JP4179169B2 - Analysis equipment - Google Patents
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Description
本発明は、検体から反応生成物を生成する工程及び反応生成物を分析する工程を行うために用いる分析装置に関する。 The present invention relates to a process for generating a reaction product from a specimen and an analyzer used for performing a process for analyzing the reaction product.
近年、医療分野、農業分野等の幅広い分野で生物の遺伝子情報が利用されるようになってきているが、遺伝子の利用に際しては、DNAの構造解明が不可欠である。DNAは螺旋状によじれあった2本のポリヌクレオチド鎖を有し、それぞれのポリヌクレオチド鎖は4種の塩基(アデニン:A、グアニン:G、シトシン:C、チミン:T)が一次元的に並んだ塩基配列を有し、アデニンとチミン、グアニンとシトシンという相補性に基づいて一方のポリヌクレオチド鎖の塩基が他方のポリヌクレオチド鎖の塩基に結合している。 In recent years, genetic information on living organisms has been used in a wide range of fields such as the medical field and the agricultural field. However, elucidation of the DNA structure is indispensable when using genes. DNA has two polynucleotide strands that are twisted in a spiral shape, and each polynucleotide strand is one-dimensionally composed of four types of bases (adenine: A, guanine: G, cytosine: C, thymine: T). Based on the complementarity of adenine and thymine and guanine and cytosine, the bases of one polynucleotide chain are bonded to the bases of the other polynucleotide chain.
検体のDNA構造を分析するためには、検体からDNAを抽出する工程、DNAを増幅する工程、DNAに蛍光標識を付す工程等を経て、得られたDNAの分析を熱レンズ顕微鏡等を用いて行う(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、検体からDNAを得るために複雑な工程を経て、長時間の時間がかかるという問題があった。また、得られたDNAの分析に熱レンズ顕微鏡を用いたものとしても、DNAを検出するために高感度且つ高価な熱レンズ顕微鏡を必要とし、DNAの分析のコストが高くなってしまう。 However, there is a problem that it takes a long time through complicated steps to obtain DNA from a specimen. Even if a thermal lens microscope is used to analyze the obtained DNA, a highly sensitive and expensive thermal lens microscope is required to detect the DNA, and the cost of DNA analysis increases.
そこで、本発明は、上記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、検体からDNA等の反応生成物の生成及び反応生成物の分析を短時間且つ容易に行うことができる分析装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is an analysis apparatus that can easily generate a reaction product such as DNA from a sample and analyze the reaction product in a short time. The purpose is to provide.
以上の課題を解決するために、本発明の分析装置は、
基板上に設けられ、DNAを生成する反応炉が内部に形成された反応器と、
前記基板上に設けられた固体撮像デバイスと、前記固体撮像デバイスの受光面にマトリクス状に点在し、既知の塩基配列のプローブDNA断片を有するスポットと、が設けられ、前記反応器で生成されたDNAの配列を特定検査する検査装置と、
前記検査装置と前期反応炉を連通する溝と、
前記固体撮像デバイスの外縁のうち前記反応器寄りの縁に沿って、前記固体撮像デバイスの前記受光面に前記溝と直交するように設けられた、前記検査装置を加熱するための温度調整手段と、を備え、
前記スポットは前記温度調節手段から遠くなるにつれて二重鎖結合温度の低い前記プローブDNA断片を有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the analyzer of the present invention provides:
A reactor provided on a substrate and having a reaction furnace for generating DNA formed therein;
A solid-state imaging device provided on the substrate, and spots having a probe DNA fragment having a known base sequence scattered in a matrix on the light-receiving surface of the solid-state imaging device, and generated in the reactor An inspection device for specifically inspecting the DNA sequence;
A groove communicating the inspection device with the previous reactor;
A temperature adjusting means for heating the inspection apparatus provided on the light receiving surface of the solid-state imaging device so as to be orthogonal to the groove along an edge closer to the reactor among the outer edges of the solid-state imaging device. , equipped with a,
The spot is characterized Rukoto which have a lower said probe DNA fragments of duplex binding temperature increasing distance from said temperature adjusting means.
以上のように、反応器と検査装置を一体化したので反応器内の反応プロセスによって生成された反応物を取り分けることなく直接検査装置に送出することができる。このため微量の反応物であっても効率よく検査装置でその存在を検知することが可能となる。
特にDNAの塩基配列を特定する場合、前記反応炉に通じる検体注入用開口部及び試薬注入用開口部が前記反応器に形成されていれば、作業者が検体注入用開口部に検体を注入し、作業者が試薬注入用開口部に試薬を注入すると、反応炉において検体と試薬が反応し、反応生成物が反応炉の出口から流出する。検査装置が光学的固体撮像デバイスであれば、反応炉の出口が固体撮像デバイスの受光面に導かれているため、反応生成物が固体撮像デバイスの受光面で拡がる。固体撮像デバイスで撮像を行えば、固体撮像デバイスの受光面に拡がった反応生成物の分析を行うことができる。このように、熱レンズ顕微鏡等のような高価な装置が無くとも、そのような装置よりも低価格な固体撮像デバイスで反応生成物の分析を行うことができる。
As described above, since the reactor and the inspection apparatus are integrated, the reaction product generated by the reaction process in the reactor can be directly sent to the inspection apparatus without being separated. For this reason, even if it is a trace amount reaction material, it becomes possible to detect the presence efficiently with an inspection apparatus.
In particular, when the DNA base sequence is specified, if the specimen injection opening and the reagent injection opening leading to the reaction furnace are formed in the reactor, the operator injects the specimen into the specimen injection opening. When the operator injects the reagent into the reagent injection opening, the specimen and the reagent react in the reaction furnace, and the reaction product flows out from the outlet of the reaction furnace. If the inspection apparatus is an optical solid-state imaging device, the reaction product spreads on the light-receiving surface of the solid-state imaging device because the outlet of the reaction furnace is guided to the light-receiving surface of the solid-state imaging device. If imaging is performed with the solid-state imaging device, the reaction product that has spread on the light-receiving surface of the solid-state imaging device can be analyzed. Thus, even without an expensive apparatus such as a thermal lens microscope, the reaction product can be analyzed with a solid-state imaging device that is less expensive than such an apparatus.
