(57)【要約】【課題】光電変換素子の出力に基づいて温度を測定できる撮像装置及び生体高分子分析チップを提供する。【解決手段】二次元アレイ状に配列された複数の光電変換素子２０と、光電変換素子２０の少なくとも１つの受光面を覆う遮光材３７と、光電変換素子２０を冷却する温度調整部７７と、光電変換素子２０の出力電流を計測するとともに、温度調整部７７を制御する制御部７１ａと、あらかじめ計測された、遮光材に３７より受光面を覆われた光電変換素子２０の測定下限温度Ｔ1における暗電流に対応する値ＨＤが記憶される記憶部７１ｂと、を備える撮像装置１０である。制御部７１ａは、遮光材３７により受光面を覆われた光電変換素子２０ａの暗電流に対応する値ΔＡを計測し、計測した暗電流に対応する値ΔＡが測定下限温度における暗電流に対応する値ＨＤよりも小さい場合に温度調整部７７の冷却強度を低下させる。【選択図】図５
2008283440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換素子と、
前記光電変換素子の出力に基づいて温度を判定する制御部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記光電変換素子の長キャリア蓄積時間での暗電流強度及び短キャリア蓄積時間での暗電流強度に応じて測定上限温度を設定することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記測定上限温度を越えないように前記光電変換素子の温度を調整する温度調整部をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
光電変換素子の測定下限温度或いは測定上限温度における暗電流に対応する値が記憶される記憶部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御部は、測定上限温度時の前記光電変換素子の出力と測定下限温度時の前記光電変換素子の出力との差により温度を判定することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項６】
請求項１に記載の撮像装置の受光面側に設けられ、特定の生体高分子と結合するプローブを備えることを特徴とする生体高分子分析チップ。
【請求項７】
前記プローブは既知の塩基配列を有する一本鎖ＤＮＡであることを特徴とする請求項６に記載の生体高分子分析チップ。
【請求項８】
前記プローブは特定の抗原と結合する抗体であることを特徴とする請求項６に記載の生体高分子分析チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び生体高分子分析チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な生物種の遺伝子の発現解析を行うためにＤＮＡチップや抗体チップ等の生体高分子分析チップやその読取装置が開発されている。生体高分子分析チップは、プローブとなる既知の塩基配列のｃＤＮＡや抗体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、ＤＮＡチップ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。
【０００３】
まず、既知の塩基配列を有した複数種類の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チップを準備する。次に、検体からｍＲＮＡを抽出し、逆転写酵素を用いてｃＤＮＡを合成し、標識物質で標識したものを用意する（以下、標識ＤＮＡという）。ここで、標識物質には蛍光体や化学発光基質、あるいは化学発光基質を発光させる酵素等を用いることができる。
次に、標識ＤＮＡをＤＮＡチップ上に添加すると、標識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チップ上に固定される。
【０００４】
次いで、ＤＮＡチップ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、ＤＮＡチップに対して二次元的に移動する集光レンズ及びフォトマルチプライヤーによってＤＮＡチップを走査する標識物質により発した光を集光レンズで集光させ、光強度をフォトマルチプライヤーで計測することで、ＤＮＡチップの面内の光強度分布を計測し、これにより、ＤＮＡチップ上の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標識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検体で発現しているｍＲＮＡを同定することができる。
【０００５】
また、複数の撮像素子を二次元アレイ状に配列してなる固体撮像デバイスの受光面にＤＮＡや抗体等のプローブ分子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標識ＤＮＡ等の生体高分子を標識する標識物質により発生する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、受光面に付着された生体高分子と光電変換素子との間の距離が近いために標識物質から発した光があまり減衰せずに固体撮像デバイスの受光面に入射するため、僅かな光量でも計測が可能であるという利点がある。
【０００６】
ところで、撮像素子は温度が上昇すると暗電流が増大するため、ノイズが増大する。このため、撮像素子に温度センサーを設けるとともに、撮像素子を冷却する冷却装置により撮像素子を一定温度に保つことが行われる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−１１８９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記のような生体高分子分析チップにおいて、撮像素子の温度を制御するためには、撮像素子の温度を計測する温度センサー及びそのインターフェース回路等が必要となり、装置が複雑になっていた。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決し、温度センサーを用いずに温度調節可能な撮像装置及び生体高分子分析チップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数の光電変換素子と、前記光電変換素子の出力に基づいて温度を判定する制御部と、を備えることを特徴とする撮像装置である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の撮像装置において、前記光電変換素子の長キャリア蓄積時間での暗電流強度及び短キャリア蓄積時間での暗電流強度に応じて測定上限温度を設定することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の撮像装置において、前記測定上限温度を越えないように前記光電変換素子の温度を調整する温度調整部をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、光電変換素子の測定下限温度或いは測定上限温度における暗電流に対応する値が記憶される記憶部をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、請求項１記載の撮像装置において、前記制御部は、測定上限温度時の前記光電変換素子の出力と測定下限温度時の前記光電変換素子の出力との差により温度を判定することを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置の受光面側に設けられ、特定の生体高分子と結合するプローブを備えることを特徴とする生体高分子分析チップである。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の生体高分子分析チップであって、前記プローブは既知の塩基配列を有する一本鎖ＤＮＡであることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の生体高分子分析チップであって、前記プローブは特定の抗原と結合する抗体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光電変換素子の出力に基づいて温度を測定できる撮像装置及び生体高分子分析チップを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
〔１〕生体高分子分析チップの全体構成
図１は、本発明の実施形態に係る生体高分子分析チップ１の概略平面図であり、図２は、図１の切断面IIに沿った矢視断面図である。この生体高分子分析チップ１は、ＤＮＡを検出するＤＮＡチップである。
【００２０】
この生体高分子分析チップ１は、図１、図２に示すように、固体撮像デバイス１０と、固体撮像デバイス１０の受光面側に設けられた枠状の隔壁５１と、固体撮像デバイス１０の受光面上に点在した複数のスポット６０，６０，…と、を具備する。
【００２１】
〔２〕固体撮像デバイス
ここで、図１、図２を用いて固体撮像デバイス１０について説明する。図１、図２に示すように、固体撮像デバイス１０は、透明基板１７と、ボトムゲート絶縁膜２２と、トップゲート絶縁膜２９と、保護絶縁膜３２と、励起光吸収層３３と、スポット固定層３５とを積層してなる。これらの層間に、複数のボトムゲートライン４１、ソースライン４２、ドレインライン４３、トップゲートライン４４、及び、ダブルゲートトランジスタ２０を形成するボトムゲート電極２１、半導体膜２３、チャネル保護膜２４、不純物半導体膜２５，２６、ソース電極２７、ドレイン電極２８、トップゲート電極３１が適宜設けられている。
【００２２】
透明基板１７は、後述する蛍光体が発する光を透過する性質（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。
【００２３】
この固体撮像デバイス１０においては、光電変換素子として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が利用され、複数のダブルゲートトランジスタ２０，２０，…が透明基板１７上において二次元アレイ状に特にマトリクス状に配列され、これらダブルゲートトランジスタ２０，２０，…が窒化シリコン（SiN）等の保護絶縁膜３２によってまとめて被覆されている。
なお、図１では８行×８列のマトリクス状の二次元アレイを示すが、さらに多くの行及び列を有していてもよい。
【００２４】
図３はダブルゲートトランジスタ２０を示す平面図であり、図４は図３のIV−IV矢視断面図である。図３、図４に示すように、ダブルゲートトランジスタ２０，２０，…は何れも、受光部である半導体膜２３と、半導体膜２３上に形成されたチャネル保護膜２４と、ボトムゲート絶縁膜２２を挟んで半導体膜２３の下に形成され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の上に形成されたトップゲート電極３１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２６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を出力するものである。
【００２５】
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１７上に形成されている。また、透明基板１７上には横方向に延在する複数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ダブルゲートトランジスタ２０，２０，…のそれぞれのボトムゲート電極２１が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。
【００２６】
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，…はボトムゲート絶縁膜２２によってまとめて被覆されている。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２０，２０，…に共通して形成された膜である。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。
【００２７】
ボトムゲート絶縁膜２２上には、複数の半導体膜２３がマトリクス状に配列するよう形成されている。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おり、それぞれのダブルゲートトランジスタ２０においてボトムゲート電極２１に対して対向配置され、ボトムゲート電極２１との間にボトムゲート絶縁膜２２を挟んでいる。半導体膜２３は、平面視して略矩形状を呈しており、受光した蛍光の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。
【００２８】
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にはキャリアとして正孔及び電子が発生する。
【００２９】
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。
【００３０】
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及びドレイン電極２８はダブルゲートトランジスタ２０ごとに形成されている。縦方向に延在する複数本のソースライン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ダブルゲートトランジスタ２０，２０，…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の列のダブルゲートトランジスタ２０，２０，…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。
【００３１】
ダブルゲートトランジスタ２０，２０，…のソース電極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，…は、トップゲート絶縁膜２９によってまとめて被覆されている。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２０，２０，…に共通して形成された膜である。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。
【００３２】
トップゲート絶縁膜２９上には、複数のトップゲート電極３１がダブルゲートトランジスタ２０ごとに形成されている。トップゲート電極３１は、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に対して対向配置され、半導体膜２３との間にトップゲート絶縁膜２９及びチャネル保護膜２４を挟んでいる。また、トップゲート絶縁膜２９上には横方向に延在する複数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ダブルゲートトランジスタ２０，２０，…のトップゲート電極３１が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３１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。
【００３３】
ダブルゲートトランジスタ２０，２０，…のトップゲート電極３１及びトップゲートライン４４，４４，…は保護絶縁膜３２によってまとめて被覆され、保護絶縁膜３２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た膜である。保護絶縁膜３２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。
【００３４】
保護絶縁膜３２の上面には、後述する蛍光体６４の励起光を吸収する励起光吸収層３３が設けられている。励起光吸収層３３は、後述する蛍光体６４の蛍光に対して高い透過性を示すものが好ましい。
【００３５】
励起光吸収層３３の上面には、スポット固定層３５が設けられている。スポット固定層３５は、スポット６０となる後述するプローブと共有結合または静電結合することで、スポットを固定する。スポット固定層３５が設けられた側の面が、固体撮像デバイスの受光面となる。
【００３６】
さらに、少なくとも１つの温度測定用のダブルゲートトランジスタ２０ａの上部には、スポット固定層３５の上部に、遮光材３７が設けられている。なお、図１では、左上のダブルゲートトランジスタ２０ａの上に遮光材３７が設けられている。遮光材３７は、半導体膜２３へ可視光や紫外線が侵入することを防止する。遮光材３７には、例えば遮光用の金属や、酸化クロム、酸化チタン等の金属酸化物、不透明な絶縁膜等を用いることができる。
遮光材３７が設けられたダブルゲートトランジスタ２０ａは、光検出に用いられず、後述するように、固体撮像デバイス１０の温度を計測するのに用いられる。
【００３７】
以上のように構成された固体撮像デバイス１０は、スポット固定層３５の表面を受光面としており、遮光材３７が設けられたものを除く各ダブルゲートトランジスタ２０の半導体膜２３において受光した光量を電気信号に変換するように設けられている。
【００３８】
〔３〕スポット
図１、図２に示すように、固体撮像デバイス１０の受光面にはスポットが形成されている。各スポット６０は、プローブＤＮＡ６１となる既知の塩基配列のｃＤＮＡや抗体等の溶液をスポット固定層３５上に滴下し、乾燥して形成される。以下ではプローブとして既知の塩基配列のｃＤＮＡを用いた場合について説明する。
【００３９】
１つのスポット６０では同じ塩基配列の一本鎖のプローブＤＮＡ６１が多数集まった群集が固体撮像デバイス１０の受光面に固定化され、スポット６０ごとにプローブＤＮＡ６１は異なる塩基配列となっている。プローブＤＮＡ６１としては、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。具体的には、例えば、後述する蛍光標識ＤＮＡで用いるのと同じ細胞検体から作成したｃＤＮＡライブラリを用いることができる。
【００４０】
１つのスポット６０はダブルゲートトランジスタ２０上に重なるように形成されている。なお、１つのスポット６０に重なったダブルゲートトランジスタ２０の数は異なっていてもよい。また、図１では２×２個のスポット６０が形成されているが、スポット６０の数は固体撮像デバイス１０の大きさに合わせた任意の数にすることができる。
【００４１】
〔４〕隔壁
隔壁５１はスポット固定層３５上に密着され、固体撮像デバイス１０の受光面にウェル５２を形成する。隔壁５１は不透明であり、外部から入射された光が隔壁５１を透過して進入することを防いでいる。
【００４２】
〔５〕分析装置
生体高分子分析チップ１を分析装置７０にセッティングして生体高分子分析チップ１を用いるので、まず分析装置７０について説明する。図５は分析装置７０の構成を示すブロック図である。
【００４３】
図５に示すように、分析装置７０は、生体高分子分析チップ１に接続され、固体撮像デバイス１０を駆動する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と、これらを制御するコンピュータ７１と、コンピュータ７１から出力された信号により出力（表示又はプリント）を行う出力装置７２と、コンピュータ７１により制御される励起光照射装置７３と、温度調整部７７と、温度調整部７７を制御する制御回路７８とを備える。
【００４４】
コンピュータ７１は、ＣＰＵ７１ａ、ＲＡＭ７１ｂ、ＲＯＭ７１ｃ等を備える。ＣＰＵ７１ａは、トップゲートドライバ７４、ボトムゲートドライバ７５及びドレインドライバ７６に制御信号を出力することによって、トップゲートドライバ７４、ボトムゲートドライバ７５及びドレインドライバ７６に固体撮像デバイス１０の駆動動作を行わせる機能を有する。また、コンピュータ７１は入力した二次元の画像データ画像データに従った画像を出力装置７２に出力させる機能を有する。
【００４５】
ＲＡＭ７１ｂには、後述するように、長キャリア蓄積時間の暗電流強度ＬＤ，短キャリア蓄積時間の暗電流強度ＳＤ，長キャリア蓄積時間の暗電流強度ＬＤと短キャリア蓄積時間の暗電流強度ＳＤとの差ΔＡ，ステップ値ＳＴ等の値が記録されるとともに、ＲＯＭ７１ｃから読み出された、固体撮像デバイス１０の測定下限温度Ｔ1に対応する階調差ΔＡの値（ＨＤ）、測定上限温度Ｔ2に対応する階調差ΔＡの値（ＣＤ）が記憶される。測定下限温度Ｔ1は、それ未満の温度で固体撮像デバイス１０が結露等によって正常に動作できない恐れがある温度であり、測定上限温度Ｔ2は、それより温度が高いと、温度の上昇に対し階調差ΔＡが飛躍的に上昇する温度であり、階調差ΔＡと温度の相関関係により求められる。測定下限温度Ｔ1〜測定上限温度Ｔ2の間では、結露等の障害がなく、またキャリア蓄積時間が長くても暗電流が大きくならないので、安定したセンシングが可能となる。
ＲＯＭ７１ｃには、階調差ΔＡの値が固体撮像デバイス１０の温度Ｔと対応付けて格納されている。
【００４６】
また、コンピュータ７１はドレインドライバ７６から入力した電気信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータを備え、固体撮像デバイス１０の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機能を有する。
【００４７】
出力装置７２はプロッタ、プリンタ又はディスプレイである。
励起光照射装置７３は、後述する蛍光体を励起する励起光を生体高分子分析チップ１に照射する。
【００４８】
生体高分子分析チップ１が分析装置７０にセッティングされた場合には、固体撮像デバイス１０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、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、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、生体高分子分析チップ１が分析装置７０にセッティングされた場合、固体撮像デバイス１０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。
【００４９】
トップゲートドライバ７４、ボトムゲートドライバ７５及びドレインドライバ７６は、協同して固体撮像デバイス１０を駆動するものである。
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、図６に示すように、トップゲートドライバ７４はトップゲートライン４４，４４，…にリセットパルスを順次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キャリアを蓄積するためのローレベルの−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。
【００５０】
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、図６に示すように、ボトムゲートライン４１，４１，…にリードパルスを順次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〕のオンレベル（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〕のオフレベル（ローレベル）である。
【００５１】
トップゲートドライバ７４が何れかの行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が同じ行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が出力信号をシフトする。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、何れかの行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、同じ行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、その行の選択期間である。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。
【００５２】
図６に示すように、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＋５〔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，…の電圧を増幅してコンピュータ７１のＡ／Ｄコンバータに出力するようになっている。
