(57)【要約】光検出器は、光電子増倍管（ＰＭＴ）デバイスと熱シンクとの間の冷却デバイスを含む。熱伝導性シールドは、ＰＭＴデバイスおよび冷却デバイスを封入し、熱シンクが熱をシールドに移送するように、熱シンクと熱接触している。光検出器は、試料の光学測定を行うように構成された試料分析装置に含まれ得る。一実施形態において、試料を分析する方法は、光検出器の冷却デバイスを動作させ、ＰＭＴを冷却することであって、熱が光検出器上または光検出器内の結露を防止するためにシールドに移送される、ことと、試料からの光の放射を誘起することと、試料から放射された光を光検出器に伝送することとを含む、方法である。
2018509629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光検出器であって、該光検出器は、
低温側部と高温側部とを備えている冷却デバイスであって、該冷却デバイスは、該低温側部から該高温側部へ熱を移送するように構成されている、冷却デバイスと、
該低温側部と熱接触している光電子増倍管（ＰＭＴ）デバイスであって、該ＰＭＴデバイスは、ＰＭＴと、該ＰＭＴの中への光路を提供する光入力と、該低温側部に面する底側部とを備えている、ＰＭＴデバイスと、
該高温側部と熱接触している熱シンクと、
該ＰＭＴデバイスを実質的に封入している熱伝導性シールドと
を備え、
該シールドは、該光路が通る開口を備え、該シールドは、該熱シンクと熱接触しており、それによって、該熱シンクは、該シールドに熱を移送する、光検出器。
【請求項２】
前記冷却デバイスは、熱電冷却デバイスである、請求項１に記載の光検出器。
【請求項３】
前記底側部は、前記低温側部と直接接触している、請求項１に記載の光検出器。
【請求項４】
前記ＰＭＴデバイスは、前記ＰＭＴを封入している外側ハウジングまたは該ＰＭＴを保持するホルダーを備え、前記底側部は、該外側ハウジングまたは該ホルダーの一部である、請求項１に記載の光検出器。
【請求項５】
前記シールドは、前記熱シンクと直接接触している、請求項１に記載の光検出器。
【請求項６】
前記シールドは、約２００ミリメートル以下の最大寸法を有する、請求項１に記載の光検出器。
【請求項７】
前記冷却デバイスは、前記ＰＭＴデバイスと前記熱シンクとの間に位置づけられ、前記シールドは、該冷却デバイスの少なくとも一部分を封入している、請求項１に記載の光検出器。
【請求項８】
前記ＰＭＴデバイスと前記シールドとの間に位置づけられた断熱材料を備えている、請求項１に記載の光検出器。
【請求項９】
前記断熱材料は、前記ＰＭＴデバイスを実質的に封入し、該断熱材料は、前記光路が通る開口を備えている、請求項８に記載の光検出器。
【請求項１０】
前記断熱材料は、発泡体、密封接着剤、または発砲体と密封接着剤との両方を備えている、請求項８に記載の光検出器。
【請求項１１】
前記断熱材料は、前記ＰＭＴと前記シールドとの間に位置づけられた第一の断熱材料と、該第一の断熱材料と該シールドとの間に位置づけられた第二の断熱材料とを備えている、請求項８に記載の光検出器。
【請求項１２】
光入力アセンブリと、該光入力アセンブリによって位置づけられている光入力レンズとを備え、該光入力レンズは、前記ＰＭＴの前記光入力と光整列している、請求項１に記載の光検出器。
【請求項１３】
前記光入力アセンブリは、前記熱シンクと熱接触している、請求項１２に記載の光検出器。
【請求項１４】
前記ＰＭＴの温度を測定するために構成された温度センサーを備えている、請求項１に記載の光検出器。
【請求項１５】
試料分析装置であって、該試料分析装置は、
請求項１に記載の前記光検出器と、
試料を支持するために構成された試料支持体と、
該試料から放射された放射光を該光検出器に向かわせるために構成された放射光学素子と
を備えている、試料分析装置。
【請求項１６】
励起光を発生させるために構成された光源と、該励起光を前記試料に向かわせるために構成された励起光学素子とを備えている、請求項１５に記載の試料分析装置。
【請求項１７】
前記光検出器から温度測定信号を受け取り、該温度測定信号に基づいて前記冷却デバイスを制御するために構成された温度コントローラーを備えている、請求項１５に記載の試料分析装置。
【請求項１８】
試料を分析する方法であって、該方法は、
請求項１に記載の前記光検出器の前記冷却デバイスを動作させ、前記ＰＭＴを冷却することであって、熱が、該光検出器上または該光検出器内の結露を防止するために前記シールドに移送される、ことと、
試料からの光の放射を誘起することと、
該試料から放射された該光を該光検出器に伝送することと
を含む、方法。
【請求項１９】
前記冷却デバイスに電力を印加することによって、前記ＰＭＴデバイスから該冷却デバイスへの熱移送を制御することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ＰＭＴの温度を測定することを含み、熱移送を制御することは、該測定された温度に基づく、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
放射を誘起することは、前記試料に試薬を追加すること、該試料に励起光を照射すること、またはその両方を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記冷却デバイスを動作させることと、放射を誘起することと、前記光を伝送することとは、前記試料と前記光検出器とが位置づけられている試料分析装置においてなされる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記試料分析装置に前記試料を導入することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
試料を分析する方法であって、該方法は、
光電子増倍管（ＰＭＴ）を備えている光検出器を動作させることと、
該ＰＭＴから熱シンクに熱を移送することによって該ＰＭＴを冷却することと、
該熱シンクから該ＰＭＴを実質的に封入している熱伝導性シールドに熱を移送し、該ＰＭＴ上または該ＰＭＴ内の結露を防止することと、
試料からの光の放射を誘起することと、
該試料から放射された該光を該シールド内の開口を通して該ＰＭＴに伝送することと
を含む、方法。
【請求項２５】
