生体高分子分析装置
【課題】精度のよい生体高分子分析装置を提供する。
【解決手段】透明基板１７上に二次元アレイ状に配列された複数の光電変換素子２０を備える撮像素子３の受光面上に特定の生体高分子と結合するプローブの溶液を滴下しスポット６０を形成した生体高分子分析チップ１０と、生体高分子分析チップ１０に透明基板１７側からスポット検出光を照射するスポット検出光源７８と、光電変換素子２０を駆動するコンピュータ７３とからなる生体高分子分析装置７０である。光電変換素子２０により計測されるスポット検出光のスポット６０表面における反射光に基づいてスポット６０を検出するとともに、スポット６０を検出した光電変換素子２０の座標を記憶する記憶部を備え、プローブ６０に結合した生体高分子を標識する標識物質からの発光の計測時に記憶部に記憶された座標の光電変換素子２０のみを動作させる。
【解決手段】透明基板１７上に二次元アレイ状に配列された複数の光電変換素子２０を備える撮像素子３の受光面上に特定の生体高分子と結合するプローブの溶液を滴下しスポット６０を形成した生体高分子分析チップ１０と、生体高分子分析チップ１０に透明基板１７側からスポット検出光を照射するスポット検出光源７８と、光電変換素子２０を駆動するコンピュータ７３とからなる生体高分子分析装置７０である。光電変換素子２０により計測されるスポット検出光のスポット６０表面における反射光に基づいてスポット６０を検出するとともに、スポット６０を検出した光電変換素子２０の座標を記憶する記憶部を備え、プローブ６０に結合した生体高分子を標識する標識物質からの発光の計測時に記憶部に記憶された座標の光電変換素子２０のみを動作させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡマイクロアレイ等の生体高分子分析チップを用いた生体高分子分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【特許文献１】特開２０００−１３１２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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てなる固体撮像デバイスの受光面にプローブＤＮＡ等の分子をスポットした生体高分子分析チップを開発している。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が殆ど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。
【０００７】
しかし、どの位置にスポットしたかは、ハイブリダイゼーションの前に把握することができなかった。このため、全ての光電変換素子で取り込まれたデータから蛍光の有無を判定しなければならず、ノイズを含むデータが多いと蛍光の有無そのものの判定精度が低くなってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明の課題は、精度のよい生体高分子分析装置を提供することである。
【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、透明基板上に二次元アレイ状に配列された複数の光電変換素子を備える撮像素子の受光面上に特定の生体高分子と結合するプローブの溶液を滴下しスポットを形成した生体高分子分析チップと、前記生体高分子分析チップに前記透明基板側からスポット検出光を照射するスポット検出光源と、前記スポット検出光の前記スポットの表面における反射光強度に基づいて前記スポットの有無を検出する検出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
前記各スポットは複数の前記光電変換素子の受光面上に形成され、前記検出手段は、前記各スポットに対応する複数の光電変換素子のうち蛍光があると判定された光電変換素子が複数ある場合、それらの蛍光データの平均値をそのスポットの蛍光データとすることが好ましい。
【００１１】
前記検出手段により駆動され、前記撮像素子の受光面上に、蛍光色を発する液体及び蛍光色を発しない液体を選択的に滴下するスポッターを備えることが好ましい。
【００１２】
前記スポッタは、前記蛍光色を発しない液体の滴下を、前記蛍光色を発する液体の滴下の後に行うことが好ましい。
【００１３】
ここで、蛍光色を発しない液体としては、純水、あるいは純水に近い試料、例えば、プローブの溶液と同じ溶媒等を用いることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、生体高分子分析の精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
〔第１の実施の形態〕
〔１〕生体高分子分析チップの全体構成
図１は、本発明を適用した第１の実施形態における生体高分子分析チップ１０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。
【００１７】
この生体高分子分析チップ１０は、透明基板１７と、光電変換素子を透明基板１７上に二次元アレイ状に配列してなる固体撮像デバイス３０と、固体撮像デバイス３０の受光面上において点在したスポット６０，６０，…と、を具備する。
【００１８】
〔２〕固体撮像デバイス
図１〜図４を用いて固体撮像デバイス３０について詳細に説明する。ここで、図３は、固体撮像デバイス３０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４は、図２における固体撮像デバイス３０の光電変換素子を示す拡大図である。
【００１９】
この固体撮像デバイス３０は透明基板１７上に設けられている。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。
【００２０】
この固体撮像デバイス３０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，…が保護絶縁膜３２によってまとめて被覆されている。
【００２１】
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、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。保護絶縁膜３２の表面には、励起光フィルタ３３が設けられる。
【００３１】
以上のように構成された固体撮像デバイス３０は、励起光フィルタ３３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。
【００３２】
〔３〕スポット
次に、スポット６０について説明する。図１、図２、図４に示すように、複数種のスポット６０，６０，…が互いに離間して、固体撮像デバイス３０の上面に配列されている。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。
【００３３】
１つのスポット６０は任意の数のダブルゲートトランジスタ２０上に重なるとともに、他のスポット６０，６０，…と互いに離間す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。
【００３４】
〔４〕分析装置
生体高分子分析チップ１０を分析装置にセッティングして生体高分子分析チップ１０を用いるので、まず分析装置について図５、図６を用いて説明する。図５は、分析装置７０に生体高分子分析チップ１０をセッティングした概略側面図であり、図６は、分析装置７０の構成を示したブロック図である。図５において、生体高分子分析チップ１０は破断して示されている。
【００３５】
分析装置７０は、生体高分子分析チップ１０がセッティングされる分析台７１と、この分析台７１に対して着脱できる生体高分子分析チップ１０と、固体撮像デバイス３０の受光面の上から受光面に向けて励起光を照射する励起光照射装置７２と、固体撮像デバイス３０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及びドレインドライバ７６と、励起光照射装置７２、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を制御するコンピュータ７３と、コンピュータ７３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７７と、分析台７１に埋め込まれたスポット検出光源７８と、を備える。
【００３６】
生体高分子分析チップ１０が分析台７１にセッティングされた場合には、固体撮像デバイス３０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３０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３０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、生体高分子分析チップ１０が分析台７１にセッティングされた場合、固体撮像デバイス３０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。
【００３７】
励起光照射装置７２は分析台７１に対向しており、分析台７１に生体高分子分析チップ１０が搭載された場合に、励起光照射装置７２から面状に出射した励起光が生体高分子分析チップ１０に照射されるようになっている。なお、励起光照射装置７２は、出射する光の波長域を可変可能に設けられていても良い。
【００３８】
出力装置７７はプロッタ、プリンタ又はディスプレイである。スポット検出光源７８は、生体高分子分析チップ１０の下方からスポット検出光６１（可視光、例えば波長５５０ｎｍ）を照射する。
【００３９】
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３０を駆動するものである。
【００４０】
コンピュータ７３は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備え、励起光照射装置７２，スポット検出光源７８を点灯させる機能を有する。また、コンピュータ７３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３０の駆動動作を行わせる機能を有する。また、コンピュータ７３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７７に出力させる機能を有する。
