JP2007187453A - Cell electrophysiology sensor and method of manufacturing same - Google Patents

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浩司 牛尾
Masaya Nakatani
将也 中谷
Soichiro Hiraoka
聡一郎 平岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell electrophysiology sensor capable of holding stably cells, while supplying a stable flow speed distribution and a pressure, and to provide a method of manufacturing the same. <P>SOLUTION: The cell electrophysiology sensor comprising a diaphragm 1 provided with a through hole 2 having a first opening 3 and a second opening 5 has a constitution wherein a cavity part 4 having a larger aperture diameter than the aperture diameter of the through hole 2 is provided on a middle part of the through hole 2, and each size of the first and second openings 3, 5 is set to be sufficiently smaller than the size of a cell 8. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、細胞の電気生理的活動の測定に用いられる細胞電気生理センサとその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a cell electrophysiological sensor used for measuring a cell's electrophysiological activity and a method for producing the same.

従来、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。   Conventionally, the patch clamp method in electrophysiology is known as a method for measuring ion channels existing in cell membranes, and various functions of ion channels 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基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しない自動化システムに適している。例えば、基板の上に設けられた細胞保持手段を備えたウエルと、このウエルの電気信号を検出する測定用電極と、基準電極とを備えた細胞外電位測定用デバイスによって細胞外電位を測定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。図７はこの従来の細胞電気生理センサのウエル構造を模式断面図で示したものであり、ウエル２０の内部に培養液２７が入れられ、被験体細胞２６は基板２３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２３に形成された窪み２２および開口部を介してこの窪み２２に連絡する貫通孔２４を備えた構成となっている。   For this reason, substrate-type probes using microfabrication techniques have been developed, which are suitable for automated systems that do not require the insertion of micropipettes for individual cells. For example, the extracellular potential is measured by an extracellular potential measuring device provided with a cell holding means provided on a substrate, a measurement electrode for detecting an electric signal of the well, and a reference electrode. A technique is known (see, for example, Patent Document 1). FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the well structure of this conventional cell electrophysiological sensor. A culture solution 27 is placed inside the well 20, and the subject cell 26 is a cell holding means provided on the substrate 23. Is captured or held by. The cell holding means includes a recess 22 formed in the substrate 23 and a through hole 24 that communicates with the recess 22 through an opening.

さらに貫通孔２４の内部にはセンサ手段である測定電極２５が配置されており、この電極２５は配線を経て信号検出部に連結されている。   Further, a measurement electrode 25 which is a sensor means is arranged inside the through hole 24, and this electrode 25 is connected to the signal detection unit via a wiring.

そして、測定の際には被験体細胞２６を貫通孔２４から吸引ポンプなどの手段により、この被験体細胞２６が窪み２２に密着保持される。このようにして被験体細胞２６の活動により発生する電気信号はウエル２０の内部の培養液２７に漏れることなく、貫通孔２４に設けた測定電極２５と参照電極２８によって電位の変化あるいは電流の変化を検出する。   At the time of measurement, the subject cell 26 is tightly held in the recess 22 by means of a suction pump or the like from the through hole 24. Thus, the electrical signal generated by the activity of the subject cell 26 does not leak into the culture medium 27 inside the well 20, and changes in potential or current by the measurement electrode 25 and the reference electrode 28 provided in the through hole 24. Is detected.

このように、基板２３に形成された貫通孔２４はガラスピペットにおける先端穴と同様の役割を果たし、高精度な細胞の電気生理現象を記録できるとともに、基板２３の裏面側からの吸引によって被験体細胞２６が自動的に引きつけられ、被験体細胞２６を容易に保持できるという利点を有している。このとき、被験体細胞２６が高い密着性を持って保持されることは、低いバックグラウンドノイズでイオンチャンネル活動によって生じる細胞外電位、或いは細胞内電位を測定するためには重要な要素である。
国際公開第０２／０５５６５３号パンフレット Thus, the through-hole 24 formed in the substrate 23 plays a role similar to that of the tip hole in the glass pipette, and can record the electrophysiological phenomenon of the cell with high accuracy, and the subject by suction from the back side of the substrate 23. The cells 26 are automatically attracted and have the advantage that the subject cells 26 can be easily retained. At this time, holding the subject cell 26 with high adhesion is an important factor for measuring the extracellular potential or intracellular potential generated by the ion channel activity with low background noise.
International Publication No. 02/055653 Pamphlet

