(57)【要約】  透光性を有する平坦な基板と、複数の微小チャンバーが設けられた疎水層と、複数の微小チャンバーの開口部に形成された脂質二重膜とを備え、それぞれの微小チャンバー内に電極が設けられており、基板において、疎水層が設けられている側を上方とするとき、下記Ａ）およびＢ）の少なくともいずれか一方を満たすことにより、基板の下方から基板へと入射した光が基板を透過して微小チャンバーの内部へと進入し、かつ、微小チャンバーの内部から基板へと入射した光が基板を透過して基板の下方へと脱出するように構成されている。Ａ）電極が、それぞれの微小チャンバーの内側面に設けられている。Ｂ）電極が、それぞれの微小チャンバーの底面に透明電極として設けられている。
2016199741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する平坦な基板と、
前記基板上に設けられ疎水性物質からなる層であって、複数の微小チャンバーの開口部が該層の主面上に規則的かつ高密度に配列するよう設けられ、前記微小チャンバーの容量が４０００×１０−１８ｍ３以下である、疎水層と、
試験用液体が満たされた状態の前記複数の微小チャンバーの開口部に前記試験用液体を封止するように形成された脂質二重膜とを備え、
それぞれの前記微小チャンバー内に電極が設けられており、
前記基板において、前記疎水層が設けられている側を上方とするとき、
下記Ａ）およびＢ）の少なくともいずれか一方を満たすことにより、前記基板の下方から前記基板へと入射した光が前記基板を透過して前記微小チャンバーの内部へと進入し、かつ、前記微小チャンバーの内部から前記基板へと入射した光が前記基板を透過して前記基板の下方へと脱出するように構成されている、
高密度微小チャンバーアレイ。
Ａ）前記電極が、それぞれの前記微小チャンバーの内側面に設けられている。
Ｂ）前記電極が、それぞれの前記微小チャンバーの底面に透明電極として設けられている。
【請求項２】
前記電極が金属であって、それぞれの前記微小チャンバーの内側面に設けられている、請求項１に記載の高密度微小チャンバーアレイ。
【請求項３】
前記金属がクロムである、請求項２に記載の高密度微小チャンバーアレイ。
【請求項４】
前記微小チャンバーの内部に、生体高分子が集積されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の高密度微小チャンバーアレイ。
【請求項５】
さらに、前記脂質二重膜の上方に反対電極を備える、請求項１ないし４のいずれかに記載の高密度微小チャンバーアレイ。
【請求項６】
前記微小チャンバーが形成された面が底面となる液体流路を備える、
請求項１ないし５のいずれかに記載の高密度微小チャンバーアレイ。
【請求項７】
請求項５に記載の高密度微小チャンバーアレイと、
前記電極と前記反対電極との間に電圧を印加する電圧印加装置とを備える、
高密度微小チャンバーアレイシステム。
【請求項８】
請求項２または３に記載の高密度微小チャンバーアレイと、
前記電極内を前記基板と平行に電流を流すことで前記電極を発熱させる電流印加装置とを備える、
高密度微小チャンバーアレイシステム。
【請求項９】
さらに、前記脂質二重膜の上方に設けられた反対電極と、
前記電極と前記反対電極との間に電圧を印加する電圧印加装置とを備える、
請求項８に記載の高密度微小チャンバーアレイシステム。
【請求項１０】
透光性を有する平坦な基板と、前記基板上に設けられた疎水性物質からなる層であって、複数の微小チャンバーの開口部が該層の主面上に規則的かつ高密度に配列するよう設けられ、前記微小チャンバーの容量が４０００×１０−１８ｍ３以下である、疎水層とを備え、それぞれの前記微小チャンバー内に電極が設けられており、前記基板において、前記疎水層が設けられている側を上方とするとき、下記Ａ）およびＢ）の少なくともいずれか一方を満たすことにより、前記基板の下方から前記基板へと入射した光が前記基板を透過して前記微小チャンバーの内部へと進入し、かつ、前記微小チャンバーの内部から前記基板へと入射した光が前記基板を透過して前記基板の下方へと脱出するように構成されている、高密度微小チャンバーアレイを用意し、
前記複数の微小チャンバーの開口部に脂質二重膜を形成し、ここで前記脂質二重膜は膜タンパク質を保持するものであり、 
前記電極と前記脂質二重膜の上方に設けられた反対電極との間に電圧を印加することで前記膜タンパク質の性質を変化させる、
膜タンパク質の解析方法。
Ａ）前記電極が、それぞれの前記微小チャンバーの内側面に設けられている。
Ｂ）前記電極が、それぞれの前記微小チャンバーの底面に透明電極として設けられている。
【請求項１１】
透光性を有する平坦な基板と、前記基板上に設けられた疎水性物質からなる層であって、複数の微小チャンバーの開口部が該層の主面上に規則的かつ高密度に配列するよう設けられ、前記微小チャンバーの容量が４０００×１０−１８ｍ３以下である、疎水層とを備え、それぞれの前記微小チャンバー内に電極が設けられており、前記基板において、前記疎水層が設けられている側を上方とするとき、下記Ａ）およびＢ）の少なくともいずれか一方を満たすことにより、前記基板の下方から前記基板へと入射した光が前記基板を透過して前記微小チャンバーの内部へと進入し、かつ、前記微小チャンバーの内部から前記基板へと入射した光が前記基板を透過して前記基板の下方へと脱出するように構成されている、高密度微小チャンバーアレイを用意し、
前記電極に電圧を印加することで、前記複数の微小チャンバーの内部に生体高分子を集積し、その後、
前記複数の微小チャンバーの開口部に前記生体高分子を封止するように脂質二重膜を形成する、方法。
Ａ）前記電極が、それぞれの前記微小チャンバーの内側面に設けられている。
Ｂ）前記電極が、それぞれの前記微小チャンバーの底面に透明電極として設けられている。 
【請求項１２】
請求項２または３に記載の高密度微小チャンバーアレイを用意し、
前記電極に電流を流すことで前記電極を発熱させることで、前記微小チャンバー内に封止された前記試験用液体の温度を制御する、方法。
【請求項１３】
請求項５に記載の高密度微小チャンバーアレイを用意し、
前記電極と前記反対電極との間に電流を印加することにより前記脂質二重膜に細胞を融合させることで、前記細胞由来の膜タンパク質を前記脂質二重膜へと移行させる、方法。
【請求項１４】
前記高密度微小チャンバーアレイを用意するステップは、前記脂質二重膜の上方に反対電極を設けるステップを含み、
前記膜タンパク質は、前記電極と前記反対電極との間に電流を印加することにより前記脂質二重膜に細胞を融合させることで前記脂質二重膜へと導入された、前記細胞由来の膜タンパク質である、請求項１０に記載の膜タンパク質の解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高密度微小チャンバーアレイおよびこれを用いた測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、平坦な基板と、基板の表面に疎水性の物質により規則的に高密度に配列するよう形成された容量が４０００×１０−１８ｍ３以下の複数の微小チャンバーと、試験用水溶液が満たされた状態の複数の微小チャンバーの開口部に試験用水溶液を液封するよう形成された脂質二重膜とを備える高密度微小チャンバーアレイを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開第２０１５−０４０７５４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の高密度微小チャンバーアレイを基礎として、その応用技術の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の側面にかかる高密度微小チャンバーアレイは、透光性を有する平坦な基板と、前記基板上に設けられ疎水性物質からなる層であって、複数の微小チャンバーの開口部が該層の主面上に規則的かつ高密度に配列するよう設けられ、前記微小チャンバーの容量が４０００×１０−１８ｍ３以下である、疎水層と、試験用液体が満たされた状態の前記複数の微小チャンバーの開口部に前記試験用液体を封止するように形成された脂質二重膜とを備え、それぞれの前記微小チャンバー内に電極が設けられており、前記基板において、前記疎水層が設けられている側を上方とするとき、下記Ａ）およびＢ）の少なくともいずれか一方を満たすことにより、前記基板の下方から前記基板へと入射した光が前記基板を透過して前記微小チャンバーの内部へと進入し、かつ、前記微小チャンバーの内部から前記基板へと入射した光が前記基板を透過して前記基板の下方へと脱出するように構成されている。
Ａ）前記電極が、それぞれの前記微小チャンバーの内側面に設けられている。
Ｂ）前記電極が、それぞれの前記微小チャンバーの底面に透明電極として設けられている。【０００６】
第２の側面にかかる膜タンパク質の解析方法は、透光性を有する平坦な基板と、前記基板上に設けられた疎水性物質からなる層であって、複数の微小チャンバーの開口部が該層の主面上に規則的かつ高密度に配列するよう設けられ、前記微小チャンバーの容量が４０００×１０−１８ｍ３以下である、疎水層とを備え、それぞれの前記微小チャンバー内に電極が設けられており、前記基板において、前記疎水層が設けられている側を上方とするとき、下記Ａ）およびＢ）の少なくともいずれか一方を満たすことにより、前記基板の下方から前記基板へと入射した光が前記基板を透過して前記微小チャンバーの内部へと進入し、かつ、前記微小チャンバーの内部から前記基板へと入射した光が前記基板を透過して前記基板の下方へと脱出するように構成されている、高密度微小チャンバーアレイを用意し、前記複数の微小チャンバーの開口部に脂質二重膜を形成し、ここで前記脂質二重膜は膜タンパク質を保持するものであり、前記電極と前記脂質二重膜の上方に設けられた反対電極との間に電圧を印加することで前記膜タンパク質の性質を変化させる。
Ａ）前記電極が、それぞれの前記微小チャンバーの内側面に設けられている。
Ｂ）前記電極が、それぞれの前記微小チャンバーの底面に透明電極として設けられている。【０００７】