【００４１】
また、コンピュータ７３はドレインドライバ７６から入力した電気信号をＡ／Ｄ変換することで、固体撮像デバイス３０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。そして、コンピュータ７３は後述するように、固体撮像デバイス３０より取得した２つの二次元の画像データの演算を行う機能を有する。
【００４２】
コンピュータ７３のＲＡＭには、各ダブルゲートトランジスタにより出力されるデータが記録される。コンピュータ７３のＣＰＵは、記録されたデータをＲＡＭから読み出し、後述する所定の演算を行い、演算結果を出力する。
【００４３】
図７はコンピュータ７３のＲＡＭに作成されるスポット判定テーブルである。スポット判定テーブルには、生体高分子分析チップ１０の各ダブルゲートトランジスタ２０，２０，・・・に対応して第１〜第８行×Ａ〜Ｈ列のセルが形成されている。スポット判定テーブルは、後述するように、スポット６０の有無により所定の数字が書き込まれる。
【００４４】
図８はコンピュータ７３のＲＡＭに作成されるスポットブロックテーブルである。スポットブロックテーブルは、スポットブロックナンバーが書き込まれたナンバー列と、スポット判定テーブルにおいてスポットブロックナンバーが書き込まれたセルの位置が書き込まれる位置内容列と、スポットブロックナンバーが書き込まれたセルにおいて検出される蛍光データの平均値が書き込まれる平均値列とからなる。
【００４５】
〔５〕スポットの検出原理
ダブルゲートトランジスタ２０上のスポット６０の有無は、図４、図５に示すように、分析装置７０のスポット検出光源７８により、生体高分子分析チップの透明基板１７側からスポット検出光６１を照射し、各ダブルゲートトランジスタ２０，２０，・・・により検出される反射光６２の光量により判定する。ここで、反射光６２の光量によりスポット６０の有無を検出する原理について説明する。
【００４６】
スポット検出光６１は、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分に分離できる。保護絶縁膜３２の屈折率をｎprot、励起光フィルタ３３の屈折率をｎFLTとすると、スポット検出光６１の保護絶縁膜３２と励起光フィルタ３３との界面でのｐ偏光反射率ｒ12P、ｒ12Sは次式（１）、（２）を満たす。
【数１】
【数２】
【００４７】
上記θ1は、スポット検出光６１が保護絶縁膜３２から励起光フィルタ３３に入射するときの入射角であり、上記θ2は励起光フィルタ３３中へ出射する屈折角である。
【００４８】
図４の左側に示すように、励起光フィルタ３３に空気がある（スポット６０がない）場合、空気の屈折率をｎAIRとすると、励起光フィルタ３３と空気との界面でのｐ偏光反射率ｒ24P、ｒ24Sは次式（３）、（４）を満たす。
【数３】
【数４】
【００４９】
上記θ4は、励起光フィルタ３３を透過し空気中へ出射するスポット検出光６１の屈折角である。
【００５０】
そして、２つの界面を合わせたＰ偏光エネルギー反射率Ｒ14P、Ｓ偏光エネルギー反射率Ｒ14Sは、それぞれ次式（５）、（６）を満たす。
【数５】
【数６】
【００５１】
ここで、δ2は次式（７）を満たす。なお、ｄ2は励起光フィルタ３３の膜厚である。
【数７】
【００５２】
図９は生体高分子分析チップ１０のスポット６０が設けられていない部分におけるスポット検出光６１のＰ偏光エネルギー反射率Ｒ14P、Ｓ偏光エネルギー反射率Ｒ14Sを式（５）、（６）に基づいて示したグラフである。なお、λ＝５５０ｎｍ、ｎprot＝１．８７、ｎFLT＝２．３２、ｎAIR＝１．０として計算している。
【００５３】
一方、図４の右側に示すように、励起光フィルタ３３にスポット６０がある場合、スポットを構成する溶液の屈折率をｎhybとすると、励起光フィルタ３３とスポット６０との界面でのｐ偏光反射率ｒ23P、ｒ23Sは次式（８）、（９）を満たす。
【数８】
【数９】
【００５４】
上記θ3は、励起光フィルタ３３を透過したスポット検出光６１のスポット６０中へ出射する屈折角である。
【００５５】
そして、スポット６０と空気との界面でのｐ偏光反射率ｒ34P、ｒ34Sは次式（１０）、（１１）を満たす。
【数１０】
【数１１】
【００５６】
そして、励起光フィルタ３３とスポット６０との界面、及びスポット６０と空気との界面の２つの界面を合成した仮想的な境界面におけるＰ偏光エネルギー反射率Ｒ24P、Ｓ偏光エネルギー反射率Ｒ24Sは、それぞれ次式（１２）、（１３）を満たす。
【数１２】
【数１３】
【００５７】
ここで、δ3は次式（１４）を満たす。なお、ｄ3はスポット６０の高さである。
【数１４】
【００５８】
この２つの界面の仮想的な境界面におけるP偏向反射率ｒ234P、ｒ234Sは、次式（１５）、（１６）を満たす。
【数１５】
【数１６】
【００５９】
そして、この仮想的な界面、及びスポット６０と空気との界面を合成した仮想的な境界面におけるＰ偏光エネルギー反射率ＲP、Ｓ偏光エネルギー反射率ＲSは、それぞれ次式（１７）、（１８）を満たしている。
【数１７】
【数１８】
【００６０】
ここで、φ3Pは上記仮想的な境界面におけるP偏光位相角、φ3Sは上記仮想的な境界面におけるS偏光位相角であり、次式（１９）、（２０）を満たしている。
【数１９】
【数２０】
【００６１】
図１０は生体高分子分析チップ１０上のスポット６０が設けられている部分におけるＰ偏光エネルギー反射率ＲP、Ｓ偏光エネルギー反射率ＲSを式（１７）、（１８）に基づいて示したグラフである。なお、λ＝５５０ｎｍ、ｎprot＝１．８７、ｎFLT＝２．３２、ｎhyb＝１．５２、ｎAIR＝１．０として計算している。
【００６２】
スポット６０がない場合、図９に示すように、低入射角（２０度以下）では、偏向平均反射率は１５％以上であるのに対し、スポット６０がある場合、図１０に示すように、低入射角（２０度以下）では、偏向平均反射率は約５％程度である。このため、スポット６０の有無により各ダブルゲートトランジスタ２０，２０，・・・により検出される反射光６２の強度に３〜５倍の光量差があり、光量が多ければスポット６０がなく、少なければスポット６０があると判別することができる。
【００６３】
〔６〕スポットの検出操作
以下、分析装置７０を用いた生体高分子分析チップ１０の固体撮像デバイス３０の受光面上のスポット６０を検出する操作について説明する。
【００６４】
スポットを検出するには、まず、固体撮像デバイス３０の受光面上にスポット６０を形成した生体高分子分析チップ１０を分析装置７０の分析台７１にセットする。
【００６５】
次いで、コンピュータ７３により、スポット検出光源７８を点灯させ、図４に示すようにスポット検出光６１を生体高分子分析チップ１０の透明基板１７側から照射するとともに、各ダブルゲートトランジスタ２０，２０，・・・により反射光６２の光量を検出し、スポット６０の有無を判定する。スポット６０の有無の判定結果はコンピュータ７３のＲＡＭに記憶される。
【００６６】
ここで、生体高分子分析チップ１０は、固体撮像デバイス３０の受光面をあらかじめ幾つかの領域（スポットブロック）に分割し、各スポットブロックに１つずつスポットを形成したものである。つまり、スポットする位置はおおむね決められており、各スポットブロックは、スポット位置ずれを考慮してスポットがそれぞれ一つずつ入る程度の領域に設定されている。例えば図１に示すように、Ａ〜Ｈ列×第１〜第８行の８×８のダブルゲートトランジスタ２０，２０，・・・からなる領域を、Ａ１〜Ｄ４、Ｅ１〜Ｈ４、Ａ５〜Ｄ８、Ｅ５〜Ｈ８に分け、各領域に１つずつスポット６０が形成されている。なお、図１では、（Ｂ，１），（Ｂ，２），（Ｃ，１），（Ｃ，２），（Ｃ，５），（Ｃ，６），（Ｄ，５），（Ｄ，６），（Ｆ，２），（Ｆ，３），（Ｇ，２），（Ｇ，３），（Ｇ，６），（Ｇ，７），（Ｈ，６），（Ｈ，７）に対応する各ダブルゲートトランジスタ２０上にスポット６０が形成されている。
【００６７】
そして、分割されたスポットブロックごとにスポットブロックナンバーが割り当てられる。例えば、Ａ１〜Ｄ４の領域に１、Ｅ１〜Ｈ４の領域に２、Ａ５〜Ｄ８の領域に３、Ｅ５〜Ｈ８の領域に４のスポットブロックナンバーが割り当てられる。
【００６８】
スポット６０の有無の判定結果は、スポット判定テーブルに書き込まれる。例えば、図７に示すように、スポットブロック１の領域で反射率の違いによりスポット６０が有ると判定されたダブルゲートトランジスタ２０に対応する座標のセル（Ｂ，１），（Ｂ，２），（Ｃ，１），（Ｃ，２）には、ブロックナンバー「１」の値が書き込まれ、他のセルには「０」の値が書き込まれる。
同様に、スポットブロック２の領域でスポット６０が有ると判定されたダブルゲートトランジスタ２０に対応するセル（Ｃ，５），（Ｃ，６），（Ｄ，５），（Ｄ，６）には、ブロックナンバー「２」の値が書き込まれ、他のセルには「０」の値が書き込まれる。
同様に、スポットブロック３の領域でスポット６０が有ると判定されたダブルゲートトランジスタ２０に対応するセル（Ｆ，２），（Ｆ，３），（Ｇ，２），（Ｇ，３）には、ブロックナンバー「３」の値が書き込まれ、他のセルには「０」の値が書き込まれる。
同様に、スポットブロック４の領域でスポット６０が有ると判定されたダブルゲートトランジスタ２０に対応するセル（Ｇ，６），（Ｇ，７），（Ｈ，６），（Ｈ，７）には、ブロックナンバー「４」の値が書き込まれ、他のセルには「０」の値が書き込まれる。
【００６９】
なお、各スポットブロックに対応するセルにあらかじめブロックナンバー「１」、「２」、「３」、「４」、・・・を書き込んでおき、スポット６０がないと判定したセルに「０」の値を書き込んでもよい。
【００７０】
スポット判定テーブルのブロックナンバーが書き込まれたセルに対応する座標は、スポットブロックテーブルのブロックナンバーに対応する位置内容列に書き込まれ、各スポットにおける蛍光データの平均値の算出に用いられる。
【００７１】
例えばブロックナンバー１の行の位置内容列には、ブロックナンバー「１」が書き込まれたセル（Ｂ，１），（Ｂ，２），（Ｃ，１），（Ｃ，２）の座標が書き込まれ、ブロックナンバー２の行の位置内容列には、ブロックナンバー「２」が書き込まれたセル（Ｃ，５），（Ｃ，６），（Ｄ，５），（Ｄ，６）の座標が書き込まれ、ブロックナンバー３の行の位置内容列には、ブロックナンバー「３」が書き込まれたセル（Ｆ，２），（Ｆ，３），（Ｇ，２），（Ｇ，３）の座標が書き込まれ、ブロックナンバー４の行の位置内容列には、ブロックナンバー「４」が書き込まれたセル（Ｇ，６），（Ｇ，７），（Ｈ，６），（Ｈ，７）の座標が書き込まれている。
