シリコンナノ生体情報計測デバイス

硅纳米生物信息测量装置

基本信息

批准号：
14750174
负责人：
竹内昌治
金额：
$ 2.24万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目指す最終ゴールは,細胞内多チャンネル記録が可能な,シリコンナノ構造を先端にもつ神経電位計測用微小電極を実現することである.脳内の神経一本一本に「物理的に」電極を刺入し,活動電位を計測する手法を検討する.脳内の個々の神経の特性及びネットワークの迅速な解明のために,容易に神経細胞内に刺入かつ固定可能な微小電極として,本研究では,シリコンナノマシンニングを用いて,先端に複数のナノプローブを持つ電極を製作し,細胞内記録を容易に実現する生体情報計測デバイスを提案した.本補助金によって,まずは,ナノ電極におけるナノ構造の抽出法を確立した.ここでは,RIE(Reactive Ion Etching)法などのドライエッチングによって構造を抽出する方法を検討した.材料として用いるのは,シリコンの単結晶基板または,SOI(Silicon on Insulator)基板である.これに電子線または、UVレーザーに感光するレジストを塗布し,直接描画によりパターニングを試みた.露光出力や注入時間,フォーカスなどを変化させることによって,精密なパターンが得られる条件を検討した.次にこのレジストをマスクとして反応性イオンエッチング(RIE)法を用いて,シリコン部分をエッチングする.最後に犠牲層であるSiO2層をフッ酸あるいは,フッ酸の蒸気によって除去し,ナノサイズでパターニングされたシリコンプローブを抽出できることが分かった.その結果,電子線直接描画法を用いたものでは,約100nm程度のパターン,UVレーザ描画装置を用いた方法では,約700nm程度のプローブを複数本同時に実現できることが分かった.

这项研究的最终目标是实现微电极在尖端的硅纳米结构中进行神经潜在测量，能够具有细胞内多通道记录。我们通过将电极插入大脑中的每个神经并测量动作电位来研究一种测量动作电位的方法。为了快速阐明大脑中单个神经的特征和网络，我们提出了一种生物信息测量装置，该设备使用硅纳米机械加工来制造用尖端的多个纳米探针制造电极，从而易于实现细胞内记录。有了这项赠款，我们首先建立了一种在纳米电极中提取纳米结构的方法。在这里，我们研究了一种通过干蚀刻（例如RIE（反应性离子蚀刻）方法）提取结构的方法。这些材料用作硅单晶底物或SOI（硅）。这是一个绝缘子基材。对该基板施加了对电子束或紫外激光器敏感的抗性，并通过直接绘制尝试了图案。检查了通过改变暴露输出，注入时间，焦点等获得精确模式的条件。接下来，使用这种抗性作为掩模，使用反应性离子蚀刻（RIE）方法蚀刻了硅部分。最后，发现可以通过氢氟酸或氢氟酸蒸气去除牺牲层SiO2层以提取纳米尺寸的硅探针。结果，发现使用直接电子束图方法，可以使用紫外线激光绘图设备同时实现多个约100 nm的多个探针。