(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子を検出する装置であって、
基板と、
空間と、
前記空間と前記基板の外部とを連通するナノ流路と、を含み、
前記空間は前記基板の一方の面に開口するウェル又は、前記ナノ流路よりも太いマイクロ流路によって構成され、前記基板のうち、少なくとも前記ナノ流路が形成された部位は単一の部材で形成され、
前記ウェル又はマイクロ流路は前記基板の厚み方向に沿う内側面を有し、該内側面に前記ナノ流路が開口し、前記ナノ流路は前記内側面に対して略垂直に配置され、
前記ナノ流路の内壁に高分子を検出するための解析成分が配置されていることを特徴とする、高分子検出装置。
【請求項２】
前記ナノ流路の短径が０．０５〜１.００μｍの範囲であることを特徴とする、請求項１に記載の高分子検出装置。
【請求項３】
前記ナノ流路の長径が１〜６μｍの範囲であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の高分子検出装置。
【請求項４】
前記ナノ流路の総長が２０〜５００００μｍの範囲であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の高分子検出装置。
【請求項５】
前記ナノ流路の内壁と前記解析成分との間に吸着膜が配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の高分子検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小孔を備えた基体、及び基体の製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、微生物又は細胞体をトラップする微小吸引孔を備えた基体、及び基体の製造方法に関する。また、より詳しくは、本発明は、脂質膜を形成する微小孔を備えた基体、及び基体の製造方法に関する。
本願は、２０１０年７月１６日に、日本に出願された特願２０１０−１６１８７０号及び２０１０年９月３０日に、日本に出願された特願２０１０−２２１４４０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
生物から採取した細胞や培養細胞を物理的に捕捉し、細胞の電気生理学的測定を行う方法として、パッチクランプ法が知られている。細胞を物理的に捕捉する従来方法として、樹脂製のウェル１０８の側面に設けた孔で細胞１０１を吸引する方法（図４５）が知られている（非特許文献１）。非特許文献１には、孔で捕捉した細胞の振る舞いを装置の裏面から高倍率な顕微鏡を用いて直接観察する方法、および孔で捕捉した細胞の細胞膜等を電気生理学的に測定することが可能な装置が開示されている。これらは、新たな生物的な特性を解明する手段として有効になりつつある。【０００３】
一般に、パッチクランプ法においては、前記孔の吸着部（開口部）と細胞膜とを密着させて、１ギガオーム以上の強固なシール（高抵抗性シール）を達成することが要求される。このような高抵抗性シールを形成するためには、細胞膜と吸着部とのシールを安定させる必要があり、吸着部の口径の微細化、および段差や継ぎ目の無い孔形状が求められる。【０００４】
非特許文献１に開示された細胞捕捉用装置は、樹脂（ＰＤＭＳ）で形成される２つの部材を貼り合わせて、その貼り合わせの界面に微細孔を設けた基体を有する。前記基体には流体を溜める空間が設けられている。この空間は、前記基体を打抜く（ｐｕｎｃｈｉｎｇ）ことによって形成されている。この打抜きの際、予め基体内に形成されていた前記微細孔を前記空間に開口させる。【０００５】
前記細胞捕捉用装置は、樹脂を打抜く手法によって製造されているため、細胞を捕捉するための前記微細孔の吸着部（開口部）の形状を、所望の形状に加工することが困難である。また、基体に複数の吸着部（開口部）を形成する場合は、複数の吸着部（開口部）の形状を均一に形成することが困難である。また、前記基体が樹脂であるため、短径２μｍ程度よりも微小な孔を形成することが難しい。さらに、前記微細孔は２つの部材を貼り合わせて形成されているため、前記吸着部にも２つの部材を貼り合わせた継ぎ目や段差が存在する。このような継ぎ目や段差があると、細胞を安定に捕捉し難いことがある。つまり、前記細胞捕捉用装置に形成される微細孔や吸着部の大きさや形状は精度が低いため、所望どおりに細胞を捕捉することが難しいという問題がある。【０００６】
また、電気生理学的測定を行う場合においては、細胞膜と吸着部とのシールが不安定となるため、高精度な電気生理学的測定が難しい、という問題がある。
さらに、細胞よりも更にサイズの小さな微生物（短辺がナノオーダー）を捕捉するためには、前記微細孔の吸着部（開口部）における短辺の径を、少なくともナノオーダーで高精度に形成する必要がある。しかしながら、非特許文献１は複数の樹脂基板１１０，１１２を貼り合わせて構成しているため、ナノオーダーで吸着部（開口部）を加工することが困難である。【０００７】
一方、細胞中に極微量しか含まれないたんぱく質などの高分子を検出する手法として、従来ウエスタンブロッティングや特許文献１の手法が知られている。しかしながら、タンパクなどの移動距離は、分子量によってその移動距離は異なるが、おおよそ１００ｎｍ〜３５０ｎｍ程度と極めて短い。そのため、検出領域の体積が大きいウエスタンブロッティングでは、抗体が極微量のたんぱく質と接触し補足するには多量の細胞が必要である。一方、特許文献１の手法では、流路がＰＤＭＳを含む側壁であるため、流路短径をナノオーダーで加工するのは困難である。そのため、ミクロンオーダーの短径を有する流路の解析成分（検出部）に極微量のたんぱく質が接触する確率は低く、所望の量のたんぱく質を得るには多量の細胞が必要である。また、特許文献１に開示されている装置は、前記流路が２つの部材を貼り合わせて形成されているため、流路インプット端にも２つの部材を貼り合わせた継ぎ目や段差が存在し、細胞と流路インプット端とのシールが不安定となる。そのため、細胞を吸引した際に、細胞と流路との間に隙間ができ、極微量のたんぱく質が流路内に侵入せず、外部に漏れ出る可能性がある。上述のように、いずれの手法においても多量の細胞を必要とし、患者等からの細胞片を採取しないと検出することができないという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００８−５３９７１１
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Adrian Y. Lau, et al.  Lab Chip, 2006, 6, 1510-1515
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
電気生理学的測定を安定的に行い、かつ精度を高めるためには、細胞を捕捉する孔の面積を小さくすることが有効となりうる。このため、従来の孔の口径（２〜４μｍ程度）よりも小さい口径を有する孔を備えた装置、及び前記装置の製造方法の開発が望まれている。【００１１】
また、従来の孔の口径（２〜４μｍ程度）よりも小さい口径を有する孔において、細胞膜と同様な脂質二重膜を人工的に再構成できる装置、及び前記装置の製造方法の開発が望まれている。【００１２】
また、上記のように、微生物又は細胞等の微粒子を捕捉する用途や、脂質膜を形成する用途等に使用できる、微小孔を備えた装置、及び前記装置の製造方法の開発が望まれている。【００１３】
一方、少量の細胞などから効率よく、微量しか含まれないたんぱく質などの高分子を定量的に検出するために、ナノ流路を有し、流路インプット端に継ぎ目がなく、また、蛍光標識が観察できるように透明な基材で形成される装置及び前記装置の製造方法の開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、微生物又は細胞を捕捉する孔が単一基材によって形成され、捕捉された微生物又は細胞の観察が容易な微生物又は細胞を捕捉するための基体、及び基体の製造方法を提供する。【００１５】
また、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、脂質膜を形成する孔が単一基材によって形成され、脂質膜を容易に形成できるとともに、形成した脂質膜を安定に保つことができる、脂質膜を形成するための基体、及び基体の製造方法を提供する。【００１６】
また、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、微生物又は細胞等の微粒子等の微粒子を捕捉することができ、脂質膜を形成することができる等の複数の用途に利用可能な、微小孔を備えた基体、及び基体の製造方法を提供する。【００１７】
