JP2015194357A - electrochemical measurement device - Google Patents

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JP2015194357A
JP2015194357A JP2014071482A JP2014071482A JP2015194357A JP 2015194357 A JP2015194357 A JP 2015194357A JP 2014071482 A JP2014071482 A JP 2014071482A JP 2014071482 A JP2014071482 A JP 2014071482A JP 2015194357 A JP2015194357 A JP 2015194357A
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浩司 牛尾
Koji Ushio
浩司 牛尾
正博 安見
Masahiro Yasumi
正博 安見
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that accurate measurement for each working electrode is impossible due to difficulty in securing insulation between electrodes when measurement using a plurality of working electrodes is performed.SOLUTION: An electrochemical measurement device comprises a lower plate 1, a chip 2 provided on an upper surface of the lower plate 1, a substrate 3 provided above the chip 3, and an upper plate provided on an upper surface of the substrate 3. The chip 2 includes a working electrode provided on an upper surface thereof and a first electrode pad provided on the upper surface and electrically connected to the working electrode. The substrate 3 includes a second electrode pad provided on a lower surface thereof and electrically connected to the first electrode pad and a third electrode pad provided on the substrate 3 and electrically connected to the second electrode pad and further connected to an external terminal. The upper plate 4 and the substrate 3 have through holes 9 and 10 so as to expose the working electrode. This configuration allows accurate and easy electrical extraction from the working electrode to an external device such as a meter.

Description

本発明は、受精卵等の細胞や組織などの生体由来物の活動状態の検査、解析に用いられる電気化学測定デバイスに関する。   The present invention relates to an electrochemical measurement device used for the inspection and analysis of the activity state of biologically derived substances such as cells and tissues such as fertilized eggs.

受精卵等の細胞や組織などの生体由来物は、その内部と外部との間で様々な物質を輸送して活動を行っている。例えば、受精卵は、周辺の酸素を呼吸によって細胞内部に取り込み、取り込んだ酸素を消費しながら卵胞内部で分割を行っている。このような生体由来物の活動状態を測定する手段として、生体由来物の周辺で生じる物理化学的な状態変化を電気的に測定する方法が知られている。これらは、モデル細胞による新薬候補化合物の薬理テストや、受精卵の活性を測定する方法として用いられている。   Biological substances such as cells and tissues such as fertilized eggs are active by transporting various substances between the inside and the outside. For example, a fertilized egg takes in surrounding oxygen into the cell by breathing, and divides inside the follicle while consuming the taken-in oxygen. As a means for measuring the activity state of such a biological substance, a method of electrically measuring a physicochemical state change that occurs around the biological substance is known. These are used as pharmacological tests for new drug candidate compounds using model cells and methods for measuring the activity of fertilized eggs.

図9は、従来の電気化学測定デバイス100の分解斜視図である。また、電気化学測定デバイス100のウェル101の一部分の断面図を図10に示す。電気化学測定デバイス100は、生体試料を収容する複数のウェル101を有するプレートで構成されている。電気化学測定デバイス100は、上部プレート102と下部プレート103が接着剤104により接着される。上部プレート102は、生体試料を収容するウェル101を形成する貫通孔を有する。下部プレート103は、下部プレート103の上面に1つのウェル101に対して1組の作用電極105が形成されている。また、下部プレート103には、下部プレート103の上面に設けられた作用電極105と、下部プレート103の下方に設けられる電極取出し部106とを電気的に接続する導電ビア107が設けられている。   FIG. 9 is an exploded perspective view of a conventional electrochemical measurement device 100. Further, FIG. 10 shows a cross-sectional view of a part of the well 101 of the electrochemical measurement device 100. The electrochemical measurement device 100 is composed of a plate having a plurality of wells 101 that accommodate biological samples. In the electrochemical measurement device 100, the upper plate 102 and the lower plate 103 are bonded by an adhesive 104. The upper plate 102 has a through hole that forms a well 101 for accommodating a biological sample. In the lower plate 103, one set of working electrodes 105 is formed on the upper surface of the lower plate 103 for one well 101. Further, the lower plate 103 is provided with conductive vias 107 that electrically connect the working electrode 105 provided on the upper surface of the lower plate 103 and the electrode extraction portion 106 provided below the lower plate 103.

生体試料を含む測定液は、電気化学測定デバイス100のウェル101に導入される。このとき、生体試料の周囲には活動状態に応じて物理化学的な変化が生じる。そして、電気化学測定デバイス100は、生体試料の周囲で生じる物理化学的な変化を、作用電極105により電気的に測定する。作用電極105に流れる電流は、導電ビア107を通して下部プレート103の下方に設けられる電極取出し部106により測定される。生体試料の活動状態は、電気的な測定により測定することができる。   A measurement liquid containing a biological sample is introduced into the well 101 of the electrochemical measurement device 100. At this time, a physicochemical change occurs around the biological sample according to the activity state. The electrochemical measurement device 100 electrically measures a physicochemical change that occurs around the biological sample using the working electrode 105. The current flowing through the working electrode 105 is measured by the electrode extraction portion 106 provided below the lower plate 103 through the conductive via 107. The activity state of the biological sample can be measured by electrical measurement.

尚、本出願の発明に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献1が知られている。   As a prior art document related to the invention of the present application, for example, Patent Document 1 is known.