このように、反応炉、検体注入用開口部及び試薬注入用開口部が反応器に形成されていると、作業者が検体を検体注入用開口部に注入するとともに試薬を試薬注入用開口部に注入するだけで、反応生成物を容易に生成することができる。従って、複雑な化学操作技術を必要とされず、誰でも反応生成物を生成することができる。また、反応器と検査装置が一体化されているため、反応生成物の生成から反応生成物の分析までを短時間で行うことができる。 Thus, when the reactor, the specimen injection opening, and the reagent injection opening are formed in the reactor, the operator injects the specimen into the specimen injection opening and the reagent into the reagent injection opening. A reaction product can be easily produced simply by injection. Therefore, no complicated chemical operation technique is required, and anyone can produce a reaction product. In addition, since the reactor and the inspection device are integrated, the process from the generation of the reaction product to the analysis of the reaction product can be performed in a short time.
前記検査装置又は前記反応器を加熱又は冷却するための温度調整手段が設けられていると、DNA塩基配列検査の際のハイブリダイゼーションの温度制御が容易にできる。温度調整手段としては薄膜電気的発熱抵抗体があり、装置全体の薄型化を図ることができる。 When temperature adjusting means for heating or cooling the inspection apparatus or the reactor is provided, it is possible to easily control the temperature of hybridization during DNA base sequence inspection. As the temperature adjusting means, there is a thin film electric heating resistor, and the entire apparatus can be made thin.
特に反応器と固体撮像デバイスとの間に設けているために固体デバイスの各領域毎に温度勾配が生ずる。 In particular, since it is provided between the reactor and the solid-state imaging device, a temperature gradient is generated in each region of the solid-state device.
前記検査装置が、固体撮像デバイスと、前記固体撮像デバイスの画素の列に平行となって前記固体撮像デバイスの受光面に設けられた突条と、を有し、前記複数の突条の間に形成された溝は、前記反応炉に連通されていることが好ましい。 The inspection apparatus includes: a solid-state imaging device; and a protrusion provided on a light-receiving surface of the solid-state imaging device in parallel with a pixel row of the solid-state imaging device, and between the plurality of protrusions The formed groove is preferably communicated with the reaction furnace.
以上のように、複数の突条が壁となるので突条の間に形成された溝に沿って反応生成物を移動することが可能となり、効率的に固体撮像デバイスの画素に反応生成物を移送することができる。 As described above, since a plurality of protrusions become walls, it becomes possible to move the reaction product along the groove formed between the protrusions, and the reaction product can be efficiently applied to the pixels of the solid-state imaging device. Can be transported.
前記突条の間の前記溝に電圧が印加されるための電圧印加手段が設けられていることが好ましい。 It is preferable that a voltage applying means for applying a voltage to the grooves between the protrusions is provided.
電圧印加手段としては、溝の近傍に設けられた電極が特に好ましい。このように、溝に沿った電界を発生させることができるため、DNA塩基配列検査の場合に反応生成物をハイブリダイゼーションの際に溝に電気泳動媒体を満たせば、反応生成物が溝に沿って電気泳動する。 As the voltage applying means, an electrode provided in the vicinity of the groove is particularly preferable. As described above, since an electric field along the groove can be generated, if the reaction product is filled with an electrophoresis medium during hybridization in the case of DNA base sequence inspection, the reaction product is moved along the groove. Electrophoresis.
前記複数の突条の間に形成された溝1つにつき前記固体撮像デバイスの画素の列が少なくとも1列あることが好ましい。 It is preferable that there is at least one column of pixels of the solid-state imaging device per groove formed between the plurality of protrusions.
前記検査装置が、固体撮像デバイスと、既知の塩基配列のプローブDNA断片からなり、前記固体撮像デバイスの受光面に点在した複数のスポットと、を有し、前記スポット1つにつき前記固体撮像デバイスの画素が少なくとも1つ重なっていることが好ましい。 The inspection apparatus includes a solid-state imaging device and a plurality of spots made of a probe DNA fragment having a known base sequence and scattered on a light receiving surface of the solid-state imaging device, and the solid-state imaging device for each spot It is preferable that at least one of the pixels overlap.
既知の塩基配列のスポットが固体撮像デバイスの受光面に点在しているため、反応生成物としてのサンプルDNA断片がハイブリダイゼーションしたスポットを固体撮像デバイスにより検出すれば、その検出したスポットの相補的な塩基配列がサンプルDNA断片の塩基配列である。そのため、反応生成物としてのサンプルDNA断片の塩基配列を同定することができる。 Since spots of known base sequences are scattered on the light-receiving surface of the solid-state imaging device, if the spot where the sample DNA fragment as a reaction product is hybridized is detected by the solid-state imaging device, the detected spot is complementary. A simple base sequence is the base sequence of the sample DNA fragment. Therefore, the base sequence of the sample DNA fragment as the reaction product can be identified.
本発明によれば、熱レンズ顕微鏡等のような高価な装置が無くとも、そのような装置よりも低価格な固体撮像デバイスで反応生成物の分析を行うことができる。また、複雑な化学操作技術を必要とされず、反応生成物の生成から反応生成物の分析までを短時間且つ容易に行うことができる。特に従来のように反応生成物をフラスコや、試験管、シャーレにとってそこから検査装置に移送すると残査が残ってしまい微量の反応生成物の場合に検出精度が下がってしまう恐れがあるが、反応生成物と検査を一連のプロセスで行うことができるので効率よく処理することができる。 According to the present invention, even without an expensive apparatus such as a thermal lens microscope, the reaction product can be analyzed with a solid-state imaging device that is less expensive than such an apparatus. Further, a complicated chemical operation technique is not required, and the process from the generation of the reaction product to the analysis of the reaction product can be easily performed in a short time. In particular, if the reaction product is transferred to an inspection device from a flask, test tube, or petri dish as in the past, the residue may remain and the detection accuracy may be reduced in the case of a small amount of reaction product. Since the product and inspection can be performed in a series of processes, they can be processed efficiently.
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.