本発明の第１態様は、微生物又は細胞を捕捉するための基体であって、基材と、微生物又は細胞を含む流体を流入させる空間と、前記空間と前記基材の外部とを連通する微小吸引孔と、を含み、前記空間は前記基材内に設けられ、前記基材のうち、少なくとも前記微小吸引孔を構成する部位は、単一の部材で形成される。
前記第１態様においては、前記単一の部材が、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち、少なくとも一部の波長を有する光を透過させることが好ましい。
前記第１態様においては、前記単一の部材がシリコン、ガラス、石英、又はサファイアで形成されていることが好ましい。
前記第１態様においては、前記微小吸引孔が、前記基体にレーザーを照射して改質された部分を、さらにエッチング処理で除去して形成されることが好ましい。
本発明の第２態様は、前記第１態様に記載の、微生物又は細胞を捕捉するための基体の製造方法であって、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザーを、前記単一の部材の前記微小吸引孔となる領域に照射することによって、前記領域に改質部を形成する工程Ａ１と、前記単一の部材に、前記空間を形成する工程Ａ２と、前記単一の部材から前記改質部をエッチングによって除去する工程Ａ３と、を少なくとも有する。
本発明の第３態様は、前記第１態様に記載の、微生物又は細胞を捕捉するための基体の製造方法であって、前記単一の部材に、前記空間を形成する工程Ｂ１と、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザーを、前記単一の部材の前記微小吸引孔となる領域に照射することによって、前記領域に改質部を形成する工程Ｂ２と、前記単一の部材から前記改質部をエッチングによって除去する工程Ｂ３と、を少なくとも有することが好ましい。
前記第2態様又は第３態様においては、前記レーザー光の照射強度が改質部に周期構造が形成されうるレーザー照射強度の下限値以下で、かつ、改質部のエッチング耐性を低下させうるレーザー照射強度の下限値以上に設定されていることが好ましい。
前記第2態様又は第３態様においては、前記レーザー光がレンズによって集光されることが好ましい。
本発明の第４態様は、脂質膜を形成するための基体であって、基材と、脂質を含む液体を流入させる空間と、前記空間と前記基材の外部とを連通する微小孔と、を含み、前記空間は前記基材内に設けられ、前記基材のうち、少なくとも前記微小孔を構成する部位は、単一の部材から形成される。
前記第４態様においては、前記単一の部材が、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち少なくとも一部の波長を有する光を透過させることが好ましい。
前記第４態様においては、前記単一の部材がシリコン、ガラス、石英、又はサファイアで形成されていることが好ましい。
前記第４態様においては、前記微小孔が、前記基体にレーザーを照射して改質された部分を、さらにエッチング処理で除去して形成されることが好ましい。
本発明の第５態様は、前記第４態様に記載の、脂質膜を形成するための基体の製造方法であって、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザーを、前記単一の部材の前記微小孔となる領域に照射することによって、前記領域に改質部を形成する工程Ａ１と、前記単一の部材に、前記空間を形成する工程Ａ２と、前記単一の部材から前記改質部をエッチングによって除去する工程Ａ３と、を少なくとも有する。
本発明の第６態様は、前記第４態様に記載の、脂質膜を形成するための基体の製造方法であって、前記単一の部材に、前記空間を形成する工程Ｂ１と、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザーを、前記単一の部材の前記微小孔となる領域に照射することによって、前記領域に改質部を形成する工程Ｂ２と、前記単一の部材から前記改質部をエッチングによって除去する工程Ｂ３と、を少なくとも有することが好ましい。
前記第5態様又は第６態様においては、前記レーザー光の照射強度が改質部に周期構造が形成されうるレーザー照射強度の下限値以下で、かつ、改質部のエッチング耐性を低下させうるレーザー照射強度の下限値以上に設定されていることが好ましい。
前記第5態様又は第６態様においては、前記レーザー光がレンズによって集光されることが好ましい。
本発明の第７態様は、基体であって、基材と、流体を流入させる空間と、前記空間と前記基材の外部とを連通する微小孔と、を含み、前記空間は前記基材内に設けられ、前記基材のうち、少なくとも前記微小孔を構成する部位は、単一の部材から形成される。
前記第７態様においては、前記単一の部材が、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち少なくとも一部の波長を有する光を透過させることが好ましい。
前記第７態様においては、前記単一の部材がシリコン、ガラス、石英、又はサファイアで形成されていることが好ましい。
前記第７態様においては、前記微小孔が、前記基体にレーザーを照射して改質された部分を、さらにエッチング処理で除去して形成されることが好ましい。
本発明の第８態様は、前記第７態様に記載の基体の製造方法であって、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザーを、前記単一の部材の前記微小孔となる領域に照射することによって、前記領域に改質部を形成する工程Ａ１と、前記単一の部材に、前記空間を形成する工程Ａ２と、前記単一の部材から前記改質部をエッチングによって除去する工程Ａ３と、を少なくとも有する。
本発明の第９態様は、前記第７態様に記載の基体の製造方法であって、前記単一の部材に、前記空間を形成する工程Ｂ１と、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザーを、前記単一の部材の前記微小孔となる領域に照射することによって、前記領域に改質部を形成する工程Ｂ２と、前記単一の部材から前記改質部をエッチングによって除去する工程Ｂ３と、を少なくとも有することが好ましい。
前記第8態様又は第９態様においては、前記レーザー光の照射強度が改質部に周期構造が形成されうるレーザー照射強度の下限値以下で、かつ、改質部のエッチング耐性を低下させうるレーザー照射強度の下限値以上に設定されていることが好ましい。
前記第8態様又は第９態様においては、前記レーザー光がレンズによって集光されることが好ましい。
本発明の第１０態様は、高分子を検出する装置であって、基材と、空間と、前記空間と前記基材の外部とを連通するナノ流路と、含み、前記空間は前記基材内に設けられ、前記基材のうち、少なくとも前記ナノ流路を構成する部位は単一の部材で構成されており、前記ナノ流路は空間の側面に略水平に配置されることが好ましい。
前記第１０態様においては、前記ナノ流路の短径が０．０５〜１.００μｍの範囲であることが好ましい。
前記第１０態様においては、前記ナノ流路の長径が１〜６μｍの範囲であることが好ましい。
前記第１０態様においては、前記ナノ流路の総長が２０〜５００００μｍの範囲であることが好ましい。
前記第１０態様においては、前記ナノ流路の内壁に高分子を検出するための解析成分が配置されていることが好ましい。
前記第１０態様においては、前記ナノ流路の内壁と前記解析成分との間に吸着成分が配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の微生物又は細胞を捕捉するための基体は、基材の外部から微小吸引孔を吸引することによって、微生物又は細胞を含む流体が流入された空間に開口する、微小吸引孔の一端からなる吸着部に、前記微生物又は細胞を吸着して捕捉することを可能とする。前記吸着部は、単一の部材で形成されるため、継ぎ目がなく、段差を実質的になくすことができる。このため、トラップした微生物又は細胞を前記吸着部に十分に密着し、前記微生物又は細胞がトラップされた状態を安定に継続することができる。したがって、前記微生物又は細胞の観察が容易であり、電気生理学的測定を行う際には、高精度の測定が可能である。【００１９】
