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JP5047878B2 - Microelectrode array device, manufacturing method thereof and bioassay method - Google Patents

Microelectrode array device, manufacturing method thereof and bioassay method Download PDF

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JP5047878B2 JP2008137705A JP2008137705A JP5047878B2 JP 5047878 B2 JP5047878 B2 JP 5047878B2 JP 2008137705 A JP2008137705 A JP 2008137705A JP 2008137705 A JP2008137705 A JP 2008137705A JP 5047878 B2 JP5047878 B2 JP 5047878B2
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Description

本発明は、細胞電位を計測するための微小電極アレイデバイス、その製造方法及び該デバイスを用いたバイオアッセイ法に関する。   The present invention relates to a microelectrode array device for measuring cell potential, a method for producing the same, and a bioassay method using the device.

近年、ゲノム計画の発展や生体分子の構造解析学の進展に伴い、分子生化学的に生命現象を理解し、産業に応用しようとする動きが活発化している。その一方で、よりin vivoに近い生体情報を取得するために、細胞を使用したバイオアッセイ法が注目されている。このような細胞を使用した解析により、細胞の機能、細胞間の相互作用、細胞と化学物質との相互作用等に関する情報を取得でき、例えば、生命現象、有用物質の生産、物質の生理活性や毒性等に関する新たな知見が得られる。   In recent years, with the development of genome planning and the progress of structural analysis of biomolecules, the movement to understand biological phenomena in terms of molecular biochemistry and apply them to industries has become active. On the other hand, in order to obtain biological information closer to in vivo, bioassay methods using cells are attracting attention. Through analysis using such cells, it is possible to obtain information on cell functions, cell-cell interactions, cell-chemical interaction, etc., such as life phenomena, production of useful substances, physiological activities of substances, New knowledge on toxicity, etc. can be obtained.

細胞の解析方法としては、例えば、細胞表面に存在するタンパク質や糖鎖を蛍光標識抗体で修飾したり、解析対象の物質に特異的に結合する蛍光標識プローブを細胞内に導入することで得られる蛍光像を解析する方法、蛍光試薬等の指示薬を細胞内に導入して、細胞内のカルシウムやpHを計測する方法が挙げられる。しかしこれらの方法では、標識物質や指示薬によって、細胞が刺激や損傷を受けて少なからずダメージを受けることがあり、精度良く解析できないことがある。そこで、非侵襲的に細胞を解析する技術として、生命活動に伴い活動電位が変化する神経細胞、心筋細胞、筋肉細胞等の細胞を微小電極上で培養し、その時の活動電位の変化を計測する方法が提案されている(例えば、特許文献1及び2、非特許文献1参照)。細胞の活動電位の変化は、細胞膜内外におけるイオン濃度の変化により生じるものであり、電極を使用して細胞近傍のイオン濃度の変化をイオン電流として電位測定することで計測でき、これにより細胞活動を検出できる。   Cell analysis methods can be obtained, for example, by modifying proteins and sugar chains present on the cell surface with fluorescently labeled antibodies, or introducing fluorescently labeled probes that specifically bind to the substance to be analyzed into the cells. Examples thereof include a method of analyzing a fluorescent image and a method of measuring intracellular calcium and pH by introducing an indicator such as a fluorescent reagent into the cell. However, in these methods, the labeling substance or indicator may cause damage to the cells due to stimulation or damage, and the analysis may not be performed with high accuracy. Therefore, as a technique for analyzing cells noninvasively, cells such as nerve cells, cardiomyocytes, and muscle cells whose action potential changes with life activity are cultured on a microelectrode, and the change in action potential at that time is measured. Methods have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2, Non-Patent Document 1). Changes in cell action potentials are caused by changes in the ion concentration inside and outside the cell membrane, and can be measured by measuring the changes in the ion concentration near the cell as an ionic current using an electrode. It can be detected.

一方、上記のような解析方法をはじめとする従来の方法では、複数細胞からなる細胞群を解析対象とし、解析して得られたデータの平均値をあたかも一細胞毎の特性であるかのように扱ってきた。しかし実際には、細胞群の中で細胞周期やサーカディアンリズム(概日リズム)が同調している事はまれであり、細胞毎に異なった周期で遺伝子及びタンパク質を発現している。このため、得られた解析結果には、細胞群を扱うが故の揺らぎの問題が付きまとい、高精度な解析結果が得られない。そこで、このような問題点を解決するために、同調培養等の手法が開発され利用されているが、常時同一ステージの細胞を供給し続けなければならないという問題点があった。そこで、このような問題点を解決するために、複数個の細胞を一つずつ個別に培養すると共に、各細胞のネットワークを形成して細胞群とし、その中の細胞について一細胞毎に情報を取得することで、より精度の高い解析を行おうとする動きが活発化してきている。
上記したように、細胞を恣意的に配置してネットワークを形成するための手法も提案されている。例えば、高さが10μm以上である障壁を有する空間内で細胞を培養することで、細胞の伸長や移動を制御する技術が開示されている(例えば、非特許文献2参照)。また、ラミリン等の細胞接着性物質でパターンを形成すると、神経細胞の突起がそのパターンに沿って伸長することが報告されており(非特許文献3参照)、これらの手段を併用することで、細胞を所定の空間内に配置してネットワークを構築することが可能となる。
特開平6−078889号公報 特開平11−187865号公報 Jimbo Y.,Tateno T.,Robinson H.P.C.,Biophys.J76,670−678(1999) Stopak D.,et al.,Dev.Biol.,90,383−398(1982) Letourneau P.C.,Dev.Biol.,66,183−196(1975)
On the other hand, in the conventional methods including the analysis methods as described above, a group of cells consisting of a plurality of cells is analyzed, and the average value of the data obtained by the analysis is as if it is a characteristic of each cell. Have been dealing with. However, in reality, cell cycles and circadian rhythms (circadian rhythms) are rarely synchronized in a cell group, and genes and proteins are expressed in different cycles for each cell. For this reason, the obtained analysis result is accompanied by the problem of fluctuations due to the handling of the cell group, and a highly accurate analysis result cannot be obtained. Therefore, in order to solve such problems, a technique such as synchronous culture has been developed and used. However, there has been a problem that cells of the same stage must be continuously supplied. Therefore, in order to solve such problems, a plurality of cells are individually cultured one by one, and a network of each cell is formed into a cell group, and information about each cell in the cell is obtained. Acquiring this information has increased the movement to conduct more accurate analysis.
As described above, a method for arbitrarily arranging cells to form a network has also been proposed. For example, a technique for controlling cell elongation and movement by culturing cells in a space having a barrier with a height of 10 μm or more is disclosed (for example, see Non-Patent Document 2). In addition, it has been reported that when a pattern is formed with a cell adhesive substance such as laminin, the projections of nerve cells extend along the pattern (see Non-Patent Document 3). A network can be constructed by arranging cells in a predetermined space.
JP-A-6-078889 Japanese Patent Laid-Open No. 11-187865 Jimbo Y. et al. , Tateno T., Robinson HPC. , Biophys. J76, 670-678 (1999) Stopak D.M. , Et al. Dev. Biol. , 90, 383-398 (1982) Letourneau P.M. C. Dev. Biol. , 66, 183-196 (1975)

上記のような、細胞を微小電極上で培養し、その時の活動電位の変化を計測する手法は、細胞を長期間継続して解析する手法として有用である。しかし、従来提案されている手法では、微小電極アレー基板を使用して、組織断片又は培養細胞を計測対象とし、上記のように複数細胞に関する平均的なデータを取得して解析していたので、高精度に解析できないという問題点があった。例えば、薬剤や電気的刺激に対する応答をより高精度に解析するためには、一細胞毎に情報を解析することが必要である。しかし、一細胞を単独で培養して情報を解析しても、解析結果に細胞間の相互作用による影響が反映されず、細胞群からなる組織としての機能を正確に解析できない。
したがって、細胞を使用して解析を高精度に行うためには、細胞同士が相互作用している細胞群を構築し、該細胞群中の細胞を一細胞毎に解析する手法が必要とされる。そこで、このような解析を可能とする新規なデバイスの開発が強く望まれている。
The technique for culturing cells on a microelectrode and measuring the change in action potential at that time is useful as a technique for continuously analyzing cells for a long period of time. However, in the conventionally proposed technique, using a microelectrode array substrate, tissue fragments or cultured cells were measured, and average data on multiple cells was acquired and analyzed as described above. There was a problem that analysis was not possible with high accuracy. For example, in order to analyze a response to a drug or electrical stimulus with higher accuracy, it is necessary to analyze information for each cell. However, even if information is analyzed by culturing one cell alone, the analysis result does not reflect the influence of the interaction between cells, and the function as a tissue composed of a group of cells cannot be analyzed accurately.
Therefore, in order to perform analysis with high accuracy using cells, a technique for constructing a cell group in which cells interact with each other and analyzing the cells in the cell group for each cell is required. . Therefore, development of a new device that enables such analysis is strongly desired.

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、細胞群中の細胞について一細胞毎に電位を計測できる微小電極アレイデバイス、その製造方法及び該デバイスを用いたバイオアッセイ法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a microelectrode array device capable of measuring the potential of each cell in a cell group, a production method thereof, and a bioassay method using the device. Is an issue.

上記課題を解決するため、
請求項1に記載の発明は細胞電位を計測するための微小電極アレイデバイスであって、
絶縁基板上に微小電極と、該微小電極の配線と、前記微小電極を露出させるように該絶縁基板上を被覆する絶縁膜とを備え、 前記絶縁膜上の所定領域にはさらに細胞の接着を阻害する非細胞接着層が設けられると共に、該非細胞接着層が設けられず、前記微小電極とその近傍の絶縁膜とが露出された絶縁基板上の領域が細胞配置部とされており、前記微小電極及び/又は前記非細胞接着層が光透過性を有する材質からなることを特徴とする微小電極アレイデバイスである。
請求項に記載の発明は、複数個の前記細胞配置部が、前記非細胞接着層が設けられず前記絶縁膜が露出されてなる細胞連結部により連結されていることを特徴とする請求項に記載の微小電極アレイデバイスである。
請求項に記載の発明は、前記非細胞接着層が、パーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルキルエーテル基を有する化合物を前記絶縁膜上に結合させて形成されたものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の微小電極アレイデバイスである。
請求項に記載の発明は、前記化合物が、下記一般式(1)又は(2)で表されることを特徴とする請求項に記載の微小電極アレイデバイスである。
To solve the above problem,
The invention according to claim 1 is a microelectrode array device for measuring a cell potential,
A microelectrode on the insulating substrate; wiring of the microelectrode; and an insulating film covering the insulating substrate so as to expose the microelectrode; and further attaching cells to a predetermined region on the insulating film. with a non-cell adhesive layer that inhibits are provided, said non without cell adhesion layer is provided, an insulating film and a region on the insulating substrate exposed in the vicinity thereof and said microelectrodes are a cell placement portion, the minute electrodes and / or the non-cell adhesive layer is microelectrode array device, wherein Rukoto such a material having optical transparency.
The invention according to claim 2 is characterized in that a plurality of the cell placement portions are connected by a cell connection portion in which the non-cell adhesion layer is not provided and the insulating film is exposed. 1. The microelectrode array device according to 1 .
The invention described in claim 3 is characterized in that the non-cell adhesion layer is formed by bonding a compound having a perfluoroalkyl group or a perfluoroalkyl ether group onto the insulating film. Item 3. The microelectrode array device according to Item 1 or 2 .
The invention according to claim 4 is the microelectrode array device according to claim 3 , wherein the compound is represented by the following general formula (1) or (2).

Figure 0005047878
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(式中、Rは炭素数1〜16の直鎖状若しくは分岐鎖状のパーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルキルエーテル基を表し;R’は炭素数1〜16の直鎖状若しくは分岐鎖状のパーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルキルエーテル基から一つのフッ素原子を除いた基を表し;Rは下記式(11)〜(16)で表される基のいずれかであり、複数のRは互いに同一でも異なっていても良く;Yは式「−NH−C(=O)−」で表される基又はカルボニル基であり、複数のYは互いに同一でも異なっていても良く;Zは、一つ以上の水素原子がフッ素原子で置換されていても良いアルキル基又はアルキルオキシアルキル基に、一つの水素原子が置換されたエチレンオキシ基であり、複数のZは互いに同一でも異なっていても良く;j及びkはそれぞれ独立して0又は1であり、複数のj又はkは互いに同一でも異なっていても良く;l及びmはそれぞれ独立して0以上の整数であり、複数のl又はmは互いに同一でも異なっていても良く;lが2以上の整数である場合にはl個のZは互いに同一でも異なっていても良い。) (In the formula, R 1 represents a linear or branched perfluoroalkyl group or perfluoroalkyl ether group having 1 to 16 carbon atoms; R 1 ′ represents a linear or branched chain having 1 to 16 carbon atoms; Represents a group in which one fluorine atom is removed from a perfluoroalkyl group or a perfluoroalkyl ether group; R 2 is any one of groups represented by the following formulas (11) to (16), and a plurality of R 2 may be the same or different; Y is a group represented by the formula “—NH—C (═O) —” or a carbonyl group, and a plurality of Y may be the same or different; Is an ethyleneoxy group in which one or more hydrogen atoms may be replaced by an alkyl group or alkyloxyalkyl group in which one hydrogen atom is substituted, and a plurality of Z may be the same or different from each other Even J and k are each independently 0 or 1, and a plurality of j or k may be the same or different from each other; l and m are each independently an integer of 0 or more, and a plurality of l or m may be the same or different from each other; when l is an integer of 2 or more, one Z may be the same or different from each other.

Figure 0005047878
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(式中、Rは水酸基あるいは水酸基に置換可能な原子又は基を表し;Rは水素原子又は1価の炭化水素基を表し;nは1、2又は3であり、nが2又は3である場合にはn個のRは互いに同一でも異なっていても良く;nが1である場合には2個のRは互いに同一でも異なっていても良い。)
請求項に記載の発明は、前記一般式(1)又は(2)で表される化合物が、下記一般式(3)又は(4)で表されることを特徴とする請求項に記載の微小電極アレイデバイスである。
(In the formula, R 3 represents a hydroxyl group or an atom or group that can be substituted with a hydroxyl group; R 4 represents a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group; n is 1, 2 or 3, and n is 2 or 3; And n R 3 may be the same or different from each other; when n is 1, the two R 4 may be the same or different from each other.)
Invention of claim 5, the compound represented by the general formula (1) or (2), according to claim 4, characterized by being represented by the following general formula (3) or (4) This is a microelectrode array device.

Figure 0005047878
Figure 0005047878

(式中、Rは炭素数1〜16の直鎖状若しくは分岐鎖状のパーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルキルエーテル基を表し;R’は炭素数1〜16の直鎖状若しくは分岐鎖状のパーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルキルエーテル基から一つのフッ素原子を除いた基を表し;Rは下記式(11)〜(16)で表される基のいずれかであり、複数のRは互いに同一でも異なっていても良く;mは0以上の整数であり、複数のmは互いに同一でも異なっていても良い。) (In the formula, R 1 represents a linear or branched perfluoroalkyl group or perfluoroalkyl ether group having 1 to 16 carbon atoms; R 1 ′ represents a linear or branched chain having 1 to 16 carbon atoms; Represents a group in which one fluorine atom is removed from a perfluoroalkyl group or a perfluoroalkyl ether group; R 2 is any one of groups represented by the following formulas (11) to (16), and a plurality of R 2 may be the same or different; m is an integer of 0 or more, and a plurality of m may be the same or different.