〔第1の実施の形態〕
図1は、本発明の分析装置を適用した実施形態におけるDNA分析装置1の平面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a plan view of a
図1に示すように、DNA分析装置1は、検体からDNAを生成するための反応器50と、反応器50で生成されたDNAの配列を特定検査するための検査装置としてのDNAアレイチップ2と、を同一基板51上に一体に設けたものである。
As shown in FIG. 1, a
図2は、図1のII−II断面図である。図2に示すように、反応器50は、ガラス等の透明部材からなる基板51と、セラミック、シリコン、アルミニウム、ガラスのうちの少なくとも一種の材料から板状に形成された基板52とを、一方の面にマイクロ流路53となる溝59が形成されたポリイミド層58を介して互いに重ね合わせて接合した構造を有している。ポリイミド層58の溝59は、エッチング法によって基板52との接合面に葛折り状に形成されており、この溝59に蓋をするように基板52をポリイミド層58に接合することによって、この溝59で形成された空間が反応炉としてのマイクロ流路53となる。
2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. As shown in FIG. 2, a
基板52には、基板52の表面から裏面まで貫通した四つの開口部54,55,56,57(図1に図示)が形成されている。これら開口部54,55,56,57がマイクロ流路53に通じている。マイクロ流路53の経路について説明する。図1に示すように、開口部54から合流部53aまでの経路が開口部55から合流部53aまでの経路と合流部53aにおいて合流している。合流部53aから合流部53bまでの経路が開口部56から合流部53bまでの経路と合流部53bにおいて合流している。合流部53bから合流部53cまでの経路が開口部57から合流部53cまでの経路が合流部53cにおいて合流している。マイクロ流路53は、合流部53cから分岐部53dまで連なって、分岐部53dにおいて6つの経路に分岐している。分岐部53dにおいて分岐した6つの経路はそれぞれ、反応器50の側面において開口しており、分岐部53dにおいて分岐した6つの経路それぞれの末端が出口となる。
In the
詳細については後述するが、DNA分析装置1の使用の時には、血等のDNAを含む検体を開口部54から注入してマイクロ流路53に流し込み、DNA分離抽出試薬を開口部55から注入してマイクロ流路53内で検体内のDNA断片をそれぞれ螺旋状の分子構造にまで分離させ、ついでポリメラーゼと呼ばれる酵素試薬を開口部56から注入してマイクロ流路53内で分離されたDNAと混合して増幅させ、蛍光標識となる蛍光物質の試薬を開口部57から注入し、マイクロ流路53内で増幅されたDNA断片と物理的又は化学的に結合する。
Although details will be described later, when the
図3及び図4を用いてDNAアレイチップ2について説明する。図3は、図1のIII−III断面図であり、図4は、DNAアレイチップ2の平面図である。図3及び図4に示すように、DNAアレイチップ2は、固体撮像デバイス3と、固体撮像デバイス3の受光面にマトリクス状に点在したスポット60,60,…と、固体撮像デバイス3の受光面に設けられた複数の突条62,62,…と、を備える。
The
固体撮像デバイス3は、反応器50と共用する略平板状の透明基板51と、透明基板51の一方の面上に6行6列のマトリクス状に配列された複数のダブルゲート型電界効果トランジスタ(以下、ダブルゲートトランジスタという。)20,20,…と、ダブルゲートトランジスタ20,20,…をまとめて被覆する保護絶縁層31と、を備える。
The solid-
透明基板51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り、上流側の領域に反応器50が設けられ、下流側の領域に固体撮像デバイス3が設けられている。
The
図5及び図6を用いてダブルゲートトランジスタ20について説明する。ここで、図5は、固体撮像デバイス3の1つの画素を示した平面図であり、図6は、図5のVI−VI断面図である。
The
ダブルゲートトランジスタ20,20,…は、画素となる光電変換素子である。ダブルゲートトランジスタ20,20,…はそれぞれ、透明基板51上に形成されたボトムゲート電極21と、ボトムゲート電極21上に形成されたボトムゲート絶縁膜22と、ボトムゲート絶縁膜22をボトムゲート電極21と挟むとともにボトムゲート電極21に対向した真性な半導体膜23と、半導体膜23の中央部上に形成されたチャネル保護膜24と、半導体膜23の両端部上に互いに離間して形成された不純物半導体膜25,26と、不純物半導体膜25上に形成されたソース電極27と、不純物半導体膜26上に形成されたドレイン電極28と、ソース電極27及びドレイン電極28上に形成されたトップゲート絶縁膜29と、トップゲート絶縁膜29及びチャネル保護膜24を半導体膜23と挟むとともに半導体膜23に対向したトップゲート電極30と、を具備する。
The
ボトムゲート電極21は、ダブルゲートトランジスタ20ごとに透明基板51上に形成されている。また、透明基板51上には横方向に延在する6本のボトムゲートライン41,41,…が形成されており、横方向に配列された同一の行の6つのダブルゲートトランジスタ20,20,…それぞれのボトムゲート電極21は共通のボトムゲートライン41と一体となって形成されている。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
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20,20,…に共通して形成されており、ダブルゲートトランジスタ20,20,…のボトムゲート電極21及びボトムゲートライン41,41,…をまとめて被覆している。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
ボトムゲート絶縁膜22上には、半導体膜23がダブルゲートトランジスタ20ごとに形成されている。半導体膜23は、平面視して略矩形状を呈しており、紫外線(波長域が400nm未満)を受光しても十分に励起されず、紫外線よりも長波長の可視光(400nm以上)を受光すると十分励起して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。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、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の界面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。
On the bottom
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
不純物半導体膜25上には、ダブルゲートトランジスタ20ごとにパターニングされたソース電極27が形成されている。不純物半導体膜26上には、ダブルゲートトランジスタ20ごとにパターニングされたドレイン電極28が形成されている。また、縦方向に延在する6本のソースライン42,42,…及びドレインライン43,43,…がボトムゲート絶縁膜22上に形成されている。縦方向に配列された同一の列の6つのダブルゲートトランジスタ20,20,…それぞれのソース電極27は共通のソースライン42と一体に形成されており、縦方向に配列された同一列の6つのダブルゲートトランジスタ20,20,…それぞれのドレイン電極28は共通のドレインライン43と一体に形成されている。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