特表2008−534965号公報Special table 2008-534965 gazette

従来の電気化学測定デバイス100は、作用電極105での測定値を、導電ビア107を介して下部プレート103の下方に設けられる電極取出し部106から測定する構成である。   The conventional electrochemical measurement device 100 is configured to measure a measurement value at the working electrode 105 from an electrode extraction unit 106 provided below the lower plate 103 via a conductive via 107.

しかしながら、1つのウェル101内に複数の作用電極105を設け、それぞれの作用電極105での測定値を測定する場合、従来の電気化学測定デバイス100の構成では、下部プレート103の導電ビア107、及び、下部プレート103の下方に設けられる電極取出し部106が密集した複雑な構成となる。そのため、従来の電気化学測定デバイス100は、複数の作用電極105を用いた測定を行う場合に、作用電極105、及び、導電ビア107、電極取出し部106間の絶縁性を確保することが困難となり、作用電極105毎の正確な測定ができないという課題があった。   However, when a plurality of working electrodes 105 are provided in one well 101 and measurement values are measured at the respective working electrodes 105, in the configuration of the conventional electrochemical measurement device 100, the conductive vias 107 of the lower plate 103, and In addition, the electrode extraction portion 106 provided below the lower plate 103 has a complicated configuration in which the electrodes are densely packed. Therefore, it is difficult for the conventional electrochemical measurement device 100 to ensure insulation between the working electrode 105, the conductive via 107, and the electrode extraction part 106 when performing measurement using a plurality of working electrodes 105. There is a problem that accurate measurement for each working electrode 105 cannot be performed.

本発明は、上記の課題を解決するものであり、作用電極及び配線間等の絶縁性を容易に確保でき、作用電極毎の測定を正確かつ容易に実現できる電気化学測定デバイスを提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described problems, and provides an electrochemical measurement device that can easily ensure insulation between the working electrode and the wiring and can accurately and easily realize measurement for each working electrode. Objective.

上記目的を達成するために本発明の電気化学測定デバイスは、下部プレートと下部プレートの上面に設けられたチップと、チップの上方に設けられた基板と、基板の上面に設けられた上部プレートとからなる。   In order to achieve the above object, an electrochemical measurement device of the present invention includes a lower plate, a chip provided on the upper surface of the lower plate, a substrate provided above the chip, and an upper plate provided on the upper surface of the substrate. Consists of.

チップは、上面に設けられた作用電極と、上面に設けられ作用電極と電気的に接続された第一の電極パッドとを有する。基板は、下面に設けられ第一の電極パッドと電気的に接続される第二の電極パッドと、基板に設けられ第二の電極パッドと電気的に接続され、かつ、外部端子と接続される第三の電極パッドと、を有する。また、上部プレートと基板は、作用電極を露出するように貫通孔を有する。   The chip has a working electrode provided on the upper surface and a first electrode pad provided on the upper surface and electrically connected to the working electrode. The substrate is provided on the lower surface and is electrically connected to the first electrode pad, and the substrate is provided on the substrate and is electrically connected to the second electrode pad and connected to the external terminal. A third electrode pad. Further, the upper plate and the substrate have a through hole so as to expose the working electrode.

本発明の電気化学測定デバイスは、電極パッドを設けた基板を使用することでチップとの電気的接続を行うことを特徴とする。このような構成とすることにより、作用電極及び配線間等の絶縁性を容易に確保でき、作用電極毎の測定を正確かつ容易に行うことができる。   The electrochemical measurement device of the present invention is characterized in that electrical connection with a chip is performed by using a substrate provided with electrode pads. With such a configuration, insulation between the working electrode and the wiring can be easily ensured, and measurement for each working electrode can be performed accurately and easily.

本発明の実施の形態1における電気化学測定デバイスの斜視図The perspective view of the electrochemical measuring device in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における電気化学測定デバイスの一部分を分解して示す斜視図The perspective view which decomposes | disassembles and shows a part of electrochemical measuring device in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における電気化学測定デバイスを模式的に示す断面図Sectional drawing which shows typically the electrochemical measuring device in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1におけるチップを模式的に示す上面図FIG. 3 is a top view schematically showing the chip in the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1における基板の下面を模式的に示す図The figure which shows typically the lower surface of the board | substrate in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における電気化学測定デバイスの動作を示す断面図Sectional drawing which shows operation | movement of the electrochemical measuring device in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態2における電気化学測定デバイスを模式的に示す断面図Sectional drawing which shows typically the electrochemical measuring device in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態2における異方導電性シートを模式的に示す断面図Sectional drawing which shows typically the anisotropic conductive sheet in Embodiment 2 of this invention 従来の電気化学測定デバイスの分解斜視図Exploded perspective view of a conventional electrochemical measurement device 従来の電気化学測定デバイスの一部分を模式的に示す断面図Sectional drawing which shows typically a part of conventional electrochemical measuring device

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、本明細書に記載された基本的な特徴に基づく限り、以下に記載の内容に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the contents described below as long as it is based on the basic characteristics described in this specification.

(実施の形態1)
図1は、本実施の形態における電気化学測定デバイス30の斜視図である。図2は、電気化学測定デバイス30の一部分を分解して示す斜視図である。図3は、電気化学測定デバイス30を模式的に示した断面図である。また、図4は、チップ2を模式的に示した上面図であり、図5は、基板3の下面を模式的に示した図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view of an electrochemical measurement device 30 in the present embodiment. FIG. 2 is an exploded perspective view showing a part of the electrochemical measurement device 30. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the electrochemical measurement device 30. 4 is a top view schematically showing the chip 2, and FIG. 5 is a diagram schematically showing the bottom surface of the substrate 3. As shown in FIG.

電気化学測定デバイス30は受精卵等の細胞や組織などの生体由来物の活動状態を測定するためのデバイスである。   The electrochemical measurement device 30 is a device for measuring the activity state of a biological substance such as a cell such as a fertilized egg or a tissue.

電気化学測定デバイス30は、下部プレート1と下部プレート1の上面に設けられたチップ2と、チップ2の上方に設けられた基板3と、基板3の上面に設けられた上部プレート4とからなる。チップ2は、上面に設けられた作用電極5と、上面に設けられ作用電極5と電気的に接続された第一の電極パッド6とを有する。基板3は、下面に設けられ第一の電極パッド6と電気的に接続される第二の電極パッド7と、基板3に設けられ第二の電極パッド7と電気的に接続され、かつ、外部端子と接続される第三の電極パッド8と、を有する。上部プレート4は、作用電極5を露出するように貫通孔9を有する。基板3は、作用電極5を露出するように貫通孔10を有する。   The electrochemical measurement device 30 includes a lower plate 1, a chip 2 provided on the upper surface of the lower plate 1, a substrate 3 provided above the chip 2, and an upper plate 4 provided on the upper surface of the substrate 3. . The chip 2 has a working electrode 5 provided on the upper surface and a first electrode pad 6 provided on the upper surface and electrically connected to the working electrode 5. The substrate 3 is provided on the lower surface and is electrically connected to the first electrode pad 6, the second electrode pad 7 is provided on the substrate 3, is electrically connected to the second electrode pad 7, and is externally connected. And a third electrode pad 8 connected to the terminal. The upper plate 4 has a through hole 9 so as to expose the working electrode 5. The substrate 3 has a through hole 10 so as to expose the working electrode 5.

このような構成とすることにより、作用電極5から測定計器などの外部機器へ、電気的取り出しを正確にかつ容易に行うことができる。また、複数の作用電極5毎に測定を行う場合においても、取出し配線を簡単な構成とし、容易に測定を行うことができる。   With such a configuration, electrical extraction from the working electrode 5 to an external device such as a measuring instrument can be performed accurately and easily. Further, even in the case where measurement is performed for each of the plurality of working electrodes 5, the extraction wiring can be simply configured and measurement can be easily performed.

電気化学測定デバイス30は、チップ2と、基板3と、シール材11と、上部プレート4と、下部プレート1とからなる。   The electrochemical measurement device 30 includes a chip 2, a substrate 3, a sealing material 11, an upper plate 4, and a lower plate 1.

チップ2は、チップ2の上面に形成された一つ以上の作用電極5と作用電極5から配線された第一の電極パッド6を有する。作用電極5と第一の電極パッド6は、電気的に接続されている。ここで、第一の電極パッド6は、チップ2に設けられた配線等の導体部分の内、第二の電極パッド7と電気的に接続される部分を意味する。また、チップ2は、生体由来物を捕捉する載置部12を有することが望ましい。載置部12は、例えば、チップ2の上面に設けられた凹部である。   The chip 2 has one or more working electrodes 5 formed on the upper surface of the chip 2 and first electrode pads 6 wired from the working electrodes 5. The working electrode 5 and the first electrode pad 6 are electrically connected. Here, the first electrode pad 6 means a portion electrically connected to the second electrode pad 7 among conductor portions such as wiring provided on the chip 2. Moreover, it is desirable that the chip 2 has a mounting portion 12 that captures a biological substance. The placement unit 12 is, for example, a recess provided on the upper surface of the chip 2.

なお、作用電極5は、チップ2上に複数配置されてもよい。複数の作用電極5を設けることにより、生体由来物の周囲の電気化学的な変化を2次元平面的に計測することができる。また、作用電極5の配置は、例えば、載置部12を囲むように設けてもよい。   A plurality of working electrodes 5 may be disposed on the chip 2. By providing a plurality of working electrodes 5, it is possible to measure an electrochemical change around a biological substance in a two-dimensional plane. Further, the working electrode 5 may be disposed so as to surround the placement unit 12, for example.

チップ2は、例えば、ガラス等の無機材料やシリコン等の樹脂、セラミックなどを用いることができる。作用電極5は白金、金、銀などが好ましい。作用電極5は、チップ2の上面に通常の半導体プロセスを経ることで形成できる。また半導体プロセスにより、微小なチップ2を形成することができる。   For the chip 2, for example, an inorganic material such as glass, a resin such as silicon, or ceramic can be used. The working electrode 5 is preferably platinum, gold, silver or the like. The working electrode 5 can be formed on the upper surface of the chip 2 through a normal semiconductor process. Further, a minute chip 2 can be formed by a semiconductor process.

なお、作用電極5は絶縁体で被覆され、一部が露出した状態であっても良い。この場合、作用電極5の露出部で、電気化学測定を行うことができる。また、作用電極5と第一の電極パッド6とを接続する配線は、絶縁体で被覆されていることが望ましい。このような構成とすることにより、作用電極5と測定液との不要な接触を避け、精度良く電気化学測定を行うことができる。また、測定液等による作用電極5の劣化を防止することができる。   The working electrode 5 may be covered with an insulator and partially exposed. In this case, electrochemical measurement can be performed at the exposed portion of the working electrode 5. Moreover, it is desirable that the wiring connecting the working electrode 5 and the first electrode pad 6 is covered with an insulator. By setting it as such a structure, an unnecessary contact with the working electrode 5 and a measurement liquid can be avoided, and an electrochemical measurement can be performed with sufficient precision. Further, it is possible to prevent the working electrode 5 from being deteriorated due to the measurement liquid or the like.

基板3は、図5に示すように、チップ2上の第一の電極パッド6と電気的に接続するよう対面配置された第二の電極パッド7を有する。また、基板3上の第二の電極パッド7から配線され基板の周縁に配置された第三の電極パッド8を有している。   As shown in FIG. 5, the substrate 3 has a second electrode pad 7 disposed so as to face the first electrode pad 6 on the chip 2. Moreover, it has the 3rd electrode pad 8 wired from the 2nd electrode pad 7 on the board | substrate 3, and arrange | positioned at the periphery of the board | substrate.

第二の電極パッド7と第三の電極パッド8は、基板3の下面側に形成されている。ここで、第二の電極パッド7と第三の電極パッド8は、基板3に設けられた配線等の導体部分の内、第一の電極パッド6や外部機器の接続端子等に電気的に接続される部分を意味する。また、第一の電極パッド6と第二の電極パッド7、第三の電極パッド8は、それぞれの作用電極5の数に応じて設けられることが好ましい。第三の電極パッド8は、作用電極5で検出した信号を測定計器などの外部機器へ電気的に取り出すために使用される。測定計器などは、各作用電極5の電位、電流を個別に計測することができる。測定値の電気的取り出し方法としては、例えば、コンタクトプローブを使用することで実現できる。また、基板3は、チップ2に設けられた作用電極5の一部が露出するように貫通孔10を有している。   The second electrode pad 7 and the third electrode pad 8 are formed on the lower surface side of the substrate 3. Here, the second electrode pad 7 and the third electrode pad 8 are electrically connected to the first electrode pad 6 and a connection terminal of an external device among conductor portions such as wiring provided on the substrate 3. Means the part to be The first electrode pad 6, the second electrode pad 7, and the third electrode pad 8 are preferably provided according to the number of the working electrodes 5. The third electrode pad 8 is used for electrically extracting a signal detected by the working electrode 5 to an external device such as a measuring instrument. A measuring instrument or the like can individually measure the potential and current of each working electrode 5. As an electrical extraction method of the measurement value, for example, it can be realized by using a contact probe. Further, the substrate 3 has a through hole 10 so that a part of the working electrode 5 provided on the chip 2 is exposed.

なお、基板3は、プリント基板やフレキシブル基板、リードフレーム基板などを組み立て易さやコストの観点で選定し使用することができる。プリント基板は、組み立て易さとコストの観点で好ましい。プリント基板を用いることで、配線の配置や第二の電極パッド7と第三の電極パッド8との電気的な接続を容易に実現することができる。   In addition, the board | substrate 3 can select and use a printed circuit board, a flexible substrate, a lead frame board | substrate, etc. from a viewpoint of assembly ease or cost. The printed circuit board is preferable from the viewpoints of ease of assembly and cost. By using the printed circuit board, it is possible to easily realize the wiring arrangement and the electrical connection between the second electrode pad 7 and the third electrode pad 8.

また、チップ2の上面に設けられた第一の電極パッド6と基板3の下面に設けられた第二の電極パッド7の電気的な接続は、導電性ペーストを使用して接続することが好ましい。導電性ペーストを用いることで、第一の電極パッド6と第二の電極パッド7を、より確実に接続することができる。導電性ペーストは、例えば、Agペーストなどを用いることができる。導電性ペーストは、ディスペンスや印刷などの方法によって電極パッドに塗布することができる。   The electrical connection between the first electrode pad 6 provided on the upper surface of the chip 2 and the second electrode pad 7 provided on the lower surface of the substrate 3 is preferably performed using a conductive paste. . By using the conductive paste, the first electrode pad 6 and the second electrode pad 7 can be more reliably connected. As the conductive paste, for example, an Ag paste or the like can be used. The conductive paste can be applied to the electrode pad by a method such as dispensing or printing.

シール材11は、チップ2上に設置されており、作用電極5の一部が露出するように開口13を有している。シール材11は液シール性を確保するためにゴム等の弾性体または接着剤が好ましい。ただし、いくつかの接着剤は、受精卵などの生体由来物に対して細胞毒性を有するものがある。そのため、シール材11は、弾性体を選定するのが好ましい。弾性体の材料としては、PDMS(ポリジメチルシロキサン)やシリコンゴムがより望ましい。PDMSやシリコンゴムは、生体適合性を有しているため、受精卵などの生体由来物に対する影響の小さい状態で測定を行うことができる。   The sealing material 11 is installed on the chip 2 and has an opening 13 so that a part of the working electrode 5 is exposed. The sealing material 11 is preferably an elastic body such as rubber or an adhesive in order to ensure liquid sealing performance. However, some adhesives have cytotoxicity against biologically derived materials such as fertilized eggs. Therefore, it is preferable to select an elastic body as the sealing material 11. As an elastic material, PDMS (polydimethylsiloxane) or silicon rubber is more desirable. Since PDMS and silicon rubber have biocompatibility, measurement can be performed in a state where the influence on biologically derived materials such as fertilized eggs is small.

