JP2004069309A - Extracellular potential measuring device and its manufacturing method - Google Patents
Extracellular potential measuring device and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004069309A JP2004069309A JP2002224563A JP2002224563A JP2004069309A JP 2004069309 A JP2004069309 A JP 2004069309A JP 2002224563 A JP2002224563 A JP 2002224563A JP 2002224563 A JP2002224563 A JP 2002224563A JP 2004069309 A JP2004069309 A JP 2004069309A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- extracellular potential
- gas
- hole
- thin plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は細胞外電位あるいは細胞の活動に発生する物理化学的変化を測定するために用いられる細胞外電位測定デバイスおよびその製造方法であり、例えば化学物質によって細胞が発する反応を検出する薬品スクリーニングに用いられる。
【0002】
【従来の技術】
従来、細胞の電気的活動を指標にして薬品をスクリーニングすることはパッチクランプ法、蛍光色素または発光指示薬を用いる方法により行われている。
【0003】
このパッチクランプ法はマイクロピペットの先端部分に付けた細胞膜の微小部分(パッチと呼ぶ)を用いて、単一のチャネルタンパク質分子を介するイオンの輸送を微小電極プローブによって電気的に記録する方法であり、この方法は一個のタンパク質分子の機能をリアルタイムで調べることのできる数少ない方法の一つである(たとえば、細胞の分子生物学、第三版、Garland Publishing Inc.、New York、1994、日本語版、中村桂子ら監訳、181〜182頁、1995年、教育社参照)。
【0004】
また、特定のイオンの濃度変化に応じて光を発する蛍光色素または発光指示薬により、細胞内のイオンの移動をモニタすることで細胞の電気的活動を測定する方法もある。
【0005】
しかし、パッチクランプ法ではマイクロピペットの作成及び操作に特殊な技術を必要とし、一つの試料の測定に多くの時間を要するため大量の薬品候補化合物を高速でスクリーニングする用途には適していない。また、蛍光色素などを利用する方法は大量の薬品候補化合物を高速でスクリーニングできるが、細胞を染色する工程が必要で測定においては色素の影響によるバックグラウンドが高い上に時間とともに脱色するためS/N比が悪いという欠点がある。
【0006】
これに代わる方法として、既に特願2001−001980号および特願2001−170341号により開示される方法は、パッチクランプ法で得られるデータと同等の高品質なデータが得られ、しかも蛍光色素を用いる方法のように簡易に高速で大量の試料を測定できるものである。これらの先行技術では、基板上に設けられた細胞の保持手段を有する少なくとも一つのウエルと、このウエルに電気信号を検出するセンサー手段とを有する細胞外電位あるいは細胞が発する物理化学的変化を測定する、いわゆる細胞外電位測定デバイスについて開示されている。今少し、上記先行技術で開示される細胞外電位測定デバイスの動作について図面を用いて説明する。
【0007】
図20は上記先行技術で開示される細胞外電位測定デバイスのウエル構造を模式断面図で示したものであり、ウエル40内に培養液48が入れられ、被験体細胞47は基板42に設けられた細胞保持手段によって捕捉または保持されている。細胞保持手段は基板42に形成された窪み41および開口部を介して、この窪み41に連絡する貫通口44を備えている。さらに、貫通口44の中にはセンサー手段である測定電極45が配置されており、この測定電極45は配線を経て信号検出部に連結されている。
【0008】
測定の際には、被験体細胞47を貫通口44側から吸引ポンプなどの手段によりこの被験体細胞47が窪み41部分に密着保持される。このようにして被験体細胞47の活動により発生する電気信号はウエル40中の培養液48側に漏れることなく、貫通口44側に設けた測定電極45によって検出される。
【0009】
ここで、窪み41部に被験体細胞47を保持させるためには窪み41の上部に被験体細胞47、培養液48およびこれと反応する薬剤を混合させるための容器であるウエル40が必要である。従来の例では、ウエル40は基板42とは別に設けられ、図20のように窪み41の上部にセットされていた。
【0010】
さらに、被験体細胞47を保持する窪み41部の大きさは10〜30μm程度であり、貫通口44側の大きさが1〜5μmと2段階になっている上、貫通口44の長さは、通常10μm程度にする必要がある。この形状を正確に実現するためには、2種類のマスクを用いて、まず、第一のマスクによって窪み41のドライエッチングを行った後、第二のマスクによって貫通口44のドライエッチングを行う必要がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような細胞外電位測定デバイスにおいて特に問題となるのはウエル40と貫通口44と窪み41の形成された基板42とを別々に設けると、ウエル40と基板42の貼り合わせが必要であるとともに正確な位置合わせも必要である。特に複数のウエル40を基板42内に高密度に配置する必要がある場合には、位置合わせに加えて液体が漏れ出さないように確実に貼り合わせる必要があり、その作業は困難なものとなる。
【0012】
さらに、上述のように2種類のマスクを用いて行うと第一のマスクによるドライエッチングを行った後、第二のマスクを用いてドライエッチングを行う際にマスクのアライメントずれが生じるという課題が発生する。
【0013】
又、2枚のマスクを用意して、それぞれ別々にフォトリソグラフィを行うので製造的にも手間がかかり、コスト高を招くことがある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の請求項1に記載の発明は、基板がベースとこのベースとは異なる材料による中間層とベースと同じ材料による薄板の積層構造からなり、前記ベース内に被験体細胞及び培養液及び薬剤を混ぜ合わせる少なくとも一つ以上のウエルと、前記薄板内に前記ウエルと基板の外方に通じる少なくとも一つ以上の貫通口が設けられた細胞外電位あるいは細胞が発する物理化学的変化を測定する細胞外電位測定デバイスであり、ベース内にウエルが設けられているので、別途ウエルを設ける必要がなく、基板の中にウエル、貫通口が一体化されている極めてコンパクトな細胞外電位測定デバイスを実現することができる。
【0015】
本発明の請求項2に記載の発明は、貫通口のウエル側に窪みを有するとともに、この窪みの開口部を貫通口の開口部より大きくした請求項1に記載の細胞外電位測定デバイスであり、被験体細胞は貫通口側に引き込まれるとともに、窪み内に確実に保持することができる。
【0016】
本発明の請求項3に記載の発明は、窪みの内壁を円錐形とした請求項2に記載の細胞外電位測定デバイスであり、円錐形とすることにより、ウエル側から被験体細胞が容易に進入することが可能であり、かつ円錐形内には一つの被験体細胞しか進入できないので、被験体細胞の保持がより確実にできる細胞外電位測定デバイスを実現することができる。
【0017】
本発明の請求項4に記載の発明は、窪みの内壁を半球形とした請求項2に記載の細胞外電位測定デバイスであり、一つの被験体細胞が進入可能なことに加えて、貫通口との接続面が半球形であるので、この貫通口との接続面に被験体細胞の表面がより確実に接することとなり、被験体細胞の保持を確実にすることができる細胞外電位測定デバイスを実現することができる。
【0018】
本発明の請求項5に記載の発明は、中間層の電気抵抗率を薄板の電気抵抗率よりも高くした請求項1に記載の細胞外電位測定デバイスであり、貫通口および窪みを薄板側からドライエッチングによって形成する際に、エッチングイオンが電気抵抗率の大きい中間層に蓄積することにより、エッチングイオンが中間層の近辺の薄板部分をもドライエッチングするようになるので貫通口のドライエッチング時に同時に窪みを形成できるという製造上の利点を有する細胞外電位測定デバイスを実現することができる。
【0019】
本発明の請求項6に記載の発明は、中間層と薄板を構成する材料を同じエッチングガスに対するエッチングレートの比が異なる材料で構成した請求項1に記載の細胞外電位測定デバイスであり、薄板に貫通口と窪みをドライエッチングによって形成する際に、エッチングが中間層に達した後も中間層をドライエッチングしてしまわないようにできるので、より高精度な貫通口および窪みの形成を実現できるという製造上の利点を有する細胞外電位測定デバイスを実現することができる。
【0020】