第３の側面にかかる方法は、透光性を有する平坦な基板と、前記基板上に設けられた疎水性物質からなる層であって、複数の微小チャンバーの開口部が該層の主面上に規則的かつ高密度に配列するよう設けられ、前記微小チャンバーの容量が４０００×１０−１８ｍ３以下である、疎水層とを備え、それぞれの前記微小チャンバー内に電極が設けられており、前記基板において、前記疎水層が設けられている側を上方とするとき、下記Ａ）およびＢ）の少なくともいずれか一方を満たすことにより、前記基板の下方から前記基板へと入射した光が前記基板を透過して前記微小チャンバーの内部へと進入し、かつ、前記微小チャンバーの内部から前記基板へと入射した光が前記基板を透過して前記基板の下方へと脱出するように構成されている、高密度微小チャンバーアレイを用意し、前記電極に電圧を印加することで、前記複数の微小チャンバーの内部に生体高分子を集積し、その後、前記複数の微小チャンバーの開口部に前記生体高分子を封止するように脂質二重膜を形成する。
Ａ）前記電極が、それぞれの前記微小チャンバーの内側面に設けられている。
Ｂ）前記電極が、それぞれの前記微小チャンバーの底面に透明電極として設けられている。 
【発明の効果】
【０００８】
高密度微小チャンバーアレイの応用技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイの概略構成の一例を示す平面図である。
【図２】図２は、第１実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイの図１におけるＡ−Ａ断面および該断面の一部を拡大して示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイシステムの一例を示す概念図である。
【図４】図４は、第１実施形態の変形例にかかる高密度微小チャンバーアレイの概略構成を示す平面図である。
【図５】図５は、第１実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイの製造方法の一例を示す工程図である。
【図６】図６は、第１実施形態における微小チャンバーデバイスの形成（工程Ｓ１００）の一例を示す工程図である。
【図７】図７は、第１実施形態における脂質二重膜の形成（工程Ｓ１２０）の一例を示す工程図である。
【図８Ａ】図８Ａは、第１実施形態の微小チャンバーデバイスの形成において、基板を用意する工程を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、第１実施形態の微小チャンバーデバイスの形成において、基板上に電極層を形成する工程を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、第１実施形態の微小チャンバーデバイスの形成において、電極層上に物質膜を形成する工程を示す図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、第１実施形態の微小チャンバーデバイスの形成において、物質膜上にレジストを形成する工程を示す図である。
【図８Ｅ】図８Ｅは、第１実施形態の微小チャンバーデバイスの形成において、レジストをパターニングする工程を示す図である。
【図８Ｆ】図８Ｆは、第１実施形態の微小チャンバーデバイスの形成において、パターニングされたレジストをマスクとして物質膜をエッチングする工程を示す図である。
【図８Ｇ】図８Ｇは、第１実施形態の微小チャンバーデバイスの形成において、レジストを除去する工程を示す図である。
【図８Ｈ】図８Ｈは、第１実施形態の微小チャンバーデバイスの形成において、パターニングされた物質膜をマスクとして電極層をエッチングする工程を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、第１実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイでの脂質二重膜の形成において、試験用液体で液体流路を満たす工程を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、第１実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイでの脂質二重膜の形成において、脂質を含有する有機溶媒を導入する工程を示す図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、第１実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイでの脂質二重膜の形成において、膜形成用液体を導入する工程を示す図である。
【図１０】図１０は、第１実験例における、印加電圧（破線）と蛍光強度（実線）の変化を示す図である。
【図１１】図１１は、第２実験例における、蛍光強度の時間変化と膜電位との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、第２実験例における、Ｆ型ＡＴＰ合成酵素のプロトン輸送速度（縦軸）と膜電位の大きさ（横軸）との関係を示す図である。
【図１３】図１３は、第２実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイシステムの概略構成の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、第３実施形態において生体高分子が集積された高密度微小チャンバーアレイの概略構成の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、第３実施形態における生体高分子集積高密度微小チャンバーアレイの製造方法の一例を示す工程図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、第４実施形態の脂質二重膜へと細胞を融合させる方法において、液体流路に細胞を導入する工程を示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、第４実施形態の脂質二重膜へと細胞を融合させる方法において、細胞が脂質二重膜へと融合された状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
脂質二重膜を介して生じる種々の生体分子反応、例えば膜輸送過程や膜透過反応、膜表面での酵素反応などでは、反応生成物の拡散に長時間かかることや、酵素活性に伴った物質濃度の変化は極めて緩やかであることなどから、脂質二重膜を介して生じる種々の生体分子反応を高感度に検出することが困難となりやすい。チャンバーの容量が大きいとチャンバー内の濃度変化が小さくなり、濃度変化としての検出が困難となる。チャンバー数が少ないと、生体分子の反応が極めて遅いために、全てのチャンバーで反応が生じない場合が生じ、検出が困難となる。したがって、脂質二重膜により液封された極めて容量が小さな多数の微小チャンバーが高密度で形成された高密度微小チャンバーアレイが必要となる。特許文献１は、かかる高密度微小チャンバーアレイを開示する。しかしながら、その応用技術については未検討の部分があった。
【００１１】
発明者は、従来の高密度微小チャンバーアレイの応用技術を見出すべく、鋭意検討した。その結果、以下の知見を得た。なお、以下の知見はあくまで本発明をなすきっかけとなったものであり、本発明を限定するものではない。
【００１２】
すなわち、上記高密度微小チャンバーアレイが開発されたことにより、膜タンパクによる膜横断型の物質輸送等の計測が効率的に実施可能となった。ところで、膜タンパクの活性は膜電位の影響を受ける場合がある。生体内では、イオンの能動輸送により膜電位が積極的に制御され、これにより膜タンパクの活性が調節されている場合もある。高密度微小チャンバーアレイに形成した脂質二重膜において膜電位を制御することができれば、膜タンパクの性質をより詳細に解明できる可能性がある。しかしながら、従来の高密度微小チャンバーアレイでは膜電位の制御ができなかった。
【００１３】
かかる洞察に基づき、発明者は、従来の高密度微小チャンバーアレイにおいて、チャンバー内部に電極を形成することで、脂質二重膜の膜電位を制御しうることに想到した。電極を用いて膜電位を制御することで、膜タンパクの性質が膜電位によってどのように変化するかを測定することが可能となった。
【００１４】
電極をチャンバー内部に設けることは、従来の高密度微小チャンバーアレイについてのさらなる応用面も切り拓くことになった。すなわち、電極に電流を印加することで発熱させれば、チャンバーの温度を制御することが可能になる。電極を用いて電場を発生させることにより、生体高分子等をチャンバー内部に誘引して集積することも可能になる。細胞表面の膜タンパクをチャンバーに張られた脂質二重膜に移行させるには、細胞融合の技術を用いることが可能である。
【００１５】
基板等は透光性を有するように構成する。基板の下方から基板へと入射した光が基板を透過して微小チャンバーの内部へと進入し、かつ、微小チャンバーの内部から基板へと入射した光が基板を透過して基板の下方へと脱出するように構成することで、微小チャンバー内の反応を効果的に検出することができる。
【００１６】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態はあくまで一例であり、本発明を限定するものではない。
【００１７】
以下で説明する実施形態は、いずれも本発明の望ましい一具体例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、あくまで一例であり、本発明を限定するものではない。また、以下の実施形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より望ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。また、図面において、同じ符号が付いたものは、説明を省略する場合がある。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したもので、形状及び寸法比等については正確な表示ではない場合がある。また、製造方法においては、必要に応じて、各工程の順序等が変更されてもよいし、他の工程が追加されてもよい。
【００１８】
（第１実施形態）
第１実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイは、透光性を有する平坦な基板と、基板上に設けられ疎水性物質からなる層であって、複数の微小チャンバーの開口部が該層の主面上に規則的かつ高密度に配列するよう設けられ、微小チャンバーの容量が４０００×１０−１８ｍ３以下である、疎水層と、試験用液体が満たされた状態の複数の微小チャンバーの開口部に試験用液体を封止するように形成された脂質二重膜とを備え、それぞれの微小チャンバー内に電極が設けられており、基板において、疎水層が設けられている側を上方とするとき、下記Ａ）およびＢ）の少なくともいずれか一方を満たすことにより、基板の下方から基板へと入射した光が基板を透過して微小チャンバーの内部へと進入し、かつ、微小チャンバーの内部から基板へと入射した光が基板を透過して基板の下方へと脱出するように構成されている。
Ａ）電極が、それぞれの微小チャンバーの内側面に設けられている。
Ｂ）電極が、それぞれの微小チャンバーの底面に透明電極として設けられている。
【００１９】
上記高密度微小チャンバーアレイは、さらに、脂質二重膜の上方に反対電極を備えてもよい。
【００２０】
上記高密度微小チャンバーアレイは、さらに、微小チャンバーが形成された面が底面となる液体流路を備えてもよい。
【００２１】
上記液体流路は、疎水層の上面と、疎水層の上方に配置された天井の下面との間に形成されてもよい。天井は、ガラス板で構成されていてもよい。
【００２２】
第１実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイシステムは、上記高密度微小チャンバーアレイと、電極と反対電極との間に電圧を印加する電圧印加装置とを備える。
【００２３】
第１実施形態にかかる膜タンパク質の解析方法は、透光性を有する平坦な基板と、基板上に設けられた疎水性物質からなる層であって、複数の微小チャンバーの開口部が該層の主面上に規則的かつ高密度に配列するよう設けられ、微小チャンバーの容量が４０００×１０−１８ｍ３以下である、疎水層とを備え、それぞれの微小チャンバー内に電極が設けられており、基板において、疎水層が設けられている側を上方とするとき、下記Ａ）およびＢ）の少なくともいずれか一方を満たすことにより、基板の下方から基板へと入射した光が基板を透過して微小チャンバーの内部へと進入し、かつ、微小チャンバーの内部から基板へと入射した光が基板を透過して基板の下方へと脱出するように構成されている、高密度微小チャンバーアレイを用意し、複数の微小チャンバーの開口部に脂質二重膜を形成し、ここで脂質二重膜は膜タンパク質を保持するものであり、電極と脂質二重膜の上方に設けられた反対電極との間に電圧を印加することで膜タンパク質の性質を変化させる。
Ａ）電極が、それぞれの微小チャンバーの内側面に設けられている。
Ｂ）電極が、それぞれの微小チャンバーの底面に透明電極として設けられている。
【００２４】
［装置構成］
図１は、第１実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイの概略構成の一例を示す平面図である。図２は、第１実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイの図１におけるＡ−Ａ断面および該断面の一部を拡大して示す図である。以下、図１および図２を参照しつつ、第１実施形態の高密度微小チャンバーアレイ２０の装置構成について説明する。
【００２５】
図１および図２に例示されるように、高密度微小チャンバーアレイ２０は、基板２２と、疎水層２４と、脂質二重膜３０と、電極２３とを備えている。
【００２６】
基板２２は、透光性を有し、かつ平坦である。基板２２は、例えばガラス、アクリル樹脂等で構成されうる。基板２２の材料、厚み、および形状等は、基板２２の下方から基板２２へと入射した光が基板２２を透過して微小チャンバー２６の内部へと進入し、かつ、微小チャンバー２６の内部から基板２２へと入射した光が基板２２を透過して基板２２の下方へと脱出可能であれば特に限定されない。具体的には例えば、厚みは、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよいし、０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下であってもよいし、０．７ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であってもよい。平面視における基板２２の大きさは特に限定されない。
【００２７】
疎水層２４は、基板２２上に設けられ疎水性物質からなる層である。疎水性物質としては、例えばフッ素樹脂などの疎水性の樹脂、およびガラスなどの樹脂以外の物質が含まれる。疎水層２４の厚みは、後述する微小チャンバーの容積に応じて適宜に調整されうる。具体的には例えば、１０ｎｍ以上１００μｍ以下であってもよいし、１００ｎｍ以上５μｍ以下であってもよいし、２５０ｎｍ以上１μｍ以下であってもよい。
【００２８】
疎水層２４には、複数の微小チャンバー２６の開口部が、疎水層２４の主面上に規則的かつ高密度に配列するよう設けられている。微小チャンバー２６の容量は４０００×１０−１８ｍ３以下（４０００μｍ３以下）である。微小チャンバー２６の容量は、例えば、０．１×１０−１８ｍ３以上４０００×１０−１８ｍ３以下であってもよいし、０．５×１０−１８ｍ３以上４００×１０−１８ｍ３以下であってもよいし、１×１０−１８ｍ３以上４０×１０−１８ｍ３以下であってもよい。
【００２９】
図１および図２に示すように、微小チャンバー２６は、筒状の形状をなしてもよい。図１および図２に示すように、微小チャンバー２６は、基板２２が底面をなし、疎水層２４（または、疎水層２４および電極２３）が側面をなす、筒状の形状をなしてもよい。
【００３０】
微小チャンバー２６の容量を４０００×１０−１８ｍ３以下としているから、第１実施形態の高密度微小チャンバーアレイ２０を生体分子反応の検出に用いることにより、微小チャンバー２６内の生体分子数を少なくすることができる。この結果、生体分子１個の反応によるチャンバー内の濃度変化を大きくし、濃度変化として検出する際の検出感度を高くすることができ、生体分子の反応が極めて遅くても、生体分子の反応を高感度で検出することができる。また、こうした微小な微小チャンバー２６を高密度に多数形成したアレイとしているから、生体分子の反応が生じる頻度が低くても、いずれかのチャンバーで反応が生じるため、生体分子の反応を高感度で検出することができる。ここで、微小チャンバー２６の容量は、試験対象の生体分子の反応速度の大きさや生体分子の含有率などにより定められるものであり、生体分子の反応速度の大きさが大きいものであれば４０００×１０−１８ｍ３以下とするのが好適であり、生体分子の反応速度の大きさが小さいとき等には、１０００×１０−１８ｍ３以下や１００×１０−１８ｍ３以下としてもよい。
【００３１】
微小チャンバー２６の深さは、例えば、１０ｎｍ以上１００μｍ以下であってもよいし、１００ｎｍ以上５μｍ以下であってもよいし、２５０ｎｍ以上１μｍ以下であってもよい。
【００３２】
微小チャンバー２６の開口部は、例えば円形とすることができる。円形とする場合の円の直径は、例えば、０．１μｍ以上１００μｍ以下であってもよいし、０．５μｍ以上５０μｍ以下であってもよいし、１μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。
【００３３】
規則的とは、例えば、基板の厚み方向から見て、各チャンバーが基板上に、格子状、マトリクス状、千鳥状等に配列することを言う。規則的とは、例えば、各チャンバーが複数の列をなすように一定間隔で配列されていることを意味しうる。
【００３４】
高密度とは、例えば、１平方ｍｍ（１ｍｍ２）あたりのチャンバーの数が、０．１×１０３個以上２０００×１０３個以下であってもよいし、１×１０３個以上１０００×１０３個以下であってもよいし、５×１０３個以上１００×１０３個以下であってもよい。１ｃｍ２（１×１０−４［ｍ２］）当たりに換算すると、１０×１０３個以上２００×１０６個以下であってもよいし、１００×１０３個以上１００×１０６個以下であってもよいし、０．５×１０６個以上１０×１０６個であってもよい。
【００３５】
高密度微小チャンバーアレイ２０において、複数の微小チャンバー２６は、深さが１００μｍ以下で、円形に換算したときに直径が１００μｍ以下となるよう形成されているものとしたり、深さが２μｍ以下で、円形に換算したときに直径が１０μｍ以下となるよう形成されているものとしたり、深さが１μｍ以下で、円形に換算したときに直径が５μｍ以下となるよう形成されているものとしたりすることもできる。こうすれば、基板２０の表面に疎水性物質および電極層による薄膜を形成し、薄膜に複数の微小チャンバー２６を形成する手法を用いて高密度微小チャンバーアレイ２０を形成することができ、高密度微小チャンバーアレイ２０を比較的容易に形成することができる。
【００３６】
微小チャンバー２６は、それぞれ厚さが５００ｎｍを含む所定厚範囲の疎水性物質および電極層による薄膜に、円形に換算したときに直径が１μｍを含む所定直径範囲となるよう形成されているものとすることもできる。試験対象の生体分子の反応速度の大きさや生体分子の含有率を考慮すると共に製造の容易さも考慮すると、微小チャンバー２６の深さや直径は数百ｎｍから数μｍが好適であると考えられる。ここで、「所定厚範囲」は、例えば、５００ｎｍの０．１倍の５０ｎｍ以上で５００ｎｍの１０倍の５μｍ以下の範囲としたり、５００ｎｍの０．５倍の２５０ｎｍ以上で５００ｎｍの２倍の１μｍ以下の範囲としたりすることができる。「所定直径範囲」は、例えば、１μｍの０．１倍の１００ｎｍ以上で１μｍの１０倍の１０μｍ以下の範囲としたり、１μｍの０．５倍の５００ｎｍ以上で１μｍの２倍の２μｍ以下の範囲としたりすることができる。
【００３７】
「所定厚範囲」は、特に限定されない。例えば、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であってもよいし、２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であってもよいし、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であってもよい。「所定厚範囲」は、例えば、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよいし、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよいし、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。微小チャンバーの深さを小さく（数十ｎｍ）し、微小チャンバーの容積を小さく（数百ａＬ程度）すると、測定感度は更に向上する（Soga, N. et al., 2015, Attolitre-sized lipid bilayer chamber array for rapid detection of single transporters, Scientific Reports, 5:11025）。
【００３８】
一例において、それぞれの微小チャンバー２６は、厚さＤが１μｍの疎水層２４と電極２３に、直径Ｒが５μｍとなるよう形成されている。したがって、それぞれの微小チャンバー２６の容量Ｌは、Ｌ＝π（２．５×１０−６）２×１×１０−６［ｍ３］≒１９．６×１０−１８［ｍ３］となる。仮に微小チャンバー２６を縦横２μｍの間隔で配列したものとすると、１つの微小チャンバー２６に必要な面積Ｓは一辺が７μｍの正方形となり、Ｓ＝（７×１０−６）２［ｍ２］＝４９×１０−１２［ｍ２］と計算される。したがって、ガラス基板２２には、１ｃｍ２（１×１０−４［ｍ２］）当たり約２×１０６個（１平方ｍｍ当たり２０×１０３個）の微小チャンバー２６が形成されることになる。
【００３９】
脂質二重膜３０は、試験用液体が満たされた状態の複数の微小チャンバー２６の開口部に試験用液体を封止するように形成されている。試験用液体は、脂質二重膜３０を形成可能な液体であれば特に限定されないが、具体的には例えば水溶液とすることができる。
【００４０】
脂質二重膜３０は、脂質の親水基が微小チャンバー２６側（図２中、下側）に向いた第１脂質膜３２と、脂質の疎水基が微小チャンバー２６側（図２中、下側）に向いた第２脂質膜３４とが、疎水基が内側になるように重なるように形成されている。第１脂質膜３２や第２脂質膜３４を構成する脂質としては、大豆や大腸菌由来等の天然脂質、ＤＯＰＥ（ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン）やＤＯＰＧ（ジオレオイルホスファチジルグリセロール）等の人工脂質を用いることができる。
【００４１】
脂質二重膜３０は、膜タンパク質が再構成されているものとすることもできる。こうすれば、高密度微小チャンバーアレイ２０を、種々の膜タンパク質を介しての生体分子反応等の検出に用いることができる。膜タンパク質を脂質二重膜３０に再構成する方法については後述する。
【００４２】
電極２３は、それぞれの微小チャンバー２６の内部に設けられている。各電極２３は互いに電気的に接続されていてもよい。基板２２において、疎水層２４が設けられている側を上方とするとき、以下のＡ）およびＢ）の少なくともいずれか一方を満たす。Ａ）およびＢ）の両方を満たしてもよい。
Ａ）電極２３が、それぞれの微小チャンバー２６の内側面に設けられている。
Ｂ）電極２３が、それぞれの微小チャンバー２６の底面に透明電極として設けられている。
【００４３】
上記Ａ、すなわち電極が微小チャンバーの内側面に設けられている構成を採用した場合には、上記Ｂのように透明電極を採用した場合に比べ、底面を通過する光の減衰が少なくなり、測定感度が向上する。上記Ｂにおいて透明電極表面の親水性が低い場合には、微小チャンバーからの液体の抜け出しが問題となりうるが、上記Ａのように電極を微小チャンバーの内側面に設ける場合には、かかる問題が軽減されうる。
【００４４】
図２に示す例では、電極２３が、それぞれの微小チャンバー２６の内側面に設けられている。電極２３は、金属で構成されていてもよい。金属としては、例えば、銅、銀、金、白金、アルミ、クロム、塩化銀等を用いることができる。電極２３は、金属以外の材料で構成されていてもよい。具体的には例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウムスズ）、ＩＺＯ（酸化インジウムスズと酸化亜鉛とからなる材料）、ＺｎＯ、ＩＧＺＯ（インジウム、ガリウム、亜鉛、酸素から構成される材料）等で構成されていてもよい。
【００４５】
電極２３の厚みは、例えば、１０ｎｍ以上１００μｍ以下であってもよいし、１００ｎｍ以上５μｍ以下であってもよいし、２５０ｎｍ以上１μｍ以下であってもよい。
【００４６】
かかる構成において、基板２２の下方から基板２２へと入射した光は、基板２２を透過して微小チャンバー２６の内部へと進入し、かつ、微小チャンバー２６の内部から基板２２へと入射した光は、基板２２を透過して基板２２の下方へと脱出する。
【００４７】
電極２３を用いて電圧を印加することで、微小チャンバー２６内の反応を促進することが可能である。よって、高密度微小チャンバーアレイ２０を、検査装置および培養装置等に応用することもできる。
【００４８】
図３は、第１実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイシステムの一例を示す概念図である。図３に示す変形例では、高密度微小チャンバーアレイ２０Ａが、高密度微小チャンバーアレイ２０の構成に加え、脂質二重膜３０の上方に反対電極２７を備えている。以下、図３を参照しつつ、第１実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイシステム１００について説明する。
【００４９】
図３に例示されるように、高密度微小チャンバーアレイシステム１００は、基板２２と、疎水層２４と、脂質二重膜３０と、電極２３と、反対電極２７と、電圧印加装置２８とを備えている。基板２２と、疎水層２４と、脂質二重膜３０と、電極２３とについては、上述した通りであるので、詳細な説明を省略する。
【００５０】
反対電極２７は、脂質二重膜３０の上方に設けられた電極である。反対電極２７は、複数の微小チャンバー２６に跨るように設けられていてもよい。反対電極２７は、全ての微小チャンバー２６に跨るように設けられていてもよい。反対電極２７は、基板２２の厚み方向から見た大きさおよび形状が、基板２２と略一致していてもよい。反対電極２７は、金属で構成されていてもよい。金属としては、例えば、銅、銀、金、アルミ、クロム等を用いることができる。基板２２から反対電極２７までの距離は、例えば、１μｍ以上１０ｍｍ以下であってもよいし、２μｍ以上１ｍｍ以下であってもよいし、１０μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。
【００５１】
反対電極２７は、それぞれの微小チャンバー２６に対応するように設けられていてもよい。具体的には例えば、本実施形態にかかる微小チャンバーデバイス（図１、図２参照）を一対、微小チャンバーの開口部が互いに向き合うように張り合わせる場合において、一方の微小チャンバーデバイスの電極が電極２３となり、他方の微小チャンバーデバイスの電極が反対電極２７とされてもよい。
【００５２】
電圧印加装置２８は、電極２３と反対電極２７との間に電圧を印加する。電圧印加装置２８は、例えば、直流電圧を印加するものであってもよい。電圧印加装置２８としては、具体的には例えば、ファンクションジェネレーター（例えば、株式会社エヌエフ回路設計ブロック製）を用いることができる。
【００５３】
電極２３と反対電極２７との間に電圧を印加することで、微小チャンバー２６内の反応を促進することが可能である。よって、高密度微小チャンバーアレイシステム１００を、検査装置および培養装置等に応用することもできる。
【００５４】
［変形例］
図４は、第１実施形態の変形例にかかる高密度微小チャンバーアレイの概略構成を示す平面図である。以下、図４を参照しつつ、変形例にかかる高密度微小チャンバーアレイ２０Ｂについて説明する。
【００５５】
図４に示す例において、高密度微小チャンバーアレイ２０Ｂは、基板２２と、疎水層２４と、脂質二重膜３０と、電極２３Ｔとを備えている。基板２２と、疎水層２４と、脂質二重膜３０とについては、上述した通りであるので、詳細な説明を省略する。
【００５６】
電極２３Ｔは、それぞれの微小チャンバー２６の底面に透明電極として設けられている。図４に示す例では、電極２３Ｔは、基板２２の全面を覆うように構成されている。電極２３Ｔとしては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウムスズ）、ＩＺＯ（酸化インジウムスズと酸化亜鉛とからなる材料）、ＺｎＯ、ＩＧＺＯ（インジウム、ガリウム、亜鉛、酸素から構成される材料）等で構成されうる。
【００５７】
かかる構成でも、基板２２の下方から基板２２へと入射した光は、基板２２および電極２３Ｔを透過して微小チャンバー２６の内部へと進入し、かつ、微小チャンバー２６の内部から電極２３Ｔおよび基板２２へと入射した光は、電極２３Ｔおよび基板２２を透過して基板２２の下方へと脱出する。
【００５８】
本変形例において、電極２３Ｔの厚さは、基板２２の下方から基板２２へと入射した光が基板２２を透過して微小チャンバー２６の内部へと進入し、かつ、微小チャンバー２６の内部から基板２２へと入射した光が基板２２を透過して基板２２の下方へと脱出可能であれば特に限定されない。
【００５９】
なお、微小チャンバー２６の内側面に設けられた電極と、底面に透明電極として設けられた電極とを組み合わせて１の電極として構成してもよい。具体的には例えば、図１に示す電極２３と、図４に示す電極２３Ｔとを組み合わせて１の電極としてもよい。
【００６０】
［製造方法］
以下、第１実施形態の高密度微小チャンバーアレイ２０の製造方法について説明する。図５は、第１実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイの製造方法の一例を示す工程図である。
【００６１】
第１実施形態の高密度微小チャンバーアレイ２０は、まず、脂質二重膜３０により開口部が液封されていない微小チャンバーデバイスを形成し（工程Ｓ１００）、形成した微小チャンバーデバイスに試験用液体を導入し（工程Ｓ１１０）、試験用液体が各微小チャンバー２６に満たされた状態で各微小チャンバー２６の開口部を液封するように脂質二重膜３０を形成して（工程Ｓ１２０）、完成する。微小チャンバーデバイスの形成（工程Ｓ１００）は、例えば図６に示す工程図により行なわれ、脂質二重膜３０の形成（工程Ｓ１２０）は、例えば図７に示す工程図により行なわれる。以下、微小チャンバーデバイスの形成について説明し、その後、脂質二重膜３０の形成について説明する。
【００６２】
１．微小チャンバーデバイスの形成
微小チャンバーデバイスの形成工程は、例えば、基板２２の表面に電極材料と疎水性物質の薄膜を順次形成し、薄膜表面の複数の微小チャンバー２６を形成する部分以外の部分にレジストを形成し、ドライエッチングにより疎水性物質の薄膜に複数の微小チャンバー２６の一部を形成し、レジストを除去し、さらに疎水性物質の層をマスクとしたウエットエッチングにより電極材料の薄膜に複数の微小チャンバー２６の残部を形成するものとすることができる。こうすれば、高精度で比較的容易に高密度微小チャンバーアレイ２０を製造することができる。なお、ドライエッチング以外の手法、例えばナノインプリンティングなどの手法を用いて疎水性物質の薄膜に複数の微小チャンバー２６の一部を形成するものとしてもよいのは勿論である。
【００６３】
図６は、第１実施形態における微小チャンバーデバイスの形成（工程Ｓ１００）の一例を示す工程図（工程Ｓ２００〜Ｓ２７０）である。図８Ａ〜図８Ｈに微小チャンバーデバイスの形成の各工程の状態を示す。微小チャンバーデバイスの形成は、まず、ガラス基板２２のガラス表面を洗浄するための表面処理として、１０Ｍの水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液にガラス基板２２を２４時間程度浸す（工程Ｓ２００、図８Ａ）。
【００６４】
次に、ガラス基板２２の表面に、真空蒸着装置を用いて金属を蒸着することで、電極層２３ａを形成する（工程Ｓ２１０、図８Ｂ）。金属の種類としては、例えば、銀、金、クロム等を用いることができる。厚みとしては、例えば、５００ｎｍ程度とすることができる。
【００６５】
次に、疎水性の物質（例えば、旭硝子株式会社製のフッ素樹脂（ＣＹＴＯＰ））をスピンコートして物質膜２４ａを形成し、物質膜２４ａを電極層２３ａの表面に密着させる（工程Ｓ２２０、図８Ｃ）。スピンコートの条件としては、例えば、４０００ｒｐｓ（revolution per second）で３０秒を用いることができ、この場合、物質膜２４ａは膜厚が約５００ｎｍとなる。物質膜２４ａの電極層２３ａ表面への密着は、例えば、１８０℃のホットプレートで１時間ベークすることにより行なうことができる。
【００６６】
次に、物質膜２４ａの表面にレジスト２５ａをスピンコートにより形成し、レジスト２５ａを物質膜２４ａの表面に密着させる（工程Ｓ２３０、図８Ｄ）。レジスト２５ａとしては、AZ Electronic Materials製のAZ-4903などを用いることができる。スピンコートの条件としては、例えば、４０００ｒｐｓ（revolution per second）で６０秒を用いることができる。レジスト２５ａの物質膜２４ａの表面への密着は、例えば、１１０℃のホットプレートで５分間ベークして、レジスト２５ａ内の有機溶媒を蒸発させることにより行なうことができる。
【００６７】
次に、微小チャンバー２６のパターンのマスクを用いてレジスト２５ａを露光し、レジスト専用の現像液に浸して現像して微小チャンバー２６を形成する部分が除かれたレジスト２５ｂを形成する（工程Ｓ２４０、図８Ｅ）。露光の条件は、例えば、SAN-EI製の露光機によりUV power 250Wで７秒照射する条件を用いることができる。現像の条件としては、例えば、AZ Electronic Materials製のAZ developerに５分浸す条件を用いることができる。
【００６８】
次に、レジスト２５ｂによりマスクされた物質膜２４ａをドライエッチングすることにより、物質膜２４ａから微小チャンバー２６となる部分を取り除いた物質膜２４ｂとし（工程Ｓ２５０、図８Ｆ）、レジスト２５ｂを除去する（工程Ｓ２６０、図８Ｇ）。ドライエッチングは、例えば、Samco製のReactive ion etching装置で、エッチング条件として、Ｏ２ 50sccm, Pressure 10Pa, Power 50W, Time 30minを用いることができる。レジスト２５ｂの除去は、アセトンに浸し、イソプロパノールで洗浄した後に純水で洗浄することにより行なうことができる。
【００６９】
次に、金属層２３ａをウェットエッチングすることにより、微小チャンバー２６を完成させる（工程Ｓ２７０、図８Ｈ）。ウェットエッチングは、例えば、形成途中の微小チャンバーデバイスを金属エッチング液に浸漬した後で純水で洗浄することにより行なうことができる。
【００７０】
かかる方法により、ガラス基板２２の表面に疎水層２４と電極２３とにより複数の微小チャンバー２６が形成された微小チャンバーデバイスが完成されうる。
【００７１】
微小チャンバー２６の形状や大きさは生体分子の反応速度の大きさなどにより適宜定めればよい。例えば、深さＤが１０μｍで直径Ｒが４０μｍとなるように微小チャンバー２６を形成したり、深さＤが２μｍで直径Ｒが１０μｍとなるように微小チャンバー２６を形成したりしてもよい。実用的で実現可能な微小チャンバー２６の最小のサイズとしては深さＤおよび直径Ｒがともに数１００ｎｍ程度のものと考えられる。また、試験対象の生体分子の反応速度の大きさや生体分子の含有率を考慮すると共に製造の容易さも思慮すると、微小チャンバー２６の深さや直径は数百ｎｍから数μｍが実用的に好適であると考えられる。したがって、微小チャンバー２６を、深さが５００ｎｍを含む所定深さ範囲で、円形に換算したときに直径が１μｍを含む所定直径範囲となるよう形成すればよい。
【００７２】
「所定深さ範囲」としては、５００ｎｍを含むオーダーとして考えればよく、例えば、５００ｎｍの０．１倍の５０ｎｍ以上で５００ｎｍの１０倍の５μｍ以下の範囲を用いたり、５００ｎｍの０．５倍の２５０ｎｍ以上で５００ｎｍの２倍の１μｍ以下の範囲を用いればよい。
【００７３】
「所定厚範囲」は、特に限定されない。例えば、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であってもよいし、２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であってもよいし、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であってもよい。「所定厚範囲」は、例えば、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよいし、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよいし、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。微小チャンバーの深さを小さく（数十ｎｍ）し、微小チャンバーの容積を小さく（数百ａＬ程度）すると、測定感度は更に向上する（Soga, N. et al., 2015, Attolitre-sized lipid bilayer chamber array for rapid detection of single transporters, Scientific Reports, 5:11025）。
【００７４】
「所定直径範囲」としては、１μｍを含むオーダーとして考えればよく、例えば、１μｍの０．１倍の１００ｎｍ以上で１μｍの１０倍の１０μｍ以下の範囲を用いたり、１μｍの０．５倍の５００ｎｍ以上で１μｍの２倍の２μｍ以下の範囲を用いればよい。
【００７５】
生体分子の反応に対する検出感度は、微小チャンバー２６内の分子数に反比例するため、生体分子反応を高感度で検出するための実用的で実現可能な微小チャンバー２６の最大の容量Ｌは４０００×１０−１８［ｍ３］程度でよいと考えられる。例えば、深さが５μｍで直径Ｒが３０μｍの微小チャンバー（容量Ｌが３５３２．５×１０−１８［ｍ３］）を形成して実験を行なったが、良好な生体分子の反応に対する検出感度を得ることができた。この場合、隣接する微小チャンバーの間隔を４μｍとすると、１つの微小チャンバーに必要な面積Ｓは一辺が３４μｍの正方形となり、Ｓ＝（３４×１０−６）２［ｍ２］＝１１５６×１０−１２［ｍ２］と計算される。したがって、ガラス基板には、１ｃｍ２（１×１０−４［ｍ２］）当たり約０．８６×１０５個の微小チャンバーが形成されることになり、生体分子の反応が生じる頻度が低くても、いずれかの微小チャンバーで反応が生じるため、生体分子の反応を高感度で検出することができるものとなる。
【００７６】
２．脂質二重膜３０の形成
脂質二重膜３０の形成工程は、例えば、複数の微小チャンバー２６が形成された面が略水平な底面を形成する液体流路４８に試験用液体を流すことにより複数の微小チャンバー２６に試験用液体を充填し、液体流路４８に脂質二重膜３０を形成する脂質を含有する脂質含有有機溶媒を流すことにより脂質の親水基が複数の微小チャンバー２６の試験用液体側に向いた状態の第１脂質膜３２を微小チャンバー２６の開口部に形成し、液体流路４８に膜形成用液体を流すことにより脂質の疎水基が第１脂質膜３２側を向いた状態の第２脂質膜３４を第１脂質膜３２に重ねるように形成することにより脂質二重膜３０を形成するものである。
【００７７】
図７は、第１実施形態における脂質二重膜３０の形成（工程Ｓ１２０）の一例を示す工程図（工程Ｓ３００〜Ｓ３１０）である。図９Ａ〜９Ｃに脂質二重膜３０の形成の各工程の状態を示す。脂質二重膜３０の形成の前段階として、微小チャンバーデバイスにスペーサ４２を介在させつつ、液体導入孔４６が形成されたガラス板４４を載せる。これにより、微小チャンバーデバイスの微小チャンバー２６が形成された面が略水平な底面となる液体流路４８が形成される。液体導入孔４６から試験用液体を導入して試験用液体で液体流路４８を満たしておく（図９Ａ）。ここで、試験用液体の組成としては、例えば、水溶液とすることができ、具体的には例えば、１０ｍＭのｐＨ緩衝液（ｐＨ５〜９）と、２０μＭの蛍光指示薬（Ｃａｌ５２０やｐＨｒｏｄｏなど）と、１０ｍＭの塩化ナトリウムとを含有する液体など、種々のものを用いることができる。
【００７８】
試験用液体で液体流路４８が満たされた状態で液体導入孔４６から脂質３５を含有する有機溶媒を導入する（図７の工程Ｓ３００、図９Ｂ）。ここで、脂質３５としては、大豆や大腸菌由来等の天然脂質、ＤＯＰＥ（ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン）やＤＯＰＧ（ジオレオイルホスファチジルグリセロール）等の人工脂質を用いることができる。有機溶媒としては、ヘキサデカンやクロロホルムを用いることができる。脂質３５を含有する有機溶媒が導入されると、微小チャンバー２６に試験用液体が満たされた状態で、脂質３５の親水基が微小チャンバー２６側に向いた状態の第１脂質膜３２により微小チャンバー２６の開口部が液封される。
【００７９】
そして、液体導入孔４６から脂質二重膜３０を形成するための膜形成用液体を導入して（図７の工程Ｓ３１０、図９Ｃ）、脂質二重膜３０を形成する。膜形成用液体の組成としては、例えば、１０ｍＭのｐＨ緩衝液（ｐＨ５〜９）と、１０ｍＭの塩化ナトリウムとを含む液体を用いることができる。なお、第１実施形態の高密度微小チャンバーアレイ２０は、脂質二重膜３０を形成した後に、ガラス板４４とスペーサ４２を取り除くことにより完成する。
【００８０】
脂質二重膜３０の形成工程の後に、脂質二重膜３０に膜タンパク質を再構成する再構成工程を備えるものとすることもできる。こうすれば、脂質二重膜３０に膜タンパク質が再構成された高密度微小チャンバーアレイ２０を得ることができる。こうした脂質二重膜３０に膜タンパク質が再構成された高密度微小チャンバーアレイ２０は、膜タンパク質を介しての生体分子反応等の検出に用いることができる。この態様とした場合、再構成工程は、膜タンパク質を含む細胞膜断片，タンパク質を埋め込んだ脂質二重膜、水溶性タンパク質、タンパク質を取り込んだリポソーム、界面活性剤により可溶化させたタンパク質のいずれかを脂質二重膜３０に導入し、脂質二重膜３０にタンパク質を組み込んで膜タンパク質とする工程であってもよい。脂質二重膜にタンパク質を組み込む手法としては、リポソームの場合には膜融合などを用いることができ、界面活性剤により可溶化させたタンパク質の場合には熱揺動などを用いることができる。
【００８１】
以上説明した第１実施形態の高密度微小チャンバーアレイ２０の製造方法によれば、比較的容易に、脂質二重膜３０により液封された極めて容量が小さな多数の微小チャンバー２６を高密度に形成した高密度微小チャンバーアレイ２０を製造することができる。
【００８２】
第１実施形態の高密度微小チャンバーアレイ２０によれば、各微小チャンバー２６の容量Ｌが１９．６×１０−１８［ｍ３］と極めて小さいから、第１実施形態の高密度微小チャンバーアレイ２０を生体分子反応の検出に用いることにより、微小チャンバー２６内の生体分子数を少なくすることができる。この結果、生体分子１個の反応による微小チャンバー２６内の濃度変化の程度を大きくし、濃度変化として検出する際の検出感度を高くすることができる。生体分子の反応が極めて遅くても、生体分子の反応を高感度で検出することができる。また、微小な微小チャンバー２６を１ｃｍ２（１×１０−４［ｍ２］）当たり約２×１０６個と高密度に多数形成したアレイとしているから、生体分子の反応が生じる頻度が低くても、いずれかの微小チャンバー２６で反応が生じるため、生体分子の反応を高感度で検出することができる。
【００８３】
［膜タンパク質の解析方法］
第１実施形態の高密度微小チャンバーアレイ２０は、更に、脂質二重膜３０に膜タンパク質を再構成することで、膜タンパク質の解析に用いることができる。すなわち、第１実施形態にかかる膜タンパク質の解析方法は、第１実施形態の高密度微小チャンバーアレイを用意し、複数の微小チャンバーの開口部に脂質二重膜を形成する。脂質二重膜には膜タンパク質を保持させる。その上で、電極と脂質二重膜の上方に設けられた反対電極との間に電圧を印加することで膜タンパク質の性質を変化させる。
【００８４】
膜タンパク質の性質としては、例えば、脂質二重膜を介した物質の輸送特性、膜タンパク質の触媒特性、膜タンパク質のコンフォメーション等が含まれうる。
【００８５】
まず、脂質二重膜３０に膜タンパク質を再構成する手法について説明する。脂質二重膜にタンパク質を組み込む手法としては、リポソームの場合には膜融合などを用いることができ、界面活性剤により可溶化させたタンパク質の場合には熱揺動などを用いることができる。以下、より具体的に説明する。
【００８６】
膜タンパク質の再構成は、微小チャンバーデバイスにスペーサ４２を介してガラス板４４を乗せて液体流路４８が形成された状態（図９Ａ参照）で、ガラス板４４の液体導入孔４６から容量５０μＬのリポソームに再構成させた膜タンパク質の溶液を導入し、１時間インキュベートして、膜融合により膜タンパク質を脂質二重膜３０に組み込むことにより行なうことができる。
【００８７】
図９Ａに示されているように、液体流路４８は、疎水層２４と、疎水層２４の上方に配置された天井との間に形成される。液体流路４８は、厚みが一定の空間であってもよい。図９Ａに示す例では、天井はガラス板４４の下面である。
【００８８】
均一な脂質膜を効率的に形成するためには、一定の流速で水溶液および脂質溶液を流す必要がある。微小チャンバーの上方に液体流路を配置することで、全ての微小チャンバーに対して同時かつ均一に流体を供給することができる。これにより、効率的に脂質膜を形成することが可能となる。
【００８９】
機能的な脂質膜を形成する場合、脂質膜を薄膜化する必要がある。薄膜化には流体によるせん断力が有効である。液体流路を配置することで、脂質膜上に水溶液を流すことができ、そのせん断力により効率的に脂質膜を薄膜化することが可能となる。
【００９０】
流路の天井部に金属をパターニングすることで、反対電極２７も容易に設置できる。例えば、ガラス板４４の表面に反対電極２７が形成されうる。反対電極２７は、膜電位の制御および、その他の生体分子の操作に活用できる。
【００９１】
膜タンパク質の溶液の組成としては、例えば、１０ｎＭのＦｏＦ１（膜タンパク質であるＡＴＰ合成酵素）と、１ｍＭのｐＨ７のＭＯＰＳ（３−モルホリノプロパン−１−スルホン酸）と、１０ｍＭの塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）と、２ｍＭの塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）とを含む溶液を用いることができる。
【００９２】
このように第１実施形態の高密度微小チャンバーアレイ２０の脂質二重膜３０に膜タンパク質を再構成したものとすれば、第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０を、膜タンパク質を介しての生体分子反応等の検出に用いることができる。
【００９３】
なお、脂質二重膜３０に膜タンパク質を再構成する手法は、リポソームを用いる方法に限定されない。例えば、界面活性剤で可溶化させた膜タンパク質や水溶性タンパク質などを導入して脂質二重膜３０に再構成するものとしてもよい。例えば、界面活性剤で可溶化させた膜タンパク質を脂質二重膜３０に再構成する場合、ガラス板４４の液体導入孔４６から容量５０μＬの界面活性剤で可溶化された膜タンパク質溶液を導入し、１時間インキュベートして、熱揺動により膜タンパク質を脂質二重膜３０に組み込むものとすればよい。膜タンパク質溶液の組成としては、例えば、１０ｎＭのＦｏＦ１（膜タンパク質であるＡＴＰ合成酵素）と、０．０１〜０．１％のデシルマルトシド（n-decyl-β-maltoside：界面活性剤）と、１ｍＭのｐＨ７のＭＯＰＳ（３−モルホリノプロパン−１−スルホン酸）と、１０ｍＭの塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）と、２ｍＭの塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）とを含む溶液を用いることができる。
【００９４】
第１実施形態の高密度微小チャンバーアレイ２０の脂質二重膜３０に膜タンパク質を再構成する手法としては、微小チャンバーデバイスに脂質二重膜３０を形成する前の段階、即ち、液体導入孔４６から試験用液体を導入して試験用液体で液体流路４８を満たす段階において、試験用液体として、試験用液体に少なくともタンパク質を可溶化または懸濁化した状態のタンパク質含有液体を用いてもよい。即ち、液体導入孔４６から試験用液体としてタンパク質含有液体を導入してこのタンパク質含有液体で液体流路４８を満たしておく。液体導入孔４６から、脂質３５を含有する有機溶媒と脂質二重膜３０を形成するための膜形成用液体（膜形成用水溶液でもよい）とを順次導入することで、微小チャンバー２６にタンパク質含有液体が満たされた状態で脂質二重膜３０により微小チャンバー２６の開口部を液封する。微小チャンバー２６は脂質二重膜３０によって液封されており、微小チャンバー２６内のタンパク質含有液体中のタンパク質は、膜融合や熱揺動などにより脂質二重膜３０に再構成される。なお、タンパク質含有液体におけるタンパク質としては、膜タンパク質を含む細胞膜断片、タンパク質を埋め込んだ脂質二重膜、水溶性タンパク質、タンパク質を取り込んだリポソーム、界面活性剤により可溶化させたタンパク質などを用いることができる。