Figure 0005047878
Figure 0005047878

(式中、Rは水酸基あるいは水酸基に置換可能な原子又は基を表し;Rは水素原子又は1価の炭化水素基を表し;nは1、2又は3であり、nが2又は3である場合にはn個のRは互いに同一でも異なっていても良く;nが1である場合には2個のRは互いに同一でも異なっていても良い。)
請求項に記載の発明は、請求項1〜のいずれか一項に記載の微小電極アレイデバイスの製造方法であって、絶縁基板上に微小電極及び該微小電極の配線を形成する工程と、 前記微小電極を露出させるように前記絶縁基板上に絶縁膜をパターニングする工程と、 前記絶縁基板上の絶縁膜がパターニングされた面を細胞の接着を阻害する非細胞接着層で被覆する工程と、前記非細胞接着層上に感光性樹脂をパターニングし、該感光性樹脂をマスクとしてエッチングにより前記非細胞接着層の所定部位を除去し、前記微小電極とその近傍の絶縁膜とを露出させて細胞配置部を形成すると共に、さらに、該細胞配置部同士を連結する所定領域において絶縁膜が露出されてなる細胞連結部を形成するように、前記感光性樹脂をパターニングし、次いで前記感光性樹脂を除去する工程と、を有することを特徴とする微小電極アレイデバイスの製造方法である。
請求項に記載の発明は、請求項1〜のいずれか一項に記載の微小電極アレイデバイスの製造方法であって、絶縁基板上に微小電極及び該微小電極の配線を形成する工程と、前記微小電極を露出させるように前記絶縁基板上に絶縁膜をパターニングする工程と、前記絶縁基板上の絶縁膜がパターニングされた面において、前記微小電極とその近傍の絶縁膜とを被覆するように感光性樹脂をパターニングする工程と、前記絶縁基板上の感光性樹脂がパターニングされた面を細胞の接着を阻害する非細胞接着層で被覆する工程と、前記感光性樹脂上の非細胞接着層を、該非細胞接着層で被覆されている感光性樹脂と共に除去して、前記微小電極とその近傍の絶縁膜とを露出させて細胞配置部を形成する工程と、を有することを特徴とする微小電極アレイデバイスの製造方法である。
請求項に記載の発明は、前記細胞配置部と共に、さらに、該細胞配置部同士を連結する所定領域において絶縁膜が露出されてなる細胞連結部を形成するように、前記感光性樹脂をパターニングすることを特徴とする請求項に記載の微小電極アレイデバイスの製造方法である。
請求項に記載の発明は、請求項1〜のいずれか一項に記載の微小電極アレイデバイスを用いたバイオアッセイ法であって、前記微小電極アレイデバイス上の細胞配置部に計測対象の細胞を配置し、微小電極により該細胞の電位を計測する工程を有することを特徴とするバイオアッセイ法である。
(In the formula, R 3 represents a hydroxyl group or an atom or group that can be substituted with a hydroxyl group; R 4 represents a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group; n is 1, 2 or 3, and n is 2 or 3; And n R 3 may be the same or different from each other; when n is 1, the two R 4 may be the same or different from each other.)
Invention of Claim 6 is a manufacturing method of the microelectrode array device as described in any one of Claims 1-5 , Comprising: The process of forming a microelectrode and wiring of this microelectrode on an insulating substrate, A step of patterning an insulating film on the insulating substrate so as to expose the microelectrode; and a step of covering a surface on which the insulating film on the insulating substrate is patterned with a non-cell adhesion layer that inhibits cell adhesion; Patterning a photosensitive resin on the non-cell adhesive layer, removing a predetermined portion of the non-cell adhesive layer by etching using the photosensitive resin as a mask, and exposing the microelectrode and the insulating film in the vicinity thereof. to form the cell arrangement portion, further, to form a cell connecting portion insulating film is exposed in a predetermined region for connecting the cell arrangement portions, and patterning the photosensitive resin, the following In a method for producing a microelectrode array device characterized by having a step of removing the photosensitive resin.
The invention of claim 7 is a method for producing a microelectrode array device according to any one of claims 1 to 5 and forming a wiring microelectrodes and fine small electrodes on an insulating substrate Patterning an insulating film on the insulating substrate so as to expose the microelectrode, and covering the microelectrode and the insulating film in the vicinity thereof on the surface on which the insulating film on the insulating substrate is patterned. A step of patterning a photosensitive resin on the substrate, a step of coating a surface of the insulating substrate on which the photosensitive resin is patterned with a non-cell adhesion layer that inhibits cell adhesion, and a non-cell adhesion layer on the photosensitive resin. And a photosensitive resin coated with the non-cell adhesive layer to expose the microelectrode and the insulating film in the vicinity thereof to form a cell placement portion. Electric A method of manufacturing a polar array device.
The invention according to claim 8 is characterized in that the photosensitive resin is patterned so as to form, together with the cell placement portion, a cell connection portion in which an insulating film is exposed in a predetermined region that connects the cell placement portions. A method of manufacturing a microelectrode array device according to claim 7 .
The invention according to claim 9 is a bioassay method using the microelectrode array device according to any one of claims 1 to 5 , wherein a measurement target is placed in a cell arrangement portion on the microelectrode array device. A bioassay method comprising a step of arranging cells and measuring a potential of the cells with a microelectrode.

本発明によれば、細胞群中の細胞について一細胞毎に電位を計測できる。これにより、細胞を非侵襲的に高精度に解析でき、例えば、種々の化学物質を使用したバイオアッセイにも適用できる。   According to the present invention, the potential can be measured for each cell in the cell group. As a result, the cells can be analyzed non-invasively with high accuracy, and can be applied to, for example, bioassays using various chemical substances.

<微小電極アレイデバイス>
本発明の微小電極アレイデバイス(以下、デバイスと略記することがある)は、細胞電位を計測するための微小電極アレイデバイスであって、絶縁基板上に微小電極と、該微小電極の配線と、前記微小電極を露出させるように該絶縁基板上を被覆する絶縁膜とを備え、前記絶縁膜上の所定領域にはさらに非細胞接着層が設けられると共に、該非細胞接着層が設けられず、前記微小電極とその近傍の絶縁膜とが露出された絶縁基板上の領域が細胞配置部とされていることを特徴とする。
本発明において計測対象の細胞は、目的に応じて適宜選択でき特に限定されない。そして、培養によって増殖可能なものも好適である。なかでも動物細胞が好ましく、特に好ましいものとして具体的には、神経芽細胞、心筋細胞、肝細胞、脂肪細胞等が例示できる。また、分化可能な細胞、例えば胚性幹細胞(Embryonic Stem cells:ES細胞)や誘導多能性幹細胞(induced pluripotent stem cell,iPS細胞)を使用しても良い。
<Microelectrode array device>
A microelectrode array device of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as device) is a microelectrode array device for measuring a cell potential, comprising a microelectrode on an insulating substrate, wiring of the microelectrode, An insulating film covering the insulating substrate so as to expose the microelectrode, and a non-cell adhesive layer is further provided in a predetermined region on the insulating film, and the non-cell adhesive layer is not provided, A region on the insulating substrate where the microelectrode and the insulating film in the vicinity thereof are exposed is a cell placement portion.
In the present invention, cells to be measured can be appropriately selected according to the purpose and are not particularly limited. And what can be proliferated by culture | cultivation is also suitable. Of these, animal cells are preferred, and specific examples of neuroblasts are cardiomyocytes, cardiomyocytes, hepatocytes, and fat cells. Differentiable cells such as embryonic stem cells (ES cells) and induced pluripotent stem cells (iPS cells) may also be used.

(第一の実施形態)
図1は、本発明の第一の実施形態に係るデバイスを例示する図であり、(a)は平面図、(b)は斜視図である。
絶縁基板11上には、電極12がパターニングされている。電極12は、デバイス1と計測器(図示略)との電気的な接点となる第一の接続部12aと、参照電極13又は細胞計測用の微小電極と前記第一の接続部12aとを電気的に接続する第二の接続部12bとからなる。微小電極は、後記するように微小電極配置部14中に複数個が配置されている。
そして、前記電極12の第二の接続部12bを被覆するように、絶縁基板11上には、絶縁膜15が設けられ、さらに該絶縁膜15上において、前記参照電極13及び微小電極配置部14を包囲するように、隔壁16が立設されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a device according to a first embodiment of the present invention, where (a) is a plan view and (b) is a perspective view.
An electrode 12 is patterned on the insulating substrate 11. The electrode 12 electrically connects the first connecting portion 12a serving as an electrical contact between the device 1 and a measuring instrument (not shown), the reference electrode 13 or the microelectrode for cell measurement, and the first connecting portion 12a. The second connection portion 12b to be connected to each other. A plurality of microelectrodes are arranged in the microelectrode arrangement portion 14 as will be described later.
An insulating film 15 is provided on the insulating substrate 11 so as to cover the second connection portion 12 b of the electrode 12, and the reference electrode 13 and the microelectrode arrangement portion 14 are further provided on the insulating film 15. A partition wall 16 is erected so as to enclose

絶縁基板11の材質は、公知のものから適宜選択すれば良い。なかでも透明なものが好ましく、具体的には、ガラス、樹脂等が例示でき、ガラスが特に好ましい。
絶縁基板11の厚さ及び上面の大きさは、目的に応じて適宜選定すれば良い。例えば厚さであれば、通常、0.1〜10mmであることが好ましく、0.3〜1.5mmであることがより好ましい。このような範囲であれば、絶縁基板11の加工性やデバイス1の使用性に特に優れたものとなる。
The material of the insulating substrate 11 may be appropriately selected from known materials. Among these, transparent ones are preferable, and specific examples include glass and resin, and glass is particularly preferable.
What is necessary is just to select the thickness of the insulated substrate 11 and the magnitude | size of an upper surface suitably according to the objective. For example, if it is thickness, it is preferable that it is 0.1-10 mm normally, and it is more preferable that it is 0.3-1.5 mm. Within such a range, the workability of the insulating substrate 11 and the usability of the device 1 are particularly excellent.

電極12の材質も、公知のものから適宜選択すれば良い。例えば、電極に通常使用される材質として、金(Au)、銀(Ag)、クロム(Cr)、白金(Pt)、白金黒(PT−C)が例示できる。ただし本発明においては、光透過性を有する材質が好ましい。ここで「光透過性を有する」とは、「少なくとも可視光に対して透過性を有する」ことを指し、透明ガラスや二酸化ケイ素(SiO)と同等の透明度であることが好ましい。光透過性を有する材質からなる電極を使用することで、顕微鏡等を使用して計測対象の細胞を光学的に解析する際に、効果的にノイズを低減でき、より高感度に解析できる。特に、顕微鏡観察下でレーザを照射し、通常光ピンセットと呼ばれる技術を適用したり、細胞に光刺激を与えて解析するのに好適である。このような好ましい材質として具体的には、スズドープ酸化インジウム(以下、ITOと略記する)、銀ドープITO、酸化インジウム・酸化亜鉛、酸化インジウム・酸化チタン、アルミニウムドープ酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛、カドミウムドープ酸化亜鉛、アンチモンドープ酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ、ニオブドープ酸化チタンが例示できる。
また、電極12の屈折率は、透明ガラスや二酸化ケイ素(SiO)と同等であることが好ましく、1.4〜1.6であることが好ましい。電極12がこのような好ましい物性を有することで、細胞をより高感度に光学的に解析できる。
What is necessary is just to select the material of the electrode 12 from a well-known thing suitably. For example, gold (Au), silver (Ag), chromium (Cr), platinum (Pt), and platinum black (PT-C) can be exemplified as materials usually used for electrodes. However, in the present invention, a material having optical transparency is preferable. Here, “having light transparency” means “having transparency at least for visible light”, and preferably has transparency equivalent to that of transparent glass or silicon dioxide (SiO 2 ). By using an electrode made of a light-transmitting material, noise can be effectively reduced and analysis can be performed with higher sensitivity when a cell to be measured is optically analyzed using a microscope or the like. In particular, it is suitable for irradiating a laser under microscope observation and applying a technique usually called optical tweezers or applying light stimulation to a cell for analysis. Specific examples of such preferable materials include tin-doped indium oxide (hereinafter abbreviated as ITO), silver-doped ITO, indium / zinc oxide, indium / titanium oxide, aluminum-doped zinc oxide, gallium-doped zinc oxide, and cadmium. Examples include doped zinc oxide, antimony-doped tin oxide, fluorine-doped tin oxide, and niobium-doped titanium oxide.
The refractive index of the electrode 12 is preferably equivalent to transparent glass or silicon dioxide (SiO 2), it is preferably from 1.4 to 1.6. Since the electrode 12 has such preferable physical properties, cells can be optically analyzed with higher sensitivity.

電極12のうち第一の接続部12aは帯状であり、計測器との接続部である。その幅はデバイスの大きさを考慮して設定することが好ましく、通常は、0.1〜2.0mmであることが好ましい。また、第二の接続部12bは屈曲部を有し、微小電極配置部14へ向けて幅が減じる部位を有する帯状である。その幅は特に限定されないが、通常は、第一の接続部12aの幅以下であることが好ましい。
ここでは、第一の接続部12a及び第二の接続部12bとして帯状のものを例示しているが、これに限定されず他の形状でも良い。ただし、細長形状であることが好ましい。
また、電極12は、後記する微小電極と同様の厚さであることが好ましい。
The 1st connection part 12a is strip | belt shape among the electrodes 12, and is a connection part with a measuring device. The width is preferably set in consideration of the size of the device, and is usually preferably 0.1 to 2.0 mm. The second connection portion 12 b has a bent portion and has a band shape having a portion whose width decreases toward the microelectrode placement portion 14. Although the width is not particularly limited, it is usually preferable that the width is equal to or smaller than the width of the first connection portion 12a.
Here, although the strip-shaped thing is illustrated as the 1st connection part 12a and the 2nd connection part 12b, it is not limited to this, Other shapes may be sufficient. However, an elongated shape is preferable.
Moreover, it is preferable that the electrode 12 is the same thickness as the microelectrode described later.

参照電極13は、電極12と同様の材質からなるもので良い。
そして、参照電極13は、略正方形状であり、後記する微小電極よりも十分大きいことが好ましく、通常は、1.0×10−8〜1.0×10−6であることが好ましく、1.0×10−8〜2.5×10−7であることがより好ましい。
ここでは、参照電極13として略正方形状のものを例示しているが、これに限定されず他の形状でも良い。
また、参照電極13は、後記する微小電極と同様の厚さであることが好ましい。
ここでは、参照電極を四つ有する例を示しているが、参照電極の数は微小電極の数等に応じて適宜調整すれば良い。
The reference electrode 13 may be made of the same material as the electrode 12.
The reference electrode 13 is a substantially square shape, it is preferable sufficiently larger than the microelectrodes described later, usually is preferably 1.0 × 10 -8 ~1.0 × 10 -6 m 2 1.0 × 10 −8 to 2.5 × 10 −7 m 2 is more preferable.
Here, although the substantially square-shaped thing is illustrated as the reference electrode 13, it is not limited to this and another shape may be sufficient.
Moreover, it is preferable that the reference electrode 13 is the same thickness as the microelectrode described later.
Here, an example having four reference electrodes is shown, but the number of reference electrodes may be adjusted as appropriate according to the number of microelectrodes and the like.

絶縁膜15の材質は、公知のものから適宜選択すれば良い。好ましいものとしては、各種樹脂類及び酸化ケイ素が例示できる。前記樹脂として好ましいものとしては、フォトレジスト等の感光性樹脂が例示できる。
絶縁膜15の上面の大きさは、絶縁基板11の大きさに応じて適宜設定すれば良い。絶縁膜15の厚さは、電気的に確実に絶縁できるだけでなく、細胞配置部に配置された細胞にストレスを与えない厚さ、具体的には、細胞の高さに対して同等以下の厚さであることが好ましい。このような観点から、絶縁膜15の厚さは、0.1〜30μmであることが好ましく、0.5〜5μmであることがより好ましい。
The material of the insulating film 15 may be appropriately selected from known materials. Preferable examples include various resins and silicon oxide. A preferable example of the resin is a photosensitive resin such as a photoresist.
The size of the upper surface of the insulating film 15 may be set as appropriate according to the size of the insulating substrate 11. The thickness of the insulating film 15 can not only reliably electrically insulate, but also a thickness that does not give stress to the cells arranged in the cell arrangement portion, specifically, a thickness equal to or less than the height of the cells. It is preferable. From such a viewpoint, the thickness of the insulating film 15 is preferably 0.1 to 30 μm, and more preferably 0.5 to 5 μm.

隔壁16は、後記するように、デバイス1の参照電極13及び微小電極配置部14を含む所定領域上に細胞培養液を保持するためのものである。保持した細胞培養液を供給することで、計測対象の細胞を生存させることができる。細胞培養液は、計測対象の細胞の種類に応じて適宜選択すれば良い。
隔壁16は、平面視にて中空部が略正方形の角筒状である。
また、隔壁16の材質は、保持した細胞培養液に対して安定なものが好ましく、電極12の場合と同様の理由により、光透過性を有する材質が好ましい。特に好ましいものとしてガラスが例示できる。
隔壁16で包囲される包囲面の大きさは、参照電極13及び微小電極配置部14の配置形態によって、適宜調整することが好ましい。隔壁16の高さは、保持する細胞培養液の液量に応じて適宜調整すれば良く、特に限定されない。
隔壁16は、ここに例示するように、絶縁基板11と同心状に配置されていることが好ましい。
隔壁16は、ここでは角筒状のものを例示しているが、これに限定されず、丸筒状等他の形状でも良く、適宜選択できる。
As will be described later, the partition wall 16 is for holding the cell culture solution on a predetermined region including the reference electrode 13 and the microelectrode arrangement portion 14 of the device 1. By supplying the retained cell culture solution, the cells to be measured can survive. What is necessary is just to select a cell culture solution suitably according to the kind of cell of measurement object.
The partition wall 16 has a rectangular tube shape with a hollow portion in a plan view.
Moreover, the material of the partition wall 16 is preferably stable with respect to the retained cell culture solution, and for the same reason as that of the electrode 12, a material having optical transparency is preferable. A particularly preferable example is glass.
It is preferable to appropriately adjust the size of the surrounding surface surrounded by the partition wall 16 according to the arrangement form of the reference electrode 13 and the microelectrode arrangement portion 14. The height of the partition wall 16 may be adjusted as appropriate according to the amount of the cell culture solution to be held, and is not particularly limited.
The partition wall 16 is preferably disposed concentrically with the insulating substrate 11 as illustrated here.
The partition 16 is exemplified here as a rectangular tube, but is not limited thereto, and may have another shape such as a round tube, and can be appropriately selected.