本発明の請求項7に記載の発明は、ベース及び薄板がシリコンからなり、中間層が二酸化シリコンからなる請求項1に記載の細胞外電位測定デバイスであり、シリコンと二酸化シリコンは同じドライエッチングガス、例えばSF6,CF4,XeF2に対して大きなエッチングレートの差を持つことから、薄板に貫通口および窪みを高精度に形成できるという請求項6に記載の発明の効果を補完するものである。
【0021】
本発明の請求項8に記載の発明は、窪みの開口部が10〜100μmであり、貫通口の開口部が1〜10μmである請求項2に記載の細胞外電位測定デバイスであり、例えば被験体細胞の大きさが10μmである場合に、窪みの開口部の大きさを15μm、貫通口の大きさを5μmとすれば、被験体細胞は窪み内に一つしか進入できず、かつ貫通口を通り抜けることはできないので、確実に窪みに保持される細胞外電位測定デバイスを実現することができる。
【0022】
本発明の請求項9に記載の発明は、基板がベースとこのベースとは異なる材料による中間層とベースとほぼ同じ材料による薄板の積層構造からなり、前記ベース内に被験体細胞及び培養液及び薬剤を混ぜ合わせる少なくとも一つ以上のウエルと、前記薄板内に前記ウエルと基板の外方に通じる少なくとも一つ以上の貫通口が設けられた細胞外電位あるいは細胞が発する物理化学的変化を測定する細胞外電位測定デバイスの製造方法であって、ベースにエッチングによって前記ウエルを設ける工程と、薄板に1種類のマスクを用いたドライエッチングによって前記貫通口を設ける工程と、ウエルの底部の中間層をドライエッチングによって除去する工程と、外方側より薄膜技術により検出電極を形成する工程を含む細胞外電位測定デバイスの製造方法であり、薄板に貫通口を形成する際に貫通口のウエル側に貫通口の大きさより広い窪みを1種類のマスクを用いるだけで容易に形成できる細胞外電位測定デバイスの製造方法を実現することができる。
【0023】
本発明の請求項10に記載の発明は、薄板に1種類のマスクを用いたドライエッチングによって貫通口を設ける工程において、外方側よりドライエッチングによって形成されるとともに、このドライエッチングは少なくともエッチングを抑制するガスとエッチングを促進するガスの2種類を用いて行う請求項9に記載の細胞外電位測定デバイスの製造方法であり、エッチングを抑制するガスとエッチングを促進するガスを用いると、ドライエッチングの抑制と促進の割合を制御しながらドライエッチングできるので、貫通口の穴サイズが少なくとも外方側においてマスクと同じ大きさになるように垂直にドライエッチングすることが可能になる細胞外電位測定デバイスの製造方法を実現することができる。
【0024】
本発明の請求項11に記載の発明は、貫通口を形成する際のドライエッチングにおいて、エッチングを抑制するガスを用いる工程とエッチングを促進するガスを用いる工程とを交互に繰り返して行う請求項10に記載の細胞外電位測定デバイスの製造方法であり、貫通口の穴形状がより垂直にドライエッチングできるようになるという請求項10に記載の発明の効果を補完するものである。
【0025】
本発明の請求項12に記載の発明は、貫通口を設ける工程において、エッチングを促進するガスとエッチングを抑制するガスによるエッチングの比率がエッチングが進むに従って高くなるようにエッチングする請求項10に記載の細胞外電位測定デバイスの製造方法であり、貫通口の形成工程が進むにつれてドライエッチングを促進するガスの割合が増えると、貫通口のウエル側のエッチング径が広がり、ウエル側に窪みが容易に形成できる細胞外電位測定デバイスの製造方法を実現することができる。
【0026】
本発明の請求項13に記載の発明は、貫通口を設ける工程において、ドライエッチングを促進する工程とドライエッチングを抑制する工程を繰り返して行うドライエッチングは二酸化珪素からなる中間層に達する前に止め、次にエッチングを促進するガスのみで二酸化珪素による中間層に達するまでドライエッチングを行う請求項10に記載の細胞外電位測定デバイスの製造方法であり、中間層に達する前にドライエッチング条件を変えるので、貫通口と窪みを連続的に容易に形成できる細胞外電位測定デバイスの製造方法を実現することができる。
【0027】
本発明の請求項14に記載の発明は、ドライエッチングを促進するガスを用いる工程とエッチングを抑制するガスを用いる工程において、前記ガスを分解するための手段としてコイルによる誘導結合法を用い、ドライエッチングを促進する工程の際には基板に高周波をかけて行い、ドライエッチングを抑制する工程の際には基板に高周波をかけないで行う請求項10に記載の細胞外電位測定デバイスの製造方法であり、ドライエッチングを促進する時に基板に高周波を印加するとともにエッチングを抑制する時には印加しないので均一な保護膜の形成が可能となる細胞外電位測定デバイスの製造方法を実現することができる。
【0028】
本発明の請求項15に記載の発明は、貫通口を形成する工程において、ドライエッチングを促進する工程とドライエッチングを抑制する工程を繰り返して行い、二酸化珪素を主体とする中間層にドライエッチングが達した後も過剰に薄板をドライエッチングする請求項10に記載の細胞外電位測定デバイスの製造方法であり、中間層に達した後も過剰にドライエッチングを行うことでエッチングイオンを中間層の表面に蓄積させることができ、このためドライエッチングは中間層付近ではエッチングが横方向に広がるようになる。そのために貫通口の形成と同時にウエル側に窪みを容易に形成できる細胞外電位測定デバイスの製造方法を実現することができる。
【0029】
本発明の請求項16に記載の発明は、ベースと薄板がシリコンよりなり、中間層が二酸化珪素よりなる細胞外測定デバイスの製造方法であって、下部層に貫通口を形成する際に使用するガスとして、エッチングを促進するガスがSF6,CF4,XeF2のうちいずれか一つを含むガスであり、エッチングを抑制するガスがC4F8,CHF3のうちいずれか一つを含むガスを用いる請求項10に記載の細胞外電位測定デバイスの製造方法であり、貫通口の外方側はマスクと同じ大きさの垂直なドライエッチング形状であり、ウエル側はこれよりも広い窪みとすることができる請求項10〜15に記載の発明の効果を補完するものである。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の細胞外電位測定デバイスおよびその製造方法について実施の形態および図面を用いて説明する。
【0031】
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1及び図1〜図13により請求項1〜3、6〜12、14及び16に記載の発明について説明する。
【0032】
図1は本発明の実施の形態1における細胞外電位測定デバイスの一実施の形態を示す斜視図であり、図2及び図3はその断面図である。また図4〜図5は同要部の拡大断面図である。更に図6〜図13は細胞外電位測定デバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【0033】
図1〜図3において、基板1はシリコンからなるベース2、二酸化珪素からなる中間層3及びシリコンからなる薄板4の積層構造で構成されている。このベース2には被験体細胞を含むサンプル溶液を貯め、被験体細胞10とこれの培養液11と薬剤を混ぜ合わせるためのウエル5が設けられており、さらにウエル5の底部の薄板4には貫通口6が設けられている。この貫通口6のウエル5側に窪み7が設けられており、ウエル5側の開口部の大きさが基板1の下面の開口部より大きい形状に加工してある。
【0034】
なお、貫通口6、窪み7の大きさは被験体細胞10の大きさ・性質によって決めることができる。例えば被験体細胞10の大きさが10μmであれば、窪み7の大きさは10μm以上、20μm以下とし、貫通口6の大きさは5μm以下とすることが好ましい。
【0035】
また、本実施の形態1においては窪み7の内壁部はウエル5側を底面とする円錐形をしている。
【0036】
次に、少なくともウエル5の内壁および底面、貫通口6の内壁および窪み7の内壁、薄板4の下面にはシリコンの上に二酸化シリコンによる絶縁体9が設けられており、さらに貫通口6の内壁、薄板4の外方側には上記絶縁体9の上に金を主体とする検出電極8が設けられている。
【0037】
又、一般的に細胞の大きさは5〜20μmであるので窪み7の開口部は10〜100μmとし、貫通口6の開口部は1〜10μmの範囲とすることが好ましい。
【0038】
上記のような構成を有する細胞外電位測定デバイスは次のような動作によって細胞外電位あるいは細胞が発する物理化学的変化を測定することができる。この動作について図面を用いて説明する。
【0039】
図3は細胞外電位測定デバイスに被験体細胞10と培養液11をウエル5内に投入したときの様子を断面図で示しており、図4〜図5は貫通口6および窪み7の部分の要部拡大断面図である。
【0040】
図3に示すように、ウエル5内に培養液11と被験体細胞10を入れると、しばらく被験体細胞10は培養液11中に浮遊している。また培養液11は液体であるのでウエル5内だけでなく窪み7、貫通口6を満たした後、ウエル5の下面側にも流れ出す。このようにすると、浮遊している被験体細胞10はウエル5内の圧力によつて、図4に示すように窪み7へ引き込まれる。引き込みの圧力が足りない場合には貫通口6側から吸引ポンプなどの手段により吸引すると浮遊している被験体細胞10はより確実に窪み7側に吸引することができる。