前記単一の部材が、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち、一般に使用される加工用レーザー光線の波長（０．１μｍ〜１０μｍ）の少なくとも一部を透過させる場合、前記レーザー光線を照射して、前記単一の部材を改質して加工することができる。また、前記単一の部材が前記波長の光のうち少なくとも一部の可視光線（０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させる場合には、前記単一の部材を通して、前記トラップした微生物又は細胞を、顕微鏡等を用いて光学的に観察することがより容易になる。さらには、前記単一の部材が前記波長の光のうち少なくとも一部の紫外光あるいは可視光線（０．１μｍ〜０．８３μｍ）を透過させる場合には、蛍光色素によって染色された微生物又は細胞内の組織を蛍光観察することができる。
ここで、「前記単一の部材が、特定波長の光を透過させる」とは、前記部材に光を入射して、前記部材から透過光が得られる状態の全てのことをいう。【００２０】
前記単一の部材がシリコン、ガラス、石英、又はサファイアで形成される部材である場合には、前記微小吸引孔の加工精度をさらに高めることができ、前記吸着部をナノオーダーの口径で形成することが可能である。このため、前記トラップした細胞と前記吸着部との間で高抵抗性シールを形成することが、比較的容易である。この際、前記微小吸引孔を有する前記吸着部がガラス、石英、サファイアで形成される場合、絶縁性を付与する処理を行う工程を必要としない。高抵抗性シールを形成し、トラップした細胞の電気生理学的測定を行う場合は、前記細胞の内外の電位差（膜電位）等を測定する方法を、当該基体に適宜用いて測定することも可能である。前記吸着部を形成する材料がガラス、石英である場合、トラップした細胞の電気生理学的測定を行う場合は、前記細胞と前記吸着部とのギガオームオーダーの高抵抗シールが実現されるため、より高精度の測定が可能である。【００２１】
前記微小吸引孔を形成する方法が、レーザー照射による基材の改質及びエッチング処理による改質部の除去を行う方法である場合、基材に微小吸引孔を精度よく、且つ高密度で配置した基体を形成することができる。【００２２】
本発明の微生物又は細胞を捕捉するための基体の製造方法は、単一の部材に、微小吸引孔を形成し、前記微小吸引孔の一端を、前記基体に内在する空間に連通させることを可能とする。また、前記微小吸引孔の一端からなる前記吸着部を、ナノオーダーの口径サイズで形成することも可能とする。【００２３】
本発明の脂質膜を形成するための基体は、脂質を含む液体を流入させる空間に露呈する、微小孔の開口部において、脂質膜を形成することを可能とする。さらに、前記微小孔内の流体を介して、形成した脂質膜に圧力を加える、或いは圧力を減じる操作をすること。この操作により、脂質膜の安定性を高めたり、脂質膜の厚さや形状を制御したりできる。前記開口部は、単一の部材で形成されるため、継ぎ目がなく、段差を実質的に無くすことができる。このため、形成した脂質膜を安定に維持できる。したがって、前記脂質膜の観察が容易であり、前記脂質膜にイオンチャネルやイオンポンプ等の膜タンパク質を導入して電気生理学的測定を行う際には、高精度の測定が可能である。【００２４】
前記単一の部材が、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち、一般に使用される加工用レーザー光線の波長（０．１μｍ〜１０μｍ）の少なくとも一部を透過させる場合、前記レーザー光線を照射して、前記単一の部材を改質して加工することができる。また、前記単一の部材が前記波長の光のうち少なくとも一部の可視光線（０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させる場合には、前記単一の部材を通して、前記形成した脂質膜を、顕微鏡等を用いて光学的に観察することがより容易である。さらには、前記単一の部材が前記波長の光のうち少なくとも一部の紫外光あるいは可視光線（０．１μｍ〜０．８３μｍ）を透過させる場合には、蛍光色素によって標識された膜タンパク質等の生体分子の前記脂質膜中における挙動を蛍光観察することができる。
ここで、「前記単一の部材が、特定波長の光を透過させる」とは、前記部材に光を入射して、前記部材から透過光が得られる状態の全てのことをいう。【００２５】
前記単一の部材がシリコン、ガラス、石英、又はサファイアで形成される部材である場合には、前記微小孔の加工精度をさらに高めることができ、前記開口部をナノオーダーの口径で形成することが可能である。このため、前記形成した脂質膜と前記開口部との間で高抵抗性シールを形成することが、比較的容易である。この際、前記微小孔の開口部を形成する材料がガラス、石英、サファイアである場合、絶縁性を付与する処理を行う工程を必要としない。高抵抗性シールを形成し、脂質膜に導入した膜タンパク質等の電気生理学的測定を行う場合は、前記脂質膜の内外の電位差（膜電位）等を測定する方法を、前記基体に適宜用いて測定することも可能である。前記開口部を形成する材料がガラス、石英である場合、形成した脂質膜に導入した膜タンパク質等の電気生理学的測定を行う場合は、前記脂質膜と前記開口部とのギガオームオーダーの高抵抗シールが実現されるため、より高精度の測定が可能である。【００２６】
前記微小孔を形成する方法が、レーザー照射による基材の改質及びエッチング処理による改質部の除去を行う方法である場合、基材に微小孔を精度よく、且つ高密度で配置した基体を形成することができる。【００２７】
本発明の脂質膜を形成するための基体の製造方法は、単一の部材に、微小孔を形成し、前記微小孔の一端を、前記基体に内在する空間に連通させることを可能とする。また、前記微小孔の一端からなる前記開口部を、ナノオーダーの口径サイズで形成することも可能とする。【００２８】
また、本発明の基体、及び前記製造方法は、微生物又は細胞等の微粒子を捕捉すること、脂質膜を形成すること等の複数の用途に利用可能な、微小孔を備えた基体を提供する。【００２９】
本発明の基体が微粒子を捕捉する用途で用いられる場合の効果は、次の通りである。
本発明の基体は、基材の外部から微小孔（微小吸引孔）を吸引することによって、微粒子を含む流体が流入された空間に開口する、微小孔（微小吸引孔）の一端からなる吸着部に、前記微粒子を吸着して捕捉することを可能とする。前記吸着部は、単一の部材で形成されるため、継ぎ目がなく、段差を実質的に無くすことができる。このため、トラップした微粒子を前記吸着部に十分に密着し、微粒子がトラップされた状態を安定に継続することができる。したがって、前記微粒子の観察が容易である。さらに、前記微粒子が微生物又は細胞である場合、その電気生理学的測定を高精度に行うことが可能である。【００３０】
前記単一の部材が、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち、一般に使用される加工用レーザー光線の波長（０．１μｍ〜１０μｍ）の少なくとも一部を透過させる場合、前記レーザー光線を照射して、前記単一の部材を改質して加工することができる。また、前記単一の部材が前記波長の光のうち少なくとも一部の可視光線（０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させる場合には、前記単一の部材を通して、前記トラップした微粒子を、顕微鏡等を用いて光学的に観察することがより容易である。さらには、前記単一の部材が前記波長の光のうち少なくとも一部の紫外光あるいは可視光線（０．１μｍ〜０．８３μｍ）を透過させる場合には、蛍光色素によって標識した微粒子を蛍光観察することができる。
ここで、「前記単一の部材が、特定波長の光を透過させる」とは、前記部材に光を入射して、前記部材から透過光が得られる状態の全てのことをいう。【００３１】
前記単一の部材がシリコン、ガラス、石英、又はサファイアで形成される部材である場合には、前記微小孔（微小吸引孔）の加工精度をさらに高めることができ、前記吸着部をナノオーダーの口径で形成することが可能である。このため、前記トラップした細胞（微粒子）と前記吸着部との間で高抵抗性シールを形成することが、比較的容易である。この際、前記微小孔（微小吸引孔）を有する前記吸着部を形成する材料がガラス、石英、サファイアである場合、絶縁性を付与する処理を行う工程を必要としない。高抵抗性シールを形成し、トラップした細胞（微粒子）の電気生理学的測定を行う場合は、前記細胞の内外の電位差（膜電位）等を測定する方法を、前記基体に適宜用いて測定することも可能である。前記吸着部を形成する材料がガラス、石英である場合、トラップした細胞（微粒子）の電気生理学的測定を行う場合は、前記細胞と前記吸着部とのギガオームオーダーの高抵抗シールが実現されるため、より高精度の測定が可能である。【００３２】