【００９５】
第１実施形態の高密度微小チャンバーアレイによれば、電極２３と脂質二重膜３０の上方に設けられた反対電極２７との間に電圧を印加することで膜タンパク質の性質を変化させることができる。印加電圧は、例えば、−３００ｍＶ〜＋３００ｍＶの間で適宜に調整しうる。
【００９６】
ここで、基板２２の下方から基板２２へと入射した光は、基板２２および電極２３Ｔを透過して微小チャンバー２６の内部へと進入し、かつ、微小チャンバー２６の内部から電極２３Ｔおよび基板２２へと入射した光は、電極２３Ｔおよび基板２２を透過して基板２２の下方へと脱出する。膜タンパク質の性質の変化は、共焦点レーザー顕微鏡を用いて、微小チャンバー２６の内部に収容されている試験用液体に含まれる蛍光物質が発する光を検出すること等により解析することができる。顕微鏡として、落射型共焦点顕微鏡が用いられてもよい。
【００９７】
具体的には、図３に例示するように、レーザ光源１２から射出された光Ｌ１をダイクロイックミラー１４で反射させ、基板２２へと入射する。基板２２へ入射された光は、基板２２を透過して微小チャンバー２６へと進入する。微小チャンバー２６内の蛍光物質は、該進入した光を受けて、異なる波長の光を放射する。該放射された光Ｌ２は、基板２２へと入射し、基板２２を透過して基板２２の下方へと脱出する。さらに光は、ダイクロイックミラー１４を透過して、カメラ１０へと到達する。なお、レーザ光源１２とダイクロイックミラー１４との間およびダイクロイックミラー１４とカメラ１０との間に適宜に光学系が挿入されてもよい。
【００９８】
１．第１実験例
第１実験例では、第１実施形態の高密度微小チャンバーアレイ２０Ａ（図１、図２、図３参照）と蛍光性膜電位指示薬とを用いて膜電位の検出を行った。本実験例の実験条件は、以下の通りとした。
基板２２の材料：無色ガラス
基板２２の厚み：０．１２ｍｍ
基板２２の形状：２４ｍｍ×３２ｍｍの矩形
反対電極２７の材料：金
反対電極２７の形状：１８ｍｍ×１８ｍｍの矩形
基板２２から反対電極２７までの距離：０．２ｍｍ
疎水層２４の材料：旭硝子株式会社製のフッ素樹脂（ＣＹＴＯＰ）
疎水層２４の厚み：約５００ｎｍ
電極２３の材料：金
電極２３の厚み：約５００ｎｍ
微小チャンバ：直径約５μｍ、高さ約１μｍの円筒形状
脂質二重膜：１，２−ジオレオイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン（ＤＯＰＥ）と１，２−ジオレオイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホグリセロール（ＤＯＰＧ）との１：１（重量比）混合物のクロロホルム溶液を用いて形成
試験用液体：１０ｍＭのｐＨ緩衝液（ｐＨ５〜９）と、２０μＭの蛍光性膜電位指示薬（ＤｉＢａｃ４）と、１０ｍＭの塩化ナトリウムとを含む水溶液
電圧印加装置：ファンクションジェネレータ（株式会社エヌエフ回路設計ブロック製）
共焦点レーザー顕微鏡：Ａ１Ｒ（Ｎｉｋｏｎ社製）
蛍光性膜電位指示薬：ＤｉＢＡＣ４（Ｄｏｊｉｎｄｏ社製）
なお、ＤｉＢＡＣ４は、Bis-oxonol型のアニオン性膜電位感受性色素であり、細胞膜の脱分極に伴って、細胞質中への分布が増し、蛍光増強する。
【００９９】
図１０は、第１実験例における、印加電圧（破線）と蛍光強度（実線）の変化を示す図である。印加電圧は、電極２３を基準（０Ｖ）として、反対電極２７の電位により示す（他の実験例でも同様）。図１０に示すように、ＤｉＢＡＣ４の蛍光強度は、印加電圧に追従するように変化している。蛍光強度の変化は、印加電圧の変化よりも若干遅れていることが分かる。本実験例の結果から、第１実施形態の高密度微小チャンバーアレイを用いれば、電極への電圧印加により膜電位（脱分極および過分極）を制御できることが分かる。
【０１００】
２．第２実験例
第２実験例では、第１実験例と同様の高密度微小チャンバーアレイ２０Ａ（図１、図２、図３参照）において、膜タンパクとして大腸菌由来のＦ型ＡＴＰ合成酵素（ＦｏＦ１）を、リポソームを用いて脂質二重膜３０に導入し、プロトンの能動輸送を検出した。
【０１０１】
微小チャンバー２６の内側の試験用液体としては、組成が１０μＭのＴｒｉｃｉｎｅ緩衝液（ｐＨ８）と、１０ｍＭの塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）と、１０ｍＭの塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、２ｍＭの塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）と、１μＭのアデノシン二リン酸（ＡＤＰ：Adenosine diphosphate）と、２０μＭの蛍光ｐＨ指示薬（ＲｈＰ−Ｍ）とを含む水溶液を用いた。
【０１０２】
微小チャンバー２６の外側の液体としては、１０μＭのＭＯＰＳ（3-Morpholinopropanesulfonic acid）緩衝液（ｐＨ８）と、１０ｍＭの塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）と、１０ｍＭの塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）と、２ｍＭの塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）と、２４０μＭのアデノシン三リン酸（ＡＴＰ：Adenosine Triphosphate）とを含む水溶液を用いた。
【０１０３】
その他の装置構成については、第１実験例と同様としたので、詳細な説明を省略する。
【０１０４】
図１１は、第２実験例における、蛍光強度の時間変化と膜電位との関係を示す図である。図１２は、第２実験例における、Ｆ型ＡＴＰ合成酵素のプロトン輸送速度（縦軸）と膜電位の大きさ（横軸）との関係を示す図である。
【０１０５】
図１１に示すように、膜電位が高い程、蛍光強度の変化は速くなり、プロトン輸送速度が高くなっていることが分かる。
【０１０６】
（第２実施形態）
第２実施形態では、電極に電流を通流することで微小チャンバーの内部を加熱する。
【０１０７】
第２実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイは、第１実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイであって、さらに、電極が金属であって、それぞれの微小チャンバーの内側面に設けられている。
【０１０８】
上記高密度微小チャンバーアレイにおいて、金属がクロムであってもよい。
【０１０９】
第２実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイシステムは、上記いずれかの高密度微小チャンバーアレイと、電極内を基板と平行に電流を流すことで電極を発熱させる電流印加装置とを備える。
【０１１０】
上記高密度微小チャンバーアレイシステムは、さらに、脂質二重膜の上方に設けられた反対電極と、電極と反対電極との間に電圧を印加する電圧印加装置とを備えてもよい。
【０１１１】
第２実施形態にかかる方法は、上記いずれかの高密度微小チャンバーアレイを用意し、電極に電流を流すことで電極を発熱させることで、微小チャンバー内に封止された試験用液体の温度を制御する。
【０１１２】
［装置構成］
図１３は、第２実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイシステムの概略構成の一例を示す図である。以下、図１３を参照しつつ、第２実施形態の高密度微小チャンバーアレイシステム２００の装置構成について説明する。
【０１１３】
図１３に例示されるように、高密度微小チャンバーアレイシステム２００は、基板２２と、電極２３と、疎水層２４と、微小チャンバー２６と、脂質二重膜３０と、電流印加装置２９とを備えている。
【０１１４】
基板２２と、疎水層２４と、微小チャンバー２６と、脂質二重膜３０とは、第１実施形態と同様に構成することができるので、詳細な説明を省略する。
【０１１５】
電極２３は、発熱体として使用しうるものであればどのような材料で構成されていてもよい。具体的には例えば、電極２３は、金属で構成されていてもよい。さらに具体的には例えば、電極２３は、クロムで構成されていてもよい。
【０１１６】
あるいは電極２３は、発熱体として使用でき、かつ、試験用液体による変質を受けにくい材料で構成されていてもよい。具体的には例えば、電極２３は、クロムで構成されていてもよい。
【０１１７】
図１３示す例では、複数の微小チャンバー２６に対応する電極２３は互いに電気的に接続されている。すなわち、図１に示す疎水層２４と同様、電極２３が複数の微小チャンバー２６を取り囲むように連続的に構成されてもよい。かかる構成では、複数の微小チャンバー２６をまとめて加熱できる。
【０１１８】
電流印加装置２９は、電極２３内を基板２２と平行に電流を流すことで電極２３を発熱させる。電流印加装置２９としては、具体的には例えば、ファンクションジェネレータ（株式会社エヌエフ回路設計ブロック製）を用いることができる。
【０１１９】
［方法］
第２実施形態の方法では、電流印加装置２９を用いて電極２３に電流を流し、もって電極２３を発熱させることで、微小チャンバー２６内に封止された試験用液体、脂質二重膜３０、膜タンパク等の温度を制御することができる。
【０１２０】
電極２３を用いて試験用液体、脂質二重膜３０、膜タンパク等の温度を制御することで、より多様な条件での膜タンパク質の挙動を解析できる。
【０１２１】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様の変形が可能である。例えば、高密度微小チャンバーアレイシステム２００が、電流印加装置２９に加え、電圧印加装置２８を備えてもよい。電圧印加装置２８については、第１実施形態と同様に構成することができるので、詳細な説明を省略する。
【０１２２】
（第３実施形態）
第３実施形態では、脂質二重膜で封止された微小チャンバーの内部に生体高分子を集積する。