【００７２】
なお、図１では各スポット６０がそれぞれ４つのダブルゲートトランジスタ２０上に形成されているので、各行の位置内容列には４つの座標が書き込まれているが、その数はスポット６０の形成される位置や大きさによって変動する。
【００７３】
〔７〕ＤＮＡサンプルの処理方法
上記生体高分子分析チップ１０を用いたＤＮＡサンプルの処理方法について説明する。
まず、作業者が検体から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、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。
【００７４】
次いで、作業者が、サンプルＤＮＡを含有した溶液（以下、サンプルＤＮＡ溶液という）を固体撮像デバイス３０の受光面に塗布する。ここで、固体撮像デバイス３０の受光面にサンプルＤＮＡを分布させるために、サンプルＤＮＡを電気泳動させても良い。なお、サンプルＤＮＡ溶液をスポット６０，６０，…に順次又は同時に滴下しても良い。このとき、サンプルＤＮＡが一本鎖となるようにサンプルＤＮＡ溶液は加熱されている。
【００７５】
その後、プローブＤＮＡとサンプルＤＮＡ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１０を所定の温度に冷却する。これにより、スポット６０，６０，…のなかにサンプルＤＮＡと相補的なプローブＤＮＡがあれば、これとハイブリダイズする。一方、スポット６０，６０，…のなかにサンプルＤＮＡと相補的なものがなければ、サンプルＤＮＡはどのスポット６０，６０，…にも結合しない。
【００７６】
その後、固体撮像デバイス３０の受光面に塗布したサンプルＤＮＡのうちハイブリダイゼーションしなかったものは洗い流す。
【００７７】
〔８〕ＤＮＡサンプルの検出方法
ＤＮＡサンプルの検出方法について説明する。まず、上記処理を行った固体撮像デバイス３０を分析台７１にセッティングし、励起光照射装置７２を固体撮像デバイス３０の受光面に対向させ、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７３に接続する。その後、コンピュータ７３を起動し、分析装置７０による蛍光データの計測動作を開始する。
【００７８】
以下、分析装置７０による蛍光データの計測動作について説明する。まず、コンピュータ７３が励起光照射装置７２を制御して励起光照射装置７２を点灯させ、励起光照射装置７２から固体撮像デバイス３０の受光面に向けて励起光を出射させるとともに、コンピュータ７３が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を制御することにより、固体撮像デバイス３０に撮像動作を行わせる。
【００７９】
サンプルＤＮＡが標識されているので、スポット６０，６０，…のうちサンプルＤＮＡとハイブリダイゼーションしたスポット６０からは蛍光（主に可視光波長域）が放出され、対応するダブルゲートトランジスタ２０に蛍光が入射して電子−正孔対を発生させる。
【００８０】
その後、ダブルゲートトランジスタ２０，２０，…のそれぞれの蛍光データを取得し、ＲＡＭに記憶する。このとき、スポット判定テーブルのうち「１」、「２」、「３」、「４」のいずれかのブロックナンバーが書き込まれたセルに対応するダブルゲートトランジスタ２０の蛍光データのみから蛍光の有無を判定する。これにより、スポット６０のないブロックナンバーの蛍光データから蛍光の有無を判定しなくてよいため、蛍光の有無を判定する蛍光データの数を制限しノイズとなるデータが減るので精度を高めることができる。
【００８１】
次に、各スポットブロック毎に、スポット６０があるダブルゲートトランジスタ２０により検出された蛍光データの平均値を算出する。
【００８２】
すなわち、図８に示すように、スポットブロックテーブルにおいて、ブロックナンバー１の行の平均値列のセルには、位置内容列に書き込まれた（Ｂ，１），（Ｂ，２），（Ｃ，１），（Ｃ，２）に対応する各ダブルゲートトランジスタ２０で検出された蛍光データを加算し、加算したセル数で除した平均値Ｖt1が書き込まれる。
【００８３】
同様に、ブロックナンバー２の行の平均値列のセルには、位置内容列に書き込まれた（Ｃ，５），（Ｃ，６），（Ｄ，５），（Ｄ，６）に対応するダブルゲートトランジスタ２０で検出された蛍光データの平均値Ｖt2が書き込まれ、ブロックナンバー３の行の平均値列のセルには、位置内容列に書き込まれた（Ｆ，２），（Ｆ，３），（Ｇ，２），（Ｇ，３）に対応するダブルゲートトランジスタ２０で検出された蛍光データの平均値Ｖt3が書き込まれ、ブロックナンバー４の行の位平均値列のセルには、位置内容列に書き込まれた（Ｇ，６），（Ｇ，７），（Ｈ，６），（Ｈ，７）に対応するダブルゲートトランジスタ２０で検出された蛍光データの平均値Ｖt4が書き込まれる。
【００８４】
コンピュータ７３はブロックナンバー１，２，３，４、・・・に対応する蛍光データの平均値Ｖt1，Ｖt2，Ｖt3，Ｖt4，・・・を１つのブロックの光強度とする二次元の画像データとして取得する。コンピュータ７３は、取得された画像データを入力し、その画像を出力装置７７に出力する。そして、コンピュータ７３の処理が終了する。
【００８５】
作業者は、出力装置７７により出力された画像データからハイブリダイゼーションの有無を確認し、ハイブリダイゼーションが起きていればプローブＤＮＡの塩基配列からサンプルＤＮＡの塩基配列を特定する。即ち、サンプルＤＮＡの塩基配列は、画像の中でハイブリダイゼーションによって蛍光を発した画素に重なったスポット６０と相補的な配列であるので、出力された画像データ中のどの部分が蛍光を発したかによって検体中で発現している遺伝子を特定することができる。
【００８６】
このように、本実施の形態では、ハイブリダイズさせてから励起光を出射して蛍光を検知する前に予めスポット位置を明確に判定することができるので、以降の作業を簡略化できる。つまり、例えば、スポットのある部分の蛍光の有無だけ作業者が判断すればよく、或いはスポット判定テーブルのうちいずれかのブロックナンバーが書き込まれたセルに対応するダブルゲートトランジスタ２０の蛍光データのみから蛍光の有無を判定するので精度を高くすることができる。
【００８７】
また、複数のダブルゲートトランジスタ２０により取得された蛍光データの平均値を求めることで、ノイズを除去し、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。また、蛍光データの平均値を１つのブロックの光強度とすることで、スポット６０の大きさのバラツキが画像データにおける各ブロックの輝度に与える影響をキャンセルすることができる。
【００８８】
〔変形例１〕
なお、固体撮像デバイス３０の受光面を複数のスポットブロックに分けなくてもよい。この場合、スポットの有無の判定結果は、例えば図１１に示すように、スポット判定テーブルに書き込まれる。すなわち、スポット６０が有ると判定したダブルゲートトランジスタ２０に対応するセルには、「１」の値が書き込まれ、他のセルには「０」の値が書き込まれる。そして、蛍光データを取得するときには、スポット判定テーブルのうち「１」の値が書き込まれたセルに対応するダブルゲートトランジスタ２０の蛍光データのみを取得すればよい。
【００８９】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態で用いる生体高分子分析チップ１０の固体撮像デバイス３０は、第１の実施の形態で用いるものと同様であり、その説明を割愛する。
【００９０】
図１２、図１３は本実施の形態に用いる分析支援装置８０である。図１２は、分析支援装置８０に生体高分子分析チップ１０をセッティングした場合の概略側面図であり、図１３は、分析支援装置８０の回路構成を示したブロック図である。図１２において、生体高分子分析チップ１０は破断して示されている。
【００９１】
分析支援装置８０は、第１の実施の形態の分析支援装置７０と同様に、分析台７１と、励起光照射装置７２と、生体高分子分析チップ１０と、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と、コンピュータ７３と、出力装置７７と、スポット検出光源７８と、を備える。さらに、分析支援装置８０は、コンピュータ７３により制御されるスポッター７９を備える。
【００９２】
本実施の形態におけるコンピュータ７３のＲＡＭには、第１の実施の形態と同様に、スポット判定テーブル、スポットブロックテーブルが形成されている。そして本実施の形態のスポットブロックテーブルには、図１４に示すように、第１の実施の形態と同様に、ナンバー列と、位置内容列と、平均値列とが設けられているとともに、さらに、ブロックＩＤ列が設けられている。
【００９３】
ブロックＩＤ列には、各スポットブロックに滴下するスポット溶液の種類に応じて、所定のＩＤ名が書き込まれている。例えばスポットブロック１に対応するブロックナンバー１の行のブロックＩＤ列には、「テストサイト１」と書き込まれている。同様に、ブロックナンバー２の行のブロックＩＤ列には、「テストサイト２」、スポットブロック３に対応するブロックナンバー３の行のブロックＩＤ列には、「ポジティブコントロール」、ブロックナンバー４の行のブロックＩＤ列には、「ネガティブコントロール」と書き込まれている。ポジティブコントロールとは、必ず蛍光体が蛍光を発することを意味し、ネガティブコントロールとは、励起光を照射しても必ず蛍光を発しないことを意味する。
【００９４】
コンピュータ７３はスポッター７９を駆動し、スポットブロックテーブルのブロックＩＤ列に書き込まれたＩＤ名に応じて、各スポットブロックに所定のスポット溶液を滴下する。例えば、「テストサイト１」のＩＤに対応するスポットブロック１には、テストスポット溶液１、「テストサイト２」のＩＤに対応するスポットブロック２には、テストスポット溶液２、「ポジティブコントロール」のＩＤに対応するスポットブロック３には、ポジティブスポット溶液、「ネガティブコントロール」のＩＤに対応するスポットブロック４には、ネガティブスポット溶液、を滴下させる。
【００９５】