【００５３】
〔５−１〕撮像動作
ここで、トップゲートドライバ７４、ボトムゲートドライバ７５及びドレインドライバ７６による固体撮像デバイス１０の通常の撮像動作について説明する。
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から最終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し、ボトムゲートドライバ７５がボトムゲートライン４１，４１，４１，…に順次リードパルスを出力する。その際、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期間との間に、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。
【００５４】
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６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。
【００５５】
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して、半導体膜２３に蛍光が入射することによって半導体膜２３内に生成された電子−正孔対のうちの正孔を電気的に捕捉するためのするため負電位（−２０〔Ｖ〕をトップゲートライン４４に出力する。つまり、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。）、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。
【００５６】
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−２０〔Ｖ〕であり、この負電界によって半導体膜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による電界は、必然的に負電界を完全に相殺して半導体膜２３のチャネル領域にｎチャネルを形成する程度の正電界には成り得ず、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、ドレイン電極２８とソース電極２７との間にプリチャージパルスの電位差が生じても半導体膜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。
【００５７】
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。
【００５８】
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、入射される光量が十分あってキャリアの量が十分あれば、ボトムゲート電極２１の正電界とあわせて半導体膜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。
【００５９】
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ライン４３，４３，…の電圧の減少傾向は、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。
【００６０】
そして、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、Ａ／Ｄコンバータが蛍光の輝度階調０〜２５５の値にＡ／Ｄ変換する。なお、ドレインライン４３の電圧がプリチャージパルスと同じ＋５〔Ｖ〕であればＡ／Ｄコンバータの出力は階調０であり、０〔Ｖ〕であれば階調２５５である。これにより、光の強度が０〜２５５の値に換算される。
【００６１】
なお、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６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、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。
【００６２】
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、生体高分子分析チップ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、コントローラに入力される。
【００６３】
〔５−２〕暗電流（リーク電流）の計測
なお、本実施の形態では、遮光材３７を設けた温度測定用のダブルゲートトランジスタ２０ａを、後述するように固体撮像デバイス１０の温度制御に用いている。
すなわち、遮光材３７を設けたダブルゲートトランジスタ２０ａでは、後述するハイブリダイゼーションによる蛍光が入射されていないにもかかわらず、ノイズとなる暗電流が流れる。暗電流は、一般的に温度とキャリア蓄積時間との関数であり、長キャリア蓄積時間（例えば３０秒）以上では、単位時間当たりの暗電流がある温度を越えると指数関数的に増加する特性を持っている。
【００６４】
したがって、事前にダブルゲートトランジスタ２０ａの出力に対応するＡ／Ｄコンバータの出力階調値と温度Ｔとの関係を記録しておき、実際にダブルゲートトランジスタ２０ａの出力に対応するＡ／Ｄコンバータの出力階調値と記録した出力値とを比較することで、固体撮像デバイス１０の温度を計測することができる。
以下、キャリア蓄積時間を長時間（３０秒）とした場合と、短時間（１２ミリ秒）とする場合にＡ／Ｄコンバータの出力値を得る方法について、具体的に説明する。
【００６５】
まず、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にリセットパルスを出力する。
次に、キャリア蓄積期間中に、ドレインドライバ７６が１列目のドレインライン４３にプリチャージパルスを出力する。
キャリア蓄積時間が３０秒の場合には、１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３０秒後に、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１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。