微小電極配置部14は、計測対象の細胞を配置する細胞配置部及び配置した細胞の電位を計測する微小電極を備える。微小電極配置部14は、デバイス1の電極12が設けられている面上に配置されており、ここに例示するように、絶縁基板11と同心状に配置されていることが好ましい。   The microelectrode placement unit 14 includes a cell placement unit that places cells to be measured and a microelectrode that measures the potential of the placed cells. The microelectrode arrangement part 14 is arranged on the surface of the device 1 where the electrode 12 is provided, and is preferably arranged concentrically with the insulating substrate 11 as illustrated here.

図2は、微小電極配置部14を拡大して例示する図であり、(a)は平面図、(b)は(a)の一部をさらに拡大して例示する平面図である。
微小電極配置部14においては、略正方形状である複数個の微小電極17が配置されている。そして、これら複数個の微小電極17が露出するように、絶縁基板11上には絶縁膜15が被覆されている。さらに絶縁膜15上には、露出された前記微小電極17と、該微小電極17近傍でこれを包囲する所定領域とからなる略円形状領域、及びこれら略円形状領域を連結する帯状領域からなる非積層領域10を除いて、非細胞接着層19が設けられている。前記略円形状領域は、計測対象の細胞を配置する細胞配置部10aであり、微小電極17及び絶縁膜15が露出されている。また、隣接する細胞配置部10a同士を連結する帯状領域は、配置された細胞同士を連結させる細胞連結部10bであり、絶縁膜15が露出されている。
FIG. 2 is an enlarged view illustrating the microelectrode arrangement portion 14, (a) is a plan view, and (b) is a plan view further illustrating a part of (a).
In the microelectrode arrangement portion 14, a plurality of microelectrodes 17 having a substantially square shape are arranged. The insulating substrate 11 is covered with an insulating film 15 so that the plurality of microelectrodes 17 are exposed. Further, on the insulating film 15, there are a substantially circular region composed of the exposed microelectrode 17, a predetermined region surrounding the microelectrode 17, and a strip-shaped region connecting these substantially circular regions. A non-cell adhesion layer 19 is provided except for the non-stacked region 10. The substantially circular region is a cell placement portion 10a for placing cells to be measured, and the microelectrode 17 and the insulating film 15 are exposed. Moreover, the strip | belt-shaped area | region which connects adjacent cell arrangement | positioning parts 10a is the cell connection part 10b which connects the arrange | positioned cells, and the insulating film 15 is exposed.

非細胞接着層19は、非細胞接着性を有する物質(以下、非接着性物質と略記する)を含み、その露出面(以下、非接着面と略記する)において、培養時及び非培養時のいずれにおいても細胞の接着を阻害するものである。そして、非細胞接着層19は、非接着性物質の前駆体を前記絶縁膜上に結合させることで形成できる。すなわち、非接着性物質の前駆体とは、絶縁膜への結合能を有する官能基を含む物質である。
非細胞接着層19として、具体的には、撥液性を有するものが例示できる。ここで言う「撥液」とは、「撥水」又は「撥油」を指す。
The non-cell adhesion layer 19 includes a substance having non-cell adhesion (hereinafter abbreviated as a non-adhesive substance), and on the exposed surface (hereinafter abbreviated as a non-adhesion surface), the culture and non-culture periods In either case, cell adhesion is inhibited. The non-cell adhesive layer 19 can be formed by bonding a precursor of a non-adhesive substance on the insulating film. In other words, the precursor of the non-adhesive substance is a substance containing a functional group having a binding ability to the insulating film.
Specific examples of the non-cell adhesion layer 19 include liquid repellency. The term “liquid repellency” as used herein refers to “water repellency” or “oil repellency”.

前記非接着面は、水の接触角が100°以上である撥水性を有することが好ましく、ヘキサデカンの接触角が30°以上である撥油性を有することが好ましい。撥水性及び撥油性の大きさは、非接着性物質の前駆体の種類により調整できる。
このように、非接着面が撥液性を有することにより、非接着面においては生体物質の吸着が抑制されるので、細胞が吸着する際の足場が形成されない。その結果、計測対象の細胞がデバイス1中の細胞配置部10aに選択的に吸着され、固定される。
The non-adhesive surface preferably has water repellency with a water contact angle of 100 ° or more, and preferably has oil repellency with a hexadecane contact angle of 30 ° or more. The magnitudes of water repellency and oil repellency can be adjusted by the kind of precursor of the non-adhesive substance.
As described above, since the non-adhesive surface has liquid repellency, the adsorption of biological material is suppressed on the non-adhesive surface, so that no scaffold is formed when cells are adsorbed. As a result, the measurement target cell is selectively adsorbed and fixed to the cell placement unit 10a in the device 1.

また、非細胞接着層19は、電極12の場合と同様の理由により、光透過性を有するものが好ましい。非細胞接着層19を光透過性とするためには、非接着性物質等の含有成分を、光透過性を有するものとすれば良い。   In addition, the non-cell adhesive layer 19 is preferably light transmissive for the same reason as in the case of the electrode 12. In order to make the non-cell adhesive layer 19 light transmissive, a component such as a non-adhesive substance may be light transmissive.

なかでも非細胞接着層19としては、撥液性及び光透過性を有する材質からなるものが好ましい。
そして、このような非細胞接着層19として、より具体的には、前記非接着性物質として撥液性及び光透過性を有するフッ素含有化合物を含むものが例示できる。
In particular, the non-cell adhesive layer 19 is preferably made of a material having liquid repellency and light transmission.
As such a non-cell adhesive layer 19, more specifically, a non-adhesive substance containing a fluorine-containing compound having liquid repellency and light transmittance can be exemplified.

前記フッ素含有化合物の前駆体としては、パーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルキルエーテル基を分子の一端に有する化合物が好ましく、より好ましいものとして、下記一般式(1)又は(2)で表される化合物(以下、それぞれ化合物(1)、化合物(2)と略記する)が例示できる。   As the precursor of the fluorine-containing compound, a compound having a perfluoroalkyl group or a perfluoroalkyl ether group at one end of the molecule is preferable, and a compound represented by the following general formula (1) or (2) is more preferable. (Hereinafter, abbreviated as compound (1) and compound (2), respectively).

Figure 0005047878
Figure 0005047878

(式中、Rは炭素数1〜16の直鎖状若しくは分岐鎖状のパーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルキルエーテル基を表し;R’は炭素数1〜16の直鎖状若しくは分岐鎖状のパーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルキルエーテル基から一つのフッ素原子を除いた基を表し;Rは下記式(11)〜(16)で表される基のいずれかであり、複数のRは互いに同一でも異なっていても良く;Yは式「−NH−C(=O)−」で表される基又はカルボニル基であり、複数のYは互いに同一でも異なっていても良く;Zは、一つ以上の水素原子がフッ素原子で置換されていても良いアルキル基又はアルキルオキシアルキル基に、一つの水素原子が置換されたエチレンオキシ基であり、複数のZは互いに同一でも異なっていても良く;j及びkはそれぞれ独立して0又は1であり、複数のj又はkは互いに同一でも異なっていても良く;l及びmはそれぞれ独立して0以上の整数であり、複数のl又はmは互いに同一でも異なっていても良く;lが2以上の整数である場合にはl個のZは互いに同一でも異なっていても良い。) (In the formula, R 1 represents a linear or branched perfluoroalkyl group or perfluoroalkyl ether group having 1 to 16 carbon atoms; R 1 ′ represents a linear or branched chain having 1 to 16 carbon atoms; Represents a group in which one fluorine atom is removed from a perfluoroalkyl group or a perfluoroalkyl ether group; R 2 is any one of groups represented by the following formulas (11) to (16), and a plurality of R 2 may be the same or different; Y is a group represented by the formula “—NH—C (═O) —” or a carbonyl group, and a plurality of Y may be the same or different; Is an ethyleneoxy group in which one or more hydrogen atoms may be replaced by an alkyl group or alkyloxyalkyl group in which one hydrogen atom is substituted, and a plurality of Z may be the same or different from each other Even J and k are each independently 0 or 1, and a plurality of j or k may be the same or different from each other; l and m are each independently an integer of 0 or more, and a plurality of l or m may be the same or different from each other; when l is an integer of 2 or more, one Z may be the same or different from each other.

Figure 0005047878
Figure 0005047878

(式中、Rは水酸基あるいは水酸基に置換可能な原子又は基を表し;Rは水素原子又は1価の炭化水素基を表し;nは1、2又は3であり、nが2又は3である場合にはn個のRは互いに同一でも異なっていても良く;nが1である場合には2個のRは互いに同一でも異なっていても良い。) (In the formula, R 3 represents a hydroxyl group or an atom or group that can be substituted with a hydroxyl group; R 4 represents a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group; n is 1, 2 or 3, and n is 2 or 3; And n R 3 may be the same or different from each other; when n is 1, the two R 4 may be the same or different from each other.)

は炭素数1〜16の直鎖状若しくは分岐鎖状のパーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルキルエーテル基である。ここで「パーフルオロアルキル基」とは、「アルキル基の水素原子がすべてフッ素原子に置換されたもの」を指す。また、「パーフルオロアルキルエーテル基」とは、「前記パーフルオロアルキル基が酸素原子に結合した一価の基」を指す。
における前記アルキルとしては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシルが例示できる。
の炭素数は、3〜12であることが好ましく、6〜10であることがより好ましい。
また、Rは直鎖状であることが好ましく、パーフルオロアルキル基であることが好ましい。
R 1 is a linear or branched perfluoroalkyl group or perfluoroalkyl ether group having 1 to 16 carbon atoms. Here, the “perfluoroalkyl group” refers to “a group in which all hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms”. The “perfluoroalkyl ether group” refers to “a monovalent group in which the perfluoroalkyl group is bonded to an oxygen atom”.
Examples of the alkyl in R 1 include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, Examples include tetradecyl, pentadecyl, and hexadecyl.
R 1 preferably has 3 to 12 carbon atoms, and more preferably 6 to 10 carbon atoms.
R 1 is preferably linear and is preferably a perfluoroalkyl group.

’は炭素数1〜16の直鎖状若しくは分岐鎖状のパーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルキルエーテル基から一つのフッ素原子を除いた基を表す。具体的には、前記Rから一つのフッ素原子を除いた二価の基が例示できる。R’の炭素数が2以上である場合には、前記Rの「Z」に結合している炭素原子とは反対側の末端の炭素原子に結合しているフッ素原子を一つ除いた二価の基が好ましい。 R 1 ′ represents a group obtained by removing one fluorine atom from a linear or branched perfluoroalkyl group or perfluoroalkyl ether group having 1 to 16 carbon atoms. Specifically, a divalent group in which one fluorine atom is removed from R 1 can be exemplified. When R 1 ′ has 2 or more carbon atoms, one fluorine atom bonded to the terminal carbon atom opposite to the carbon atom bonded to “Z” of R 1 is removed. Divalent groups are preferred.

は前記式(11)〜(16)で表される基のいずれかである。そして、複数のRは互いに同一でも異なっていても良く、例えば、化合物(2)における両分子末端のRは互いに同一でも異なっていても良いし、化合物(1)におけるRと化合物(2)におけるRとは互いに同一でも異なっていても良い。 R 2 is any of the groups represented by the formulas (11) to (16). Then, a plurality of R 2 may be the same or different from each other, for example, Compound (2) R 2 of both molecular ends in the may be the same or different from each other, the compound R 2 in the compound (1) ( R 2 in 2) may be the same as or different from each other.

は水酸基あるいは水酸基に置換可能な原子又は基を表す。
の水酸基に置換可能な原子としては、好ましいものとしてフッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等のハロゲン原子が挙げられ、なかでも塩素原子が特に好ましい。
また、水酸基に置換可能な基としては、好ましいものとして、炭素数が1〜6のアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基及びアシルオキシ基が挙げられる。
炭素数が1〜6のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペントキシ基及びヘキシルオキシ基が例示できる。
アリールオキシ基としては、フェノキシ基及びナフトキシ基が例示できる。
アラルキルオキシ基としては、ベンジルオキシ基及びフェネチルオキシ基が例示できる。
アシルオキシ基としては、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、バレリルオキシ基、ピバロイルオキシ基及びベンゾイルオキシ基が例示できる。
これらのなかでもRとしては、塩素原子、メトキシ基及びエトキシ基がより好ましく、塩素原子が特に好ましい。
R 3 represents a hydroxyl group or an atom or group that can be substituted with a hydroxyl group.
Preferable examples of the atom capable of substituting for the hydroxyl group of R 3 include halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom, and chlorine atom is particularly preferable.
Moreover, as a group which can be substituted by a hydroxyl group, a C1-C6 alkoxy group, an aryloxy group, an aralkyloxy group, and an acyloxy group are mentioned as a preferable thing.
Examples of the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms include methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group, tert-butoxy group, pentoxy group and hexyloxy. Examples are groups.
Examples of the aryloxy group include a phenoxy group and a naphthoxy group.
Examples of the aralkyloxy group include a benzyloxy group and a phenethyloxy group.
Examples of the acyloxy group include an acetoxy group, a propionyloxy group, a butyryloxy group, a valeryloxy group, a pivaloyloxy group, and a benzoyloxy group.
Among these, as R 3 , a chlorine atom, a methoxy group, and an ethoxy group are more preferable, and a chlorine atom is particularly preferable.

は水素原子又は1価の炭化水素基を表す。
の1価の炭化水素基は特に限定されず、鎖状構造及び環状構造のいずれでも良く、飽和及び不飽和のいずれでも良い。鎖状構造の場合には、直鎖状及び分岐鎖状のいずれでも良く、環状構造である場合には、単環構造及び多環構造のいずれでも良い。
なかでも、好ましいものとして、炭素数が1〜6のアルキル基、アリール基及びアラルキル基が挙げられる。
炭素数が1〜6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基及びヘキシル基が例示できる。
アリール基としては、フェニル基及びナフチル基が例示できる。
アラルキル基としては、ベンジル基及びフェネチル基が例示できる。
これらのなかでもRとしては、メチル基、エチル基、n−プロピル基及びイソプロピル基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。
R 4 represents a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group.
The monovalent hydrocarbon group for R 4 is not particularly limited, and may be a chain structure or a cyclic structure, and may be either saturated or unsaturated. In the case of a chain structure, either a straight chain or a branched chain may be used, and in the case of a cyclic structure, either a monocyclic structure or a polycyclic structure may be used.
Among these, preferred are an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group, and an aralkyl group.
Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group and hexyl group. It can be illustrated.
Examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group.
Examples of the aralkyl group include a benzyl group and a phenethyl group.
Among these, as R 4 , a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an isopropyl group are more preferable, and a methyl group is particularly preferable.

Yは式「−NH−C(=O)−」で表される基又はカルボニル基である。すなわち、隣り合うメチレン基及び酸素原子とは、以下のように結合する。
「−(CH−(NH−C(=O))−(O)−」
「−(CH−(C(=O))−(O)−」
そして、複数のYは互いに同一でも異なっていても良く、例えば、化合物(2)において「R’」を挟んで対峙しているY同士は互いに同一でも異なっていても良いし、化合物(1)におけるYと化合物(2)におけるYとは互いに同一でも異なっていても良い。
Y is a group represented by the formula “—NH—C (═O) —” or a carbonyl group. That is, adjacent methylene groups and oxygen atoms are bonded as follows.
“— (CH 2 ) m — (NH—C (═O)) j — (O) k —”
"- (CH 2) m - ( C (= O)) j - (O) k - "
A plurality of Y may be the same as or different from each other. For example, Ys facing each other across “R 1 ′” in the compound (2) may be the same as or different from each other. ) In Y) and Y in compound (2) may be the same as or different from each other.

Zは、一つ以上の水素原子がフッ素原子で置換されていても良いアルキル基又はアルキルオキシアルキル基に、一つの水素原子が置換されたエチレンオキシ基である。前記エチレンオキシ基の末端の酸素原子が隣り合うRに結合する。
前記エチレンオキシ基の置換されていても良い水素原子の数は、一つであることが好ましい。また、一つ以上の水素原子がフッ素原子で置換されていても良い前記アルキル基又はアルキルオキシアルキル基は、直鎖状又は分岐鎖状であることが好ましく、直鎖状であることがより好ましい。そして、炭素数は1〜16であることが好ましい。
そして、複数のZは互いに同一でも異なっていても良く、例えば、化合物(2)において「R’」を挟んで対峙しているZ同士は互いに同一でも異なっていても良いし、化合物(1)におけるZと化合物(2)におけるZとは互いに同一でも異なっていても良い。
Z is an ethyleneoxy group in which one hydrogen atom is substituted for an alkyl group or an alkyloxyalkyl group in which one or more hydrogen atoms may be substituted with a fluorine atom. The terminal oxygen atom of the ethyleneoxy group is bonded to the adjacent R 1 .
The number of hydrogen atoms that may be substituted in the ethyleneoxy group is preferably one. Further, the alkyl group or alkyloxyalkyl group in which one or more hydrogen atoms may be substituted with a fluorine atom is preferably linear or branched, and more preferably linear. . And it is preferable that carbon number is 1-16.
A plurality of Z may be the same as or different from each other. For example, in the compound (2), Zs facing each other across “R 1 ′” may be the same as or different from each other. ) In Z) and Z in compound (2) may be the same or different.

j及びkはそれぞれ独立して0又は1であり、0であることが特に好ましい。また、複数のj又はkは互いに同一でも異なっていても良い。例えば、化合物(2)において「R’」を挟んで対峙しているYにかかるj同士は互いに同一でも異なっていても良いし、化合物(1)におけるYにかかるjと化合物(2)におけるYにかかるjとは互いに同一でも異なっていても良い。kについても同様である。 j and k are each independently 0 or 1, and particularly preferably 0. Moreover, several j or k may mutually be same or different. For example, j relating to Y facing each other across “R 1 ′” in compound (2) may be the same or different from each other, and j relating to Y in compound (1) may be different from that in compound (2). J for Y may be the same as or different from each other. The same applies to k.

l及びmはそれぞれ独立して0以上の整数である。
そして、lは0であることが特に好ましい。
mは0〜3であることが好ましく、1又は2であることがより好ましく、2であることが特に好ましい。
また、複数のl又はmは互いに同一でも異なっていても良い。例えば、化合物(2)において「R’」を挟んで対峙しているZにかかるl同士は互いに同一でも異なっていても良いし、化合物(1)におけるZにかかるlと化合物(2)におけるZにかかるlとは互いに同一でも異なっていても良い。mについても同様である。
さらに、lが2以上の整数である場合には、l個のZは互いに同一でも異なっていても良い。
l and m are each independently an integer of 0 or more.
L is particularly preferably 0.
m is preferably 0 to 3, more preferably 1 or 2, and particularly preferably 2.
A plurality of l or m may be the same as or different from each other. For example, in the compound (2), 1's related to Z facing each other across “R 1 ′” may be the same as or different from each other, and the 1's related to Z in the compound (1) and the 1 The l's corresponding to Z may be the same as or different from each other. The same applies to m.
Furthermore, when l is an integer greater than or equal to 2, 1 Z may mutually be same or different.

nは1、2又は3であり、nが2又は3である場合には、n個のRは互いに同一でも異なっていても良く、nが1である場合には、2個のRは互いに同一でも異なっていても良い。 n is 1, 2 or 3, and when n is 2 or 3, n R 3 s may be the same or different from each other, and when n is 1, two R 4 May be the same or different from each other.

化合物(1)又は(2)としては、より好ましいものとして、下記一般式(3)又は(4)で表されるものが挙げられる。   As a compound (1) or (2), what is represented by the following general formula (3) or (4) is mentioned as a more preferable thing.

Figure 0005047878
Figure 0005047878

(式中、R、R’、R、mは前記と同様である。) (In the formula, R 1 , R 1 ′, R 2 and m are the same as described above.)

また、前記一般式(1)又は(2)において、Zが「−(CHR−CHR−O)l’−(CHR−CHR−O)l’’」で表される化合物も、より好ましいものとして挙げられる。
ここで、R及びRの一方は水素原子を表し、他方はメチル基の一つの水素原子が、炭素数1〜16の直鎖状若しくは分岐鎖状のフルオロアルキル基又はフルオロアルキルエーテル基に置換された基を表す。ここで「フルオロアルキルエーテル基」とは、「前記炭素数1〜16の直鎖状若しくは分岐鎖状のフルオロアルキル基が酸素原子に結合した一価の基」を指す。
また、R及びRの一方は水素原子を表し、他方は炭素数1〜16の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又はアルキルエーテル基を表す。ここで「アルキルエーテル基」とは、「前記炭素数1〜16の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基が酸素原子に結合した一価の基」を指す。
In the general formula (1) or (2), a compound in which Z is represented by “— (CHR 5 —CHR 6 —O) 1 ′ — (CHR 7 —CHR 8 —O) 1 ″” It is mentioned as a more preferable thing.
Here, one of R 5 and R 6 represents a hydrogen atom, and the other represents one hydrogen atom of a methyl group in a linear or branched fluoroalkyl group or fluoroalkyl ether group having 1 to 16 carbon atoms. Represents a substituted group. Here, the “fluoroalkyl ether group” refers to “a monovalent group in which the linear or branched fluoroalkyl group having 1 to 16 carbon atoms is bonded to an oxygen atom”.
One of R 7 and R 8 represents a hydrogen atom, and the other represents a linear or branched alkyl group or alkyl ether group having 1 to 16 carbon atoms. Here, the “alkyl ether group” refers to “a monovalent group in which the linear or branched alkyl group having 1 to 16 carbon atoms is bonded to an oxygen atom”.

l’は、2以上の整数であり、2〜20であることが好ましく、5〜10であることがより好ましい。
l’’は、0以上の整数であり、0〜20であることが好ましく、0であることがより好ましい。
l ′ is an integer of 2 or more, preferably 2 to 20, and more preferably 5 to 10.
l ″ is an integer of 0 or more, preferably 0 to 20, and more preferably 0.

及びRにおける、メチル基の一つの水素原子が置換された前記フルオロアルキル基としては、CF−、CHF−、CClF−、C−、CHFCF−、CClFCF−、(CFCF−、CFCFCF−、(CHFCF−、(CF)(CHF)CF−、(CFCFCFCF−、(CFCF(CFCF−、CF(CF−、CF(CF−、CF(CF−、CF(CF−、CF(CF11−、CF(CF13−、CF(CF15−が例示できる。
そしてR及びRにおける、メチル基の一つの水素原子が置換された前記フルオロアルキルエーテル基としては、これらフルオロアルキル基が酸素原子に結合した一価の基が例示できる。
Examples of the fluoroalkyl group in which one hydrogen atom of the methyl group in R 5 and R 6 is substituted include CF 3 —, CHF 2 —, CClF 2 —, C 2 F 5 —, CHF 2 CF 2 —, CClF. 2 CF 2 -, (CF 3 ) 2 CF-, CF 3 CF 2 CF 2 -, (CHF 2) 2 CF -, (CF 3) (CHF 2) CF -, (CF 3) 2 CFCF 2 CF 2 - , (CF 3) 2 CF ( CF 2 CF 2) 2 -, CF 3 (CF 2) 3 -, CF 3 (CF 2) 5 -, CF 3 (CF 2) 7 -, CF 3 (CF 2) 9 -, CF 3 (CF 2) 11 -, CF 3 (CF 2) 13 -, CF 3 (CF 2) 15 - it can be exemplified.
And in R 5 and R 6, examples of the fluoroalkyl ether group in which one hydrogen atom is substituted methyl group, a monovalent group such fluoroalkyl groups linked to an oxygen atom can be exemplified.

及びRにおける前記アルキル基としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシルが例示できる。
そしてR及びRにおける前記アルキルエーテル基としては、これらアルキル基が酸素原子に結合した一価の基が例示できる。
Examples of the alkyl group for R 7 and R 8 include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, Examples include dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl and hexadecyl.
The Examples of the alkyl ether groups in R 7 and R 8, monovalent radicals the alkyl groups linked to an oxygen atom can be exemplified.

非細胞接着層19は、上記のように、非接着性物質の前駆体を前記絶縁膜15上に結合させることで形成できる。非接着性物質の前駆体としては、市販品を使用しても良い。
例えば、絶縁膜15が水酸基を有する場合には、前記化合物(1)又は(2)として、Rが前記式(11)、(12)又は(16)等で表される基を有するものを使用することが好ましい。
なかでも、前記式(16)等で表される有機シリル基を有する化合物(1)又は(2)は、市販品の入手が容易であり好適である。このような市販品としては、例えば、サイトップシリーズ(商標、旭硝子株式会社製)、メガファック(商標、大日本インキ化学工業株式会社製)、ディックガード(商標、大日本インキ化学工業株式会社製)、FPX−30G(商標、JSR株式会社製)、ノベックEGC−1720(商標、住友スリーエム株式会社製)、Patinalシリーズ(substance WR1,WR2,WR3)(商標、メルク株式会社製)、オプツールDSX(商標、ダイキン工業株式会社製)が例示できる。
The non-cell adhesion layer 19 can be formed by bonding a precursor of a non-adhesive substance on the insulating film 15 as described above. A commercial product may be used as the precursor of the non-adhesive substance.
For example, when the insulating film 15 has a hydroxyl group, as the compound (1) or (2), R 2 has a group represented by the formula (11), (12), or (16). It is preferable to use it.
Among these, the compound (1) or (2) having an organic silyl group represented by the formula (16) or the like is preferable because it is easy to obtain a commercial product. Examples of such commercially available products include CYTOP series (trademark, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), MegaFuck (trademark, manufactured by Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), and Dick Guard (trademark, manufactured by Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.). ), FPX-30G (trademark, manufactured by JSR Corporation), Novec EGC-1720 (trademark, manufactured by Sumitomo 3M Corporation), Patinal series (substance WR1, WR2, WR3) (trademark, manufactured by Merck Corporation), OPTOOL DSX ( Trademark, manufactured by Daikin Industries, Ltd.).

また、Rが前記式(11)、(12)及び(16)以外の基、例えば、前記式(13)、(14)又は(15)等で表される基を有するものである場合には、これらの基と反応可能な官能基を有するように絶縁膜を処理しても良い。
例えば、Chembiochem,2,686−694(2001)(Benters R. Et al.)に記載の方法によれば、Rとして前記式(14)で表される基(すなわち、アミノ基)を有する化合物(1)又は(2)を、絶縁膜に結合させることができる。
また、例えば、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルジエトキシメチルシラン、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルジメトキシメチルシラン等のアミノ基を有する有機シラン化合物を絶縁膜表面に結合させておけば、Rとして前記式(13)で表される基(すなわち、カルボキシル基)又は前記式(15)で表される基(すなわち、エポキシ基)を有する化合物(1)あるいは(2)を、絶縁膜に結合させることができる。前記有機シラン化合物は、入手も容易である。
When R 2 has a group other than the above formulas (11), (12) and (16), for example, a group represented by the above formula (13), (14) or (15) The insulating film may be treated so as to have a functional group capable of reacting with these groups.
For example, according to the method described in Chembiochem, 2,686-694 (2001) (Benters R. Et al.), A compound having a group represented by the formula (14) as R 2 (that is, an amino group) (1) or (2) can be bonded to the insulating film.
Further, for example, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyldiethoxymethylsilane, 3- (2-aminoethylamino) propyltrimethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) If an organic silane compound having an amino group such as amino) propyltriethoxysilane or 3- (2-aminoethylamino) propyldimethoxymethylsilane is bonded to the surface of the insulating film, R 2 is represented by the formula (13). The compound (1) or (2) having a group (that is, a carboxyl group) or a group represented by the formula (15) (that is, an epoxy group) can be bonded to the insulating film. The organosilane compound is easily available.

非細胞接着層19において、非接着性物質は、少なくとも分子の一部、好ましくは分子の一端が絶縁膜15上の特定の原子や官能基と結合している一方、撥液性を有する部位がデバイス1の外側へ向けて露出するように配向すると推測される。例えば、非接着性物質の前駆体として前記化合物(1)を使用した場合には、そのRが絶縁膜と結合する一方、Rがデバイス1の外側へ向けて露出するように配向する。また、前記化合物(2)を使用した場合には、その一つ又は二つのRが絶縁膜と結合する一方、R’がデバイス1の外側へ向けて露出するように配向すると推測される。
このように、撥液性を有する部位が配向することで、非細胞接着層19は細胞に対する非接着性を発現すると推測される。したがって、前記化合物(1)又は(2)のように、パーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルキルエーテル基を有する化合物を使用することで、デバイス1により高い非接着効果を発現させることが可能となる。
In the non-cell adhesion layer 19, the non-adhesive substance is composed of at least a part of a molecule, preferably one end of the molecule is bonded to a specific atom or functional group on the insulating film 15, while a portion having liquid repellency It is presumed that it is oriented so as to be exposed toward the outside of the device 1. For example, when the compound (1) is used as a precursor of a non-adhesive substance, the R 2 is bonded to the insulating film, while the R 1 is oriented so as to be exposed to the outside of the device 1. Further, when the compound (2) is used, it is presumed that one or two R 2 bonds to the insulating film, while R 1 ′ is oriented so as to be exposed to the outside of the device 1. .
Thus, it is presumed that the non-cell adhesion layer 19 develops non-adhesiveness to cells due to the orientation of the liquid-repellent sites. Therefore, by using a compound having a perfluoroalkyl group or a perfluoroalkyl ether group as in the compound (1) or (2), it is possible to develop a higher non-adhesive effect in the device 1.

また、前記化合物(1)又は(2)を使用して形成した非細胞接着層19は、従来のポリテトラフオロエチレンなどを含む層よりも、透明度に優れ、薄い単層薄膜とするのに好適であり、パターニングや除去などの微細加工性に優れる。透明度が優れているので、細胞や細胞に作用する物質を光学的に検出する場合には、ノイズの大幅な低減が可能であり、高感度な解析が可能である。また、微細加工性に優れているので、後記するように絶縁基板11上に微小サイズの細胞配置部10aや細胞連結部10bを多数形成でき、絶縁基板11上の細胞の配置密度を高くできるので、高い効率で解析できる。   In addition, the non-cell adhesion layer 19 formed using the compound (1) or (2) is more transparent than a conventional layer containing polytetrafluoroethylene or the like, and is suitable for forming a thin single-layer thin film. It is excellent in fine workability such as patterning and removal. Since the transparency is excellent, when optically detecting a cell or a substance acting on the cell, noise can be greatly reduced, and highly sensitive analysis is possible. Moreover, since it is excellent in microfabrication, as will be described later, a large number of cell placement portions 10a and cell connection portions 10b having a small size can be formed on the insulation substrate 11, and the arrangement density of cells on the insulation substrate 11 can be increased. Analyzes with high efficiency.

非細胞接着層19中の非接着性物質は一種でも良いし、二種以上でも良い。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率等は目的に応じて適宜選択できる。
また、非細胞接着層19は、本発明の効果を妨げない範囲で、非接着性物質以外の如何なる成分を含んでいても良い。
The non-adhesive substance in the non-cell adhesive layer 19 may be one kind or two or more kinds. When two or more types are used in combination, the combination, ratio, and the like can be appropriately selected depending on the purpose.
The non-cell adhesion layer 19 may contain any component other than the non-adhesive substance as long as the effects of the present invention are not hindered.

非細胞接着層19の厚さは、計測対象の細胞の種類等に応じて適宜調整することが好ましい。通常は、5000nm以下であることが好ましく、1000nm以下であることがより好ましく、200nm以下であることが特に好ましい。特に、化合物(1)を使用して非接着性物質の単分子膜を形成させ、非細胞接着層19とした場合には、5〜100nmの厚さのものが好適に得られる。
上記範囲の厚さであれば、非細胞接着層19は加工性にも優れる。
The thickness of the non-cell adhesion layer 19 is preferably adjusted as appropriate according to the type of cells to be measured. Usually, it is preferably 5000 nm or less, more preferably 1000 nm or less, and particularly preferably 200 nm or less. In particular, when a monomolecular film of a non-adhesive substance is formed using the compound (1) to form a non-cell adhesion layer 19, a film having a thickness of 5 to 100 nm is suitably obtained.
If it is the thickness of the said range, the non-cell adhesion layer 19 is excellent also in workability.