【0041】
次に、窪み7へ到達した被験体細胞10は貫通口6側からの吸引あるいはウエル5側からの培養液11によって圧力を受けていることから、図4のように窪み7に保持される。このような状態でウエル5内の培養液11に薬剤(図示せず)を投与すれば、薬剤は培養液11内に浸透し、図5に示すように被験体細胞10が薬剤とイオンの交換による反応が発生して活性化された場合に、貫通口6内で発生した電気信号は貫通口6に満たされている培養液11の電位を変化させることになる。この電位の変化は培養液11に接している検出電極8によって外部に取り出される。
【0042】
このように、本発明の細胞外電位測定デバイスではウエル5の底面に窪み7が設けてあるので、従来のように別途ウエルを設ける必要がなく、ウエル5内に被験体細胞10と培養液11および薬剤を直接混合させることができる。また、ウエル5と底面に設けられた窪み7および貫通口6は一体化されているので、培養液11が不用意にウエル5外に漏れ出すこともなく確実に貫通口6側へ流れることができる。
【0043】
さらに、窪み7の内壁、貫通口6の内壁、薄板4の下面、ウエル5の底面および内壁には二酸化シリコンからなる絶縁体9が設けられているので、検出電極8はウエル5側とは電気的に絶縁されている。さらに、窪み7の内壁はウエル5側を底面とする円錐形をしているので、被験体細胞10が貫通口6側に滞ることなく引き込まれて安定に保持することができる。一例として被験体細胞10の大きさが10μmである場合において、窪み7のウエル側の大きさ、つまり円錐形の底面の大きさは20μm以下とすることにより、2つ以上の被験体細胞10が同時に窪み7の中に進入することがなくなり、貫通口6の大きさは5μm以下とすることにより、被験体細胞10が貫通口6を通り抜けることはない。
【0044】
このように、測定の際には被験体細胞10は窪み7に確実に保持されている状態を実現することができる。つまり、貫通口6側の培養液11と、ウエル5側の培養液11とは電気的に絶縁された状態にあるので、被験体細胞10の活動により発生する電気信号はウエル5側の培養液11に漏れることなく、貫通口6側に設けた検出電極8によって検出することができる。なお、上記絶縁層9はシリコンの表層の表面抵抗率が低いときに貫通口6付近で発生する信号が微小であり、わずかでもウエル5側にリークすると測定できなくなってしまう場合においてのみ必要となってくる。
【0045】
従って、シリコン自体の表面抵抗率が十分高ければ被験体細胞10が保持されるだけで十分電気的な絶縁性が実現されるので、わずかなリークが問題ない程度に細胞外電位が大きいのであれば絶縁体9は必ずしも必要ではない。
【0046】
次に本発明の細胞外電位測定デバイスの製造方法について図6〜図13を用いて説明する。
【0047】
上記細胞外電位測定デバイスの製造方法は図6に示すようにシリコンからなるベース2と、二酸化シリコンからなる中間層3と、シリコンからなる薄板4で構成される基板1を用意し、薄板4側にレジストマスク12を形成する。なお、上記のような基板1は一般にSOI基板と呼ばれ、半導体デバイスを作製する際に良く用いられ、入手は容易であるのでこの基板の製造方法については省略する。
【0048】
次に、ドライエッチングによって貫通口6を薄板4の所定のエッチング深さに達するまで形成する。図7は図6のA部の要部拡大図を示している。このときのエッチング法はドライエッチングによる方法が最適であり、ドライエッチングの際にはエッチングを促進するガスとエッチングを抑制するガスを用いることが重要である。
【0049】
このエッチングを促進するガスにはSF6,CF4,XeF2などを用いることができるが、これらはシリコンのエッチングを深さ方向だけでなく、横方向へのエッチングも促進する作用がある。
【0050】
そこでCHF3、C4F8,XeF2などのエッチングを抑制するガスを混合させておくことで、ドライエッチングされた壁面にCF2のポリマーである保護膜を作製することにより、図7に示すようにドライエッチングによる貫通口6の形成をレジストマスク12の下方のみに進行させることが可能となる。
【0051】
また、エッチング形状を垂直にする別の方法として、エッチングを促進するガスによってエッチングを少しだけ行った後、エッチングを抑制するガスによって保護膜を少しだけ形成する工程を繰り返すことで、ほぼ垂直なエッチング形状とすることができる。
【0052】
実験では、大きさ5μmの貫通口6を形成するためにSF6を130sccm流しながら13秒間プラズマ発生させることで約1μmのドライエッチングを行い、その後C4F8を85sccm流しながら7秒間プラズマ発生させて約0.01μmの保護膜を形成し、またドライエッチングを行うという作業を6回繰り返した結果、約7μmの深さのほぼ垂直なエッチング形状とすることができた。なお、エッチングを抑制するガスによって保護膜は貫通口6の壁面だけでなく底面にも形成されるが、底面に形成された保護膜は壁面に形成された保護膜に比べてエッチングを促進するガスによって容易に除去することができるので、エッチングは下方のみに進むことが可能となる。
【0053】
さらにエッチングを促進するガスによるドライエッチングの際に、外部コイルによる誘導結合法による高周波を基板1に加えることで基板1にマイナスのバイアス電圧が発生することにより、プラズマ中のプラスイオンであるSF5 +やCF3 +が基板1に向かって衝突するのでドライエッチングはより垂直な方向に進むことになる。
【0054】
また、ドライエッチングを抑制させる際には基板1に高周波を加えなければ基板1にはバイアス電圧が全く発生しないので、保護膜の材料となるCF+が偏向を受けなくなり、基板1のドライエッチング穴の壁面へ均一な保護膜の形成ができることになる。
【0055】
さらに図8に示すように、ドライエッチングによって中間層3に達するまでドライエッチングを行うが、本工程において重要なことは薄板4側からドライエッチングを行って掘り進めていく際に、エッチングが進むにつれてエッチングを促進するガスの割合を徐々に増やしていく、あるいはエッチングを促進するガスによるエッチング時間を徐々に増やすことである。つまり、ドライエッチングが促進される工程とドライエッチングが抑制される工程が繰り返される過程において、ドライエッチングが促進される工程の割合をドライエッチングが進むにつれて徐々に増やすのである。
【0056】
これによりエッチングの形状は図8に示すようにウエル5側が広くなるようにテーパ形状が設けられるようになり、貫通口6は薄板4の下面側の開口部よりウエル5側の開口部の方が大きくなるように形成することができる。
【0057】
このドライエッチングの工程において、中間層3として二酸化シリコンが設けてあるので、貫通口6のドライエッチングが完了して中間層3に達したときに、ドライエッチングをすぐに止めなくても支障は発生しない。それはエッチングガスがすぐには中間層3をエッチングすることはないからである。
【0058】
特に、エッチングを促進するガスにSF6を用いた場合には、このエッチングガスはシリコンと二酸化シリコンのエッチングレートの比が10以上であるので、貫通口6のドライエッチングが二酸化シリコンまで到達した後しばらくエッチングしても、二酸化シリコンの中間層3を簡単には除去しないので高寸法精度の窪み7を容易に形成することができる。
【0059】
次に、図9に示すようにベース2側にフォトリソグラフィーによってレジストマスク13を形成した後、図10に示すようにエッチングによって中間層3に達するまでベース2をエッチングし、ウエル5を形成する。このときのエッチング方法としては前述のようなエッチングを促進するガスとエッチングを抑制するガスを用いたドライエッチングがウエル5を高密度に配置するためには有利であるが、それほど高密度に配置する必要がないのであればTMAHやKOHを用いたウェットエッチングでも可能である。
【0060】
次に図11に示すように、ウエル5の底面に露出した二酸化シリコンの中間層3をエッチングによって除去する。このときの方法はHFによるウェットエッチングの他、CF4ガスによるドライエッチングなどが利用できる。
【0061】
その後、図12に示すように、レジストマスク13を除去した後に、熱酸化法によってベース2及び薄板4を構成しているシリコンの表面に二酸化シリコンを形成する。これによって、少なくともウエル5の内壁および底面、窪み7の内壁、貫通口6の内壁、薄板4の下面に二酸化シリコンによる絶縁層9が形成される。
【0062】
次に、図13に示すように、薄板4の下面側から金を蒸着やスパッタにより検出電極8を形成する。これにより、検出電極8は薄板4の下面だけではなく、貫通口6の内壁にも形成される。なお、この検出電極8の材料は培養液11と反応しない電極材料であれば使用することができるが、特に金、白金、銀、塩化銀、アルミニウムなどを用いることがより好ましい。どの電極材料を設けるかはサンプル溶液の種類によって適当な材料が選ばれるべきである。
【0063】
このように、本発明の製造方法を用いることにより、薄板4に形成する貫通口6が円錐形の窪み7をウエル5側に連結された状態で1枚のフォトマスクと薄板4側からの一度のエッチングだけで細胞外電位測定デバイスを容易に且つ高精度に形成することができる。
