JP2013088298A - Sensor chip - Google Patents

Sensor chip Download PDF

Info

Publication number
JP2013088298A
JP2013088298A JP2011229360A JP2011229360A JP2013088298A JP 2013088298 A JP2013088298 A JP 2013088298A JP 2011229360 A JP2011229360 A JP 2011229360A JP 2011229360 A JP2011229360 A JP 2011229360A JP 2013088298 A JP2013088298 A JP 2013088298A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor chip
solid support
protrusion shape
shape
sensor
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.)
Pending
Application number
JP2011229360A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuaki Okumura
泰章 奥村
Makoto Takahashi
誠 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2011229360A priority Critical patent/JP2013088298A/en
Publication of JP2013088298A publication Critical patent/JP2013088298A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor chip having high durability capable of monitoring an analysis object with high accuracy over a long period in a sensor chip used to measure or monitor the analysis object in a living body by using an optical technique.SOLUTION: The durability of the sensor chip can be improved because the formation of projecting parts 11 on a solid support 13 can eliminate contact between a sensor surface and a living tissue, further a member used when the sensor chip 10 is embedded in a living body.

Description

本発明は、光学的技法を用いて生体内において分析対象物を測定するか又はモニターするために使用するセンサーチップに関するものである。   The present invention relates to a sensor chip used for measuring or monitoring an analyte in vivo using optical techniques.

該センサーチップは、分析対象物を長期にわたり、精度よく測定、またはモニターする必要があるために、高い耐久性能が求められる場合に使用するのに特に適している。   The sensor chip is particularly suitable for use when high durability performance is required because it is necessary to accurately measure or monitor an analysis object over a long period of time.

糖尿病の管理を行う上で、血液中のグルコースを定期的に測定することは、正確なインシュリン投与を確保するために必須である。更には、糖尿病患者を長期にわたって治療看護するに際しては、血中グルコース濃度をより良好に管理することによって、往々にして糖尿病に関連することが多い網膜症、循環系疾患及びその他の退行性疾病の発症を、仮に防止はできないにしてもこれを遅延させることが出来る。即ち、血中グルコース濃度を信頼性が高く、しかも正確に自己モニターすることに対する、糖尿病患者からの要望が強い。   In managing diabetes, it is essential to measure glucose in blood regularly to ensure accurate insulin administration. Furthermore, in the long-term care of diabetic patients, better management of blood glucose levels can help prevent retinopathy, circulatory system diseases and other degenerative diseases often associated with diabetes. Even if the onset cannot be prevented, it can be delayed. That is, there is a strong demand from diabetic patients for reliable and accurate self-monitoring of blood glucose levels.

現在のところ、血中グルコースは、市販の発色試験片又は電気化学的バイオセンサー(例えば酵素電極など)を用いて、糖尿病患者自らがモニターしているが、これら両者とも、測定を行う度に、適量の血液をランセットを用いて、採取する必要がある。糖尿病患者の多くは、一日当り二回血中グルコースの濃度を測定している。ただし、アメリカ合衆国国立健康研究所は、血中グルコース測定は、一日当り少なくとも四回行うことを推奨しており、かかる推奨は、アメリカ糖尿病学会によって支持されている。糖尿病患者にとって、これだけ高頻度の採血は、身体的苦痛と共に、経済的にも大きな負担となっている。そのため、糖尿病患者の多くは、血液採取を伴わない、より優れた長期間にわたるグルコースモニターリングシステムを求めている。   At present, blood glucose is monitored by diabetic patients themselves using commercially available color test strips or electrochemical biosensors (such as enzyme electrodes). It is necessary to collect an appropriate amount of blood using a lancet. Many diabetics measure blood glucose levels twice a day. However, the National Institutes of Health recommends that blood glucose measurements be made at least four times per day, and such recommendations are supported by the American Diabetes Association. For diabetics, such frequent blood collection is an economic burden as well as physical pain. As a result, many diabetics seek a better long-term glucose monitoring system without blood collection.

当該患者から採血することを必要としないグルコース測定方法については近年数多くの提案がなされている。例えば、針又はカテーテルを酵素バイオセンサー電極として用い、これを血管中や経皮に挿入するようにした装置が報告されている(非特許文献1、特許文献1)。   In recent years, many proposals have been made on a glucose measurement method that does not require blood collection from the patient. For example, a device using a needle or a catheter as an enzyme biosensor electrode and inserting it into a blood vessel or percutaneously has been reported (Non-patent Document 1, Patent Document 1).

しかし、該センサーは、針又はカテーテルを血管内や、経皮に挿入し続けることになり、感染危険性がある。また患者にとっても常に傷がある状態となり、痛みを伴うと共に不快でもある。従って継続的な使用には適していない。第二に、この方式のセンサー、センサー自体が、針又はカテーテルの先端部を有しているために、患者の循環系内に血栓を剥離・投入する原因となる可能性があり、極めて深刻な危険性を及ぼす可能性がある。   However, the sensor continues to insert a needle or catheter into a blood vessel or percutaneously, and there is a risk of infection. The patient is always injured, painful and uncomfortable. Therefore, it is not suitable for continuous use. Secondly, since this type of sensor, the sensor itself, has the tip of a needle or catheter, it may cause thrombosis to be peeled and put into the patient's circulatory system, which is extremely serious. Risk of danger.

光学的手段により血中の低分子量化合物をin-situでモニターするための装置についても、既に報告されている(特許文献2、非特許文献2)。これらの装置は、血管内に挿入するか又は経皮に設置するよう設計されており、外部光源及び外部検出器とのファイバーによる光学的連結を必要とする。この場合にもやはり、装置を血管内に載置するため、血栓を形成する可能性があり、また感染の危険性を伴うことになる。   An apparatus for in-situ monitoring of low molecular weight compounds in blood by optical means has already been reported (Patent Document 2, Non-Patent Document 2). These devices are designed to be inserted into a blood vessel or placed percutaneously and require optical coupling with an external light source and an external detector. Again, since the device is placed in the blood vessel, it can form a thrombus and is at risk of infection.

より侵襲性の少ない、グルコースモニターリングとして、生体内に埋め込まれたセンサーチップを用いて、例えば表面増強ラマンや、他の表面励起増感分光法を利用した方法が提案されている。(非特許文献3)。   As a less invasive glucose monitoring method, for example, a method using surface-enhanced Raman or other surface excitation sensitization spectroscopy using a sensor chip embedded in a living body has been proposed. (Non-patent document 3).

このようなアプローチは、センサーチップを完全に生体内に埋め込むことで、測定したいときに外部から、光を照射するだけで、その都度の痛みを伴うことなく、分析対象物を測定、またはモニターすることができる。   In such an approach, the sensor chip is completely embedded in the living body, and when an object is to be measured, the light is radiated from the outside, and the analyte is measured or monitored without any pain. be able to.

特表2009−519106号公報Special table 2009-519106 gazette 米国特許第4344438号明細書US Pat. No. 4,344,438

E.Wilkins,P.Atanasov, Med. Eng. Pys.(1966)18:273−288E. Wilkins, P.M. Atanasov, Med. Eng. Pys. (1966) 18: 273-288 D.L.Mansouri,J.S.Schultz,Anal. Chim. Acta.(1993) 280:pp21−30D. L. Mansouri, J. et al. S. Schultz, Anal. Chim. Acta. (1993) 280: pp21-30 J.M.Yuen, N.C.Shah et.al.,Anal.Chem.(2010)82:8382-8385J. et al. M.M. Yuen, N .; C. Shah et. al. , Anal. Chem. (2010) 82: 8382-8385

しかしながら、前記従来の構成では、センサーチップ表面上に形成された表面プラズモン波を誘起しうる金属層と固体基材との密着力が弱く、また金属層上に形成された機能性薄膜が非常に脆いために、センサーチップを生体内に埋め込む際には、センサー表面に接触しないよう細心の注意が必要であり、更に生体内へ埋め込んだ後も、生体組織との接触により、センサー表面上の金属微粒子が剥離することによるセンサーチップの破損、及び機能性薄膜への傷つきが発生するという課題を有する。   However, in the conventional configuration, the adhesion between the metal layer that can induce surface plasmon waves formed on the surface of the sensor chip and the solid substrate is weak, and the functional thin film formed on the metal layer is very Because it is fragile, it is necessary to be careful not to touch the sensor surface when embedding the sensor chip in the living body, and even after embedding in the living body, the metal on the sensor surface is contacted with the living tissue. There is a problem that the sensor chip is damaged due to the separation of the fine particles, and the functional thin film is damaged.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、分析対象物質を長期にわたり、精度よくモニターできる高い耐久性を有するセンサーチップを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a sensor chip having high durability that can accurately monitor a substance to be analyzed over a long period of time.

前記従来の課題を解決するために、本発明のセンサーチップは、固体支持体上に表面プラズモン波を誘起しうる金属層が形成されたセンサーチップであって、前記センサーチップ表面に突起形状を有する。   In order to solve the above-described conventional problems, the sensor chip of the present invention is a sensor chip in which a metal layer capable of inducing surface plasmon waves is formed on a solid support, and has a protrusion shape on the surface of the sensor chip. .

前記突起形状のアスペクト比が0.4以上5.2以下であり、前記突起形状の高さが5μm以上、150μm以下であることが好ましい。   It is preferable that an aspect ratio of the protrusion shape is 0.4 or more and 5.2 or less, and a height of the protrusion shape is 5 μm or more and 150 μm or less.

前記突起形状が周期的に第一の方向に形成、または周期的に第一の方向と第二の方向に形成されていることが好ましく、更には周期的に形成された柱状形状であることが好ましい。   It is preferable that the protrusion shape is periodically formed in the first direction, or periodically formed in the first direction and the second direction, and is a columnar shape formed periodically. preferable.

前記突起形状が前記固体支持体と同一の素材であることが好ましい。   The protrusion shape is preferably the same material as the solid support.

前記固体支持体がシリコン系化合物であることが好ましく、前記固体支持体の表面が生体適合性材料で覆われていることが好ましい。   The solid support is preferably a silicon compound, and the surface of the solid support is preferably covered with a biocompatible material.

前記金属層が、金であることが好ましい。   The metal layer is preferably gold.

本構成によって、センサーチップの表面と、生体組織やセンサーを埋め込む際に使用される部材との接触を無くすことができる。   With this configuration, it is possible to eliminate contact between the surface of the sensor chip and a member used when a biological tissue or sensor is embedded.

本発明のセンサーチップによれば、センサーチップを生体内へ埋め込む際、更には埋め込み後においても、生体組織とセンサー表面が接触することが無いために、センサー表面の破損、及び傷付きリスクが無く、生体内においても長期にわたりセンサーチップの機能を保持できる高い耐久性能を得ること出来る。   According to the sensor chip of the present invention, when the sensor chip is embedded in the living body, and even after being embedded, the living tissue and the sensor surface do not come into contact, so there is no risk of damage to the sensor surface and damage to the sensor surface. In the living body, it is possible to obtain high durability performance that can maintain the function of the sensor chip for a long time.

本発明の実施の形態におけるセンサーチップの断面図Sectional drawing of the sensor chip in embodiment of this invention 本発明の実施の形態におけるセンサーチップの平面図The top view of the sensor chip in an embodiment of the invention 本発明の実施の形態における固体支持体上への突起形状の製造方法を示す工程図Process drawing which shows the manufacturing method of the protrusion shape on the solid support body in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における突起形状を有する固体支持体上への表面プラズモン波を誘起しうる金属層の製造方法を示す工程図Process drawing which shows the manufacturing method of the metal layer which can induce the surface plasmon wave on the solid support body which has the protrusion shape in embodiment of this invention

以下、本発明の実施の形態におけるセンサーチップの構成について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, the configuration of the sensor chip in the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の実施の形態におけるセンサーチップ10の断面図である。図1において、本実施の形態におけるセンサーチップの固体支持体13は、シリコン基板、ガラス基板、セラミック基板、プラスチックフィルムが挙げられる。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a sensor chip 10 according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the solid support 13 of the sensor chip in the present embodiment includes a silicon substrate, a glass substrate, a ceramic substrate, and a plastic film.

固体支持体13上には、突起形状11が設けられている。固体支持体13の表面上の突起形状11は、固体支持体13と異なる素材でも良いが、製造上同一の素材が好ましい。   On the solid support 13, a protruding shape 11 is provided. The protrusion shape 11 on the surface of the solid support 13 may be a material different from that of the solid support 13, but the same material is preferable in manufacturing.

固体支持体13と突起形状11が同一素材の場合、突起形状11の形成方法としては、例えば、フォトリソグラフィー法とエッチング法とを組み合わせて行うことができる。   When the solid support 13 and the protrusion shape 11 are made of the same material, the protrusion shape 11 can be formed by combining, for example, a photolithography method and an etching method.

固体支持体13上への突起形状の形成方法の一例を、図を用いて説明する。図3に示したように、まず固体支持体上に、スピンコート法などを用いレジスト膜31を成膜する(図3(a))。このレジスト膜を選択的に露光(図3(b))、現像し、所定の形状を有するレジストパターン32を作成する(図3(c))。その後、レジスト膜の存在しない固体支持体部分を所定の深さになるようにエッチングすることで、図3(d)に示すような突起形状11が形成できる。   An example of a method for forming a protrusion shape on the solid support 13 will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 3, first, a resist film 31 is formed on a solid support by using a spin coat method or the like (FIG. 3A). The resist film is selectively exposed (FIG. 3B) and developed to form a resist pattern 32 having a predetermined shape (FIG. 3C). Thereafter, by etching the solid support portion having no resist film so as to have a predetermined depth, a projection shape 11 as shown in FIG. 3D can be formed.

なお、エッチング法には、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。   For the etching method, for example, one or more of physical etching methods such as plasma etching, reactive ion etching, beam etching, and light-assisted etching, and chemical etching methods such as wet etching are combined. Can be used.

また、固体支持体がプラスチックフィルムの場合は、モールド法により作製した微細な凹凸を有する支持体を用いた作製方法も可能である。これにより、微細な突起形状パターンを精密に形成することができる。   Further, when the solid support is a plastic film, a production method using a support having fine irregularities produced by a molding method is also possible. Thereby, a fine protrusion shape pattern can be formed precisely.

固体支持体13厚み(W4)は、特に限定されなく、生体内への埋め込み場所等を考慮して、適宜選択される。具体的に、固体支持体の厚みは、5μm〜1000μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは100μm〜500μmの範囲である。固体支持体の厚みが5μm以下であれば、固体支持体13が破損または変形する恐れがある。また、固体支持体の厚みが1000μm以上である場合は生体内へ埋め込む際、人体への負荷が大きくなる。   The thickness (W4) of the solid support 13 is not particularly limited, and is appropriately selected in consideration of the place of implantation in the living body. Specifically, the thickness of the solid support is preferably in the range of 5 μm to 1000 μm, more preferably in the range of 100 μm to 500 μm. If the thickness of the solid support is 5 μm or less, the solid support 13 may be damaged or deformed. Further, when the thickness of the solid support is 1000 μm or more, the load on the human body is increased when the solid support is embedded in the living body.

固体支持体13が生体適合性材料で無い場合は、固体支持体13表面に生体適合性ポリマーをコーティングすることができる。生体適合性ポリマーとしては、既知の材料を用いることができ、生体内へ埋め込むことを考慮して適宜選択される。例えば、ポリウレタン、シリコン樹脂、PMMA、パリレンなどがあげられる。   When the solid support 13 is not a biocompatible material, the surface of the solid support 13 can be coated with a biocompatible polymer. As the biocompatible polymer, a known material can be used, and it is appropriately selected in consideration of embedding in the living body. For example, polyurethane, silicone resin, PMMA, parylene and the like can be mentioned.

固体支持体への生体適合性ポリマーのコーティング方法としては、スピンコート法、インクジェット法、ディッピング法、真空重合法など、固体支持体13上へ形成される突起形状に対し、均一にコーティングできる手法を適宜選択することが出来る。   As a coating method of the biocompatible polymer on the solid support, a method that can uniformly coat the protrusion shape formed on the solid support 13 such as a spin coating method, an ink jet method, a dipping method, or a vacuum polymerization method. It can be selected as appropriate.

本発明の突起形状のアスペクト比は、0.4以上、5.2以下であることが好ましい。0.4以下では、下記に示す固体支持体上の凹部に形成した金属層12と生体組織が接触するために、金属層の剥離または損傷が発生する。突起形状のアスペクト比が5.2以上では、突起形状のエッジ部分の破損や折損の危険性がある。   The aspect ratio of the protrusion shape of the present invention is preferably 0.4 or more and 5.2 or less. When the thickness is 0.4 or less, the metal layer 12 formed in the recess on the solid support shown below comes into contact with the living tissue, and thus the metal layer is peeled off or damaged. When the aspect ratio of the protrusion shape is 5.2 or more, there is a risk of breakage or breakage of the edge portion of the protrusion shape.

ここで、アスペクト比とは、突起形状が線状である場合は、線状に形成された突起形状を基材に対し垂直に、かつ該線状の突起形状に対し直角に切断した断面形状において、突起形状の高さ(W1)を凹部の幅(W2)で除した値を示す。該突起形状の断面形状が複数種類存在する場合は、最大値とする。   Here, the aspect ratio is a cross-sectional shape obtained by cutting the linearly formed protrusion shape perpendicularly to the substrate and perpendicularly to the linear protrusion shape when the protrusion shape is linear. The value obtained by dividing the height (W1) of the protrusion shape by the width (W2) of the recess. When there are a plurality of types of cross-sectional shapes of the protrusions, the maximum value is set.

突起形状が柱状の場合は、柱状の突起パターンに対し垂直に、且つ該突起パターンに対して、直角に切断した断面形状を用い、前記と同じ方法でアスペクト比を算出する。同様に突起形状のパターンの断面形状が複数種類存在する場合は、最大値とする。   When the protrusion shape is columnar, the aspect ratio is calculated by the same method as described above, using a cross-sectional shape cut perpendicularly to the columnar protrusion pattern and at right angles to the protrusion pattern. Similarly, when there are a plurality of types of cross-sectional shapes of the protrusion-shaped pattern, the maximum value is set.

尚、図1中の突起形状の高さ(W1)は、5μm〜150μmの範囲であることが好ましく、凹部の幅W2は、0.9μm〜375μmの範囲内が好ましい。   The height (W1) of the protrusion shape in FIG. 1 is preferably in the range of 5 μm to 150 μm, and the width W2 of the recess is preferably in the range of 0.9 μm to 375 μm.

さらに、突起形状の幅W3は、特に制限されないが、加工精度、突起形状の折損、及び表面プラズモン波を誘起しうる金属層12を形成する面積を考慮すると、2μm〜1000μmの範囲であることが好ましい。   Further, the width W3 of the protrusion shape is not particularly limited, but in consideration of processing accuracy, breakage of the protrusion shape, and the area for forming the metal layer 12 that can induce surface plasmon waves, the width W3 may be in a range of 2 μm to 1000 μm. preferable.

固体支持体13の凹部には、表面プラズモン波を誘起しうる金属層12が形成されている。   A metal layer 12 capable of inducing surface plasmon waves is formed in the recess of the solid support 13.

固体支持体13上への表面プラズモン波を誘起しうる金属層12の形成方法の一例を、図を用いて説明する。図4に示したように、まず突起形状を有する固体支持体13上に、金属薄膜41をスパッタ法、あるいは蒸着法により蒸着する。その上に電子線レジスト42をスピンコート法などにより成膜する(図4(a))。次いで、電子描画装置で露光し、現像後レジストパターン43を得る(図4(b))。その後、不要な金属薄膜をエッチングし、レジストを除去して、任意の形状を有する金属層12を形成することが出来る(図4(c))。   An example of a method for forming the metal layer 12 capable of inducing surface plasmon waves on the solid support 13 will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 4, first, a metal thin film 41 is deposited on the solid support 13 having a protruding shape by a sputtering method or a vapor deposition method. An electron beam resist 42 is formed thereon by spin coating or the like (FIG. 4A). Next, exposure is performed with an electronic drawing device to obtain a resist pattern 43 after development (FIG. 4B). Thereafter, an unnecessary metal thin film is etched, the resist is removed, and a metal layer 12 having an arbitrary shape can be formed (FIG. 4C).

前述の電子線描画装置の他、集束イオンビーム加工装置、X線露光装置、EUV露光装置によるパターニング法で金属パターン層を成形することもできる。   In addition to the electron beam lithography apparatus described above, the metal pattern layer can be formed by a patterning method using a focused ion beam processing apparatus, an X-ray exposure apparatus, or an EUV exposure apparatus.

図2は本発明のセンサーチップ10の一例を示す平面図である。図2(a)は固体支持体上に形成され、周期的に第一の方向に形成された突起形状21と、各突起形状パターンの凹部は表面プラズモン波を誘起しうる金属層12を有するセンサーチップである。   FIG. 2 is a plan view showing an example of the sensor chip 10 of the present invention. FIG. 2A shows a sensor formed on a solid support and having a protrusion shape 21 periodically formed in the first direction, and a recess of each protrusion shape pattern having a metal layer 12 capable of inducing surface plasmon waves. Chip.

図2(b)は固体支持体上に形成され、第一の方向に形成された突起形状21、及び第二の方向に形成された突起形状22を有するセンサーチップであり、図2(c)は固体支持体上に周期的に形成された、柱状の突起形状23を示す。柱状の突起形状23は、その形状は、円柱でも、四角柱でも六角柱でもよく、特に制限されない。また、柱状の突起形状の配列方法は、正方配列でも、三角配列、六角配列でもよく、規則的に配列していれば特に制限は無い。   FIG. 2B shows a sensor chip formed on a solid support and having a protrusion shape 21 formed in the first direction and a protrusion shape 22 formed in the second direction. Indicates a columnar protrusion shape 23 periodically formed on the solid support. The columnar protrusion shape 23 may be a cylinder, a quadrangular column, or a hexagonal column, and is not particularly limited. The method of arranging the columnar protrusions may be square, triangular, or hexagonal, and there is no particular limitation as long as they are regularly arranged.

以下、実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.

(実施例)
525μm厚のシリコンウェハー上に、スピンコート法によりレジスト材を塗布して膜厚1μmのレジスト膜を形成し、このレジスト膜をプリベークした後に当該レジスト膜に選択的な露光、現像、およびポストベークを施して所定形状のレジストパターンを形成した。その後、該レジストパターンが形成されていない部分のシリコンウェハーを選択的にドライエッチングし、その後上記レジストパターンを除去した。その結果、シリコンウェハー上に表1に示す突起形状の高さW1、及び凹部の幅W2を有する第一の方向に突起形状を有する固体支持体を作製した。尚、突起形状の幅W3は20μmであった。
(Example)
A resist material is applied on a 525 μm thick silicon wafer by spin coating to form a 1 μm thick resist film, and this resist film is pre-baked and then selectively exposed, developed, and post-baked on the resist film. To form a resist pattern having a predetermined shape. Thereafter, a portion of the silicon wafer where the resist pattern was not formed was selectively dry-etched, and then the resist pattern was removed. As a result, a solid support having a protrusion shape in a first direction having a protrusion-shaped height W1 and a recess width W2 shown in Table 1 on a silicon wafer was produced. The protrusion-shaped width W3 was 20 μm.

次に、突起形状を有する固体支持体上に、膜厚30μmの金薄膜をスパッタ法により成膜した。金薄膜上に電子線レジスト(PMMA)をスピンコートし、電子線描画装置によりパターニングし、レジストをマスクとして、表面プラズモン波を誘起しうる金層を形成した。   Next, a gold thin film having a film thickness of 30 μm was formed on the solid support having a protruding shape by a sputtering method. An electron beam resist (PMMA) was spin-coated on the gold thin film and patterned by an electron beam drawing apparatus, and a gold layer capable of inducing surface plasmon waves was formed using the resist as a mask.

これらセンサーチップ上に、ヒト正常表皮細胞を重層培養したヒト3次元培養表皮(LabCyte EPI−MODEL:株式会社ジャパン・ティッシュ・エンジニアリング社製)を設置し、2時間放置した後、0.3kg/cm2の加重により、センサー表面へ引っかき試験を実施した。そして、これらセンサー表面の凹部の金薄膜パターンの剥離、破損、及び傷付きを、顕微鏡下で確認した。金薄膜パターンの剥離、または損傷が無い場合を○、金薄膜パターンに剥離、または損傷等による変化が確認された場合を×として評価した。   On these sensor chips, a human three-dimensional cultured epidermis (LabCyte EPI-MODEL: manufactured by Japan Tissue Engineering Co., Ltd.), in which human normal epidermal cells were layered, was placed and allowed to stand for 2 hours, and then 0.3 kg / cm 2. A scratch test was performed on the sensor surface under the load of. Then, peeling, breakage, and damage of the gold thin film pattern in the concave portions on the sensor surface were confirmed under a microscope. The case where there was no peeling or damage of the gold thin film pattern was evaluated as ◯, and the case where a change due to peeling or damage was confirmed in the gold thin film pattern was evaluated as x.

Figure 2013088298
Figure 2013088298

表1から明らかなように、実施例のセンサーチップは生体組織による接触等が無いために、表面プラズモン波を誘起しうる金膜層は変化することは無かった。これに対し、比較例に示すように、アスペクト比が0.4以下においては、金属薄膜の剥離、または損傷が確認された。   As is clear from Table 1, the sensor chip of the example was not contacted by a living tissue, and therefore the gold film layer that could induce surface plasmon waves did not change. On the other hand, as shown in the comparative example, peeling or damage of the metal thin film was confirmed when the aspect ratio was 0.4 or less.

また、固体支持体上に第一の方向と第二の方向に突起形状を有するセンサーチップと、固体支持体上にφ30μmの円柱状の突起形状を有するセンサーチップを作製し、これら固体支持体上に該表面プラズモン波を誘起しうる金薄膜層を形成し、同様の試験を試みた結果、表1と一致する結果であった。   In addition, a sensor chip having a protrusion shape in the first direction and the second direction on the solid support, and a sensor chip having a cylindrical protrusion shape of φ30 μm on the solid support are manufactured. As a result of forming a gold thin film layer capable of inducing the surface plasmon wave in the same manner and trying the same test, the results were in agreement with Table 1.

本発明にかかるセンサーチップは、その表面に突起形状を有するために、生体組織等と接触することがなく、高い耐久特性を維持できるセンサーチップとして有用である。また、センサー面の保護を可能にするため、比較的破損しやすい各種センサーチップのハンドリング性を向上させることができる。   Since the sensor chip according to the present invention has a protruding shape on the surface thereof, it is useful as a sensor chip that does not come into contact with a living tissue and can maintain high durability characteristics. In addition, since the sensor surface can be protected, handling properties of various sensor chips that are relatively easily damaged can be improved.

10 センサーチップ
11 突起形状
12 金属層
13 固体支持体
W1 突起形状の高さ
W2 凹部の幅
W3 突起形状の幅
21 第一の方向に形成された突起形状
22 第二の方向に形成された突起形状
23 柱状の突起形状
31 レジスト膜
32 レジストパターン
41 金属薄膜
42 電子線レジスト
43 電子線レジストパターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Sensor chip 11 Protrusion shape 12 Metal layer 13 Solid support body
W1 Height of protrusion shape
W2 width of recess
W3 Protrusion width 21 Protrusion shape formed in the first direction 22 Protrusion shape formed in the second direction 23 Columnar protrusion shape 31 Resist film 32 Resist pattern 41 Metal thin film 42 Electron beam resist 43 Electron beam resist pattern

Claims (9)

固体支持体上に表面プラズモン波を誘起しうる金属層が形成されたセンサーチップであって、前記センサーチップ表面に突起形状を有するセンサーチップ。   A sensor chip in which a metal layer capable of inducing surface plasmon waves is formed on a solid support, the sensor chip having a protrusion shape on the surface of the sensor chip. 前記突起形状のアスペクト比が0.4以上、5.2以下であり、前記突起形状の高さが5μm以上、150μm以下である請求項1に記載のセンサーチップ。   2. The sensor chip according to claim 1, wherein an aspect ratio of the protrusion shape is 0.4 or more and 5.2 or less, and a height of the protrusion shape is 5 μm or more and 150 μm or less. 前記突起形状が周期的に第一の方向に形成された請求項1に記載のセンサーチップ。   The sensor chip according to claim 1, wherein the protrusion shape is periodically formed in a first direction. 前記突起形状が周期的に第一の方向と第二の方向に形成された請求項1に記載のセンサーチップ。   The sensor chip according to claim 1, wherein the protrusion shape is periodically formed in a first direction and a second direction. 前記突起形状が周期的に形成された柱状であることを特徴とする請求項1に記載のセンサーチップ。   The sensor chip according to claim 1, wherein the protruding shape is a columnar shape formed periodically. 前記突起形状が前記固体支持体と同一の素材からなる請求項1に記載のセンサーチップ。   The sensor chip according to claim 1, wherein the protrusion shape is made of the same material as that of the solid support. 前記固体支持体がシリコン系化合物からなる請求項1に記載のセンサーチップ。   The sensor chip according to claim 1, wherein the solid support is made of a silicon-based compound. 前記固体支持体の表面が生体適合性材料で覆われていることを特徴とする請求項1に記載のセンサーチップ。   The sensor chip according to claim 1, wherein a surface of the solid support is covered with a biocompatible material. 前記金属層が、金を含むことを特徴とする請求項1に記載のセンサーチップ。   The sensor chip according to claim 1, wherein the metal layer includes gold.
JP2011229360A 2011-10-19 2011-10-19 Sensor chip Pending JP2013088298A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011229360A JP2013088298A (en) 2011-10-19 2011-10-19 Sensor chip

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011229360A JP2013088298A (en) 2011-10-19 2011-10-19 Sensor chip

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013088298A true JP2013088298A (en) 2013-05-13

Family

ID=48532346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011229360A Pending JP2013088298A (en) 2011-10-19 2011-10-19 Sensor chip

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013088298A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Skin-like biosensor system via electrochemical channels for noninvasive blood glucose monitoring
US12048558B2 (en) System for determining fluid level in a biological subject
Xue et al. Blood sampling using microneedles as a minimally invasive platform for biomedical diagnostics
US8328720B2 (en) MEMS interstitial prothrombin time test
DK2688485T3 (en) Medical instruments and methods of preparation thereof
KR101747118B1 (en) Sensor for Measuring blood glucose and Manufacturing Methods thereof
JPH04506919A (en) Implantable glucose level measuring device
JP2007152108A (en) Selectively exposable miniature probes with integrated sensor arrays for continuous in vivo diagnostics
KR20060090476A (en) Microspikes structured of three dimensions and method of manufacturing the same
De Pascali et al. Modeling, fabrication and integration of wearable smart sensors in a monitoring platform for diabetic patients
CN102370476B (en) Cardiovascular blood flow velocity sensor
US12070307B2 (en) Electrically functional polymer microneedle array
JP2013088298A (en) Sensor chip
KR20210046904A (en) Artificial skin phantom model for evaluation of sensor insertion ability of continuous glucose measurement system and a process for the preparation thereof
Yoon et al. Semi-implantable polyimide/PTFE needle-shaped biosensor for continuous glucose monitoring
Chen et al. Skin-like nanostrucutred biosensor system for noninvasive blood glucose monitoring
Patel et al. Hybrid polymer fabrication process for electro-enzymatic glucose sensor
Rogers et al. Skin-Integrated Electromechanical Systems for Characterization of Deep Tissue Biomechanics
Kremer Development of an electrochemical lactate sensor for foetal monitoring during birth
JP2013167511A (en) Sensor substrate and method of manufacturing the same
Haixia et al. Using Skin Impedance to Improve Prediction Accuracy of Continuous Glucose Monitoring System