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JP6612651B2 - Manufacturing method of biosensor chip - Google Patents

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JP6612651B2
JP6612651B2 JP2016034033A JP2016034033A JP6612651B2 JP 6612651 B2 JP6612651 B2 JP 6612651B2 JP 2016034033 A JP2016034033 A JP 2016034033A JP 2016034033 A JP2016034033 A JP 2016034033A JP 6612651 B2 JP6612651 B2 JP 6612651B2
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working electrode
region
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治 竹内
祐助 田原
潔 都甲
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New Japan Radio Co Ltd
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New Japan Radio Co Ltd
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  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Description

本発明は、バイオセンサチップの製造方法に関する。より詳細には、作用極が選択的に修飾されたバイオセンサチップの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a biosensor chip. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a biosensor chip in which a working electrode is selectively modified.

近年、生体由来の試料に含まれる物質を、免疫反応や酵素反応により検出もしくは定量するバイオセンサが開発されているが、通常、これらのセンサでは測定対象物質と相互作用する生体材料、例えば、DNA、オリゴヌクレオチド、抗体、受容体、酵素などをセンサに固定して用いている。これらの生体材料の固定化の方法として、電極またはその一部に金または白金などを用い、その表面にチオール溶液などにより自己組織化単分子膜(Self-Assembled Monolayer:SAM)を作製し、架橋剤等を介して生体材料を固定化させる方法が提案されている。また、SAMの材料としては、様々なものが提案されており、それぞれのSAMに適合した処理方法が採用されている。   In recent years, biosensors for detecting or quantifying substances contained in biological samples by immune reactions or enzymatic reactions have been developed. Usually, these sensors use biological materials that interact with the substance to be measured, such as DNA. Oligonucleotides, antibodies, receptors, enzymes, etc. are fixed to the sensor. As a method for immobilizing these biomaterials, a self-assembled monolayer (SAM) is produced by using thiol solution or the like on the surface of the electrode or part of it using gold or platinum, and crosslinked. A method of immobilizing a biomaterial through an agent or the like has been proposed. Various materials have been proposed as SAM materials, and processing methods suitable for each SAM are employed.

一方、この種のバイオセンサチップは、測定後に再使用されることはなく、使い捨てされる。そのため、バイオセンサチップの低価格化が望まれており、小型化がすすんでいる。例えば、同一基板上に平板型や薄膜状の作用極、対極および参照極をパターニングしたバイオセンサチップなどがあり、これらのバイオセンサチップでは、作用極と対極や参照極との距離が近くなり、また、同一平面上に形成されているため、溶液による処理により作用極の表面のみに上述のような修飾を施すことが難しくなっている。特許文献1ではコルチゾールを測定するための電気化学イムノアッセイに用いる小型のセンサチップであって、一対のくし型電極を作用極とし、少なくとも一方にコルチゾール抗体を固定し、作用極と同一面に対極および参照極が形成されたセンサチップが開示されているが、少なくとも一方の作用極のみを抗体で選択的に修飾する方法は開示されていない。   On the other hand, this type of biosensor chip is not reused after measurement and is disposable. For this reason, it is desired to reduce the cost of the biosensor chip, and miniaturization is progressing. For example, there are biosensor chips that have a flat or thin-film working electrode, counter electrode, and reference electrode patterned on the same substrate, and in these biosensor chips, the distance between the working electrode and the counter electrode or reference electrode is reduced. Moreover, since they are formed on the same plane, it is difficult to perform the above-described modification only on the surface of the working electrode by treatment with a solution. Patent Document 1 discloses a small sensor chip used in an electrochemical immunoassay for measuring cortisol, in which a pair of comb-shaped electrodes is used as a working electrode, a cortisol antibody is fixed to at least one of the electrodes, Although a sensor chip in which a reference electrode is formed is disclosed, a method for selectively modifying only at least one working electrode with an antibody is not disclosed.

一方特許文献2には、作用極に溶液を滴下して修飾を行い、その溶液が作用極部分に選択的に留まるよう、作用極の周囲を溶液に対する親和性の相対的に低い領域とする方法が開示されている。   On the other hand, Patent Document 2 discloses a method in which a solution is dropped onto a working electrode for modification, and a region having a relatively low affinity for the solution is provided around the working electrode so that the solution selectively stays at the working electrode portion. Is disclosed.

特開2011−002430号公報JP 2011-002430 A 特開2007−278981号公報JP 2007-278981 A

しかし、特許文献1の方法では、基板の製造工程が複雑となり、また特許文献2の方法では液滴での処理を要するため、一度に大量のセンサチップを製造する際には、余分な設備が必要となるといった問題がある。また、プレナー型のバイオセンサチップでは、一定容量の試料を測定することは困難である。   However, the method of Patent Document 1 complicates the substrate manufacturing process, and the method of Patent Document 2 requires treatment with droplets. Therefore, when manufacturing a large number of sensor chips at one time, extra equipment is required. There is a problem that it is necessary. In addition, with a planar biosensor chip, it is difficult to measure a certain volume of sample.

さらに、作用極と他の電極とを別部材に形成し、それぞれ組み合わせる方法では、複数の部材を必要とし、組み立て工程も増加し、小型化および低コスト化が難しいという問題がある。   Furthermore, in the method of forming the working electrode and the other electrode as separate members and combining them, there is a problem that a plurality of members are required, the assembly process is increased, and it is difficult to reduce the size and cost.

そこで、本発明は、対極や参照極に影響を及ぼすことなく作用極のみを修飾したバイオセンサチップを、低コストで容易に大量製造可能な製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of easily mass-producing a biosensor chip in which only a working electrode is modified without affecting a counter electrode or a reference electrode.

本発明者らは、鋭意検討した結果、作用極以外の電極を別部材である蓋部に形成し、ベース基板には作用極のみを形成するバイオセンサチップを、複数のベース基板をマトリクス状に配置した第1集合基板と、複数の蓋部をマトリクス状に配置した第2集合基板とをそれぞれ用意し、これらを貼り合せて個片化して製造することにより、小型のバイオセンサチップを、効率的に低コストで大量製造できることを見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies, the inventors have formed electrodes other than the working electrode on the lid, which is a separate member, a biosensor chip that forms only the working electrode on the base substrate, and a plurality of base substrates in a matrix. A first collective substrate arranged and a second collective substrate in which a plurality of lids are arranged in a matrix are prepared, and these are bonded together to produce individual pieces, thereby reducing the size of a small biosensor chip. The present invention has been completed by finding that it can be mass-produced at low cost.

すなわち、本発明は、
[1](A)反応領域を形成するための凹部を備えた複数のベース基板が切断予定領域を介して連続してマトリクス状に形成される第1集合基板を準備する工程と、
(B)前記第1集合基板の各ベース基板に、作用極、該作用極と接続された引出電極、および対極接続用引出電極を形成する工程と、
(C)前記作用極に修飾を行う工程と、
(D)複数の蓋部が切断予定領域を介して連続してマトリクス状に形成され、前記第1集合基板上に重ねられたとき、前記凹部を被覆して反応領域を形成すると共に、前記ベース基板上の前記作用極と接続された引出電極および前記対極接続用引出電極のそれぞれ少なくとも一部を露出させる第2集合基板を準備する工程と、
(E)前記第2集合基板の前記蓋部が前記ベース基板上に重ねられたときに前記作用極と対向する位置に、対極および該対極と接続された引出電極を形成する工程と、
(F)前記第1集合基板と前記第2集合基板とを、前記作用極と前記対極とが対向し、かつ、前記ベース基板の対極接続用引出電極と前記蓋部の対極と接続された引出電極とが接続されるように、前記第1集合基板の前記切断予定領域と前記第2集合基板の前記切断予定領域とを対応させて貼り合せ、バイオセンサチップ集合基板を得る工程と、
(G)前記バイオセンサチップ集合基板を前記切断予定領域で切断し、個片化する工程
とを含むバイオセンサチップの製造方法、
[2]試料供給口または通気口の少なくともいずれかが前記第1集合基板に設けられ、前記試料供給口または前記通気口が隣接する前記ベース基板の前記凹部に連通していることを特徴とする上記[1]記載のバイオセンサチップの製造方法、
[3]前記作用極に修飾を行う工程が、前記作用極に選択的に修飾を行う工程であることを特徴とする上記[1]または[2]記載のバイオセンサチップの製造方法、および
[4]前記反応領域を形成するための凹部と、前記蓋部の該反応領域を形成するための凹部に対応する領域に親水性処理を行う工程をさらに含む上記[1]〜[3]のいずれかに記載のバイオセンサチップの製造方法
に関する。
That is, the present invention
[1] (A) A step of preparing a first aggregate substrate in which a plurality of base substrates having recesses for forming a reaction region are continuously formed in a matrix through the planned cutting region;
(B) forming a working electrode, an extraction electrode connected to the working electrode, and a counter electrode connection extraction electrode on each base substrate of the first collective substrate;
(C) modifying the working electrode;
(D) When a plurality of lids are continuously formed in a matrix through the scheduled cutting region and are stacked on the first collective substrate, a reaction region is formed by covering the concave portion, and the base Preparing a second aggregate substrate that exposes at least a part of each of the extraction electrode connected to the working electrode on the substrate and the extraction electrode for counter electrode connection;
(E) forming a counter electrode and an extraction electrode connected to the counter electrode at a position facing the working electrode when the lid portion of the second aggregate substrate is overlaid on the base substrate;
(F) The first collective substrate and the second collective substrate, wherein the working electrode and the counter electrode face each other, and the counter electrode connecting lead electrode of the base substrate is connected to the counter electrode of the lid portion Bonding the corresponding scheduled cutting region of the first collective substrate and the planned cutting region of the second collective substrate so as to be connected to an electrode, and obtaining a biosensor chip collective substrate;
(G) cutting the biosensor chip assembly substrate in the planned cutting region and dividing it into individual pieces,
[2] At least one of a sample supply port or a vent is provided in the first collective substrate, and the sample supply port or the vent communicates with the concave portion of the adjacent base substrate. The method for producing a biosensor chip according to [1] above,
[3] The method for producing a biosensor chip according to [1] or [2] above, wherein the step of modifying the working electrode is a step of selectively modifying the working electrode; 4] Any of the above-mentioned [1] to [3], further comprising a step of performing a hydrophilic treatment on the concave portion for forming the reaction region and the region corresponding to the concave portion for forming the reaction region of the lid portion. The present invention relates to a method for producing the biosensor chip according to claim 1.

本発明のバイオセンサチップの製造方法によれば、作用極のみを選択的に修飾した小型のバイオセンサチップを低コストで大量生産できるため、測定毎に使い捨て使用が可能(ディスポーザブル)なバイオセンサチップを提供することができる。このため、少量の唾液等の試料で簡便に測定することができ、個人差の大きいストレスセンサーとして用いる場合には、容易に個々人の傾向を蓄積し、その後の測定結果の評価にフィードバックできるという利点を有する。   According to the method for manufacturing a biosensor chip of the present invention, a small-sized biosensor chip in which only the working electrode is selectively modified can be mass-produced at low cost, so that the biosensor chip can be disposable for each measurement (disposable). Can be provided. For this reason, it can be easily measured with a small amount of sample such as saliva, and when used as a stress sensor with a large individual difference, it is easy to accumulate individual trends and feed back to subsequent evaluation of measurement results Have

本発明のバイオセンサチップの製造方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the manufacturing method of the biosensor chip of this invention. 図1の製造方法のS1a工程の平面説明図である。It is plane explanatory drawing of S1a process of the manufacturing method of FIG. 図1の製造方法のS2a工程の平面説明図である。It is plane explanatory drawing of S2a process of the manufacturing method of FIG. 図1の製造方法のS1b工程の平面説明図である。It is a plane explanatory view of S1b process of the manufacturing method of FIG. 図1の製造方法のS2b工程の平面説明図である。It is a plane explanatory view of S2b process of the manufacturing method of FIG. 図1の製造方法のS4工程の平面説明図である。It is plane explanatory drawing of S4 process of the manufacturing method of FIG. 図1の製造方法で製造されたバイオセンサチップの一例の平面説明図である。It is a plane explanatory view of an example of a biosensor chip manufactured with the manufacturing method of FIG. 図3のバイオセンサチップのA−A断面の説明図である。It is explanatory drawing of the AA cross section of the biosensor chip | tip of FIG. 図3のバイオセンサチップの蓋部とベース基板との分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the cover part and base substrate of the biosensor chip of FIG. 図1の製造方法で製造されたバイオセンサチップの他の例の平面説明図である。It is a plane explanatory view of other examples of the biosensor chip manufactured with the manufacturing method of FIG. 図6のバイオセンサチップのベース基板の平面説明図である。FIG. 7 is an explanatory plan view of a base substrate of the biosensor chip of FIG. 6. 図6のバイオセンサチップの蓋部の作用極と対向する面の平面説明図である。It is a plane explanatory view of the surface facing the working electrode of the lid of the biosensor chip of FIG. 図6のバイオセンサチップのB−B断面の説明図である。It is explanatory drawing of the BB cross section of the biosensor chip | tip of FIG. 図6のバイオセンサチップの蓋部とベース基板との分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the cover part and base substrate of the biosensor chip of FIG. 図1の製造方法で製造されたバイオセンサチップのまた別の例の平面説明図である。It is a plane explanatory view of another example of the biosensor chip manufactured by the manufacturing method of FIG. 図11のバイオセンサチップのベース基板の平面説明図である。It is a plane explanatory view of the base substrate of the biosensor chip of FIG. 図11のバイオセンサチップの蓋部の作用極と対向する面の平面説明図である。It is a plane explanatory view of the surface facing the working electrode of the lid of the biosensor chip of FIG. 図11のバイオセンサチップのC−C断面の説明図である。It is explanatory drawing of CC cross section of the biosensor chip | tip of FIG. 図11のバイオセンサチップの蓋部とベース基板との分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the cover part and base substrate of the biosensor chip of FIG. 図1の製造方法で製造されたバイオセンサチップのさらに別の例の平面説明図である。It is a plane explanatory view of still another example of the biosensor chip manufactured by the manufacturing method of FIG. 図16のバイオセンサチップのベース基板の平面説明図である。FIG. 17 is an explanatory plan view of a base substrate of the biosensor chip of FIG. 16. 図16のバイオセンサチップの蓋部の作用極と対向する面の平面説明図である。FIG. 17 is an explanatory plan view of a surface facing the working electrode of the lid portion of the biosensor chip of FIG. 16. 図1の製造方法で製造されたバイオセンサチップのさらにまた別の例の平面説明図である。FIG. 10 is an explanatory plan view of still another example of the biosensor chip manufactured by the manufacturing method of FIG. 1. 図19のバイオセンサチップのベース基板の平面説明図である。FIG. 20 is an explanatory plan view of a base substrate of the biosensor chip of FIG. 19. 図19のバイオセンサチップの蓋部の作用極と対向する面の平面説明図である。FIG. 20 is an explanatory plan view of a surface facing the working electrode of the lid portion of the biosensor chip of FIG. 19. 図19のバイオセンサチップのベース基板の第1集合基板の一実施態様を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows one embodiment of the 1st aggregate substrate of the base substrate of the biosensor chip of FIG.

本発明のバイオセンサチップ100の製造方法について、添付の図1〜図5を参照して説明するが、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。図1に本発明のバイオセンサチップの製造方法を示すフローチャートを、図2A〜図2Eにその各工程の平面説明図をそれぞれ示している。   The manufacturing method of the biosensor chip 100 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5 attached hereto, but the present invention is not limited to these embodiments. FIG. 1 is a flowchart showing a method for manufacturing a biosensor chip of the present invention, and FIGS. 2A to 2E are plan explanatory views of the respective steps.

本発明のバイオセンサチップの製造方法は、まず、図1のフローチャートのS1a工程に示すように、複数のベース基板101を有する第1集合基板200を準備する。第1集合基板200には、反応領域106を形成するための凹部106aを備える複数のベース基板101が、切断予定領域400を介して連続してマトリクス状に形成されている(図2A参照)。   In the biosensor chip manufacturing method of the present invention, first, as shown in step S1a in the flowchart of FIG. 1, a first collective substrate 200 having a plurality of base substrates 101 is prepared. In the first collective substrate 200, a plurality of base substrates 101 each having a recess 106a for forming the reaction region 106 are continuously formed in a matrix through the planned cutting region 400 (see FIG. 2A).

ベース基板101となる第1集合基板の材質は、対象とする物質の測定に影響を及ぼさない絶縁性の材料であれば、特に限定されるものではなく、例えば、セラミックス、ガラス、シリコン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化樹脂、UV硬化樹脂などの合成樹脂材料などが挙げられる。   The material of the first collective substrate serving as the base substrate 101 is not particularly limited as long as it is an insulating material that does not affect the measurement of the target substance. For example, ceramic, glass, silicon, polychlorinated Examples thereof include thermoplastic resins such as vinyl, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, acrylic resin, polybutylene terephthalate and polyethylene terephthalate (PET), thermosetting resins such as epoxy resins, and synthetic resin materials such as UV curable resins.

ベース基板101の形状は、少なくとも反応領域を形成するための凹部106aより厚い、矩形、円形、楕円形などとすることができるが、格子状に個片化する製造上の観点からは矩形が好ましい。また、第1集合基板におけるベース基板101のマトリクスのピッチは、バイオセンサチップに適した大きさとなるように、適宜設定することができる。   The shape of the base substrate 101 can be at least thicker than the recess 106a for forming the reaction region, and can be a rectangle, a circle, an ellipse, or the like, but a rectangle is preferable from the viewpoint of manufacturing in a lattice shape. . Moreover, the pitch of the matrix of the base substrate 101 in the first collective substrate can be appropriately set so as to have a size suitable for the biosensor chip.

反応領域106を形成するための凹部106aは、ベース基板101と蓋部102との接合により、一定容量の空間である反応領域106を形成するために設けられる。反応領域106を形成するための凹部106aの形成は、第1集合基板200を金型成形により作製する場合には、基板の作製と同時に形成することが好ましい。また、板状の第1集合基板200を用意した後、プレスまたは切削などにより機械的に凹部を形成することもできる。さらに、図2Aに示すように、通気口108をベース基板101上に凹部として形成する場合や、図10などに示すように、試料供給口107をベース基板101上に凹部として形成する場合には、本工程において反応領域106を形成するための凹部106aの形成と同時に行うことができる。   The recess 106 a for forming the reaction region 106 is provided to form the reaction region 106 that is a space of a certain capacity by joining the base substrate 101 and the lid 102. The formation of the recess 106a for forming the reaction region 106 is preferably performed simultaneously with the production of the substrate when the first aggregate substrate 200 is produced by molding. Moreover, after preparing the plate-shaped 1st aggregate substrate 200, a recessed part can also be mechanically formed by press or cutting. Furthermore, when the vent hole 108 is formed as a recess on the base substrate 101 as shown in FIG. 2A, or when the sample supply port 107 is formed as a recess on the base substrate 101 as shown in FIG. This step can be performed simultaneously with the formation of the recess 106a for forming the reaction region 106.

反応領域106を形成するための凹部106aの深さは、形成される反応領域106の高さが試料を毛細管現象により導入しやすくするように設定されることが好ましい。また、図2Aに示すように、通気口108は、隣接するベース基板101の反応領域106を形成するための凹部106aに連通した構造とすることが好ましい。これは、後述する作用極103の選択的な修飾の際に好適となる。   The depth of the recess 106a for forming the reaction region 106 is preferably set so that the height of the reaction region 106 to be formed facilitates the introduction of the sample by capillary action. In addition, as shown in FIG. 2A, the vent hole 108 preferably has a structure communicating with the recess 106a for forming the reaction region 106 of the adjacent base substrate 101. This is suitable for selective modification of the working electrode 103 described later.

次に、図1のS2a工程に示すように、第1集合基板200の各ベース基板101に作用極103を形成する。作用極103は、反応領域106を形成するための凹部106aの底面に形成される。各ベース基板101には、作用極103の他に作用極103と接続された引出電極109、および対極接続用引出電極110も形成する。また、参照極105を設ける場合には、参照極接続用引出電極111も本工程において各ベース基板101に形成することが好ましい(図2B参照)。各電極の形状は、特に限定されるものではないが、センサチップの小型化の観点から平板状、または薄膜状であることが好ましく、スパッタリング法、真空蒸着法、めっき法、種々の印刷法などにより成膜・パターン形成することができる。これらの方法は、一般的な半導体装置の製造工程で用いられる方法と同じ方法となる。   Next, as shown in step S2a of FIG. 1, the working electrode 103 is formed on each base substrate 101 of the first collective substrate 200. The working electrode 103 is formed on the bottom surface of the recess 106 a for forming the reaction region 106. In addition to the working electrode 103, an extraction electrode 109 connected to the working electrode 103 and a counter electrode connecting extraction electrode 110 are also formed on each base substrate 101. When the reference electrode 105 is provided, it is preferable that the reference electrode connection extraction electrode 111 is also formed on each base substrate 101 in this step (see FIG. 2B). The shape of each electrode is not particularly limited, but is preferably a flat plate or a thin film from the viewpoint of miniaturization of the sensor chip, and includes a sputtering method, a vacuum deposition method, a plating method, various printing methods, and the like. Thus, film formation and pattern formation can be performed. These methods are the same as those used in general semiconductor device manufacturing processes.

作用極103としては、公知の電極材料を用いることができ、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、塩化銀、白金、クロム、ニッケル、鉄、炭素からなる材料が挙げられ、作用極103に対する修飾の種類によって、適切な材料を選択することができる。例えば、後述するように作用極103にチオール基を介して修飾を行う場合には、作用極103は、金、白金、銀および銅からなる群から選択することができる。   A known electrode material can be used as the working electrode 103, and examples thereof include materials made of copper, aluminum, gold, silver, silver chloride, platinum, chromium, nickel, iron, and carbon. Depending on the type, an appropriate material can be selected. For example, when the working electrode 103 is modified via a thiol group as described later, the working electrode 103 can be selected from the group consisting of gold, platinum, silver, and copper.

ベース基板101に形成される作用極103と接続された引出電極109は、例えば図3などに示すように、作用極103からベース基板端部まで伸びており、作用極103と同様の材料で形成することができる。同様に、例えば図3などに示すように、対極接続用引出電極110は、蓋部102の対極104と接続された引出電極110aと接続できるように形成され、作用極103と接続された引出電極109と同じ材料で同様にベース基板端部まで伸びており、参照極接続用引出電極111も対極接続用引出電極同様に、蓋部102の参照極105と接続された引出電極111aと接続できるように形成され、作用極103と接続された引出電極109と同じ材料で同様にベース基板端部まで伸びている。   The extraction electrode 109 connected to the working electrode 103 formed on the base substrate 101 extends from the working electrode 103 to the end of the base substrate, for example, as shown in FIG. can do. Similarly, for example, as shown in FIG. 3 and the like, the extraction electrode 110 for connecting the counter electrode is formed so as to be connected to the extraction electrode 110a connected to the counter electrode 104 of the lid 102, and is connected to the working electrode 103. Similarly, the reference electrode connection extraction electrode 111 is connected to the extraction electrode 111a connected to the reference electrode 105 of the lid portion 102 in the same manner as the extraction electrode for the counter electrode connection. The same material as that of the extraction electrode 109 connected to the working electrode 103 is extended to the end of the base substrate.

図1のS3工程では、作用極103に修飾がなされる。作用極103の修飾とは、例えば、DNA、オリゴヌクレオチド、抗体、受容体、酵素などの測定対象と相互作用する材料の固定化を意味する。これらの測定対象と相互作用する材料を固定化する方法としては、バイオセンサの分野において公知の種々の方法を用いることができるが、例えば、自己組織化単分子膜(SAM)を用いる方法が挙げられる。SAMとは、基板を有機分子を含む溶液に浸漬または有機分子を含む蒸気中に置くことにより、有機分子の官能基、例えばチオール基が基板表面に化学吸着され、自発的に該基板表面に形成される高密度かつ高配向な単分子膜である。具体的には、アルキルチオールやジスルフィド化合物からなるSAMや、固定基としてチオールを有し、ポリエチレングリコール(PEG)を配向させたSAM、ベンゼン環を有するSAM、炭素鎖長の異なるアルキルチオール類を混合したSAMなどが挙げられる。これらSAM構成分子は、基板に化学吸着される官能基とは別に、SAM表面に特性を持たせるための官能基を有することが好ましく、この官能基を利用して、測定対象と相互作用する材料を固定化することができる。作用極103に選択的な修飾を行うためには、反応領域106を形成するための凹部106a内のみに溶液を注入したり、引出電極109、110、111が形成された領域をマスクして溶液に浸漬すればよい。反応領域106を形成するための凹部106a内のみに溶液を注入する際には、通気口108を隣接する別のベース基板101の反応領域106を形成するための凹部106aに連通する構造とすると、第1集合基板100の複数の反応領域106を形成する凹部106aに一度に溶液が注入でき、全体を通して反応領域106を形成する凹部106a内への溶液の注入が容易となる。もちろん、図示していないが切断予定領域400に凹部を設け、第1集合基板100のすべてのベース基板101の反応領域106を形成するための凹部106aを通気口108および/または試料供給口107により連通させることもできる(例えば、図22参照)。   In step S3 in FIG. 1, the working electrode 103 is modified. The modification of the working electrode 103 means immobilization of a material that interacts with a measurement target such as DNA, oligonucleotide, antibody, receptor, enzyme, and the like. Various methods known in the field of biosensors can be used as a method for immobilizing a material that interacts with these measurement objects. For example, a method using a self-assembled monolayer (SAM) can be given. It is done. In SAM, a functional group of an organic molecule, such as a thiol group, is chemically adsorbed on the substrate surface by being immersed in a solution containing the organic molecule or placed in a vapor containing the organic molecule, and spontaneously formed on the substrate surface. It is a high density and highly oriented monomolecular film. Specifically, SAMs composed of alkyl thiols and disulfide compounds, SAMs with thiols as fixed groups and oriented polyethylene glycol (PEG), SAMs with benzene rings, and alkyl thiols with different carbon chain lengths are mixed. SAM and the like. These SAM constituent molecules preferably have a functional group for imparting characteristics to the SAM surface separately from the functional group that is chemically adsorbed to the substrate, and a material that interacts with the measurement target using this functional group. Can be immobilized. In order to selectively modify the working electrode 103, the solution is injected only into the recess 106a for forming the reaction region 106, or the region where the extraction electrodes 109, 110, 111 are formed is masked. What is necessary is just to immerse in. When a solution is injected only into the recess 106a for forming the reaction region 106, the vent 108 is structured to communicate with the recess 106a for forming the reaction region 106 of another adjacent base substrate 101. The solution can be injected at once into the recesses 106a forming the plurality of reaction regions 106 of the first collective substrate 100, and the solution can be easily injected into the recesses 106a forming the reaction regions 106 throughout. Of course, although not shown, a recess is provided in the planned cutting region 400, and the recess 106 a for forming the reaction regions 106 of all the base substrates 101 of the first collective substrate 100 is formed by the vent 108 and / or the sample supply port 107. It is also possible to communicate (for example, see FIG. 22).

一方、図1のS1b工程に示されるように、複数の蓋部102を有する第2集合基板300を準備する。第2集合基板300には、ベース基板101のマトリクスと縦横それぞれ同じピッチで複数の蓋部102を切断予定領域400を介して連続してマトリクス状に形成し、第1集合基板200上に重ねられたとき、凹部106aを被覆して反応領域106を形成すると共に、ベース基板101上の作用極103と接続された引出電極109および対極接続用引出電極110のそれぞれ少なくとも一部(および参照極105が設けられる場合には、参照極接続用引出電極111の少なくとも一部)を露出させる開口部301を備える(図2C参照)。第2集合基板300における蓋部102のマトリクス形状を第1集合基板200におけるベース基板101のマトリクス形状と縦横それぞれ同じピッチとすることにより、第1および第2の集合基板(200、300)同士を重ねあわせて接合し、複数のバイオセンサチップ100が切断予定領域400を介して連続してマトリクス状に形成されたバイオセンサチップ集合基板500(図2E)を得ることができる。このように本実施形態によれば、蓋部102を1つ1つベース基板101の第1集合基板200に接合する必要がなくなる。   On the other hand, as shown in step S1b of FIG. 1, a second aggregate substrate 300 having a plurality of lids 102 is prepared. On the second collective substrate 300, a plurality of lids 102 are continuously formed in a matrix form with the same vertical and horizontal pitches as the matrix of the base substrate 101 through the planned cutting region 400, and are superimposed on the first collective substrate 200. Then, the reaction region 106 is formed by covering the recess 106a, and at least a part of the extraction electrode 109 connected to the working electrode 103 and the extraction electrode 110 for counter electrode connection (and the reference electrode 105) are connected to the base substrate 101. In the case where it is provided, it is provided with an opening 301 that exposes at least a part of the reference electrode connecting extraction electrode 111 (see FIG. 2C). By setting the matrix shape of the lid portion 102 in the second collective substrate 300 to the same vertical and horizontal pitch as the matrix shape of the base substrate 101 in the first collective substrate 200, the first and second collective substrates (200, 300) are connected to each other. It is possible to obtain a biosensor chip assembly substrate 500 (FIG. 2E) in which a plurality of biosensor chips 100 are continuously formed in a matrix through the planned cutting region 400 by overlapping and joining. As described above, according to the present embodiment, it is not necessary to join the lid portions 102 to the first collective substrate 200 of the base substrate 101 one by one.

蓋部102となる第2集合基板の材質は、上述のベース基板101となる第1集合基板と同様の材料から選択することができる。製造上の観点からはベース基板101となる第1集合基板と同じ材質を用いることが好ましい。   The material of the second collective substrate that becomes the lid 102 can be selected from the same materials as the first collective substrate that becomes the base substrate 101 described above. From the viewpoint of manufacturing, it is preferable to use the same material as that of the first collective substrate to be the base substrate 101.

ここで、ベース基板101上の各引出電極109、110および111は、測定機器等への接続用に少なくともそれぞれ一部が露出している必要があるため、蓋部102にはベース基板101上の各引出電極109、110および111の少なくとも一部を露出させる開口部301を設けている(図2C)。このような引出電極を露出させる開口部301を備えた蓋部102の第2集合基板300は、第1集合基板200について説明したように、金型形成により作製してもよく、また第2集合基板を用意した後、引出電極を露出させる開口部301を機械加工などにより形成してもよい。各引出電極109、110および111のそれぞれ少なくとも一部を露出させる開口部301は、測定器を接続することができる程度露出するのに十分な領域が引出電極を露出させる開口部301として設けられていればよいが、その少なくとも一端を第2集合基板300の切断予定領域400上に設計することが好ましい。この場合、切断予定領域400上に引出電極を露出させる開口部301の端部がかかっていることにより、切断によるバイオセンサチップ100の個片化の際、引出電極を露出させる開口部301の縁も切断され、例えば、図2C〜図2Eに示すように、この引出電極を露出させる開口部301が、三方向で切断予定領域400に達している場合、蓋部102の端が、ベース基板101上の各引出電極109、110および111の端部側が露出するように短く形成され、引出電極へのアクセスが容易となる。さらに、図2Cに示すように、試料供給口107を蓋部102に形成する場合や、図11などに示すように、通気口108を蓋部102に形成する場合、また反応領域106を形成するための凹部106b(図11〜15)を蓋部102に形成する場合には、本工程においてベース基板101上の各引出電極109、110および110のそれぞれ少なくとも一部を露出させる開口部301の形成と同時に行うことができる。なお、引出電極を露出させる開口部301は、ベース基板101上の各引出電極109、110および111を露出するような大きな形状とする代わりに、導電体が形成されたビアホール形状として蓋部102表面に各引出電極109、110および111を引き出す形状としてもよい。   Here, each of the extraction electrodes 109, 110, and 111 on the base substrate 101 needs to be at least partially exposed for connection to a measuring instrument or the like. An opening 301 for exposing at least a part of each extraction electrode 109, 110, and 111 is provided (FIG. 2C). The second aggregate substrate 300 of the lid portion 102 having the opening 301 for exposing the extraction electrode may be formed by mold formation as described for the first aggregate substrate 200, or the second aggregate After preparing the substrate, the opening 301 exposing the extraction electrode may be formed by machining or the like. The opening 301 that exposes at least a part of each of the extraction electrodes 109, 110, and 111 is provided as an opening 301 that exposes the extraction electrode in a region sufficient to be exposed to the extent that a measuring instrument can be connected. However, at least one end thereof is preferably designed on the planned cutting region 400 of the second collective substrate 300. In this case, since the end of the opening 301 that exposes the extraction electrode is placed on the planned cutting region 400, the edge of the opening 301 that exposes the extraction electrode when the biosensor chip 100 is separated by cutting. 2C to 2E, for example, as shown in FIGS. 2C to 2E, when the opening 301 that exposes the extraction electrode reaches the region to be cut 400 in three directions, the end of the lid 102 is connected to the base substrate 101. The upper extraction electrodes 109, 110 and 111 are formed so as to be exposed so that the end sides are exposed, and access to the extraction electrodes is facilitated. Furthermore, as shown in FIG. 2C, when the sample supply port 107 is formed in the lid portion 102, or when the vent hole 108 is formed in the lid portion 102 as shown in FIG. 11 or the like, the reaction region 106 is also formed. In the case where the concave portion 106b (FIGS. 11 to 15) is formed in the lid portion 102, the opening portion 301 that exposes at least a part of each of the extraction electrodes 109, 110, and 110 on the base substrate 101 in this step is formed. Can be done at the same time. Note that the opening 301 for exposing the extraction electrode has a large shape that exposes the extraction electrodes 109, 110, and 111 on the base substrate 101, instead of a via hole shape in which a conductor is formed. Alternatively, the lead electrodes 109, 110 and 111 may be drawn out.

次に、図1のS2b工程に示すように、蓋部102に対極104を形成する。対極104および対極と接続された引出電極110aは、蓋部102がベース基板101上に重ねたときに作用極103と対向する位置に形成する(図2D)。ここで、参照極105および参照極105と接続された引出電極111aも、先に形成した引出電極111に接続する位置に形成する。これにより、ベース基板101と蓋部102とが接合されることにより作用極103と対極104および参照極105との間に反応領域106が形成され、精度の高い測定を行うことができる。参照極105の形成は必ずしも必要ではないが、測定精度の観点からは形成することが好ましい。各電極の形状は、特に限定されるものではないが、センサチップの小型化の観点から平板状、または薄膜状であることが好ましく、スパッタリング法、真空蒸着法、めっき法、種々の印刷法などにより成膜・パターン形成することができる。   Next, as shown in step S2b of FIG. The counter electrode 104 and the extraction electrode 110a connected to the counter electrode are formed at a position facing the working electrode 103 when the lid 102 is overlaid on the base substrate 101 (FIG. 2D). Here, the reference electrode 105 and the extraction electrode 111 a connected to the reference electrode 105 are also formed at a position where they are connected to the extraction electrode 111 formed earlier. Thus, the reaction region 106 is formed between the working electrode 103, the counter electrode 104, and the reference electrode 105 by joining the base substrate 101 and the lid portion 102, and measurement with high accuracy can be performed. The reference electrode 105 is not necessarily formed, but is preferably formed from the viewpoint of measurement accuracy. The shape of each electrode is not particularly limited, but is preferably a flat plate or a thin film from the viewpoint of miniaturization of the sensor chip, and includes a sputtering method, a vacuum deposition method, a plating method, various printing methods, and the like. Thus, film formation and pattern formation can be performed.

対極104および参照極105には、公知の電極材料を用いることができ、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、塩化銀、白金、クロム、ニッケル、鉄、炭素からなる材料が挙げられる。   A known electrode material can be used for the counter electrode 104 and the reference electrode 105, and examples thereof include materials made of copper, aluminum, gold, silver, silver chloride, platinum, chromium, nickel, iron, and carbon.

対極104と接続された引出電極110aは、ベース基板101の対極接続用引出電極110と接続できる程度に対極104から連続して蓋部端部方向へと伸長していればよく(図2D、図8等参照)、対極104と一体として形成することができる。同様に参照極105と接続された引出電極111aも、ベース基板101の参照極接続用引出電極111と接続できる程度に参照極105から連続して蓋部端部方向へと伸長していればよく(図2D、図8等参照)、参照極105と一体として形成することができる。   The extraction electrode 110a connected to the counter electrode 104 only needs to extend continuously from the counter electrode 104 toward the end of the lid portion to the extent that it can be connected to the extraction electrode 110 for connecting the counter electrode of the base substrate 101 (FIG. 2D, FIG. 8), and can be formed integrally with the counter electrode 104. Similarly, the extraction electrode 111a connected to the reference electrode 105 only needs to extend continuously from the reference electrode 105 in the direction toward the end of the lid so that it can be connected to the extraction electrode 111 for connecting the reference electrode of the base substrate 101. (See FIG. 2D, FIG. 8, etc.) and can be formed integrally with the reference electrode 105.

次に、図1のS4工程に示されるように、第1集合基板200と第2集合基板300とを貼り合せる。第1集合基板200と第2集合基板300との貼り合せは、作用極103と対極104とが対向し、かつ、ベース基板101の対極接続用引出電極110と蓋部102の対極104と接続された引出電極110aとが接続部110bで接続されるように(および参照極105が設けられる場合には、ベース基板101の参照極接続用引出電極111と蓋部102の参照極105と接続された引出電極111aとが接続部111bで接続されるように)、第1集合基板200の切断予定領域400と第2集合基板300の切断予定領域400とを対応させて行われる(図2E)。これにより、バイオセンサチップ集合基板500が得られる(図2E)。第1集合基板200と第2集合基板300との貼り合せは、ベース基板101や蓋部102の材質によって適した接合方法や接着剤を採用すればよい。接着剤としては、例えばエポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、ポリウレタン系接着剤、熱硬化性接着剤、UV硬化性接着剤などを使用することができる。例えば、ベース基板101および蓋部102のいずれかまたは両方に接着剤などの公知の接着手段を施し、さらに対極104と接続された引出電極110aの端部および参照極105を用いる場合には参照極105と接続された引出電極111aの端部、またはベース基板101上の対極接続用引出電極110または参照極接続用引出電極111の接続側端部に導電性ペーストなどの公知の電極接続手段を施し貼り合せ、必要に応じて加圧することより行うことができる。   Next, as shown in step S4 of FIG. 1, the first collective substrate 200 and the second collective substrate 300 are bonded together. In bonding the first collective substrate 200 and the second collective substrate 300, the working electrode 103 and the counter electrode 104 face each other, and the counter electrode connecting extraction electrode 110 of the base substrate 101 and the counter electrode 104 of the lid 102 are connected. In addition, the reference electrode 105 is connected to the reference electrode 105 of the lid 102 and the reference electrode 105 of the lid 102 so that the extraction electrode 110a is connected to the connection electrode 110b (and the reference electrode 105 is provided). This is performed in such a manner that the planned cutting area 400 of the first collective substrate 200 and the planned cut area 400 of the second collective substrate 300 correspond to each other (so that the extraction electrode 111a is connected by the connecting portion 111b) (FIG. 2E). Thereby, the biosensor chip aggregate substrate 500 is obtained (FIG. 2E). For bonding the first collective substrate 200 and the second collective substrate 300, a bonding method or an adhesive suitable for the material of the base substrate 101 or the lid 102 may be employed. As the adhesive, for example, an epoxy adhesive, an acrylic adhesive, a polyurethane adhesive, a thermosetting adhesive, a UV curable adhesive, or the like can be used. For example, when a known bonding means such as an adhesive is applied to either or both of the base substrate 101 and the lid 102, and the end of the extraction electrode 110 a connected to the counter electrode 104 and the reference electrode 105 are used, the reference electrode 105, a known electrode connection means such as a conductive paste is applied to the end of the extraction electrode 111a connected to 105, or to the connection side end of the extraction electrode 110 for counter electrode connection or the extraction electrode 111 for reference electrode connection on the base substrate 101. It can be performed by pasting and pressing as necessary.

ここで、第1集合基板200と第2集合基板300との貼り合せにより、各ベース基板101および各蓋部102との間に一定容量の空間である反応領域106が形成される。反応領域106の容量は、測定対象の検出が行えるものであり、毛細管現象により試料を反応領域106内に満たすことができる程度であれば特に限定されるものではない。反応領域を一定容量とすることで、電解液用の薬剤を事前に反応領域に固定して、電解液濃度を一定に保つことが可能となり、試料の安定した定量分析を行うことができる。   Here, by bonding the first collective substrate 200 and the second collective substrate 300, a reaction region 106 that is a space of a certain capacity is formed between each base substrate 101 and each lid portion 102. The capacity of the reaction region 106 is not particularly limited as long as it can detect the measurement target and can fill the reaction region 106 with a sample by capillary action. By setting the reaction area to a constant volume, it becomes possible to fix the electrolyte solution in the reaction area in advance and keep the electrolyte concentration constant, and it is possible to perform a stable quantitative analysis of the sample.

本発明のバイオセンサチップの製造方法の一実施態様としては、反応領域106に試料をよりスムーズに導入するため、さらに反応領域106の内表面を親水性処理することが好ましい。反応領域106の内表面を親水性処理する方法としては、プラズマ処理やUV処理などにより親水性官能基を導入する方法、シラノール基を配したシロキサンのコーティングなどが挙げられる。この親水性処理は、図1に示すS1a工程の後、電極形成前に、第1集合基板200におけるベース基板101の反応領域を形成するための凹部106aに行うことができ、また、図1に示すS1b工程の後、蓋部102の該反応領域を形成するための凹部に対応する領域(蓋部102においても反応領域106を形成するための凹部106bがある場合にはその凹部106b(図11〜図15参照))に行うことができる。   As one embodiment of the method for producing a biosensor chip of the present invention, it is preferable that the inner surface of the reaction region 106 is further subjected to a hydrophilic treatment in order to introduce the sample more smoothly into the reaction region 106. Examples of a method for hydrophilic treatment of the inner surface of the reaction region 106 include a method of introducing a hydrophilic functional group by plasma treatment or UV treatment, and a coating of siloxane with a silanol group. This hydrophilic treatment can be performed on the concave portion 106a for forming the reaction region of the base substrate 101 in the first collective substrate 200 after the S1a step shown in FIG. 1 and before the electrode formation. After the S1b step shown, the region corresponding to the concave portion for forming the reaction region of the lid portion 102 (if there is a concave portion 106b for forming the reaction region 106 in the lid portion 102, the concave portion 106b (FIG. 11 To FIG. 15)).

得られたバイオセンサチップ集合基板500は、図1のS5工程に示すように、切断予定領域400で切断し、個片化する(図2E参照)。この工程は、公知のダイシングソーなどを用いて、例えば図2Eで矢印で示した切断予定領域400をダイシングソーを走行させることにより、切断予定領域400を除去することにより行うことができる。図3は、個片化されたバイオセンサチップの平面図を、図4は、図3のA−A断面の説明図を、図5は、図3のバイオセンサチップの蓋部とベース基板との分解斜視図をそれぞれ示している。図3のバイオセンサチップでは、この個片化により通気口108が側面に開口することがわかる。ここで、試料供給口107および通気口108の少なくともいずれかが第2集合基板300に設けられている場合(例えば図4、図14参照)、本工程の前に、バイオセンサチップ集合基板500における第2集合基板300の第1集合基板200に接する面と反対の面をシート材で被覆し、本工程においてバイオセンサチップ集合基板500を第1集合基板101側からシート材を切断しないように切断することが好ましい。このように試料供給口107および/または通気口108の開口部をシート材で被覆することにより、個片化が容易となるのみならず反応領域106への異物の混入を防ぐことができる。   As shown in step S5 of FIG. 1, the obtained biosensor chip assembly substrate 500 is cut at the planned cutting region 400 and separated into individual pieces (see FIG. 2E). This step can be performed by using a known dicing saw or the like, for example, by running the dicing saw through the planned cutting area 400 indicated by an arrow in FIG. 2E to remove the planned cutting area 400. 3 is a plan view of an individualized biosensor chip, FIG. 4 is an explanatory view of the AA cross section of FIG. 3, and FIG. 5 is a view of a lid portion and a base substrate of the biosensor chip of FIG. The exploded perspective view of each is shown. In the biosensor chip of FIG. 3, it can be seen that the vents 108 are opened on the side surfaces by the separation. Here, in the case where at least one of the sample supply port 107 and the vent port 108 is provided in the second collective substrate 300 (see, for example, FIGS. 4 and 14), before this step, The surface opposite to the surface in contact with the first aggregate substrate 200 of the second aggregate substrate 300 is covered with a sheet material, and the biosensor chip aggregate substrate 500 is cut from the first aggregate substrate 101 side so as not to cut the sheet material in this step. It is preferable to do. Thus, by covering the openings of the sample supply port 107 and / or the vent port 108 with the sheet material, not only can the individualization be facilitated, but also contamination of the reaction region 106 can be prevented.

シート材としては、ポリ塩化ビニル基材あるいはポリオレフィン基材上にUV硬化または加熱により接着力を無くすことのできる接着層を備えたダイシングテープなどが好ましく用いられる。   As the sheet material, a dicing tape or the like provided with an adhesive layer capable of eliminating the adhesive force by UV curing or heating on a polyvinyl chloride base material or a polyolefin base material is preferably used.

以上説明した本発明の製造方法により、上記実施態様の他、種々のバイオセンサチップを製造することができる。この種のバイオセンサチップ100の説明図を図6〜18に示す。   In addition to the above embodiments, various biosensor chips can be manufactured by the manufacturing method of the present invention described above. An explanatory view of this type of biosensor chip 100 is shown in FIGS.

図6〜10に示す例では、試料供給口107がベース基板101に設けられている。この構造にすることにより、バイオセンサチップの試料供給口107に試料を接触させるだけで、試料が内部に入り込み、反応領域106への試料供給がしやすくなる。このとき、反応領域106内の空気は、通気口108から排気されることになる。また、対極接続用引出電極110および参照極接続用引出電極111の形状と、蓋部102の対極と接続する引出電極110aおよび参照極と接続する引出電極111aが蓋部端部まで形成されていないが、単に形状のバリエーションを示すものである。その他の構成は、上述の図3〜5と同じなので、同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。なお、試料供給口107は、第1集合基板において、例えば、切断予定領域400に設けた凹部を介して隣接する別のベース基板101の反応領域106を形成するための凹部106aに連通する構成とすると、隣接する各ベース基板101の反応領域106を形成するための凹部106aは、試料供給口107と通気口108の両方で連通することになり、作用電極103の選択的な修飾に好適となる。この場合も、切断予定領域の切断により、側面に試料供給口107と通気口108が開口することになる。なお、図6は、バイオセンサチップ100の平面図を、図7は図6のバイオセンサチップ100のベース基板101の平面図を、図8は図6のバイオセンサチップ100の蓋部102の作用極と対向する面の平面図を、図9は、図6のB−B断面の説明図を、図10は、図6のバイオセンサチップ100の蓋部102とベース基板101との分解斜視図をそれぞれ示している。   In the example shown in FIGS. 6 to 10, the sample supply port 107 is provided in the base substrate 101. With this structure, the sample enters the inside simply by bringing the sample into contact with the sample supply port 107 of the biosensor chip, and the sample can be easily supplied to the reaction region 106. At this time, the air in the reaction region 106 is exhausted from the vent 108. Further, the shape of the counter electrode connection extraction electrode 110 and the reference electrode connection extraction electrode 111, the extraction electrode 110a connected to the counter electrode of the lid portion 102, and the extraction electrode 111a connected to the reference electrode are not formed up to the end of the lid portion. However, this is merely a variation of the shape. Since other configurations are the same as those in FIGS. 3 to 5 described above, the same portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The sample supply port 107 communicates with the recess 106a for forming the reaction region 106 of another adjacent base substrate 101 through the recess provided in the planned cutting region 400 in the first collective substrate, for example. Then, the concave portion 106 a for forming the reaction region 106 of each adjacent base substrate 101 communicates with both the sample supply port 107 and the vent port 108, which is suitable for selective modification of the working electrode 103. . Also in this case, the sample supply port 107 and the vent port 108 are opened on the side surfaces by cutting the planned cutting region. 6 is a plan view of the biosensor chip 100, FIG. 7 is a plan view of the base substrate 101 of the biosensor chip 100 of FIG. 6, and FIG. 8 is an operation of the lid portion 102 of the biosensor chip 100 of FIG. 9 is a plan view of the surface facing the pole, FIG. 9 is an explanatory view of a BB cross section of FIG. 6, and FIG. 10 is an exploded perspective view of the lid portion 102 and the base substrate 101 of the biosensor chip 100 of FIG. Respectively.

また別の実施態様である図11〜図15に示す例では、蓋部102に反応領域106を形成する凹部106bと、反応領域106から外部に連通する通気口108が設けられており、さらに反応領域106が円筒形である。また、対極104および参照極105の配置が左右反対になっているが、単にバリエーションの1つを示すものである。その他の構成は、上述の図6〜10と同じなので、同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。この場合は、通気口108は蓋部102に設けられているため、第1集合基板において試料供給口107が、切断予定領域に設けた凹部を介して隣接する別のベース基板101の反応領域106を形成するための凹部106と連通する構成とすることができる。なお、図11は、バイオセンサチップ100の平面図を、図12は、図11のバイオセンサチップ100のベース基板101の平面図を、図13は、図11のバイオセンサチップ100の蓋部102の作用極と対向する面の平面図を、図14は図11のC−C断面の説明図を、図15は図11のバイオセンサチップ100の蓋部102とベース基板101との分解斜視図をそれぞれ示している。   In the example shown in FIGS. 11 to 15 which is another embodiment, the lid portion 102 is provided with a recess 106b for forming the reaction region 106 and a vent hole 108 communicating from the reaction region 106 to the outside. Region 106 is cylindrical. Further, the arrangement of the counter electrode 104 and the reference electrode 105 is opposite to each other, but this is merely one variation. Since other configurations are the same as those in FIGS. 6 to 10 described above, the same portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In this case, since the vent hole 108 is provided in the lid portion 102, the sample supply port 107 in the first collective substrate has a reaction region 106 of another base substrate 101 adjacent to it through a recess provided in the planned cutting region. It can be set as the structure connected to the recessed part 106 for forming. 11 is a plan view of the biosensor chip 100, FIG. 12 is a plan view of the base substrate 101 of the biosensor chip 100 of FIG. 11, and FIG. 13 is a lid portion 102 of the biosensor chip 100 of FIG. 14 is a plan view of a surface facing the working electrode of FIG. 11, FIG. 14 is an explanatory view of a CC cross section of FIG. 11, and FIG. 15 is an exploded perspective view of the lid portion 102 and the base substrate 101 of the biosensor chip 100 of FIG. Respectively.

さらに別の実施態様である図16〜図18に示す例では、作用極103および対極104がくし型電極であり、参照極105を用いていない。その他の構成は、上述の図6〜10と同じなので、同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。この場合は、試料供給口107と通気口108により、第1集合基板において、切断領域400に設けられる凹部を介して隣接する別のベース基板101の反応領域106を形成するための凹部106と連通する構成とすることができる。なお、図16はバイオセンサチップ100の断面図を、図17は、図16のバイオセンサチップ100のベース基板101の平面図を、図18は、図16のバイオセンサチップ100の蓋部102の作用極と対向する面の平面図をそれぞれ示している。   In the example shown in FIGS. 16 to 18 which is another embodiment, the working electrode 103 and the counter electrode 104 are comb electrodes, and the reference electrode 105 is not used. Since other configurations are the same as those in FIGS. 6 to 10 described above, the same portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In this case, the sample supply port 107 and the vent hole 108 communicate with the recess 106 for forming the reaction region 106 of another adjacent base substrate 101 through the recess provided in the cutting region 400 in the first collective substrate. It can be set as the structure to do. 16 is a cross-sectional view of the biosensor chip 100, FIG. 17 is a plan view of the base substrate 101 of the biosensor chip 100 in FIG. 16, and FIG. 18 is a plan view of the lid portion 102 of the biosensor chip 100 in FIG. The top view of the surface facing a working electrode is shown, respectively.

さらに別の実施態様である図19〜図21に示す例では、ベース基板101に試料供給口107および反応領域106から外部に連通する通気口108が設けられている。その他の構成は、上述の図11〜15と同じなので、同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。この場合は、試料供給口107および通気口108が反応領域106を形成する凹部106aの対面する位置に設けられ、試料供給口107および通気口108を一続きの切削により作製することができる。また図22の第1集合基板200に示すように、この場合、試料供給口107および通気口108は、切断予定領域400に設けた凹部401を介して隣接する別のベース基板101の反応領域106を形成するための凹部106aと連通する構成とすることができる。これにより、作用電極103の修飾のため、反応領域106を形成するための凹部106a内のみに溶液を注入する際には、溶液を効率的に複数の反応領域106を形成する凹部106aに満たすことができ、溶液量の調整が容易となる。図22では、切断予定領域の一部に凹部401が設けられているが、ベース基板101の周囲を囲むすべての切断予定領域400に凹部401が設けられていてもよい。なお、図19は、バイオセンサチップ100の平面図を、図20は、図19のバイオセンサチップ100のベース基板101の平面図を、図21は、図19のバイオセンサチップ100の蓋部102の作用極と対向する面の平面図を、図22は、図19のバイオセンサチップ100のベース基板101の第1集合基板200の一実施態様を示す説明図をそれぞれ示している。   In the example shown in FIGS. 19 to 21, which is another embodiment, the base substrate 101 is provided with a sample supply port 107 and a vent hole 108 communicating from the reaction region 106 to the outside. Since other configurations are the same as those in FIGS. 11 to 15 described above, the same portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In this case, the sample supply port 107 and the vent port 108 are provided at positions facing the concave portion 106a forming the reaction region 106, and the sample supply port 107 and the vent port 108 can be manufactured by a continuous cutting. Further, as shown in the first collective substrate 200 of FIG. 22, in this case, the sample supply port 107 and the vent port 108 are connected to the reaction region 106 of another base substrate 101 adjacent to each other via the recess 401 provided in the planned cutting region 400. It can be set as the structure connected to the recessed part 106a for forming. Accordingly, when the solution is injected only into the recess 106 a for forming the reaction region 106 for modification of the working electrode 103, the solution is efficiently filled into the recess 106 a for forming the plurality of reaction regions 106. The amount of solution can be adjusted easily. In FIG. 22, the concave portion 401 is provided in a part of the planned cutting region, but the concave portion 401 may be provided in all the planned cutting regions 400 surrounding the base substrate 101. 19 is a plan view of the biosensor chip 100, FIG. 20 is a plan view of the base substrate 101 of the biosensor chip 100 of FIG. 19, and FIG. 21 is a lid portion 102 of the biosensor chip 100 of FIG. FIG. 22 is an explanatory view showing one embodiment of the first collective substrate 200 of the base substrate 101 of the biosensor chip 100 of FIG. 19.

試料吸入口107は、必要な液滴を吸収するある程度の大きさの開口部を有するか、あるいは脱脂綿から絞り出した液滴を毛細管現象で吸収できる構造であればよい。   The sample inlet 107 may have an opening having a certain size to absorb necessary droplets or a structure capable of absorbing droplets squeezed from absorbent cotton by capillary action.

一方、通気口108は疎水性処理が施されていることがさらに好ましい。このような処理により、試料供給口107に試料が適用された場合に、毛細管現象によりスムーズに試料が反応領域106内に導かれ、通気口108から外部への試料の漏れを防止することができ、反応領域106内が試料で満たされやすくなる。   On the other hand, the vent 108 is more preferably subjected to hydrophobic treatment. By such processing, when a sample is applied to the sample supply port 107, the sample is smoothly guided into the reaction region 106 by capillary action, and leakage of the sample from the vent 108 to the outside can be prevented. The reaction region 106 is easily filled with the sample.

通気口108を疎水性処理する方法としては、通気口108の開口部表面をアルキル基を配したシロキサンなどの疎水性材料でコーティングする方法などが挙げられる。   Examples of the method of hydrophobically processing the vent 108 include a method of coating the surface of the opening of the vent 108 with a hydrophobic material such as siloxane having an alkyl group.

試料としては、体液、血液、唾液などが挙げられ、唾液が好ましい。   Examples of the sample include body fluid, blood, saliva and the like, and saliva is preferable.

バイオセンサチップ100による測定対象は、特に限定されるものではないが、グルコース、コルチゾールなどが挙げられる。例えば、ストレス指標としてコルチゾールを手軽に測定することができれば、近年のストレスチェックの義務化に伴うストレスチェックの簡便な測定方法を提供でき好適である。   The measurement target by the biosensor chip 100 is not particularly limited, and examples thereof include glucose and cortisol. For example, if cortisol can be easily measured as a stress index, it is preferable to provide a simple measurement method for stress check accompanying the recent mandatory stress check.

試料は、試料供給口107から、液滴が毛細管現象により反応領域106に供給するか、または加圧により、例えば試料を含ませた脱脂綿などを試料供給口107に当て扱き出すことにより、反応領域106に押し込むことができる。反応領域106の端には通気口108が設けられており、反応領域106を満たしていた空気は、試料の注入に合わせて通気口108から排出され、反応領域106は試料で満たされる。   The sample is supplied from the sample supply port 107 to the reaction region 106 by a capillary phenomenon, or by applying pressure, for example, absorbent cotton containing the sample to the sample supply port 107 to handle the reaction region. 106 can be pushed. A vent 108 is provided at the end of the reaction region 106, and the air that has filled the reaction region 106 is discharged from the vent 108 in accordance with the injection of the sample, and the reaction region 106 is filled with the sample.

100 バイオセンサチップ
101 ベース基板
102 蓋部
103 修飾された作用極
104 対極
105 参照極
106 反応領域
106a 反応領域106を形成するための凹部
106b 反応領域106を形成するための凹部
107 試料供給口
108 通気口
109 作用極と接続された引出電極
110 対極接続用引出電極
110a 対極と接続された引出電極
110b 対極と接続された引出電極110aと対極接続用引出電極110との接続部
111 参照極接続用引出電極
111a 参照極と接続された引出電極
111b 参照極と接続された引出電極111aと参照極接続用引出電極111との接続部
200 第1集合基板
300 第2集合基板
301 引出電極を露出させるための開口部
400 切断予定領域
401 切断予定領域400に設けられた凹部
500 バイオセンサチップ集合基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Biosensor chip 101 Base substrate 102 Cover part 103 Modified working electrode 104 Counter electrode 105 Reference electrode 106 Reaction area 106a Recess 106b for forming the reaction area 106b Recess for forming the reaction area 106 107 Sample supply port 108 Ventilation Port 109 Extraction electrode connected to working electrode 110 Extraction electrode for counter electrode connection 110a Extraction electrode connected to counter electrode 110b Connection portion between extraction electrode 110a connected to counter electrode and extraction electrode 110 for connection with counter electrode 111 Reference electrode connection extraction Electrode 111a Extraction electrode 111b connected to reference electrode 111b Connection between extraction electrode 111a connected to reference electrode and extraction electrode 111 for reference electrode connection 200 First collective substrate 300 Second collective substrate 301 For exposing extraction electrode Opening 400 Cut scheduled area 401 Cut scheduled area 4 0 provided in the recess 500 biosensor chip assembly substrate

Claims (4)

(A)反応領域を形成するための凹部を備えた複数のベース基板が切断予定領域を介して連続してマトリクス状に形成される第1集合基板を準備する工程と、
(B)前記第1集合基板の各ベース基板に、作用極、該作用極と接続された引出電極、および対極接続用引出電極を形成する工程と、
(C)前記作用極に修飾を行う工程と、
(D)複数の蓋部が切断予定領域を介して連続してマトリクス状に形成され、前記第1集合基板上に重ねられたとき、前記凹部を被覆して反応領域を形成すると共に、前記ベース基板上の前記作用極と接続された引出電極および前記対極接続用引出電極のそれぞれ少なくとも一部を露出させる第2集合基板を準備する工程と、
(E)前記第集合基板の前記蓋部が前記ベース基板上に重ねられたときに前記作用極と対向する位置に、対極および該対極と接続された引出電極を形成する工程と、
(F)前記第1集合基板と前記第2集合基板とを、前記作用極と前記対極とが対向し、かつ、前記ベース基板の対極接続用引出電極と前記蓋部の対極と接続された引出電極とが接続されるように、前記第1集合基板の前記切断予定領域と前記第2集合基板の前記切断予定領域とを対応させて貼り合せ、バイオセンサチップ集合基板を得る工程と、
(G)前記バイオセンサチップ集合基板を前記切断予定領域で切断し、個片化する工程
とを含むバイオセンサチップの製造方法。
(A) preparing a first collective substrate in which a plurality of base substrates having recesses for forming a reaction region are continuously formed in a matrix through the planned cutting region;
(B) forming a working electrode, an extraction electrode connected to the working electrode, and a counter electrode connection extraction electrode on each base substrate of the first collective substrate;
(C) modifying the working electrode;
(D) When a plurality of lids are continuously formed in a matrix through the scheduled cutting region and are stacked on the first collective substrate, a reaction region is formed by covering the concave portion, and the base Preparing a second aggregate substrate that exposes at least a part of each of the extraction electrode connected to the working electrode on the substrate and the extraction electrode for counter electrode connection;
(E) forming a counter electrode and an extraction electrode connected to the counter electrode at a position facing the working electrode when the lid portion of the second aggregate substrate is overlaid on the base substrate;
(F) The first collective substrate and the second collective substrate, wherein the working electrode and the counter electrode face each other, and the counter electrode connecting lead electrode of the base substrate is connected to the counter electrode of the lid portion Bonding the corresponding scheduled cutting region of the first collective substrate and the planned cutting region of the second collective substrate so as to be connected to an electrode, and obtaining a biosensor chip collective substrate;
(G) A method of manufacturing a biosensor chip, including a step of cutting the biosensor chip assembly substrate into the cut-scheduled region and separating the substrate.
試料供給口または通気口の少なくともいずれかが前記第1集合基板に設けられ、前記試料供給口または前記通気口が隣接する前記ベース基板の前記凹部に連通していることを特徴とする請求項1記載のバイオセンサチップの製造方法。 2. The sample supply port or the vent port is provided in the first collective substrate, and the sample supply port or the vent port communicates with the concave portion of the adjacent base substrate. A method for producing the biosensor chip according to claim. 前記作用極に修飾を行う工程が、前記作用極に選択的に修飾を行う工程であることを特徴とする請求項1または2記載のバイオセンサチップの製造方法。 The method of manufacturing a biosensor chip according to claim 1, wherein the step of modifying the working electrode is a step of selectively modifying the working electrode. 前記反応領域を形成するための凹部と、前記蓋部の該反応領域を形成するための凹部に対応する領域に親水性処理を行う工程をさらに含む請求項1〜3のいずれか1項に記載のバイオセンサチップの製造方法。 4. The method according to claim 1, further comprising a step of performing a hydrophilic treatment on a concave portion for forming the reaction region and a region corresponding to the concave portion for forming the reaction region of the lid portion. Manufacturing method of biosensor chip.
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