【0064】
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2及び図14〜図16により請求項4,13に記載の発明を説明する。図14は本発明の実施の形態2における細胞外電位測定デバイスの構成とその製造方法を説明するための断面図であり、図15及び図16はその要部拡大断面図である。
【0065】
次に、実施の形態2における細胞外電位測定デバイスの構成とその製造方法について説明する。実施の形態2で開示される発明は実施の形態1で開示される細胞外電位測定デバイスと基本的な構成は同じであり、同じ構成についての説明は省略し、異なる構成についてのみ説明する。
【0066】
図14は本実施の形態2における細胞外電位測定デバイスの断面図であり、薄板18に形成された窪み21の形状が図14に示すように半球形をしている点で異なっている。窪み21をこのような半球形の形状とすることにより、被験体細胞10はより密着して窪み21へ保持することができることから貫通口20の培養液11の電位変化をより捉えやすくすることが可能となるものである。
【0067】
次に、この細胞外電位測定デバイスの製造方法を説明する。
【0068】
本実施の形態2における細胞外電位測定デバイスの製造方法は実施の形態1の製造方法とほぼ同じ工程を経て作製することができるが、異なる点は薄板18に貫通口20及び窪み21を形成する方法のみであり、この部分の製造方法について図面を用いて説明する。
【0069】
この工程は図15に示すように、中間層17と薄板18が積層された状態で薄板18側にレジストマスク24を形成した後貫通口20を形成するためにエッチングを促進するガスとエッチングを抑制するガスによるドライエッチングを行い、所定の深さに達したときにエッチングを終了する。この所定の深さとは二酸化珪素からなる中間層17に達する前に止めることであり、窪み21の寸法形状に応じて最適な深さを適宜選択することができる。
【0070】
そして、このとき重要なことはエッチングの終了時にはエッチングを抑制するガスの供給を止めてエッチングを行った後に終了することである。
【0071】
又、エッチングを促進するガスによってエッチングを少しだけ行った後、エッチングを抑制するガスによって保護膜(図示せず)を少しだけ形成する工程を繰り返すドライエッチングを行うときのエッチングの終了はエッチングを促進するガスによるドライエッチングの工程で終了することが重要である。これは、エッチングを抑制するガスによって形成される保護膜をエッチングの底面から除去するためである。
【0072】
次に、図16に示すように窪み21を形成するためのエッチングではXeF2ガスを導入してドライエッチングを行うものである。
【0073】
この作業により、ドライエッチングはシリコンが露出している底面から進み、ウエル19側に進むに従って広がるようにエッチングが進む。
【0074】
この時、貫通口20の側壁には前の工程でエッチングを抑制するガスによって形成された保護膜(図示せず)が形成されているためにXeF2によってドライエッチングされることはない。このようにして、窪み21は図16のように半球形をした形状に形成することができる。
【0075】
その後、実施の形態1と同じように図9〜図13の工程を経て細胞外電位測定デバイスを作製することができる。
【0076】
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3及び図17〜図19により請求項5,15に記載の発明を説明する。図17は本発明の実施の形態3における細胞外電位測定デバイスの製造方法を説明するための断面図であり、図18及び図19はその要部拡大断面図である。
【0077】
本実施の形態3では実施の形態1、実施の形態2で開示される貫通口6,20と窪み7,21を形成する別の製造方法について開示する。
【0078】
実施の形態1及び2で説明してきた製造法と異なる点は薄板26に貫通口30を形成する方法のみであるので、この部分の形成方法について図面を用いて説明する。
【0079】
図17は二酸化珪素よりなる中間層25とシリコンよりなる薄板26が積層された状態で薄板26側にレジストマスク27を形成した後、エッチングを促進するガスとエッチングを抑制するガスによる貫通口30を形成するためにドライエッチングを行った状態を示している。この状態において、エッチングは中間層25に達するまで過剰に行うことが特徴である。
【0080】
そして、このドライエッチングが中間層25に達した後もさらにエッチングを続ける。このときの中間層25は絶縁体であり、シリコンなどからなる薄板26はこの中間層25より絶縁抵抗が低い。このような構成で上記のようなエッチングを過剰に続けると、中間層25の面にはエッチングを促進するガスによるドライエッチングの際に、図18に示すようにエッチングイオン28(たとえばSF5 +)が滞留するようになり、プラズマ中から供給されるエッチングイオン29は図18に示す矢印の方向にはじかれるようになる。
【0081】
その結果、このような構成においてドライエッチングを過剰に行うと中間層25の側壁近傍に集中的にドライエッチングが行われるようになり、図19に示すように貫通口30のウエル側が広がった窪み31を形成することができる。
【0082】
実験では直径3μmの貫通口30のドライエッチングを中間層25に達した後も過剰に行うことで、10μmの窪み31を形成することができた。
【0083】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、基板がベースとこのベースとは異なる材料による中間層とベースと同じ材料による薄板の積層構造からなり、ベース内にウエルと薄板内に貫通口が設けられ、この貫通口はウエル側の開口部の方が外方側より大きい窪みを有した細胞外電位あるいは細胞が発する物理化学的変化を測定するデバイスおよびこの製造方法を実現することによって、別途ウエルを設ける必要がなく、基板の中にウエル、貫通口が一体化形成されている極めてコンパクトな細胞外電位測定デバイスとすることができる。
【0084】
又、上記デバイスを製造する場合、2種類のマスクをウエル側からフォトリソグラフィーを行う必要がなくなるとともにウエルを設けた基板のように凸凹がある場合においても凸凹面にも均一にレジストをコーティングするスプレーコーティング装置やフォトマスクと基板が非接触で高精度なパターンが露光できるプロジェクションやステッパなど高価な装置を必要とせずに、極めて高精度な貫通口および窪みをウエル底面に設けられる製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における細胞外電位測定デバイスの斜視図
【図2】(a)同断面図(b)同要部拡大断面図
【図3】同細胞外電位測定デバイスの動作を示す断面図
【図4】同要部拡大断面図
【図5】同要部拡大断面図
【図6】本発明の実施の形態1における細胞外電位測定デバイスの製造方法を説明するための断面図
【図7】同要部拡大断面図
【図8】同要部拡大断面図
【図9】同断面図
【図10】同断面図
【図11】同断面図
【図12】同断面図
【図13】同断面図
【図14】本発明の実施の形態2における細胞外電位測定デバイスの断面図
【図15】同細胞外電位測定デバイスの製造方法を説明するための要部拡大断面図
【図16】同要部拡大断面図
【図17】本発明の実施の形態3における細胞外電位測定デバイスの製造方法を説明するための要部拡大断面図
【図18】同要部拡大断面図
【図19】同要部拡大断面図
【図20】従来の細胞外電位測定デバイスの模式断面図
【符号の説明】
1 基板
2 ベース
3 中間層
4 薄板
5 ウエル
6 貫通口
7 窪み
8 検出電極
9 絶縁体
10 被験体細胞
11 培養液
12 レジストマスク
13 レジストマスク
15 基板
16 ベース
17 中間層
18 薄板
19 ウエル
20 貫通口
21 窪み
22 検出電極
23 絶縁体
24 レジストマスク
25 中間層
26 薄板
27 レジストマスク
28 エッチングイオン
29 エッチングイオン
30 貫通口
31 窪み[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an extracellular potential measurement device used for measuring extracellular potential or a physicochemical change occurring in the activity of a cell and a method for producing the same. Used.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, drug screening using the electrical activity of cells as an index has been performed by a patch clamp method, a method using a fluorescent dye or a luminescence indicator.