なお、弾性体は、上面と下面が鏡面状態のものを使用することで、液シール性をより確実に確保することができる。例えば、鏡面状態のシリコンゴムは、シリコンゴム自身が保有する粘着性だけでチップ2または上部プレート4と気泡なく密着し、液漏れ発生経路のない状態を実現することができる。   In addition, liquid sealing property can be ensured more reliably by using an elastic body whose upper and lower surfaces are mirror surfaces. For example, a mirror-finished silicon rubber can be brought into close contact with the chip 2 or the upper plate 4 without bubbles only by the adhesive property of the silicon rubber itself, and a state without a liquid leakage generation path can be realized.

上部プレート4は、シール材11と基板3とに接触するように配置されており、作用電極5の一部が露出するように貫通孔9を有している。上部プレート4は、貫通孔9の周囲に下面から下方に突出した突起部14を有することが好ましい。このとき、突起の高さとシール材11の高さの和が、基板3の高さよりも高いことが好ましい。シール材11は弾性体であるため、組み立てることにより高さ方向に圧縮される。そのため、上部プレートとチップ2によりシール材を強固に挟み込むことができ、測定液が基板3の上下面を浸潤して配線や電極パッド6、7、8を濡らさず、測定液をウェル15内に保持することができる。そのため、測定液を充填できる液シール性を確保したデバイスを実現することができ、正確な電気化学測定を実現することができる。ここで、ウェル15は、チップ2の上面、シール材11、上部プレート4からなる空間である。なお、上部プレート4とシール材11及び基板3との間は、接着層が設けられていてもよい。また、上部プレート4は基板3と離間した状態で設けることもできる。   The upper plate 4 is disposed so as to contact the sealing material 11 and the substrate 3 and has a through hole 9 so that a part of the working electrode 5 is exposed. The upper plate 4 preferably has a protrusion 14 that protrudes downward from the lower surface around the through hole 9. At this time, the sum of the height of the protrusion and the height of the sealing material 11 is preferably higher than the height of the substrate 3. Since the sealing material 11 is an elastic body, it is compressed in the height direction by assembling. Therefore, the sealing material can be firmly sandwiched between the upper plate and the chip 2, and the measurement liquid does not infiltrate the upper and lower surfaces of the substrate 3 to wet the wiring and the electrode pads 6, 7, 8. Can be held. Therefore, it is possible to realize a device that secures a liquid sealing property that can be filled with a measurement liquid, and to realize an accurate electrochemical measurement. Here, the well 15 is a space including the upper surface of the chip 2, the sealing material 11, and the upper plate 4. An adhesive layer may be provided between the upper plate 4, the sealing material 11, and the substrate 3. Further, the upper plate 4 can be provided in a state of being separated from the substrate 3.

シール材11の外径の大きさd1は、基板3の貫通孔10の内径d2よりも小さく、上部プレート4の貫通孔9の内径d3よりも大きいことが望ましい。   The outer diameter d1 of the sealing material 11 is preferably smaller than the inner diameter d2 of the through hole 10 of the substrate 3 and larger than the inner diameter d3 of the through hole 9 of the upper plate 4.

なお、上部プレート4とチップ2との間または、上部プレート4と基板3との間および基板3とチップ2との間を隙間なく組み立てることができれば、測定液をウェル15内に保持できるため、シール材11は用いなくてもよい。ただし、電気化学測定デバイス30の液シールを担保するために、シール材11を用いることが好ましい。   In addition, since the measurement liquid can be held in the well 15 if the gap between the upper plate 4 and the chip 2 or between the upper plate 4 and the substrate 3 and between the substrate 3 and the chip 2 can be assembled without gaps, The sealing material 11 may not be used. However, in order to ensure the liquid seal of the electrochemical measurement device 30, it is preferable to use the sealing material 11.

下部プレート1は、チップ2を保持する窪み16を有し、基板3と接触するように配置される。窪み16の深さは、チップ2の高さと同じにすることが好ましい。これにより、チップ2の上面と下部プレート1の上面が平らになり、組み立て精度が向上する。   The lower plate 1 has a recess 16 that holds the chip 2 and is disposed so as to contact the substrate 3. The depth of the recess 16 is preferably the same as the height of the chip 2. Thereby, the upper surface of the chip 2 and the upper surface of the lower plate 1 are flattened, and the assembly accuracy is improved.

上部プレート4および下部プレート1は、例えば、ガラス、樹脂、シリコン、セラミック等からなる。   The upper plate 4 and the lower plate 1 are made of, for example, glass, resin, silicon, ceramic, or the like.

上部プレート4と下部プレート1は、例えば、ネジ締め部17を有しており、ネジ締めにより組み立てることができる。ネジ締めにより固定することで、シール材11を加圧する構成となり、液シールされたウェル15が形成される。液シールされたウェル15は、測定液を保持し、生体由来物を捕捉する空間となる。   The upper plate 4 and the lower plate 1 have, for example, a screw tightening portion 17 and can be assembled by screw tightening. By fixing by screw tightening, the sealing material 11 is pressurized, and the liquid-sealed well 15 is formed. The well 15 that is liquid-sealed serves as a space that holds the measurement liquid and captures a biological substance.