前記微小孔（微小吸引孔）を形成する方法が、レーザー照射による基材の改質及びエッチング処理による改質部の除去を行う方法である場合、基材に微小孔（微小吸引孔）を精度よく、且つ高密度で配置した基体を形成することができる。【００３３】
本発明の基体の製造方法は、単一の部材に、微小孔（微小吸引孔）を形成し、前記微小孔（微小吸引孔）の一端を、前記基体に内在する空間に連通させることを可能とする。また、前記微小孔（微小吸引孔）の一端からなる前記吸着部を、ナノオーダーの口径サイズで形成することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図２の断面図において、微生物又は細胞体が吸着部にトラップされた様子を示す模式図である。
【図４】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図５】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図６】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図７】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図８】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図９】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図１０】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１２】図１１の断面図において、微生物又は細胞体が吸着部にトラップされた様子を示す模式図である。
【図１３】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図１４】図１３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１５】図１３の断面図において、微生物又は細胞体が吸着部にトラップされた様子を示す模式図である。
【図１６】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図１７】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１８】図２の断面図において、微生物又は細胞体が吸着部にトラップされた様子を示す模式図である。
【図１９】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図２０】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す断面図である。
【図２１】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す概略斜視図である。
【図２２】図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図２３】図７の断面図において、微生物又は細胞体が吸着部にトラップされた様子を示す模式図である。
【図２４】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す断面図である。
【図２５】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す断面図である。
【図２６】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す概略斜視図である。
【図２７】図１１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図２８】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す断面図である。
【図２９】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す断面図である。
【図３０】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す概略斜視図である。
【図３１】図１５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３２】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す概略上面図である。
【図３３】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す概略上面図である。
【図３４】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す概略上面図である。
【図３５】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例を示す概略上面図である。
【図３６】本発明にかかる細胞等に含まれる微量なたんぱく質等の高分子を検出するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図３７】図３６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３８Ａ】図３７の断面図において、細胞等が吸着部に捕捉された様子を示す模式図である。
【図３８Ｂ】図３７の断面図において、細胞等がナノ流路内に充填された様子を示す模式図である。
【図３９】本発明にかかる細胞等に含まれる微量なたんぱく質等の高分子を検出するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図４０】本発明にかかる細胞等に含まれる微量なたんぱく質等の高分子を検出するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図４１Ａ】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図４１Ｂ】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図４１Ｃ】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図４１Ｄ】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図４２】レーザー照射方法Ｓを示す模式的な斜視図である。
【図４３Ａ】レーザー照射エネルギーと形成される改質部（酸素欠乏部）との関係を模式的に示す図である。
【図４３Ｂ】レーザー照射エネルギーと形成される改質部（酸素欠乏部）との関係を模式的に示す図である。
【図４３Ｃ】レーザー照射エネルギーと形成される改質部（酸素欠乏部）との関係を模式的に示す図である。
【図４３Ｄ】レーザー照射エネルギーと形成される改質部（酸素欠乏部）との関係を模式的に示す図である。
【図４４Ａ】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図４４Ｂ】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図４４Ｃ】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図４４Ｄ】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図４４Ｅ】本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図４５】従来のパッチクランプ法で使用されている装置構成の一例を示す概略断面図である。
【図４６】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図４７】図４６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４８Ａ】本発明にかかる基体における脂質膜の形成方法の一例を示す模式的な断面図である。
【図４８Ｂ】本発明にかかる基体における脂質膜の形成方法の一例を示す模式的な断面図である。
【図４８Ｃ】本発明にかかる基体における脂質膜の形成方法の一例を示す模式的な断面図である。
【図４８Ｄ】本発明にかかる基体における脂質膜の形成方法の一例を示す模式的な断面図である。
【図４８Ｅ】本発明にかかる基体における脂質膜の形成方法の一例を示す模式的な断面図である。
【図４８Ｆ】本発明にかかる基体における脂質膜の形成方法の一例を示す模式的な断面図である。
【図４９】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図５０】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す模式的斜視図である。
【図５１】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図５２】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図５３】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図５４】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図５５】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図５６】図５５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５７】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図５８】図５７のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５９】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図６０】図５９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図６１】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す断面図である。
【図６２】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す断面図である。
【図６３】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図６４】図５９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図６５】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す断面図である。
【図６６】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す断面図である。
【図６７】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図６８】図５９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図６９】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す断面図である。
【図７０】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す断面図である。
【図７１】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す模式的な斜視図である。
【図７２】図５９のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図７３】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す概略上面図である。
【図７４】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す概略上面図である。
【図７５】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す概略上面図である。
【図７６】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例を示す概略上面図である。
【図７７Ａ】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図７７Ｂ】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図７７Ｃ】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図７７Ｄ】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図７８】レーザー照射方法Ｓを示す模式的な斜視図である。
【図７９Ａ】レーザー照射エネルギーと形成される改質部（酸素欠乏部）との関係を模式的に示す図である。
【図７９Ｂ】レーザー照射エネルギーと形成される改質部（酸素欠乏部）との関係を模式的に示す図である。
【図７９Ｃ】レーザー照射エネルギーと形成される改質部（酸素欠乏部）との関係を模式的に示す図である。
【図７９Ｄ】レーザー照射エネルギーと形成される改質部（酸素欠乏部）との関係を模式的に示す図である。
【図８０Ａ】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図８０Ｂ】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図８０Ｃ】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図８０Ｄ】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【図８０Ｅ】本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の製造方法の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
【００３６】
＜微生物又は細胞を捕捉するための基体の第一実施形態＞
［基体１０Ａ］
図１は、本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体（以下では、単に「基体」と呼ぶことがある。）の第一実施形態である基体１０Ａの斜視図である。図２及び３は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面を示す模式図である。
【００３７】
基体１０Ａは微生物又は細胞Ｔをトラップする微小吸引孔１を備えた基体である。基体１０Ａには、基材４内に設けられ、微生物又は細胞Ｔを含む流体Ｒを流入させる空間（ウェル２）と、ウェル２と基材４の外部とを連通する微小吸引孔１とを含み、基材４のうち、少なくとも微小吸引孔１を構成する部位は、単一の部材で形成される。
【００３８】
基体１０Ａでは、基材４の上面側にウェル２が設けられている。前記ウェル２が、前記微生物又は細胞Ｔを流入させる空間を構成している。
ウェル２の側面２ａに、微小吸引孔１の第１端部１ａが露呈する吸着部Ｓが形成される。ウェル２の上面又は下面２ｂの少なくとも一部分は、吸着部Ｓにトラップされた微生物又は細胞Ｔを光学的に観察できるように、開口するか或いは透明な部材（不図示）で構成される。また、基体１０Ａの、少なくとも微小吸引孔１を構成する部位は、単一の部材で形成される。
【００３９】
このようにウェル２の側面２ａに微小吸引孔１が開口していると、基材のウェル２の下面２ｂまたは上面から観察した際に、微小吸引孔１と観察対象物が重ならないため、微生物又は細胞Ｔを容易に観察することができる。
【００４０】
捕捉した微生物又は細胞を基材の下面から観察する場合、観察対象と対物レンズとの距離（ワーキングディスタンス）を調整して観察対象物に焦点を合わせる。しかしながら、基材下面と観察対象物との距離が、観察するのに必要とされるワーキングディスタンスより大きい場合、観察対象物に焦点を結ぶことができない。その様な事態を避けるため、基材下面を研磨などして基材厚さを薄くし、基材下面と観察対象物との距離を短くすることができる。しかしながら、ウェルの下面２ｂに開口する微小吸引孔を形成した場合、ウェルの下面２ｂと基材下面との間に微小吸引孔が存在するため、基材下面を研磨などして基材を薄くすることが難しい場合がある。したがって基体１０Ａのように、微小吸引孔はウェルの側面２ａに開口している方が好ましい。
【００４１】
本発明において、観察対象である微生物又は細胞Ｔを含む流体Ｒは特に制限されず、例えば血液、細胞培養液、飲料用液体、河川水等が挙げられる。また、黴等を含む空気も流体Ｒに含まれる。
ここで「前記空間に流体Ｒを流入させる」とは、前記空間の外部から前記空間に流体Ｒを入れることを意味する。流入された流体Ｒは、前記空間に留まって滞留（又は完全に静止）してもよいし、前記空間の外へ流出してもよい。後者の場合、連続的に流体Ｒを前記空間に流入させることによって、流体Ｒの流れが前記空間において生じる。このことは、本発明にかかる基体の全てに適用される。
【００４２】
図１に示す基体１０Ａにおいては、前記単一の部材は、微小吸引孔１を構成するだけでなく、基材４全体を構成している。
前記単一の部材の材料としては、例えばシリコン、ガラス、石英、サファイアなどが挙げられる。これらの材料は、微小吸引孔１を形成する際に、加工性に優れた材料であるので好ましい。なかでも、結晶方位による加工異方性の影響を受けにくい非結晶質である方が好ましい。
更には、前記単一の部材の材料にガラス、石英、サファイアを採用し、顕微鏡等を用いて光学的に捕捉した微生物又は細胞Ｔを観察する場合、上記の材料は可視光線（波長０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させるため、より観察に適している。
【００４３】
また、前記単一の部材の材料は、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち少なくとも一部の波長を有する光を透過させることが好ましい。
具体的には、前記単一の部材の材料は、加工用レーザー光として使用される一般的な波長領域（０．１μｍ〜１０μｍ）の、少なくとも一部領域の光を透過させることが好ましい。このようなレーザー光を透過させる場合、後述するように、前記部材にレーザーを照射することで、改質部を形成することができる。
また、前記単一部材は可視光領域（約０．３６μｍ〜約０．８３μｍ）の光を透過させることが、より好ましい。前記単一部材が可視光領域の光を透過させる場合、捕捉した微生物又は細胞Ｔを、前記単一部材を透して肉眼で容易に観察することができる。
なお、本発明における「透過（透明）」とは、前記部材に光を入射して、前記部材から透過光が得られる状態の全てをいう。
図１では、基材４を構成する単一の部材は透明なガラス基板である。
【００４４】
図２及び３に示すように、微小吸引孔１はウェル２と基材４の外部とを連通する。微小吸引孔１の第１端部１ａはウェル２の側面２ａに露呈し（開口し）、吸着部Ｓをなす。微小吸引孔１の第２端部１ｂは基材４の側面に露呈しており、第１端部とは反対の位置に設けられた端部である。
【００４５】
本発明において、微小吸引孔１が前記空間（ウェル２）と基材４の外部とを連通する際、図１の基体１０Ａように微小吸引孔１の第２端部１ｂが基材４の側面（外部）に露呈し、開口しても良い。さらに、例えば後述する基体（図２８）における微小吸引孔３１αのように、微小吸引孔３１αの第２端部が、第一流路３３αに開口し、その第一流路３３αを介して、基材３４の外部へ連通しても良い。また、外部と連通する流路は第一流路３３αに限定されず、その他の経路（例えば流路、ウェル等）を介して、第２端部が基材３４の外部へ連通してもよい。
ここで説明した「前記空間と前記基材の外部とを連通する微小吸引孔」の意味は、本発明にかかる基体の全てに適用される。
【００４６】
基材４の外部に露呈する、微小吸引孔１の第２端部１ｂ側から、ウェル２内の流体Ｒを吸引することによって、流体Ｒに含まれる微生物又は細胞を、吸着部Ｓに捕捉することができる。前記吸引の動力は特に制限されないが、例えばシリンジやポンプ等の吸引部（不図示）を微小吸引孔１の第２端部１ｂに接続することによって供給することができる。
【００４７】
微小吸引孔１は、単一のガラス基板４に形成されており、継ぎ目又は貼り合わせ面を持たない貫通孔である。当然に、微小吸引孔の端部における吸着部Ｓについても、継ぎ目や貼り合わせ面は存在しない。このため、微生物又は細胞Ｔと吸着部Ｓとの密着力を十分に高められる。また、微小吸引孔１及び微小吸引孔１の周辺部は、単一のガラス基板４に形成されており、継ぎ目又は貼り合わせ面を持たない貫通孔であるため、前記ガラス基板４の変形や薬液によるダメージなどから、貼り合わせ面における剥離や破損が生じない。よって、前記ガラス基板４を、加熱消毒や薬液消毒を繰り返して行ったとしても、前記ガラス基板４が破損することがない。これは、日常的に加熱消毒や薬液消毒を行うことが必要とされる、微生物又は細胞を捕捉する基体にとって、特に優れた特徴であるといえる。更には、微小吸引孔１に近い位置において屈折率差が生じないので、吸着部Ｓからの光をより集光させ易い。そのため、捕捉された微生物又は細胞を、容易に観察することができる。ここで「吸着部Ｓ」とは、ウェル２の側面２ａにおける、微生物又は細胞Ｔが接触若しくは近接する領域をいう。
【００４８】
吸着部Ｓを構成する、微小吸引孔１の第１端部１ａの、ウェル２の側面２ａにおける孔のその直径が０．０２μｍ〜５μｍの範囲であることが好ましい。その中でも、細胞よりもサイズの小さい微生物に対しては、直径が０．０２〜０．８μｍの範囲であることがより好ましい。楕円又は略楕円の場合には、前記孔の短径（最も短い口径）が０．０２μｍ〜５μｍの範囲であれば、微生物又は細胞Ｔをトラップすることができる。つまり、前記孔の短径は、微生物又は細胞Ｔが微小吸引孔１を通り抜けることができない程度にすればよい。例えば赤血球細胞（６〜８μｍ）をトラップする場合には、前記短径を１μｍ程度にすればよく、納豆菌（枯草菌；０．７〜２μｍ）をトラップする場合には、前記短径を０．２μｍ程度にすればよい。
【００４９】
前記短径の範囲としては、０．０２μｍ〜２μｍであることが好ましい。その中でも、細胞よりもサイズの小さい微生物の捕捉のためには、直径が０．０２〜０．８μｍの範囲であることがより好ましい。
上記範囲の下限値未満であると、吸着部Ｓの吸引力が弱すぎて微生物又は細胞Ｔをトラップすることができない恐れがある。上記範囲の上限値超であると、微生物又は細胞Ｔが、微小吸引孔１１を通り抜けてしまい、トラップできない恐れがある。
一方、前記孔の長径（最も長い口径）は、トラップする微生物又は細胞Ｔの大きさによって適宜調整すればよく、例えば０．２μｍ〜１０μｍの範囲であることが挙げられる。さらに電気生理学的な測定を行う場合には、長径を細胞や微生物のサイズよりも小さくすることが好ましく、例えば０．２〜５μｍの範囲であることが挙げられる。
【００５０】
前記孔の孔径の短辺をナノオーダーで高精度に加工することにより、細胞よりも更にサイズの小さな微生物を捕捉することが可能となり、従来集団として観察されていた微生物を単独あるいは数匹のみで観察することが可能となる。その結果、今まで解明されてこなかった微生物の様々な生体的な特性を確認する手段となりうる。さらに孔の吸着部の径を微小化することにより、細胞の電気生理学的特性を測定する際に、細胞膜と吸着部との安定したシール性が実現されるため、電気生理学的特性の測定を安定して行うことが可能である。
【００５１】
図２及び３において、微小吸引孔１は、ウェル２の側面２ａに対して略垂直となるように形成されている。しかし、必ずしも略垂直である必要はなく、基体１０Ａの設計に合わせて、単一のガラス基板４において自由に配置可能である。
更には微小吸引孔１の第１端部１ａに近い位置の口径を微小吸引孔１の口径よりもわずかに広げて加工することも可能である。このとき微生物又は細胞Ｔの一部が微小吸引孔１の第１端部に入り込んだ状態で捕捉が可能となるため、ウェル２に流れがあるときでもより安定して長時間の捕捉が可能となる。ここではウェル２に対して説明をしているが、後述する第二流路２２を有する構造等においても適用される。
微小吸引孔１は、基体１０Ａに複数配置されていてもよい。各々の微小吸引孔１に対して吸着部Ｓが各々備わるため、複数の微生物又は細胞Ｔをトラップすることができる。
【００５２】
微小吸引孔１を複数配置する場合、隣り合う微小吸引孔１同士の間隔が、捕捉する微生物又は細胞Ｔの大きさを考慮して設けられることが好ましい。例えば、大きさが３μｍ程度の微生物又は細胞Ｔを捕捉する場合は、微小吸引孔１同士の間隔を、６μｍ以上とする。その結果、捕捉した複数の微生物又は細胞Ｔ同士が近接しないため、観察や電気生理学的測定を容易に行うことができる。
一つのウェル２に複数の微小吸引孔１が配置されるとき、一つの微小吸引孔１の第２端部１ｂ側にそれぞれ独立したシリンジやポンプ等の吸引部（不図示）を接続することによって、微小吸引孔１の吸引を個別に制御することが可能である。そのため、微小吸引孔１による微生物あるいは細胞Ｔの捕捉を独立して制御出来る。
基材４の材料がシリコン、ガラス、石英、又はサファイアなどであると、それらの材料は加工性に優れるので、複数の微小吸引孔１を密集させて配置することが可能である。
【００５３】
基体１０Ａでは、ウェル２の下面２ｂはガラス基板からなる基材４で構成されている。
下面２ｂに対向する、ウェル２の上面は開口されて蓋を有さない。そのため、この下面２ｂ又は上面から、顕微鏡等によって、吸着部Ｓにトラップされた微生物又は細胞Ｔを光学的に観察することができる。なお、前記上面は必ずしも無蓋である必要はなく、プラスチック、樹脂やガラス等の部材からなる蓋によって、覆われていてもよい（不図示）。ウェル２内に存在する微生物又は細胞Ｔの捕捉を観察しながら行うことが可能であるため、例えば、細胞を捕捉するときには吸引力を強くし、捕捉された後、細胞膜が破れない程度に弱くするなど微生物や細胞の状態に応じて適切に吸引力を調整することが可能である。
【００５４】
トラップした微生物又は細胞Ｔの電気生理学的測定を行う場合には、例えばウェル２及び微小吸引孔１ｂ側にそれぞれ電極（不図示）を配置すればよい。或いは、細胞外バッファーや細胞内液などを介し外部の電極を用いてもよい。吸着部Ｓは単一のガラス基板４で形成されるので、細胞Ｔの細胞膜に対して高抵抗性シールを形成することが可能である。したがって、従来公知のパッチクランプ法が適用できる。このとき、吸着部Ｓを構成する微小吸引孔１の第１端部１ａ側の孔の口径を、従来のパッチピペット等の孔の口径（２〜４μｍ程度）よりも小さくすることによって、従来よりも精度の高い電気生理学的測定を行うことができる。
【００５５】
［基体１０Ｂ］
本発明の微生物又は細胞を捕捉するための基体の実施形態は、図４の基体１０Ｂにも示される。基体１０Ｂでは、基材４の上面側に流路３が設けられている。前記流路３は、前記微生物又は細胞Ｔを流入及び流通させる空間である。
基体１０Ａにおけるウェル２と比べて、基体１０Ｂにおける流路３の方がより大量の流体Ｒを流入及び流通させることができる。
基体１０Ｂの他の構成については、基体１０Ａと同様である。
【００５６】
［基体１０Ｃ］
本発明の微生物又は細胞を捕捉するための基体の実施形態は、図５の基体１０Ｃにも示される。基体１０Ｃでは、基材４の上面側に微小吸引孔１の第２端部１ｂが設けられている。つまり、微小吸引孔１の第２端部１ｂは、基材４の側面に限らず、任意の面に設けることができる。
基体１０Ｃの他の構成については、基体１０Ａと同様である。
【００５７】
［基体１０Ｄ］
本発明の微生物又は細胞を捕捉するための基体の実施形態は、図６の基体１０Ｄにも示される。基体１０Ｄでは、ウェル２の下面２ｂに微小吸引孔１の第１端部１ａからなる吸着部が設けられている。つまり、微小吸引孔１の第１端部１ａは、前記空間を構成するウェル２の側面に限らず、任意の面に設けることができる。
吸着部を空間の下面（底面）に設けた場合には、流体Ｒに含まれる微生物又は細胞が重くて沈降する場合、それらを捕捉し易いという利点がある。基体１０Ｄの他の構成については、基体１０Ａと同様である。
【００５８】
［基体１０Ｅ］
本発明の微生物又は細胞を捕捉するための基体の実施形態は、図７の基体１０Ｅにも示される。基体１０Ｅでは、ウェル２の下面２ｂに微小吸引孔１の第１端部１ａが設けられている。このとき、各微小吸引孔１の第１端部１ａは分岐して二つに分かれ、ウェル２の下面２ｂに第２端部１ｂの二倍の数の吸着部を形成している。つまり、微小吸引孔１の第１端部１ａは、分岐して前記空間の複数の位置に開口していてもよい。この構成によって、多数の吸着部を空間に配置することができ、より多くの微生物又は細胞を捕捉することができる。また、第１端部１ａの数は第２端部１ｂの数の１倍又は２倍に限られず、所望の数を配置することができる。
基体１０Ｅの他の構成については、基体１０Ａと同様である。
【００５９】
［基体１０Ｆ］
本発明の微生物又は細胞を捕捉するための基体の実施形態は、図８の基体１０Ｆにも示される。基体１０Ｆでは、基材４の上面にウェル２が二つ配置されて、各ウェル２に対して微小吸引孔１の分岐した第１端部１ａがそれぞれ一つずつ配置されている。ウェル２を二つ有する構成によって、各ウェル２にウェル１とは異なる流体Ｒを流入させることができるので、多検体処理に適している。ウェル２の数は１又は２に限られず、所望の数を配置することができる。
基体１０Ｆの他の構成については、基体１０Ａと同様である。
【００６０】
［基体１０Ｇ］
本発明の微生物又は細胞を捕捉するための基体の実施形態は、図９の基体１０Ｇにも示される。基体１０Ｇでは、基材４の上面にウェル２α，２βが２つ配置されて、各ウェル２の側面に対して微小吸引孔１の第１端部１ａと第２端部１ｂとがそれぞれ配置されている。この場合、第１端部１ａが開口するウェル２αに微生物又は細胞を含む流体Ｒを流入させる。これに対して、第２端部２ｂが開口するウェル２βには、吸引部を直接的に又は間接的に別途接続する。この場合、ウェル２βを陰圧にすることで、ウェル２αに流入した流体Ｒを、ウェル２β側へ引き込むことができる。このとき、流体Ｒ中の微生物又は細胞を、ウェル２αの側面に開口する第１端部１ａからなる吸着部Ｓに捕捉することができる。つまり、微小吸引孔１の第２端部１ｂは、基材の側面又は一面に限らず、上記のように、基材４の上面に設けられた凹部（ウェル２β）の側面に設けることもできる。また、ウェルの数は２つに限られず、所望の数を配置することができる。
基体１０Ｇの他の構成については、基体１０Ａと同様である。
【００６１】
なお、基体１０Ａ〜１０Ｇのウェル２又は流路３は、無蓋である必要は無く、適宜蓋を設けてもよい（不図示）。蓋を設けることによって、流体Ｒをウェル２内に保持し易くなり、或いは流路３における流体Ｒの流通性を高められる場合がある。
【００６２】
［基体１０Ｈ］
本発明の微生物又は細胞を捕捉するための基体の実施形態は、図１０の基体１０Ｈにも示される。図１１及び１２は、図１０のＡ−Ａ線に沿う断面を示す模式図である。
基体１０Ｈは、前述の基体１０Ｃの構成に、基材４の上面に基板６を貼り合せて形成される。基材４の上面には、ウェル２が設けられている。基板６において、そのウェル２と対向する位置は、くり貫かれて貫通し、上面へ開口している。この構成によれば、基板６の厚み分だけ、ウェル２の容積を増やすことができ、流入させる流体Ｒの量を増加させられる。また、基材４の上面には、微小吸引孔１の第２端部１ｂが配置されている。基板６において、その第２端部１ｂと対向する位置に、流路７が設けられている。この構成によれば、流路７に直接的又は間接的に吸引部を接続することによって、ウェル２内の流体Ｒを、微小吸引孔１を介して、流路７へ引き込んで吸引することができる。この際、流体Ｒ中の微生物又は細胞を吸着部Ｓにおいて捕捉できる。なお、基板６が透明な部材によって形成される場合、上面側からまたは下面側からの、どちらからでも観察が可能である。
基体１０Ｈの他の構成については、基体１０Ａと同様である。
【００６３】
前記基板６の材料は特に制限されず、例えばＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ等の樹脂基板、シリコン基板、及びガラス基板が挙げられる。基材４と同じ材料で形成される場合、容易に貼り合わせることが可能である。基材４と基板６の貼り合せは公知の方法で行えばよい。
【００６４】
［基体１０Ｉ］
本発明の微生物又は細胞を捕捉するための基体の実施形態は、図１３の基体１０Ｉにも示される。図１４及び１５は、図１３のＡ−Ａ線に沿う断面を示す模式図である。
基体１０Ｉは、前述の基体１０Ｂの構成に、基材４の上面に基板６を貼り合せて形成される。基材４の上面には、流路３が設けられている。この構成によれば、流路３に必要なだけの流体Ｒを流入及び流通させられる。また、基材４の上面には、微小吸引孔１の第２端部１ｂが配置されている。基板６において、その第２端部１ｂと対向する位置に、流路７が設けられている。この構成によれば、流路７に直接的又は間接的に吸引部を接続することによって、流路３内の流体Ｒを、微小吸引孔１を介して、流路７へ引き込んで吸引することができる。この際、流体Ｒ中の微生物又は細胞を吸着部Ｓにおいて捕捉できる。
基体１０Ｉの他の構成については、基体１０Ｂと同様である。
【００６５】
前記基板６の材料は特に制限されず、例えばＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ等の樹脂基板、シリコン基板、及びガラス基板が挙げられる。基材４と同じ材料で形成される場合、容易に貼り合わせることが可能である。基材４と基板６の貼り合せは公知の方法で行えばよい。
