JP2010204126A

JP2010204126A - Biological macromolecule analysis support device

Info

Publication number: JP2010204126A
Application number: JP2010142199A
Authority: JP
Inventors: Terubumi Iwadate; 光史岩館
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2010-09-16

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem where the number of spots difficult to be hybridized is different from the number of sample DNAs at each spot, and the amount of fluorescence becomes small inevitably, to shorten the time required for analysis of the sample DNAs, and to read fluorescence efficiently. SOLUTION: A solid imaging device 3 is disposed on the bottom of a bathtub 71 of a rectangular frame shape, and a buffer liquid 72 is injected into the bathtub 71. The solid imaging device 3 has a simple matrix structure, a plurality of bottom gate lines 41 arranged in parallel are arranged on a transparent substrate 17, a plurality of top gate lines 41 are arranged orthogonally to the bottom gate lines 41 in the plan view, and double gate transistors 20 are disposed at respective intersections of the bottom gate lines 41 and top gate lines 44. A controller 75 sequentially selects the plurality of double gate transistors 20 of a passive driving system or the like to apply voltage. When the selected double gate transistor 20 is under spot 60, voltage is not applied to a top gate electrode 30, and right voltage is applied to a bottom gate electrode 21. COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像デバイスを用いた生体高分子分析支援装置に関する。 The present invention relates to a biopolymer analysis support apparatus using a solid-state imaging device.

近年、様々な生物種の遺伝子の発現解析を行っている。遺伝子の発現解析とは、細胞で発現している遺伝子を同定することであり、具体的には、遺伝子をコードするＤＮＡから転写されているｍＲＮＡを同定することである。 In recent years, we have been analyzing gene expression of various species. Gene expression analysis is to identify a gene expressed in a cell, and specifically, to identify mRNA transcribed from DNA encoding the gene.

遺伝子の発現解析のためにＤＮＡマイクロアレイ及びその読取装置が開発されている。ＤＮＡマイクロアレイは、プローブとなる既知の塩基配列のｃＤＮＡをスライドガラス等の固体担体上にマトリックス状に整列固定させたものである（例えば特許文献１参照）。ここで、既知の塩基配列のｃＤＮＡとしては、検体において既知のｍＲＮＡと同一、またはその一部と同一の塩基配列のｃＤＮＡが用いられる。ＤＮＡマイクロアレイ及びその読取装置を用いた遺伝子の発現解析は次のようにして行う。 A DNA microarray and its reader have been developed for gene expression analysis. A DNA microarray is obtained by aligning and fixing cDNA having a known base sequence serving as a probe in a matrix on a solid support such as a slide glass (see, for example, Patent Document 1). Here, as a cDNA having a known base sequence, a cDNA having the same base sequence as that of a known mRNA in a specimen or a part thereof is used. Gene expression analysis using a DNA microarray and its reader is performed as follows.

まず、複数種類の配列既知のｃＤＮＡ（以下、プローブＤＮＡという）をスライドガラス等の固体担体に整列固定させたＤＮＡマイクロアレイを準備する。次に、検体からｍＲＮＡを抽出し、逆転写酵素を用いて蛍光物質で標識したｃＤＮＡ（以下、サンプルＤＮＡという）を合成する。次に、サンプルＤＮＡを蛍光物質で標識化してからＤＮＡマイクロアレイ上に添加すると、サンプルＤＮＡが相補的なプローブＤＮＡとハイブリダイズすることによりＤＮＡマイクロアレイ上に固定される。サンプルＤＮＡを標識する蛍光物質は励起されるとサンプルＤＮＡが結合したプローブＤＮＡの位置から蛍光を発することになる。 First, a DNA microarray is prepared in which a plurality of types of cDNAs with known sequences (hereinafter referred to as probe DNA) are aligned and fixed on a solid support such as a slide glass. Next, mRNA is extracted from the specimen, and cDNA labeled with a fluorescent substance (hereinafter referred to as sample DNA) is synthesized using reverse transcriptase. Next, when the sample DNA is labeled with a fluorescent substance and then added to the DNA microarray, the sample DNA is immobilized on the DNA microarray by hybridizing with the complementary probe DNA. When excited, the fluorescent substance that labels the sample DNA emits fluorescence from the position of the probe DNA to which the sample DNA is bound.

次いで、ＤＮＡマイクロアレイを読取装置にセッティングし、読取装置にて分析する。読取装置は、励起光の照射点をＤＮＡマイクロアレイに対して二次元的に移動し、それと共に集光レンズ及びフォトマルチプライヤーによってＤＮＡマイクロアレイを二次元走査する。励起光により励起された蛍光物質から発した蛍光を集光レンズで集光させ、蛍光強度をフォトマルチプライヤーで計測することで、ＤＮＡマイクロアレイの面内の蛍光強度分布を計測し、これにより、ＤＮＡマイクロアレイ上の蛍光強度分布が二次元の画像として出力される。出力された画像内で蛍光強度が大きい部分には、プローブＤＮＡの塩基配列と相補的な塩基配列を有したサンプルＤＮＡが含まれていることを表している。従って、二次元画像中のどの部分の蛍光強度が大きいかによって、配列既知のｍＲＮＡのうち、どれが検体で発現しているかを同定することができる。 Next, the DNA microarray is set in a reader and analyzed by the reader. The reader moves the irradiation point of excitation light two-dimensionally with respect to the DNA microarray, and simultaneously scans the DNA microarray two-dimensionally with a condenser lens and a photomultiplier. The fluorescence emitted from the fluorescent material excited by the excitation light is collected by a condensing lens, and the fluorescence intensity is measured by a photomultiplier to measure the fluorescence intensity distribution in the surface of the DNA microarray. The fluorescence intensity distribution on the microarray is output as a two-dimensional image. In the output image, the portion having high fluorescence intensity indicates that sample DNA having a base sequence complementary to the base sequence of the probe DNA is included. Therefore, it is possible to identify which mRNA of the known sequence is expressed in the specimen depending on which part of the two-dimensional image has high fluorescence intensity.

特開２０００−１３１２３７号公報JP 2000-1312237 A

ところで、複数の光電変換素子を二次元アレイ状に配列した固体撮像デバイスの受光面にプローブＤＮＡをスポットした生体高分子分析チップが開発されている。このような生体高分子分析チップでは、スポットに付着したサンプルＤＮＡ等の生体高分子を標識する蛍光物質、発光物質等の標識物質からの光を各光電変換素子により計測する。固体撮像デバイスの受光面にスポットが点在しており、標識物質から発した光を個々の光電変換素子が検知するというものである。 By the way, a biopolymer analysis chip in which a probe DNA is spotted on a light receiving surface of a solid-state imaging device in which a plurality of photoelectric conversion elements are arranged in a two-dimensional array has been developed. In such a biopolymer analysis chip, light from a labeling substance such as a fluorescent substance or a luminescent substance that labels a biopolymer such as sample DNA attached to a spot is measured by each photoelectric conversion element. Spots are scattered on the light receiving surface of the solid-state imaging device, and each photoelectric conversion element detects light emitted from the labeling substance.