前記ＰＭＴを冷却することは、該ＰＭＴと前記熱シンクとの間に位置づけられた冷却デバイスを動作させることを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
断熱材料が、前記ＰＭＴと前記シールドとの間に位置づけられている、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、光電子増倍管（ＰＭＴ）を含む光検出器に関連し、特に、ＰＭＴおよび光検出器の他の構成要素上の結露の発生を防止または低減しながら、ＰＭＴを冷却することが可能な光検出器に関連する。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
光検出器は、光を検出するために、特に、微弱または暗い光源から光を検出するために、光電子増倍管（ＰＭＴ）を利用し得る。ＰＭＴは、光電陰極、電子増倍管、およびアノードを封入する真空管である。光電効果に応じて、光電陰極に当たる入射光子は、光電陰極に電子を放射させる（光電子放射）。電子は、電子増倍管によって増倍され、電子増倍管は、一連のダイノードを備える。ダイノードは、二次的な電子放射の連続的な段階を引き起こし、最終的に、光子計数または光子強度に相関されることのできる有用な電流を発生させるのに十分な電子を生成する。多くの光学ベースの測定用途、例えば蛍光測定および発光測定のために、ＰＭＴは、その比較的低いコスト、高利得、高周波数応答、大きな開口数、および単光子計数についての能力を考慮すると、光検出器構成要素の好ましい種類と考えられ得る。
【０００３】
ＰＭＴを多くの場合利用する光学ベースの分析機器は、生命科学産業（例えば生化学、細胞生物学、免疫学、分子生物学、および微生物学）において通例採用される光学プレートリーダーを含む。そのような機器は、典型的にマイクロプレートにおいて試料から測定する。そのような機器は、測定の特定の種類（例えば蛍光、発光、吸光度、細胞撮像など）を実行するように構成され得るか、またはユーザーの選択時に測定の多数の種類を実行することが可能であり得る。機器の後者の種類は、多くの場合、「マルチモード」分析機器またはマルチモードリーダーと呼ばれる。一定のマルチモードリーダーは、試料に対して実行されるべき実験の種類をユーザーが選択することを可能にする用途特定のカートリッジを受け取るように構成される。選択されたカートリッジは、機器に結合され、それによって機器は、選択された実験を行うために適切に構成される。カートリッジは、用途の特別な種類に特定の光学素子または用途の特別な種類に最適化された光学素子を含み得る。カートリッジ内に収容された内部光学素子は、カートリッジのハウジングの光学ポートを通して、機器内に収容された外部光学素子と通信し得る。いくつかのカートリッジは、内部光源および／または光検出器を追加的に含み得る。カートリッジベースのマルチモードリーダーのいくつかの例は、例えば、米国特許出願公開第２０１４／０１９１１３８号（特許文献１）および米国特許第８，１１９，０６６号（特許文献２）で説明され、それらの全体の内容が、本明細書において参照によって完全に援用される。
【０００４】
光学ベース分析機器は、蛍光用途および発光用途の両方のために最適化するためのＰＭＴの二つの異なる種類を利用し得る。一つの例は、蛍光検出波長域が７００ナノメートル（ｎｍ）よりも高くなる必要がある場合である。この場合、赤感性ＰＭＴが蛍光波長域を支持するために必要とされ、可視波長のみ（ＶＩＳのみ）のＰＭＴが赤感性ＰＭＴのより高いダークカウントまたは暗電流を回避するために、発光測定のために必要とされる。赤感性ＰＭＴを用いて蛍光を測定することは、性能を著しく限定することがある。しかし、コストの理由および／または他の理由のために、実験の異なる種類においてよく機能することができる単一のＰＭＴを含む光学ベース分析機器を提供することが望ましい。この課題に対する解決手段は、ダークカウントおよび暗電流を低減するためにＰＭＴを適切に冷却し、それによって別のＰＭＴの必要性を回避することである。冷却されたＰＭＴは、市販されているが、既に空間が限定されておりかつ外形寸法または設置面積がユーザーの懸念である典型的な光学ベース分析機器に一体化させるために許容しがたいほど大きいか、または嵩張る。その上、周知の冷却されたＰＭＴは、多くの場合、ＰＭＴ上で結露が発生することを可能にし、結露は、調査対象の試料または機器の繊細な光学素子および／もしくは電子素子を汚染し得る。一般的に、結露は、水分を含む空気に晒された任意の冷却された表面に起こる。
【０００５】
従って、小型で、かつ結露を低減もしくは防止する冷却されたＰＭＴまたはＰＭＴベースの光検出器、およびそのようなＰＭＴもしくはＰＭＴベースの光検出器を含む装置またはシステムの必要性が存在する。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０１９１１３８号明細書
【特許文献２】米国特許第８，１１９，０６６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（概要）
前述の課題に全体的もしくは部分的に取り組むために、かつ／または、当業者によって認められ得た他の課題に取り組むために、本開示は、下に記述される実装における例として説明されるような方法、処理、システム、装置、機器、および／またはデバイスを提供する。
【０００８】
一実施形態に従うと、光検出器は、低温側部および高温側部を備えている冷却デバイスであって、冷却デバイスは、低温側部から高温側部へ熱を移送するように構成されている、冷却デバイスと、低温側部と熱接触している光電子増倍管（ＰＭＴ）デバイスであって、ＰＭＴデバイスは、ＰＭＴと、ＰＭＴの中への光路を提供する光入力と、低温側部に面する底側部とを備えている、ＰＭＴデバイスと、高温側部と熱接触している熱シンクと、ＰＭＴデバイスを実質的に封入している熱伝導性シールドとを含み、シールドは、光路が通る開口を備え、シールドは、熱シンクと熱接触しており、それによって、熱シンクは、シールドに熱を移送する。
【０００９】
他の実施形態に従うと、試料分析装置は、本明細書において開示される実施形態のうちの任意の実施形態に従う光検出器と、試料を支持するために構成された試料支持体と、試料から放射された放射光を光検出器に向かわせるために構成された放射光学素子とを含む。
【００１０】