しかしながら前記従来の構成においては、細胞を固定するための吸引圧力を安定化させる貫通孔の形状について明示されていなかった。細胞の微小な電位変化を測定するには、細胞が安定して保持されることが非常に重要となる。   However, in the conventional configuration, the shape of the through hole that stabilizes the suction pressure for fixing the cells has not been clearly described. In order to measure a minute potential change of a cell, it is very important that the cell is stably held.

本発明は、安定した流速分布且つ圧力を供給しながら細胞を安定して保持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実現することを目的とする。   An object of this invention is to implement | achieve the cell electrophysiological sensor which can hold | maintain a cell stably, supplying a stable flow velocity distribution and pressure, and its manufacturing method.

前記従来の課題を解決するために、本発明は、第一の開口部と第二の開口部を有する貫通孔を設けたダイアフラムからなる細胞電気生理センサであって、前記貫通孔の中間部に貫通孔の開口径よりも大きな開口径を有する空洞部を設けるとともに、前記第一および第二の開口部の大きさを細胞の大きさよりも十分に小さくした構成とするものである。   In order to solve the above-described conventional problems, the present invention provides a cell electrophysiological sensor comprising a diaphragm provided with a through hole having a first opening and a second opening. A hollow portion having an opening diameter larger than the opening diameter of the through hole is provided, and the size of the first and second openings is sufficiently smaller than the size of the cell.

本発明の細胞電気生理センサおよびその製造方法は、流体が空洞部に分散するため、流速分布が第一の開口部よりも均一となり安定化することから空洞部において圧力も安定化し、細胞保持が行われる第二の開口部に安定した流速分布かつ圧力を供給することができる。これによって、細胞を安定して確実に保持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実現することができる。   In the cell electrophysiological sensor and the method for producing the same according to the present invention, since the fluid is dispersed in the cavity, the flow velocity distribution is more uniform than the first opening and is stabilized. A stable flow rate distribution and pressure can be supplied to the second opening to be performed. As a result, it is possible to realize a cell electrophysiological sensor that can stably and reliably hold cells and a method for manufacturing the same.

（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について、図面を参照しながら説明する。 (Embodiment 1)
Hereinafter, the cell electrophysiological sensor 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構成を示す上面図であり、図２は図１のＡ−Ａ部における断面図である。また、図３は細胞の保持状態を説明するための断面図である。   FIG. 1 is a top view showing a configuration of a cell electrophysiological sensor according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a cell holding state.

図１〜図３において、１はシリコン基板などのダイアフラムであり、このダイアフラム１の厚み方向に貫通孔２を形成している。そして、ダイアフラム１は第一面６と、第一面６に対向した第二面７を有し、貫通孔２は第一面６から第二面７にかけて貫通している。そして、この貫通孔２の中間部には空洞部４を形成している。従って、ダイアフラム１には少なくとも一つの貫通孔２を有するとともに、第一面６から第二面７にかけて第一の開口部３、空洞部４、第二の開口部５の順に構成している。この空洞部４の最大開口径は第一の開口部３および第二の開口部５の最大開口径よりも大きくしており、少なくとも第二の開口部５の大きさは細胞の大きさよりも十分小さい形状としている。さらにまた、空洞部４は曲面で構成している。   1 to 3, reference numeral 1 denotes a diaphragm such as a silicon substrate, and a through hole 2 is formed in the thickness direction of the diaphragm 1. The diaphragm 1 has a first surface 6 and a second surface 7 facing the first surface 6, and the through hole 2 penetrates from the first surface 6 to the second surface 7. A hollow portion 4 is formed in an intermediate portion of the through hole 2. Accordingly, the diaphragm 1 has at least one through-hole 2 and is configured from the first surface 6 to the second surface 7 in the order of the first opening 3, the cavity 4, and the second opening 5. The maximum opening diameter of the cavity 4 is larger than the maximum opening diameters of the first opening 3 and the second opening 5, and at least the size of the second opening 5 is sufficiently larger than the size of the cell. Small shape. Furthermore, the cavity part 4 is comprised by the curved surface.

ここで、第二の開口部５の開口径は、測定する細胞８の大きさ、形状、性質によって決定されるが、細胞８が１０〜５０μｍ程度の大きさの場合、細胞８が第二の開口部５を通り抜けずに確実に保持される開口径として３μｍ以下が望ましい。   Here, the opening diameter of the second opening 5 is determined by the size, shape, and properties of the cell 8 to be measured. When the cell 8 is about 10 to 50 μm in size, the cell 8 The opening diameter that can be reliably held without passing through the opening 5 is desirably 3 μm or less.

また第二の開口部５の深さは細胞８の保持を行う時に第二の開口部５のエッジ部が破壊しない厚さとして０．５〜５μｍが望ましい。   The depth of the second opening 5 is preferably 0.5 to 5 μm as a thickness that does not break the edge of the second opening 5 when the cells 8 are held.

次に、本発明の細胞電気生理センサの動作について図３を用いて説明する。   Next, the operation of the cell electrophysiological sensor of the present invention will be described with reference to FIG.

図３は第二面７から第二の開口部５において細胞８の保持を行った時の断面図である。まず第二面７に細胞８を培養液９ｂと共に満たした後、第一面６側の領域を減圧するか、第二面７側の領域を加圧すると、細胞８と第二面７側の培養液９ｂは貫通孔２に引き込まれ、細胞８は第二の開口部５を塞ぐように保持される。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the cells 8 held from the second surface 7 to the second opening 5. First, after filling the second surface 7 with the cells 8 together with the culture solution 9b, if the region on the first surface 6 side is depressurized or the region on the second surface 7 side is pressurized, the cells 8 and the second surface 7 side are The culture solution 9b is drawn into the through hole 2 and the cells 8 are held so as to block the second opening 5.

一方、第一面６側の領域は第二面７側とは異なる、あるいは同じ培養液９ａによって満たしておく。   On the other hand, the area on the first surface 6 side is different from the second surface 7 side or is filled with the same culture solution 9a.

その後、細胞８への刺激となりうる行為を第二面７側から施す。この刺激の種類としては、例えば化学薬品、毒物、などの化学的な刺激に加え、機械的変位、光、熱、電気、電磁波などの物理的な刺激などがある。そして、この細胞８がこれらの刺激に対して活発に反応する場合、例えば細胞８は細胞膜が保有するチャンネルを通じて各種イオンを放出あるいは吸収する。この結果として細胞外の電位が変化し、その変化を電圧あるいは電流の変化として検出することができる。   Thereafter, an action that can be a stimulus to the cell 8 is performed from the second surface 7 side. Examples of the types of stimuli include physical stimuli such as mechanical displacement, light, heat, electricity, and electromagnetic waves in addition to chemical stimuli such as chemicals and poisons. When the cells 8 react actively to these stimuli, for example, the cells 8 release or absorb various ions through channels held by the cell membrane. As a result, the extracellular potential changes, and the change can be detected as a change in voltage or current.

ここで、図３に示したように第一面６側の領域を矢印の方向に減圧した場合には、第一の開口部３付近の内部での流速は壁面が遅くなり、中心が速くなるという不均一な流速分布の状態となっている（図３のように流速をベクトルで図示し、ベクトルの長さは長いほど流速が速く、短いほど流速が遅いことを表している）。   Here, as shown in FIG. 3, when the area on the first surface 6 side is depressurized in the direction of the arrow, the flow velocity in the vicinity of the first opening 3 becomes slower at the wall surface and becomes faster at the center. (The flow velocity is represented by a vector as shown in FIG. 3, and the longer the vector length, the faster the flow velocity, and the shorter the vector velocity, the slower the flow velocity).

その後、空洞部４の付近では、流体は空洞部４に分散するため、流速分布が第一の開口部３よりも均一となり安定化する。そして圧力も空洞部４において安定化し、細胞８の保持を行う第二の開口部５に安定した流速分布かつ圧力を供給することができる。これにより、細胞８を安定して確実に保持する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。   Thereafter, in the vicinity of the cavity 4, the fluid is dispersed in the cavity 4, so that the flow velocity distribution is more uniform than that of the first opening 3 and is stabilized. The pressure is also stabilized in the cavity 4, and a stable flow rate distribution and pressure can be supplied to the second opening 5 that holds the cells 8. Thereby, the cell electrophysiological sensor which can hold | maintain the cell 8 stably and reliably is realizable.

なお、細胞８の保持は第二面７側の領域を加圧することでも行うことができる。   The cell 8 can also be held by pressurizing the region on the second surface 7 side.

また、第一面６に対して平行方向に流体を流すことによっても第一の開口部３を減圧させることができるが、この場合は第一の開口部３付近の内部での流速分布はより大きく乱れた状態になっている。このような状態に対しても、空洞部４を設けることによって流速分布を均一化させ、細胞８の保持を行う第二の開口部５に安定した流速分布かつ圧力を供給することができ、同様の効果を得ることができる。   The first opening 3 can also be depressurized by flowing a fluid in a direction parallel to the first surface 6, but in this case, the flow velocity distribution in the vicinity of the first opening 3 is more It is in a largely disturbed state. Even in such a state, by providing the cavity 4, the flow velocity distribution can be made uniform, and a stable flow velocity distribution and pressure can be supplied to the second opening 5 that holds the cells 8. The effect of can be obtained.

また、図１に示したように第二の開口部５の孔形状を円形状とすることによって、エッジ部を有しないことから流体の流れのロスをより少なくすることができる。   Also, as shown in FIG. 1, by making the hole shape of the second opening 5 circular, since there is no edge, the loss of fluid flow can be further reduced.

また、円の中心に対して同心円状の均一な流速分布となることから、細胞８の保持を行う第二の開口部５に安定した流速分布かつ圧力を供給することができ、同様の効果を得ることができる。   Further, since the uniform flow velocity distribution is concentric with respect to the center of the circle, a stable flow velocity distribution and pressure can be supplied to the second opening 5 for holding the cells 8, and the same effect can be obtained. Obtainable.

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図面を用いて説明する。   The manufacturing method of the cellular electrophysiological sensor configured as described above will be described below with reference to the drawings.

図４〜図６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製造方法を説明するための断面図である。   4-6 is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the cell electrophysiological sensor in Embodiment 1 of this invention.

まず始めに、図４に示すように、第一の開口部３を形成するためのレジストマスク１３と、第二の開口部５を形成するためのレジストマスク１４をそれぞれ、ダイアフラム１の第一面６と第二面７に形成する。   First, as shown in FIG. 4, a resist mask 13 for forming the first opening 3 and a resist mask 14 for forming the second opening 5 are respectively provided on the first surface of the diaphragm 1. 6 and the second surface 7.

その後、第一面６側から第一の開口部３のエッチングを所定の深さになるまで行う。このときエッチングの方法としては、ドライエッチングが望ましく、なおかつエッチングガスとし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を用いることが好ましい。このエッチングを促進するガスにはＳＦ6、ＣＦ4などを用いるが、これらはシリコンのエッチングを深さ方向だけではなく、横方向へも促進する作用がある。そこで、ＣＨＦ3、Ｃ4Ｆ8等のエッチングを抑制するガスを混合させておくことで、エッチングの壁面にＣＦ2のポリマーである保護膜を作成することから、エッチングをエッチングマスクの下方のみに進行させることが可能となる。 Thereafter, the first opening 3 is etched from the first surface 6 side until a predetermined depth is reached. At this time, as a method of etching, dry etching is desirable, and it is preferable to use a gas for promoting etching and a gas for suppressing etching as an etching gas. SF 6 , CF 4, or the like is used as a gas that promotes this etching, but these have the effect of promoting the etching of silicon not only in the depth direction but also in the lateral direction. Therefore, by mixing a gas that suppresses etching such as CHF 3 and C 4 F 8 , a protective film that is a polymer of CF 2 is formed on the etching wall surface, so that etching is performed only below the etching mask. It is possible to proceed.

また、別の方法として、エッチング形状をさらに垂直なものにしたい場合には、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。実験では、大きさ２０μｍの第一の開口部３を形成するのに、ＳＦ6を１３０ｓｃｃｍ流して１３秒間プラズマ発生させることで約１μｍのエッチングを行い、その後Ｃ4Ｆ8を８５ｓｃｃｍ流して７秒間プラズマ発生させて約０．０１μｍの保護膜を形成し、またエッチングを行うということを約６０回繰り返した結果、６０μｍ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。 As another method, when it is desired to make the etching shape more vertical, a process of forming a protective film with a gas that suppresses etching is slightly performed after performing etching with a gas that promotes etching. As a result, an almost vertical etching shape can be obtained. In the experiment, in order to form the first opening 3 having a size of 20 μm, SF 6 was flowed at 130 sccm and plasma was generated for 13 seconds to perform etching of about 1 μm, and then C 4 F 8 was flowed at 85 sccm for 7 seconds. Plasma was generated to form a protective film having a thickness of about 0.01 μm and etching was repeated about 60 times. As a result, a substantially vertical etching shape with a depth of 60 μm could be obtained.

なお、エッチングを抑制するガスによって保護膜は第一の開口部３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されるので、エッチングは下方のみに進めることができる。   The protective film is formed not only on the wall surface of the first opening 3 but also on the bottom surface by the gas that suppresses etching, but the protective film formed on the bottom surface is etched compared to the protective film formed on the wall surface. Etching can only proceed downward because it is easily removed by a gas that promotes.

さらに、このときのエッチング工程においては、エッチングを終了する直前はエッチングを抑制するガスによって保護膜を形成することで終了しておけば、第一の開口部３の壁面には確実に保護膜が形成されるので、後のエッチング工程において、空洞部４を形成する際にも第一の開口部３の壁面が侵されることがない。   Further, in this etching process, if the protective film is formed by a gas that suppresses etching immediately before the etching is completed, the protective film is surely formed on the wall surface of the first opening 3. Since it is formed, the wall surface of the first opening 3 is not affected even when the cavity 4 is formed in the subsequent etching step.

次に、図５に示すように、ダイアフラム１の下面側から第二の開口部５を形成するためのエッチングを行う。ここでも第一の開口部３を形成する際と同様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の切り替えによるエッチングを行って壁面をほぼ垂直になるよう形成しておく。   Next, as shown in FIG. 5, etching is performed to form the second opening 5 from the lower surface side of the diaphragm 1. Here, as in the case of forming the first opening 3, etching is performed by switching between a gas that promotes etching and a gas that suppresses etching, and the wall surface is formed to be substantially vertical.

さらに、第一の開口部３の場合と同様に、エッチングを終了する直前にはエッチングを抑制するガスによって保護膜を形成して終了しておく。これにより、第二の開口部５の壁面にも保護膜が確実に形成されるので、後のエッチング工程において空洞部４を形成する際にも第二の開口部５壁面が侵されることがない。   Further, as in the case of the first opening 3, a protective film is formed with a gas that suppresses etching immediately before the etching is finished, and the process is finished. Thereby, since a protective film is reliably formed also on the wall surface of the 2nd opening part 5, even when forming the cavity part 4 in a later etching process, the 2nd opening part 5 wall surface is not attacked. .

次に、図６に示すように第一の開口部３側から、エッチングを促進するガスのみを用いてエッチングを行う。先ほどの工程で、第一の開口部３の壁面には保護膜が形成されているので、壁面はエッチングによって侵されることなく、下方にエッチングが進むが、新しくエッチングされたところには保護膜が形成されないので、横方向にもエッチングが進むことになり、結果的に図６に示すように、第一の開口部３と第二の開口部５の間に球状の空洞部４が形成される。このエッチング量を適当な量行えば、空洞部４の形状は曲面を持った空洞部４を形成することができ、流体の流れをよりスムーズに行うことができる。   Next, as shown in FIG. 6, etching is performed from the first opening 3 side using only a gas that promotes etching. In the previous step, a protective film is formed on the wall surface of the first opening 3, so that the wall surface is not attacked by etching and etching proceeds downward, but the protective film is newly etched. Since it is not formed, etching proceeds in the lateral direction. As a result, a spherical cavity 4 is formed between the first opening 3 and the second opening 5 as shown in FIG. . If this etching amount is performed by an appropriate amount, the cavity 4 can be formed into a cavity 4 having a curved surface, and the flow of fluid can be performed more smoothly.

