JP6612651B2 - Manufacturing method of biosensor chip - Google Patents
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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.
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Claims (4)
(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。 (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.
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