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生物传感器和生物芯片制造技术

技术编号:19395908 阅读:21 留言:0更新日期:2018-11-10 04:41
本发明专利技术的生物传感器包括:具有形成有第一区域和与第一区域邻接配设的第二区域的面的基板;配置于第一区域上、检测出的电阻值对应于所输入的磁场而发生变化的磁阻效应元件;配置于第二区域上的软磁性体薄膜;保护膜,其配置于第一区域上和第二区域上的两个区域上,覆盖软磁性体薄膜的表面,并且在第二区域上配置于最上部,仅在第二区域上在外表面具有识别上述生物体分子的亲和性物质;和MR覆盖膜,至少在第一区域上配置于最上部,配置于磁阻效应元件的上方的保护膜上,实质上不具有亲和性物质。软磁性体薄膜以将上述软磁性体薄膜上所聚集的磁珠的悬浮磁场的叠层面内方向成分向上述磁阻效应元件传递的方式构成,保护膜和MR覆盖膜由彼此不同的材料构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生物传感器和生物芯片
本专利技术涉及生物传感器和生物芯片。本申请基于2016年3月28日在日本提出的日本特愿2016-063490号、以及2016年5月25日在日本提出的日本特愿2016-104468号主张优先权,将其内容援引于此。
技术介绍
作为磁传感器,大多使用巨磁阻效应(GMR)元件、磁隧道结(TMR)元件或各向异性磁阻效应(AMR)等磁阻效应元件(例如参照专利文献1)。磁阻效应元件是输出的电阻值对应于所输入的磁场而发生变化的元件,基于该输出的电阻值,能够计量检测出的磁场的变化。图5和图6是用于说明现有的生物传感器500的图。如图5所示,生物传感器500依次包括基板101、磁阻效应元件102、保护膜107和捕捉标靶生物体分子的生物体分子捕捉层109。试样中的生物体分子被生物体分子捕捉层109捕捉,与上述生物体分子具有亲和性的磁珠介由上述生物体分子被生物体分子捕捉层109捕捉之后,在横向施加磁场时(施加磁场105),由磁珠104产生悬浮磁场111,悬浮磁场111被输入至磁阻效应元件102。图6是表示现有的生物传感器500所使用的现有的磁阻元件102的详细情况的图。如图6所示,磁阻效应元件102具有三个一组的曲折(meander)结构。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特表2005-513475号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题如图5所示,在现有的生物传感器500中,外部磁场的施加方向与磁阻效应元件102的感磁方向一致,因此,在为了增强来自磁珠104的悬浮磁场111而增强作为外部磁场的施加磁场105时,存在磁阻效应元件的磁敏层的磁化饱和、无法获得必要的输出的问题。如图6所示,在曲折结构中,存在磁珠104配置于磁阻效应元件102上的情况和配置于磁阻效应元件102间的情况。由于上述的配置的差异,即磁阻效应元件102与磁珠104的相对位置,输出产生变动,因此,存在磁珠的数量或浓度的测定值出现偏差、无法得到令人满意的精度的问题。为了解决上述问题,本专利技术的专利技术人开发了能够算出试样中所含的生物体分子的分子数、能够以高精度和高灵敏度确保试样中的生物体分子的定量性的生物传感器。图7是表示根据本专利技术的专利技术人开发出的生物传感器中的P、Q、R、S部位上的GMR输出的测量值模拟依赖磁珠的位置的GMR输出的结果的曲线图、以及表示作为磁珠位置的P、Q、R、S部位的生物传感器的截面图。在图7所示的生物传感器的截面图中,符号10为生物传感器,符号2为磁阻效应元件,符号3为软磁性体薄膜,符号4为磁珠。如图7所示,其课题在于,GMR输出根据本专利技术的专利技术人开发的生物传感器上的磁珠的位置而发生变动。本专利技术是鉴于上述情况而完成的,提供一种能够抑制GMR输出的变动、以高精度和高灵敏度检测试样中的生物体分子的生物传感器。用于解决技术问题的技术方案为了解决上述技术问题,本专利技术的专利技术人进行了深入研究,结果发现:通过在磁阻效应元件的上方配置覆盖膜,能够抑制GMR输出的变动,从而完成了本专利技术。即,本专利技术包括如下方式。本专利技术的第一方式的生物传感器为用于检测试样中的生物体分子的生物传感器,上述生物传感器包括:基板,其具有形成有第一区域和与上述第一区域邻接配设的第二区域的面;磁阻效应元件,其配置于上述第一区域上,检测出的电阻值对应于所输入的磁场而发生变化;配置于上述第二区域上的软磁性体薄膜;保护膜,其配置于上述第一区域上和上述第二区域上的两个区域上,覆盖上述软磁性体薄膜的表面,并且在上述第二区域上配置于最上部,仅在上述第二区域上在外表面具有识别上述生物体分子的亲和性物质;和MR覆盖膜,至少在上述第一区域上配置于最上部,配置于上述磁阻效应元件的上方的上述保护膜上,实质上不具有上述亲和性物质,上述软磁性体薄膜以将上述软磁性体薄膜上所聚集的磁珠的悬浮磁场的叠层面内方向成分向上述磁阻效应元件传递的方式构成,上述保护膜和上述MR覆盖膜由彼此不同的材料构成。上述方式的生物传感器可以进一步在上述MR覆盖膜的外表面具有抑制上述生物体分子的非特异性吸附的物质。可以构成上述保护膜的材料为贵金属、构成上述MR覆盖膜的材料为氧化物。可以构成上述保护膜的材料为氧化物、构成上述MR覆盖膜的材料为贵金属。上述贵金属可以为选自金、银、铂、铑、钌和钯中的至少1种。上述氧化物可以为选自氧化铝、二氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化铟、氧化钽、氧化锌、氧化镓和氧化锡中的至少1种。抑制上述非特异性吸附的物质可以具有选自巯基、异硫氰酸酯基和二硫醚基中的至少1个。抑制上述非特异性吸附的物质可以具有烷氧基硅烷基和膦酸基中的至少任一个。上述保护膜可以由多个膜构成。上述MR覆盖膜在构成上述保护膜的多个膜中的最上部的膜以外的膜上的上述第一区域和第二区域都配置。上述MR覆盖膜可以在构成上述保护膜的多个膜中的最上部的膜以外的膜上的仅上述第一区域配置。本专利技术的第二方式的生物芯片具有上述第一方式的生物传感器。专利技术效果根据本专利技术的上述方式,能够抑制GMR输出的变动,能够以高精度和高灵敏度检测试样中的生物体分子。附图说明图1是示意性地表示本专利技术的第一实施方式的生物传感器的截面图。图2是示意性地表示本专利技术的第二实施方式的生物传感器的截面图。图3是示意性地表示本专利技术的第三实施方式的生物传感器的截面图。图4是示意性地表示本专利技术的第四实施方式的生物传感器的截面图。图5是现有的磁性检测型生物传感器的截面图。图6是现有的磁性检测型生物传感器的立体图。图7是表示根据生物传感器中的P、Q、R、S部位上的GMR输出的测量值模拟依赖磁珠的位置的GMR输出的结果的曲线图、以及表示作为磁珠位置的P、Q、R、S部位的生物传感器的截面图。具体实施方式◇生物传感器本专利技术的一个实施方式的生物传感器包括基板、磁阻效应元件、保护膜和MR覆盖膜。上述基板具有形成有第一区域和与上述第一区域邻接配设的第二区域的面。上述磁阻效应元件以配置于上述第一区域上、检测出的电阻值对应于所输入的磁场而发生变化的方式构成。上述软磁性体薄膜以配置于上述第二区域上、将上述软磁性体薄膜上所聚集的磁珠的悬浮磁场的叠层面内方向成分向上述磁阻效应元件传递的方式构成。上述保护膜配置于上述第一区域上和上述第二区域上的两个区域上,覆盖上述软磁性体薄膜的表面,并且在上述第二区域上配置于最上部,仅在上述第二区域上在外表面具有识别上述生物体分子的亲和性物质。上述MR覆盖膜至少在上述第一区域上配置于最上部,配置于上述磁阻效应元件的上方的上述保护膜上,实质上不具有上述亲和性物质。上述保护膜和上述MR覆盖膜由彼此不同的材料构成。其中,在本说明书中,“生物传感器”意指感知酶、抗原、抗体、核酸(不限于DNA、RNA等,例如也包括LNA等人工核酸)等生物体材料(可以来自天然,也可以为化学合成的物质)的传感器。另外,“MR覆盖膜”意指用于保护磁阻效应元件(MagnetoResistiveeffectDevice)的膜。本实施方式的生物传感器具备实质上不具有亲和性物质的MR覆盖膜,因而能够抑制GMR输出的变动,能够以高精度和高灵敏度检测试样中的生物体分子。在本说明书中,“实质上不具有亲和性物质”意指完全不含亲和性物质,或者例如在MR覆盖膜上非特异性地吸附有亲和性物质的情况下,仅具有不能捕捉生物体分子的程度的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物传感器,其用于检测试样中的生物体分子,所述生物传感器的特征在于,包括:基板,其具有形成有第一区域和与所述第一区域邻接配设的第二区域的面;磁阻效应元件,其配置于所述第一区域上,检测出的电阻值对应于所输入的磁场而发生变化;配置于所述第二区域上的软磁性体薄膜;保护膜,其配置于所述第一区域上和所述第二区域上的两个区域上,覆盖所述软磁性体薄膜的表面,并且在所述第二区域上配置于最上部,仅在所述第二区域上在外表面具有识别所述生物体分子的亲和性物质;和MR覆盖膜,其至少在所述第一区域上配置于最上部,配置于所述磁阻效应元件的上方的所述保护膜上,实质上不具有所述亲和性物质,所述软磁性体薄膜以将所述软磁性体薄膜上所聚集的磁珠的悬浮磁场的叠层面内方向成分向所述磁阻效应元件传递的方式构成,所述保护膜和所述MR覆盖膜由彼此不同的材料构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.28 JP 2016-063490;2016.05.25 JP 2016-104461.一种生物传感器,其用于检测试样中的生物体分子,所述生物传感器的特征在于,包括:基板,其具有形成有第一区域和与所述第一区域邻接配设的第二区域的面;磁阻效应元件,其配置于所述第一区域上,检测出的电阻值对应于所输入的磁场而发生变化;配置于所述第二区域上的软磁性体薄膜;保护膜,其配置于所述第一区域上和所述第二区域上的两个区域上,覆盖所述软磁性体薄膜的表面,并且在所述第二区域上配置于最上部,仅在所述第二区域上在外表面具有识别所述生物体分子的亲和性物质;和MR覆盖膜,其至少在所述第一区域上配置于最上部,配置于所述磁阻效应元件的上方的所述保护膜上,实质上不具有所述亲和性物质,所述软磁性体薄膜以将所述软磁性体薄膜上所聚集的磁珠的悬浮磁场的叠层面内方向成分向所述磁阻效应元件传递的方式构成,所述保护膜和所述MR覆盖膜由彼此不同的材料构成。2.根据权利要求1所述的生物传感器,其特征在于:进一步在所述MR覆盖膜的外表面具有抑制所述生物体分子的非特异性吸附的物质。3.根据权利要求1或2所述的生物传感器,其特征在于:构成所述保护膜...

【专利技术属性】
技术研发人员:原谷进坪池祥生北川寿美子菊川隆柚贺春希
申请(专利权)人:TDK株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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