【０１２３】
第３実施形態にかかる高密度微小チャンバーアレイは、第１実施形態および第２実施形態の少なくともいずれか一方にかかる高密度微小チャンバーアレイであって、微小チャンバーの内部に、生体高分子が集積されている。
【０１２４】
第３実施形態にかかる方法は、透光性を有する平坦な基板と、基板上に設けられた疎水性物質からなる層であって、複数の微小チャンバーの開口部が該層の主面上に規則的かつ高密度に配列するよう設けられ、微小チャンバーの容量が４０００×１０−１８ｍ３以下である、疎水層とを備え、それぞれの微小チャンバー内に電極が設けられており、基板において、疎水層が設けられている側を上方とするとき、下記Ａ）およびＢ）の少なくともいずれか一方を満たすことにより、基板の下方から基板へと入射した光が基板を透過して微小チャンバーの内部へと進入し、かつ、微小チャンバーの内部から基板へと入射した光が基板を透過して基板の下方へと脱出するように構成されている、高密度微小チャンバーアレイを用意し、電極に電圧を印加することで、複数の微小チャンバーの内部に生体高分子を集積し、その後、複数の微小チャンバーの開口部に生体高分子を封止するように脂質二重膜を形成する。
Ａ）電極が、それぞれの微小チャンバーの内側面に設けられている。
Ｂ）電極が、それぞれの微小チャンバーの底面に透明電極として設けられている。
【０１２５】
［装置構成］
図１４は、第３実施形態において生体高分子が集積された高密度微小チャンバーアレイの概略構成の一例を示す図である。以下、図１４を参照しつつ、第３実施形態の高密度微小チャンバーアレイ３００の装置構成について説明する。
【０１２６】
図１４に例示されるように、高密度微小チャンバーアレイ３００は、基板２２と、電極２３と、疎水層２４と、微小チャンバー２６と、脂質二重膜３０とを備えている。
【０１２７】
基板２２と、電極２３と、疎水層２４と、脂質二重膜３０とは、第１実施形態および第２実施形態の少なくともいずれか一方と同様に構成することができるので、詳細な説明を省略する。
【０１２８】
微小チャンバー２６の内部には、生体高分子３６が集積されている。生体高分子とは、例えば、タンパク質、ＤＮＡ、ＲＮＡ等が含まれる。
【０１２９】
［製造方法］
以下、第３実施形態の高密度微小チャンバーアレイ３００の製造方法について説明する。図１５は、第３実施形態における生体高分子集積高密度微小チャンバーアレイの製造方法の一例を示す工程図である。
【０１３０】
第３実施形態の高密度微小チャンバーアレイ３００は、まず、脂質二重膜３０により開口部が液封されていない微小チャンバーデバイスを形成し（工程Ｓ４００）、形成した微小チャンバーデバイスに試験用液体を導入し（工程Ｓ４１０）、各微小チャンバーに生体高分子を集積させ（工程Ｓ４２０）、試験用液体が各微小チャンバー２６に満たされ、かつ、生体高分子が各微小チャンバー２６に集積した状態で、各微小チャンバー２６の開口部を液封するように脂質二重膜３０を形成して（工程Ｓ４３０）、完成する。
【０１３１】
工程Ｓ４００は、図５の工程Ｓ１００と同様とすることができるので、詳細な説明を省略する。
【０１３２】
工程Ｓ４１０は、図５の工程Ｓ１１０あるいは図９Ａと同様とすることができるので、詳細な説明を省略する。
【０１３３】
工程Ｓ４３０は、図５の工程Ｓ１２０あるいは図９Ｂ〜図９Ｃと同様とすることができるので、詳細な説明を省略する。
【０１３４】
工程Ｓ４２０において、生体高分子３６は、例えば、電極２３を用いて微小チャンバー２６の内部に誘引される。生体高分子３６は電荷を有していてもよい。この場合、電極２３を生体高分子３６と反対極性に帯電させることで、生体高分子３６を微小チャンバー２６へと誘引できる。
【０１３５】
生体高分子３６は、誘電泳動により微小チャンバー２６に誘引されてもよい。誘電泳動では、電気的に中性な粒子であっても、不均一な電界を印加することで粒子を分極させ、移動させることができる。誘電泳動は流体と粒子の誘電率の関係、および電界の空間勾配によって生じる。誘電泳動を用いる場合には、生体高分子３６が電荷を有しない場合でも、生体高分子３６を微小チャンバー２６へと誘引できる。本実施形態では、チャンバーの開口部に電界が集中することから、チャンバー内部へと物質を誘導できる。
【０１３６】
第３実施形態では、脂質二重膜３０で封止された微小チャンバー２６の内部に生体高分子３６を集積できる。よって、生体高分子３６同士の相互作用や、脂質二重膜３０に保持された膜タンパクと生体高分子３６との相互作用などを解析する上で有利となる。
【０１３７】
（第４実施形態）
第４実施形態では、細胞融合により膜タンパク質を脂質二重膜へと導入する。
【０１３８】
第４実施形態の方法は、反対電極を有する第１実施形態から第３実施形態の少なくともいずれかの高密度微小チャンバーアレイを用意し、電極と反対電極との間に電流を印加することにより脂質二重膜に細胞を融合させることで、細胞由来の膜タンパク質を脂質二重膜へと移行させる。
【０１３９】
第４実施形態の方法は、第１実施形態から第３実施形態の少なくともいずれかの方法において、脂質二重膜の上方に反対電極を設けるステップを含み、膜タンパク質が、電極と反対電極との間に電流を印加することにより脂質二重膜に細胞を融合させることで脂質二重膜へと導入された、細胞由来の膜タンパク質であってもよい。
【０１４０】
図１６Ａは、第４実施形態の脂質二重膜へと細胞を融合させる方法において、液体流路に細胞を導入する工程を示す図である。図１６Ｂは、第４実施形態の脂質二重膜へと細胞を融合させる方法において、細胞が脂質二重膜へと融合された状態を示す図である。以下、図１６Ａおよび図１６Ｂを参照しつつ、第４実施形態の方法について説明する。なお、図１６Ａおよび図１６Ｂにおいて、図３と共通する構成要素については、第１実施形態と同様の構成としうることから、同一の符号および名称を付して詳細な説明を省略する。
【０１４１】
細胞融合技術を用いた脂質二重膜３０への膜タンパク質５４の導入は、例えば以下のように実行されうる。すなわち、微小チャンバーデバイスにスペーサ４２を介してガラス板４４を乗せて液体流路４８を形成する。この状態で、ガラス板４４の液体導入孔４６から膜タンパク質５４を有する細胞５２を含む溶液を導入し（図１６Ａ）、電極２３と反対電極２７との間に、電流印加装置２８（図示省略）を用いてパルス状の直流電流を印加することで、細胞融合により膜タンパク質５４を脂質二重膜３０に組み込む（図１６Ｂ）。溶液の組成としては、例えば、１０ｎＭのＦｏＦ１（ＡＴＰ合成酵素）と、１ｍＭのｐＨ７のＭＯＰＳ（３−モルホリノプロパン−１−スルホン酸）と、１０ｍＭの塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、２ｍＭの塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）とを含む溶液を用いることができる。
【０１４２】
第１実施形態から第３実施形態のいずれかの高密度微小チャンバーアレイの脂質二重膜３０に膜タンパク質５４を再構成したものとすれば、高密度微小チャンバーアレイを、膜タンパク質を介しての生体分子反応等の検出に用いることができる。膜タンパク質５４は、細胞５２から脂質二重膜３０へと直接導入できるため、操作を簡潔化できる。細胞５２が有する膜タンパク質５４をそのまま解析できることから、細胞が発現している未知の膜タンパク質を解析することも可能となる。
【０１４３】
細胞融合では、脂質二重膜における内（細胞質側）と外（細胞外マトリクス側）とが保存される。よって、細胞融合を利用することで、脂質二重膜３０へ導入された膜タンパク質５４の配向を適切に制御できる。微小チャンバー２６の外部から脂質二重膜３０へ細胞を融合すれば、微小チャンバー２６の内部が細胞質側となる。微小チャンバー２６の内部に細胞を集積し、微小チャンバー２６の内部から脂質二重膜３０へ細胞を融合すれば、微小チャンバー２６の内部が細胞外マトリクス側となる。
【０１４４】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【符号の説明】
【０１４５】
１０  カメラ
１２  レーザ光源
１４  ダイクロイックミラー
２０  高密度微小チャンバーアレイ
２２  基板
２３  電極
２３ａ  電極層
２４  疎水層
２４ａ  物質膜
２４ｂ  物質膜
２５ａ  レジスト
２５ｂ  レジスト
２６  微小チャンバー
２７  反対電極
２８  電圧印加装置
２９  電流印加装置
３０  脂質二重膜
３２  第１脂質膜
３４  第２脂質膜
３５  脂質
３６  生体高分子
４２  スペーサ
４４  ガラス板
４６  液体導入孔
４８  液体流路
５２  細胞
５４  膜タンパク質
１００  高密度微小チャンバーアレイシステム
２００  高密度微小チャンバーアレイシステム
３００  高密度微小チャンバーアレイ
【図１】
2016199741.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016199741.tif 000009
【図８Ａ】
2016199741.tif 000010
【図８Ｂ】
2016199741.tif 000011
【図８Ｃ】
2016199741.tif 000012
【図８Ｄ】
2016199741.tif 000013
【図８Ｅ】
2016199741.tif 000014
【図８Ｆ】
2016199741.tif 000015
【図８Ｇ】
2016199741.tif 000016
【図８Ｈ】
2016199741.tif 000017
【図９Ａ】
2016199741.tif 000018
【図９Ｂ】
2016199741.tif 000019
【図９Ｃ】
2016199741.tif 000020
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【国際調査報告】
2016199741.tif 000029
2016199741.tif 000030
2016199741.tif 000031
2016199741.tif 000032