[0003]
This patch clamp method is a method in which the transport of ions through a single channel protein molecule is electrically recorded by a microelectrode probe using a microportion (called a patch) of the cell membrane attached to the tip of a micropipette. This method is one of the few methods capable of examining the function of one protein molecule in real time (for example, Molecular Biology of Cells, Third Edition, Garland @ Publishing Inc., New York, 1994, Japanese Edition). (Translated by Keiko Nakamura et al., Pp. 181-182, 1995, Kyoikusha).
[0004]
There is also a method of measuring the electrical activity of a cell by monitoring the movement of ions in the cell using a fluorescent dye or a luminescence indicator that emits light in accordance with a change in the concentration of a specific ion.
[0005]
However, the patch clamp method requires a special technique for the preparation and operation of a micropipette, and it takes a lot of time to measure one sample. Therefore, the patch clamp method is not suitable for use in screening a large number of drug candidate compounds at high speed. In addition, although a method using a fluorescent dye or the like can screen a large amount of drug candidate compounds at high speed, a step of staining cells is required, and the measurement requires a high background due to the effect of the dye and decolorization with time. There is a disadvantage that the N ratio is poor.
[0006]
As an alternative, the methods disclosed in Japanese Patent Application Nos. 2001-001980 and 2001-170341 can obtain high-quality data equivalent to the data obtained by the patch clamp method, and use a fluorescent dye. A large amount of sample can be measured simply and at high speed as in the method. In these prior arts, at least one well having cell holding means provided on a substrate and a sensor means for detecting an electric signal in this well are used to measure extracellular potential or physicochemical changes generated by cells. A so-called extracellular potential measurement device is disclosed. The operation of the extracellular potential measurement device disclosed in the above prior art will now be described with reference to the drawings.
[0007]
FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing the well structure of the extracellular potential measurement device disclosed in the above prior art. A
[0008]
At the time of the measurement, the
[0009]
Here, in order to hold the
[0010]
Further, the size of the
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, a particular problem in the extracellular potential measurement device as described above is that if the
[0012]
Furthermore, as described above, when using two types of masks, after performing dry etching using the first mask, misalignment of the mask occurs when performing dry etching using the second mask. I do.
[0013]
In addition, since two masks are prepared and photolithography is performed separately for each mask, it is troublesome in terms of manufacturing, which may lead to an increase in cost.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 of the present invention is characterized in that the substrate has a laminated structure of a base, an intermediate layer made of a material different from the base, and a thin plate made of the same material as the base. At least one or more wells for mixing a somatic cell, a culture solution and a drug, and at least one or more through-holes provided in the thin plate to the outside of the well and the substrate. It is an extracellular potential measurement device that measures chemical changes, and the well is provided in the base, so there is no need to provide a separate well, and the well and through hole are integrated into the substrate, making it extremely compact. An extracellular potential measurement device can be realized.
[0015]
The invention according to claim 2 of the present invention is the extracellular potential measurement device according to claim 1, wherein the device has a depression on the well side of the through hole, and the opening of the depression is larger than the opening of the through hole. In addition, the subject cells can be drawn into the through-hole side and securely held in the depression.
[0016]
The invention according to claim 3 of the present invention is the extracellular potential measurement device according to claim 2, wherein the inner wall of the recess is formed in a conical shape. Since it is possible to enter and only one subject cell can enter within the cone, an extracellular potential measuring device that can more reliably hold the subject cell can be realized.
[0017]
The invention according to
[0018]
The invention according to claim 5 of the present invention is the extracellular potential measurement device according to claim 1, wherein the electrical resistivity of the intermediate layer is higher than the electrical resistivity of the thin plate, wherein the through-hole and the recess are formed from the thin plate side. When formed by dry etching, the etching ions accumulate in the intermediate layer having a large electric resistivity, so that the etching ions also dry-etch the thin plate near the intermediate layer. An extracellular potential measurement device having a manufacturing advantage that a depression can be formed can be realized.
[0019]
The invention according to
[0020]
The invention according to claim 7 of the present invention is the extracellular potential measuring device according to claim 1, wherein the base and the thin plate are made of silicon, and the intermediate layer is made of silicon dioxide, wherein silicon and silicon dioxide are the same dry etching gas. , For example SF6, CF4, XeF2This has a large difference in etching rate with respect to the above, and thus complements the effect of the invention according to
[0021]
The invention according to claim 8 of the present invention is the extracellular potential measuring device according to claim 2, wherein the opening of the depression is 10 to 100 μm and the opening of the through hole is 1 to 10 μm. If the size of the somatic cell is 10 μm, the size of the opening of the depression is 15 μm, and the size of the through hole is 5 μm, only one test cell can enter the depression, and Therefore, it is possible to realize an extracellular potential measurement device that is reliably held in the depression.
[0022]
The invention according to
[0023]
According to a tenth aspect of the present invention, in the step of providing a through hole by dry etching using one type of mask on a thin plate, the thin plate is formed by dry etching from the outside, and the dry etching is performed at least by etching. 10. The method for producing an extracellular potential measuring device according to
[0024]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the dry etching for forming the through hole, the step of using a gas for suppressing the etching and the step of using a gas for promoting the etching are alternately repeated. The method of manufacturing an extracellular potential measuring device according to the above item, which complements the effect of the invention according to the
[0025]
The invention according to claim 12 of the present invention is characterized in that, in the step of providing a through hole, etching is performed such that the ratio of etching with a gas that promotes etching to a gas that suppresses etching increases as the etching proceeds. This is a method of manufacturing an extracellular potential measuring device, and as the ratio of gas that promotes dry etching increases as the process of forming the through hole progresses, the etching diameter of the well side of the through hole increases, and the depression easily forms on the well side. A method of manufacturing an extracellular potential measurement device that can be formed can be realized.