上部プレート4と下部プレート1と基板3のそれぞれは、組立アライメント用のピンを通すための貫通穴18を有した構造としてもよい。アライメント用のピンをガイドにして組み立てることで、上部プレート4と下部プレート1と基板3は設計通りにアライメントされる。また、チップ2は下部プレート1の窪み16でアライメントされる。シール材11は、基板3の貫通孔10でアライメントされる。これらの構成とすることにより、全ての部材を設計通りに精度良く、容易に組み立てることができる。また、液シール性を確保し、電気的接続を確実に行った電気化学測定デバイス30を実現することができる。   Each of the upper plate 4, the lower plate 1, and the substrate 3 may have a structure having a through hole 18 for passing an assembly alignment pin. By assembling using the alignment pins as a guide, the upper plate 4, the lower plate 1, and the substrate 3 are aligned as designed. Further, the chip 2 is aligned in the recess 16 of the lower plate 1. The sealing material 11 is aligned in the through hole 10 of the substrate 3. With these configurations, all members can be easily assembled with high accuracy as designed. In addition, it is possible to realize the electrochemical measurement device 30 that ensures liquid sealability and ensures electrical connection.

以上のように構成された本実施例の電気化学測定デバイス30について、以下にその動作を説明する。図6は、電気化学測定デバイス30の動作を示す断面図である。   The operation of the electrochemical measurement device 30 of the present embodiment configured as described above will be described below. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the operation of the electrochemical measurement device 30.

生体由来物19は、例えば、受精卵である。受精卵は、周囲の酸素を消費しながら卵胞内部で分割を行っている。電気化学測定デバイス30は、受精卵の酸素消費の活動状態を、受精卵周辺に溶存する酸素量を作用電極5により計測することで確認することができる。溶存酸素量は、受精卵が活動した結果として消費された酸素量と相関しているので、受精卵の活動状態を確認することができる。   The living body derived material 19 is, for example, a fertilized egg. A fertilized egg divides inside the follicle while consuming surrounding oxygen. The electrochemical measurement device 30 can confirm the oxygen consumption activity state of the fertilized egg by measuring the amount of oxygen dissolved around the fertilized egg by the working electrode 5. Since the amount of dissolved oxygen correlates with the amount of oxygen consumed as a result of the activity of the fertilized egg, the activity state of the fertilized egg can be confirmed.

ウェル15内に生体由来物19を含む測定液21を注入しチップ2上に設けられた載置部12に生体由来物19を配置する。生体由来物19は、受精卵を用いる。   The measurement liquid 21 containing the biological substance 19 is injected into the well 15 and the biological substance 19 is placed on the mounting portion 12 provided on the chip 2. The living body material 19 uses a fertilized egg.

その後、測定液21に接触するまで、参照電極20を挿入する。なお、参照電極20はAg/AgCl、Pt、Auなどが用いられる。   Thereafter, the reference electrode 20 is inserted until it comes into contact with the measurement liquid 21. For the reference electrode 20, Ag / AgCl, Pt, Au, or the like is used.

そして、複数の作用電極5と一つの参照電極20とを用いて、それぞれの作用電極5と参照電極20間の電流を計測することによって溶存酸素量の定量を行う。   Then, using a plurality of working electrodes 5 and one reference electrode 20, the amount of dissolved oxygen is quantified by measuring the current between each working electrode 5 and reference electrode 20.

(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2における電気化学測定デバイス50について図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, an electrochemical measurement device 50 according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings.

図7は本実施の形態における電気化学測定デバイス50の断面図である。   FIG. 7 is a cross-sectional view of the electrochemical measurement device 50 in the present embodiment.

電気化学測定デバイス50が、実施の形態1における電気化学測定デバイス30と異なる点は、シール材の代わりに異方導電性シートを用いた点である。なお、実施の形態1の構成と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略し、相違点について詳述する。   The electrochemical measurement device 50 is different from the electrochemical measurement device 30 in the first embodiment in that an anisotropic conductive sheet is used instead of the sealing material. In addition, about what has the structure similar to the structure of Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected, the description is abbreviate | omitted, and a difference is explained in full detail.

電気化学測定デバイス50において、チップ2に設けられた第一の電極パッド6と基板3の下面に設けられた第二の電極パッド7は、異方導電性シート51を介して電気的に接続されている。   In the electrochemical measurement device 50, the first electrode pad 6 provided on the chip 2 and the second electrode pad 7 provided on the lower surface of the substrate 3 are electrically connected via an anisotropic conductive sheet 51. ing.

図8に異方導電性シート51の断面図を示す。   FIG. 8 shows a cross-sectional view of the anisotropic conductive sheet 51.

異方導電性シート51は、特定の方向に電気伝導性を有するシール材である。異方導電性シート51は、例えば、多数の導電性の細線53を含んだ弾性体52である。導電性の細線53は、銅や銀、真鍮などの金属や導体からなり、例えば、太さ100μm以下である。   The anisotropic conductive sheet 51 is a sealing material having electrical conductivity in a specific direction. The anisotropic conductive sheet 51 is, for example, an elastic body 52 including a large number of conductive thin wires 53. The conductive thin wire 53 is made of a metal or conductor such as copper, silver, or brass, and has a thickness of 100 μm or less, for example.