【００６６】
ここで、キャリア蓄積期間が長くなるにつれて、暗電流も多くなり、暗電流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の電圧の減少傾向は、暗電流に深く関連する。
【００６７】
そして、リードパルスの出力が終了してから次のプリチャージパルスが出力されるまでの間に、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の電圧を検出し、Ａ／Ｄコンバータが階調０〜２５５の値にＡ／Ｄ変換する。なお、ドレインライン４３の電圧がプリチャージパルスである＋５〔Ｖ〕に近いほどＡ／Ｄコンバータの出力は最低輝度階調の０階調に近づき、０〔Ｖ〕に近いほど最高輝度階調の２５５階調に近づく。これにより、暗電流量が０〜２５５階調の値に換算される。このときのＡ／Ｄコンバータの出力値を長キャリア蓄積時間の暗電流強度ＬＤとしてコンピュータ７１のＲＡＭ７１ｂに記憶される。なお、固体撮像デバイス１０の温度が測定下限温度Ｔ1から少なくとも測定上限温度Ｔ2に至るまでの各長キャリア蓄積時間の暗電流強度ＬＤが測定されている。
【００６８】
同様に、キャリア蓄積時間が１２ミリ秒の場合には、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にリセットパルスを出力した後、キャリア蓄積期間中に、ドレインドライバ７６が１列目のドレインライン４３にプリチャージパルスを出力する。
そして、１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１２ミリ秒後に、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１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。
そして、リードパルスの出力が終了してから次のプリチャージパルスが出力されるまでの間に、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の電圧を検出し、Ａ／Ｄコンバータが０〜２５５階調の値にＡ／Ｄ変換する。このときのＡ／Ｄコンバータの出力値を短キャリア蓄積時間の暗電流強度ＳＤとしてコンピュータ７１のＲＡＭ７１ｂに記憶される。なお、固体撮像デバイス１０の温度が測定下限温度Ｔ1から少なくとも測定上限温度Ｔ2に至るまでの各短キャリア蓄積時間の暗電流強度ＳＤが測定されている。
【００６９】
図７はキャリア蓄積時間を３０秒、１２ミリ秒としたときの、ダブルゲートトランジスタ２０ａのドレインライン４３の電圧に対応するＡ／Ｄコンバータの出力階調値（０〜２５５）と温度Ｔとの関係を示すグラフである。図７に示すように、長キャリア蓄積時間と短キャリア蓄積時間のＡ／Ｄコンバータの出力値の差分を階調差ΔＡ（＝ＬＤ−ＳＤ）とすると、階調差ΔＡは測定時の温度がＴ2を超えるあたりから温度Ｔが高くなるにしたがって飛躍的に増大する。一方階調差ΔＡは温度がＴ１未満であれば、温度Ｔの低下にしたがって減少していく。
【００７０】
したがって、固体撮像デバイス１０の温度Ｔを測定下限温度Ｔ1（例えば５℃）と測定上限温度Ｔ2（例えば１０℃）の間で制御するには、測定下限温度Ｔ1における階調差ΔＡの値を階調差ＨＤ、測定上限温度Ｔ2における階調差ΔＡの値を階調差ＣＤとすると、階調差ΔＡが測定上限温度Ｔ2時の階調差ＣＤより大きければ、必然的に階調差ΔＡを測定時の温度は測定上限温度Ｔ2より高く、階調差ΔＡが測定下限温度Ｔ1時の階調差ＨＤより小さければ、必然的に階調差ΔＡを測定時の温度は測定下限温度Ｔ1より低いということになり、ＨＤ≦ΔＡ≦ＣＤとなるように、後述する温度調整部７７を制御すればよい。
【００７１】
〔６〕温度調整部
図８に示すように、温度調整部７７は固体撮像デバイス１０とともに熱伝導板７９の上に載置され、熱伝導板７９を冷却することにより固体撮像デバイス１０を冷却する。制御回路７８はコンピュータ７１から入力されるステップ値ＳＴに比例して温度調整部７７の温度を調節する。ステップ値ＳＴにより温度を調節可能な温度調整部７７としては、例えばペルチェ素子を用いることができる。
【００７２】
以下、温度調整部７７による温度調整方法について図９のフローチャートを用いて説明する。
まず、温度調整部７７による冷却を開始する前に、測定下限温度Ｔ1及び測定上限温度Ｔ2を設定する。すると、コンピュータ７１のＣＰＵ７１ａは測定下限温度Ｔ1における階調差ＨＤ、測定上限温度Ｔ2における階調差ＣＤをＲＯＭ７１ｃより読み出し、ＲＡＭ７１ｂに記憶する。
次に、ＣＰＵ７１ａは、ステップ値ＳＴを０としてＲＡＭ７１ｂに書き込む（ステップＳ１）。このとき、温度調整部７７は初期状態であり、まだ冷却を開始していない。
【００７３】
次に、ＣＰＵ７１ａは、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を駆動し、長時間のキャリア蓄積期間により得られる１列目のドレインライン４３の出力をＡ／ＤコンバータによりＡ／Ｄ変換した出力値（ＬＤ）をＲＡＭ７１ｂに記憶する（ステップＳ２）。同様に、コンピュータ７１は、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を駆動し、短時間のキャリア蓄積期間により得られる１列目のドレインライン４３の出力をＡ／ＤコンバータによりＡ／Ｄ変換した出力値（ＳＤ）をＲＡＭ７１ｂに記憶する（ステップＳ３）。
【００７４】
次に、ＣＰＵ７１ａは、階調差ΔＡ（＝ＬＤ−ＳＤ）を算出し、ＲＡＭ７１ｂに記憶する（ステップＳ４）。
次に、ＣＰＵ７１ａは、階調差ΔＡがＲＡＭ７１ｂに記憶された階調差ＣＤの値以下であるか否かについて判断する（ステップＳ５）。階調差ΔＡが階調差ＣＤ以下ではない場合（ステップＳ５→Ｎｏ）には、ＣＰＵ７１ａはステップ値ＳＴに１を加算する（ステップＳ６）。これにより、温度調整部７７の冷却強度が上昇し、固体撮像デバイス１０の温度が低下する。
その後、ＣＰＵ７１ａは次の制御間隔分の時間を待ち（ステップＳ７）、ステップＳ２に戻る。ここで、次の制御間隔分の時間は、ステップ値ＳＴの変化により固体撮像デバイス１０の温度が変化するのに充分な時間である。