なお、空洞部４のエッチングの際には第二の開口部５側に貫通された後も第二の開口部５の壁面にも保護膜が形成されているので、空洞部４の大きさが所望の大きさとなるまでしばらくエッチングを続けても、第二の開口部５の壁面が侵されることはない。ここで、あまりエッチングを続けると、横方向のみではなく、図６の点線に示すように全体に広がった形状となるので、適当なところで止める必要がある。なお、この工程におけるエッチングを促進するガスはＳＦ6、ＣＦ4が利用できるが、望ましくはＸｅＦ2がもっとも適している。これはこのガスでは保護膜がほとんどエッチングされないので、壁面をほとんど侵すことなく空洞部４を形成することが可能なのである。ただし、このガスの場合は、前工程で形成されたエッチング底面の保護膜をエッチングする速度も遅くなるので、これを回避するため、ＸｅＦ2によるエッチングをする前にＳＦ6、ＣＦ4、Ａｒガスなどを用いて底面の保護膜のみをエッチングすればよい。 In addition, since the protective film is formed also on the wall surface of the second opening 5 after being penetrated to the second opening 5 side when the cavity 4 is etched, the size of the cavity 4 is small. Even if etching is continued for a while until the desired size is obtained, the wall surface of the second opening 5 is not affected. Here, if etching is continued too much, not only in the lateral direction but also in a shape that spreads out as shown by the dotted line in FIG. 6, it is necessary to stop at an appropriate place. Note that SF 6 and CF 4 can be used as the gas for promoting etching in this step, but XeF 2 is most suitable. This is because the protective film is hardly etched with this gas, so that the cavity 4 can be formed without substantially damaging the wall surface. However, in the case of this gas, since the etching rate of the protective film on the bottom surface of the etching formed in the previous process is also slow, in order to avoid this, SF 6 , CF 4 , Ar gas is used before etching with XeF 2. It is sufficient to etch only the protective film on the bottom surface using the above.

なお、本実施の形態１では第一の開口部３、第二の開口部５、空洞部４の順番でエッチングを行ったが、この順番は、第二の開口部５、第一の開口部３、空洞部４の順番、あるいは第一の開口部３、空洞部４、第二の開口部５の順番でも可能である。   In the first embodiment, the etching is performed in the order of the first opening 3, the second opening 5, and the cavity 4. The order is the second opening 5, the first opening. 3, the order of the cavity 4, or the order of the first opening 3, the cavity 4, and the second opening 5 is also possible.

本発明の細胞電気生理センサおよびその製造方法は、細胞を固定する際の流速分布かつ圧力が貫通孔内の形状を変えることによって均一化するため、安定した細胞測定を行うのに有用である。   The cell electrophysiological sensor and the method for producing the same of the present invention are useful for performing stable cell measurement because the flow velocity distribution and pressure when cells are fixed are uniformed by changing the shape in the through-hole.

本発明の実施の形態１における細胞電気生理センサの上面図Top view of cellular electrophysiological sensor according to Embodiment 1 of the present invention 同断面図Cross section 同動作を説明するための断面図Sectional view for explaining the operation 同製造方法を示すための断面図Sectional view to show the manufacturing method 同断面図Cross section 同断面図Cross section 従来の細胞電気生理センサの断面図Sectional view of a conventional cellular electrophysiological sensor

符号の説明Explanation of symbols

１ ダイアフラム
２ 貫通孔
３ 第一の開口部
４ 空洞部
５ 第二の開口部
６ 第一面
７ 第二面
８ 細胞
９ａ、９ｂ 培養液
１３ レジストマスク
１４ レジストマスク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diaphragm 2 Through-hole 3 1st opening part 4 Cavity part 5 2nd opening part 6 1st surface 7 2nd surface 8 Cell 9a, 9b Culture solution 13 Resist mask 14 Resist mask

Claims (7)

第一の開口部と第二の開口部を有する貫通孔を設けたダイアフラムからなる細胞電気生理センサであって、前記貫通孔の中間部に貫通孔の開口径よりも大きな開口径を有する空洞部を設けるとともに、前記第一および第二の開口部の大きさを細胞の大きさよりも十分に小さくした細胞電気生理センサ。 A cell electrophysiological sensor comprising a diaphragm provided with a through-hole having a first opening and a second opening, wherein the cavity has an opening diameter larger than the opening diameter of the through-hole at an intermediate portion of the through-hole And a cell electrophysiological sensor in which the size of the first and second openings is sufficiently smaller than the size of the cell. 第一の開口部および第二の開口部の大きさを３μｍ以下とした請求項１に記載の細胞電気生理センサ。 The cell electrophysiological sensor according to claim 1, wherein the size of the first opening and the second opening is 3 µm or less. 第二の開口部からの貫通孔の深さを０．５〜５．０μｍとした請求項１に記載の細胞電気生理センサ。 The cell electrophysiological sensor according to claim 1, wherein the depth of the through hole from the second opening is 0.5 to 5.0 μm. 第二の開口部の孔形状を円形状とした請求項１に記載の細胞電気生理センサ。 The cell electrophysiological sensor according to claim 1, wherein the hole shape of the second opening is circular. 第一の開口部と第二の開口部を有する貫通孔を設けたダイアフラムからなる細胞電気生理センサであって、前記貫通孔の中間部に貫通孔の開口径よりも大きな開口径を有する空洞部を設けるとともに、前記第一および第二の開口部の大きさを細胞の大きさよりも十分に小さくした細胞電気生理センサの製造方法であって、
前記ダイアフラムの第一面に第一の開口部を有する貫通孔の一部をエッチングするためのマスクをフォトリソによって形成する工程と、この第一の開口部用のマスクを用いて第一の開口部を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二種類を用いてドライエッチングによって形成する工程を経た後、前記ダイアフラムの第二面に第二の開口部をエッチングするためのマスクをフォトリソによって形成する工程と、この第二の開口部のマスクを用いて第二の開口部を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種類を用いてドライエッチングによって貫通孔を形成する工程を備え、さらにこの後、第一の開口部あるいは第二の開口部側からエッチングを促進するガスのみを用いてエッチングを行って貫通孔の中間部に空洞部を形成する工程からなる細胞電気生理センサの製造方法。 A cell electrophysiological sensor comprising a diaphragm provided with a through-hole having a first opening and a second opening, wherein the cavity has an opening diameter larger than the opening diameter of the through-hole at an intermediate portion of the through-hole A cell electrophysiological sensor manufacturing method in which the size of the first and second openings is sufficiently smaller than the size of the cell,
Forming a mask for etching a part of the through-hole having the first opening on the first surface of the diaphragm by photolithography, and using the mask for the first opening, the first opening A mask for etching the second opening on the second surface of the diaphragm is formed by photolithography after a step of forming by dry etching using two types of gas that suppresses etching and gas that promotes etching. And a step of forming a through-hole by dry etching using two types of a gas that suppresses etching of the second opening and a gas that promotes etching using the mask of the second opening, Further, after this, etching is performed using only the gas that promotes etching from the first opening or the second opening side, so that the middle of the through hole is Cell electrophysiological method for manufacturing a sensor comprising a step of forming a cavity. エッチングを促進するガスはＳＦ6、ＣＦ4、ＸｅＦ2のうちいずれか一つまたは混合であり、エッチングを抑制するガスはＣＨＦ3、Ｃ4Ｆ8のうちのいずれか一つまたは混合ガスである請求項５に記載の細胞電気生理センサの製造方法。 The gas that promotes etching is any one of SF 6 , CF 4 , and XeF 2 or a mixture thereof, and the gas that suppresses etching is any one of CHF 3 and C 4 F 8 or a mixed gas. The manufacturing method of the cell electrophysiological sensor of Claim 5. 第一の開口部および第二の開口部をエッチングする工程において、エッチングを終了する直前においては、エッチングを抑制するガスのみを流して生成物を貫通孔の壁面に形成する請求項５に記載の細胞電気生理センサの製造方法。 6. In the step of etching the first opening and the second opening, the product is formed on the wall surface of the through hole by flowing only the gas that suppresses etching immediately before the etching is finished. A method for producing a cellular electrophysiological sensor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007192764A (en) * 2006-01-23 2007-08-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Cell electrophysiologic sensor and its manufacturing method

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