他の実施形態に従うと、試料を分析する方法は、試料を試料分析装置に導入することと、試料から放射された放射光を、本明細書において開示される実施形態のうちの任意の実施形態に従う光検出器に伝送することとを含む。  
【００１１】
他の実施形態に従うと、試料を分析する方法は、本明細書において開示される実施形態のうちの任意の実施形態に従う光検出器の冷却デバイスを動作させ、光電子増倍管（ＰＭＴ）を冷却することであって、熱が光検出器上または光検出器内の結露を防止するためにシールドに移送される、ことと、試料からの光の放射を誘起することと、試料から放射された光を光検出器に伝送することとを含む。
【００１２】
他の実施形態に従うと、試料を分析する方法は、光電子増倍管（ＰＭＴ）を備えている光検出器を動作させることと、ＰＭＴから熱シンクに熱を移送することによってＰＭＴを冷却することと、熱シンクからＰＭＴを実質的に封入している熱伝導性シールドに熱を移送し、ＰＭＴ上またはＰＭＴ内の結露を防止することと、試料からの光の放射を誘起することと、試料から放射された光をシールド内の開口を通してＰＭＴに伝送することとを含む。
【００１３】
本発明の他のデバイス、装置、システム、方法、特徴および有利な点は、以下の図および詳細な説明の検討によって、当業者に明らかになるだろう。全てのそのような追加的システム、方法、特徴および有利な点は、本説明に含まれ、本発明の範囲内にあり、かつ添付の特許請求によって保護されることが、意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本発明は、以下の図を参照することによって、より良く理解されることができる。図における構成要素は、必ずしも一定の縮小比ではなく、代わりに本発明の原理を例示することに重点が置かれている。図において、同じ参照番号は、異なる図全体において対応する部分を指定する。
【００１５】
【図１】図１は、いくつかの実施形態に従う試料分析装置の例の概略図である。
【００１６】
【図２】図２は、いくつかの実施形態に従う光検出器（または光検出器アセンブリ）の例の分解図である。
【００１７】
【図３】図３は、組み立てられた形態の、図２に例示された光検出器の断面側面図である。
【００１８】
【図４】図４は、他の実施形態に従う光検出器（または光検出器アセンブリ）の例の断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（詳細な説明）
図１は、いくつかの実施形態に従う試料分析装置または試料分析システム１００の例の概略図である。試料分析装置１００は、例えば化学化合物、生体化合物、生体細胞またはその構成要素（一つ以上）などの試料に対して光学測定を実行するために構成される。光学測定は、例えば発光、蛍光、吸光度、細胞撮像などに基づき得る。いくつかの実施形態において、試料分析装置１００は、実行されるべき光学測定の所望の種類をユーザーが選択することを可能にするように構成される。例えば、ユーザーは、発光、蛍光、または吸光度の所望の種類を実行するように試料分析装置１００の光学素子を再構成することが可能であり得る。従って、いくつかの実施形態において、試料分析装置１００は、マルチモードリーダーであり得る。例えば、上記のように、マルチモードリーダーは、所望の用途に特定の光回路および電気回路を構築するように、ユーザーが多くの異なる使用可能なカートリッジの中から用途特定のカートリッジを選択し、かつ選択されたカートリッジをマルチモードリーダーに装填することを可能にすることによって、再構成可能であり得る。カートリッジベースのマルチモードリーダーの例は、上で参照された米国特許出願公開第２０１４／０１９１１３８号および米国特許第８，１１９，０６６号において説明される。発光、蛍光、吸光度、細胞撮像などの用語は、一般的にそのような用語に関連する様々な光学測定または撮像技術を含むことが理解されるだろう。例えば、発光という用語は、化学発光または生物発光を含み得る。他の例として、蛍光という用語は、蛍光強度（ＦＩ）、時間分解蛍光（ＴＲＦ）、時間分解蛍光エネルギー移送（ＴＲ‐ＦＲＥＴ）、蛍光偏光（ＦＰ）などを含み得る。さらに、試料分析装置１００は、分光法、光散乱測定、比濁法、顕微鏡法などの様々な種類を実行するために構成され得る。
【００２０】
一般的に、当業者によって、光学ベースの試料分析機器に提供される様々な構成要素の構造および動作は理解されており、本明細書では、それらは、ここに開示される主題の理解を容易にするために、簡易的にのみ説明される。例示される実施形態において、試料分析装置１００は、分析中の一つ以上の試料を支持するために構成された試料支持体１０４と、試料から放射される放射された光１１２を受け取り、かつ測定するために構成された光検出器１０８とを含む。試料の光学測定を行うための動作位置にあるときの試料支持体１０４と、光検出器１０８と、図１に例示された他の構成要素とは、試料分析装置１００の装置ハウジング１０６の中に封入され得る。装置ハウジング１０６は、試料分析装置１００の内部領域にアクセスする試料支持体１０４およびカートリッジなどを（提供された場合に）装填するための一つ以上のパネル、ドア、引き出しなどを含み得る。
【００２１】
一般的に、試料支持体１０４は、分析の間一つ以上の試料を保持するために構成された一つ以上の容器であり得る。非限定的な例として、試料支持体１０４は、マルチウェルプレート（マイクロタイタープレート、マイクロプレートまたは光学プレートとしても知られる）、一つ以上のキュベットなどであり得る。試料支持体１０４は、試料支持体１０４を複数または複数の軸に沿って移動させるために構成された試料キャリア（または試料支持キャリア）１１０上に配置され得る。例えば、試料キャリア１１０は、手動作動式、半自動式もしくは電動式のステージまたはプラットフォームであり得る。試料キャリア１１０は、図１の矢印によって示されるように、装置ハウジング１０６の中へ、または装置ハウジング１０６から外へ移動可能であり得る。試料キャリア１１０が外側の位置にある間、例えば試料キャリア１１０が装置ハウジング１０６の外側に少なくとも部分的に位置づけられる位置にある間、試料、または一つ以上の試料を含む試料支持体１０４は、試料キャリア１１０の上へ搭載され得る。試料キャリア１１０は、従って、試料支持体であるとも考えられ得る。そして、試料キャリア１１０は、試料を試料分析装置１００の光学要素および／または液体取扱い要素と整列させるように（または多数の試料を連続的に整列させるように）、試料キャリア１１０が完全に装置ハウジング１０６内に位置づけられる内側の位置に移動させられ得る。  