ここで、テストスポット溶液１，２としては、それぞれ任意の配列のｃＤＮＡ（プローブＤＮＡ）の溶液、ポジティブスポット溶液としては、サンプルＤＮＡの標識と同じ蛍光物質を含む溶液、又は、例えばサンプルＤＮＡの標識と同じ蛍光物質で標識した任意の配列のＤＮＡ溶液のように、この蛍光物質をスポットした位置に固定化できる溶液、ネガティブスポット溶液としては、サンプルＤＮＡについた蛍光物質と同一の蛍光物質を含まない液体、又は、サンプルＤＮＡについた蛍光物質を固定化しない液体、つまりサンプルＤＮＡとハイブリダイズする物質を含まない液体、例えば純水、またはＤＮＡを含まないテストスポット溶液と同じ溶媒（バッファ溶液）を用いることができる。
【００９６】
スポッター７９は、スポット溶液槽と、洗浄槽と、各種スポット溶液をスポットブロックにスポットするスポット針と、スポット針を駆動する駆動装置とを備える。
【００９７】
スポット溶液槽は各種スポット溶液に対応して１つずつ設けられており、各スポットブロックにスポットされるスポット溶液が貯留されている。洗浄槽にはスポット針の洗浄溶液（純水）が貯留されている。
【００９８】
駆動装置はスポット針をスポット溶液槽、洗浄槽、及び固体撮像デバイス３０上で前後、左右の水平方向、及び上下方向の３軸方向に駆動する。
スポット針はスポット溶液槽に浸されて先端にスポット溶液を付着させ、各スポットブロックにスポットする。
【００９９】
スポッター７９により各スポットブロックにスポット６０を形成する動作について説明する。
まず、コンピュータ７３により駆動される駆動装置がスポットブロック１に対応するテストスポット溶液１が貯留されたスポット溶液槽上にスポット針を水平移動させ、次いでスポット針を上下に動かしてスポット針の先端をスポット溶液槽内のスポット溶液に浸し、先端にスポット溶液を付着させる。次に、駆動装置が先端にスポット溶液が付着したスポット針を固体撮像デバイス３０のスポットブロック１上に水平移動させる。
【０１００】
次に、駆動装置がスポットブロック１上でスポット針を上下に運動させ、スポット針の先端に付着したスポット溶液をスポットブロック１上に滴下し、テストスポット１を形成する。
【０１０１】
その後、駆動装置がスポット針を洗浄槽上に移動し、スポット針を上下に動かしてスポット針の先端を洗浄槽内の洗浄溶液に浸し、スポット針の先端を洗浄する。
【０１０２】
その後、駆動装置は、スポットブロック２に対応するテストスポット溶液２が貯留されたスポット溶液槽上に洗浄されたスポット針を移動する。そして同様にしてスポットブロック２上にテストスポット溶液２を滴下してスポット６０を形成する。以後同様にしてスポットブロック３にポジティブスポット溶液を滴下し、スポットブロック４にネガティブスポット溶液を滴下する。そして、スポットブロック４にネガティブスポット溶液を滴下したタイミングで、ネガティブスポットの検出操作を行う。
【０１０３】
すなわち、コンピュータ７３により、スポット針がスポットブロック４にネガティブスポット溶液を滴下する際の駆動装置のタイミング信号を取り、その後、コンピュータ７３により、スポット検出光源７８を点灯させ、スポット検出光６１を生体高分子分析チップ１０の透明基板１７側から照射するとともに、各ダブルゲートトランジスタ２０，２０，・・・により反射光６２の光量を検出し、スポット６０の有無を判定する。
【０１０４】
ネガティブスポット溶液は純水やバッファ溶液等であるので、乾燥させて実質的に消失してしまった後にそのスポットの位置を光学的に検出することは非常に困難である。これは表面に純水（屈折率約１．４）やバッファ溶液（屈折率約１．４以上）のようにネガティブスポット溶液の屈折率が空気の屈折率（約１．０）より高いので、ネガティブスポット溶液もポジティブスポット溶液もない部分、つまり空気の部分との屈折率の差により光学的に位置を検出するからである。本実施の形態では、ネガティブスポット溶液をスポットした後、直ちにスポットを検出するため、確実にネガティブスポット溶液のスポットを検出することができる。
【０１０５】
なお、テストスポット溶液、ポジティブスポット溶液、ネガティブスポット溶液を滴下するスポットブロックは任意である。また、滴下する順番も任意であるが、ネガティブスポット溶液の滴下を最後に行うことが好ましい。ネガティブスポット溶液の滴下を最後に行わない場合には、ネガティブスポットの検出を行った後に、その後滴下した他のスポット溶液によるスポットの検出を別途行う必要があるが、ネガティブスポット溶液の滴下を最後に行うと、ネガティブスポット溶液のスポットとともに他の全てのスポットの検出も行うことができるからである。
【０１０６】
スポット６０が図１と同様に形成されている場合、第1の実施の形態と同様に、コンピュータ７３のＲＡＭに図７と同様のスポット判定テーブルが作成され、ＲＡＭに作成されたスポットブロックテーブルの位置内容列には、図１４に示すように、スポット判定テーブルのブロックナンバーが書き込まれたセルに対応する座標が書き込まれる。
【０１０７】
そして、第１の実施の形態と同様にして、ＤＮＡサンプルの検出を行い、蛍光データを得ると、平均値列のセルには、対応する位置内容列に書き込まれた座標の各ダブルゲートトランジスタ２０で検出された蛍光データを加算し、加算したセル数で除した平均値Ｖt1，Ｖt2，Ｖt3，Ｖt4が書き込まれる。
【０１０８】
本実施の形態では、コンピュータ７３のＣＰＵが、ブロックＩＤ列に「ポジティブコントロール」と書き込まれた行の平均値列に書き込まれた蛍光データの平均値を、ポジティブコントロールデータＶpcとして扱う。すなわち、Ｖpc＝Ｖt3として扱う。また、ブロックＩＤ列に「ネガティブコントロール」と書き込まれた行の平均値列に書き込まれた蛍光データの平均値を、ネガティブコントロールデータＶncとして扱う。すなわち、Ｖnc＝Ｖt4として扱う。
【０１０９】
そして、コンピュータ７３のＣＰＵは、ネガティブコントロールにおける蛍光データの平均値Ｖncと他のテストサイト１，２における蛍光データの平均値Ｖt1，Ｖt2との大小を比較することで、各テストサイトにおけるハイブリダイズの有無を検出する。
【０１１０】
ネガティブスポット溶液にはＤＮＡが含まれないため、ネガティブスポットには蛍光標識したサンプルＤＮＡは結合しないため、理論上、ネガティブスポットからは蛍光が検出されないが、ゴミ等の不純物がダブルゲートトランジスタ２０上にある場合には、ノイズとして蛍光が検出されることがある。すなわち、Ｖncはノイズの値そのものとなる。
【０１１１】
Ｖnc＜Ｖt1となった場合は、テストスポット１に蛍光標識されたサンプルＤＮＡがハイブリダイズしたものと考えられ、Ｖnc≧Ｖt1となった場合は、テストスポット１に蛍光標識されたサンプルＤＮＡがハイブリダイズしなかったものと考えられる。Vt2についても同様である。
【０１１２】
また、コンピュータ７３のＣＰＵは、ポジティブコントロールにおける蛍光データの平均値Ｖpcと他のテストサイト１，２における蛍光データの平均値Ｖt1，Ｖt2との大小を比較することで、実験系自体の成否の検討を行う。
【０１１３】
ポジティブスポットには、蛍光標識したＤＮＡが付着している。このため、どのような組成のサンプルＤＮＡ溶液を用いた場合でも、ポジティブスポットからは必ず蛍光が検出されるはずである。もしポジティブスポットから蛍光が検出されない場合には、例えば励起光が充分に照射されていない場合や、励起光フィルタ３３やダブルゲートトランジスタ２０が破損している場合など、実験系に何らかの問題があることが疑われ、実験系自体が成り立たないと判定する。一方、蛍光強度の値Ｖt1，Vt2，・・・がVpcよりも小さい場合には、実験系に問題がないと考えられ、蛍光データの信憑性を増すことができる。
【０１１４】
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よい。
【０１１５】
例えば、上記実施の形態では、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。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の実施の形態における生体高分子分析チップ１０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】固体撮像デバイス３０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る。
【図４】図２における固体撮像デバイス３０の光電変換素子を示す拡大図である。
【図５】分析装置７０に生体高分子分析チップ１０をセッティングした概略側面図である。
【図６】分析装置７０の構成を示したブロック図である。
【図７】コンピュータ７３のＲＡＭに作成されるスポット判定テーブルである。
【図８】コンピュータ７３のＲＡＭに作成されるスポットブロックテーブルである。
【図９】Ｐ偏光エネルギー反射率Ｒ14P、Ｓ偏光エネルギー反射率Ｒ14Sを式（５）、（６）に基づいて示したグラフである。
【図１０】Ｐ偏光エネルギー反射率ＲP、Ｓ偏光エネルギー反射率ＲSを式（１７）、（１８）に基づいて示したグラフである。
【図１１】コンピュータ７３のＲＡＭに作成されるスポット判定テーブルである。
【図１２】分析装置８０に生体高分子分析チップ１０をセッティングした概略側面図である。
【図１３】分析装置８０の構成を示したブロック図である。
【図１４】コンピュータ７３のＲＡＭに作成されるスポットブロックテーブルである。
【符号の説明】
【０１１７】
１ 生体高分子分析チップ
３ 固体撮像デバイス（撮像素子）
１７ 透明基板
２０ ダブルゲートトランジスタ（光電変換素子）
６０ スポット
７３ コンピュータ
７８ スポット検出光源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡマイクロアレイ等の生体高分子分析チップを用いた生体高分子分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【特許文献１】特開２０００−１３１２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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てなる固体撮像デバイスの受光面にプローブＤＮＡ等の分子をスポットした生体高分子分析チップを開発している。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が殆ど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。
【０００７】