細胞配置部10aは、いずれも直径Dの略円形状である。そして、絶縁基板11上において、互いに直交する二方向に等間隔で合計16個の細胞配置部10aが配置されており、細胞配置部10a一つあたり一つの微小電極17が配置されている。
一方、細胞連結部10bは、いずれも幅がWの帯状である。各細胞連結部は、連結対象である各細胞配置部を最短距離で連結するように配置されるのが好ましく、図2においては、連結される細胞配置部の略中心部を結ぶ線に重なるように細胞連結部10bが配置されている。連結距離Sは、連結される細胞配置部10a同士の中心間距離に相当する。
すなわち、細胞配置部10aは頂点を、細胞連結部10bは辺をそれぞれ構成するように升目状に配置されている。
Each of the cell placement portions 10a has a substantially circular shape with a diameter D. On the insulating substrate 11, a total of 16 cell arrangement portions 10a are arranged at equal intervals in two directions orthogonal to each other, and one microelectrode 17 is arranged for each cell arrangement portion 10a.
On the other hand, all of the cell connecting portions 10b are band-like in width. Each cell connection part is preferably arranged so as to connect each cell arrangement part to be connected with the shortest distance, and in FIG. 2, it overlaps with a line connecting substantially the center parts of the cell arrangement parts to be connected. The cell connection part 10b is arrange | positioned. The connection distance S corresponds to the center-to-center distance between the cell placement units 10a to be connected.
That is, the cell arrangement part 10a is arranged in a grid shape so as to constitute the apex, and the cell connection part 10b constitutes a side.

細胞配置部10aの面積は、配置する細胞の種類や数、その他目的に応じて適宜調整すれば良い。例えば、配置する細胞数が細胞配置部一つにつき一つである場合には、細胞配置部の面積は通常、2.0×10−11〜4.0×10−8であることが好ましく、1.8×10−10〜2.3×10−8であることがより好ましい。このような好ましい面積とするためには、細胞配置部10aの直径Dをこの面積に対応するように調整すれば良く、好ましくは5〜225μm、より好ましくは15〜150μmとすると良い。直径Dが小さいほど、基板1上の接着面131の数を増やせる点で好ましい。
細胞連結部10bの幅W及び連結距離Sも、配置する細胞の種類や数、その他目的に応じて適宜調整すれば良い。上記と同様に、配置する細胞数が細胞配置部10a一つにつき一つである場合には、通常、幅Wは、30μm以下であることが好ましく、8μm以下であることがより好ましい。連結距離Sは、細胞によって異なるが、通常は直径Dに応じて調整することが好ましく、D+5〜D+350μmであることが好ましく、D+20〜D+250μmであることがより好ましい。
What is necessary is just to adjust the area of the cell arrangement | positioning part 10a suitably according to the kind and number of cells to arrange | position, and other purposes. For example, when the number of cells to be arranged is one per cell arrangement part, the area of the cell arrangement part is usually 2.0 × 10 −11 to 4.0 × 10 −8 m 2. Preferably, it is 1.8 × 10 −10 to 2.3 × 10 −8 m 2 . In order to obtain such a preferable area, the diameter D of the cell placement portion 10a may be adjusted to correspond to this area, preferably 5 to 225 μm, more preferably 15 to 150 μm. A smaller diameter D is preferable in that the number of bonding surfaces 131 on the substrate 1 can be increased.
The width W and the connection distance S of the cell connection part 10b may be appropriately adjusted according to the type and number of cells to be arranged and other purposes. Similarly to the above, when the number of cells to be arranged is one per cell arrangement portion 10a, the width W is usually preferably 30 μm or less, and more preferably 8 μm or less. The connection distance S varies depending on the cell, but is usually preferably adjusted according to the diameter D, preferably D + 5 to D + 350 μm, and more preferably D + 20 to D + 250 μm.

ここでは、微小電極配置部14に16個の細胞配置部10aが配置された例を示しているが、細胞配置部の数は、絶縁基板の大きさや、計測に供する細胞の数等を考慮して、適宜調整すれば良い。そして、細胞配置部の数が多いほど、デバイスを多様な解析に使用できる点で好ましい。
また、細胞配置部として略円形状のものを例示しているが、これに限定されず、多角形状等、他の形状でも良い。
そして、細胞配置部の形状や大きさは、ここに示すように、必ずしもすべて同じである必要性はないが、同じである方がデバイスの作製が容易である点で好ましい。
また、ここでは絶縁基板上において、細胞配置部が互いに直交する二方向に等間隔で配置された例を示しているが、配置方向及び間隔はこれに限定されず、目的に応じて適宜選択できる。
Here, an example is shown in which 16 cell placement portions 10a are placed on the microelectrode placement portion 14, but the number of cell placement portions takes into account the size of the insulating substrate, the number of cells used for measurement, and the like. And may be adjusted as appropriate. And the number of cell arrangement | positioning parts is preferable at the point which can use a device for various analysis.
Moreover, although the substantially circular shape is illustrated as a cell arrangement | positioning part, it is not limited to this, Other shapes, such as polygonal shape, may be sufficient.
As shown here, the shape and size of the cell placement portions are not necessarily the same as shown here, but the same is preferable in that the device can be easily manufactured.
In addition, here, an example is shown in which the cell arrangement portions are arranged at equal intervals in two directions orthogonal to each other on the insulating substrate, but the arrangement direction and interval are not limited to this, and can be appropriately selected according to the purpose. .

ここでは、細胞連結部として帯状のものを例示しているが、これに限定されず他の形状でも良い。ただし、細長形状のものが好ましい。
また、細胞連結部の数も、細胞配置部の数や、目的に応じて適宜調整すれば良い。
そして、細胞連結部の形状や大きさは、ここに示すように、必ずしもすべて同じである必要性はないが、同じである方がデバイスの作製が容易である点で好ましい。
また、ここでは、細胞配置部は頂点を、細胞連結部は辺をそれぞれ構成するように升目状に配置された例を示しているが、例えば、細胞連結部は升目の辺だけでなく対角線に重なるように配置されていても良く、対角線のみに重なるように配置されていても良いし、これらのいずれでなくても良い。
Here, although the strip-shaped thing is illustrated as a cell connection part, it is not limited to this, Other shapes may be sufficient. However, an elongated shape is preferable.
In addition, the number of cell connection portions may be adjusted as appropriate according to the number of cell placement portions and the purpose.
As shown here, the shape and size of the cell connecting portion are not necessarily the same, but the same is preferable in that the device can be easily manufactured.
In addition, here, an example is shown in which the cell placement portion is arranged in a grid shape so that the cell connection portion constitutes the apex, and the cell connection portion is configured as a side. You may arrange | position so that it may overlap, and may arrange | position so that it may overlap only on a diagonal line, and it does not need to be any of these.

微小電極17の材質は、公知のものから適宜選択すれば良く、前記電極12と同様のものが例示できる。そして、前記電極12の場合と同様の理由により、光透過性を有する材質が好ましい。
微小電極17の大きさは、計測対象の細胞の種類に応じて適宜調整することが好ましいが、通常は、電極面の面積が1.0×10−11〜5.0×10−9であることが好ましく、3.0×10−11〜2.0×10−9であることがより好ましい。微小電極17の厚さは、50〜1000nmであることが好ましく、100〜400nmであることがより好ましい。
The material of the microelectrode 17 may be appropriately selected from known materials, and the same material as the electrode 12 can be exemplified. For the same reason as in the case of the electrode 12, a material having optical transparency is preferable.
The size of the microelectrode 17 is preferably adjusted as appropriate according to the type of cell to be measured, but usually the area of the electrode surface is 1.0 × 10 −11 to 5.0 × 10 −9 m 2. It is preferable that it is 3.0 * 10 < -11 > -2.0 * 10 < -9 > m < 2 >. The thickness of the microelectrode 17 is preferably 50 to 1000 nm, and more preferably 100 to 400 nm.

ここでは、微小電極配置部14に16個の微小電極17が配置された例を示しているが、微小電極の数は、計測に供する細胞の数等を考慮して、適宜調整すれば良い。例えば、微小電極配置部に微小電極が一つだけ設けられたものでも、細胞電位を計測できるが、微小電極が複数個設けられたものであれば、複数個の細胞の電位を同時に計測でき、例えば、細胞群ネットワークにおける特定細胞の機能や、細胞間の相互作用等、種々の解析が可能となる。
また、ここでは、細胞配置部10a一つあたり一つの微小電極17が配置された例を示しているが、細胞配置部一つ当たりに配置される微小電極の数は複数でも良い。複数配置した場合には、例えば、一細胞あたり複数箇所(例えば、核近傍とそれ以外の部位)の電位を計測して比較することにより、イオンを選択的に細胞内外に透過させるイオンチャネル分子の分布に関する情報が得られるなど、一層高度な解析が可能となる。
また、必ずしもすべての細胞配置部に微小電極が配置されていなくても良く、目的に応じて、適宜選択すれば良い。微小電極が配置されていない細胞配置部を併設した場合には、例えば、細胞電位が変化しない異種細胞を併用した解析や、微小電極の総数を削減したことによる解析装置の負荷軽減に好適である。
Here, an example is shown in which 16 microelectrodes 17 are arranged in the microelectrode arrangement portion 14, but the number of microelectrodes may be adjusted as appropriate in consideration of the number of cells used for measurement and the like. For example, the cell potential can be measured even if only one microelectrode is provided in the microelectrode arrangement part, but if a plurality of microelectrodes are provided, the potential of a plurality of cells can be measured simultaneously, For example, various analyzes such as the function of specific cells in the cell group network and the interaction between cells become possible.
Further, here, an example is shown in which one microelectrode 17 is disposed per cell placement portion 10a, but a plurality of microelectrodes may be placed per cell placement portion. In the case where a plurality of ion channel molecules are arranged, for example, ion channel molecules that selectively permeate ions into and out of the cell by measuring and comparing the potential at a plurality of locations (for example, near the nucleus and other portions) per cell. More advanced analysis is possible, such as obtaining information about the distribution.
In addition, the microelectrodes do not necessarily have to be arranged in all the cell arrangement portions, and may be appropriately selected according to the purpose. In the case where a cell arrangement part where no microelectrode is arranged is provided, for example, it is suitable for analysis using a heterogeneous cell in which the cell potential does not change, or for reducing the load on the analysis apparatus by reducing the total number of microelectrodes. .

一方、微小電極17として、ここでは略正方形状のものを例示しているが、これに限定されず、その他の多角形状、円形状等、他の形状でも良い。
そして、微小電極の形状は、ここに示すように、必ずしもすべて同じである必要性はないが、同じである方がデバイスの作製が容易である点で好ましい。
微小電極17は、必ずしも露出された絶縁膜15で包囲されていなくても良く、例えば、周縁部の一部が非細胞接着層19に接していても良い。ただし、細胞を細胞配置部により安定して配置できることから、微小電極17は露出された絶縁膜15で包囲されていることが好ましい。そして、ここに例示するように、微小電極17は細胞配置部10aと同心状に配置されていることが好ましい。
On the other hand, although the substantially square shape is illustrated here as the microelectrode 17, it is not limited to this, Other shapes, such as other polygonal shape and circular shape, may be sufficient.
As shown here, the shapes of the microelectrodes are not necessarily the same as shown here, but the same is preferable in that the device can be easily manufactured.
The microelectrode 17 may not necessarily be surrounded by the exposed insulating film 15. For example, a part of the peripheral edge may be in contact with the non-cell adhesive layer 19. However, the microelectrode 17 is preferably surrounded by the exposed insulating film 15 because the cells can be stably arranged by the cell arrangement portion. And it is preferable that the microelectrode 17 is arrange | positioned concentrically with the cell arrangement | positioning part 10a so that it may illustrate here.

図3は、図2(a)のIII−III線における縦断面図である。
配線18は帯状であり、前記電極12のうちの第二の接続部12bと微小電極17とを電気的に接続するものである。したがって通常は、電極12、配線18及び微小電極17は同数となる。このような構成により、微小電極17は、デバイス1が接続される外部の計測器(図示略)と電気的に接続される。
配線18は、後記するデバイスの製造方法における説明のように、微小電極17と同時に形成することを考慮すると、微小電極17と同じ厚さとすることが好ましい。
配線18の幅は、微小電極17の大きさ等を考慮して適宜調整すれば良いが、通常は、2〜70μmであることが好ましく、3〜20μmであることがより好ましい。
ここでは、配線として帯状のものを例示しているが、これに限定されず他の形状でも良い。ただし、細長形状のものが好ましい。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view taken along line III-III in FIG.
The wiring 18 has a band shape, and electrically connects the second connecting portion 12b of the electrode 12 and the microelectrode 17. Therefore, normally, the number of electrodes 12, wirings 18, and microelectrodes 17 is the same. With such a configuration, the microelectrode 17 is electrically connected to an external measuring instrument (not shown) to which the device 1 is connected.
The wiring 18 preferably has the same thickness as the microelectrode 17 in consideration of forming the wiring 18 simultaneously with the microelectrode 17 as described in the device manufacturing method described later.
The width of the wiring 18 may be appropriately adjusted in consideration of the size of the microelectrode 17 and the like, but is usually preferably 2 to 70 μm, and more preferably 3 to 20 μm.
Here, a strip-shaped wiring is illustrated as an example, but the present invention is not limited to this and may have other shapes. However, an elongated shape is preferable.

計測対象の細胞は、微小電極17に接触するようにして細胞配置部10aに配置する。この時、細胞配置部10a、すなわち絶縁基板11上の微小電極17が露出された凹部内に、細胞全体が収容されるようにしても良いし、細胞の一部分が前記凹部内に収容されていなくても良い。細胞全体が前記凹部内に収容されていなくても、細胞全体は、細胞配置部10aを包囲する非細胞接着層19により配置位置が固定されるからである。   The cell to be measured is arranged in the cell arrangement unit 10 a so as to be in contact with the microelectrode 17. At this time, the whole cell may be accommodated in the cell placement portion 10a, that is, the recess where the microelectrode 17 on the insulating substrate 11 is exposed, or a part of the cell may not be accommodated in the recess. May be. This is because the arrangement position of the whole cell is fixed by the non-cell adhesion layer 19 surrounding the cell arrangement portion 10a even if the whole cell is not accommodated in the recess.

本発明においては、非細胞接着層19及び微小電極17の少なくとも一方が光透過性を有するものが好ましく、非細胞接着層19及び微小電極17が共に光透過性を有するものがより好ましい。   In the present invention, it is preferable that at least one of the non-cell adhesive layer 19 and the microelectrode 17 has light transmittance, and it is more preferable that both the non-cell adhesive layer 19 and the microelectrode 17 have light transmittance.

ここまでは、デバイスとして、微小電極の配線がすべて絶縁膜で被覆されているものを例示しているが、例えば、配線の一部が絶縁膜で被覆されずに露出されているものでも良い。ただし、配線の劣化を抑制するために、配線の露出部は少ないほど好ましい。   Up to this point, the device in which the wirings of the microelectrodes are all covered with an insulating film is exemplified as the device. However, for example, a part of the wiring may be exposed without being covered with the insulating film. However, in order to suppress the deterioration of the wiring, the fewer the exposed portions of the wiring, the better.

本発明においては、必ずしも細胞連結部が設けられていなくても良いが、ここで例示するように細胞連結部が設けられていることにより、細胞同士が連結部で互いに容易に結合し、細胞間でネットワークを構築して細胞群を形成するようになる。その結果、細胞群中の細胞について一細胞毎に電位を計測でき、高精度に細胞の機能を解析できる。また、細胞間の相互作用、細胞と化学物質との相互作用等に関する高精度な情報を取得できる。   In the present invention, the cell linking part may not necessarily be provided, but by providing the cell linking part as exemplified here, the cells can be easily bonded to each other at the linking part. A network is built and a cell group is formed. As a result, the potential of each cell in the cell group can be measured, and the function of the cell can be analyzed with high accuracy. In addition, it is possible to acquire highly accurate information regarding the interaction between cells, the interaction between cells and chemical substances, and the like.

(第二の実施形態)
図4は、本発明の第二の実施形態に係るデバイスを例示する平面図である。
ここに例示するデバイス2は、細胞配置部及び隔壁の形態が第一の実施形態と異なっており、第一の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(Second embodiment)
FIG. 4 is a plan view illustrating a device according to the second embodiment of the invention.
The device 2 exemplified here is different from the first embodiment in the form of the cell arrangement portion and the partition wall, and the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof is as follows. Omitted.

デバイス2においては、微小電極配置部24中の微小電極の配置形態に応じて、絶縁基板11上にパターニングされている電極12及び参照電極13の数が、第一の実施形態と異なっている。
また、隔壁26は、平面視にて中空部が略円形の丸筒状であり、その他の点では、第一の実施形態における隔壁16と同様である。
In the device 2, the number of electrodes 12 and reference electrodes 13 that are patterned on the insulating substrate 11 is different from that of the first embodiment in accordance with the arrangement form of the microelectrodes in the microelectrode arrangement part 24.
Further, the partition wall 26 has a round cylindrical shape with a hollow portion in a plan view, and is otherwise the same as the partition wall 16 in the first embodiment.

図5は、微小電極配置部24を拡大して例示する図であり、(a)は平面図、(b)は(a)の平面図の一部をさらに拡大して例示する平面図である。
微小電極配置部24においては、略円形状である複数個の微小電極27が配置されている。微小電極27は、形状が異なる点以外は、第一の実施形態における微小電極17と同様である。
そして、これら複数個の微小電極27が露出するように、絶縁基板11上には絶縁膜15が被覆されている。さらに、露出された前記微小電極27と、該微小電極27近傍でこれを包囲する所定領域とからなる略円形状の細胞配置部20a、及びこれら細胞配置部20aを連結する帯状の細胞連結部20bからなる非積層領域20を除いて、絶縁膜15上には、非細胞接着層19が設けられている。
FIG. 5 is an enlarged view illustrating the microelectrode arrangement portion 24, (a) is a plan view, and (b) is a plan view further illustrating a part of the plan view of (a). .
In the microelectrode placement portion 24, a plurality of microelectrodes 27 having a substantially circular shape are placed. The microelectrode 27 is the same as the microelectrode 17 in the first embodiment except that the shape is different.
Then, an insulating film 15 is coated on the insulating substrate 11 so that the plurality of microelectrodes 27 are exposed. Furthermore, a substantially circular cell arrangement portion 20a composed of the exposed microelectrode 27 and a predetermined region surrounding the microelectrode 27, and a band-shaped cell connection portion 20b connecting these cell arrangement portions 20a. A non-cell adhesion layer 19 is provided on the insulating film 15 except for the non-stacked region 20 made of.

図6は、図5(a)のIV−IV線における縦断面図である。
配線28は、前記電極12のうちの第二の接続部12bと微小電極27とを電気的に接続するものである。したがって通常は、電極12、配線28及び微小電極27は同数となる。このような構成により、微小電極27は、デバイス1が接続される外部の計測器(図示略)と電気的に接続される。
配線28は、微小電極27の配置形態に応じて数が異なる点以外は、第一の実施形態における配線18と同様である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view taken along line IV-IV in FIG.
The wiring 28 electrically connects the second connecting portion 12b of the electrode 12 and the microelectrode 27. Therefore, normally, the number of the electrodes 12, the wirings 28, and the microelectrodes 27 is the same. With such a configuration, the microelectrode 27 is electrically connected to an external measuring instrument (not shown) to which the device 1 is connected.
The wiring 28 is the same as the wiring 18 in the first embodiment, except that the number differs depending on the arrangement form of the microelectrodes 27.

細胞配置部20aは、いずれも直径D’の略円形状である。そして、絶縁基板11上において、互いに直交する二方向に等間隔で合計10個の細胞配置部20aが配置されており、細胞配置部20a一つあたりの微小電極27の配置数は、0又は1である。
一方、細胞連結部20bは、いずれも幅がW’の帯状である。各細胞連結部は、連結対象である各細胞配置部を最短距離で連結するように配置されるのが好ましく、図5においては、連結される細胞配置部の略中心部を結ぶ線に重なるように細胞連結部20bが配置されている。連結距離S’は、連結される細胞配置部20a同士の中心間距離に相当する。
細胞配置部20aの面積は、第一の実施形態における細胞配置部10aと同様である。そして、D’、W’及びS’の大きさも、第一の実施形態におけるD、W及びSと同様である。
Each of the cell placement portions 20a has a substantially circular shape with a diameter D ′. On the insulating substrate 11, a total of ten cell arrangement portions 20a are arranged at equal intervals in two directions orthogonal to each other, and the number of arrangement of the microelectrodes 27 per cell arrangement portion 20a is 0 or 1. It is.
On the other hand, each of the cell connecting portions 20b has a band shape having a width W ′. Each cell connection part is preferably arranged so as to connect each cell arrangement part to be connected with the shortest distance, and in FIG. 5, the cell connection parts overlap with a line connecting the substantially central parts of the cell arrangement parts to be connected. The cell connecting portion 20b is disposed in the cell. The connection distance S ′ corresponds to the center-to-center distance between the cell placement portions 20a to be connected.
The area of the cell placement portion 20a is the same as that of the cell placement portion 10a in the first embodiment. The sizes of D ′, W ′, and S ′ are the same as D, W, and S in the first embodiment.

本発明のデバイスは、微小電極配置部において、細胞配置部及び細胞連結部以外は非細胞接着層で被覆されているので、計測対象の細胞をアプライした時に、細胞が細胞配置部以外の領域に付着しても容易に除去できる。そして、細胞配置部に細胞を安定して保持できる。
また、特に前記化合物(1)又は(2)を使用して形成した非細胞接着層は、薄い単層薄膜とするのに好適であり、微細加工性に優れ、細胞配置部及び細胞連結部を従来よりも高精細且つ高精度に形成でき、しかも加工精度が損なわれることが無い。したがって、細胞の配置密度を高くできるので、高い効率で計測できる。さらに、透明度に優れ、細胞や細胞に作用する物質を光学的に検出する場合には、ノイズの大幅な低減が可能である。したがって、解析時のS/N比が従来よりも大幅に向上するので、より高精度に解析できる。
Since the device of the present invention is covered with a non-cell adhesion layer in the microelectrode placement portion except for the cell placement portion and the cell connection portion, the cell is placed in a region other than the cell placement portion when the measurement target cell is applied. Even if it adheres, it can be easily removed. And a cell can be stably hold | maintained to a cell arrangement | positioning part.
In particular, the non-cell adhesion layer formed using the compound (1) or (2) is suitable for making a thin single-layer thin film, has excellent microfabrication properties, and has a cell arrangement part and a cell connection part. It can be formed with higher definition and higher accuracy than before, and the processing accuracy is not impaired. Therefore, since the arrangement density of cells can be increased, measurement can be performed with high efficiency. Further, when optically detecting a cell or a substance acting on the cell with excellent transparency, noise can be greatly reduced. Therefore, since the S / N ratio at the time of analysis is significantly improved as compared with the conventional case, analysis can be performed with higher accuracy.

本発明のデバイスを使用することで、細胞群中の細胞について一細胞毎にその機能を高精度に解析でき、その機能を利用する種々の解析や物質生産等も高い効率で行うことができる。一例を挙げれば、異種細胞間のコミュニティーエフェクトを利用して、種々の環境下で細胞が受ける影響を客観的に解析できる。より具体的には、例えば、種々の化学物質を使用してバイオアッセイを行うこともでき、毒性検査試験等にも応用できる。これにより、例えば、医薬品や化学物質の投与が生体に及ぼす影響を、従来は体調の良・不良という主観的な表現で評価していたのに対し、具体的な数値比較により評価できるようになる。
そして、これら解析や物質生産を行う場合には、本発明のデバイスを使用すること以外は、従来のバイオチップやデバイス等を使用する場合と同様の方法を適用すれば良い。
By using the device of the present invention, the function of each cell in the cell group can be analyzed with high accuracy, and various analyzes and substance production using the function can be performed with high efficiency. For example, it is possible to objectively analyze the influence of cells under various environments using community effects between different types of cells. More specifically, for example, a bioassay can be performed using various chemical substances, and can be applied to a toxicity test or the like. As a result, for example, the effect of the administration of pharmaceuticals and chemical substances on the living body can be evaluated by comparing specific numerical values, compared to the subjective expression of good / bad physical condition. .
And when performing these analysis and substance production, the method similar to the case of using the conventional biochip, device, etc. may be applied except using the device of the present invention.

<微小電極アレイデバイスの製造方法>
上記本発明のデバイスは、以下のように製造できる。
(製造方法1)
図7〜9は、図1〜3に例示する本発明のデバイスの製造工程を例示する図である。以下においては、特に微小電極配置部14を図示しながら説明する。
まず、絶縁基板11の片面全面に、電極12、参照電極13、微小電極17及び配線18の材質となる材料で成膜した後、パターニングすることで、電極12、参照電極13、並びに図7(a)及び(b)に示すように微小電極17及び配線18をそれぞれ形成する。図7(a)は微小電極配置部14の平面図、(b)は(a)のI−I線における縦断面図である。成膜方法は公知の方法から適宜選択すれば良いが、スパッタリングが好ましい。成膜後のパターニング方法も公知の方法から適宜選択すれば良いが、ウェットエッチング又はリフトオフ加工が好ましい。
<Method for manufacturing microelectrode array device>
The device of the present invention can be manufactured as follows.
(Manufacturing method 1)
FIGS. 7-9 is a figure which illustrates the manufacturing process of the device of this invention illustrated to FIGS. 1-3. In the following, the microelectrode placement portion 14 will be described in particular with reference to the drawings.
First, the electrode 12, the reference electrode 13, the microelectrode 17 and the wiring 18 are deposited on the entire surface of one surface of the insulating substrate 11, and then patterned to form the electrode 12, the reference electrode 13, and FIG. As shown in a) and (b), the microelectrode 17 and the wiring 18 are formed, respectively. Fig.7 (a) is a top view of the microelectrode arrangement | positioning part 14, (b) is a longitudinal cross-sectional view in the II line | wire of (a). The film forming method may be appropriately selected from known methods, but sputtering is preferred. The patterning method after film formation may be appropriately selected from known methods, but wet etching or lift-off processing is preferable.

次いで、電極12のうちの第二の接続部12b、参照電極13、微小電極17及び配線18が形成された絶縁基板11上の所定領域に、前記参照電極13、並びに図8(a)及び(b)に示すように微小電極17がそれぞれ露出するように、絶縁膜15をパターニングする。図8(a)は微小電極配置部14の平面図、(b)は(a)のII−II線における縦断面図である。絶縁膜15のパターニング方法は、絶縁膜15の材質に応じて公知の方法から適宜選択すれば良い。例えば、絶縁膜として感光性樹脂を使用する場合には、フォトリソグラフィーによりパターニングすれば良い。また、絶縁膜として酸化ケイ素膜を使用する場合には、プラズマCVD法等により酸化ケイ素膜を成膜した後、該酸化ケイ素膜上にフォトレジスト等の感光性樹脂を積層させ、これをフォトリソグラフィーによりパターニングした後、パターニングされた感光性樹脂をマスクとしてエッチングを行うことで、参照電極13及び微小電極17が露出するように酸化ケイ素膜をパターニングすれば良い。この時のエッチングはウェットエッチングが好ましい。   Next, in the predetermined region on the insulating substrate 11 on which the second connection portion 12b, the reference electrode 13, the microelectrode 17 and the wiring 18 of the electrode 12 are formed, the reference electrode 13 and FIGS. As shown in b), the insulating film 15 is patterned so that the microelectrodes 17 are exposed. 8A is a plan view of the microelectrode placement portion 14, and FIG. 8B is a longitudinal sectional view taken along line II-II in FIG. The patterning method of the insulating film 15 may be appropriately selected from known methods according to the material of the insulating film 15. For example, when a photosensitive resin is used as the insulating film, patterning may be performed by photolithography. When a silicon oxide film is used as the insulating film, a silicon oxide film is formed by a plasma CVD method or the like, and then a photosensitive resin such as a photoresist is laminated on the silicon oxide film, which is then used for photolithography. Then, the silicon oxide film may be patterned so that the reference electrode 13 and the microelectrode 17 are exposed by etching using the patterned photosensitive resin as a mask. Etching at this time is preferably wet etching.

次いで、絶縁基板11上の絶縁膜15がパターニングされた面、具体的には、絶縁膜15、参照電極13及び微小電極17を、非接着性物質の前駆体で被覆し、非細胞接着層19を形成する。この時の被覆方法としては、ディップ塗布法、真空蒸着法、CVD(化学気相蒸着)法、プラズマ重合法が例示できる。例えば、ディップ塗布法の場合は、非接着性物質の前駆体を含有する被覆処理溶液を調製し、これを塗布して、塗布後は乾燥により前記処理溶液中の溶媒成分を除去することが好ましい。非細胞接着層19の厚さは、前記前駆体の分子の大きさや使用量で調整できる。   Next, the surface of the insulating substrate 11 on which the insulating film 15 is patterned, specifically, the insulating film 15, the reference electrode 13, and the microelectrode 17 are covered with a precursor of a non-adhesive substance, and the non-cell adhesive layer 19 is covered. Form. Examples of the coating method at this time include a dip coating method, a vacuum deposition method, a CVD (chemical vapor deposition) method, and a plasma polymerization method. For example, in the case of the dip coating method, it is preferable to prepare a coating treatment solution containing a precursor of a non-adhesive substance, apply this, and remove the solvent component in the treatment solution by drying after coating. . The thickness of the non-cell adhesion layer 19 can be adjusted by the molecular size and amount of the precursor.

次いで、非細胞接着層19が形成された絶縁基板11を洗浄し、乾燥させると良い。洗浄は、メタノールやエタノール等のアルコールを使用しても良いし、被覆処理溶液がフッ素系溶媒を含有する場合には、フッ素系溶媒を使用しても良い。   Next, the insulating substrate 11 on which the non-cell adhesion layer 19 is formed may be washed and dried. For washing, an alcohol such as methanol or ethanol may be used, and when the coating solution contains a fluorinated solvent, a fluorinated solvent may be used.

次いで、非細胞接着層19上の、参照電極13、細胞配置部10a及び細胞連結部10bに相当する領域以外の領域をフォトリソグラフィーにより感光性樹脂で被覆し、該樹脂をマスクとして非細胞接着層19をエッチングする。この時のエッチング方法は如何なる方法でも良いが、ドライエッチングが好ましく、より具体的には、酸素、アルゴン及び塩素からなる群から選択される一種のガスから生成されるプラズマを用いたエッチングが好ましい。また、紫外光又はオゾン照射でエッチングしても良い。
エッチングにより、感光性樹脂でマスクされていない非細胞接着層19が除去されて、非細胞接着層19がパターニングされる。その結果、参照電極13及び微小電極17が露出され、細胞配置部10a及び細胞連結部10bに相当する領域では、絶縁膜15が露出される。
Next, a region on the non-cell adhesion layer 19 other than the region corresponding to the reference electrode 13, the cell arrangement portion 10a, and the cell connection portion 10b is covered with a photosensitive resin by photolithography, and the non-cell adhesion layer is used with the resin as a mask. 19 is etched. Any etching method may be used at this time, but dry etching is preferable, and more specifically, etching using plasma generated from a kind of gas selected from the group consisting of oxygen, argon and chlorine is preferable. Further, etching may be performed by ultraviolet light or ozone irradiation.
By etching, the non-cell adhesion layer 19 not masked with the photosensitive resin is removed, and the non-cell adhesion layer 19 is patterned. As a result, the reference electrode 13 and the microelectrode 17 are exposed, and the insulating film 15 is exposed in a region corresponding to the cell placement portion 10a and the cell connection portion 10b.

次いで、絶縁基板11上に残っている感光性樹脂をすべて除去することで、参照電極13が露出し、図9(a)及び(b)に示すように、微小電極配置部14に非細胞接着層19がパターニングされ、細胞配置部10a及び細胞連結部10bが形成された絶縁基板11が得られる。図9(a)は微小電極配置部14の平面図、(b)は(a)のIII−III線における縦断面図である。   Next, by removing all the photosensitive resin remaining on the insulating substrate 11, the reference electrode 13 is exposed and, as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), non-cell adhesion is performed on the microelectrode arrangement portion 14. The layer 19 is patterned to obtain the insulating substrate 11 on which the cell arrangement part 10a and the cell connection part 10b are formed. Fig.9 (a) is a top view of the microelectrode arrangement | positioning part 14, (b) is a longitudinal cross-sectional view in the III-III line of (a).

次いで、絶縁膜15上の所定領域に、参照電極13及び微小電極配置部14を包囲するように、隔壁16を固定することで、デバイス1が得られる。隔壁16は、接着剤を使用して固定するのが好ましい。接着剤は、絶縁膜15及び隔壁16の材質に応じて、公知のものから適宜選択すれば良い。   Next, the device 1 is obtained by fixing the partition wall 16 in a predetermined region on the insulating film 15 so as to surround the reference electrode 13 and the microelectrode arrangement portion 14. The partition wall 16 is preferably fixed using an adhesive. The adhesive may be appropriately selected from known materials depending on the material of the insulating film 15 and the partition wall 16.