【００７５】
階調差ΔＡが階調差ＣＤ以下の場合（ステップＳ５→Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ７１ａは、階調差ΔＡがＲＡＭ７１ｂに記憶された階調差ＨＤの値以上であるか否かについて判断する（ステップＳ８）。階調差ΔＡが階調差ＨＤ以上の場合（ステップＳ８→Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ７１ａは、次の制御間隔分の時間を待ち（ステップＳ７）、ステップＳ２に戻る。
階調差ΔＡが階調差ＨＤ未満である場合（ステップＳ８→Ｎｏ）には、ＣＰＵ７１ａは、ステップ値ＳＴから１を減算する（ステップＳ９）。これにより、温度調整部７７の冷却強度が下降し、固体撮像デバイス１０の温度が上昇する。
その後、ＣＰＵ７１ａは次の制御間隔分の時間を待ち（ステップＳ７）、ステップＳ２に戻る。
【００７６】
上記ステップを繰り返すことにより、階調差ΔＡが階調差ＨＤと階調差ＣＤとの間に制御されるため、温度センサーを用いずに、固体撮像デバイス１０の温度を測定下限温度Ｔ1以上、測定上限温度Ｔ2以下の間に制御することができる。このため、撮像デバイス１０の温度が測定下限温度Ｔ1以下に低下することによる結露が抑制され、、測定上限温度Ｔ2以下なのでキャリア蓄積時間を長くしても、暗電流の増大を抑えることができる。このため、キャリア蓄積時間（露光時間）を長くして光感度（光量）を増大させてＳ／Ｎ比を向上させることができる。
なお、Ｔ2＝Ｔ1とすることで、固体撮像デバイス１０を設定した温度Ｔ1に調節することができる。
【００７７】
〔７〕蛍光標識ＤＮＡの作成
上記生体高分子分析チップ１で分析する試料としては、ＤＮＡを用いることができる。試料となるＤＮＡとしては、任意の細胞検体内で発現しているｍＲＮＡを抽出し、逆転写酵素を用いるＲＴ−ＰＣＲ反応により得られたｃＤＮＡを用いることができる。ｃＤＮＡは蛍光体で標識する。蛍光体は、分析装置の励起光照射装置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、蛍光体としては、例えばＣｙＤｙｅのＣｙ２（アマシャム社製）がある。
【００７８】
ｃＤＮＡを蛍光体で標識するには、例えば、蛍光体で標識されたオリゴｄＴプライマや、標識されたｄＮＴＰミックスを用いてＲＴ−ＰＣＲ反応を実施すればよい。以下では、この標識されたｃＤＮＡを蛍光標識ＤＮＡという。
【００７９】
〔８〕ハイブリダイゼーション
以下、蛍光標識ＤＮＡをプローブＤＮＡ６１とハイブリダイゼーションさせる方法について説明する。まず、作業者が、図１０に示すように、蛍光体６４で標識した蛍光標識ＤＮＡ６２を含有した溶液（以下、蛍光標識ＤＮＡ溶液という）をウェル５２内に注入する。なお、蛍光標識ＤＮＡ溶液をウェル５２内のスポット６０，６０，…に順次又は同時に滴下してもよい。このとき、蛍光標識ＤＮＡ６２及びプローブＤＮＡ６１が一本鎖となるように蛍光標識ＤＮＡ溶液は加熱されている。
【００８０】
次いで、プローブＤＮＡ６１と蛍光標識ＤＮＡ６２とがハイブリダイゼーションを引き起こすように、生体高分子分析チップ１のウェル５２を所定の温度に冷却する。すると、図１１に示すように、ウェル５２内に注入された蛍光標識ＤＮＡ溶液内の蛍光標識ＤＮＡ６２のうち、スポット６０のプローブＤＮＡ６１と相補的なものは、プローブＤＮＡ６１とハイブリダイズする。一方、プローブＤＮＡ６１と相補的ではない蛍光標識ＤＮＡ６２は、そのスポット６０には結合しない。
その後、ウェル５２内の蛍光標識ＤＮＡ溶液を洗浄用バッファー溶液で洗い流し、蛍光標識ＤＮＡ６２のうちプローブＤＮＡ６１とハイブリダイズしなかったものをウェル５２内から除去する。
【００８１】
〔９〕サンプルの検出
次に、蛍光標識ＤＮＡ６２の検出方法について図１２を用いて説明する。
上記処理を行った後、図１２に示すように生体高分子分析チップ１を、分析装置７０にセッティングし、トップゲートドライバ７４、ボトムゲートドライバ７５及びドレインドライバ７６をコンピュータ７１に接続し、コンピュータ７１を起動する。
そして、コンピュータ７１は、上述のように固体撮像デバイス１０の温度が測定下限温度Ｔ1と、測定上限温度Ｔ2との間となるように、制御回路７８を用いて温度調整部７７を制御する。
【００８２】
次に、コンピュータ７１により励起光照射装置７３を制御し、生体高分子分析チップ１に励起光Ｌを照射する。
蛍光標識ＤＮＡ６２がプローブＤＮＡ６１に結合したスポット６０からは、励起光Ｌにより励起された蛍光体６４が励起状態から基底状態に遷移するときに蛍光Ｆ（主に可視光波長域）が放出される。放出された蛍光Ｆは励起光吸収層３３を透過してダブルゲートトランジスタ２０に入射する。
【００８３】
蛍光Ｆが入射したダブルゲートトランジスタ２０では電子−正孔対が発生する。なお、励起光Ｌは励起光吸収層３３により吸収されるため、ダブルゲートトランジスタ２０に励起光Ｌが入射して電子−正孔対を発生させることはなく、励起光Ｌによるノイズを低減することができる。
その後、コンピュータ７１は、上述の撮像動作を行い、各ダブルゲートトランジスタ２０，２０，…のそれぞれの光量データを取得し、ＲＡＭ７１ｂに記憶する。
【００８４】
作業者は、ＲＡＭ７１ｂに記憶された各ダブルゲートトランジスタ２０，２０，…のそれぞれの光量データを出力装置７２により出力することで得られた画像データより、各スポット６０，６０，…におけるハイブリダイゼーションの有無を確認することができる。ハイブリダイゼーションが起きていれば、そのスポット６０のプローブＤＮＡ６１と相補的な塩基配列のｍＲＮＡが細胞検体内で生成されていることがわかる。このため、蛍光Ｆが検出されたスポット６０のプローブＤＮＡ６１の種類により、検体内でどのような遺伝子が発現しているかを直接確認することができる。
【００８５】
＜変形例＞
次に、本実施の形態の変形例に係る生体高分子分析チップ１０１について説明する。この生体高分子分析チップ１０１は、抗原タンパクを検出する抗体チップである。
本実施の形態に係る生体高分子チップ１０１には、スポット８０にプローブ抗体８１が用いられている点を除き、固体撮像デバイス１１０、分析装置１７０等の構成については生体高分子分析チップ１と同様であり、同様の構成については下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