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20,20,…に共通して形成されており、ダブルゲートトランジスタ20,20,…のチャネル保護膜24、ソース電極27及びドレイン電極28並びにソースライン42,42,…及びドレインライン43,43,…をまとめて被覆している。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 top
トップゲート絶縁膜29上には、ダブルゲートトランジスタ20ごとにパターニングされたトップゲート電極30が形成されている。また、トップゲート絶縁膜29上には横方向に延在する6本のトップゲートライン44,44,…が形成されており、横方向に配列された同一の行の6つのダブルゲートトランジスタ20,20,…それぞれのトップゲート電極30は共通のトップゲートライン44と一体に形成されている。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
保護絶縁層31は、ダブルゲートトランジスタ20,20,…のトップゲート電極30及びトップゲートライン44,44,…をまとめて被覆している。保護絶縁層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 protective insulating
以上のように構成された固体撮像デバイス3は、保護絶縁層31の表面を受光面としており、それぞれのダブルゲートトランジスタ20は、半導体膜23において受光した光量を電気信号に変換する光電変換素子である。
The solid-
固体撮像デバイス3の受光面上つまり保護絶縁層31上には、蛍光体を励起するために上側からダブルゲートトランジスタ20に向けて照射される励起光を遮光し、励起光によって蛍光体が発するより長波長域の光を透過する励起光遮蔽膜32がべた一面に形成されている。
On the light receiving surface of the solid-
励起光遮蔽膜32上には、光透過性を有したオーバーコート層33がべた一面に形成されている。このオーバーコート層33は、励起光遮蔽膜32を保護したり、スポット60,60,…を固体撮像デバイス3の受光面に固定したりするものである。
On the excitation
次に、スポット60について説明する。図1、図3、図4等に示すように、複数種のスポット60,60,…が互いに離間して、理解しやすいように6行6列のマトリクス状となってオーバーコート層33上に配列されている。図6に示すように、1つのスポット60は一本鎖プローブDNA断片61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断片61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断片61の塩基配列が異なる配列となっている。何れのスポット60も、塩基配列が既知のものである。
Next, the
以上のようなスポット60,60,…がそれぞれダブルゲートトランジスタ20,20,…に対応して配列されている。つまり、図4に主に示すように固体撮像デバイス3を平面視した場合、1つのダブルゲートトランジスタ20に1つのスポット60が重なっており、特にダブルゲートトランジスタ20の半導体膜23が1つのスポット60に重なっている。
The
スポット60,60,…を固体撮像デバイス3の受光面に固定する方法としては、予め調製したプローブDNA断片を、ポリ陽イオン(ポリ−L−リシン、ポリエチレンイミン等)で表面処理した固体撮像デバイス3の受光面に分注装置を用いて点着して、DNAの荷電を利用して固体撮像デバイス3の表面に静電結合させる方法が適用される。
その他の固定方法として、アミノ基、アルデヒド基、エポキシ基等を有するシランカップリング剤を用いる方法も利用されている。この場合には、アミノ基、アルデヒド基等は、共有結合により固体撮像デバイス3の表面に導入されるため、ポリ陽イオンによる場合と比較して安定に固体撮像デバイス3の表面に存在する。
その他の固定方法として、反応活性基を導入したオリゴヌクレオチドを合成し、表面処理した固体撮像デバイス3の表面に該オリゴヌクレオチドを点着し、共有結合させる方法もある。
As a method for fixing the
As another fixing method, a method using a silane coupling agent having an amino group, an aldehyde group, an epoxy group or the like is also used. In this case, since an amino group, an aldehyde group, or the like is introduced to the surface of the solid-
As another immobilization method, there is a method in which an oligonucleotide having a reactive group introduced therein is synthesized, the oligonucleotide is spotted on the surface of the surface-treated solid-
固体撮像デバイス3の受光面には、反応器50のポリイミド層58と一体的に形成された突条62,62,…が設けられている。突条62,62,…は、縦方向に配列されたスポット60,60,…の列の間において縦方向に延在している。突条62,62,…の間が溝63,63,…となっており、1つの溝63につき6つのスポット60,60,…が縦方向に配列されている。溝63はポリイミド層58の溝59と一体的に連通しており、そして、反応器50の分岐部53dにおいて6つに分岐した経路の末端の出口は、溝63,63,…にそれぞれ接続している。なお、溝63の長手方向は、ドレインライン43と平行になっている。
On the light-receiving surface of the solid-
次に、以上のように構成されたDNA分析装置1を用いたDNA読取装置について、図7及び図8を用いて説明する。
Next, a DNA reader using the
図7及び図8に示すように、DNA読取装置70は、表示装置71と、全体の制御を司る演算処理装置72と、固体撮像デバイス3の表面に励起光を面状に照射する光照射ユニット73と、固体撮像デバイス3を駆動して画像を取得するための駆動装置(トップゲートドライバ74、ボトムゲートドライバ75、ドレインドライバ76及び駆動回路77から構成される。)と、を備える。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
光照射ユニット73は、例えば、半導体膜23を十分に励起する波長域を含まず且つ後述する蛍光体を十分励起する波長域の紫外線等の励起光を発する光源78と、光源78から発した紫外線が出射面79aから外部に向けて出射される導光体79と、を備える。DNA分析装置1はDNA読取装置70に対して着脱自在となっており、DNA読取装置70に装着されたDNA分析装置1の固体撮像デバイス3の受光面が蛍光体励起光の出射面79aに近接して対向するようになっている。固体撮像デバイス3の受光面が導光体79の出射面79aに対向した場合、出射面79aから面放射した光が固体撮像デバイス3の表面に均等に照射されるようになっている。
The
また、DNA分析装置1がDNA読取装置70に装着された場合、固体撮像デバイス3のトップゲートライン44,44,…がトップゲートドライバ74の端子にそれぞれ接続されるようになっている。同様に、固体撮像デバイス3のボトムゲートライン41,41,…がボトムゲートドライバ75の端子にそれぞれ接続されるようになっており、固体撮像デバイス3のドレインライン43,43,…がドレインドライバ76の端子にそれぞれ接続されるようになっている。また、DNA分析装置1がDNA読取装置70に装着された場合、固体撮像デバイス3のソースライン42,42,…が一定電圧源に接続され、この例ではソースライン42,42,…が接地されるようになっている。
When the
トップゲートドライバ74は、シフトレジスタである。つまり、トップゲートドライバ74は、駆動回路77から制御信号Tcntを入力することによって、1行目のトップゲートライン44から6行目のトップゲートライン44の順に(6目に達したら必要に応じて1行目に戻る。)リセットパルス(図9に図示)を出力するようになっている。リセットパルスのレベルは+5〔V〕のハイレベルである。一方、トップゲートドライバ74は、リセットパルスを出力しない時にローレベルの−20〔V〕の電位をそれぞれのトップゲートライン44に印加するようになっている。
The
ボトムゲートドライバ75は、シフトレジスタである。つまり、一行目のボトムゲートライン41から6行目のボトムゲートライン41の順に(6行目に達したら必要に応じて1行目に戻る。)リードパルス(図9に図示)を出力するようになっている。リードパルスのレベルは+10〔V〕のハイレベルであり、リードパルスが出力されていない時のレベルは±0〔V〕のローレベルである。
The
トップゲートドライバ74がi行目(iは1〜6の何れかの整数。)のトップゲートライン44にリセットパルスを出力した後にキャリア蓄積期間を経てボトムゲートドライバ75がi行目のボトムゲートライン41にリードパルスを出力するように、トップゲートドライバ74及びボトムゲートドライバ75は出力信号をシフトするようになっている。つまり、各行では、リードパルスが出力されるタイミングは、リセットパルスが出力されるタイミングより遅れている。また、i行目(iは、1〜6の何れかである。)のトップゲートライン44へのリセットパルスの入力が開始してから、i行目のボトムゲートライン41へのリードパルスの入力が終了するまでの期間は、i行目の選択期間である。リセットパルスのレベルは+5〔V〕のハイレベルであり、リセットパルスが出力されていない時のレベルは−20〔V〕のローレベルである。
After the
ドレインドライバ76は、それぞれの行の選択期間において、リセットパルスが出力されてからリードパルスが出力されるまでの間に、全てのドレインライン43,43,…にプリチャージパルス(図9に図示)を出力するようになっている。プリチャージパルスのレベルは+10〔V〕のハイレベルであり、プリチャージパルスが出力されていない時のレベルは±0〔V〕のローレベルである。また、ドレインドライバ76は、プリチャージパルスの出力後にドレインライン43,43,…の電圧を増幅して、駆動回路77に出力するようになっている。
The
駆動回路77は、演算処理装置72によって駆動されることによって、ボトムゲートドライバ75、トップゲートドライバ74、ドレインドライバ76それぞれに制御信号Bcnt、Tcnt、Dcntを出力することでボトムゲートドライバ75、トップゲートドライバ74、ドレインドライバ76に適宜パルスを出力させるようになっている。更に、駆動回路77は、リードパルスが出力されてから所定時間経過後のドレインライン43,43,…の電圧を検出することによって、又はリードパルスが出力されてからドレインライン43,43,…の電圧が所定閾値電圧に至るまでの時間を検出することによって、画像を取得し、その画像を演算処理装置72に出力するようになっている。演算処理装置72は、駆動回路77から入力した画像を表示装置71に表示させるようになっている。
The
以上のように、固体撮像デバイス3の表面にスポット60,60,…が配列されているため、DNA読取装置70にはレンズ・顕微鏡といった光学系を設けずとも、固体撮像デバイス3で鮮明な像を撮像することができる。従って、DNA読取装置70を小型化することができる。
As described above, since the
DNA分析装置1及びDNA読取装置70を用いたDNAの分析方法(同定方法)について説明する。
まず、作業者が検体を開口部54に注入し、DNA分離抽出試薬を開口部55に注入し、ポリメラーゼと呼ばれる酵素試薬を開口部56に注入し、蛍光物質の試薬を開口部57に注入する。なお、開口部57に注入する蛍光物質は、紫外線によって励起されることによって可視光を発するものとする。
A DNA analysis method (identification method) using the
First, an operator injects a specimen into the
そして、マイクロ流路53内を流動し、合流部53aに到達した検体(例えば、血液、唾液等)がDNA分離抽出試薬と混合するとともに反応器50に設けられた加熱ヒータ(温度調整手段)で加熱されると、検体のDNAは螺旋構造が解かれた状態に抽出される。なお、反応器50に設けられた加熱ヒータが発熱することにより、反応器50とともに検体が加熱される。
その後、抽出された一本鎖の状態のDNAが合流部53bに到達すると、DNAが酵素試薬と混合し、これによりDNAがPCR反応(ポリメラーゼ連鎖反応)により増幅する。その後、増幅したDNAが合流部53cに到達すると、DNAが蛍光物質と混合し、これによりDNAが蛍光標識される。その後、蛍光標識されたDNAが分岐部53dにおいて分流し、分岐部53dにおいて分岐した6つの経路の末端から溝63,63,…に流出する。ここで、溝63,63,…に流出するまでの間にDNAが一本鎖DNA断片に変性する。以下では、検体から変性した一本鎖DNA断片をサンプルDNA断片という。
Then, a sample (for example, blood, saliva, etc.) that flows in the
Thereafter, when the extracted single-stranded DNA reaches the merging
以上のように、マイクロ流路53が微小であるため、検体、DNA分離抽出試薬、酵素試薬及び蛍光物質試薬の量が少なくとも、蛍光標識されたサンプルDNA断片を得ることができる。また、検体、DNA分離抽出試薬、酵素試薬及び蛍光物質試薬をそれぞれ開口部54,55,56,57に注入するだけで、蛍光標識されたサンプルDNA断片を容易に生成することができる。
As described above, since the
溝63,63,…に流出したサンプルDNA断片は、溝63,63,…の反対側の端へと流れる。ここで、DNAアレイチップ2は反応器50と同様にサンプルDNA断片が螺旋構造が解かれる温度に加熱されている。サンプルDNA断片がくまなく全てのスポット60に分布されると、DNAアレイチップ2は相補的な塩基同士が水素結合をする程度に冷却する。DNAアレイチップ2を冷却する冷却手段(温度調整手段)としては電気的に冷却するクーラーや放熱板を設けてもよいが、反応器50の加熱ヒータからの熱を断熱する構造としてもよい。断熱構造としては、反応器50とDNAアレイチップ2との間の位置の基板51に溝を設けて形成してもよい。このように冷却されると、サンプルDNA断片は、ハイブリダイゼーションによってスポット60,60,…のうち相補性を有するスポット60のプローブDNA断片61と結合し、相補性を有しないスポット60のプローブ断片61とは結合しない。次に、作業者が、溝63に純水を流してハイブリダイゼーションしなかったサンプルDNA断片を洗い流す。このとき、プローブDNA断片61とハイブリダイゼーションしたサンプルDNA断片は、蛍光物質とともに流されることなくスポット60に固定化されたままである。
The sample DNA fragment that has flowed into the
次に、作業者がDNA分析装置1をDNA読取装置70に装着して、固体撮像デバイス3の受光面を導光体79の出射面79aに対向させて、スポット60,60,…を出射面79aに軟接触させる。作業者がDNA分析装置1をDNA読取装置70にセッティングすると、トップゲートライン44,44,…がトップゲートドライバ74の端子にそれぞれ接続され、ボトムゲートライン41,41,…がボトムゲートドライバ75の端子に接続され、ドレインライン43,43,…がドレインドライバ76の端子にそれぞれ接続される。
Next, the operator attaches the
次に、光照射ユニット73の光源78が点灯し、紫外線による励起光が出射面79aから固体撮像デバイス3の受光面に向けて出射する。これによって、スポット60,60,…のうちサンプルDNA断片とハイブリダイゼーションしたスポット60では、サンプルDNA断片に付着した蛍光体から蛍光(主に可視光)を発し、サンプルDNA断片と結合しなかったスポット60は蛍光を発しない。そのため、サンプルDNA断片と結合したスポット60に対応したダブルゲートトランジスタ20には、励起光遮蔽膜32によって光源78からの励起光が入射されず、蛍光体からの蛍光が入射され、サンプルDNA断片と結合していないスポット60に対応したダブルゲートトランジスタ20には殆ど励起光及び蛍光が入射されない。固体撮像デバイス3の表面にスポット60,60、…のプローブDNA断片61が固定されているため、サンプルDNA断片と結合したスポット60から発した蛍光はあまり減衰せずに、そのスポット60に対応したダブルゲートトランジスタ20に入射して電子−正孔対を発生させる。一方、励起光及び蛍光が入射されないダブルゲートトランジスタ20では十分な電子−正孔対が発生しない。従って、ダブルゲートトランジスタ20,20,…の感度が低くても、十分な感度で検知することができる。
Next, the
そして、DNA読取装置70の駆動装置(トップゲートドライバ74、ボトムゲートドライバ75、ドレインドライバ76及び駆動回路77)が、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がダブルゲートトランジスタ20,20,…それぞれで蛍光強度又は蛍光の光量を検知し、受光面に沿った光強度分布を二次元の画像データとして取得する。
The drive device (
DNA読取装置70の画像取得動作は以下のようになる。
即ち、駆動回路77がトップゲートドライバ74に制御信号Tcntを出力し、トップゲートドライバ74が1行目のトップゲートライン44から6行目のトップゲートライン44へと順次リセットパルスを出力する。また、駆動回路77がボトムゲートドライバ75に制御信号Bcntを出力し、ボトムゲートドライバ75が1行目のボトムゲートライン41から6行目のボトムゲートライン41へと順次リードパルスを出力する。また、駆動回路77が制御信号Dcntをドレインドライバ76に出力し、ドレインドライバ76が各行でリセットパルスが出力されているリセット期間と各行でリードパルスが出力されているリード期間との間の入射光によって生じるキャリアを蓄積するキャリア蓄積期間に、プリチャージパルスを全てのドレインライン43,43,…に出力する。
The image acquisition operation of the
That is, the
i行目の各ダブルゲートトランジスタ20の動作について詳細に説明する。図9に示すように、トップゲートドライバ74がi行目のトップゲートライン44にリセットパルスを出力すると、i行目のトップゲートライン44がハイレベルになる。i行目のトップゲートライン44がハイレベルになっている間(この期間をリセット期間という。)、i行目の各ダブルゲートトランジスタ20では、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。
The operation of each
次に、トップゲートドライバ74がi行目のトップゲートライン44にリセットパルスを出力することを終了する。ダブルゲートトランジスタ20の半導体膜23には、最も近接するスポット60のプローブDNA断片61及びサンプルDNA断片の一対に含まれる蛍光体からの蛍光が入射されており、i行目のトップゲートライン44のリセットパルスが終了してから、i行目のボトムゲートライン41にリードパルスが出力されるまでの間(この期間をキャリア蓄積期間という。)、半導体膜23内で、この蛍光の光量に従った量の電子−正孔対が生成され、そのうちの正孔がトップゲート電極30の負電界により半導体膜23とチャネル保護膜24との界面近傍に蓄積される。
Next, the
次に、キャリア蓄積期間中に、ドレインドライバ76が全てのドレインライン43,43,…にプリチャージパルスを出力する。プリチャージパルスが出力されている間(プリチャージ期間という。)では、i行目の各ダブルゲートトランジスタ20においては、トップゲート電極30に印加されている電位が例えば−20〔V〕と負電位であり、ボトムゲート電極21に印加されている電位が±0〔V〕であるため、たとえトップゲート電極30の負電界によって半導体膜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。プリチャージ期間において、ドレイン電極28とソース電極27との間に電流が流れないため、ドレインライン43,43,…に出力されたプリチャージパルスによってi行目の各ダブルゲートトランジスタ20のドレイン電極28に電荷がチャージされる。
Next, during the carrier accumulation period, the
次に、ドレインドライバ76がプリチャージパルスの出力を終了するとともに、ボトムゲートドライバ75がi行目のボトムゲートライン41にリードパルスを出力する。ボトムゲートドライバ75がi行目のボトムゲートライン41にリードパルスを出力している間(この期間を、リード期間という。)では、i行目の各ダブルゲートトランジスタ20のボトムゲート電極21に+10〔V〕の電位が印加されているため、i行目の各ダブルゲートトランジスタ20がオン状態になる。
Next, the
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の量に応じてトップゲート電極30の負電界を緩和するように働くため、キャリアの量が十分であればボトムゲート電極21に印加された正電圧によって半導体膜23に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、ドレインライン43,43,…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。
In the read period, the negative electric field of the
ここで、キャリア蓄積期間において半導体膜23に入射した蛍光の光量が多くなるにつれて、蓄積されるキャリアの量も多くなり、蓄積されるキャリアの量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ライン43,43,…の電圧の変化傾向は、キャリア蓄積期間で半導体膜23に入射した光量に深く関連する。つまり入射された光量が多いほど、プリチャージされた電圧の低下が大きくなる。そして、駆動回路77が、i行目のリード期間から次の(i+1)行目のプリチャージ期間までの間に、ドレインドライバ76を介して、リード期間が開始してから所定の時間経過後のドレインライン43,43,…の電圧を検出してA/D変換する。A/D変換された信号を解析することにより、光の強度に換算される。なお、駆動回路77が、i行目のリード期間から次の(i+1)行目のプリチャージ期間までの間に、ドレインドライバ76を介して、所定の閾値電圧に至るまでの時間を検出しても良い。この場合でも、光の強度に換算される。また、図9では、トップゲートドライバ74の(i+1)行目のリセットパルスの立ち上がり時期は、ボトムゲートドライバ75のi行目のリードパルスが立ち下がってからであるが、これに限らず、トップゲートドライバ74の(i+1)行目のリセットパルスの立ち上がり時期は、各行のキャリア蓄積時間を一定にし且つ各行のプリチャージ期間及びリードが重ならなけらばよいので、トップゲートドライバ74のi行目のリセットパルスの立ち下がり直後からボトムゲートドライバ75のi行目のリードパルスの立ち下がりまでの間であってもよい。ただし、(i+1)行目のダブルゲートトランジスタ20のためにドレインライン43,43,…に出力されたプリチャージパルスの出力は、ボトムゲートドライバ75のi行目のリードパルスの立ち下がり以降になるように設定されている。
Here, as the amount of fluorescent light incident on the
上述した一連の画像読み取り動作を1サイクルとして、全ての行の各ダブルゲートトランジスタ20にも同等の処理手順を繰り返すことにより、DNA分析装置1上の光の強度分布が画像として取得される。そして、光強度分布を表した画像は、駆動回路77から演算処理装置72へ出力される。演算処理装置72は、光強度分布を表した画像を表示装置71に表示させる。表示された画像中のどの部分の光強度が大きいかによってサンプルDNA断片の塩基配列を特定する。
By repeating the same processing procedure for each
なお、キャリア蓄積期間の長さを調節すれば、固体撮像デバイス3のダブルゲートトランジスタ20の感度を調節することができる。例えば、キャリア蓄積期間を長くすれば、ハイブリダイゼーションしたスポット60から発した光の強度が弱い場合でも、生成される電子−正孔対の時間が長くなるのでそれに応じて蓄積される正孔の量も増えるため、ハイブリダイゼーションしたスポット60の光を検知することができる。
Note that the sensitivity of the
以上のように、本実施形態によれば、マイクロ流路53の出口が固体撮像デバイス3の受光面に導かれているため、サンプルDNA断片が固体撮像デバイス3の受光面で拡がり、固体撮像デバイス3の受光面に沿った蛍光分布強度を固体撮像デバイス3によって測定することによりサンプルDNA断片の塩基配列を同定することができる。このように、熱レンズ顕微鏡等のような高価な装置が無くとも、そのような装置よりも低価格な固体撮像デバイス3で反応生成物の分析を行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, since the outlet of the
更には、マイクロ流路53及び開口部54,55,56,57が反応器50に形成されているため、作業者が検体を開口部54に注入するとともに試薬を開口部55,56,57に注入するだけで、蛍光標識されたサンプルDNA断片を容易に生成することができる。従って、作業者には複雑な化学操作技術を必要とされず、誰でもサンプルDNA断片を生成することができる。また、反応器50と固体撮像デバイス3が一体化しているため、蛍光標識されたサンプルDNA断片の生成からサンプルDNA断片の同定までを短時間で行うことができる。
Furthermore, since the
また、マイクロ流路53において生成されたサンプルDNA断片がそのままマイクロ流路53の出口から溝63,63,…に流出するので、溝63に沿った蛍光強度分布を溝63ごとに固体撮像デバイス3により測定することができ、スポット60,60,…の光検出を一度に行うことができる。
Moreover, since the sample DNA fragment produced | generated in the
〔第2の実施の形態〕
図10は、第2の実施形態におけるDNA分析装置101を示した平面図である。図10に示すように、DNA分析装置101において、第1の実施形態のDNA分析装置1のいずれかの部分と同一の部分に対しては同一の符号を付し、同一の部分についての説明は省略する。また、以下の説明においても、同一符号を用いてDNA分析装置101について説明する。
[Second Embodiment]
FIG. 10 is a plan view showing the
このDNA分析装置101においては、固体撮像デバイス3の受光面に帯状の薄膜ヒータ(温度調整手段)102が形成されている。薄膜ヒータ102の長手方向は、溝63,63,…の長手方向に直交している。薄膜ヒータ102は、溝63,63,…の底で部分的に露出しており、突条62によって部分的に覆われている。そして、薄膜ヒータ102は、固体撮像デバイス3の外縁のうち反応器50寄りの縁に沿って配置されている。薄膜ヒータ102は電気エネルギーにより発熱する電熱膜であり、具体的には電気抵抗性発熱体、半導体性発熱体を薄膜状に成膜したものである。
In the
DNA分析装置101を図7、図8に示したDNA読取装置70に装着した場合、薄膜ヒータ102がDNA読取装置70に設けられた端子に接触し、端子を介して薄膜ヒータ102に電力が供給されるようになっている。これにより、薄膜ヒータ102が発熱する。
When the
1つの溝63に着目すると、薄膜ヒータ102が発熱することによりマイクロ流路53の出口側が高温となり、マイクロ流路53の出口から遠ざかるにつれて温度が低くなる。これにより、サンプルDNA断片の温度依存性を計測することができる。
Focusing on one
また、二重鎖結合温度(一本鎖DNA断片同士がハイブリダイズする温度)の高いスポット60を薄膜ヒータ102寄りに配置し、スポット60,60,…が薄膜ヒータ102から遠くなるにつれて二重鎖結合温度が低くければ、サンプルDNA断片が相補的でないスポット60とミス・ハイブリダイズすることを防止することができる。さらに、薄膜ヒータ102は、直上を通過するサンプルDNA断片の螺旋構造を解く程度に加熱してあれば良好にハイブリダイゼーションすることができる。
In addition, a
〔第3の実施の形態〕
図11は、第3の実施形態におけるDNA分析装置201を示した平面図である。図11に示すように、DNA分析装置201において、第1の実施形態のDNA分析装置1のいずれかの部分と同一の部分に対しては同一の符号を付し、同一の部分についての説明は省略する。また、以下の説明においても、同一符号を用いてDNA分析装置201について説明する。
[Third Embodiment]
FIG. 11 is a plan view showing a
このDNA分析装置201においては、固体撮像デバイス3の受光面に帯状の電極202が形成されている。電極202の長手方向は、溝63,63,…の長手方向に直交している。電極202は、溝63,63,…の底で部分的に露出しており、突条62によって部分的に覆われている。そして、電極202は、固体撮像デバイス3の外縁のうち反応器50から離れた対の縁に沿って配置されている。
In the
DNA分析装置201を図7、図8に示したDNA読取装置70に装着した場合、電極202がDNA読取装置70に設けられた直流電圧源に接触し、直流電圧源によって電極202に直流電圧が印加されるようになっている。
When the
このDNA分析装置201を用いる場合には、溝63,63,…に電気泳動媒体(粒子が分散媒に分散してなるコロイド溶液(ゾル)、ゲルを含有した電解溶液、その他の電解溶液等)を満たす。1つの溝63に着目すると、電極202に直流電圧が印加されることによって、マイクロ流路53の出口から溝63に流出したサンプルDNA断片が、溝63に満たされた電気泳動媒体中を電気泳動する。この場合、固体撮像デバイス3の受光面にスポット60,60,…を設けなくても良いが、固体撮像デバイス3によって受光面に沿った蛍光分布を検知することによりサンプルDNA断片の電気泳動度を測定することができる。
When this
本発明は、上記各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。
例えば、上記各実施形態では、固体撮像デバイス3の画素(ダブルゲートトランジスタ20)が6行6列に配列されているが、6行6列に限定されない。溝63も6列となっているが、6列に限定されない。1つの溝63につき画素の縦の列が少なくとも1列含まれており、マイクロ流路53の溝59の出口がそれぞれの溝63に連通すれば良い。また、1画素につき1スポット60が点在しているが、隣り合う複数画素につき1スポット60が点在しても良い。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and design changes may be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in each of the above embodiments, the pixels (double gate transistors 20) of the solid-