しかしながら、サンプルＤＮＡと相補的なプローブＤＮＡの塩基配列はそれぞれ異なっているので、サンプルＤＮＡとのハイブリダイゼーションのしやすさも互いに異なる。サンプルＤＮＡと相補的な塩基配列にもにもかかわらずハイブリダイゼーションしにくいスポットでは必然的に蛍光の量が小さい。また各スポットのサンプルＤＮＡの数が違っても同様のことが生じる。 However, since the base sequences of the sample DNA and the complementary probe DNA are different from each other, the ease of hybridization with the sample DNA is also different from each other. The amount of fluorescence inevitably is small at spots that are difficult to hybridize despite the base sequence complementary to the sample DNA. The same thing occurs even if the number of sample DNA in each spot is different.

そこで、本発明は、このような問題点を解決しようとしてなされたものであり、効率的に蛍光を読み取ることを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to efficiently read fluorescence.

以上の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、複数のボトムゲートラインと、前記ボトムゲートラインの上において前記ボトムゲートラインと直交した複数のトップゲートラインと、前記ボトムゲートラインとトップゲートラインとの各交差部に形成された光電変換素子とを有した単純マトリクス構造の固体撮像デバイスと、既知の生体高分子からなり、前記トップゲートラインの上の受光面上に点在した複数種のスポットと、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 includes a plurality of bottom gate lines, a plurality of top gate lines orthogonal to the bottom gate lines above the bottom gate lines, and the bottom gate lines. A solid-state imaging device having a simple matrix structure having photoelectric conversion elements formed at respective intersections with the top gate line and a known biopolymer, and scattered on the light receiving surface on the top gate line A plurality of types of spots.

前記光電変換素子は、前記ボトムゲートラインと接続されたボトムゲート電極と、前記トップゲートラインと接続されたトップゲート電極と、前記ボトムゲート電極と前記トップゲート電極との間に形成された受光層である半導体膜と、を有することが好ましい。 The photoelectric conversion element includes a bottom gate electrode connected to the bottom gate line, a top gate electrode connected to the top gate line, and a light receiving layer formed between the bottom gate electrode and the top gate electrode. It is preferable to have a semiconductor film.

前記トップゲートラインに選択的に正電圧又は負電圧を印加し、前記ボトムゲートラインに選択的に正電圧又は負電圧を印加することが好ましい。 Preferably, a positive voltage or a negative voltage is selectively applied to the top gate line, and a positive voltage or a negative voltage is selectively applied to the bottom gate line.

前記スポットの下にある光電変換素子の前記ボトムゲートライン及び前記トップゲートラインに選択的に正電圧を印加し、前記バッファー液中の生体高分子のサンプルを引き寄せることが好ましい。 It is preferable that a positive voltage is selectively applied to the bottom gate line and the top gate line of the photoelectric conversion element under the spot to draw a sample of the biopolymer in the buffer solution.

本発明によれば、効率的に蛍光を読み取ることができる。 According to the present invention, fluorescence can be read efficiently.

生体高分子分析支援装置１の概略平面図である。1 is a schematic plan view of a biopolymer analysis support apparatus 1. FIG. 図１の切断線II−IIに沿った面の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing of the surface along the cutting line II-II of FIG. 生体高分子分析支援装置１のブロック図である。1 is a block diagram of a biopolymer analysis support apparatus 1. FIG. ダブルゲートトランジスタ２０の平面図である。2 is a plan view of a double gate transistor 20. FIG. 図４の切断線IV−IVに沿った面の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing of the surface along the cutting line IV-IV of FIG. ダブルゲートトランジスタ２０に印加する電圧のタイミングチャートである。4 is a timing chart of voltages applied to a double gate transistor 20. 生体高分子分析方法の工程順のフローチャートである。It is a flowchart of the process order of a biopolymer analysis method. ハイブリダイゼーションのためのタイミングチャートである。It is a timing chart for hybridization.

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, although various technically preferable limitations for implementing the present invention are given to the embodiments described below, the scope of the invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.

〔１〕分析支援装置１の全体構成
図１は、本発明を適用した実施形態における分析支援装置１の概略平面図であり、図２は、図１の切断線II−IIに沿った面の矢視断面図であり、図３は、分析支援装置１のブロック図である。 [1] Overall Configuration of Analysis Support Device 1 FIG. 1 is a schematic plan view of an analysis support device 1 in an embodiment to which the present invention is applied, and FIG. 2 shows a plane along the section line II-II in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the arrow, and FIG. 3 is a block diagram of the analysis support apparatus 1.

図１及び図２に示すように、この分析支援装置１においては、矩形枠状の浴槽７１の底に固体撮像デバイス３が設けられ、浴槽７１にはバッファー液７２が注入されている。また、固体撮像デバイス３の受光面に複数のスポット６０が点在し、固体撮像デバイス３の受光面に励起光照射装置７３が対向し、受光面の反対面に可視光照射装置７４が対向している。更に、この分析支援装置１には、固体撮像デバイス３の駆動回路を有したコントローラ７５が設けられ、このコントローラ７５によって固体撮像デバイス３が駆動されるとともに、励起光照射装置７３及び可視光照射装置７４の点灯・消灯が行われる。また、コントローラ７５には出力装置７６が接続され、コンピュータ７５の信号により出力装置７５にて出力（表示又はプリント）が行われる。 As shown in FIGS. 1 and 2, in this analysis support apparatus 1, the solid-state imaging device 3 is provided at the bottom of a rectangular frame-shaped bathtub 71, and a buffer liquid 72 is injected into the bathtub 71. Also, a plurality of spots 60 are scattered on the light receiving surface of the solid-state imaging device 3, the excitation light irradiation device 73 faces the light receiving surface of the solid-state imaging device 3, and the visible light irradiation device 74 faces the opposite surface of the light receiving surface. ing. Further, the analysis support apparatus 1 is provided with a controller 75 having a drive circuit for the solid-state imaging device 3. The solid-state imaging device 3 is driven by the controller 75, and the excitation light irradiation device 73 and the visible light irradiation device. 74 is turned on / off. An output device 76 is connected to the controller 75, and output (display or print) is performed by the output device 75 in accordance with a signal from the computer 75.

〔２〕固体撮像デバイス
図１〜図２、図４〜図５を用いて固体撮像デバイス３について詳細に説明する。ここで、図４は、固体撮像デバイス３の画素である光電変換素子の電極構造を示した平面図であり、図５は、図４の切断線IV−IVに沿った面の矢視断面図である。 [2] Solid-State Imaging Device The solid-state imaging device 3 will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 2 and FIGS. 4 to 5. Here, FIG. 4 is a plan view showing an electrode structure of a photoelectric conversion element which is a pixel of the solid-state imaging device 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. It is.