(製造方法2)
本発明のデバイスは、以下の方法でも製造できる。
前記製造方法1と同様の方法で、参照電極13、並びに図8(a)及び(b)に示すように微小電極17がそれぞれ露出するように、絶縁基板11上の所定領域に絶縁膜15をパターニングする。
次いで、絶縁基板11上の絶縁膜15がパターニングされた面において、参照電極13、微小電極17、微小電極17近傍でこれを包囲する領域の絶縁膜15、前記微小電極17を包囲する領域同士を連結する所定領域の絶縁膜15を、それぞれフォトリソグラフィーにより感光性樹脂9で被覆してパターニングする。ここで、「微小電極17近傍でこれを包囲する領域」とは、細胞配置部10aに相当する領域であり、「微小電極17を包囲する領域同士を連結する所定領域」とは、細胞連結部10bに相当する領域である。
次いで、絶縁基板11上の感光性樹脂9がパターニングされた面、具体的には、被覆した感光性樹脂9及び絶縁膜15を非接着性物質の前駆体で被覆し、図10(a)及び(b)に示すように、非細胞接着層19を形成する。図10(a)は微小電極配置部14の平面図、(b)は(a)のV−V線における縦断面図である。非接着性物質の前駆体の被覆方法は、製造方法1と同様で良い。
次いで、感光性樹脂9上の非細胞接着層19を、該非細胞接着層19で被覆されている感光性樹脂9と共に除去する。これにより、参照電極13及び微小電極17が露出され、細胞配置部10a及び細胞連結部10bに相当する領域では、絶縁膜15が露出される。その結果、製造方法1の場合と同様に、図9(a)及び(b)に示すように、微小電極配置部14に非細胞接着層19がパターニングされた絶縁基板11が得られる。
次いで、製造方法1と同様の方法で、絶縁膜15上の所定領域に、参照電極13及び微小電極配置部14を包囲するように、隔壁16を固定することで、デバイス1が得られる。
(Manufacturing method 2)
The device of the present invention can also be manufactured by the following method.
In the same manner as in the manufacturing method 1, the insulating film 15 is formed in a predetermined region on the insulating substrate 11 so that the reference electrode 13 and the microelectrode 17 are exposed as shown in FIGS. Pattern.
Next, on the surface of the insulating substrate 11 on which the insulating film 15 is patterned, the reference electrode 13, the microelectrode 17, the insulating film 15 in the area surrounding the microelectrode 17, and the areas surrounding the microelectrode 17 are The insulating film 15 in a predetermined region to be connected is covered with the photosensitive resin 9 by photolithography and patterned. Here, the “region surrounding the microelectrode 17” is a region corresponding to the cell placement portion 10a, and the “predetermined region connecting the regions surrounding the microelectrode 17” is the cell connecting portion. This is an area corresponding to 10b.
Next, the surface on which the photosensitive resin 9 on the insulating substrate 11 is patterned, specifically, the coated photosensitive resin 9 and the insulating film 15 are covered with a precursor of a non-adhesive substance, and FIG. As shown in (b), the non-cell adhesion layer 19 is formed. FIG. 10A is a plan view of the microelectrode placement portion 14, and FIG. 10B is a longitudinal sectional view taken along line VV in FIG. The method for coating the precursor of the non-adhesive substance may be the same as in the manufacturing method 1.
Next, the non-cell adhesive layer 19 on the photosensitive resin 9 is removed together with the photosensitive resin 9 covered with the non-cell adhesive layer 19. Thereby, the reference electrode 13 and the microelectrode 17 are exposed, and the insulating film 15 is exposed in a region corresponding to the cell placement portion 10a and the cell connection portion 10b. As a result, as in the case of the manufacturing method 1, as shown in FIGS. 9A and 9B, the insulating substrate 11 in which the non-cell adhesive layer 19 is patterned on the microelectrode arrangement portion 14 is obtained.
Next, the device 1 is obtained by fixing the partition wall 16 so as to surround the reference electrode 13 and the microelectrode arrangement portion 14 in a predetermined region on the insulating film 15 by a method similar to the manufacturing method 1.

ここでは、図1〜3に例示する、本発明の第一の実施形態に係るデバイス1の製造方法について説明したが、例えば、図4〜6に例示するデバイス2等、他の実施形態に係るデバイスも、同様に製造できることは言うまでもない。例えば、細胞配置部及び/又は細胞連結部を異なる形状で形成したい場合には、非細胞接着層の除去に使用する前記感光性樹脂を所望のものとなるようにパターニングすれば良い。そして、細胞連結部が不要である場合には、参照電極が露出され、且つ細胞配置部だけが形成されるように、前記感光性樹脂をパターニングすれば良い。   Here, although the manufacturing method of the device 1 according to the first embodiment of the present invention illustrated in FIGS. 1 to 3 has been described, for example, the device 2 and the like illustrated in FIGS. It goes without saying that devices can be manufactured as well. For example, when it is desired to form the cell placement portion and / or the cell connection portion in different shapes, the photosensitive resin used for removing the non-cell adhesion layer may be patterned so as to become a desired one. When the cell connection portion is unnecessary, the photosensitive resin may be patterned so that the reference electrode is exposed and only the cell placement portion is formed.

以下、具体的実施例により、本発明についてさらに詳しく説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。
(実施例1)
前記製造方法1により、図1〜3に例示するデバイスを作製した。
すなわち、パイレックス(登録商標)(コード7059、コーニングインターナショナル株式会社製)のガラス基板(厚さ;0.5mm)の片面全面に、ITOを厚さが200nmとなるようにスパッタリングにより成膜し、さらにウェットエッチングによりパターニングすることで、電極、参照電極、微小電極及び配線を形成した。
電極のうち第一の接続部は幅が0.8mmの帯状とし、第二の接続部は幅が0.8〜0.01mmの範囲で減じる帯状とした。また、参照電極は一辺が0.2mmの正方形状とした。さらに、微小電極は一辺が10μmの正方形状とし、配線は幅が7.5μmの帯状とした。
次いで、ガラス基板上の所定領域に、絶縁膜としてフォトレジストを厚さが1.2μmとなるようにフォトリソグラフィーによりパターニングし、該パターニング面、参照電極及び微小電極に、オプツールDSX(商標、ダイキン工業株式会社製)をディップ塗布した。そして、一晩乾燥させた後、100℃で1時間加熱し、フッ素系溶媒であるノベックHFE(商標、住友スリーエム株式会社製)を使用して洗浄することで、非細胞接着層を形成した。
次いで、非細胞接着層上の所定領域をフォトリソグラフィーによりフォトレジストで被覆し、該樹脂をマスクとして非細胞接着層を酸素プラズマで5分間エッチングして、非細胞接着層をパターニングした。
次いで、絶縁基板上のフォトレジストをすべて除去することで、細胞配置部及び細胞連結部を形成した。細胞配置部の直径Dは25μm、細胞連結部の幅Wは1μm、連結距離Sは50μmであった。なお、非細胞接着層の厚さは12nmであった。
次いで、厚さが0.7mmのガラス板からなり、高さが2.0mmであり、平面視にて中空部が一辺2.5mmの正方形である角筒状の隔壁を、絶縁膜上の所定領域に接着して固定することで、本発明のデバイスを得た。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
Example 1
The device illustrated in FIGS. 1 to 3 was manufactured by the manufacturing method 1.
That is, ITO was deposited on the entire surface of one side of a glass substrate (thickness: 0.5 mm) of Pyrex (registered trademark) (Code 7059, manufactured by Corning International Co., Ltd.) by sputtering so as to have a thickness of 200 nm. By patterning by wet etching, an electrode, a reference electrode, a microelectrode, and a wiring were formed.
Of the electrodes, the first connecting portion was formed into a strip shape having a width of 0.8 mm, and the second connecting portion was formed into a strip shape having a width reduced within a range of 0.8 to 0.01 mm. Further, the reference electrode was in a square shape with a side of 0.2 mm. Further, the microelectrode was in the shape of a square having a side of 10 μm, and the wiring was in the form of a strip having a width of 7.5 μm.
Next, a photoresist as an insulating film is patterned in a predetermined region on the glass substrate by photolithography so as to have a thickness of 1.2 μm, and OPTOOL DSX (trademark, Daikin Industries, Ltd.) is formed on the patterning surface, the reference electrode, and the microelectrode. Dip coating). And after drying overnight, it heated at 100 degreeC for 1 hour, and the non-cell adhesion layer was formed by wash | cleaning using Novec HFE (trademark, Sumitomo 3M Co., Ltd.) which is a fluorine-type solvent.
Next, a predetermined region on the non-cell adhesion layer was coated with a photoresist by photolithography, and the non-cell adhesion layer was etched with oxygen plasma for 5 minutes using the resin as a mask to pattern the non-cell adhesion layer.
Next, all the photoresist on the insulating substrate was removed to form a cell placement portion and a cell connection portion. The diameter D of the cell arrangement part was 25 μm, the width W of the cell connection part was 1 μm, and the connection distance S was 50 μm. The thickness of the non-cell adhesion layer was 12 nm.
Next, a rectangular tube-shaped partition wall made of a glass plate having a thickness of 0.7 mm, a height of 2.0 mm, and a hollow portion having a square of 2.5 mm on a side in plan view is formed on the insulating film. The device of the present invention was obtained by bonding and fixing to the region.

このデバイスを使用して、下記手順にしたがって、ラット心筋細胞の活動電位を計測した。
まず、濃度が0.3mg/mLとなるようにCell Matrix Type III(新田ゼラチン社製)をpH3の希塩酸水溶液に溶解させて得たコラーゲン溶液を、培養液として隔壁内にアプライし、10分間静置後、pH3の希塩酸水溶液で洗浄した。
次いで、コラーゲン溶液をアプライした隔壁内に、ラット心筋初代培養細胞(北海道システム・サイエンス株式会社製)をアプライし、赤外レーザによる光ピンセットを使用して、細胞配置部に前記細胞を一つずつ配置して吸着させた。
微小電極及び非細胞接着層が共に透明なので、細胞配置部が明りょうに視認でき、その結果、前記細胞を非細胞接着層上に配置することなく、容易に細胞配置部に配置できた。さらに図11に示すように、前記細胞同士が連結部で互いに結合し、拍動が同期する様子を確認できた。図11は、この時の微小電極配置部14を模式的に示す平面図であり、符号110が配置された細胞である。また、図12は、この時の配置された一つの細胞の活動電位の測定結果である。図12中、横軸は時間を、縦軸は電位(V)を示す。図12(a)に示すように、培養液中での前記細胞の拍動に伴う電位変化が、0.44秒ごとに確認された。次に、心筋の拍動を速くする薬理効果を有することが知られているエピネフリンを隔壁内の培養液中へ添加したところ、図12(b)に示すように、電位変化が0.20秒ごとに見られるようになり、心筋の拍動が速くなっていることが確かに確認された。
以上により、細胞の活動電位を単一細胞ごとに高精度に計測できることが確認された。
Using this device, the action potential of rat cardiomyocytes was measured according to the following procedure.
First, a collagen solution obtained by dissolving Cell Matrix Type III (manufactured by Nitta Gelatin Co., Ltd.) in a dilute hydrochloric acid aqueous solution with a pH of 3 so as to have a concentration of 0.3 mg / mL is applied as a culture solution in the partition wall for 10 minutes. After standing, it was washed with a dilute hydrochloric acid aqueous solution of pH 3.
Next, rat myocardial primary cultured cells (produced by Hokkaido System Science Co., Ltd.) are applied to the septum to which the collagen solution is applied, and the cells are placed one by one in the cell placement part using optical tweezers using an infrared laser. Placed and adsorbed.
Since both the microelectrode and the non-cell adhesion layer are transparent, the cell arrangement portion can be clearly seen. As a result, the cells can be easily arranged on the cell arrangement portion without being arranged on the non-cell adhesion layer. Furthermore, as shown in FIG. 11, it was confirmed that the cells were connected to each other at the connecting portion, and the pulsation was synchronized. FIG. 11 is a plan view schematically showing the microelectrode placement portion 14 at this time, and is a cell in which the reference numeral 110 is placed. FIG. 12 shows the measurement result of the action potential of one cell arranged at this time. In FIG. 12, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents potential (V). As shown in FIG. 12 (a), a potential change accompanying the pulsation of the cells in the culture solution was confirmed every 0.44 seconds. Next, when epinephrine, which is known to have a pharmacological effect for accelerating the pulsation of the myocardium, was added to the culture solution in the septum, the potential change was 0.20 seconds as shown in FIG. 12 (b). It was confirmed that the heartbeat beats faster.
From the above, it was confirmed that the action potential of a cell can be measured with high accuracy for each single cell.

(実施例2)
オプツールDSX(商標、ダイキン工業株式会社製)の代わりに、濃度が0.02mol/LであるCF−(CF−(CH−SiClのノベックHFE(商標、住友スリーエム株式会社製)溶液を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法でデバイスを得た。
得られたデバイスを使用して、実施例1と同様の方法でラット心筋初代培養細胞の活動電位を計測したところ、実施例1と同様の結果が得られた。
(Example 2)
OPTOOL DSX (TM, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) in place of, CF 3 concentration is 0.02mol / L - (CF 2) 7 - (CH 2) Novec HFE (trademark of 2 -SiCl 3, Sumitomo stock A device was obtained in the same manner as in Example 1 except that the solution was used.
When the action potential of the rat myocardial primary cultured cells was measured by the same method as in Example 1 using the obtained device, the same result as in Example 1 was obtained.

(実施例3)
前記製造方法2により、図4〜6に例示するデバイスを作製した。
すなわち、パイレックス(登録商標)(コード7059、コーニングインターナショナル株式会社製)のガラス基板(厚さ;0.5mm)の片面全面に、クロム薄膜をスパッタリングによって100nmの厚さで成膜し、該クロム薄膜上にさらに、プラチナ薄膜をスパッタリングによって200nmの厚さで成膜して、リフトオフ加工によりパターニングすることで、電極、参照電極、微小電極及び配線を形成した。
電極のうち第一の接続部は幅が1mmの帯状とし、第二の接続部は幅が1〜0.015mmの範囲で減じる帯状とした。また、参照電極は一辺が0.3mmの正方形状とした。さらに、微小電極は一辺が30μmの正方形状とし、配線は幅が15μmの帯状とした。
次いで、得られた絶縁基板上にプラズマCVD法により、テトラエトキシシランを蒸着源として二酸化ケイ素膜を500nmの厚さで成膜し、該二酸化ケイ素膜上にフォトリソグラフィーによりフォトレジストをパターニングした後、これをマスクとしてフッ化水素酸によりウェットエッチングを行うことで、参照電極及び微小電極が露出するように酸化ケイ素膜をパターニングした。
次いで、絶縁基板上の所定領域をフォトリソグラフィーによりフォトレジストで被覆し、さらに、被覆したフォトレジスト及び絶縁膜上に、WR1 Partinal(商品名、メルク株式会社製)を蒸着源とした真空蒸着法にて、非接着性物質の前駆体を被覆させ、非細胞接着層を形成した。この時、蒸着源の温度は360℃から450℃とし、10−3Paの真空度で30秒間蒸着した。
次いで、フォトレジスト上の非細胞接着層を、該非細胞接着層で被覆されているフォトレジストと共にアセトンを使用して除去することで、細胞配置部及び細胞連結部を形成した。細胞配置部の直径D’は30μm、細胞連結部の幅W’は0.75μm、連結距離S’は100μmであった。
次いで、厚さが0.7mmのガラス板からなり、高さが2.5mmであり、平面視にて中空部が直径3mmの円形である丸筒状の隔壁を、絶縁膜上の所定領域に接着して固定することで、本発明のデバイスを得た。
(Example 3)
The device illustrated in FIGS. 4 to 6 was manufactured by the manufacturing method 2.
That is, a chromium thin film was formed to a thickness of 100 nm by sputtering on the entire surface of one side of a glass substrate (thickness: 0.5 mm) of Pyrex (registered trademark) (code 7059, manufactured by Corning International Co., Ltd.). Further, a platinum thin film having a thickness of 200 nm was formed by sputtering and patterned by lift-off processing to form an electrode, a reference electrode, a microelectrode, and a wiring.
Of the electrodes, the first connection portion was in the form of a strip having a width of 1 mm, and the second connection portion was in the form of a strip having a width reduced in the range of 1 to 0.015 mm. Further, the reference electrode was in a square shape with a side of 0.3 mm. Further, the microelectrodes were in a square shape with a side of 30 μm, and the wirings were in a strip shape with a width of 15 μm.
Next, a silicon dioxide film having a thickness of 500 nm is formed on the obtained insulating substrate by plasma CVD using tetraethoxysilane as a deposition source, and a photoresist is patterned on the silicon dioxide film by photolithography. The silicon oxide film was patterned so that the reference electrode and the microelectrode were exposed by performing wet etching with hydrofluoric acid using this as a mask.
Next, a predetermined region on the insulating substrate is covered with a photoresist by photolithography, and further, a vacuum evaporation method using WR1 Partial (trade name, manufactured by Merck Co., Ltd.) as an evaporation source is applied on the coated photoresist and the insulating film. Then, the non-adhesive material precursor was coated to form a non-cell adhesion layer. At this time, the temperature of the vapor deposition source was 360 ° C. to 450 ° C., and vapor deposition was performed at a vacuum degree of 10 −3 Pa for 30 seconds.
Subsequently, the non-cell adhesion layer on the photoresist was removed using acetone together with the photoresist coated with the non-cell adhesion layer, thereby forming a cell arrangement portion and a cell connection portion. The diameter D ′ of the cell arrangement part was 30 μm, the width W ′ of the cell connection part was 0.75 μm, and the connection distance S ′ was 100 μm.
Next, a circular cylindrical partition wall made of a glass plate having a thickness of 0.7 mm, a height of 2.5 mm, and a hollow portion having a diameter of 3 mm in plan view is formed in a predetermined region on the insulating film. The device of the present invention was obtained by bonding and fixing.