また、上記各実施形態では、光電変換素子としてダブルゲートトランジスタ20,20,…を用いた固体撮像デバイス3を例にして説明したが、光電変換素子としてフォトダイオードを用いた固体撮像デバイスに本発明を適用しても良い。フォトダイオードを用いた固体撮像デバイスとしては、CCDイメージセンサ、CMOSイメージセンサがある。
In each of the above embodiments, the solid-
CCDイメージセンサにおいては、フォトダイオードが基板上にマトリクス状となって配列されており、それぞれのフォトダイオードの周囲には、フォトダイオードで光電変換された電気信号を転送するための垂直CCD、水平CCDが形成されている。また、上記固体撮像デバイス3と同様に、保護絶縁層が複数のフォトダイオードを被覆するように一面に成膜されており、保護絶縁層上に導電体層が一面に成膜されている。そして、オーバーコート膜を介して導電体層上に複数種のスポットが配列されているが、平面視して1つのフォトダイオードに1つのスポットが重なっている。
In a CCD image sensor, photodiodes are arranged in a matrix on a substrate, and around each photodiode, a vertical CCD and a horizontal CCD for transferring an electrical signal photoelectrically converted by the photodiode. Is formed. Similarly to the solid-
CMOSイメージセンサにおいては、フォトダイオードが基板上にマトリクス状となって配列されており、それぞれのフォトダイオードの周囲にはフォトダイオードで光電変換された電気信号を増幅するためのCMOS回路が設けられている。また、上記固体撮像デバイス3と同様に、保護絶縁層が複数のフォトダイオードを被覆するように一面に成膜されており、保護絶縁層上に導電体層が一面に成膜されている。そして、オーバーコート膜を介して導電体層上に複数種のスポットが配列されているが、平面視して1つのフォトダイオードに1つのスポットが重なっている。
なお、上記各実施形態の構成を組み合わせて適宜組み合わせてもよい。
In a CMOS image sensor, photodiodes are arranged in a matrix on a substrate, and a CMOS circuit for amplifying an electric signal photoelectrically converted by the photodiodes is provided around each photodiode. Yes. Similarly to the solid-
In addition, you may combine suitably the structure of said each embodiment.
1、101、201 … DNA分析装置
3 … 固体撮像デバイス(検査装置)
20 … ダブルゲートトランジスタ(画素)
50 … 反応器
53 … マイクロ流路(反応炉)
54 … 開口部(検体注入用開口部)
55 … 開口部(試薬注入用開口部)
56 … 開口部(試薬注入用開口部)
57 … 開口部(試薬注入用開口部)
62 … 突条
63 … 溝
102 … 薄膜ヒータ(温度調整手段)
202 … 電極(電圧印加手段)
DESCRIPTION OF
20 ... Double gate transistor (pixel)
50 ...
54 ... Opening (specimen injection opening)
55 ... Opening (reagent injection opening)
56 ... Opening (reagent injection opening)
57… Opening (reagent injection opening)
62 ...
202 ... Electrode (voltage application means)
Claims (3)
前記基板上に設けられた固体撮像デバイスと、前記固体撮像デバイスの受光面にマトリクス状に点在し、既知の塩基配列のプローブDNA断片を有するスポットと、が設けられ、前記反応器で生成されたDNAの配列を特定検査する検査装置と、
前記検査装置と前期反応炉を連通する溝と、
前記固体撮像デバイスの外縁のうち前記反応器寄りの縁に沿って、前記固体撮像デバイスの前記受光面に前記溝と直交するように設けられた、前記検査装置を加熱するための温度調整手段と、を備え、
前記スポットは前記温度調節手段から遠くなるにつれて二重鎖結合温度の低い前記プローブDNA断片を有することを特徴とする分析装置。 A reactor provided on a substrate and having a reaction furnace for generating DNA formed therein;
A solid-state imaging device provided on the substrate, and spots having a probe DNA fragment having a known base sequence scattered in a matrix on the light-receiving surface of the solid-state imaging device, and generated in the reactor An inspection device for specifically inspecting the DNA sequence;
A groove communicating the inspection device with the previous reactor;
A temperature adjusting means for heating the inspection apparatus provided on the light receiving surface of the solid-state imaging device so as to be orthogonal to the groove along an edge closer to the reactor among the outer edges of the solid-state imaging device. , equipped with a,
The spot analysis apparatus according to claim Rukoto which have a lower said probe DNA fragments of duplex binding temperature increasing distance from said temperature adjusting means.
前記複数の突条の間に形成された溝は、前記反応炉に連通されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の分析装置。 The inspection apparatus has a protrusion provided on the light receiving surface of the solid-state imaging device in parallel with a pixel row of the solid-state imaging device,
The analysis apparatus according to claim 1 or 2, wherein a groove formed between the plurality of protrusions communicates with the reaction furnace.
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