を磁気的に捕捉し、磁性粒子に結合していない共存成分を反応容器外に排出する。

（３）磁性粒子に結合している発光標識物質を発光させて、分析対象の抗原の濃度に依存した発光強度を測定する。

図１２に示した自動分析装置は、分析部９０１、制御部９０２、入力部９０３、および表示装置９０４を備えている。分析部９０１は、分析動作を実施する。制御部９０２は、装置全体を制御する。入力部９０３は、ユーザが情報を入力する。表示装置９０４は、情報を表示する。

なお、入力部９０３は、表示装置９０４により兼用してもよく、その一例としてタッチパネル式のモニタが挙げられる。

分析部９０１は、搬送機構９１２、試料プローブ９１３、チップ装脱着部９１４、チップマガジン９１５、反応容器マガジン９１６、チップ・反応容器搬送機構９１７、インキュベータ９１９、試薬ディスク９２１、試薬分注プローブ９２２、試薬プローブ洗浄部９２３、磁性粒子撹拌機構９２４、磁性粒子撹拌機構洗浄部９２５、検出装置９３１、および検出装置用分注プローブ９３２を備えている。

搬送機構９１２は、試料が含まれる試料容器９１１を試料分注位置まで搬送する装置である。試料プローブ９１３は、試料を分注する装置である。チップ装脱着部９１４は、ディスポーザブルチップを試料プローブ９１３に装脱着する装置である。

チップマガジン９１５は、ディスポーザブルチップを供給する装置である。反応容器マガジン９１６は、反応容器を供給する装置である。チップ・反応容器搬送機構９１７は、ディスポーザブルチップおよび反応容器を搬送する装置である。

インキュベータ９１９は、反応容器内の反応液を一定温度で保持可能な開口部９１８を複数個備えた装置である。試薬ディスク９２１は、分析試薬を含む試薬容器９２０を保持する装置である。

試薬分注プローブ９２２は、分析試薬をインキュベータ９１９に分注する装置である。試薬プローブ洗浄部９２３は、試薬分注プローブ９２２を水や洗浄液で洗浄する装置である。

磁性粒子撹拌機構９２４は、磁性粒子を含む分析試薬を分注前に撹拌する装置である。磁性粒子撹拌機構洗浄部９２５は、磁性粒子撹拌機構９２４を水や洗浄液で洗浄する装置である。

検出装置９３１は、発光検出を行う装置である。検出装置用分注プローブ９３２は、検出装置９３１に反応液を分注する装置である。発光試薬、洗浄液、プローブ洗浄液といった共通試薬を供給するためのボトルは、予備ボトルを含めて自動分析装置に複数個ずつ保管されており、各ボトル内に挿入される試薬チューブを通じて各試薬が対応する機構に供給される。

そして、検出装置９３１が発光分析用検出装置であり、例えば前記実施の形態１または前記実施の形態２に係る発光分析用検出装置のいずれかを適用することができる。図１に示す光検出器１０６からの電気信号を取り出す図示しない電気信号処理回路を含んでいる。

次に、自動分析装置による分析工程の概要について説明する。

まず、反応容器マガジン９１６から供給された反応容器がインキュベータ９１９上に設置される。また、磁性粒子撹拌機構９２４により磁性粒子を含む測定試薬が撹拌され、当該試薬容器内で磁性粒子が懸濁する。

続いて、磁性粒子を含む測定試薬、および第一の抗体が含まれる測定試薬が試薬分注プローブ９２２によって反応容器内に分注されて混合され、一定時間のインキュベーションが実行される。

その後、試料が含まれる試料容器９１１が搬送機構９１２により試料分取位置まで搬送され、チップ装脱着部９１４において試料プローブ９１３にディスポーザブルチップが装着され、当該試料プローブ９１３によってインキュベータ９１９上の反応容器に試料が分注される。続いて、試薬分注プローブ９２２により反応容器内に第二の抗体が含まれる測定試薬が分注され、一定時間のインキュベーションが実行される。

そして、検出装置用分注プローブ９３２によって反応容器内の液体が検出装置９３１に分注され、検出装置９３１において発光分析が実行される。発光分析によって得られた測定結果は、表示装置９０４に表示される。

前述した各実施の形態に係る発光分析用検出装置は、検出光量を効果的に増加させることができるので、例えば図１２に示した自動分析装置に適用することによって、高感度に分析対象成分を測定、分析することができる。

また、発光分析用検出装置は、簡素な構成であって容易にユニット化することができるので、定期的に検出装置を交換およびメンテナンスすることを容易にすることができる。さらに、前述した各実施の形態においては、任意に組み合わせて所望の効果を得ることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態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、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。

１０１ セルベース
１０２ 分析領域
１０３ キャビティ
１０４ 窓材
１０５ 空気層
１０６ 光検出器
１０７ 光電面
１０８ 光検出器保持部材
１１２ 内壁
１１３ 測定容器保持部材
１１４ 上面外周部
２０１ 高反射導光系
２０３ 光学フィルタ
３０１ 入射口
３０２ 出射口
３０３ 高反射導光面
４０１ 接着材
６０１ レンズ
７０１ 屈折率整合材
８０１ 溝切り部
９０１ 分析部
９０２ 制御部
９０３ 入力部
９０４ 表示装置
９１１ 試料容器
９１２ 搬送機構
９１３ 試料プローブ
９１４ チップ装脱着部
９１５ チップマガジン
９１６ 反応容器マガジン
９１７ チップ・反応容器搬送機構
９１９ インキュベータ
９２０ 試薬容器
９２１ 試薬ディスク
９２２ 試薬分注プローブ
９２３ 試薬プローブ洗浄部
９２４ 磁性粒子撹拌機構
９２５ 磁性粒子撹拌機構洗浄部
９３１ 検出装置
９３２ 検出装置用分注プローブ

Claims (13)

1. 試料を発光分析する分析領域を有する部材と、
   前記分析領域において前記試料から発せられる光を透す窓材と、
   前記窓材を透過した光を検出する光検出器と、
   前記窓材に対面する入射口から入射した前記試料から発せられる光を反射させて前記光検出器の受光面と対面する出射口に伝搬する高反射導光面を有する高反射導光系と、
   前記窓材、前記光検出器、および前記高反射導光系により囲まれる空間に設けられ、前記窓材と前記光検出器との間に前記試料から発せられる測定対象の信号発光を透過させる光学フィルタと、
   を有し、
   前記光学フィルタは、前記窓材または前記光検出器のいずれかに形成され、前記光学フィルタをはめ合わせる溝切り部により固定され、
   前記光学フィルタの外周形状は、前記高反射導光系に形成された前記光学フィルタをはめ合わせるはめ合い部の内側形状より小さい、発光分析用検出装置。
2. 請求項１記載の発光分析用検出装置において、
   前記光学フィルタの外周形状は、前記高反射導光系における前記入射口または前記出射口の開口面積に対する前記光学フィルタの面積の比率が９０％以上〜１００％未満である、発光分析用検出装置。
3. 請求項２記載の発光分析用検出装置において、
   前記光学フィルタを固定する前記溝切り部に、接着材がはめ込まれている、発光分析用検出装置。
4. 請求項２記載の発光分析用検出装置において、
   前記光検出器は、光電子増倍管である、発光分析用検出装置。
5. 請求項４記載の発光分析用検出装置において、
   前記光学フィルタは、前記窓材に固定されている、発光分析用検出装置。
6. 請求項４記載の発光分析用検出装置において、
   前記光学フィルタは、前記光電子増倍管に固定される、発光分析用検出装置。
7. 請求項２記載の発光分析用検出装置において、
   前記光学フィルタの厚みは、０．２ｍｍ以上〜２．０ｍｍ以下である、発光分析用検出装置。
8. 請求項７記載の発光分析用検出装置において、
   前記部材と前記窓材とを含む測定容器と、
   前記測定容器を保持する測定容器保持部材と、
   を有し、
   前記窓材は、前記光検出器に対向する面である上面外周面の少なくとも一部が前記測定容器保持部材により覆われている、発光分析用検出装置。
9. 請求項８記載の発光分析用検出装置において、
   前記高反射導光系の前記入射口または前記出射口の内周形状、および前記光学フィルタの外周形状は、いずれも円形からなり、
   前記光学フィルタの外周径は、前記光学フィルタとの前記はめ合い部を構成する前記入射口または前記出射口の内周径の９５％以上である、発光分析用検出装置。
10. 請求項８記載の発光分析用検出装置において、
    前記窓材を透過した光を集光するレンズを有し、
    前記レンズは、前記窓材上又は前記窓材上に配置された前記光学フィルタ上に配置されている、発光分析用検出装置。
11. 請求項８記載の発光分析用検出装置において、
    前記光学フィルタと、前記窓材又は前記光検出器との間に配置され、光の屈折を抑制する屈折率整合材を有する、発光分析用検出装置。
12. 反応容器に反応試薬を分注する試薬分注プローブと、
    試料の発光分析を行う発光分析用検出装置と、
    前記反応容器内の反応液を前記試料として前記発光分析用検出装置に分注する検出装置用分注プローブと、
    前記発光分析用検出装置によって得られた測定結果を表示する表示装置と、
    を備え、
    前記発光分析用検出装置は、
    前記試料を発光分析する分析領域を有する部材と、
    前記分析領域で前記試料から発せられる光を透す窓材と、
    前記窓材を透過した光を検出する光検出器と、
    前記窓材に対面する入射口から入射した前記試料から発せられる光を反射させて前記光検出器の受光面と対面する出射口に伝搬する高反射導光面を有する高反射導光系と、
    前記窓材、前記光検出器、および前記高反射導光系により囲まれる空間に設けられ、前記窓材と前記光検出器との間に前記試料から発せられる光のうち、測定対象の信号発光を測定対象でないバックグラウンド発光に対して透過させる光学フィルタと、
    を有し、
    前記光学フィルタは、前記窓材または前記光検出器のいずれかに形成され、前記光学フィルタをはめ合わせる溝切り部により固定され、
    前記光学フィルタの外周形状は、前記高反射導光系に形成された前記光学フィルタをはめ合わせるはめ合い部の内側形状より小さい、自動分析装置。
13. 請求項１２記載の自動分析装置において、前記光学フィルタの外周形状は、前記高反射導光系における前記入射口または前記出射口の開口面積に対する前記光学フィルタの面積の比率が９０％以上〜１００％未満である、自動分析装置。

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