この固体撮像デバイス３は単純マトリクス構造となっている。即ち、互いに平行に配列された複数のボトムゲートライン（第１の電極線）４１が透明基板１７上に配列され、複数のトップゲートライン（第２の電極線）４４が平面視してボトムゲートライン４１に対して直交するよう配列され、ボトムゲートライン４１とトップゲートライン４４の各交差部に光電変換素子としてのダブルゲート型薄膜トランジスタ（以下、ダブルゲートトランジスタという。）２０が設けられている。 This solid-state imaging device 3 has a simple matrix structure. That is, a plurality of bottom gate lines (first electrode lines) 41 arranged in parallel to each other are arranged on the transparent substrate 17, and a plurality of top gate lines (second electrode lines) 44 are viewed in plan view to form a bottom gate. A double gate thin film transistor (hereinafter referred to as a double gate transistor) 20 as a photoelectric conversion element is provided at each intersection of the bottom gate line 41 and the top gate line 44.

透明基板１７は、光を透過する性質（以下、光透過性という。）を有するとともに絶縁性を有し、石英ガラス等といったガラス基板又はポリカーボネート、ＰＭＭＡ等といったプラスチック基板である。 The transparent substrate 17 has a property of transmitting light (hereinafter referred to as “light transmitting property”) and has an insulating property, and is a glass substrate such as quartz glass or a plastic substrate such as polycarbonate or PMMA.

ダブルゲートトランジスタ２０は何れも、受光層である半導体膜２３と、ボトムゲート絶縁膜２２を挟んで半導体膜２３に対向したボトムゲート電極２１と、トップゲート絶縁膜２９を挟んで半導体膜２３に対向したトップゲート電極３０と、半導体膜２３の一部に重なるよう形成された不純物半導体膜２５と、半導体膜２３の別の部分に重なるよう形成された不純物半導体膜２６と、不純物半導体膜２５に重なったソース電極２７と、不純物半導体膜２５に重なったドレイン電極２８と、を備え、半導体膜２３において受光した光量に従ったレベルの電気信号に変換するものである。 In each of the double gate transistors 20, the semiconductor film 23 that is a light receiving layer, the bottom gate electrode 21 that faces the semiconductor film 23 with the bottom gate insulating film 22 interposed therebetween, and the semiconductor film 23 that faces the top gate insulating film 29. The top gate electrode 30, the impurity semiconductor film 25 formed so as to overlap with part of the semiconductor film 23, the impurity semiconductor film 26 formed so as to overlap with another part of the semiconductor film 23, and the impurity semiconductor film 25 are overlapped. The source electrode 27 and the drain electrode 28 overlapped with the impurity semiconductor film 25 are converted into an electric signal having a level according to the amount of light received by the semiconductor film 23.

ボトムゲート電極２１は、ボトムゲートライン４１と一体形成されたものである。ボトムゲートライン４１に沿って配列された同一の列のダブルゲートトランジスタ２０はそのボトムゲートライン４１を共有している。ボトムゲート電極２１及びボトムゲートライン４１は、導電性及び遮光性を有し、例えばクロム、クロム合金、アルミ若しくはアルミ合金又はこれらの合金からなる。 The bottom gate electrode 21 is formed integrally with the bottom gate line 41. The double gate transistors 20 in the same column arranged along the bottom gate line 41 share the bottom gate line 41. The bottom gate electrode 21 and the bottom gate line 41 have conductivity and light shielding properties, and are made of, for example, chromium, a chromium alloy, aluminum, an aluminum alloy, or an alloy thereof.

ボトムゲート電極２１及びボトムゲートライン４１はボトムゲート絶縁膜２２によって被覆されている。すなわち、ボトムゲート絶縁膜２２は、全てのダブルゲートトランジスタ２０に共通して形成された膜であり、べた一面に成膜されている。ボトムゲート絶縁膜２２は、絶縁性及び光透過性を有し、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）又は酸化シリコン（ＳｉＯ₂）からなる。 The bottom gate electrode 21 and the bottom gate line 41 are covered with the bottom gate insulating film 22. That is, the bottom gate insulating film 22 is a film formed in common to all the double gate transistors 20, and is formed on the entire surface. The bottom gate insulating film 22 has insulating properties and light transmissive properties, and is made of, for example, silicon nitride (SiN) or silicon oxide (SiO ₂ ).

ボトムゲート絶縁膜２２上に半導体膜２３が形成されている。半導体膜２３は、ダブルゲートトランジスタ２０ごとに独立して形成されている。半導体膜２３は、平面視して略矩形状を呈しており、受光した光量に応じた量の電子−正孔対を生成するアモルファスシリコン又はポリシリコンで形成された層である。 A semiconductor film 23 is formed on the bottom gate insulating film 22. The semiconductor film 23 is formed independently for each double gate transistor 20. The semiconductor film 23 has a substantially rectangular shape in plan view, and is a layer formed of amorphous silicon or polysilicon that generates electron-hole pairs in an amount corresponding to the amount of received light.

半導体膜２３上には、チャネル保護膜２４が形成されている。チャネル保護膜２４は、ダブルゲートトランジスタ２０ごとに独立してパターニングされており、それぞれのダブルゲートトランジスタ２０において半導体膜２３の中央部上に形成されている。チャネル保護膜２４は、絶縁性及び光透過性を有し、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンからなる。チャネル保護膜２４は、パターニングに用いられるエッチャントから半導体膜２３を保護するものである。半導体膜２３に光が入射すると、入射した光量に従った量の電子−正孔対がチャネル保護膜２４と半導体膜２３との界面付近を中心に発生するようになっている。この場合、半導体膜２３側にはキャリアとして正孔が発生し、チャネル保護膜２４側には電子が発生する。 A channel protective film 24 is formed on the semiconductor film 23. The channel protective film 24 is patterned independently for each double gate transistor 20, and is formed on the central portion of the semiconductor film 23 in each double gate transistor 20. The channel protective film 24 has insulating properties and light transmissive properties, and is made of, for example, silicon nitride or silicon oxide. The channel protective film 24 protects the semiconductor film 23 from an etchant used for patterning. When light enters the semiconductor film 23, an amount of electron-hole pairs according to the amount of incident light is generated around the interface between the channel protective film 24 and the semiconductor film 23. In this case, holes are generated as carriers on the semiconductor film 23 side, and electrons are generated on the channel protective film 24 side.