[0026]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the step of providing a through hole, the dry etching performed by repeating the step of promoting dry etching and the step of suppressing dry etching is stopped before reaching the intermediate layer made of silicon dioxide. 11. The method for manufacturing an extracellular potential measuring device according to
[0027]
The invention according to claim 14 of the present invention is characterized in that, in the step of using a gas for promoting dry etching and the step of using a gas for suppressing etching, an inductive coupling method using a coil is used as a means for decomposing the gas; The method for manufacturing an extracellular potential measuring device according to
[0028]
In the invention according to claim 15 of the present invention, in the step of forming the through hole, the step of promoting dry etching and the step of suppressing dry etching are repeatedly performed, and dry etching is performed on the intermediate layer mainly composed of silicon dioxide. 11. The method for manufacturing an extracellular potential measuring device according to
[0029]
The invention according to claim 16 of the present invention is a method for manufacturing an extracellular measurement device in which a base and a thin plate are made of silicon and an intermediate layer is made of silicon dioxide, and is used when a through hole is formed in a lower layer. The gas that promotes etching is SF6, CF4, XeF2Is a gas containing any one of the above, and the gas that suppresses etching is C4F8, CHF3The method for manufacturing an extracellular potential measurement device according to
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an extracellular potential measurement device and a method for manufacturing the same of the present invention will be described with reference to embodiments and drawings.
[0031]
(Embodiment 1)
The first to third aspects, the sixth to the twelfth, the fourteenth and the sixteenth aspects of the present invention will be described with reference to the first embodiment of the present invention and FIGS.
[0032]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the extracellular potential measuring device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are sectional views thereof. 4 and 5 are enlarged sectional views of the essential parts. 6 to 13 are cross-sectional views for explaining a method for manufacturing the extracellular potential measuring device.
[0033]
1 to 3, a substrate 1 has a laminated structure of a base 2 made of silicon, an intermediate layer 3 made of silicon dioxide, and a
[0034]
In addition, the size of the through-
[0035]
Further, in the first embodiment, the inner wall portion of the recess 7 has a conical shape with the well 5 side as the bottom surface.
[0036]
Next, an
[0037]
Since the size of the cells is generally 5 to 20 μm, the opening of the depression 7 is preferably 10 to 100 μm, and the opening of the through
[0038]
The extracellular potential measuring device having the above configuration can measure extracellular potential or physicochemical changes generated by cells by the following operation. This operation will be described with reference to the drawings.
[0039]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which the
[0040]
As shown in FIG. 3, when the
[0041]
Next, the test
[0042]
As described above, in the extracellular potential measuring device of the present invention, since the depression 7 is provided on the bottom surface of the well 5, it is not necessary to separately provide a well as in the conventional art. And the drug can be mixed directly. Further, since the well 5 and the recess 7 and the through-
[0043]
Further, since an
[0044]
In this way, it is possible to realize a state where the
[0045]
Therefore, if the surface resistivity of silicon itself is sufficiently high, sufficient electrical insulation can be realized just by holding the
[0046]
Next, a method for manufacturing the extracellular potential measuring device of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0047]
As shown in FIG. 6, the method for manufacturing the extracellular potential measuring device comprises preparing a substrate 1 comprising a base 2 made of silicon, an intermediate layer 3 made of silicon dioxide, and a
[0048]
Next, the through
[0049]
The gas which promotes this etching is SF6, CF4, XeF2Although these can be used, they have the effect of promoting the etching of silicon not only in the depth direction but also in the lateral direction.
[0050]
So CHF3, C4F8, XeF2By mixing a gas that suppresses etching such as CF, CF2By forming the protective film made of the above polymer, the formation of the through
[0051]
In addition, as another method of making the etching shape vertical, an almost vertical etching is performed by repeating a process of performing a small amount of etching with a gas that promotes etching and then forming a small amount of a protective film with a gas that suppresses etching. It can be shaped.
[0052]
In the experiment, SF was formed to form a through-
[0053]
Further, at the time of dry etching with a gas that promotes etching, a high frequency is applied to the substrate 1 by an inductive coupling method using an external coil to generate a negative bias voltage on the substrate 1, thereby increasing the positive ions SF in the plasma.5 +And CF3 +Collides against the substrate 1 so that the dry etching proceeds in a more vertical direction.
[0054]
Further, when suppressing the dry etching, no bias voltage is generated on the substrate 1 unless a high frequency is applied to the substrate 1, so that the CF which is a material of the protective film+Is no longer deflected, and a uniform protective film can be formed on the wall surface of the dry etching hole of the substrate 1.
[0055]
Further, as shown in FIG. 8, dry etching is performed until the intermediate layer 3 is reached by dry etching. What is important in this step is that when etching is performed by performing dry etching from the
[0056]
As a result, the shape of the etching is tapered so that the side of the well 5 is widened as shown in FIG. 8, and the through-
[0057]
In this dry etching step, since silicon dioxide is provided as the intermediate layer 3, when the dry etching of the through
[0058]
In particular, SF is used as a gas to promote etching.6Is used, since this etching gas has a ratio of the etching rate of silicon to silicon dioxide of 10 or more, even if the dry etching of the through
[0059]
Next, as shown in FIG. 9, after forming a resist mask 13 on the base 2 side by photolithography, the base 2 is etched by etching until reaching the intermediate layer 3 as shown in FIG. As an etching method at this time, dry etching using a gas that promotes etching and a gas that suppresses etching as described above is advantageous for arranging the wells 5 with high density, but arranging with such high density. If unnecessary, wet etching using TMAH or KOH can be used.
[0060]
Next, as shown in FIG. 11, the silicon dioxide intermediate layer 3 exposed on the bottom surface of the well 5 is removed by etching. The method at this time is not only wet etching with HF but also CF.4Dry etching with gas or the like can be used.
[0061]
Thereafter, as shown in FIG. 12, after removing the resist mask 13, silicon dioxide is formed on the surface of the silicon constituting the base 2 and the
[0062]
Next, as shown in FIG. 13, the detection electrode 8 is formed from the lower surface side of the
[0063]
As described above, by using the manufacturing method of the present invention, one photomask and one time from the side of the
[0064]
(Embodiment 2)
The second and third aspects of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining the configuration of an extracellular potential measurement device and a method for manufacturing the same according to the second embodiment of the present invention, and FIGS. 15 and 16 are enlarged cross-sectional views of main parts thereof.
[0065]
Next, the configuration of the extracellular potential measuring device according to the second embodiment and a method for manufacturing the same will be described. The invention disclosed in the second embodiment has the same basic configuration as the extracellular potential measurement device disclosed in the first embodiment, and a description of the same configuration will be omitted, and only a different configuration will be described.
[0066]
FIG. 14 is a cross-sectional view of the extracellular potential measurement device according to the second embodiment, and is different in that the shape of the depression 21 formed in the
[0067]
Next, a method for manufacturing the extracellular potential measuring device will be described.
[0068]
The manufacturing method of the extracellular potential measuring device according to the second embodiment can be manufactured through substantially the same steps as the manufacturing method according to the first embodiment, except that a through
[0069]
In this step, as shown in FIG. 15, in the state where the
[0070]
What is important at this time is that at the end of the etching, the supply of the gas for suppressing the etching is stopped, and the etching is performed.
[0071]
When dry etching is performed by repeating a process of forming a small amount of a protective film (not shown) with a gas that suppresses etching after performing a small amount of etching with a gas that promotes etching, the end of the etching accelerates the etching. It is important that the process be completed in the step of dry etching with the use of a gas. This is because the protective film formed by the gas for suppressing the etching is removed from the bottom surface of the etching.
[0072]
Next, as shown in FIG. 16, XeF2Dry etching is performed by introducing a gas.
[0073]
By this operation, the dry etching proceeds from the bottom surface where silicon is exposed, and the etching proceeds so as to spread toward the well 19 side.