多数の細線53は、弾性体52の内部で、異方導電性シート51に対して垂直方向に配向している。ここで、垂直方向とは、上面と下面を結ぶ方向である。また、弾性体52内の複数の細線53は、弾性体52によりそれぞれが絶縁されている。このような異方導電性シート51を用いることにより、異方導電性シート51の設置位置がずれたとしても第一の電極パッド6と第二の電極パッド7を容易に電気的に接続することができる。   A large number of thin wires 53 are oriented in a direction perpendicular to the anisotropic conductive sheet 51 inside the elastic body 52. Here, the vertical direction is a direction connecting the upper surface and the lower surface. The plurality of thin wires 53 in the elastic body 52 are insulated from each other by the elastic body 52. By using such an anisotropic conductive sheet 51, the first electrode pad 6 and the second electrode pad 7 can be easily electrically connected even if the installation position of the anisotropic conductive sheet 51 is shifted. Can do.

また、異方導電性シート51により、第一の電極パッド6と第二の電極パッド7の電気的な接続と、電気化学測定デバイス50の液シール性の確保を同時に行うことができ、組み立ての工数を削減することができる。   In addition, the anisotropic conductive sheet 51 can simultaneously perform electrical connection between the first electrode pad 6 and the second electrode pad 7 and ensure the liquid sealability of the electrochemical measuring device 50. Man-hours can be reduced.

上部プレート4は、貫通孔9の周囲に下面から下方に突出した突起部54を有することが好ましい。このとき、突起の高さと基板3の高さは同じであることが好ましい。つまり、突起部の下面と基板3の下面は平らであることが好ましい。   The upper plate 4 preferably has a protrusion 54 that protrudes downward from the lower surface around the through hole 9. At this time, the height of the protrusion and the height of the substrate 3 are preferably the same. That is, the lower surface of the protrusion and the lower surface of the substrate 3 are preferably flat.

異方導電性シート51の外径D1は、下部プレート1の窪み16の内径D2より小さく、基板3の貫通孔10の内径D3よりも大きく、上部プレート4の貫通孔9の内径D4よりも大きいことが好ましい。また、下部プレート1の窪み16の深さは、チップ2の高さと異方導電性シート51の高さの和よりも小さいことが望ましい。異方導電性シート51は弾性体であるため、組み立てることにより高さ方向に圧縮される。そのため、上部プレート4とチップ2により異方導電性シート51を強固に挟み込むことができ、良好な液シール性を確保することができる。   The outer diameter D1 of the anisotropic conductive sheet 51 is smaller than the inner diameter D2 of the recess 16 of the lower plate 1, larger than the inner diameter D3 of the through hole 10 of the substrate 3, and larger than the inner diameter D4 of the through hole 9 of the upper plate 4. It is preferable. The depth of the recess 16 in the lower plate 1 is preferably smaller than the sum of the height of the chip 2 and the height of the anisotropic conductive sheet 51. Since the anisotropic conductive sheet 51 is an elastic body, it is compressed in the height direction by assembling. Therefore, the anisotropic conductive sheet 51 can be firmly sandwiched between the upper plate 4 and the chip 2, and good liquid sealability can be ensured.

以上のように本発明の電気化学測定デバイスは、複数の作用電極と配線等が近接した複雑な構成であっても、電気的接続と液シール性の確保を実現することができる。そのため、受精卵などの生体由来物の活動に起因する微小な電気的変化を検出できる電気化学測定デバイスを実現することができる。   As described above, the electrochemical measurement device of the present invention can ensure electrical connection and liquid sealing even with a complicated configuration in which a plurality of working electrodes and wirings are close to each other. Therefore, it is possible to realize an electrochemical measurement device that can detect a minute electrical change caused by the activity of a biological material such as a fertilized egg.

なお、本発明の電気化学測定デバイスにおいて、作用電極や電極パッドの数は測定対象物や測定方法に応じて任意に決めることができ、1つでも、2つ以上でもよい。また、チップの上面に設けられる作用電極や配線のパターン、第一の電極パッドの形状、または、基板の下面に設けられる、配線のパターンや第二の電極パッド及び第三の電極パッドの形状等も任意に決定することができる。   In the electrochemical measurement device of the present invention, the number of working electrodes and electrode pads can be arbitrarily determined according to the measurement object and the measurement method, and may be one or two or more. Also, the working electrode and wiring pattern provided on the top surface of the chip, the shape of the first electrode pad, the wiring pattern provided on the bottom surface of the substrate, the shape of the second electrode pad and the third electrode pad, etc. Can also be arbitrarily determined.

なお、本発明において、「上面」「下面」「上方」「下方」等の方向を示す用語は電気化学測定デバイスの構成要素の相対的な位置関係にのみ依存する相対的な方向を示し、鉛直方向等の絶対的な方向を示すものではない。   In the present invention, terms indicating directions such as “upper surface”, “lower surface”, “upper”, and “lower” indicate relative directions that depend only on the relative positional relationship of the components of the electrochemical measurement device, and are vertical. It does not indicate an absolute direction such as a direction.

本発明の電機化学測定デバイスは、受精卵等の細胞や組織などに代表される生体由来物の活動状態を検査、解析するためのデバイスとして有用である。   The electrochemical measurement device of the present invention is useful as a device for inspecting and analyzing the activity state of a biological substance typified by a cell or tissue such as a fertilized egg.