半導体膜２３の一端部上には、不純物半導体膜２５が一部チャネル保護膜２４に重なるようにして形成されており、半導体膜２３の他端部上には、不純物半導体膜２６が一部チャネル保護膜２４に重なるようにして形成されている。不純物半導体膜２５，２６は、ダブルゲートトランジスタ２０ごとに独立してパターニングされている。不純物半導体膜２５，２６は、ｎ型の不純物イオンを含むアモルファスシリコン（ｎ⁺シリコン）からなる。 An impurity semiconductor film 25 is formed on one end portion of the semiconductor film 23 so as to partially overlap the channel protective film 24, and an impurity semiconductor film 26 is partially channeled on the other end portion of the semiconductor film 23. It is formed so as to overlap the protective film 24. The impurity semiconductor films 25 and 26 are patterned independently for each double gate transistor 20. The impurity semiconductor films 25 and 26 are made of amorphous silicon (n ⁺ silicon) containing n-type impurity ions.

不純物半導体膜２５上には、ソース電極２７が形成され、不純物半導体膜２６上には、ドレイン電極２８が形成されている。ソース電極２７は、ボトムゲートライン４１に対して平行となったソースライン４２と一体形成され、ドレイン電極２８は、ボトムゲートライン４１に対して平行となったドレインライン４３と一体形成されている。ソースライン４２及びドレインライン４３に沿って配列された同一の列のダブルゲートトランジスタ２０はそのソースライン４２及びドレインライン４３を共有している。ソース電極２７、ドレイン電極２８、ソースライン４２及びドレインライン４３は、導電性及び遮光性を有しており、例えばクロム、クロム合金、アルミ若しくはアルミ合金又はこれらの合金からなる。 A source electrode 27 is formed on the impurity semiconductor film 25, and a drain electrode 28 is formed on the impurity semiconductor film 26. The source electrode 27 is integrally formed with the source line 42 parallel to the bottom gate line 41, and the drain electrode 28 is integrally formed with the drain line 43 parallel to the bottom gate line 41. The double gate transistors 20 in the same column arranged along the source line 42 and the drain line 43 share the source line 42 and the drain line 43. The source electrode 27, the drain electrode 28, the source line 42, and the drain line 43 have conductivity and light shielding properties, and are made of, for example, chromium, a chromium alloy, aluminum, an aluminum alloy, or an alloy thereof.

ソース電極２７、ドレイン電極２８、ソースライン４２及びドレインライン４３は、トップゲート絶縁膜２９によって被覆されている。トップゲート絶縁膜２９は全てのダブルゲートトランジスタ２０に共通して形成された膜であり、べた一面に成膜されている。トップゲート絶縁膜２９は、絶縁性及び光透過性を有し、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンからなる。 The source electrode 27, the drain electrode 28, the source line 42 and the drain line 43 are covered with a top gate insulating film 29. The top gate insulating film 29 is a film formed in common to all the double gate transistors 20, and is formed on the entire surface. The top gate insulating film 29 has insulating properties and light transmissive properties, and is made of, for example, silicon nitride or silicon oxide.

トップゲート絶縁膜２９上にはトップゲート電極３０が形成され、トップゲート電極３０が半導体膜２３に対して対向配置されている。トップゲート電極３０は、トップゲートライン４４と一体形成されたものである。トップゲートライン４４に沿って配列された同一の列のダブルゲートトランジスタ２０はそのトップゲートライン４４を共有している。トップゲート電極３０及びトップゲートライン４４は、導電性及び光透過性を有し、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛若しくは酸化スズ又はこれらのうちの少なくとも一つを含む混合物（例えば、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム）で形成されている。 A top gate electrode 30 is formed on the top gate insulating film 29, and the top gate electrode 30 is disposed to face the semiconductor film 23. The top gate electrode 30 is integrally formed with the top gate line 44. The double gate transistors 20 in the same column arranged along the top gate line 44 share the top gate line 44. The top gate electrode 30 and the top gate line 44 are conductive and light transmissive, for example, indium oxide, zinc oxide, tin oxide, or a mixture containing at least one of them (for example, tin-doped indium oxide ( ITO) and zinc-doped indium oxide).

トップゲート電極３０及びトップゲートライン４４は保護絶縁膜３１によって被覆され、保護絶縁膜３１は全てのダブルゲートトランジスタ２０に共通して形成された膜であり、べた一面に成膜されている。保護絶縁膜３１は、絶縁性及び光透過性を有し、窒化シリコン又は酸化シリコンからなる。 The top gate electrode 30 and the top gate line 44 are covered with a protective insulating film 31, and the protective insulating film 31 is a film formed in common to all the double gate transistors 20, and is formed on the entire surface. The protective insulating film 31 has insulating properties and light transmissive properties, and is made of silicon nitride or silicon oxide.

保護絶縁膜３１上には、励起光を遮蔽するとともに蛍光を透過する励起光遮蔽膜３２が成膜されている。励起光と蛍光は異なる波長であり、例えば励起光が紫外線波長域の光であり、蛍光が可視光波長域の光である。 An excitation light shielding film 32 that shields excitation light and transmits fluorescence is formed on the protective insulating film 31. Excitation light and fluorescence have different wavelengths. For example, excitation light is light in the ultraviolet wavelength region, and fluorescence is light in the visible light wavelength region.

ダブルゲートトランジスタ２０の光電変換は次のように行われる。ソース電極２７及びソースライン４２が接地された状態で、図６に示すようなタイミングで電圧が印加される。図６に示すように、トップゲートライン４４を介してトップゲート電極３０に＋５Ｖのリセットパルスが印加されると、半導体膜２３内や半導体膜２３とチャネル保護膜２４との界面近傍に蓄積されたキャリア（ここでは、正孔である。）がトップゲート電極３０の電圧により反発して吐出される。トップゲート電極３０にリセットパルスが印加されている期間をリセット期間という。 The photoelectric conversion of the double gate transistor 20 is performed as follows. With the source electrode 27 and the source line 42 grounded, a voltage is applied at the timing shown in FIG. As shown in FIG. 6, when a reset pulse of +5 V is applied to the top gate electrode 30 through the top gate line 44, it is accumulated in the semiconductor film 23 or in the vicinity of the interface between the semiconductor film 23 and the channel protective film 24. Carriers (here, holes) are repelled and discharged by the voltage of the top gate electrode 30. A period during which the reset pulse is applied to the top gate electrode 30 is referred to as a reset period.

リセットパルスが終了してから、ボトムゲートライン４１を介してボトムゲート電極２１に＋１０Ｖのリードパルスが印加されるまでの間（この期間をキャリア蓄積期間という。）、光量に従った量の電子−正孔対が半導体膜２３内で生成されるが、そのうちの正孔がトップゲート電極３０の電界により半導体膜２３内や半導体膜２３とチャネル保護膜２４との界面近傍に蓄積される。 From the end of the reset pulse to the time when a +10 V read pulse is applied to the bottom gate electrode 21 via the bottom gate line 41 (this period is referred to as a carrier accumulation period), the amount of electrons − Hole pairs are generated in the semiconductor film 23, and the holes are accumulated in the semiconductor film 23 or in the vicinity of the interface between the semiconductor film 23 and the channel protective film 24 by the electric field of the top gate electrode 30.