[0074]
At this time, since a protective film (not shown) formed by a gas that suppresses etching in the previous step is formed on the side wall of the through
[0075]
Thereafter, similarly to the first embodiment, an extracellular potential measurement device can be manufactured through the steps shown in FIGS. 9 to 13.
[0076]
(Embodiment 3)
The third and fifth aspects of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing the extracellular potential measuring device according to the third embodiment of the present invention, and FIGS. 18 and 19 are enlarged cross-sectional views of the main part.
[0077]
In the third embodiment, another manufacturing method for forming the through
[0078]
The only difference from the manufacturing method described in the first and second embodiments is the method of forming the through-hole 30 in the
[0079]
FIG. 17 shows a state in which an
[0080]
Then, even after the dry etching reaches the
[0081]
As a result, if the dry etching is excessively performed in such a configuration, the dry etching is intensively performed near the side wall of the
[0082]
In the experiment, a 10
[0083]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the substrate has a base and a laminated structure of an intermediate layer made of a material different from the base and a thin plate made of the same material as the base, and a through hole is provided in the well and the thin plate in the base, This through-hole is provided with a separate well by realizing a device for measuring extracellular potential or a physicochemical change generated by a cell and a method of manufacturing the same, in which the opening on the well side has a recess larger than the outer side. There is no need to provide an extremely compact extracellular potential measurement device in which wells and through holes are integrally formed in a substrate.
[0084]
In the case of manufacturing the above device, there is no need to perform photolithography on two types of masks from the well side, and even if the substrate has irregularities such as a well-provided substrate, a spray that uniformly coats the resist on the irregular surface. Provided is a manufacturing method in which extremely high-precision through holes and depressions are provided on the bottom of a well without requiring expensive equipment such as a coating apparatus or a projection or a stepper capable of exposing a high-precision pattern without contact between a photomask and a substrate. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an extracellular potential measurement device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a sectional view of the same, and FIG.
FIG. 3 is a sectional view showing the operation of the extracellular potential measuring device.
FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part of the same.
FIG. 5 is an enlarged sectional view of a main part of the same.
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the extracellular potential measurement device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an enlarged sectional view of a main part of the same.
FIG. 8 is an enlarged sectional view of a main part of the same.
FIG. 9 is a sectional view of the same.
FIG. 10 is a sectional view of the same.
FIG. 11 is a sectional view of the same.
FIG. 12 is a sectional view of the same.
FIG. 13 is a sectional view of the same.
FIG. 14 is a cross-sectional view of the extracellular potential measurement device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 15 is an enlarged sectional view of a main part for explaining a method of manufacturing the extracellular potential measuring device.
FIG. 16 is an enlarged sectional view of a main part of the same.
FIG. 17 is an enlarged sectional view of a main part for describing a method of manufacturing the extracellular potential measuring device according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view of the main part.
FIG. 19 is an enlarged sectional view of a main part of the same.
FIG. 20 is a schematic cross-sectional view of a conventional extracellular potential measuring device.
[Explanation of symbols]
1 substrate
2 base
3 Middle class
4mm thin plate
5 well
6mm penetration
7 hollow
8 detection electrode
9 insulator
10 Subject cell
11 culture solution
12 resist mask
13 resist mask
15mm board
16 base
17 middle class
18mm thin plate
19 well
20mm penetration
21 hollow
22 detection electrode
23 insulator
24 resist mask
25 middle class
26mm thin plate
27 resist mask
28 ° etching ion
29 etching ion
30mm penetration
31 hollow
Claims (16)
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002224563A JP3945338B2 (en) | 2002-08-01 | 2002-08-01 | Extracellular potential measuring device and manufacturing method thereof |
CNB038012049A CN100487456C (en) | 2002-06-05 | 2003-06-02 | Extracellular electric potential measuring device and its manufacturing method |
EP03730758A EP1411351A4 (en) | 2002-06-05 | 2003-06-02 | Extracellular potential measuring device and method for fabricating the same |
US10/485,644 US7501278B2 (en) | 2002-06-05 | 2003-06-02 | Extracellular potential measuring device and method for fabricating the same |
EP11153679A EP2365325A1 (en) | 2002-06-05 | 2003-06-02 | Device for measuring extracellular potential and method of manufacturing the device |
PCT/JP2003/006920 WO2003104788A1 (en) | 2002-06-05 | 2003-06-02 | Extracellular potential measuring device and method for fabricating the same |
US12/245,091 US8232084B2 (en) | 2002-06-05 | 2008-10-03 | Device for measuring extracellular potential and method of manufacturing device |
US12/359,426 US8202439B2 (en) | 2002-06-05 | 2009-01-26 | Diaphragm and device for measuring cellular potential using the same, manufacturing method of the diaphragm |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002224563A JP3945338B2 (en) | 2002-08-01 | 2002-08-01 | Extracellular potential measuring device and manufacturing method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004069309A true JP2004069309A (en) | 2004-03-04 |
JP3945338B2 JP3945338B2 (en) | 2007-07-18 |
Family
ID=32012491
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002224563A Expired - Fee Related JP3945338B2 (en) | 2002-06-05 | 2002-08-01 | Extracellular potential measuring device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3945338B2 (en) |
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004079354A1 (en) * | 2003-03-07 | 2004-09-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Extracellular potential measuring device and its manufacturing method |
JP2005156234A (en) * | 2003-11-21 | 2005-06-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Extracellular potential measuring device and extracellular potential measuring method using it |
JP2006081491A (en) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Univ Of Tokyo | Cell-arranging apparatus and method for producing the same |
JP2006287021A (en) * | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical sensor and optical detection method |
WO2007072790A1 (en) * | 2005-12-20 | 2007-06-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Cellular electrophysiological sensor |
JP2007232607A (en) * | 2006-03-02 | 2007-09-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method for manufacturing cell electrophysiological sensor |
WO2008149474A1 (en) * | 2007-06-06 | 2008-12-11 | National University Corporation Nagoya University | Probe for bioelectricity measurement instrument and bioelectric potential measurement instrument |
JP2008545117A (en) * | 2005-11-14 | 2008-12-11 | パナソニック株式会社 | Cell electrophysiological sensor and manufacturing method thereof |
WO2009008158A1 (en) * | 2007-07-11 | 2009-01-15 | Panasonic Corporation | Biosensor |
WO2009013869A1 (en) * | 2007-07-25 | 2009-01-29 | Panasonic Corporation | Biosensor |
WO2009034697A1 (en) | 2007-09-11 | 2009-03-19 | Panasonic Corporation | Silicon structure, method for manufacturing the same, and sensor chip |
US7736477B2 (en) | 2004-08-25 | 2010-06-15 | Panasonic Corporation | Probe for measuring electric potential of cell |
WO2011121968A1 (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-06 | パナソニック株式会社 | Sensor device |
US8071363B2 (en) | 2006-05-25 | 2011-12-06 | Panasonic Corporation | Chip for cell electrophysiological sensor, cell electrophysiological sensor using the same, and manufacturing method of chip for cell electrophysiological sensor |
KR101119381B1 (en) | 2009-06-18 | 2012-03-07 | 한국과학기술원 | Device and system for measuring properties of cells and method of measuring properties of cells using the same |
US8202439B2 (en) | 2002-06-05 | 2012-06-19 | Panasonic Corporation | Diaphragm and device for measuring cellular potential using the same, manufacturing method of the diaphragm |
