JP4425891B2 - Cell electrophysiological sensor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、細胞の活動によって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内電位あるいは細胞外電位等の細胞電気生理現象を測定するための細胞電気生理センサおよびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a cell electrophysiological sensor for measuring a cell electrophysiological phenomenon such as an intracellular potential or an extracellular potential used for measuring a physicochemical change generated by a cell activity, and a method for producing the same. is there.
電気生理学におけるパッチクランプ法は、細胞膜に存在するイオンチャンネルを測定する方法として知られており、このパッチクランプ法によってイオンチャンネルの様々な機能が解明されてきた。そして、イオンチャンネルの働きは細胞学において重要な関心ごとであり、これは薬剤の開発にも応用されている。 The patch clamp method in electrophysiology is known as a method for measuring an ion channel existing in a cell membrane, and various functions of the ion channel have been elucidated by this patch clamp method. And the action of ion channels is an important concern in cytology, which has also been applied to drug development.
しかし、一方でパッチクランプ法は測定技術に微細なマイクロピペットを1個の細胞に高い精度で挿入するという極めて高い能力を必要としているため、熟練作業者が必要であり、高いスループットで測定を必要とする場合には適切な方法でない。 However, on the other hand, the patch clamp method requires an extremely high ability to insert a fine micropipette into a single cell with high precision in the measurement technique, so it requires skilled workers and requires high throughput. Is not an appropriate method.
このため、微細加工技術を利用した平板型プローブの開発がなされており、これらは個々の細胞についてマイクロピペットの挿入を必要とせず、減圧を行うだけで自動に細胞を固定・測定を行うことができ、自動化システムとして適している。 For this reason, flat-type probes using microfabrication technology have been developed, and these do not require the insertion of a micropipette for each individual cell, and can automatically fix and measure cells simply by reducing the pressure. It is suitable as an automation system.
例えば、平板のデバイスに複数の貫通孔を設け、ここに接着した細胞の連続層を含み、電極で電位依存性のイオンチャンネル活性を測定する技術を開示している(特許文献1参照)。 For example, a technique is disclosed in which a plate-like device is provided with a plurality of through-holes and includes a continuous layer of cells adhered thereto, and a voltage-dependent ion channel activity is measured with an electrode (see Patent Document 1).
また、使用時に物体がオリフィスをシールし、これによって電気的に絶縁された電極間のインピーダンスの変化によって、媒体中の物体の電気的測定を行う装置について開示している(特許文献2参照)。
しかしながら、前記従来の技術においては、複数の細胞の電気生理現象を一括して測定することができるが、測定対象の細胞数を増加させるとセンサチップが多数個となり構造が複雑になるという課題があった。 However, in the conventional technique, electrophysiological phenomena of a plurality of cells can be measured at a time, but there is a problem that when the number of cells to be measured is increased, the number of sensor chips becomes large and the structure becomes complicated. there were.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、測定対象の細胞数が増えた場合であっても、生産性に優れた効率的な細胞電気生理センサの構造を実現し、漏れ電流が少ない状態で高精度に測定することができる細胞電気生理センサおよびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and realizes an efficient structure of a cell electrophysiological sensor excellent in productivity even when the number of cells to be measured is increased, and has a small leakage current. It is an object of the present invention to provide a cell electrophysiological sensor that can be measured with high accuracy in a state and a method for manufacturing the same.
前記従来の課題を解決するために、本発明は、第一の貫通孔を有するウエルと、このウエルの下方に当接した第二の貫通孔を有した保持プレートと、この保持プレートの下方に液体の流入口と流出口を両端に備えた空洞を有した流路プレートを当接し、前記第二の貫通孔の内部に第三の貫通孔を備えたダイアフラムを有したセンサチップを当接した細胞電気生理センサであって、前記センサチップはシリコンよりなるチップ部とガラスよりなるチップ保持部とをガラス溶着によって接合する構成とするものである。 In order to solve the conventional problem, the present invention provides a well having a first through hole, a holding plate having a second through hole in contact with the lower part of the well, and a lower part of the holding plate. A flow path plate having a cavity having a liquid inlet and an outlet at both ends is contacted, and a sensor chip having a diaphragm having a third through hole is contacted inside the second through hole. In the cell electrophysiological sensor, the sensor chip is configured such that a chip part made of silicon and a chip holding part made of glass are joined by glass welding.
本発明の細胞電気生理センサおよびその製造方法は、微小なセンサチップを保持プレートに固着する際、シリコンからなるチップ部をガラスからなるチップ保持部とガラス溶着にて接合したセンサチップを保持プレートに保持することから、微小なチップ部のセルフアライメント性の向上と、隙間からの液漏れによる漏れ電流を減少させることができることによって、高精度に測定することができるとともに生産性に優れた細胞電気生理センサおよびその製造方法を実現するものである。 The cell electrophysiological sensor and the manufacturing method thereof according to the present invention, when a minute sensor chip is fixed to a holding plate, a sensor chip in which a chip part made of silicon and a chip holding part made of glass are joined by glass welding are attached to the holding plate Since it is held, it can improve the self-alignment property of the minute chip part and reduce the leakage current due to liquid leakage from the gap, so that it can measure with high accuracy and has excellent productivity A sensor and a manufacturing method thereof are realized.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1における細胞電気生理センサおよびその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the cell electrophysiological sensor and the manufacturing method thereof according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態1における細胞電気生理センサの断面図であり、図2は図1の要部拡大断面図である。また、図3は細胞電気生理センサの製造方法を説明するための断面図である。 1 is a cross-sectional view of a cell electrophysiological sensor according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a cell electrophysiological sensor.
図1および図2において、1は樹脂よりなるウエルであり、このウエル1に細胞外液18を貯留しておくための第一の貫通孔5を形成している。この第一の貫通孔5は断面形状をテーパー状に形成しておくことによって、電解液などの液体または細胞20などを投入するときに効率が良い。
In FIG. 1 and FIG. 2, reference numeral 1 denotes a well made of resin, and a first through hole 5 for storing the
また、前記ウエル1の下方には第二の貫通孔6を設けた樹脂よりなる保持プレート2を当接しており、この保持プレート2の第二の貫通孔6の内部には、少なくとも一つの第三の貫通孔7を有したダイアフラム9を備えたシリコンよりなるチップ部4aとこの微小なチップ部4aを保持するために親水性を有するガラスからなるチップ保持部4bとがガラス溶着によって接合したセンサチップ4がセットされている。このチップ部4aはシリコンウエハを半導体プロセスを用いてエッチング加工することによって、微小で高精度な形状に形成することができる。例えば、シリコンウエハをエッチング加工することによってキャビティ10を形成し、その後第三の貫通孔7を形成することによって、ダイアフラム9の厚みを10〜100μm、第三の貫通孔7の開口径を1〜3μmφの寸法形状で、半導体プロセスなどの微細加工技術を用いて一体的に加工することによってチップ部4aを形成することができる。そして、この第三の貫通孔7の開口径は細胞20の大きさによって適宜選択することができる。
A
なお、キャビティ10または第三の貫通孔7を形成する順序はどちらが先であっても構わない。
Note that the order in which the
このように、シリコンをチップ部4aの構成材料とすることによって、効率よく高精度に作製することができるとともに、その生産設備も入手が容易である。
Thus, by using silicon as a constituent material of the
しかしながら、このような微小なシリコンよりなるチップ部4aは取扱いと組み立ての観点からは課題を有していた。
However, the
これに対して、このチップ部4aをガラスからなるチップ保持部4bを介して保持プレート2へ固着することによって効率良く細胞電気生理センサを高精度に作製できるセンサ構造と製造方法を実現することができる。その詳細な説明については後述する。
On the other hand, it is possible to realize a sensor structure and a manufacturing method capable of efficiently producing a cell electrophysiological sensor with high accuracy by fixing the
そして、前記保持プレート2の下方には、その両端に液体を流出入させるための空洞8を有した流路プレート3を当接して細胞電気生理センサを構成しており、第三の貫通孔7の上面に細胞20を密着保持し、この細胞20の電気生理現象を測定することができるようになっている。そして、流入口16から細胞内液19を充填し、流出口17から吸引ポンプなどを用いて吸引することによって前記空洞8の内部には細胞内液19を充填することができる。
A cell electrophysiological sensor is formed below the
また、ウエル1、保持プレート2および流路プレート3は樹脂で構成しておくと都合が良く、より好ましくは熱可塑性樹脂である。これにより、これらの材料は射出成型などの手段を用いることによって生産性良く、高均質な成形体を得ることができる。さらに好ましくは、これらの熱可塑性樹脂はポリカーボネート(PC)、ポリエチレン(PE)、オレフィンポリマー、ポリメタクリル酸メチルアセテート(PMMA)のいずれか、またはこれらの組み合わせである。これらの材料は紫外線硬化型の接着剤を用いることによって容易に親水性に優れたガラスからなる保持プレート2と接合することができる。さらに好ましくは、これらの熱可塑性樹脂として、環状オレフィンポリマー、線状オレフィンポリマー、またはこれらが重合した環状オレフィンコポリマー、またはポリエチレン(PE)とすることが作業性、製造コストおよび材料の入手性の観点から好ましい。
In addition, the well 1, the
特に、環状オレフィンコポリマーは透明性、アルカリ・酸などの無機系薬剤に対する耐性が強く、本発明の製造方法もしくは使用環境に適している。またこれらの材料は紫外線を透過させることができることから、紫外線硬化型の接着剤を用いる時に効果を発揮する。 In particular, the cyclic olefin copolymer is highly transparent and highly resistant to inorganic chemicals such as alkalis and acids, and is suitable for the production method or use environment of the present invention. Further, since these materials can transmit ultraviolet rays, they are effective when an ultraviolet curable adhesive is used.
以上のような構成からなる細胞電気生理センサに対して、例えば保持プレート2をシリコン基板から一体的に作製し、保持プレート2の一部にチップ部4aを一体形成した場合、コストもかかり、歩留まりも悪くなるとともに、一部に不良のチップ部4aが存在した場合においてリペア性を有しない構成となる。これに対して、本発明の構成であれば微小なチップ部4aを一括して効率よく作製し、その中の良品のみを選別して用いることから高歩留まりの細胞電気生理センサを実現できるとともに、リペア性を有した構成を実現できる。
For the cell electrophysiological sensor having the above-described configuration, for example, when the
また、この第三の貫通孔7の直径は5μm以下が望ましく、細胞20を保持するために最適な形状の貫通孔となっている。このように、チップ部4aとチップ保持部4bからなるセンサチップ4と、保持プレート2を別々に作製しておいて、保持プレート2の第二の貫通孔6に前記センサチップ4をはめ込み接合することによって、効率よく細胞電気生理センサを作製することができる。さらに、不良のセンサチップ4があった場合においても、交換を容易に行うことができる。
Further, the diameter of the third through
しかしながら、前記チップ部4aは微小形状であることからその取り扱いが難しく、このチップ部4aを直接保持プレート2に形成した第二の貫通孔6の内部へ挿入する際、乾燥状態で行うと静電気などの影響でチップ部4aを所定の位置にうまく挿入することが難しかった。
However, the
そこで、チップ部4aを純水などに浸漬しておいて、その状態で親水性に優れたガラスからなるチップ保持部4bの開口部へ挿入すると親水性に優れたガラスとの親和性から微小なチップ部4aはチップ保持部4bの開口部へセルフアライメントしながら図2に示した位置にうまく整列することによって、非常に効率良く作業ができることが分かった。
Therefore, when the
そして、微細加工によって作製したチップ部4aは酸、アルカリなどの化学処理、あるいはプラズマ、UVなどの物理処理による清浄化を行った後、親水性を保持しておくために純水中へ浸漬しておくことが好ましい。
The
また、チップ保持部4bの開口部の内部へ挿入して組み立てる直前にチップ部4aを純水中より取り出し、チップ保持部4bの開口部の入り口へチップ部4aの一部を挿入する。このとき、チップ部4aの表面とキャビティ10の内部には純水が十分に付着充填した状態とし、チップ保持部4bの開口部の内壁面は親水性を有したガラスを用いることにより、このチップ部4aは水の表面張力の作用によって図2に示した位置に均一にセルフアライメントすることを見いだした。
Further, immediately before being inserted into the opening of the
この水の表面張力の作用を利用することによって、簡単にチップ部4aの配置をチップ保持部4bの所定の位置に均一に配置することが可能である。
By utilizing the action of the surface tension of water, it is possible to easily dispose the
また、チップ部4aの方向によるセルフアライメントの影響は無く、ダイアフラム9の面が上下いずれの面を向いていたとしても、チップ部4aはチップ保持部4bの一平面に沿うようにセルフアライメントすることが分かっている。
In addition, there is no influence of self-alignment due to the direction of the
また、親水性を高めるためにはチップ保持部4bを構成するガラス組成には二酸化ケイ素を含んでいることがより好ましい。
Moreover, in order to improve hydrophilicity, it is more preferable that the glass composition which comprises the chip | tip holding |
その後、このチップ部4aが所定の位置から動かないように静置させるためには、チップ部4aとチップ保持部4bが横方向に水平になるように固定した後、熱処理炉などへ入れる。
Thereafter, in order to keep the
なお、熱処理炉を用いた例について説明してきたが、ヒータなどによる局部加熱、あるいは近赤外レーザなどによる局部加熱などによってセンサチップ4の近傍のみを加熱することによって溶着することができる。
Although an example using a heat treatment furnace has been described, welding can be performed by heating only the vicinity of the
そして、約100℃にて付着した水を乾燥させた後、ガラスが溶着する所定の温度まで加熱をしてチップ部4aとチップ保持部4bをガラス溶着によって接合する。このようにガラス溶着によって接合したセンサチップ4は封止性に優れることから液漏れなどの少ない信頼性に優れたセンサチップ4を実現でき、これによって測定精度の高い細胞電気生理センサを実現することができる。
And after drying the water adhering at about 100 degreeC, it heats to the predetermined temperature which glass welds, and joins the chip | tip
特に、チップ部4a近傍における液漏れはギガシールの特性に重要な影響があり、このチップ部4aの外壁面における液漏れを確実に防止できる構造が細胞電気生理センサの構造として非常に重要である。
In particular, liquid leakage in the vicinity of the
そして、このチップ部4aの外壁面とチップ保持部4bの開口部の内壁面との隙間を300μm以下とすることによって、確実に溶着接合を行うことができ、300μmを超える隙間を有しているとガラスによる溶着接合の確実性が低下するという問題が発生する。また、接合性、作業温度および信頼性の観点からガラスとして、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラスまたはホウケイ酸鉛ガラスを用いることが好ましい。
Then, by setting the gap between the outer wall surface of the
そして、本実施の形態1におけるチップ保持部4bの開口部の内壁面は親水性を有していることが重要である。そのためには、例えばチップ保持部4bをホウケイ酸ガラス(コーニング;#7052、#7056)、アルミノケイ酸塩ガラスまたはホウケイ酸鉛ガラス(コーニング;#8161)などを用いることが好ましい。さらに、ガラスの融点が作業性の観点から重要であり、チップ部4aとガラス溶着によって接合するために都合の良い温度はガラスの軟化点以上とすることが好ましく、そして、より好ましくは500〜900℃の範囲である。500℃より低いガラスを用いると強度が不十分であり、900℃を越えると作業性が悪くなるからである。
And it is important that the inner wall surface of the opening part of the chip | tip holding |
また、親水性を付与するためにチップ保持部4bの開口部の内壁面を化学的、あるいは物理的な処理を行って親水性を高めておいても良い。あるいはさらに親水性を高めるための親水性膜などを形成することによっても、その効果をより高めることができる。さらに、別の親水性を付与する方法としては、酸素プラズマによる炭素化合物の除去、紫外線照射による有機物の分解除去、あるいは硫酸、過酸化水素などによる湿式処理などによる炭素原子を含む有機物質の分解除去が非常に効果的であり、生産性にも優れている。
In order to impart hydrophilicity, the inner wall surface of the opening of the
そして、チップ保持部4bの開口部の内壁面の親水性は、接触角表示で10度以下が好ましい。その接触角とは、固体表面の上に純水などの液滴を乗せ,平衡になった状態で、液滴表面と固体表面のなす角度をいう。そして、その測定方法は一般的にθ/2法を用いることができる。その方法は液滴の左右端点と頂点を結ぶ直線の、固体表面に対する角度から接触角を求めることができる。または分度器などを用いて測ることも可能である。
The hydrophilicity of the inner wall surface of the opening of the
そして、このようにしてあらかじめ作製しておいたセンサチップ4を樹脂よりなる保持プレート2の第二の貫通孔6の内部へ挿入し、例えば接着剤などによって接合することによってセンサチップ4を固定保持することができる。このとき、接着剤としては紫外線硬化型樹脂などを用いることが作業性の観点から好ましい。
Then, the
この紫外線硬化型樹脂は保持プレート2とチップ保持部4bのガラスを紫外線を透過する特性を持たせておくことによって、作業性を高めるとともに封止性の高い接合面とすることができる。これは紫外線硬化型樹脂は親水性であり、ガラスからなるチップ保持部4bの外壁面が親水性を有していることから、接合面の隙間への紫外線硬化型樹脂の浸透性が高まり、その接合信頼性を高めることができる。
This ultraviolet curable resin can improve the workability and provide a highly sealing joint surface by providing the glass of the holding
これに対して、乾燥した状態でチップ部4aを直接保持プレート2に形成した第二の貫通孔6の内部へ挿入する方法では、静電気などによってチップ部4aが飛散させられてしまうことがあり、作業性があまり良くなく、挿入したチップ部4aの挿入位置もばらつきがあり、整列配置に多くの時間を要していた。さらに、例えば保持プレート2の第二の貫通孔6の内部へ挿入した後、接着剤21を用いて接合した場合、十分に接着剤などが接合の界面に浸透することが少なく、液漏れなどの接合不良を起こしていた。
On the other hand, in the method of inserting the
次に、図1に示すように保持プレート2には第一の電極14と第二の電極15を設けており、これらの電極14,15は細胞20の電気生理現象によって発生する電気的指標、例えば電位、電流などを測定するためのものであるが、これらの形状、材質は特に限定するものではない。
Next, as shown in FIG. 1, the holding
次に、本発明の細胞電気生理センサを用いて細胞20の電気生理活動を測定する方法について簡単に述べる。
Next, a method for measuring the electrophysiological activity of the
まず、ウエル1に細胞外液18を貯留し、細胞内液19をウエル1の流入口16から流出口17にかけて吸引することで空洞8に充填する。ここで、細胞外液18とはK+イオンが4mM程度、Na+イオンが145mM程度、Cl-イオンが123mM程度添加された電解液であり、細胞内液19とは、例えば哺乳類筋細胞の場合、代表的にはK+イオンが155mM、Na+イオンが12mM程度、Cl-イオンが4.2mM程度添加された電解液である。この状態で、ウエル1の内部に設置した第一の電極14と空洞8の内部に設置した第二の電極15との間で、100kΩ〜10MΩ程度の導通抵抗値を観測することができる。これは細胞内液19あるいは細胞外液18が浸透し、第一の電極14と第二の電極15の間で電気回路が形成されるからである。
First, the
次に、ウエル1側から細胞20を投入する。なおセンサチップ4を第二の貫通孔6の内部に設置する方向として、ダイアフラム9が第一の貫通孔5側へ近くなるように配置しても良い。この選択は測定する細胞20の性質によって最適に決定されるべきである。
Next, the
そして、最後にウエル1の流入口16または流出口17の一方を減圧すると、細胞20は第三の貫通孔7に引き付けられ、細胞20が第三の貫通孔7を塞ぐことによって、ウエル1側と空洞8側の電気抵抗がGΩ以上の十分に高い状態となる(ギガシールと呼ぶ)。このギガシールの状態において、細胞20の電気生理活動によって細胞内外の電位が変化した場合には、わずかな電位差あるいは電流であっても高精度な測定が可能となる。
Finally, when one of the
以上のように構成した細胞電気生理センサについて、以下にその製造方法を説明する。 The manufacturing method of the cell electrophysiological sensor configured as described above will be described below.
まず始めに、図3に示すようにチップ部4aはフォトリソグラフィー、ドライエッチング等の半導体加工技術を用いて、シリコンウエハなどからダイアフラム9を形成した後、このダイアフラム9に第三の貫通孔7を形成する。そして、チップ部4aの外形となるように個片化することによって、一括して多数のチップ部4aを作製することができる。
First, as shown in FIG. 3, the
その後、必要に応じて親水性を高めるために、酸素の介在した雰囲気中でのシリコンの熱酸化処理、あるいはCVD、スパッタ法などの薄膜プロセスを用いてシリコン化合物を成膜して親水性を高めることも可能である。その後、このチップ部4aを純水中に浸漬して保管することが好ましい。
Thereafter, in order to increase the hydrophilicity as necessary, the silicon compound is formed using a thin film process such as thermal oxidation of silicon in an oxygen-mediated atmosphere or CVD or sputtering to increase the hydrophilicity. It is also possible. Thereafter, it is preferable to store the
一方、チップ保持部4bは、内径がチップ部4aの外形よりも若干大きめのホウケイ酸ガラスからなるガラス管を準備し、その後、必要に応じてガラス管の開口部の内壁面の親水性を確認し、前記純水中に保管していたチップ部4aを取り出し、チップ部4aに純水が付着した状態で、ガラス管の開口部の入り口へチップ部4aの一部を挿入する。挿入されたチップ部4aは純水の表面張力の相互作用によるセルフアライメントによってガラス管の開口部の上面部で静置する。
On the other hand, the
なお、チップ部4aを挿入する方向としてダイアフラム9の上下の位置関係を反転させた状態でも同様のようにセルフアライメントすることを確認している。
It is confirmed that the self-alignment is performed in the same manner even when the upper and lower positional relationships of the
また、セルフアライメントする位置はガラス管の下から挿入した場合には、ガラス管の下面側でセルフアライメントすることも確認している。 In addition, when the self-alignment position is inserted from the bottom of the glass tube, self-alignment is confirmed on the lower surface side of the glass tube.
その後、ガラス管を所定の寸法で切断し、個片化する。このような作業を繰り返すことによって複数の個片化チップを作製することができる。 Thereafter, the glass tube is cut into predetermined pieces and separated into pieces. A plurality of singulated chips can be manufactured by repeating such operations.
なお、ガラス管はあらかじめ所定の寸法に切断しておいてチップ保持部4bを作製して整列配置しておき、整列配置されたチップ保持部4bにチップ部4aを前記の方法で挿入することも可能である。
The glass tube may be cut in advance to a predetermined size, the
このような個片化チップを、チップ部4aとガラス管の開口部が水平方向に重なる方向に固定する(ガラス管の開口部の内壁面でチップ部4aの外壁面を支えるように配置させる)。このような位置関係とすることによって、純水が無くなることによって、水の表面張力が無くなり、チップ部4aが動きやすくなることを防止するためである。
Such an individualized chip is fixed in a direction in which the
このような配置をしたまま、熱処理炉へ入れ、加熱する。加熱の方法は適宜最適な条件を設定することができるが、特に乾燥させるための熱処理条件とガラスによって溶着接合するための熱処理条件とが重要である。乾燥させるための熱処理条件としては80〜120℃の範囲が好ましい。そして、前記ホウケイ酸ガラス(コーニング;#7052、#7056)を用いた場合の溶着接合温度としては700〜750℃の条件が好ましい。 With such an arrangement, it is placed in a heat treatment furnace and heated. Optimum conditions can be set as appropriate for the heating method. In particular, heat treatment conditions for drying and heat treatment conditions for welding by glass are important. The heat treatment conditions for drying are preferably in the range of 80 to 120 ° C. And as a welding joining temperature at the time of using the said borosilicate glass (Corning; # 7052, # 7056), the conditions of 700-750 degreeC are preferable.
なお、熱処理炉を用いた例について説明してきたが、ヒータなどによる局部加熱、あるいは近赤外レーザなどによる局部加熱などによってセンサチップ4の近傍のみを加熱することによって溶着することができる。
Although an example using a heat treatment furnace has been described, welding can be performed by heating only the vicinity of the
そして、この乾燥処理と熱溶着による接合処理は一括して行うことが好ましい。これは、一括して行うことによってチップ部4aとチップ保持部4bの位置ずれを防止するためである。そしてこのとき、チップ部4aとガラス管の開口部の隙間は300μm以下であればガラス溶着による接合が可能であることを確認している。例えば、チップ部4aの外形が700μmとし、ガラス管の開口部の内径を1.0mm、外径を1.50mmとしてガラス溶着を行った結果、効率良くガラス溶着による接合を行うことができた。そのときの溶着温度は718℃で溶着時間は10秒以下の熱処理条件によって行うことができた。このガラス管の外径は保持プレート2に固着保持できるような形状であれば良い。
And it is preferable to perform this drying process and the joining process by heat welding collectively. This is for preventing the positional deviation between the
なお、ガラス基板を準備し、ガラス基板の所定の寸法で開口部をマトリックス状に形成し、このガラス基板の開口部に前記の方法でチップ部4aを挿入し、熱溶着によって接合した後、このガラス基板を切断あるいはエッチングによって個片化し、センサチップ4を作製することも可能である。
In addition, after preparing a glass substrate and forming openings in a matrix shape with predetermined dimensions of the glass substrate, the
このようにして作製したセンサチップ4を、例えば、あらかじめ所定の寸法形状に射出成形によって成型しておいた熱可塑性樹脂よりなる保持プレート2の第二の貫通孔6の内部へ接着剤21によって固着保持する。
The
その後、薄膜技術、めっき技術などによって配線パターンを形成し、さらにAgとAgClを混合した電極をディスペンスまたはスクリーン印刷等の手法により第一の電極14と第二の電極15を保持プレート2の一部に形成する。
Thereafter, a wiring pattern is formed by a thin film technique, a plating technique, etc., and a
なお、センサチップ4の固着保持と、電極14,15の形成の工程順序は違っていてもよい。
It should be noted that the process sequence of fixing and holding the
次に、ウエル1と流路プレート3はアクリル樹脂などを用いて射出成型などによって金型による成型加工によって作製し、図1のような構成とすることができる。まず、保持プレート2とウエル1の接合を行う。この接合の方法としてはレーザによる熱溶着接合、あるいは紫外線照射による紫外線硬化型接着剤による接合が好ましい。
Next, the well 1 and the
次に、前記と同様の方法によって流路プレート3の接合を行い、図1に示すような細胞電気生理センサを作製することができる。
Next, the
なお、ウエル1と流路プレート3を同時に保持プレート2に一括して接合することも可能であり、いずれかの方法を適宜採用することができる。
In addition, the well 1 and the
また、前記接合を行うときに用いる接着剤は紫外線硬化型の接着剤を用いることが好ましく、ウエル1,保持プレート2および流路プレート3を紫外線光が透過する樹脂とすることによって、いずれの方向からでも紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂を用いて接合することが可能となり、紫外線照射した時に確実に接着剤を硬化させることができ、保持プレート2と、ウエル1あるいは流路プレート3との接合を効率良く行うことによって液漏れの少ない構造を実現することができ、これによって細胞20の測定を確実に行うことができる細胞電気生理センサを実現することができる。
Moreover, it is preferable to use an ultraviolet curable adhesive as the adhesive used for the bonding, and any direction can be obtained by making the well 1, the holding
以上のように、本発明にかかる細胞電気生理センサおよびその製造法は、複数の細胞を一括して効率よく測定できる細胞の電気生理現象の測定に有用である。 As described above, the cell electrophysiological sensor and the method for producing the same according to the present invention are useful for measuring the electrophysiological phenomenon of cells capable of efficiently measuring a plurality of cells collectively.
1 ウエル
2 保持プレート
3 流路プレート
4 センサチップ
4a チップ部
4b チップ保持部
5 第一の貫通孔
6 第二の貫通孔
7 第三の貫通孔
8 空洞
9 ダイアフラム
10 キャビティ
14 第一の電極
15 第二の電極
16 流入口
17 流出口
18 細胞外液
19 細胞内液
20 細胞
21 接着剤
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