【００２２】
いくつかの実施形態において、光検出器１０８は、光電子増倍管（ＰＭＴ）を含む。当業者によって理解されるように、ＰＭＴは、典型的に、真空のガラス管に封入された一連の電極を含み、例えば、管の光入力端部に位置する光電陰極と、それに続く一連のダイノードと、次いでそれに続くアノードとを含む。一つ以上の集束電極が光電陰極と第一ダイノードとの間に位置し得る。アノードは、典型的に密封電気フィードスルー構造を介してガラス管の出力端部に位置する電気コネクターと信号通信する。光検出器１０８は、ＰＭＴを封入しかつ保護する外側検出器ハウジングも含み得る。光検出器１０８の実施形態は、さらに下で説明される。光検出器１０８の光入力端部は、典型的にレンズを含む。出力端部は、電力を提供し、かつ光検出器１０８によって発生させられる測定信号が試料分析装置１００に具備されるかまたは試料分析装置１００の外にある信号処理回路（例えばデータ取得回路）に出力されることを可能にするために、電気コネクター（例えばコンタクト、端子、ピン、ワイヤー支持体など）を含み得る。
【００２３】
典型的な実施形態において、試料分析装置１００は、さらに、放射された光１１２を試料から光検出器１０８へ伝送するために構成された放射光学素子１１６を含む。放射光学素子１１６は、放射された光１１２を処理するためにも構成され得る。処理の例は、集光、集束、平行化、フィルタリング、ビームステアリング、ビーム分割、および光路切り替えを含むが、それらに限定されない。従って、実施形態に応じて、放射光学素子１１６は、一つ以上のレンズ、リードヘッド、開口、フィルター、光導体、ミラー、ビーム分割器、モノクロメーター、回折格子、プリズム、光路スイッチなどを含み得る。放射光学素子１１６は、試料の上から（例えば上リードヘッド）かつ／または試料の下から（例えば下リードヘッド）放射された光１１２を受け取るために構成され得る。
【００２４】
いくつかの実施形態において、試料分析装置１００は、試料が試料分析装置１００に動作可能に位置づけられる前または位置づけられた後、試料に（例えば試料支持体１０４の選択されたウェルの中に）液体を追加するために構成された液体分注システム１２０（例えば注射針、配管、ポンプなど）をさらに含む。例えば、発光を測定する実施形態において、試薬は、当業者によって理解されるように、発光を誘起するために試料に追加され得る。試薬は、例えばフラッシュ発光試薬（例えばエクリオンまたは他の発光タンパク質）またはグロー発光試薬（例えばルシフェラーゼ、ルシフェリン）であり得る。いくつかの実施形態において、試薬の二つ以上の異なる種類が追加され得る。例えば、ホタルルシフェラーゼは、最初に追加され得、ウミシイタケルシフェラーゼが次いで追加され得る。いくつかの実施形態において、第二試薬は、前に追加された第一試薬によって生じる信号を消す消光剤を含み得る。他の例として、蛍光または測定の他の種類のために標識剤が追加され得る。
【００２５】
励起を必要とする実施形態において、試料分析装置１００は、試料に向かわせられる所望の波長の励起光１２８を生成するための一つ以上の光源１２４を含む。実施形態に応じて、光源１２４は、広帯光源（例えばフラッシュランプ）、または一つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）などを含み得る。多数の光源１２４がユーザーが所望の励起波長を選択することを可能にするために提供され得る。典型的な実施形態において、試料分析装置１００は、光源１２４から試料に励起光１２８を伝送するために構成された励起光学素子１３２をさらに含む。励起光学素子１３２は、上記のように、例えば一つ以上のレンズ、リードヘッド、開口、フィルター、光導体、ミラー、ビーム分割器、モノクロメーター、回折格子、プリズム、光路スイッチなどを含み得る。
【００２６】
図１でも概略的に例示されるように、試料分析装置１００は、コンピューティングデバイス（またはシステム制御器）１３６をさらに含み得る。当御者によって理解されるように、コンピューティングデバイス１３６は、試料分析装置１００の様々な機能面を制御し、監視し、および／もしくは試料分析装置１００の様々な機能面のタイミングをとるため、ならびに／またはデータもしくは他の信号（光検出器１０８からの測定信号および光検出器１０８への制御信号など）を試料分析装置１００から受け取るために構成された一つ以上のモジュールを表し得る。全てのそのような目的のために、コンピューティングデバイス１３６は、コンピューティングデバイス１３６と光検出器１０８との間に破線で描かれているように、有線または無線通信リンクを介して試料分析装置１００の様々な構成要素と通信し得る。コンピューティングデバイス１３６と試料分析装置１００の他の構成要素との間に存在し得る他の通信リンクは、簡易のために示されない。典型的な実施形態において、コンピューティングデバイス１３６は、全般的な制御を提供するメイン電子プロセッサーを含み、かつ、専用制御動作または特定の信号処理タスクのために構成された一つ以上の電子プロセッサーを含み得る。コンピューティングデバイス１３６は、一つ以上のメモリならびに／またはデータを蓄積するためのデータベースおよび／もしくはソフトウェアも含み得る。コンピューティングデバイス１３６は、本明細書で開示される方法のうち任意の方法を実行するための命令を含むコンピューター読み取り可能な媒体１３６も含み得る。コンピューティングデバイス１３６の機能的モジュールは、ハードウェア（もしくはファームウェア）の回路または他の種類、ソフトウェア、または、ハードウェアの回路または他の種類とソフトウェアとの両方を備え得る。例えば、モジュールは、光検出器１０８から測定信号を受け取るための信号処理（またはデータ取得）回路と、グラフィックデータを発生させるためなど測定信号を処理するためのソフトウェアとを含み得る。コンピューティングデバイス１３６は、ユーザー入力デバイス（例えばキーパッド、タッチスクリーン、マウスなど）、ユーザー出力デバイス（例えばディスプレイスクリーン、プリンター、視覚インディケーターまたは視覚アラーム、可聴インディケーターまたは可聴アラームなど）、ソフトウェアによって制御されるグラフィックユーザーインターフェース（ＧＵＩ）、および電子プロセッサー（例えばソフトウェアで実施される論理命令、データなど）によって読み取り可能なな媒体を装填するためのデバイスなどのユーザーインターフェースデバイスの一つ以上の種類も表し得る。コンピューティングデバイス１３６は、コンピューティングデバイス１３６の様々な機能を制御かつ管理するためのオペレーティングシステム（例えばマイクロソフトウィンドウズ（登録商標）ソフトウェア）を含み得る。
【００２７】
試料を分析する方法の例が今から説明される。試料は、試料分析装置１００の中に導入され、光学素子および試料分析装置１００の他の構成要素に対して適当な動作位置に置かれる。一般的に、試料の「動作」位置は、「光学的に整列させられた」位置、すなわち試料からの光学データ取得に十分な光路を構築する位置である。実験に応じて、動作位置は、試料分析装置１００と「流体的に整列させられた」試料、すなわち液体分注システム１２０を動作させることなどによって流体を試料の上に分注することが可能であるように位置づけられた試料にも相当し得る。試料導入は、一つ以上の試料をマイクロプレートもしくは試料支持体１０４の他の種類の一つ以上のウェルに装填すること、および試料支持体１０４を上記のように試料キャリア１１０の使用などによって試料分析装置１００に装填または搭載することを必要とし得る。試料およびなされるべき測定の種類に応じて、試料は、当業者によって理解されるように、試料分析装置１００の中に位置づけられる前、調製または処理（インキュベーション、混合、均質化、遠心分離、緩衝、試薬追加など）され得る。
【００２８】
試料導入に加えて、設計に応じて、試料分析装置１００または試料分析装置１００の一定の構成要素（光学素子、電子素子など）は、なされるべき測定の特定の種類を実装するために構成される必要があり得る。例えば、カートリッジベースの場合、適切なカートリッジが試料分析装置１００に取り付けられ得る。カートリッジを取り付けた後、カートリッジに提供される光学素子は、試料分析装置１００のハウジング１０６内の光回路の一部になる。例えば、カートリッジ光学素子は、放射光学素子１１６および光検出器１０８と（光通信して）整列させられ得、いくつかの実施形態において、励起光学素子１３２および光源１２４とも整列させられ得る。カートリッジを取り付けることは、カートリッジへかつ／またはカートリッジから電力、データおよび制御信号を伝送するための電気路の構築をもたらす。
【００２９】
そして、試料は、試料から光子の放射を誘起するために、必要に応じて処理され、それは、実験（例えば発光、蛍光、吸光度など）に応じて、液体分注システム１２０を使用する試薬追加ならびに／または光源１２４および関連する励起光学素子１３２を使用する照射／励起を必要とし得る。放射光学素子１１６は、試料からの放射された光１１２を集光し、放射された光１１２を光検出器１０８に向かわせる。光検出器１０８は、これらの光信号を電気信号（検出信号または測定信号）に変換し、上記のように試料分析装置１００のコンピューティングデバイス１３６によって提供され得るような信号処理回路に電気信号を伝送する。多数の試料の場合、試料支持体１０４は、各追加的試料を実験に利用される光学素子と順次整列するために、（上記のように試料キャリア１１０を使用することなどによって）移動させられ得、それによって全ての測定値が試料から順次採取される。
【００３０】
図２は、いくつかの実施形態に従う光検出器（または光検出器アセンブリ）２０８の例の分解図である。図３は、組み立てられた形態の光検出器２０８の断面側面図である。光検出器２０８は、一般的にＰＭＴデバイス（またはＰＭＴモジュール）２４２と、熱電（またはペルティエ）冷却デバイス２４４と、熱シンク２４６と、熱伝導性シールド２４８とを含み得る。冷却デバイス２４４は、ＰＭＴデバイス２４２が冷却デバイス２４４の低温側部と熱接触し、かつ熱シンク２４６が冷却デバイス２４４の高温側部と熱接触するように、ＰＭＴデバイス２４２と熱シンク２４６との間に位置づけられ得る。シールド２４８は、下でさらに説明されるように、熱シンク２４６と熱接触し得る。光検出器２０８は、下でさらに説明されるように、ＰＭＴデバイス２４２を熱的に隔離するように位置づけられかつ構成された断熱構造２５０などの断熱材料も含み得る。
【００３１】
本開示の文脈において、二つの構成要素は、構成要素のうちの一方が他方の構成要素に熱を移送することが可能な場合、互いに「熱接触」している。二つの構成要素間の熱交換を明らかに損なういかなる介在断熱バリア（例えば真空バリアまたは他の低熱伝導性バリア）も、二つの構成要素間に存在しない。典型的に、互いに熱接触している二つの構成要素は、互いに空間的にも近接している。しかし、二つの構成要素間の距離にいかなる特定の限定も課されない。互いに熱接触している二つの構成要素は、互いに物理的接触していることも、または物理的接触していないこともある。従って、実施形態に応じて、熱交換のモードは、対流および／または伝導（および照射）を必要とし得る。
【００３２】
ＰＭＴデバイス２４２は、図１と合わせて上で説明されるように構成され得る。ＰＭＴデバイス２４２は、少なくともＰＭＴすなわち真空管自体を含む。いくつかの実施形態は、ＰＭＴデバイス２４２の真空管を封入する外側検出器ハウジング２５２を含むＰＭＴモジュールを提供し得る。検出器ハウジング２５２は、適した熱伝導性材料（例えばシートメタル）から成り得る。検知器ハウジング２５２は、測定されるべき放射光を受け入れるための光入力開口２５４を含む。ＰＭＴデバイス２４２は、低電圧の電力をＰＭＴデバイス２４２に提供し、かつ信号線を測定電子素子に提供するコネクターケーブル２５６も含み得る。ＰＭＴ管に印加される高電圧は、検出器ハウジング２５２内に位置する回路によって発生させられ得る。ＰＭＴデバイス２４２は、コネクターケーブル２５６を搭載しかつＰＭＴデバイス２４２の後端部に位置づけるためのケーブルマウント２５８（例えば一つ以上のブラケット）を含み得る。ケーブルマウント２５８は、適した熱伝導性材料（例えばシートメタル）から成り得、かつ熱シンク２４６と熱接触して位置づけられ得る。例えば、ケーブルマウント２５８は、熱シンク２４６と直接物理的接触し得る。
【００３３】