US8232084B2 (en) | 2002-06-05 | 2012-07-31 | Panasonic Corporation | Device for measuring extracellular potential and method of manufacturing device |
JP2022502636A (en) * | 2018-09-24 | 2022-01-11 | エコール・ポリテクニーク・フェデラル・ドゥ・ローザンヌ (ウ・ペ・エフ・エル)Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) | Small MR devices including cell culture microchambers and methods for manufacturing such devices |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110260163A1 (en) * | 2008-03-13 | 2011-10-27 | University Of Utah Research Foundation | Permeable diaphragm piezoresistive based sensors |
WO2009114818A2 (en) * | 2008-03-13 | 2009-09-17 | University Of Utah Research Foundation | Methods of forming an embedded cavity for sensors |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02131569A (en) * | 1988-11-11 | 1990-05-21 | Hitachi Ltd | Microchamber plate, particle discrimination, particle treating device and cell treating device |
JPH09289886A (en) * | 1996-04-25 | 1997-11-11 | Shimadzu Corp | Device for detecting cell membrane potential |
JP2002518678A (en) * | 1998-06-12 | 2002-06-25 | セネス リミティド | High throughput screen |
JP2003511668A (en) * | 1999-10-01 | 2003-03-25 | ソフィオン・バイオサイエンス・アクティーゼルスカブ | Substrates and methods for measuring and / or monitoring the electrophysiological properties of ion channels |
JP2003511699A (en) * | 1999-10-08 | 2003-03-25 | エンエムイー ナトゥヴィッセンシャフトリヘス ウント メディツィニシェス インスティテュート アン デル ウニヴェルシタト ティユービンゲン | Method and apparatus for measuring cells in a liquid environment |
-
2002
- 2002-08-01 JP JP2002224563A patent/JP3945338B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02131569A (en) * | 1988-11-11 | 1990-05-21 | Hitachi Ltd | Microchamber plate, particle discrimination, particle treating device and cell treating device |
JPH09289886A (en) * | 1996-04-25 | 1997-11-11 | Shimadzu Corp | Device for detecting cell membrane potential |
JP2002518678A (en) * | 1998-06-12 | 2002-06-25 | セネス リミティド | High throughput screen |
JP2003511668A (en) * | 1999-10-01 | 2003-03-25 | ソフィオン・バイオサイエンス・アクティーゼルスカブ | Substrates and methods for measuring and / or monitoring the electrophysiological properties of ion channels |
JP2003511699A (en) * | 1999-10-08 | 2003-03-25 | エンエムイー ナトゥヴィッセンシャフトリヘス ウント メディツィニシェス インスティテュート アン デル ウニヴェルシタト ティユービンゲン | Method and apparatus for measuring cells in a liquid environment |
Cited By (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8232084B2 (en) | 2002-06-05 | 2012-07-31 | Panasonic Corporation | Device for measuring extracellular potential and method of manufacturing device |
US8202439B2 (en) | 2002-06-05 | 2012-06-19 | Panasonic Corporation | Diaphragm and device for measuring cellular potential using the same, manufacturing method of the diaphragm |
US8257962B2 (en) | 2003-03-07 | 2012-09-04 | Panasonic Corporation | Extracellular potential measuring device and its manufacturing method |
WO2004079354A1 (en) * | 2003-03-07 | 2004-09-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Extracellular potential measuring device and its manufacturing method |
JP2005156234A (en) * | 2003-11-21 | 2005-06-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Extracellular potential measuring device and extracellular potential measuring method using it |
JP4552423B2 (en) * | 2003-11-21 | 2010-09-29 | パナソニック株式会社 | Extracellular potential measuring device and method for measuring extracellular potential using the same |
US7736477B2 (en) | 2004-08-25 | 2010-06-15 | Panasonic Corporation | Probe for measuring electric potential of cell |
JP2006081491A (en) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Univ Of Tokyo | Cell-arranging apparatus and method for producing the same |
JP2006287021A (en) * | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical sensor and optical detection method |
JP2008545117A (en) * | 2005-11-14 | 2008-12-11 | パナソニック株式会社 | Cell electrophysiological sensor and manufacturing method thereof |
US7776193B2 (en) | 2005-12-20 | 2010-08-17 | Panasonic Corporation | Cell electrophysiological sensor |
US7927474B2 (en) | 2005-12-20 | 2011-04-19 | Panasonic Corporation | Cell electrophysiological sensor |
WO2007072790A1 (en) * | 2005-12-20 | 2007-06-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Cellular electrophysiological sensor |
JP2007232607A (en) * | 2006-03-02 | 2007-09-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method for manufacturing cell electrophysiological sensor |
US8071363B2 (en) | 2006-05-25 | 2011-12-06 | Panasonic Corporation | Chip for cell electrophysiological sensor, cell electrophysiological sensor using the same, and manufacturing method of chip for cell electrophysiological sensor |
WO2008149474A1 (en) * | 2007-06-06 | 2008-12-11 | National University Corporation Nagoya University | Probe for bioelectricity measurement instrument and bioelectric potential measurement instrument |
US8354271B2 (en) | 2007-07-11 | 2013-01-15 | Panasonic Corporation | Biosensor |
WO2009008158A1 (en) * | 2007-07-11 | 2009-01-15 | Panasonic Corporation | Biosensor |
JP5375609B2 (en) * | 2007-07-25 | 2013-12-25 | パナソニック株式会社 | Biosensor |
WO2009013869A1 (en) * | 2007-07-25 | 2009-01-29 | Panasonic Corporation | Biosensor |
US8314466B2 (en) | 2007-09-11 | 2012-11-20 | Panasonic Corporation | Silicon structure, method for manufacturing the same, and sensor chip |
WO2009034697A1 (en) | 2007-09-11 | 2009-03-19 | Panasonic Corporation | Silicon structure, method for manufacturing the same, and sensor chip |
US8816450B2 (en) | 2007-09-11 | 2014-08-26 | Panasonic Corporation | Fibrous projections structure |
KR101119381B1 (en) | 2009-06-18 | 2012-03-07 | 한국과학기술원 | Device and system for measuring properties of cells and method of measuring properties of cells using the same |
WO2011121968A1 (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-06 | パナソニック株式会社 | Sensor device |
JP2022502636A (en) * | 2018-09-24 | 2022-01-11 | エコール・ポリテクニーク・フェデラル・ドゥ・ローザンヌ (ウ・ペ・エフ・エル)Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) | Small MR devices including cell culture microchambers and methods for manufacturing such devices |
JP7423084B2 (en) | 2018-09-24 | 2024-01-29 | エコール・ポリテクニーク・フェデラル・ドゥ・ローザンヌ (ウ・ペ・エフ・エル) | Compact MR device including cell culture microchamber and method of manufacturing such device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3945338B2 (en) | 2007-07-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3945338B2 (en) | Extracellular potential measuring device and manufacturing method thereof | |
US8232084B2 (en) | Device for measuring extracellular potential and method of manufacturing device | |
JP4552423B2 (en) | Extracellular potential measuring device and method for measuring extracellular potential using the same | |
US20050214740A1 (en) | Device for measuring extracellular potential and manufacturing method of the same | |
JP3861831B2 (en) | Extracellular potential measuring device and manufacturing method thereof | |
JP4784696B2 (en) | Cell potential measuring device, substrate used therefor, and method for manufacturing substrate for cell potential measuring device | |
JP3945317B2 (en) | Extracellular potential measuring device and manufacturing method thereof | |
US8257962B2 (en) | Extracellular potential measuring device and its manufacturing method | |
JP3925439B2 (en) | Extracellular potential measuring device and manufacturing method thereof | |
JP4868067B2 (en) | Cell electrophysiological sensor chip, cell electrophysiological sensor using the same, and method for manufacturing cell electrophysiological sensor chip | |
JP4462241B2 (en) | Cell electrophysiological sensor and manufacturing method thereof | |
JP2011254281A (en) | Manufacturing method of capacity type electromechanical conversion apparatus, and capacity type electromechanical conversion apparatus | |
US20130015065A1 (en) | Measuring device | |
JP2007187453A (en) | Cell electrophysiology sensor and method of manufacturing same | |
JP2007192764A (en) | Cell electrophysiologic sensor and its manufacturing method | |
JP2008139134A (en) | Cellular electrophysiological sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050524 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20050614 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060905 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061106 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070320 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070402 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110420 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120420 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130420 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130420 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140420 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |