JP4861739B2 - 磁気センサ、該センサの作製方法、並びに、該センサを用いた標的物質検出装置及びバイオセンサキット - Google Patents
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Description
David R. Baselt, et al. Biosensors & Bioelectronics 13, 731 (1998) D. L. Graham, et al. Biosensors & Bioelectronics 18, 483 (2003))
前記検出領域を構成する部材の表面に前記標的物質を相対的に捕捉しやすい捕捉領域と、前記標的物質を相対的に捕捉しにくい非捕捉領域とを有し、前記捕捉領域の複数が前記非捕捉領域中に点在し、
各捕捉領域は前記非捕捉領域で囲まれており、かつ、前記標的物質の一つが捕捉され、複数の標的物質を捕捉できない大きさを有する
ことを特徴とする。
前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜上にアルミニウム膜を形成する工程と、
前記アルミニウム膜を陽極酸化して、前記捕捉領域を得るための大きさを有する孔を形成する工程と、
前記孔中に前記捕捉領域を構成する材料を充填する工程と、
前記充填された領域を前記捕捉領域として残して、前記アルミニウム膜を除去し、前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜を表出させる工程と、
を有することを特徴とする。
前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜に前記捕捉領域を構成する材料を含む針を近づけ、該針と前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜との間に電圧を印加し、前記捕捉領域を構成する材料からなり、かつ前記捕捉領域の大きさを有するドットを、前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜上に形成することを特徴とする。
前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜上に配されたレジスト膜に、前記捕捉領域を得るための大きさを有する孔を形成する工程と、
前記レジスト膜上に前記捕捉領域を構成する材料を形成し、前記孔中に前記捕捉領域を構成する材料を充填する工程と、
前記充填された領域を前記捕捉領域として残して、前記レジスト膜を除去して前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜を表出させる工程と、
を有することを特徴とする。
前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜を形成する工程と、
前記膜の表面に、前記捕捉領域を得るための大きさを有する窪みを形成する工程と、
前記窪みに前記捕捉領域を構成する材料を形成して、前記捕捉領域を得る工程と、
を有することを特徴とする。
標的物質捕捉領域への標的物質の捕捉を磁気の変化として検出する場合には、磁気センサを一体化させることで本発明のセンサを、磁気の変化を信号に変化して出力できる磁気センサを構成することがきる。
(1)非捕捉領域を構成する材料からなる膜上にアルミニウム膜を形成する工程。
(2)アルミニウム膜を陽極酸化して孔を形成する工程。
(3)前記孔中に前記捕捉領域を構成する材料を充填する工程。
(4)前記充填された領域を残して、前記アルミニウム膜を除去し、前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜を表出させる工程。
・非捕捉領域を構成する材料からなる膜に前記捕捉領域を構成する材料を含む針を近づけ、該針と前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜との間に電圧を印加し、前記捕捉領域を構成する材料からなるドットを前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜上に形成する工程。
(1)非捕捉領域を構成する材料からなる膜上に配されたレジスト膜に孔を形成する工程。(2)前記レジスト膜上に前記捕捉領域を構成する材料を形成し、前記孔中に前記捕捉領域を構成する材料を充填する工程。
(3)前記前記レジスト膜を除去して前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜を表出させる工程。
(1)非捕捉領域を構成する材料からなる膜を形成する工程。
(2)前記膜の表面に窪みを形成する工程。
(3)前記窪みに前記捕捉領域を構成する材料を形成する工程。
(実施例1)
本実施例において、本発明の磁気センサの作製方法の一例を図2により説明する。
Auの成膜が完了した後、Al膜をアルカリ溶液によってウェットエッチングする。このとき、Al膜上部に形成されるAu膜が保護膜となってエッチングが進行しない場合には、研磨によってAl膜表面のAu膜を除去した後、エッチングすると良い。Al膜を除去した後、塩素系ガスによってCr膜のドライエッチングを行う(図2(i))。ただし、Auドットの下部に存在するCrは残す必要が有る為、塩素イオンを高い速度でCr表面に衝突させ、Auドットの下部は極力エッチングされないようにすることが好ましい。
(1)抗原820であるPSAを含むリン酸緩衝生理食塩水に検出デバイスを浸し、5分間インキュベートする。
(2)工程(1)を経た検出デバイスをリン酸緩衝生理食塩水で洗浄して未反応のPSAを洗い流す。
(3)磁性粒子400により標識された抗PSA抗体を含むリン酸緩衝生理食塩水に工程(2)を経た検出デバイスを浸し、5分間インキュベートする。
(4)工程(3)を経た検出デバイスをリン酸緩衝生理食塩水で洗浄して、未反応の標識抗体を洗い流す。
実施例1において、陽極酸化を用いたAuドットパターンの作製方法について説明したが、針形状部を有するAuターゲットを用いてAuドットを所望のパターンで成膜することも可能である。
- なお、レジスト膜からなるパターンの形成およびその除去には公知の材料および方法を用いることができる。
さらにレジスト膜パターニングによって素子上部に微細孔を形成し、その孔にAuを成膜することによって、Auドットを所望のパターンで成膜することも可能である。
実施例3において、膜厚30nmのSiN膜233の上部に塗布したレジスト膜に、比較的ドーズ量の少ない電子線を照射する。その後、再度ベーキングを行い、現像液内に浸漬した後に純水によって洗浄し、図3(a)に示すようなレジストパターンを形成する。レジストパターンの窪みのピッチは、標識物質の粒径よりも大きくしておく。その後、ドライエッチングによってレジスト膜を薄くしていき、下部SiN膜233が僅かにエッチングされた時点でエッチングを止める。レジスト膜を除去した後、クラスタービームを用いてAu原子をSiN膜233表面に飛ばすことによって、SiN膜233の窪みにAu原子が集まり、図3(b)に示すようなAuドット251が形成される。以上のプロセスを経て磁気センサを内蔵する標的物質検出用のセンサを得る。
なお、レジスト膜からなるパターンの形成およびその除去には公知の材料および方法を用いることができる。
200 磁気センサ
300 外部検出回路
310 半導体レーザー
320 受光素子
330 励起光
340 蛍光
400 磁性粒子
500 検体
600 絶縁体
700 固定膜
710 標的物質捕捉領域
720 シリコン含有領域
810 一次抗体
820 抗原
830 二次抗体
201 シリコンウエハ
202 Cr膜
203 Pt膜
204 MnIr膜
205 FeCo膜
206 Al2O3膜
207 FeCo膜
208 NiFe膜
209 Pt膜
210 レジスト膜
220 層間絶縁膜220
231 Pt膜
232 Al2O3膜
233 SiN膜
234 Cr膜234
235 Al膜
240 窪み
251 Auドット
410 磁化ベクトル
420 印加磁界ベクトル
430 浮遊磁界
440 蛍光粒子
Claims (12)
- 検出領域内で、検体中に含まれる標的物質に該標的物質よりも大きい標識物質を結合させ、該標識物質を検出することによって、前記標的物質を間接的に検出する磁気センサであって、
前記検出領域を構成する部材の表面に前記標的物質を相対的に捕捉しやすい捕捉領域と、前記標的物質を相対的に捕捉しにくい非捕捉領域とを有し、前記捕捉領域の複数が前記非捕捉領域中に点在し、
各捕捉領域は前記非捕捉領域で囲まれており、かつ、前記標的物質の一つが捕捉され、複数の標的物質を捕捉できない大きさを有する
ことを特徴とする磁気センサ。 - 前記捕捉領域の複数が前記標識物質の直径よりも大きい距離離間して配されている請求項1に記載の磁気センサ。
- 前記捕捉領域は、金を含有する領域であり、前記非捕捉領域は、シリコンを含有する領域である請求項1に記載の磁気センサ。
- 前記シリコンを含有する領域は窒化シリコンまたは酸化シリコンからなる請求項3に記載の磁気センサ。
- 検出領域を構成する部材の表面に標的物質を相対的に捕捉しやすい捕捉領域と、該捕捉領域を囲み、前記標的物質を相対的に捕捉しにくい非捕捉領域とを有し、前記捕捉領域の複数が前記非捕捉領域中に点在し、各捕捉領域は前記非捕捉領域で囲まれており、かつ、前記標的物質の一つが捕捉され、複数の標的物質を捕捉できない大きさを有し、前記検出領域内で、検体中に含まれる標的物質に該標的物質よりも大きい標識物質を結合させ、該標識物質を検出することによって、前記標的物質を間接的に検出する磁気センサの製造方法であって、
前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜上にアルミニウム膜を形成する工程と、
前記アルミニウム膜を陽極酸化して、前記捕捉領域を得るための大きさを有する孔を形成する工程と、
前記孔中に前記捕捉領域を構成する材料を充填する工程と、
前記充填された領域を前記捕捉領域として残して、前記アルミニウム膜を除去し、前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜を表出させる工程と、
を有することを特徴とする磁気センサの製造方法。 - 検出領域を構成する部材の表面に標的物質を相対的に捕捉しやすい捕捉領域と、該捕捉領域を囲み、前記標的物質を相対的に捕捉しにくい非捕捉領域とを有し、前記捕捉領域の複数が前記非捕捉領域中に点在し、各捕捉領域は前記非捕捉領域で囲まれており、かつ、前記標的物質の一つが捕捉され、複数の標的物質を捕捉できない大きさを有し、前記検出領域内で、検体中に含まれる標的物質に該標的物質よりも大きい標識物質を結合させ、該標識物質を検出することによって、前記標的物質を間接的に検出する磁気センサの製造方法であって、
前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜に前記捕捉領域を構成する材料を含む針を近づけ、該針と前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜との間に電圧を印加し、前記捕捉領域を構成する材料からなり、かつ前記捕捉領域の大きさを有するドットを、前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜上に形成することを特徴とする磁気センサの製造方法。 - 検出領域を構成する部材の表面に標的物質を相対的に捕捉しやすい捕捉領域と、該捕捉領域を囲み、前記標的物質を相対的に捕捉しにくい非捕捉領域とを有し、前記捕捉領域の複数が前記非捕捉領域中に点在し、各捕捉領域は前記非捕捉領域で囲まれており、かつ、前記標的物質の一つが捕捉され、複数の標的物質を捕捉できない大きさを有し、前記検出領域内で、検体中に含まれる標的物質に該標的物質よりも大きい標識物質を結合させ、該標識物質を検出することによって、前記標的物質を間接的に検出する磁気センサの製造方法であって、
前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜上に配されたレジスト膜に、前記捕捉領域を得るための大きさを有する孔を形成する工程と、
前記レジスト膜上に前記捕捉領域を構成する材料を形成し、前記孔中に前記捕捉領域を構成する材料を充填する工程と、
前記充填された領域を前記捕捉領域として残して、前記レジスト膜を除去して前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜を表出させる工程と、
を有することを特徴とする磁気センサの製造方法。 - 検出領域を構成する部材の表面に標的物質を相対的に捕捉しやすい捕捉領域と、該捕捉領域を囲み、前記標的物質を相対的に捕捉しにくい非捕捉領域とを有し、前記捕捉領域の複数が前記非捕捉領域中に点在し、各捕捉領域は前記非捕捉領域で囲まれており、かつ、前記標的物質の一つが捕捉され、複数の標的物質を捕捉できない大きさを有し、前記検出領域内で、検体中に含まれる標的物質に該標的物質よりも大きい標識物質を結合させ、該標識物質を検出することによって、前記標的物質を間接的に検出する磁気センサの製造方法であって、
前記非捕捉領域を構成する材料からなる膜を形成する工程と、
前記膜の表面に、前記捕捉領域を得るための大きさを有する窪みを形成する工程と、
前記窪みに前記捕捉領域を構成する材料を形成して、前記捕捉領域を得る工程と、
を有することを特徴とする磁気センサの製造方法。 - 前記捕捉領域を構成する材料は金を含有し、前記非捕捉領域を構成する材料は、シリコンを含有する請求項5乃至請求項8のいずれか1項に記載の磁気センサの製造方法。
- 前記シリコンを含有する材料は、窒化シリコンまたは酸化シリコンである請求項9に記載の磁気センサの製造方法。
- 標的物質検出用の磁気センサと、該磁気センサにおいて得られる信号に基づいて前記センサへの標的物質の捕捉を検出する検出手段と、を有する標的物質の検出装置において、
前記センサが請求項1乃至4のいずれか1項に記載のセンサであり、前記検出手段が、前記センサにおいて得られる信号を、基準値と比較して、前記標的物質の捕捉を検出する手段を有することを特徴とする検出装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載のセンサと、前記標識物質と、を備えることを特徴とする標的物質検出用のキット。
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