参照、説明および例示の目的のために、ＰＭＴデバイス２４２は、（光入力開口２５４が位置する）光入力側部である前側部、すなわち測定されるべき光を受け取る側部を含むと考えられ得る。ＰＭＴデバイス２４２は、前側部に対向する後（背）側部と、前側部と後側部との間の上（上方）側部と、上側部に対向する底（下方）側部と、前側部と後側部との間でかつ上側部と底側部との間の二つの対向する側面部とをさらに含む。前、後、上、底、側面などの用語は、図２および図３の斜視図と一致する相対的な用語に過ぎないが、ＰＭＴデバイス２４２を任意の特別な向きに限定しない。さらに、そのような用語は、ＰＭＴデバイス２４２を任意の特別な形状に限定しない。ＰＭＴデバイス２４２は、一般的に任意の形状を有し得る。本明細書において使用される場合、「側部」という用語は、他の様態で指示されるかまたは文脈が他の様態を規定しない限り、端部、表面、壁またはシートなど他の用語と交換可能に使用され得る。以上のことは、本明細書において説明される任意の他のデバイスまたは構成要素に当てはまる。
【００３４】
冷却デバイス２４４は、一般的にＰＭＴデバイス２４２から熱を運び去るために効果的な温度勾配をつくりだす任意のデバイスであり得る。いくつかの実施形態において、冷却デバイス２４４は、能動冷却デバイス、特に能動的に制御される冷却デバイスである。例えば、冷却デバイス２４４は、デバイスの一方の側部（低温側部）からデバイスの他方の側部（高温側部）へ向かわせられた熱流をつくりだすために熱電効果（またはペルティエ効果）を利用する熱電（ペルティエ）デバイスであり得る。この目的のために、冷却デバイス２４４は、周知の熱電デバイス構成を有し得る。例えば、冷却デバイス２４４は、熱的に互いに平行に位置づけられ、電気的に互いに直列に位置づけられ、かつ二つの平行な熱伝導プレート間に位置づけられた交互する、ｐ型半導体およびｎ型半導体の組を含み得る。一方のプレートから他方のプレートへの熱勾配は、半導体の自由端部に電圧を印加することによって発生させられ、熱勾配の発生は、半導体の接合部を横切る直流（ＤＣ）電流フローをもたらし、熱電効果を誘起する。いくつかの実施形態において、冷却デバイス２４４は、累積的冷却効果を提供するために、連携して動作する二つ以上の熱電冷却ユニットを含み得る。熱電デバイスは、その小型性、可動部品がないこと、および正確な温度制御によって本実施形態において有用である。しかし、他の実施形態は、冷却デバイスの他の種類を利用し得る。例示される実施形態に示されるように、冷却デバイス２４４の低温側部は、ＰＭＴデバイス２４２の底側部（例えば検出器ハウジング２５２の底側部）と直接物理的接触し得、冷却デバイス２４４の高温側部は、熱シンク２４６と直接物理的接触し得る。
【００３５】
熱シンク２４６は、一般的に冷却デバイス２４４の高温側部によって放散される熱を吸収するために、かつ光検出器２０８の他の構成要素をそのような構成要素上の結露を防止するために十分に温かい温度での熱シンク２４６との熱接触に維持するために構成される。これらの目的のために、いくつかの実施形態において、例示されるように、熱シンク２４６は、適した熱伝導性材料（例えばシートメタル）から成る壁（または複数の壁）によって形成される開口ダクト構造であり得るか、またはそれを含み得る。空気は、熱シンク２４６を通して流通し、壁（一つ以上）から熱を運び去る。空気流通は、ファンもしくは送風機によって促進されることも、促進されないこともある。いくつかの実施形態において、冷却フィン２６０は、空気流通に晒される表面積を増加させることによって熱交換を向上させるために、壁（一つ以上）から熱シンク２４６の内部の中に延び得る。いくつかの実施形態において、熱シンク２４６は、ＰＭＴデバイス２４２の動作の間、実質的に常時、実質的に周囲温度（例えば室温）に維持され得る。
【００３６】
シールド２４８は、ＰＭＴデバイス２４２を電磁場から保護するために有用である。加えて、シールド２４８は、光検出器２０８のいかなる低温表面も、特にＰＭＴデバイス２４２のいかなる低温表面も空気流通に晒されないことを保証し、それによっていかなる低温表面にも結露が発生しやすくないことを保証するように構成される（サイズ決定され、形状決定され、位置づけられる）。この目的のために、シールド２４８は、実質的にＰＭＴデバイス２４２を封入する。例示された例において、シールド２４８は、ＰＭＴデバイス２４２への放射光の光路を遮断しないように前側部の開口を有する以外は全ての側部においてＰＭＴデバイス２４２を完全に封入する固体壁またはシートと、ＰＭＴデバイス２４２に結合されたコネクターケーブル２５６を収納するための後側部における開口またはフィードスルー（示されていない）と、冷却デバイス２４４がＰＭＴデバイス２４２に直接面する底側部における開口とを備える。従って、本文脈において、「実質的に」という用語は、シールド２４８が光路、電気路（一つ以上）および（冷却デバイス２４４への）熱交換路（一つ以上）の収納が必要とされる箇所を除いて完全にＰＭＴデバイス２４２を封入することを意味する。シールド２４８は、冷却デバイス２４４の少なくとも一部分も封入し得る。例えば、本実施形態において、シールド２４８は、冷却デバイス２４４の側面部を封入する。
【００３７】
シールド２４８は、適した熱伝導性材料（例えばシートメタル）から成り得る。シールド２４８は、実施形態に例示されるように熱シンク２４６と直接物理的接触していることなどによって熱シンク２４６と熱接触している。例えば、冷却デバイス２４４がＰＭＴデバイス２４２と熱シンク２４６との間に挟まれた本実施形態において、シールド２４８の一つまたは両方の側面部は、冷却デバイス２４４の側面部を越えて熱シンク２４６の一つ以上の対応する側面部へ重なり合う関係で延び得る。直接接触は、シールド２４８の側面部（一つ以上）を熱シンク２４６にねじを使用することなどによって留めるかまたは接着することによって向上させられ得る。そのような構成によって、シールド２４８は、ＰＭＴデバイス２４２を熱的に隔離し、温かい熱シンク２４６は、シールド２４８を温かく保ち、それによってシールド２４８上の結露を防止する。この様式で、ＰＭＴデバイス２４２に搭載されるかまたはＰＭＴデバイス２４２に近接していることによって間接的に冷却された構成要素を含む、光検出器２０８の全ての冷却された構成要素は、少なくとも周囲温度まで熱せられる。これは、結露を防止しながらＰＭＴデバイス２４２を冷却することに対する解決手段を提供する。さらに、試料分析装置１００のために有利である、光検出器２０８が小型を維持することを可能にしながら、解決手段は達成される。図２および図３に示されるように、光検出器２０８のエンベロープまたは形態因子（すなわち光検出器２０８によって占められる全体空間）は、シールド２４８および熱シンク２４６の最外寸法によって画定され得る。いくつかの実施形態において、シールド２４８は、任意の方向（例えば長さ、幅、高さ）において約２００ミリメートル（ｍｍ）以下の最大寸法を有するか、または他の実施形態において１５０ｍｍ以下の最大寸法を有するか、または他の実施形態において１００ｍｍ以下の最大寸法を有する。非限定的な一例において、図３を参照すると、ＰＭＴデバイス２４２は、５０ｍｍの長さＡおよび２２ｍｍの高さＢを有し得る。この例において、シールド２４８は、８０ｍｍの長さＣおよび３５ｍｍの高さＤを有し得、長さＣは、この例において最大寸法である。