1 下部プレート
2 チップ
3 基板
4 上部プレート
5 作用電極
6 第一の電極パッド
7 第二の電極パッド
8 第三の電極パッド
9、10 貫通孔
11 シール材
12 載置部
13 開口
14、54 突起部
15 ウェル
16 窪み
17 ネジ締め部
18 貫通穴
19 生体由来物
20 参照電極
21 測定液
30、50 電気化学測定デバイス
51 異方導電性シート
52 弾性体
53 細線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower plate 2 Chip 3 Substrate 4 Upper plate 5 Working electrode 6 First electrode pad 7 Second electrode pad 8 Third electrode pad 9, 10 Through-hole 11 Sealing material 12 Placement part 13 Opening 14, 54 Protrusion part 15 well 16 dimple 17 screw fastening part 18 through hole 19 biological material 20 reference electrode 21 measuring solution 30, 50 electrochemical measuring device 51 anisotropic conductive sheet 52 elastic body 53 thin wire

Claims (9)

下部プレートと
前記下部プレートの上面に設けられたチップと、
前記チップの上面に設けられた作用電極と、
前記チップの上面に設けられ、かつ、前記作用電極と電気的に接続された第一の電極パッドと、
前記チップの上方に設けられた基板と、
前記基板の下面に設けられ、前記第一の電極パッドと電気的に接続される第二の電極パッドと、
前記基板に設けられ、前記第二の電極パッドと電気的に接続され、かつ、外部端子と接続される第三の電極パッドと、
前記基板の上面に設けられた上部プレートと、を備え、
前記上部プレートと前記基板は、前記作用電極を露出するように貫通孔を有する電気化学測定デバイス。
A chip provided on the lower plate and the upper surface of the lower plate;
A working electrode provided on the top surface of the chip;
A first electrode pad provided on the top surface of the chip and electrically connected to the working electrode;
A substrate provided above the chip;
A second electrode pad provided on the lower surface of the substrate and electrically connected to the first electrode pad;
A third electrode pad provided on the substrate, electrically connected to the second electrode pad, and connected to an external terminal;
An upper plate provided on the upper surface of the substrate,
The upper plate and the substrate are electrochemical measurement devices having a through hole so as to expose the working electrode.
前記チップと前記上部プレートの間にシール材を備え、
前記シール材は前記作用電極を露出するように開口を有する請求項1に記載の電気化学測定デバイス。
A sealing material is provided between the chip and the upper plate,
The electrochemical measurement device according to claim 1, wherein the sealing material has an opening so as to expose the working electrode.
前記シール材は、弾性体、または接着剤である請求項2に記載の電気化学測定デバイス。 The electrochemical measurement device according to claim 2, wherein the sealing material is an elastic body or an adhesive. 前記弾性体は、上面と下面が鏡面である請求項3に記載の電気化学測定デバイス。 The electrochemical measurement device according to claim 3, wherein the elastic body has a mirror surface on an upper surface and a lower surface. 前記基板は、プリント基板、フレキシブル基板、またはリードフレーム基板の内のいずれかである請求項1に記載の電気化学測定デバイス。 The electrochemical measurement device according to claim 1, wherein the substrate is one of a printed substrate, a flexible substrate, and a lead frame substrate. 前記第三の電極パッドは、前記基板の前記下面に設けられる請求項1に記載の電気化学測定デバイス。 The electrochemical measurement device according to claim 1, wherein the third electrode pad is provided on the lower surface of the substrate. 前記第一の電極パッドと前記第二の電極パッドは、導電性ペーストにより接続される請求項1に記載の電気化学測定デバイス。 The electrochemical measurement device according to claim 1, wherein the first electrode pad and the second electrode pad are connected by a conductive paste. 前記上部プレートと前記下部プレートと前記基板は、組立アライメント用ピンを通すための貫通穴を有し、
下部プレートにチップをアライメントするための窪みを有する請求項1に記載の電気化学測定デバイス。
The upper plate, the lower plate, and the substrate have through holes for passing assembly alignment pins;
The electrochemical measurement device according to claim 1, further comprising a recess for aligning the chip with the lower plate.
前記シール材は、異方導電性シートである請求項2に記載の電気化学測定デバイス。 The electrochemical measurement device according to claim 2, wherein the sealing material is an anisotropic conductive sheet.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016121301A1 (en) * 2015-01-30 2016-08-04 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electrochemical measurement device
WO2017047013A1 (en) * 2015-09-18 2017-03-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electrochemical measurement device and electrochemical measurement system
WO2017154801A1 (en) * 2016-03-11 2017-09-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electrochemical measurement system, electrochemical measurement device, and electrochemical measurement method
CN110146561A (en) * 2019-05-16 2019-08-20 大连诚泽检测有限公司 A kind of 15 microlitres of negotiable electrolytic cells

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016121301A1 (en) * 2015-01-30 2016-08-04 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electrochemical measurement device
JP6074671B2 (en) * 2015-01-30 2017-02-08 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electrochemical measurement device
WO2017047013A1 (en) * 2015-09-18 2017-03-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electrochemical measurement device and electrochemical measurement system
JPWO2017047013A1 (en) * 2015-09-18 2018-07-12 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electrochemical measurement device and electrochemical measurement system
WO2017154801A1 (en) * 2016-03-11 2017-09-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electrochemical measurement system, electrochemical measurement device, and electrochemical measurement method
JPWO2017154801A1 (en) * 2016-03-11 2019-01-10 パナソニックIpマネジメント株式会社 Electrochemical measurement system, electrochemical measurement apparatus, and electrochemical measurement method
CN110146561A (en) * 2019-05-16 2019-08-20 大连诚泽检测有限公司 A kind of 15 microlitres of negotiable electrolytic cells

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