本発明は、細胞機能の研究、細胞を用いるバイオアッセイや物質生産などの分野に利用可能である。   The present invention can be used in fields such as cell function research, cell-based bioassay and substance production.

本発明の第一の実施形態に係るデバイスを例示する図であり、(a)は平面図、(b)は斜視図である。It is a figure which illustrates the device concerning a first embodiment of the present invention, (a) is a top view and (b) is a perspective view. 本発明の第一の実施形態に係るデバイス上の微小電極配置部を拡大して例示する図であり、(a)は平面図、(b)は(a)の一部をさらに拡大して例示する平面図である。It is a figure which expands and illustrates the microelectrode arrangement | positioning part on the device which concerns on 1st embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) further expands and illustrates a part of (a). FIG. 図2(a)のIII−III線における縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view in the III-III line of Fig.2 (a). 本発明の第二の実施形態に係るデバイスを例示する平面図である。It is a top view which illustrates the device concerning a second embodiment of the present invention. 本発明の第二の実施形態に係るデバイス上の微小電極配置部を拡大して例示する図であり、(a)は平面図、(b)は(a)の一部をさらに拡大して例示する平面図である。It is a figure which expands and illustrates the microelectrode arrangement | positioning part on the device which concerns on 2nd embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) further expands and illustrates a part of (a). FIG. 図5(a)のIV−IV線における縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view in the IV-IV line of Fig.5 (a). 本発明の第一の実施形態に係るデバイスの製造工程を例示する図であり、(a)は微小電極配置部の平面図、(b)は(a)のI−I線における縦断面図である。It is a figure which illustrates the manufacturing process of the device which concerns on 1st embodiment of this invention, (a) is a top view of a microelectrode arrangement | positioning part, (b) is a longitudinal cross-sectional view in the II line of (a). is there. 本発明の第一の実施形態に係るデバイスの製造工程を例示する図であり、(a)は微小電極配置部の平面図、(b)は(a)のII−II線における縦断面図である。It is a figure which illustrates the manufacturing process of the device which concerns on 1st embodiment of this invention, (a) is a top view of a microelectrode arrangement | positioning part, (b) is a longitudinal cross-sectional view in the II-II line of (a). is there. 本発明の第一の実施形態に係るデバイスの製造工程を例示する図であり、(a)は微小電極配置部の平面図、(b)は(a)のIII−III線における縦断面図である。It is a figure which illustrates the manufacturing process of the device which concerns on 1st embodiment of this invention, (a) is a top view of a microelectrode arrangement | positioning part, (b) is a longitudinal cross-sectional view in the III-III line of (a). is there. 本発明の第一の実施形態に係るデバイスの製造工程の他の例を示す図であり、(a)は微小電極配置部の平面図、(b)は(a)のV−V線における縦断面図である。It is a figure which shows the other example of the manufacturing process of the device which concerns on 1st embodiment of this invention, (a) is a top view of a microelectrode arrangement | positioning part, (b) is a longitudinal section in the VV line of (a). FIG. 実施例1における微小電極配置部中の細胞の配置状態を模式的に示す平面図である。3 is a plan view schematically showing the arrangement state of cells in the microelectrode arrangement portion in Example 1. FIG. 実施例1における細胞の活動電位の測定結果であり、(a)はエピネフリン添加前の測定結果、(b)はエピネフリン添加後の測定結果である。It is a measurement result of the action potential of the cell in Example 1, (a) is a measurement result before epinephrine addition, (b) is a measurement result after epinephrine addition.

符号の説明Explanation of symbols

1,2・・・微小電極アレイデバイス、11・・・絶縁基板、17,27・・・微小電極、18,28・・・配線、15・・・絶縁膜、19・・・非細胞接着層、10,20・・・非積層領域、10a,20a・・・細胞配置部、10b,20b・・・細胞連結部、9・・・感光性樹脂、14,24・・・微小電極配置部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 ... Microelectrode array device, 11 ... Insulating substrate, 17, 27 ... Microelectrode, 18, 28 ... Wiring, 15 ... Insulating film, 19 ... Non-cell adhesion layer DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,20 ... Non-stacking area | region, 10a, 20a ... Cell arrangement | positioning part, 10b, 20b ... Cell connection part, 9 ... Photosensitive resin, 14, 24 ... Microelectrode arrangement | positioning part

Claims (9)

細胞電位を計測するための微小電極アレイデバイスであって、
絶縁基板上に微小電極と、該微小電極の配線と、前記微小電極を露出させるように該絶
縁基板上を被覆する絶縁膜とを備え、
前記絶縁膜上の所定領域にはさらに細胞の接着を阻害する非細胞接着層が設けられると共に、該非細胞接着層が設けられず、前記微小電極とその近傍の絶縁膜とが露出された絶縁基板上の領域が細胞配置部とされており、
前記微小電極及び/又は前記非細胞接着層が光透過性を有する材質からなることを特徴とする微小電極アレイデバイス。
A microelectrode array device for measuring cell potential,
A microelectrode on the insulating substrate, wiring of the microelectrode, and an insulating film covering the insulating substrate so as to expose the microelectrode;
An insulating substrate in which a non-cell adhesive layer that inhibits cell adhesion is further provided in a predetermined region on the insulating film, and the non-cell adhesive layer is not provided, and the microelectrode and the insulating film in the vicinity thereof are exposed. The upper area is the cell placement area ,
The microelectrodes and / or the microelectrode array device non-cell adhesive layer and wherein the Rukoto such a material having optical transparency.
複数個の前記細胞配置部が、前記非細胞接着層が設けられず前記絶縁膜が露出されてなる細胞連結部により連結されていることを特徴とする請求項に記載の微小電極アレイデバイス。 2. The microelectrode array device according to claim 1 , wherein a plurality of the cell arrangement portions are connected by a cell connection portion in which the non-cell adhesion layer is not provided and the insulating film is exposed. 前記非細胞接着層が、パーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルキルエーテル基を有する化合物を前記絶縁膜上に結合させて形成されたものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の微小電極アレイデバイス。 The microelectrode according to claim 1 or 2 , wherein the non-cell adhesion layer is formed by bonding a compound having a perfluoroalkyl group or a perfluoroalkyl ether group onto the insulating film. Array device. 前記化合物が、下記一般式(1)又は(2)で表されることを特徴とする請求項に記
載の微小電極アレイデバイス。
Figure 0005047878
(式中、Rは炭素数1〜16の直鎖状若しくは分岐鎖状のパーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルキルエーテル基を表し;R’は炭素数1〜16の直鎖状若しくは分岐鎖状のパーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルキルエーテル基から一つのフッ素原子を除いた基を表し;Rは下記式(11)〜(16)で表される基のいずれかであり、複数のRは互いに同一でも異なっていても良く;Yは式「−NH−C(=O)−」で表される基又はカルボニル基であり、複数のYは互いに同一でも異なっていても良く;Zは、一つ以上の水素原子がフッ素原子で置換されていても良いアルキル基又はアルキルオキシアルキル基に、一つの水素原子が置換されたエチレンオキシ基であり、複数のZは互いに同一でも異なっていても良く;j及びkはそれぞれ独立して0又は1であり、複数のj又はkは互いに同一でも異なっていても良く;l及びmはそれぞれ独立して0以上の整数であり、複数のl又はmは互いに同一でも異なっていても良く;lが2以上の整数である場合にはl個のZは互いに同一でも異なっていても良い。)
Figure 0005047878
(式中、Rは水酸基あるいは水酸基に置換可能な原子又は基を表し;Rは水素原子又は1価の炭化水素基を表し;nは1、2又は3であり、nが2又は3である場合にはn個のRは互いに同一でも異なっていても良く;nが1である場合には2個のRは互いに同一でも異なっていても良い。)
The microelectrode array device according to claim 3 , wherein the compound is represented by the following general formula (1) or (2).
Figure 0005047878
(In the formula, R 1 represents a linear or branched perfluoroalkyl group or perfluoroalkyl ether group having 1 to 16 carbon atoms; R 1 ′ represents a linear or branched chain having 1 to 16 carbon atoms; Represents a group in which one fluorine atom is removed from a perfluoroalkyl group or a perfluoroalkyl ether group; R 2 is any one of groups represented by the following formulas (11) to (16), and a plurality of R 2 may be the same or different; Y is a group represented by the formula “—NH—C (═O) —” or a carbonyl group, and a plurality of Y may be the same or different; Is an ethyleneoxy group in which one or more hydrogen atoms may be replaced by an alkyl group or alkyloxyalkyl group in which one hydrogen atom is substituted, and a plurality of Z may be the same or different from each other Even J and k are each independently 0 or 1, and a plurality of j or k may be the same or different from each other; l and m are each independently an integer of 0 or more, and a plurality of l or m may be the same or different from each other; when l is an integer of 2 or more, one Z may be the same or different from each other.
Figure 0005047878
(In the formula, R 3 represents a hydroxyl group or an atom or group that can be substituted with a hydroxyl group; R 4 represents a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group; n is 1, 2 or 3, and n is 2 or 3; And n R 3 may be the same or different from each other; when n is 1, the two R 4 may be the same or different from each other.)
前記一般式(1)又は(2)で表される化合物が、下記一般式(3)又は(4)で表されることを特徴とする請求項に記載の微小電極アレイデバイス。
Figure 0005047878
(式中、R1は炭素数1〜16の直鎖状若しくは分岐鎖状のパーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルキルエーテル基を表し;R1’は炭素数1〜16の直鎖状若しくは分岐鎖状のパーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルキルエーテル基から一つのフッ素原子を除いた基を表し;R2は下記式(11)〜(16)で表される基のいずれかであり、複数のR2は互いに同一でも異なっていても良く;mは0以上の整数であり、複数のmは互いに同一でも異なっていても良い。)
Figure 0005047878
(式中、Rは水酸基あるいは水酸基に置換可能な原子又は基を表し;Rは水素原子又は1価の炭化水素基を表し;nは1、2又は3であり、nが2又は3である場合にはn個のRは互いに同一でも異なっていても良く;nが1である場合には2個のRは互いに同一でも異なっていても良い。)
The microelectrode array device according to claim 4 , wherein the compound represented by the general formula (1) or (2) is represented by the following general formula (3) or (4).
Figure 0005047878
(Wherein R1 represents a linear or branched perfluoroalkyl group or perfluoroalkyl ether group having 1 to 16 carbon atoms; R1 ′ represents a linear or branched chain group having 1 to 16 carbon atoms; A group obtained by removing one fluorine atom from a perfluoroalkyl group or a perfluoroalkyl ether group; R2 is any one of groups represented by the following formulas (11) to (16), and a plurality of R2s are the same as each other However, m may be different; m is an integer of 0 or more, and a plurality of m may be the same or different from each other.)
Figure 0005047878
(In the formula, R 3 represents a hydroxyl group or an atom or group that can be substituted with a hydroxyl group; R 4 represents a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group; n is 1, 2 or 3, and n is 2 or 3; And n R 3 may be the same or different from each other; when n is 1, the two R 4 may be the same or different from each other.)
請求項1〜のいずれか一項に記載の微小電極アレイデバイスの製造方法であって、
絶縁基板上に微小電極及び該微小電極の配線を形成する工程と、
前記微小電極を露出させるように前記絶縁基板上に絶縁膜をパターニングする工程と、
前記絶縁基板上の絶縁膜がパターニングされた面を細胞の接着を阻害する非細胞接着層で被覆する工程と、
前記非細胞接着層上に感光性樹脂をパターニングし、該感光性樹脂をマスクとしてエッチングにより前記非細胞接着層の所定部位を除去し、前記微小電極とその近傍の絶縁膜とを露出させて細胞配置部を形成すると共に、さらに、該細胞配置部同士を連結する所定領域において絶縁膜が露出されてなる細胞連結部を形成するように、前記感光性樹脂をパターニングし、次いで前記感光性樹脂を除去する工程と、
を有することを特徴とする微小電極アレイデバイスの製造方法。
It is a manufacturing method of the microelectrode array device according to any one of claims 1 to 5 ,
Forming a microelectrode and wiring of the microelectrode on an insulating substrate;
Patterning an insulating film on the insulating substrate to expose the microelectrodes;
Coating the surface on which the insulating film on the insulating substrate is patterned with a non-cell adhesion layer that inhibits cell adhesion;
A photosensitive resin is patterned on the non-cell adhesive layer, a predetermined portion of the non-cell adhesive layer is removed by etching using the photosensitive resin as a mask, and the microelectrode and the insulating film in the vicinity thereof are exposed to form a cell. In addition to forming the placement portion, the photosensitive resin is patterned so as to form a cell connection portion in which an insulating film is exposed in a predetermined region where the cell placement portions are connected to each other , and then the photosensitive resin is formed. Removing, and
A method for producing a microelectrode array device, comprising:
請求項1〜のいずれか一項に記載の微小電極アレイデバイスの製造方法であって、
絶縁基板上に微小電極及び該微小電極の配線を形成する工程と、
前記微小電極を露出させるように前記絶縁基板上に絶縁膜をパターニングする工程と、
前記絶縁基板上の絶縁膜がパターニングされた面において、前記微小電極とその近傍の絶縁膜とを被覆するように感光性樹脂をパターニングする工程と、
前記絶縁基板上の感光性樹脂がパターニングされた面を細胞の接着を阻害する非細胞接着層で被覆する工程と、
前記感光性樹脂上の非細胞接着層を、該非細胞接着層で被覆されている感光性樹脂と共に除去して、前記微小電極とその近傍の絶縁膜とを露出させて細胞配置部を形成する工程と、
を有することを特徴とする微小電極アレイデバイスの製造方法。
It is a manufacturing method of the microelectrode array device according to any one of claims 1 to 5 ,
Forming a microelectrode and wiring of the microelectrode on an insulating substrate;
Patterning an insulating film on the insulating substrate to expose the microelectrodes;
Patterning a photosensitive resin so as to cover the microelectrode and the insulating film in the vicinity thereof on the surface on which the insulating film on the insulating substrate is patterned;
Coating the surface on which the photosensitive resin on the insulating substrate is patterned with a non-cell adhesion layer that inhibits cell adhesion;
Removing the non-cell adhesion layer on the photosensitive resin together with the photosensitive resin coated with the non-cell adhesion layer to expose the microelectrode and the insulating film in the vicinity thereof to form a cell arrangement portion When,
A method for producing a microelectrode array device, comprising:
前記細胞配置部と共に、さらに、該細胞配置部同士を連結する所定領域において絶縁膜が露出されてなる細胞連結部を形成するように、前記感光性樹脂をパターニングすることを特徴とする請求項に記載の微小電極アレイデバイスの製造方法。 Together with the cell arrangement portion, further, claim 7, characterized in that to form the cell connecting portion where the insulating film is exposed in a predetermined region for connecting the cell arrangement portions, patterning the photosensitive resin A manufacturing method of the microelectrode array device described in 1. 請求項1〜のいずれか一項に記載の微小電極アレイデバイスを用いたバイオアッセイ法であって、
前記微小電極アレイデバイス上の細胞配置部に計測対象の細胞を配置し、微小電極により該細胞の電位を計測する工程を有することを特徴とするバイオアッセイ法。
A bioassay method using the microelectrode array device according to any one of claims 1 to 5 ,
A bioassay method comprising a step of placing a measurement target cell on a cell placement portion on the microelectrode array device and measuring the potential of the cell with the microelectrode.
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