キャリア蓄積期間中に、ドレインライン４３を介してドレイン電極２８に＋１０Ｖのプリチャージパルスが印加されるが、トップゲート電極３０に印加されている電圧が−２０Ｖであり、ボトムゲート電極２１に印加されている電位が±０Ｖであるため、たとえ半導体膜２３内や半導体膜２３とチャネル保護膜２４との界面近傍に蓄積された正孔の電荷だけではゲート−ソース間電位が低いので半導体膜２３にはチャネルが形成されず、ドレイン電極２８とソース電極２７との間に電流は流れない。そのため、ドレイン電極２８に電荷がチャージされる。 During the carrier accumulation period, a +10 V precharge pulse is applied to the drain electrode 28 via the drain line 43, but the voltage applied to the top gate electrode 30 is −20 V and is applied to the bottom gate electrode 21. Since the potential is ± 0 V, the gate-source potential is low only by the charge of holes accumulated in the semiconductor film 23 or in the vicinity of the interface between the semiconductor film 23 and the channel protective film 24. No channel is formed, and no current flows between the drain electrode 28 and the source electrode 27. As a result, the drain electrode 28 is charged.

次に、プリチャージパルスが終了するとともに、リードパルスがボトムゲート電極２１に印加される。リードパルスが印加されている期間をリード期間という。リード期間においては、キャリア蓄積期間において蓄積されたキャリアがトップゲート電極３０の負電界を緩和するように働くため、ボトムゲート電極２１の正電界により半導体膜２３にｎチャネルが形成されて、ドレイン電極２８からソース電極２７に電流が流れるようになる。従って、リード期間では、ドレイン電極２８の電圧は、ドレイン−ソース間電流によって時間の経過とともに徐々に低下する傾向を示す。ここで、キャリア蓄積期間において半導体膜２３に入射した光量が多くなるにつれて、蓄積されるキャリアも多くなり、蓄積されるキャリアが多くなるにつれて、リード期間においてドレイン電極２８からソース電極２７に流れる電流のレベルも大きくなる。従って、リード期間におけるドレイン電極２８の電圧の変化傾向は、キャリア蓄積期間で半導体膜２３に入射した光量に依存する。これにより、キャリア蓄積期間で半導体２３に入射した光量がドレイン電極３０の電圧として光電変換される。 Next, the precharge pulse ends and a read pulse is applied to the bottom gate electrode 21. A period during which the read pulse is applied is called a read period. In the read period, the carriers accumulated in the carrier accumulation period work so as to alleviate the negative electric field of the top gate electrode 30, so that an n channel is formed in the semiconductor film 23 by the positive electric field of the bottom gate electrode 21, and the drain electrode Current flows from 28 to the source electrode 27. Therefore, in the lead period, the voltage of the drain electrode 28 tends to gradually decrease with time due to the drain-source current. Here, as the amount of light incident on the semiconductor film 23 in the carrier accumulation period increases, the number of accumulated carriers also increases. As the number of accumulated carriers increases, the current flowing from the drain electrode 28 to the source electrode 27 in the read period is increased. The level also increases. Therefore, the change tendency of the voltage of the drain electrode 28 during the lead period depends on the amount of light incident on the semiconductor film 23 during the carrier accumulation period. Thereby, the amount of light incident on the semiconductor 23 during the carrier accumulation period is photoelectrically converted as the voltage of the drain electrode 30.

上述のサイクルが１つのダブルゲートトランジスタ２０の光電変換のサイクルであるが、トップゲートライン４４がボトムゲートライン４１及びドレインライン４３に対して直交しているので、ボトムゲートライン４１及びドレインライン４３とトップゲートライン４４との組み合わせによって、複数のダブルゲートトランジスタ２０中から１つずつ順次選択していく。つまり、パッシブ駆動方式（単純マトリクス駆動方式）で固体撮像デバイス３を駆動すれば、これらダブルゲートトランジスタ２０の光電変換が順次行われ、各ダブルゲートトランジスタ２０に入射した光量が電圧として出力される。 The cycle described above is a cycle of photoelectric conversion of one double gate transistor 20, but the top gate line 44 is orthogonal to the bottom gate line 41 and the drain line 43. One by one is sequentially selected from the plurality of double gate transistors 20 in combination with the top gate line 44. That is, when the solid-state imaging device 3 is driven by a passive drive method (simple matrix drive method), photoelectric conversion of these double gate transistors 20 is sequentially performed, and the amount of light incident on each double gate transistor 20 is output as a voltage.

〔３〕スポット
次に、スポット６０について説明する。図１に示すように、複数種のスポット６０が互いに離間して、マトリクス状となって固体撮像デバイス３の受光面上に配列されている。１つのスポット６０は一本鎖プローブＤＮＡが多数集まった群集であり、１つのスポット６０に含まれる多数の一本鎖プローブＤＮＡは同じ塩基配列（ヌクレオチド配列）を有する。また、スポット６０ごとに一本鎖プローブＤＮＡの塩基配列が異なる配列となっている。一本鎖プローブＤＮＡとしては、検体において既知のｍＲＮＡの塩基配列、またはその一部と同一の、あるいは相補的な塩基配列のＤＮＡが用いられる。 [3] Spot Next, the spot 60 will be described. As shown in FIG. 1, a plurality of types of spots 60 are separated from each other and arranged in a matrix on the light receiving surface of the solid-state imaging device 3. One spot 60 is a group of many single-stranded probe DNAs, and many single-stranded probe DNAs included in one spot 60 have the same base sequence (nucleotide sequence). In addition, the base sequence of the single-stranded probe DNA is different for each spot 60. As the single-stranded probe DNA, a DNA having a base sequence identical to or complementary to the base sequence of a known mRNA in a specimen or a part thereof is used.

１つのスポット６０につき複数のダブルゲートトランジスタ２０が覆われているが、スポット６０に覆われていないダブルゲートトランジスタ２０もある。 A plurality of double gate transistors 20 are covered per spot 60, but there are also double gate transistors 20 not covered by the spots 60.

〔４〕浴槽、バッファー液
次に、浴槽７１及びバッファー液７２について説明する。浴槽７１によって固体撮像デバイス３の受光面が囲繞され、浴槽７１にバッファー液７２が注入されることによって、固体撮像デバイス３の受光面全体がバッファー液７２によって覆われている。 [4] Bathtub and Buffer Liquid Next, the bathtub 71 and the buffer liquid 72 will be described. The light receiving surface of the solid-state imaging device 3 is surrounded by the bathtub 71 and the buffer liquid 72 is injected into the bathtub 71, so that the entire light receiving surface of the solid-state imaging device 3 is covered with the buffer liquid 72.