【００３８】
いくつかの実施形態において、光検出器２０８は、さらにＰＭＴデバイス２４２を熱的に隔離し、かつ結露を防止するが、シールド２４８および熱シンク２４６によって構築されるエンベロープを増加させない断熱材料を含み得る。例えば、例示された実施形態において、光検出器２０８は、断熱構造２５０を含む。断熱構造２５０は、冷却デバイス２４４に直接晒される底側部を除くＰＭＴデバイス２４２の全ての側部を覆うように形状決定される。従って、この実施形態において、断熱構造２５０は、一般的にＰＭＴデバイス２４２とシールド２４８との間に位置づけられる。断熱構造２５０は、ＰＭＴデバイス２４２によって測定されるべき放射光を受け入れるために、検知器ハウジング２５２の光入力開口２５４と整列させられた光入力開口を含む。いくつかの実施形態において、断熱構造２５０の光入力開口は、レンズ、光導体または他の光学構成要素を保持するように構成され得る。断熱構造２５０は、例えば軟質発砲材料（例えばオープンセル構造を有する適した断熱ポリマー）など任意の適した断熱材料から成り得る。断熱構造２５０は、シールド２４８に関して上で説明された様式と類似した様式でＰＭＴデバイス２４２を実質的に封入すると考えられ得る。
【００３９】
いくつかの実施形態において、光検出器２０８は、断熱材料の他の種類を含み得る。例えば、例示された実施形態において、密封接着剤２６１（図３）から成る層または構造は、ＰＭＴデバイス２４２、またはＰＭＴデバイス２４２と（提供された場合）断熱構造２５０との両方をカプセル化するように追加される。従って、この実施形態において、密封接着剤２６１は、一般的にＰＭＴデバイス２４２とシールド２４８との間か、または（提供された場合）断熱構造２５０とシールド２４８との間に位置づけられる。密封接着剤２６１は、周囲状況からのＰＭＴデバイス２４２の内部の代替的または追加的な保護を提供し得る。従って、いくつかの実施形態において、光検出器２０８は、断熱構造２５０または密封接着剤２６１などの断熱材料を含み得、他方で他の実施形態において、光検出器２０８は、第一断熱材料（例えば断熱構造２５０）および第二断熱材料（例えば密封接着剤２６１）を含み得る。
【００４０】
光検出器２０８は、測定されるべき光をＰＭＴデバイス２４２の光電陰極に向かわせるために構成された光入力レンズ２６２をさらに含み得る。この目的のために、光入力レンズ２６２は、ＰＭＴデバイス２４２の内部へ通じる開口（一つ以上）と整列させられて位置づけられる。光入力レンズ２６２は、ＰＭＴデバイス２４２の前端部から空隙２６４（図３）によって間隔を空けられ得る。光入力レンズ２６２は、光入力アセンブリ２６６によって定位置に固定され得る。光入力アセンブリ２６６は、光入力レンズ２６２が搭載される貫通穴を有するレンズホルダー２６８を含み得る。例示された例において、光入力レンズ２６２は、二つのＯリングシール２７０間に搭載され、光入力レンズ２６２の位置は、リテイナーリング２７２によって固着される。レンズホルダー２６８は、適した熱伝導性材料（例えばシートメタル）から成り得、かつ例えば直接物理的接触によって熱シンク２４６と熱接触して位置づけられる。この構成によって、レンズホルダー２６８は、結露を防止するために温かく保たれ得る。
【００４１】
光検出器２０８は、ＰＭＴデバイス２４２の温度を監視するための温度センサー２７４をさらに含み得る。例えば、温度センサー２７４は、外側検出器ハウジング２５２上に搭載され得る。温度センサー２７４は、フィードバック（温度測定）信号を、上記のコンピューティングデバイス１３６（図１）の一部であり得るような温度コントローラー（例えば温度制御回路）に出力することによってＰＭＴデバイス２４２の冷却を制御するために提供され得る。受信された温度測定信号（一つ以上）に基づき、温度制御回路は、それから測定された温度を予め決定された設定点温度と比較すること、周知の論理回路を利用することなどによって、冷却デバイス２４４に印加するための入力電圧または入力電流を決定し得る。温度制御回路は、それから冷却デバイス２４４と通信する電源に適切な制御信号を送信し得る。
【００４２】
図４は、他の実施形態に従う光検出器（または光検出器アセンブリ）４０８の例の断面側面図である。光検出器４０８の構成要素または特徴のうちの多くは、上で説明されかつ図２および図３に例示された光検出器２０８と同様または類似し得る。従って、そのような構成要素または特徴は、図２および図３で採用された同じ参照番号によって図４で指定され、かつ、そのような構成要素または特徴の説明は、繰り返されない。
【００４３】
図４において、ＰＭＴデバイス２４２の管は、外側検出器ハウジングに封入されないが、代わりにＰＭＴデバイス２４２のＰＭＴホルダー４７６の中に搭載される。ＰＭＴホルダー４７６は、金属など適した熱伝導性材料から成り得る。ＰＭＴデバイス２４２は、ＰＭＴホルダー４７６の底側部を介して冷却デバイス２４４の低温側部と熱接触している。ＰＭＴホルダー４７６は、例示されるように、冷却デバイス２４４と直接物理的接触し得る。この実施形態においても、ＰＭＴデバイス２４２のダイノードは、例えばコネクターピンを通して適した基板４７８上の回路に結合される。基板４７８は、例えばプリント基板（ＰＣＢ）またはプリント基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）であり得る。低電圧ケーブル２５６および高電圧ケーブル４０８は、ＰＭＴデバイス２４２に適切な電圧を提供するために基板４７８に接続され得る。