なお、図示しないが、固体撮像デバイス１１０の少なくとも１つのダブルゲートトランジスタ１２０ａの上部には、スポット固定層１３５の上部に、遮光材１３７が設けられている。
【００８６】
抗体チップでは、プローブとして、検出する既知のタンパク質や糖鎖等の抗原と結合する抗体（以下、プローブ抗体という）を用いる。
具体的には、図１３に示すように、生体高分子分析チップ１０１のウェル５２にプローブ抗体８１を含む溶液を滴下し、乾燥してスポット８０を形成する。なお、ウェル５２に滴下されるプローブ抗体８１はそれぞれ異なるタンパク質を抗原とし、同じスポット８０を形成するプローブ抗体８１は同一の抗原決定基を認識する。プローブ抗体８１となる抗体としては、モノクローナル抗体を用いることができる。
【００８７】
次に、サンプルとなる抗原８２を含む溶液（以下、サンプル溶液という）をウェル５２内に注入する。
プローブ抗体８１にサンプル溶液中の抗原８２が結合するのに充分な時間が経過した後、ウェル５２内のサンプル溶液をバッファー溶液で洗い流し、サンプル溶液とともに抗原８２のうちプローブ抗体８１と結合しなかったものをウェル５２内から除去する。
【００８８】
次に、ウェル５２に、プローブ抗体８１が認識するのと同じ抗原８２の異なる抗原決定基を認識する抗体を蛍光体８４で標識したもの（以下、蛍光標識抗体８３という）の溶液（以下、蛍光標識抗体溶液という）を注入する。
プローブ抗体８１に結合した抗原８２と蛍光標識抗体８３とが結合するのに充分な時間が経過した後、ウェル５２内の蛍光標識抗体溶液をバッファー溶液で洗い流し、蛍光標識抗体溶液中の蛍光標識抗体８３のうち抗原８２と結合しなかったものをウェル５２内から除去する。
以後、第１実施形態の〔９〕サンプルの検出と同様にして、分析装置１７０による固体撮像デバイス１１０の冷却及び光量データの計測動作を行う。
【００８９】
図１３に示すように、プローブ抗体８１に抗原８２が結合し、抗原８２に蛍光標識抗体８３が結合したスポット８０では、各スポット８０上に照射された励起光Ｌにより蛍光標識抗体８３の蛍光体８４が励起される。励起状態の蛍光体８４が基底状態に遷移するときに蛍光Ｆが放出される。放出された蛍光Ｆは、ダブルゲートトランジスタ２０により検出される。
【００９０】
作業者は、ＲＡＭ１７１ｂに記憶された各ダブルゲートトランジスタ２０，２０，…のそれぞれの光量データを出力装置１７２により出力することで得られた画像データより、各スポット８０，８０，…における抗原８２の有無を確認することができる。このため、蛍光Ｆが検出されたスポット８０のプローブ抗体８１の種類により、検体内でどのようなタンパク質（抗原８２）が生成されているかを直接確認することができる。
【００９１】
なお、本発明は、上記実施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よい。
【００９２】
例えば、上記実施形態では、プローブとして既知の塩基配列の一本鎖ＤＮＡや抗体を用いたが、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、抗原となるペプチドやタンパク、糖鎖、低分子リガンド、既知の細胞等を用いてもよい。
【００９３】
また、上記実施形態では、蛍光物質を用いてサンプルを検出したが、化学発光基質を用いてサンプルを検出してもよい。
また上記実施形態では、温度測定用のダブルゲートトランジスタ２０ａに遮光材３７を配置させたが、測定時に周囲が暗くなるように設定すれば、遮光材３７は必要なく、ハイブリダイゼーションを測定するダブルゲートトランジスタ２０の少なくとも１つが温度測定用のダブルゲートトランジスタ２０ａを兼用することができる。
なお、暗電流を求める際の長キャリア蓄積時間を３０秒、短キャリア蓄積時間を１２ミリ秒としたが、センサの感度に応じて適宜短くなっても或いは長くなってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施形態に係る生体高分子分析チップ１の概略平面図である。
【図２】図１の切断面IIに沿った矢視断面図である。
【図３】ダブルゲートトランジスタ２０を示す平面図である。
【図４】図３のIV−IV矢視断面図である。
【図５】分析装置７０の構成を示したブロック図である。
【図６】固体撮像デバイス１０に出力される電気信号のレベルの推移を示したタイミングチャートである。
【図７】ダブルゲートトランジスタ２０ａのドレインライン４３の電圧に対応するＡ／Ｄコンバータの出力階調値と温度Ｔとの関係を示すグラフである。
【図８】温度調整部７７及び固体撮像デバイス１０が載置された熱伝導板７９を示す側面図である。
【図９】温度調整部７７による温度調整方法を示すフローチャートである。
【図１０】蛍光標識ＤＮＡ６２をプローブＤＮＡ６１とハイブリダイゼーションさせる方法についての説明図である。
【図１１】蛍光標識ＤＮＡ６２をプローブＤＮＡ６１とハイブリダイゼーションさせる方法についての説明図である。
【図１２】蛍光標識ＤＮＡ６２の検出方法についての説明図である。
【図１３】生体高分子分析チップ１０１を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１，１０１    生体高分子分析チップ
１０，１１０  固体撮像デバイス（撮像装置）
２０，２０ａ，１２０ ダブルゲートトランジスタ
３７   遮光材
６０，８０    スポット
６１   プローブＤＮＡ
６２   蛍光標識ＤＮＡ
６４，８４    蛍光体
６５   抗原
７１   コンピュータ
７１ａ ＣＰＵ（制御部）
７１ｂ ＲＡＭ（記憶部）
７７   温度調整部
８１   プローブ抗体
８２   抗原
８３   蛍光標識抗体
Ｔ1    測定下限温度
Ｔ2    測定上限温度
【図１】
2008283440.tif 000003
【図２】
2008283440.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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