しかし、どの位置にスポットしたかは、ハイブリダイゼーションの前に把握することができなかった。このため、全ての光電変換素子で取り込まれたデータから蛍光の有無を判定しなければならず、ノイズを含むデータが多いと蛍光の有無そのものの判定精度が低くなってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明の課題は、精度のよい生体高分子分析装置を提供することである。
【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、透明基板上に二次元アレイ状に配列された複数の光電変換素子を備える撮像素子の受光面上に特定の生体高分子と結合するプローブの溶液を滴下しスポットを形成した生体高分子分析チップと、前記生体高分子分析チップに前記透明基板側からスポット検出光を照射するスポット検出光源と、前記スポット検出光の前記スポットの表面における反射光強度に基づいて前記スポットの有無を検出する検出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
前記各スポットは複数の前記光電変換素子の受光面上に形成され、前記検出手段は、前記各スポットに対応する複数の光電変換素子のうち蛍光があると判定された光電変換素子が複数ある場合、それらの蛍光データの平均値をそのスポットの蛍光データとすることが好ましい。
【００１１】
前記検出手段により駆動され、前記撮像素子の受光面上に、蛍光色を発する液体及び蛍光色を発しない液体を選択的に滴下するスポッターを備えることが好ましい。
【００１２】
前記スポッタは、前記蛍光色を発しない液体の滴下を、前記蛍光色を発する液体の滴下の後に行うことが好ましい。
【００１３】
ここで、蛍光色を発しない液体としては、純水、あるいは純水に近い試料、例えば、プローブの溶液と同じ溶媒等を用いることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、生体高分子分析の精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
〔第１の実施の形態〕
〔１〕生体高分子分析チップの全体構成
図１は、本発明を適用した第１の実施形態における生体高分子分析チップ１０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。
【００１７】
この生体高分子分析チップ１０は、透明基板１７と、光電変換素子を透明基板１７上に二次元アレイ状に配列してなる固体撮像デバイス３０と、固体撮像デバイス３０の受光面上において点在したスポット６０，６０，…と、を具備する。
【００１８】
〔２〕固体撮像デバイス
図１〜図４を用いて固体撮像デバイス３０について詳細に説明する。ここで、図３は、固体撮像デバイス３０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４は、図２における固体撮像デバイス３０の光電変換素子を示す拡大図である。
【００１９】
この固体撮像デバイス３０は透明基板１７上に設けられている。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。
【００２０】
この固体撮像デバイス３０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，…が保護絶縁膜３２によってまとめて被覆されている。
【００２１】
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、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。保護絶縁膜３２の表面には、励起光フィルタ３３が設けられる。
【００３１】
以上のように構成された固体撮像デバイス３０は、励起光フィルタ３３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。
【００３２】
〔３〕スポット
次に、スポット６０について説明する。図１、図２、図４に示すように、複数種のスポット６０，６０，…が互いに離間して、固体撮像デバイス３０の上面に配列されている。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。
【００３３】
１つのスポット６０は任意の数のダブルゲートトランジスタ２０上に重なるとともに、他のスポット６０，６０，…と互いに離間す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。
【００３４】
〔４〕分析装置
生体高分子分析チップ１０を分析装置にセッティングして生体高分子分析チップ１０を用いるので、まず分析装置について図５、図６を用いて説明する。図５は、分析装置７０に生体高分子分析チップ１０をセッティングした概略側面図であり、図６は、分析装置７０の構成を示したブロック図である。図５において、生体高分子分析チップ１０は破断して示されている。
【００３５】
分析装置７０は、生体高分子分析チップ１０がセッティングされる分析台７１と、この分析台７１に対して着脱できる生体高分子分析チップ１０と、固体撮像デバイス３０の受光面の上から受光面に向けて励起光を照射する励起光照射装置７２と、固体撮像デバイス３０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及びドレインドライバ７６と、励起光照射装置７２、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を制御するコンピュータ７３と、コンピュータ７３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７７と、分析台７１に埋め込まれたスポット検出光源７８と、を備える。
【００３６】
生体高分子分析チップ１０が分析台７１にセッティングされた場合には、固体撮像デバイス３０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３０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３０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、生体高分子分析チップ１０が分析台７１にセッティングされた場合、固体撮像デバイス３０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。
【００３７】
励起光照射装置７２は分析台７１に対向しており、分析台７１に生体高分子分析チップ１０が搭載された場合に、励起光照射装置７２から面状に出射した励起光が生体高分子分析チップ１０に照射されるようになっている。なお、励起光照射装置７２は、出射する光の波長域を可変可能に設けられていても良い。
【００３８】
出力装置７７はプロッタ、プリンタ又はディスプレイである。スポット検出光源７８は、生体高分子分析チップ１０の下方からスポット検出光６１（可視光、例えば波長５５０ｎｍ）を照射する。
【００３９】
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３０を駆動するものである。
【００４０】
コンピュータ７３は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備え、励起光照射装置７２，スポット検出光源７８を点灯させる機能を有する。また、コンピュータ７３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３０の駆動動作を行わせる機能を有する。また、コンピュータ７３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７７に出力させる機能を有する。
【００４１】
また、コンピュータ７３はドレインドライバ７６から入力した電気信号をＡ／Ｄ変換することで、固体撮像デバイス３０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。そして、コンピュータ７３は後述するように、固体撮像デバイス３０より取得した２つの二次元の画像データの演算を行う機能を有する。
【００４２】
コンピュータ７３のＲＡＭには、各ダブルゲートトランジスタにより出力されるデータが記録される。コンピュータ７３のＣＰＵは、記録されたデータをＲＡＭから読み出し、後述する所定の演算を行い、演算結果を出力する。
【００４３】
図７はコンピュータ７３のＲＡＭに作成されるスポット判定テーブルである。スポット判定テーブルには、生体高分子分析チップ１０の各ダブルゲートトランジスタ２０，２０，・・・に対応して第１〜第８行×Ａ〜Ｈ列のセルが形成されている。スポット判定テーブルは、後述するように、スポット６０の有無により所定の数字が書き込まれる。
【００４４】
図８はコンピュータ７３のＲＡＭに作成されるスポットブロックテーブルである。スポットブロックテーブルは、スポットブロックナンバーが書き込まれたナンバー列と、スポット判定テーブルにおいてスポットブロックナンバーが書き込まれたセルの位置が書き込まれる位置内容列と、スポットブロックナンバーが書き込まれたセルにおいて検出される蛍光データの平均値が書き込まれる平均値列とからなる。
【００４５】
〔５〕スポットの検出原理
ダブルゲートトランジスタ２０上のスポット６０の有無は、図４、図５に示すように、分析装置７０のスポット検出光源７８により、生体高分子分析チップの透明基板１７側からスポット検出光６１を照射し、各ダブルゲートトランジスタ２０，２０，・・・により検出される反射光６２の光量により判定する。ここで、反射光６２の光量によりスポット６０の有無を検出する原理について説明する。
【００４６】
スポット検出光６１は、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分に分離できる。保護絶縁膜３２の屈折率をｎprot、励起光フィルタ３３の屈折率をｎFLTとすると、スポット検出光６１の保護絶縁膜３２と励起光フィルタ３３との界面でのｐ偏光反射率ｒ12P、ｒ12Sは次式（１）、（２）を満たす。
【数１】
【数２】
【００４７】
上記θ1は、スポット検出光６１が保護絶縁膜３２から励起光フィルタ３３に入射するときの入射角であり、上記θ2は励起光フィルタ３３中へ出射する屈折角である。
【００４８】