【００４４】
本明細書において説明される処理、サブ処理および処理工程のうちの一つ以上は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアまたは前述のうちの二つ以上の組み合わせによって、一つ以上の電子デバイスもしくはデジタル制御デバイス上で実行され得るということが理解されるだろう。ソフトウェアは、例えば図１で概略的に描かれたコンピューティングデバイス１３６など適した電子処理構成要素またはシステムの中のソフトウェアメモリー（示されていない）に常駐し得る。ソフトウェアメモリーは、論理機能（すなわち、デジタル回路もしくはソースコードなどのデジタル形態またはアナログ電気信号、アナログ音声信号もしくはアナログ映像信号などのアナログソースなどのアナログ形態で実装され得る「論理」）を実装するための実行可能命令の順序付けられたリストを含み得る。命令は、例えば一つ以上のマイクロプロセッサー、汎用プロセッサー、プロセッサーの組み合わせ、デジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）もしくは用途特定の集積回路（ＡＳＩＣ）を含む処理モジュール内で実行され得る。さらに、概略的なダイアグラムは、機能のアーキテクチャまたは物理的レイアウトによって限定されない物理的（ハードウェアおよび／またはソフトウェア）実装を有する機能の論理分割を説明する。本明細書において説明されるシステムの例は、様々な構成で実装され、かつ単一のハードウェア／ソフトウェアユニットまたは別個のハードウェア／ソフトウェアユニットにおいてハードウェア／ソフトウェア構成要素として動作し得る。
【００４５】
実行可能命令は、電気システム（例えば図１のコンピューティングデバイス１３６）の処理モジュールによって実行されると、電気システムに命令を行うように指示する、コンピュータープログラム製品の中に蓄積された命令を有するコンピュータープログラム製品として実装され得る。コンピュータープログラム製品は、命令実行システム、装置、もしくはデバイス（電気コンピューターベースシステム、プロセッサーを含むシステム、または、命令実行システム、装置、もしくはデバイスから命令を選択的に取り出し得て命令を実行し得る他のシステムなど）との接続による使用、またはそれらとの接続における使用のために、任意の非一時的なコンピューター読み取り可能なストレージ媒体において選択的に実施され得る。本開示の文脈において、コンピューター読み取り可能なストレージ媒体は、命令実行システム、装置もしくはデバイスとの接続による使用か、または命令実行システム、装置もしくはデバイスとの接続における使用のためのプログラムを蓄積し得る任意の非一時的な手段である。非一時的なコンピューター読み取り可能なストレージ媒体は、選択的に、例えば電気、磁気、光学、電磁、赤外線もしくは半導体システム、装置またはデバイスであり得る。非一時的なコンピューター読み取り可能な媒体のより特定の例の、完全ではないリストは、一つ以上のワイヤーを有する電気接続（電気）と、ポータブルコンピューターディスケット（磁気）と、ランダムアクセスメモリー（電気）と、読取り専用メモリー（電気）と、例えばフラッシュメモリーなどの消去およびプログラム可能読取り専用メモリー（電気）と、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷなどの小型ディスクメモリー（光学）と、デジタル汎用ディスクメモリーすなわちＤＶＤ（光学）とを含む。プログラムは、例えば紙もしくは他の媒体の光学走査を介して電気的に捕捉されることができ、それからコンパイルされ、解釈され、または他の態様では必要に応じて適した様式で処理され、それからコンピューターメモリーもしくは機械メモリーに蓄積されることができるので、非一時的なコンピューター読み取り可能なストレージ媒体は、紙またはプログラムが印刷される他の適した媒体でさえあり得ることに留意されたい。
【００４６】
本明細書において使用される「信号通信する」という用語は、二つ以上のシステム、デバイス、構成要素、モジュールまたはサブモジュールがいくつかの種類の信号経路を越えて移動する信号を介して互いに通信することが可能であるということを意味することも理解されるだろう。信号は、第一システム、デバイス、構成要素、モジュールまたはサブモジュールから第二システム、デバイス、構成要素、モジュールまたはサブモジュールへ、第一システムと第二システムとの間、第一デバイスと第二デバイスとの間、第一構成要素と第二構成要素との間、第一モジュールと第二モジュールとの間、または第一サブモジュールと第二サブモジュールとの間の信号経路に沿って情報、電力、またはエネルギーを通信し得る通信、電力、データまたはエネルギー信号であり得る。信号経路は、物理、電気、磁気、電磁、電気化学、光学、有線または無線接続を含み得る。信号経路は、第一システムと第二システムとの間、第一デバイスと第二デバイスとの間、第一構成要素と第二構成要素との間、第一モジュールと第二モジュールとの間、または第一サブモジュールと第二サブモジュールとの間に追加的なシステム、デバイス、構成要素、モジュールまたはサブモジュールも含み得る。
【００４７】
より一般的に、「通信する」および「・・・と通信している」（例えば、第一構成要素は、第二構成要素と「通信する」または「通信している」）などの用語は、本明細書において、二つ以上の構成要素または素子間の構造的、機能的、機械的、電気的、信号、光学的、磁気的、電磁的、イオン性または流動的関係を示すために使用される。従って、一つの構成要素が第二構成要素と通信するとされるという事実は、追加的な構成要素が第一構成要素と第二構成要素との間に存在し得ること、かつ／または第一構成要素および第二構成要素と動作可能に係合され得ることの可能性を排除することを意図されない。
【００４８】
本発明の様々な様態または詳細は、本発明の範囲から逸脱することなく変化させられ得るということが理解されるだろう。さらに、前述の説明は、例示のみの目的のためであって、限定の目的のためではなく、本発明は特許請求の範囲において画定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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