〔５〕励起光照射装置、可視光照射装置
励起光照射装置７３は、固体撮像デバイス３の受光面の上から固体撮像デバイス３の受光面に向けて励起光を照射するものである。励起光照射装置７３により放射される励起光は、励起光遮蔽膜３２によって遮蔽される波長域の光であり、具体的には紫外線波長域である。 [5] Excitation light irradiation device, visible light irradiation device The excitation light irradiation device 73 irradiates excitation light from the light receiving surface of the solid-state imaging device 3 toward the light receiving surface of the solid-state imaging device 3. The excitation light emitted by the excitation light irradiation device 73 is light in a wavelength region that is shielded by the excitation light shielding film 32, and specifically in the ultraviolet wavelength region.

可視光照射装置７４は、固体撮像デバイス３の受光面の反対の面の下からその面に向けて可視光を照射するものである。固体撮像デバイス３はボトムゲート電極２１、ボトムゲートライン４１、ソース電極２７、ソースライン４２、ドレイン電極２８、ドレインライン４３の部分を除いて光透過性であるから、可視光がそれぞれのダブルゲートトランジスタ２０の間において固体撮像デバイス３の受光面から上へ出射する。 The visible light irradiation device 74 irradiates visible light from below the surface opposite to the light receiving surface of the solid-state imaging device 3 toward the surface. Since the solid-state imaging device 3 is light-transmitting except for the bottom gate electrode 21, the bottom gate line 41, the source electrode 27, the source line 42, the drain electrode 28, and the drain line 43, visible light is transmitted to each double gate transistor. 20 is emitted upward from the light receiving surface of the solid-state imaging device 3.

〔６〕コントローラ、出力装置
コントローラ７５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、駆動回路等を備え、励起光照射装置７３及び可視光照射装置７４を消灯・点灯させる機能を有する。更に、コントローラ７５は、固体撮像デバイス３を駆動することによって固体撮像デバイス３の各ダブルゲートトランジスタ２０から光量を表す信号を入力する機能を有する。また、コントローラ７５は、出力装置７６に出力動作を行わせる。 [6] Controller, Output Device The controller 75 includes a CPU, a RAM, a ROM, a drive circuit, and the like, and has a function of turning off / lighting the excitation light irradiation device 73 and the visible light irradiation device 74. Further, the controller 75 has a function of inputting a signal representing a light amount from each double gate transistor 20 of the solid-state imaging device 3 by driving the solid-state imaging device 3. In addition, the controller 75 causes the output device 76 to perform an output operation.

出力装置７６は、プリンタ又はディスプレイであり、コントローラ７５の画像信号により画像を出力するものである。 The output device 76 is a printer or a display, and outputs an image based on an image signal from the controller 75.

〔７〕分析方法
上記分析支援装置１を用いてサンプルを分析する方法について説明する。
図７に示す工程順のように、分析方法は、サンプルを調製する工程Ｓ１と、各スポット６０の点着位置を特定する工程Ｓ２と、スポット６０にサンプルをハイブリダイゼーションする工程Ｓ３と、蛍光の発した箇所を特定する工程Ｓ４とからなる。以下、各工程について説明する。 [7] Analysis Method A method for analyzing a sample using the analysis support apparatus 1 will be described.
As shown in the order of steps shown in FIG. 7, the analysis method includes a step S1 for preparing a sample, a step S2 for specifying the spotting position of each spot 60, a step S3 for hybridizing the sample to the spot 60, and a fluorescence It consists of process S4 which specifies the emitted part. Hereinafter, each step will be described.

工程Ｓ１においては、検体からｃＤＮＡを採取して、場合によってＰＣＲ増幅を行い、得られたＤＮＡに蛍光物質を結合させ、ＤＮＡを蛍光物質で標識する。蛍光物質は、励起光照射装置６３から出射される励起光で励起されるものであってその励起光によって蛍光を発するものを選択するが、蛍光物質としては、例えばＣｙＤｙｅのＣｙ２（アマシャム社製）がある。得られたＤＮＡは、溶液中に含まれている。以下では、このＤＮＡをサンプルＤＮＡという。 In step S1, cDNA is collected from a sample, PCR amplification is performed in some cases, a fluorescent substance is bound to the obtained DNA, and the DNA is labeled with the fluorescent substance. The fluorescent material is selected from those excited by the excitation light emitted from the excitation light irradiation device 63 and emitting fluorescence by the excitation light. As the fluorescent material, for example, CyDye Cy2 (manufactured by Amersham) There is. The obtained DNA is contained in a solution. Hereinafter, this DNA is referred to as sample DNA.

工程Ｓ２においては、コントローラ７５によって可視光照射装置７４を点灯させる。そのため、固体撮像デバイス３に入射した可視光が固体撮像デバイス３の受光面から上へ出射するが、受光面で一部反射する。ここで、スポット６０が点着されていない部分では一部の可視光が励起光遮蔽膜３２の表面で反射し、スポット６０が点着されている部分では可視光が励起光遮蔽膜３２を通過しスポット６０内に伝搬する。このためスポット６０が点着されている部分の反射率は、スポット６０が点着されていない部分の反射率よりも低い。したがって、スポット６０の下にあるダブルゲートトランジスタ２０に入射する光の強度は、スポット６０の下にないダブルゲートトランジスタ２０に入射する光の強度よりも弱い。 In step S 2, the visible light irradiation device 74 is turned on by the controller 75. Therefore, visible light incident on the solid-state imaging device 3 is emitted upward from the light-receiving surface of the solid-state imaging device 3, but is partially reflected by the light-receiving surface. Here, a part of visible light is reflected by the surface of the excitation light shielding film 32 in a portion where the spot 60 is not spotted, and a visible light passes through the excitation light shielding film 32 in a part where the spot 60 is spotted. And propagates into the spot 60. For this reason, the reflectance of the portion where the spot 60 is spotted is lower than the reflectance of the portion where the spot 60 is not spotted. Therefore, the intensity of light incident on the double gate transistor 20 below the spot 60 is lower than the intensity of light incident on the double gate transistor 20 not below the spot 60.

