スクリーン印刷による電極バイオセンサーチップの開発と量産化

株式会社吉田製作所は、家電製品（携帯・スマホ、タッチパネルなど）や自動車の車載品（カーナビなど）の部品をスクリーン印刷で製造してきた。バイオセンサーチップは医療、ウイルス検出、食品の安全確認、環境モニタリングなど応用範囲が広く、潜在的に大きな市場を持つ。一方で市販チップは1個約500円と高く、研究開発が進みにくい分野だった。

バイオセンサーチップの電極設計は、実績のある有限会社バイオデバイステクノロジーと協力して行った。ペーストはカーボン、銀／塩化銀、レジストの3種類で試験し、印刷可能枚数と生産性を基準に、安価で印刷品質の良いカーボンペーストと銀／塩化銀ペーストを候補にした。基材は実績のあるガラスエポキシ樹脂から、安価で耐熱性のある同等の樹脂に変更したところ、平滑性に問題はあったが印刷仕上がりと機能性は同等だった。印刷版は寸法精度の高いステンレス製を検討したが、ペーストの添付量が少なく失敗したため、従来のテトロン製で量産する方針に変えた。印刷機は画像位置決め半自動スクリーン印刷機を導入し、支柱4本のスライド式でインキの偏りを抑え、CCDカメラで位置決めを行えるようにした。評価は印刷の位置ずれを見る『モデル評価』と電極部の電圧を見る『CV評価』の2種類を実施した。

高精度の大型印刷機の導入で印刷精度と印刷スピードが向上し、コストダウンできた。CCDカメラによる位置決めで作業時間が短縮した。印刷面積が従来の6倍になり生産性が上がった。ペーストの選定で印刷可能枚数が約10倍になった。これらにより、バイオセンサーチップの量産に必要な生産能力向上とコストダウンを実現した。

今後は本格的な量産と販売に向けて、加工しやすい基材の選定と、印刷以外の加工・管理の一元化に取り組む。印刷したチップの抜き加工が量産には必要である。