図４の左側に示すように、励起光フィルタ３３に空気がある（スポット６０がない）場合、空気の屈折率をｎAIRとすると、励起光フィルタ３３と空気との界面でのｐ偏光反射率ｒ24P、ｒ24Sは次式（３）、（４）を満たす。
【数３】
【数４】
【００４９】
上記θ4は、励起光フィルタ３３を透過し空気中へ出射するスポット検出光６１の屈折角である。
【００５０】
そして、２つの界面を合わせたＰ偏光エネルギー反射率Ｒ14P、Ｓ偏光エネルギー反射率Ｒ14Sは、それぞれ次式（５）、（６）を満たす。
【数５】
【数６】
【００５１】
ここで、δ2は次式（７）を満たす。なお、ｄ2は励起光フィルタ３３の膜厚である。
【数７】
【００５２】
図９は生体高分子分析チップ１０のスポット６０が設けられていない部分におけるスポット検出光６１のＰ偏光エネルギー反射率Ｒ14P、Ｓ偏光エネルギー反射率Ｒ14Sを式（５）、（６）に基づいて示したグラフである。なお、λ＝５５０ｎｍ、ｎprot＝１．８７、ｎFLT＝２．３２、ｎAIR＝１．０として計算している。
【００５３】
一方、図４の右側に示すように、励起光フィルタ３３にスポット６０がある場合、スポットを構成する溶液の屈折率をｎhybとすると、励起光フィルタ３３とスポット６０との界面でのｐ偏光反射率ｒ23P、ｒ23Sは次式（８）、（９）を満たす。
【数８】
【数９】
【００５４】
上記θ3は、励起光フィルタ３３を透過したスポット検出光６１のスポット６０中へ出射する屈折角である。
【００５５】
そして、スポット６０と空気との界面でのｐ偏光反射率ｒ34P、ｒ34Sは次式（１０）、（１１）を満たす。
【数１０】
【数１１】
【００５６】
そして、励起光フィルタ３３とスポット６０との界面、及びスポット６０と空気との界面の２つの界面を合成した仮想的な境界面におけるＰ偏光エネルギー反射率Ｒ24P、Ｓ偏光エネルギー反射率Ｒ24Sは、それぞれ次式（１２）、（１３）を満たす。
【数１２】
【数１３】
【００５７】
ここで、δ3は次式（１４）を満たす。なお、ｄ3はスポット６０の高さである。
【数１４】
【００５８】
この２つの界面の仮想的な境界面におけるP偏向反射率ｒ234P、ｒ234Sは、次式（１５）、（１６）を満たす。
【数１５】
【数１６】
【００５９】
そして、この仮想的な界面、及びスポット６０と空気との界面を合成した仮想的な境界面におけるＰ偏光エネルギー反射率ＲP、Ｓ偏光エネルギー反射率ＲSは、それぞれ次式（１７）、（１８）を満たしている。
【数１７】
【数１８】
【００６０】
ここで、φ3Pは上記仮想的な境界面におけるP偏光位相角、φ3Sは上記仮想的な境界面におけるS偏光位相角であり、次式（１９）、（２０）を満たしている。
【数１９】
【数２０】
【００６１】
図１０は生体高分子分析チップ１０上のスポット６０が設けられている部分におけるＰ偏光エネルギー反射率ＲP、Ｓ偏光エネルギー反射率ＲSを式（１７）、（１８）に基づいて示したグラフである。なお、λ＝５５０ｎｍ、ｎprot＝１．８７、ｎFLT＝２．３２、ｎhyb＝１．５２、ｎAIR＝１．０として計算している。
【００６２】
スポット６０がない場合、図９に示すように、低入射角（２０度以下）では、偏向平均反射率は１５％以上であるのに対し、スポット６０がある場合、図１０に示すように、低入射角（２０度以下）では、偏向平均反射率は約５％程度である。このため、スポット６０の有無により各ダブルゲートトランジスタ２０，２０，・・・により検出される反射光６２の強度に３〜５倍の光量差があり、光量が多ければスポット６０がなく、少なければスポット６０があると判別することができる。
【００６３】
〔６〕スポットの検出操作
以下、分析装置７０を用いた生体高分子分析チップ１０の固体撮像デバイス３０の受光面上のスポット６０を検出する操作について説明する。
【００６４】
スポットを検出するには、まず、固体撮像デバイス３０の受光面上にスポット６０を形成した生体高分子分析チップ１０を分析装置７０の分析台７１にセットする。
【００６５】
次いで、コンピュータ７３により、スポット検出光源７８を点灯させ、図４に示すようにスポット検出光６１を生体高分子分析チップ１０の透明基板１７側から照射するとともに、各ダブルゲートトランジスタ２０，２０，・・・により反射光６２の光量を検出し、スポット６０の有無を判定する。スポット６０の有無の判定結果はコンピュータ７３のＲＡＭに記憶される。
【００６６】
ここで、生体高分子分析チップ１０は、固体撮像デバイス３０の受光面をあらかじめ幾つかの領域（スポットブロック）に分割し、各スポットブロックに１つずつスポットを形成したものである。つまり、スポットする位置はおおむね決められており、各スポットブロックは、スポット位置ずれを考慮してスポットがそれぞれ一つずつ入る程度の領域に設定されている。例えば図１に示すように、Ａ〜Ｈ列×第１〜第８行の８×８のダブルゲートトランジスタ２０，２０，・・・からなる領域を、Ａ１〜Ｄ４、Ｅ１〜Ｈ４、Ａ５〜Ｄ８、Ｅ５〜Ｈ８に分け、各領域に１つずつスポット６０が形成されている。なお、図１では、（Ｂ，１），（Ｂ，２），（Ｃ，１），（Ｃ，２），（Ｃ，５），（Ｃ，６），（Ｄ，５），（Ｄ，６），（Ｆ，２），（Ｆ，３），（Ｇ，２），（Ｇ，３），（Ｇ，６），（Ｇ，７），（Ｈ，６），（Ｈ，７）に対応する各ダブルゲートトランジスタ２０上にスポット６０が形成されている。
【００６７】
そして、分割されたスポットブロックごとにスポットブロックナンバーが割り当てられる。例えば、Ａ１〜Ｄ４の領域に１、Ｅ１〜Ｈ４の領域に２、Ａ５〜Ｄ８の領域に３、Ｅ５〜Ｈ８の領域に４のスポットブロックナンバーが割り当てられる。
【００６８】
スポット６０の有無の判定結果は、スポット判定テーブルに書き込まれる。例えば、図７に示すように、スポットブロック１の領域で反射率の違いによりスポット６０が有ると判定されたダブルゲートトランジスタ２０に対応する座標のセル（Ｂ，１），（Ｂ，２），（Ｃ，１），（Ｃ，２）には、ブロックナンバー「１」の値が書き込まれ、他のセルには「０」の値が書き込まれる。
同様に、スポットブロック２の領域でスポット６０が有ると判定されたダブルゲートトランジスタ２０に対応するセル（Ｃ，５），（Ｃ，６），（Ｄ，５），（Ｄ，６）には、ブロックナンバー「２」の値が書き込まれ、他のセルには「０」の値が書き込まれる。
同様に、スポットブロック３の領域でスポット６０が有ると判定されたダブルゲートトランジスタ２０に対応するセル（Ｆ，２），（Ｆ，３），（Ｇ，２），（Ｇ，３）には、ブロックナンバー「３」の値が書き込まれ、他のセルには「０」の値が書き込まれる。
同様に、スポットブロック４の領域でスポット６０が有ると判定されたダブルゲートトランジスタ２０に対応するセル（Ｇ，６），（Ｇ，７），（Ｈ，６），（Ｈ，７）には、ブロックナンバー「４」の値が書き込まれ、他のセルには「０」の値が書き込まれる。
【００６９】
なお、各スポットブロックに対応するセルにあらかじめブロックナンバー「１」、「２」、「３」、「４」、・・・を書き込んでおき、スポット６０がないと判定したセルに「０」の値を書き込んでもよい。
【００７０】
スポット判定テーブルのブロックナンバーが書き込まれたセルに対応する座標は、スポットブロックテーブルのブロックナンバーに対応する位置内容列に書き込まれ、各スポットにおける蛍光データの平均値の算出に用いられる。
【００７１】
例えばブロックナンバー１の行の位置内容列には、ブロックナンバー「１」が書き込まれたセル（Ｂ，１），（Ｂ，２），（Ｃ，１），（Ｃ，２）の座標が書き込まれ、ブロックナンバー２の行の位置内容列には、ブロックナンバー「２」が書き込まれたセル（Ｃ，５），（Ｃ，６），（Ｄ，５），（Ｄ，６）の座標が書き込まれ、ブロックナンバー３の行の位置内容列には、ブロックナンバー「３」が書き込まれたセル（Ｆ，２），（Ｆ，３），（Ｇ，２），（Ｇ，３）の座標が書き込まれ、ブロックナンバー４の行の位置内容列には、ブロックナンバー「４」が書き込まれたセル（Ｇ，６），（Ｇ，７），（Ｈ，６），（Ｈ，７）の座標が書き込まれている。
【００７２】
なお、図１では各スポット６０がそれぞれ４つのダブルゲートトランジスタ２０上に形成されているので、各行の位置内容列には４つの座標が書き込まれているが、その数はスポット６０の形成される位置や大きさによって変動する。
【００７３】
〔７〕ＤＮＡサンプルの処理方法
上記生体高分子分析チップ１０を用いたＤＮＡサンプルの処理方法について説明する。
まず、作業者が検体から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、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。
【００７４】
次いで、作業者が、サンプルＤＮＡを含有した溶液（以下、サンプルＤＮＡ溶液という）を固体撮像デバイス３０の受光面に塗布する。ここで、固体撮像デバイス３０の受光面にサンプルＤＮＡを分布させるために、サンプルＤＮＡを電気泳動させても良い。なお、サンプルＤＮＡ溶液をスポット６０，６０，…に順次又は同時に滴下しても良い。このとき、サンプルＤＮＡが一本鎖となるようにサンプルＤＮＡ溶液は加熱されている。
【００７５】
その後、プローブＤＮＡとサンプルＤＮＡ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１０を所定の温度に冷却する。これにより、スポット６０，６０，…のなかにサンプルＤＮＡと相補的なプローブＤＮＡがあれば、これとハイブリダイズする。一方、スポット６０，６０，…のなかにサンプルＤＮＡと相補的なものがなければ、サンプルＤＮＡはどのスポット６０，６０，…にも結合しない。
【００７６】
その後、固体撮像デバイス３０の受光面に塗布したサンプルＤＮＡのうちハイブリダイゼーションしなかったものは洗い流す。
【００７７】
〔８〕ＤＮＡサンプルの検出方法
ＤＮＡサンプルの検出方法について説明する。まず、上記処理を行った固体撮像デバイス３０を分析台７１にセッティングし、励起光照射装置７２を固体撮像デバイス３０の受光面に対向させ、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７３に接続する。その後、コンピュータ７３を起動し、分析装置７０による蛍光データの計測動作を開始する。
【００７８】
以下、分析装置７０による蛍光データの計測動作について説明する。まず、コンピュータ７３が励起光照射装置７２を制御して励起光照射装置７２を点灯させ、励起光照射装置７２から固体撮像デバイス３０の受光面に向けて励起光を出射させるとともに、コンピュータ７３が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を制御することにより、固体撮像デバイス３０に撮像動作を行わせる。
【００７９】
サンプルＤＮＡが標識されているので、スポット６０，６０，…のうちサンプルＤＮＡとハイブリダイゼーションしたスポット６０からは蛍光（主に可視光波長域）が放出され、対応するダブルゲートトランジスタ２０に蛍光が入射して電子−正孔対を発生させる。
【００８０】
その後、ダブルゲートトランジスタ２０，２０，…のそれぞれの蛍光データを取得し、ＲＡＭに記憶する。このとき、スポット判定テーブルのうち「１」、「２」、「３」、「４」のいずれかのブロックナンバーが書き込まれたセルに対応するダブルゲートトランジスタ２０の蛍光データのみから蛍光の有無を判定する。これにより、スポット６０のないブロックナンバーの蛍光データから蛍光の有無を判定しなくてよいため、蛍光の有無を判定する蛍光データの数を制限しノイズとなるデータが減るので精度を高めることができる。
【００８１】
次に、各スポットブロック毎に、スポット６０があるダブルゲートトランジスタ２０により検出された蛍光データの平均値を算出する。
【００８２】
すなわち、図８に示すように、スポットブロックテーブルにおいて、ブロックナンバー１の行の平均値列のセルには、位置内容列に書き込まれた（Ｂ，１），（Ｂ，２），（Ｃ，１），（Ｃ，２）に対応する各ダブルゲートトランジスタ２０で検出された蛍光データを加算し、加算したセル数で除した平均値Ｖt1が書き込まれる。
【００８３】
同様に、ブロックナンバー２の行の平均値列のセルには、位置内容列に書き込まれた（Ｃ，５），（Ｃ，６），（Ｄ，５），（Ｄ，６）に対応するダブルゲートトランジスタ２０で検出された蛍光データの平均値Ｖt2が書き込まれ、ブロックナンバー３の行の平均値列のセルには、位置内容列に書き込まれた（Ｆ，２），（Ｆ，３），（Ｇ，２），（Ｇ，３）に対応するダブルゲートトランジスタ２０で検出された蛍光データの平均値Ｖt3が書き込まれ、ブロックナンバー４の行の位平均値列のセルには、位置内容列に書き込まれた（Ｇ，６），（Ｇ，７），（Ｈ，６），（Ｈ，７）に対応するダブルゲートトランジスタ２０で検出された蛍光データの平均値Ｖt4が書き込まれる。
【００８４】
コンピュータ７３はブロックナンバー１，２，３，４、・・・に対応する蛍光データの平均値Ｖt1，Ｖt2，Ｖt3，Ｖt4，・・・を１つのブロックの光強度とする二次元の画像データとして取得する。コンピュータ７３は、取得された画像データを入力し、その画像を出力装置７７に出力する。そして、コンピュータ７３の処理が終了する。
【００８５】
作業者は、出力装置７７により出力された画像データからハイブリダイゼーションの有無を確認し、ハイブリダイゼーションが起きていればプローブＤＮＡの塩基配列からサンプルＤＮＡの塩基配列を特定する。即ち、サンプルＤＮＡの塩基配列は、画像の中でハイブリダイゼーションによって蛍光を発した画素に重なったスポット６０と相補的な配列であるので、出力された画像データ中のどの部分が蛍光を発したかによって検体中で発現している遺伝子を特定することができる。
【００８６】
このように、本実施の形態では、ハイブリダイズさせてから励起光を出射して蛍光を検知する前に予めスポット位置を明確に判定することができるので、以降の作業を簡略化できる。つまり、例えば、スポットのある部分の蛍光の有無だけ作業者が判断すればよく、或いはスポット判定テーブルのうちいずれかのブロックナンバーが書き込まれたセルに対応するダブルゲートトランジスタ２０の蛍光データのみから蛍光の有無を判定するので精度を高くすることができる。
【００８７】
また、複数のダブルゲートトランジスタ２０により取得された蛍光データの平均値を求めることで、ノイズを除去し、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。また、蛍光データの平均値を１つのブロックの光強度とすることで、スポット６０の大きさのバラツキが画像データにおける各ブロックの輝度に与える影響をキャンセルすることができる。
【００８８】
〔変形例１〕
なお、固体撮像デバイス３０の受光面を複数のスポットブロックに分けなくてもよい。この場合、スポットの有無の判定結果は、例えば図１１に示すように、スポット判定テーブルに書き込まれる。すなわち、スポット６０が有ると判定したダブルゲートトランジスタ２０に対応するセルには、「１」の値が書き込まれ、他のセルには「０」の値が書き込まれる。そして、蛍光データを取得するときには、スポット判定テーブルのうち「１」の値が書き込まれたセルに対応するダブルゲートトランジスタ２０の蛍光データのみを取得すればよい。
【００８９】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態で用いる生体高分子分析チップ１０の固体撮像デバイス３０は、第１の実施の形態で用いるものと同様であり、その説明を割愛する。
【００９０】
図１２、図１３は本実施の形態に用いる分析支援装置８０である。図１２は、分析支援装置８０に生体高分子分析チップ１０をセッティングした場合の概略側面図であり、図１３は、分析支援装置８０の回路構成を示したブロック図である。図１２において、生体高分子分析チップ１０は破断して示されている。
【００９１】
分析支援装置８０は、第１の実施の形態の分析支援装置７０と同様に、分析台７１と、励起光照射装置７２と、生体高分子分析チップ１０と、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と、コンピュータ７３と、出力装置７７と、スポット検出光源７８と、を備える。さらに、分析支援装置８０は、コンピュータ７３により制御されるスポッター７９を備える。
【００９２】
本実施の形態におけるコンピュータ７３のＲＡＭには、第１の実施の形態と同様に、スポット判定テーブル、スポットブロックテーブルが形成されている。そして本実施の形態のスポットブロックテーブルには、図１４に示すように、第１の実施の形態と同様に、ナンバー列と、位置内容列と、平均値列とが設けられているとともに、さらに、ブロックＩＤ列が設けられている。
【００９３】
ブロックＩＤ列には、各スポットブロックに滴下するスポット溶液の種類に応じて、所定のＩＤ名が書き込まれている。例えばスポットブロック１に対応するブロックナンバー１の行のブロックＩＤ列には、「テストサイト１」と書き込まれている。同様に、ブロックナンバー２の行のブロックＩＤ列には、「テストサイト２」、スポットブロック３に対応するブロックナンバー３の行のブロックＩＤ列には、「ポジティブコントロール」、ブロックナンバー４の行のブロックＩＤ列には、「ネガティブコントロール」と書き込まれている。ポジティブコントロールとは、必ず蛍光体が蛍光を発することを意味し、ネガティブコントロールとは、励起光を照射しても必ず蛍光を発しないことを意味する。
【００９４】
コンピュータ７３はスポッター７９を駆動し、スポットブロックテーブルのブロックＩＤ列に書き込まれたＩＤ名に応じて、各スポットブロックに所定のスポット溶液を滴下する。例えば、「テストサイト１」のＩＤに対応するスポットブロック１には、テストスポット溶液１、「テストサイト２」のＩＤに対応するスポットブロック２には、テストスポット溶液２、「ポジティブコントロール」のＩＤに対応するスポットブロック３には、ポジティブスポット溶液、「ネガティブコントロール」のＩＤに対応するスポットブロック４には、ネガティブスポット溶液、を滴下させる。
【００９５】
ここで、テストスポット溶液１，２としては、それぞれ任意の配列のｃＤＮＡ（プローブＤＮＡ）の溶液、ポジティブスポット溶液としては、サンプルＤＮＡの標識と同じ蛍光物質を含む溶液、又は、例えばサンプルＤＮＡの標識と同じ蛍光物質で標識した任意の配列のＤＮＡ溶液のように、この蛍光物質をスポットした位置に固定化できる溶液、ネガティブスポット溶液としては、サンプルＤＮＡについた蛍光物質と同一の蛍光物質を含まない液体、又は、サンプルＤＮＡについた蛍光物質を固定化しない液体、つまりサンプルＤＮＡとハイブリダイズする物質を含まない液体、例えば純水、またはＤＮＡを含まないテストスポット溶液と同じ溶媒（バッファ溶液）を用いることができる。
【００９６】
スポッター７９は、スポット溶液槽と、洗浄槽と、各種スポット溶液をスポットブロックにスポットするスポット針と、スポット針を駆動する駆動装置とを備える。
【００９７】
スポット溶液槽は各種スポット溶液に対応して１つずつ設けられており、各スポットブロックにスポットされるスポット溶液が貯留されている。洗浄槽にはスポット針の洗浄溶液（純水）が貯留されている。
【００９８】
駆動装置はスポット針をスポット溶液槽、洗浄槽、及び固体撮像デバイス３０上で前後、左右の水平方向、及び上下方向の３軸方向に駆動する。
スポット針はスポット溶液槽に浸されて先端にスポット溶液を付着させ、各スポットブロックにスポットする。
【００９９】
スポッター７９により各スポットブロックにスポット６０を形成する動作について説明する。
まず、コンピュータ７３により駆動される駆動装置がスポットブロック１に対応するテストスポット溶液１が貯留されたスポット溶液槽上にスポット針を水平移動させ、次いでスポット針を上下に動かしてスポット針の先端をスポット溶液槽内のスポット溶液に浸し、先端にスポット溶液を付着させる。次に、駆動装置が先端にスポット溶液が付着したスポット針を固体撮像デバイス３０のスポットブロック１上に水平移動させる。
【０１００】
次に、駆動装置がスポットブロック１上でスポット針を上下に運動させ、スポット針の先端に付着したスポット溶液をスポットブロック１上に滴下し、テストスポット１を形成する。
【０１０１】
その後、駆動装置がスポット針を洗浄槽上に移動し、スポット針を上下に動かしてスポット針の先端を洗浄槽内の洗浄溶液に浸し、スポット針の先端を洗浄する。
【０１０２】
その後、駆動装置は、スポットブロック２に対応するテストスポット溶液２が貯留されたスポット溶液槽上に洗浄されたスポット針を移動する。そして同様にしてスポットブロック２上にテストスポット溶液２を滴下してスポット６０を形成する。以後同様にしてスポットブロック３にポジティブスポット溶液を滴下し、スポットブロック４にネガティブスポット溶液を滴下する。そして、スポットブロック４にネガティブスポット溶液を滴下したタイミングで、ネガティブスポットの検出操作を行う。
【０１０３】
すなわち、コンピュータ７３により、スポット針がスポットブロック４にネガティブスポット溶液を滴下する際の駆動装置のタイミング信号を取り、その後、コンピュータ７３により、スポット検出光源７８を点灯させ、スポット検出光６１を生体高分子分析チップ１０の透明基板１７側から照射するとともに、各ダブルゲートトランジスタ２０，２０，・・・により反射光６２の光量を検出し、スポット６０の有無を判定する。
【０１０４】
ネガティブスポット溶液は純水やバッファ溶液等であるので、乾燥させて実質的に消失してしまった後にそのスポットの位置を光学的に検出することは非常に困難である。これは表面に純水（屈折率約１．４）やバッファ溶液（屈折率約１．４以上）のようにネガティブスポット溶液の屈折率が空気の屈折率（約１．０）より高いので、ネガティブスポット溶液もポジティブスポット溶液もない部分、つまり空気の部分との屈折率の差により光学的に位置を検出するからである。本実施の形態では、ネガティブスポット溶液をスポットした後、直ちにスポットを検出するため、確実にネガティブスポット溶液のスポットを検出することができる。
【０１０５】
なお、テストスポット溶液、ポジティブスポット溶液、ネガティブスポット溶液を滴下するスポットブロックは任意である。また、滴下する順番も任意であるが、ネガティブスポット溶液の滴下を最後に行うことが好ましい。ネガティブスポット溶液の滴下を最後に行わない場合には、ネガティブスポットの検出を行った後に、その後滴下した他のスポット溶液によるスポットの検出を別途行う必要があるが、ネガティブスポット溶液の滴下を最後に行うと、ネガティブスポット溶液のスポットとともに他の全てのスポットの検出も行うことができるからである。
【０１０６】
スポット６０が図１と同様に形成されている場合、第1の実施の形態と同様に、コンピュータ７３のＲＡＭに図７と同様のスポット判定テーブルが作成され、ＲＡＭに作成されたスポットブロックテーブルの位置内容列には、図１４に示すように、スポット判定テーブルのブロックナンバーが書き込まれたセルに対応する座標が書き込まれる。
【０１０７】
そして、第１の実施の形態と同様にして、ＤＮＡサンプルの検出を行い、蛍光データを得ると、平均値列のセルには、対応する位置内容列に書き込まれた座標の各ダブルゲートトランジスタ２０で検出された蛍光データを加算し、加算したセル数で除した平均値Ｖt1，Ｖt2，Ｖt3，Ｖt4が書き込まれる。
【０１０８】
本実施の形態では、コンピュータ７３のＣＰＵが、ブロックＩＤ列に「ポジティブコントロール」と書き込まれた行の平均値列に書き込まれた蛍光データの平均値を、ポジティブコントロールデータＶpcとして扱う。すなわち、Ｖpc＝Ｖt3として扱う。また、ブロックＩＤ列に「ネガティブコントロール」と書き込まれた行の平均値列に書き込まれた蛍光データの平均値を、ネガティブコントロールデータＶncとして扱う。すなわち、Ｖnc＝Ｖt4として扱う。
【０１０９】
そして、コンピュータ７３のＣＰＵは、ネガティブコントロールにおける蛍光データの平均値Ｖncと他のテストサイト１，２における蛍光データの平均値Ｖt1，Ｖt2との大小を比較することで、各テストサイトにおけるハイブリダイズの有無を検出する。
【０１１０】
ネガティブスポット溶液にはＤＮＡが含まれないため、ネガティブスポットには蛍光標識したサンプルＤＮＡは結合しないため、理論上、ネガティブスポットからは蛍光が検出されないが、ゴミ等の不純物がダブルゲートトランジスタ２０上にある場合には、ノイズとして蛍光が検出されることがある。すなわち、Ｖncはノイズの値そのものとなる。
【０１１１】
Ｖnc＜Ｖt1となった場合は、テストスポット１に蛍光標識されたサンプルＤＮＡがハイブリダイズしたものと考えられ、Ｖnc≧Ｖt1となった場合は、テストスポット１に蛍光標識されたサンプルＤＮＡがハイブリダイズしなかったものと考えられる。Vt2についても同様である。
【０１１２】
また、コンピュータ７３のＣＰＵは、ポジティブコントロールにおける蛍光データの平均値Ｖpcと他のテストサイト１，２における蛍光データの平均値Ｖt1，Ｖt2との大小を比較することで、実験系自体の成否の検討を行う。
【０１１３】
ポジティブスポットには、蛍光標識したＤＮＡが付着している。このため、どのような組成のサンプルＤＮＡ溶液を用いた場合でも、ポジティブスポットからは必ず蛍光が検出されるはずである。もしポジティブスポットから蛍光が検出されない場合には、例えば励起光が充分に照射されていない場合や、励起光フィルタ３３やダブルゲートトランジスタ２０が破損している場合など、実験系に何らかの問題があることが疑われ、実験系自体が成り立たないと判定する。一方、蛍光強度の値Ｖt1，Vt2，・・・がVpcよりも小さい場合には、実験系に問題がないと考えられ、蛍光データの信憑性を増すことができる。
【０１１４】
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よい。
【０１１５】
例えば、上記実施の形態では、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。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の実施の形態における生体高分子分析チップ１０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】固体撮像デバイス３０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る。
【図４】図２における固体撮像デバイス３０の光電変換素子を示す拡大図である。
【図５】分析装置７０に生体高分子分析チップ１０をセッティングした概略側面図である。
【図６】分析装置７０の構成を示したブロック図である。
【図７】コンピュータ７３のＲＡＭに作成されるスポット判定テーブルである。
【図８】コンピュータ７３のＲＡＭに作成されるスポットブロックテーブルである。
【図９】Ｐ偏光エネルギー反射率Ｒ14P、Ｓ偏光エネルギー反射率Ｒ14Sを式（５）、（６）に基づいて示したグラフである。
【図１０】Ｐ偏光エネルギー反射率ＲP、Ｓ偏光エネルギー反射率ＲSを式（１７）、（１８）に基づいて示したグラフである。
【図１１】コンピュータ７３のＲＡＭに作成されるスポット判定テーブルである。
【図１２】分析装置８０に生体高分子分析チップ１０をセッティングした概略側面図である。
【図１３】分析装置８０の構成を示したブロック図である。
【図１４】コンピュータ７３のＲＡＭに作成されるスポットブロックテーブルである。
【符号の説明】
【０１１７】
１ 生体高分子分析チップ
３ 固体撮像デバイス（撮像素子）
１７ 透明基板
２０ ダブルゲートトランジスタ（光電変換素子）
６０ スポット
７３ コンピュータ
７８ スポット検出光源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に二次元アレイ状に配列された複数の光電変換素子を備える撮像素子の受光面上に特定の生体高分子と結合するプローブの溶液を滴下しスポットを形成した生体高分子分析チップと、
前記生体高分子分析チップに前記透明基板側からスポット検出光を照射するスポット検出光源と、
前記スポット検出光の前記スポットの表面における反射光強度に基づいて前記スポットの有無を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする生体高分子分析装置。
【請求項２】
前記各スポットは複数の前記光電変換素子の受光面上に形成され、
前記検出手段は、前記各スポットに対応する複数の光電変換素子のうち蛍光があると判定された光電変換素子が複数ある場合、それらの蛍光データの平均値をそのスポットの蛍光データとすることを特徴とする請求項１に記載の生体高分子分析装置。
【請求項３】
前記検出手段により駆動され、前記撮像素子の受光面上に、蛍光色を発する液体及び蛍光色を発しない液体を選択的に滴下するスポッターを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の生体高分子分析装置。
【請求項４】
前記スポッタは、前記蛍光色を発しない液体の滴下を、前記蛍光色を発する液体の滴下の後に行うことを特徴とする請求項３に記載の生体高分子分析装置。
【請求項１】
透明基板上に二次元アレイ状に配列された複数の光電変換素子を備える撮像素子の受光面上に特定の生体高分子と結合するプローブの溶液を滴下しスポットを形成した生体高分子分析チップと、
前記生体高分子分析チップに前記透明基板側からスポット検出光を照射するスポット検出光源と、
前記スポット検出光の前記スポットの表面における反射光強度に基づいて前記スポットの有無を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする生体高分子分析装置。
【請求項２】
前記各スポットは複数の前記光電変換素子の受光面上に形成され、
前記検出手段は、前記各スポットに対応する複数の光電変換素子のうち蛍光があると判定された光電変換素子が複数ある場合、それらの蛍光データの平均値をそのスポットの蛍光データとすることを特徴とする請求項１に記載の生体高分子分析装置。
【請求項３】
前記検出手段により駆動され、前記撮像素子の受光面上に、蛍光色を発する液体及び蛍光色を発しない液体を選択的に滴下するスポッターを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の生体高分子分析装置。
【請求項４】
前記スポッタは、前記蛍光色を発しない液体の滴下を、前記蛍光色を発する液体の滴下の後に行うことを特徴とする請求項３に記載の生体高分子分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−２７５５７６（Ｐ２００６−２７５５７６Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９１２８１（Ｐ２００５−９１２８１）
【出願日】平成１７年３月２８日（２００５．３．２８）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２８日（２００５．３．２８）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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