可視光照射装置７４が点灯した状態でコントローラ７５によって固体撮像デバイス３を駆動すると、図６に示すようなチャートのようなタイミングの電圧が各ダブルゲートトランジスタ２０に順次印加されるので、各ダブルゲートトランジスタ２０に入射した光量が電気信号に変換される。上述したように、スポット６０の下のダブルゲートトランジスタ２０の光量がスポット６０の下にないダブルゲートトランジスタ２０の光量よりも大きいから、スポット６０の下にあるダブルゲートトランジスタ２０がコントローラ７５によって特定され、これによりスポット６０の位置も特定される。ここで、コントローラ７５は、スポット６０の位置及びそのスポット６０の下にあるダブルゲートトランジスタ２０の位置も記憶する。なお、コントローラ７５が予めスポット６０の位置を記憶し、そのスポットにあるダブルゲートトランジスタ２０の位置を記憶している場合、工程Ｓ２を省略することができる。 When the solid-state imaging device 3 is driven by the controller 75 in a state where the visible light irradiation device 74 is turned on, a voltage having a timing as shown in the chart shown in FIG. 6 is sequentially applied to each double gate transistor 20. The amount of light incident on the transistor 20 is converted into an electrical signal. As described above, since the light amount of the double gate transistor 20 under the spot 60 is larger than the light amount of the double gate transistor 20 that is not under the spot 60, the double gate transistor 20 under the spot 60 is identified by the controller 75. Thereby, the position of the spot 60 is also specified. Here, the controller 75 also stores the position of the spot 60 and the position of the double gate transistor 20 under the spot 60. In addition, when the controller 75 stores the position of the spot 60 in advance and stores the position of the double gate transistor 20 at the spot, the step S2 can be omitted.

工程Ｓ３においては、浴槽７１にバッファー液７２を注入し、サンプルＤＮＡを含有した溶液をバッファー液７２に添加する。そして、図１に示すように、分析支援装置１の縦方向の列を左側から右側に向けて順にＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ列とし、横方向の行を上側から下側に向けて順に、第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八行とすると、図８に示すように、スポット６０が検知された位置に対応するダブルゲートトランジスタ２０では、コントローラ７５がボトムゲートライン４１に正電圧Ｈを印加し更にトップゲートライン４４を正電圧Ｈに印加して、それぞれのダブルゲートトランジスタ２０のトップゲート電極３０による電圧とボトムゲート電極２１の電圧による電界によって、負電位を帯びるサンプルＤＮＡをダブルゲートトランジスタ２０の上方まで順次引き寄せる。つまりパッシブ駆動方式のように複数のダブルゲートトランジスタ２０中から１つずつ順次選択して電圧を印加していく。具体的には、第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八行の順に選択的に正電圧Ｈを順次印加し、その選択期間に、スポット６０に対応しているダブルゲートトランジスタ２０の列では（スポット６０の下にあるダブルゲートトランジスタ２０は、先ほどの工程Ｓ２においてコントローラ７５が記憶している。）、ボトムゲート電極２１に正電圧Ｈを印加し、スポット６０に対応していないダブルゲートトランジスタ２０の列ではボトムゲート電極２１には負電圧Ｌが印加される。この選択された行において、スポット６０に対応していないダブルゲートトランジスタ２０ではボトムゲート電極２１の負電圧Ｌによって、トップゲート電極３０の正電圧Ｈを相殺するのでサンプルＤＮＡを電気的に吸い寄せにくい。また選択されていない行のダブルゲートトランジスタ２０では、トップゲート電極３０に負電圧Ｌが印加されボトムゲート電極２１に正電圧Ｈが印加されているか、トップゲート電極３０に負電圧Ｌが印加されボトムゲート電極２１に負電圧Ｌが印加されているかなので、サンプルＤＮＡを電気的に吸い寄せにくい。 In step S 3, the buffer solution 72 is injected into the bathtub 71, and a solution containing the sample DNA is added to the buffer solution 72. Then, as shown in FIG. 1, the vertical columns of the analysis support apparatus 1 are A, B, C, D, E, F, G, and H columns in order from the left side to the right side, and the horizontal rows are the upper side. If the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, and eighth rows in order from the bottom to the bottom, as shown in FIG. 8, the spot 60 is detected at the position. In the corresponding double gate transistor 20, the controller 75 applies a positive voltage H to the bottom gate line 41 and further applies the top gate line 44 to the positive voltage H, so that the voltage generated by the top gate electrode 30 of each double gate transistor 20 By the electric field generated by the voltage of the bottom gate electrode 21, the sample DNA having a negative potential is sequentially drawn up to the upper side of the double gate transistor 20. That is, as in the passive drive method, voltages are sequentially selected from the plurality of double gate transistors 20 one by one. Specifically, the positive voltage H is selectively applied sequentially in the order of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, and eighth rows, and the spot 60 is applied during the selection period. In the corresponding row of double gate transistors 20 (the double gate transistor 20 below the spot 60 is stored in the controller 75 in the previous step S2), a positive voltage H is applied to the bottom gate electrode 21. The negative voltage L is applied to the bottom gate electrode 21 in the row of the double gate transistors 20 not corresponding to the spot 60. In the selected row, in the double gate transistor 20 that does not correspond to the spot 60, the positive voltage H of the top gate electrode 30 is offset by the negative voltage L of the bottom gate electrode 21, so that it is difficult to electrically draw sample DNA. In the double gate transistors 20 in the unselected rows, the negative voltage L is applied to the top gate electrode 30 and the positive voltage H is applied to the bottom gate electrode 21, or the negative voltage L is applied to the top gate electrode 30 and the bottom Since the negative voltage L is applied to the gate electrode 21, it is difficult to suck the sample DNA electrically.

スポット６０にサンプルＤＮＡが電気的に引き寄せられ凝集するので、スポット６０のプローブＤＮＡとサンプルＤＮＡが相補的である場合に、それらがハイブリダイゼーションしやすくなり、結合に要する時間を短縮することができる。スポット６０のプローブＤＮＡとサンプルＤＮＡが相補的でない場合には、それらは結合しない。一端ハイブリダイゼーションした後は、他の行のダブルゲートトランジスタ２０のトップゲート電極３０に正電圧Ｈが印加され且つボトムゲート電極２１に正電圧Ｈが印加されても、そのダブルゲートトランジスタ２０に吸い寄せられることはない。 Since the sample DNA is electrically attracted to the spot 60 and aggregates, when the probe DNA and the sample DNA of the spot 60 are complementary, they are easily hybridized, and the time required for binding can be shortened. If the probe DNA of the spot 60 and the sample DNA are not complementary, they do not bind. After one-way hybridization, even if a positive voltage H is applied to the top gate electrode 30 of the double gate transistor 20 in another row and a positive voltage H is applied to the bottom gate electrode 21, the double gate transistor 20 is attracted. There is nothing.

全てのダブルゲートトランジスタ２０を選択し終わった後に、再びダブルゲートトランジスタ２０を１つずつ順次選択して電圧を印加しても良い。 After all the double gate transistors 20 have been selected, the double gate transistors 20 may be sequentially selected again and applied with a voltage.

工程Ｓ４においては、浴槽７１からバッファー液７２を排水し、固体撮像デバイス３の受光面をすすぐ。これにより、結合しなかったサンプルＤＮＡを洗い流す。 In step S4, the buffer liquid 72 is drained from the bathtub 71, and the light receiving surface of the solid-state imaging device 3 is rinsed. Thereby, the sample DNA that has not been bound is washed away.

