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一种用于神经电位测量的微电极，其尖端具有硅纳米结构，能够进行细胞内多通道记录。”我们将考虑一种插入电极并测量动作电位的方法。大脑中各个神经的特征和网络，在这项研究中，我们利用硅纳米加工技术制造了尖端带有多个纳米探针的电极，作为可以插入并固定在体内的微电极，并提出了一种可以轻松实现细胞内记录的生物信息测量装置。首先建立了从纳米电极提取纳米结构的方法。我们研究了通过离子蚀刻等干法蚀刻提取结构的方法。所使用的材料是硅单晶基板或SOI（Silicon on在该基板上涂敷对电子束或紫外线激光敏感的抗蚀剂，并通过改变曝光输出、注入时间、焦点等来尝试图案化，我们检查了条件。接下来，使用该抗蚀剂作为掩模，我们使用反应离子蚀刻（RIE）来蚀刻硅部分。最后，使用氢氟酸或氢氟酸蒸汽去除牺牲的SiO2层，发现可以提取出纳米尺寸的图案化硅探针，使用紫外激光光刻系统，图案约为100 nm。可以同时创建多个约 700 nm 的探针。