次に、コントローラ７５によって励起光照射装置７３を点灯させる。サンプルＤＮＡに結合したスポット６０からは励起光によって蛍光が発する。サンプルＤＮＡに結合していないスポット６０からは蛍光が発しない。そのため、サンプルＤＮＡと結合したスポット６０の下にあるダブルゲートトランジスタ２０には蛍光が入射するが、サンプルＤＮＡと結合していないスポット６０の下にあるダブルゲートトランジスタ２０には蛍光が入射しない。なお、励起光は励起光遮蔽膜３２によって遮蔽されるので、ダブルゲートトランジスタ２０には励起光が入射しない。 Next, the excitation light irradiation device 73 is turned on by the controller 75. Fluorescence is emitted from the spot 60 bound to the sample DNA by excitation light. No fluorescence is emitted from the spot 60 not bound to the sample DNA. Therefore, the fluorescence is incident on the double gate transistor 20 below the spot 60 bonded to the sample DNA, but the fluorescence is not incident on the double gate transistor 20 below the spot 60 not bonded to the sample DNA. Since the excitation light is shielded by the excitation light shielding film 32, the excitation light does not enter the double gate transistor 20.

励起光照射装置７３が点灯した状態でコントローラ７５によって固体撮像デバイス３を駆動すると、図６に示すようなチャートのようなタイミングの電圧が各ダブルゲートトランジスタ２０に順次印加されるので、各ダブルゲートトランジスタ２０に入射した光量が電気信号に変換される。ここで、スポット６０の下にないダブルゲートトランジスタ２０の選択は飛ばし、図６に示すようなチャートのようなタイミングの電圧をそのダブルゲートトランジスタ２０に印加しない。 When the solid-state imaging device 3 is driven by the controller 75 in a state where the excitation light irradiation device 73 is lit, a voltage having a timing as shown in a chart as shown in FIG. 6 is sequentially applied to each double gate transistor 20. The amount of light incident on the transistor 20 is converted into an electrical signal. Here, the selection of the double gate transistor 20 that is not under the spot 60 is skipped, and the voltage at the timing as shown in the chart of FIG. 6 is not applied to the double gate transistor 20.

上述したように、サンプルＤＮＡと結合したスポット６０の下にあるダブルゲートトランジスタ２０には蛍光が入射し、サンプルＤＮＡと結合しなかったスポット６０の下にあるダブルゲートトランジスタ２０には蛍光が入射しないから、サンプルＤＮＡに結合したスポット６０の下にあるダブルゲートトランジスタ２０がコントローラ７５によって特定され、サンプルＤＮＡに結合したスポット６０の位置も特定される。 As described above, fluorescence is incident on the double gate transistor 20 below the spot 60 bonded to the sample DNA, and no fluorescence is incident on the double gate transistor 20 below the spot 60 not bonded to the sample DNA. Thus, the double gate transistor 20 under the spot 60 bound to the sample DNA is identified by the controller 75, and the position of the spot 60 bound to the sample DNA is also identified.

そして、コントローラ７５によって出力装置７６が出力動作を行い、サンプルＤＮＡに結合したスポット６０の位置が出力装置７６から出力されたり、サンプルＤＮＡに結合したスポット６０の塩基配列が出力装置７６から出力されたりする。これにより、サンプルＤＮＡの塩基配列を特定することができるが、具体的にはサンプルＤＮＡは、結合したスポットの塩基配列と相補的な配列である。 Then, the output device 76 performs an output operation by the controller 75, and the position of the spot 60 bonded to the sample DNA is output from the output device 76, or the base sequence of the spot 60 bonded to the sample DNA is output from the output device 76. To do. Thereby, the base sequence of the sample DNA can be specified. Specifically, the sample DNA is a sequence complementary to the base sequence of the bound spot.

以上のように、本実施形態によれば、スポット６０の位置を特定し、そのスポット６０にサンプルＤＮＡが凝集するように、トップゲート電極３０に電圧を印加せずにボトムゲート電極２１に正電圧を印加した。そのため、バッファー液７２中のサンプルＤＮＡがスポット６０に相補的な場合、サンプルＤＮＡとスポットが短時間で結合する。そのため、サンプルＤＮＡの分析に要する時間を短縮することができる。 As described above, according to the present embodiment, the position of the spot 60 is specified, and the positive voltage is applied to the bottom gate electrode 21 without applying a voltage to the top gate electrode 30 so that the sample DNA aggregates at the spot 60. Was applied. Therefore, when the sample DNA in the buffer solution 72 is complementary to the spot 60, the sample DNA and the spot are combined in a short time. Therefore, the time required for analyzing the sample DNA can be shortened.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。以下、生体高分子分析方法の変形例について説明する。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various improvements and design changes may be made without departing from the spirit of the present invention. Hereinafter, modified examples of the biopolymer analysis method will be described.

上記実施形態では、スポット６０に既知の塩基配列の一本鎖ＤＮＡを用いたが、その他の既知の生体高分子や低分子等を用いてもよい。例えば、既知のアミノ酸配列のペプチドやタンパク、タンパク質と結合する抗体、低分子リガンド、既知の細胞等を用いてもよい。 In the above embodiment, single-stranded DNA with a known base sequence is used for the spot 60, but other known biopolymers, low molecules, and the like may be used. For example, a peptide or protein having a known amino acid sequence, an antibody that binds to the protein, a low molecular ligand, a known cell, or the like may be used.

１生体高分子分析支援装置
３固体撮像デバイス
２０ダブルゲートトランジスタ（光電変換素子）
４１ボトムゲートライン（第１の電極線）
４４トップゲートライン（第２の電極線）
６０スポット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Biopolymer analysis support apparatus 3 Solid-state imaging device 20 Double gate transistor (photoelectric conversion element)
41 Bottom gate line (first electrode line)
44 Top gate line (second electrode line)
60 spots

Claims

A plurality of bottom gate lines; a plurality of top gate lines orthogonal to the bottom gate line on the bottom gate line; and a photoelectric conversion element formed at each intersection of the bottom gate line and the top gate line. A solid-state imaging device having a simple matrix structure,
A biopolymer analysis support apparatus comprising a plurality of types of spots made of known biopolymers and scattered on a light receiving surface on the top gate line.

The photoelectric conversion element includes a bottom gate electrode connected to the bottom gate line, a top gate electrode connected to the top gate line, and a light receiving layer formed between the bottom gate electrode and the top gate electrode. The biopolymer analysis support apparatus according to claim 1, wherein the biopolymer analysis support apparatus is a semiconductor film.

The biopolymer analysis according to claim 1 or 2, wherein a positive voltage or a negative voltage is selectively applied to the top gate line, and a positive voltage or a negative voltage is selectively applied to the bottom gate line. Support device.

The biopolymer sample in the buffer solution is attracted by selectively applying a positive voltage to the bottom gate line and the top gate line of the photoelectric conversion element under the spot. 4. The biopolymer analysis support apparatus according to any one of 3.