【００６６】
＜微生物又は細胞を捕捉するための基体の第二実施形態＞
図１６は、本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の第二実施形態である基体２０の斜視図である。図１７及び１８は、図１６のＡ−Ａ線に沿う断面を示す模式図である。
【００６７】
基体２０は微生物又は細胞Ｔをトラップする微小吸引孔１１を備えた、微生物又は細胞を捕捉するための基体である。基体２０には、微生物又は細胞Ｔを含む流体Ｒを流入させる、基材１４に内在する空間を構成するウェル１２、内部を陰圧にすることが可能な第一流路１３、及びウェル１２と第一流路１３とを連通する微小吸引孔１１、が少なくとも備えられている。前記微小吸引孔１１は、第一流路１３を通じて、基材１４の外部へ連通する。ウェル１２の側面１２ａに、微小吸引孔１１の第１端部１１ａが露呈する吸着部Ｓが形成される。ウェル１２の上面又は下面１２ｂの少なくとも一部分は、吸着部Ｓにトラップされた微生物又は細胞Ｔを光学的に観察可能なように、開口するか或いは透明な部材（不図示）で構成される。基材１４のうち、少なくとも微小吸引孔１１を構成する部位は、単一の部材で形成される。
【００６８】
図１６に示す基体２０においては、前記単一の部材は、微小吸引孔１１を構成するだけでなく、基材１４全体を構成している。
前記単一の部材の材料は、例えばシリコン、ガラス、石英、サファイアなどが挙げられる。これらの材料は、微小吸引孔１１の加工性に優れるので好ましい。なかでも、結晶方位による加工異方性の影響を受け難い、非結晶質である方が好ましい。
更には、前記単一の部材の材料にガラス、石英、サファイアを採用し、顕微鏡等を用いて光学的に捕捉した微生物又は細胞Ｔを観察する場合、上記の材料は可視光線（波長０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させるため、より観察に適している。
【００６９】
また、前記単一の部材の材料は、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち少なくとも一部の波長を有する光を透過させることが好ましい。
具体的には、前記単一の部材の材料は加工用レーザー光として使用される一般的な波長領域（０．１μｍ〜１０μｍ）の、少なくとも一部領域の光を透過させることが好ましい。このようなレーザー光を透過させる場合、後述するように、前記部材にレーザーを照射することで、改質部を形成することができる。
また、前記単一部材は可視光領域（約０．３６μｍ〜約０．８３μｍ）の光を透過させることが、より好ましい。前記単一部材が可視光領域の光を透過させる場合、捕捉した微生物又は細胞Ｔを、前記単一部材を透して肉眼で容易に観察することができる。
なお、本発明における「透過（透明）」とは、前記部材に光を入射して、前記部材から透過光が得られる状態の全てをいう。
図１６では、基材１４を構成する単一の部材は透明なガラス基板である。
【００７０】
図１７及び１８に示すように、微小吸引孔１はウェル１２と第一流路１３とを連通する。微小吸引孔１１の第１端部１１ａはウェル１２の側面１２ａに露呈し（開口し）、吸着部Ｓをなす。微小吸引孔１１の第２端部１１ｂは第一流路１３の側面に露呈している。
【００７１】
微小吸引孔１１は、単一のガラス基板４に形成されており、継ぎ目又は貼り合わせ面を有さない貫通孔である。当然に、微小吸引孔の端部における吸着部Ｓについても、継ぎ目や貼り合わせ面は存在しない。ここで「吸着部Ｓ」とは、ウェル１２の側面１２aにおける、微生物又は細胞Ｔが接触若しくは近接する領域をいう。
【００７２】
吸着部Ｓを構成する、微小吸引孔１１の第１端部１１ａの、ウェル１２の側面１２ａにおける孔の形状は、矩形、三角形、楕円、又は円のいずれであってもよい。前記孔の短径（最も短い口径）が０．０２μｍ〜５μｍの範囲であれば、微生物又は細胞Ｔをトラップすることができる。その中でも、細胞よりもサイズの小さい微生物に対しては、短径が０．０２〜０．８μｍの範囲であることが好ましい。つまり、前記孔の短径は、微生物又は細胞Ｔが微小吸引孔１１を通り抜けることができない程度にすればよい。例えば赤血球細胞（６〜８μｍ）をトラップする場合には、前記短径を１μｍ程度にすればよく、納豆菌（枯草菌；０．７〜２μｍ）をトラップする場合には、前記短径を０．２μｍ程度にすればよい。
【００７３】
前記短径の範囲としては、０．０２μｍ〜２μｍであることが好ましい。
上記範囲の下限値未満であると、吸着部Ｓの吸引力が弱すぎて微生物又は細胞Ｔをトラップすることができない恐れがある。上記範囲の上限値超であると、微生物又は細胞Ｔが、微小吸引孔１１を通り抜けてしまい、トラップできない恐れがある。
一方、前記孔の長径（最も長い口径）は、トラップする微生物又は細胞Ｔの大きさによって適宜調整すればよく、例えば０．２μｍ〜１０μｍの範囲が挙げられる。
【００７４】
図１７及び１８において、微小吸引孔１１は、ウェル１２の側面１２aに対して略垂直となるように形成されている。しかし、必ずしも略垂直である必要はなく、基体２０の設計に合わせて、単一のガラス基板１４において自由に配置可能である。
微小吸引孔１１は、基体２０に複数配置されていてもよい。各々の微小吸引孔１１に対して吸着部Ｓが各々備わるため、複数の微生物又は細胞Ｔをトラップすることができる。
【００７５】
ウェル１２の下面１２ｂはガラス基板１４で構成されている。下面１２ｂに対向する、ウェル１２の上面は開口されて蓋を有さない。そのため、この下面１２ｂ又は上面から、顕微鏡等によって、吸着部Ｓにトラップされた微生物又は細胞Ｔを光学的に観察することができる。なお、前記上面は必ずしも無蓋である必要はなく、プラスチックや樹脂、ガラス等の部材からなる蓋によって、覆われていてもよい（不図示）。
【００７６】
第一流路１３の下面１３ｂはガラス基板１４で構成され、第一流路１３の上面１３ｃは、プラスチックやガラス等の部材１５から構成されている。これにより、第一流路１３は半密閉状態の空間となる。第一流路１３の上流側には、微小吸引孔１１の第２端部１１ｂが露呈して開口している。第一流路１３の下流側には、第一流路１３の内部を陰圧にすることが可能なシリンジやポンプ等の陰圧部が備えられている（不図示）。したがって、ウェル１２の上面から流入された流体Ｒが、第一流路１３の内部を陰圧にすることによって、微小吸引孔１１を介して第一流路１３側へ引き込まれる。このとき、流体Ｒに含まれる微生物又は細胞Ｔを、微小吸引孔１の第１端部１１ａで構成される吸着部Ｓに引き寄せて、トラップすることができる（図１８）。
【００７７】
図１７及び１８に示すように、ウェル１２の側面１２ａの一部を部材１５が構成していてもよい。これによって、ウェル１２の深さを部材１５の厚みによって適宜調整することができる。
例えば、部材１５を複数積層することによって、ウェル１２を深くすることができる。
さらに、図１９に示すように、積層した部材１５の高さ（厚さ）を利用して、第一流路１３の下流側を基体２０の上面に配置することも可能である。
【００７８】
部材１５の材料としては特に制限されず、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ等の樹脂基板や、ガラス基板を使用することができる。
なお、ウェル１２の側面１２ａ及び第一流路１３の上面１３ｃを構成する部材は、観察に用いられる光線（例えば可視光線）を透過させない材料で構成されても良い。微生物又は細胞の捕捉のみを目的とする場合は、必ずしも観察に用いられる光線を透過させる必要はない。観察に用いられる光線を透過させる部材を用いると、上面から光学的に観察が可能となるため好ましい。
【００７９】
トラップした微生物又は細胞Ｔの電気生理学的測定を行う場合には、例えば図２０に示すように、ウェル１２及び第一流路１３にそれぞれ電極１６，１７を配置することができる。または、細胞外バッファーや細胞内液などを介し外部の電極を用いて電気生理学的測定を行うことができる。吸着部Ｓは単一のガラス基板１４からなるので、細胞Ｔの細胞膜に対して高抵抗性シールを形成することが可能である。したがって、従来公知のパッチクランプ法が適用できる。このとき、吸着部Ｓを構成する微小吸引孔１１の第１端部１１ａからなる孔の口径を、従来のパッチピペット等の孔の口径（２〜４μｍ程度）よりも小さくすることによって、従来よりも精度の高い電気生理学的測定を行うことができる。
【００８０】
なお、電極１６，１７は、ウェル１２及び第一流路１３に連通する別の流路、例えば、後述する第四流路及び第五流路の少なくとも一方に配置されていてもよい。
【００８１】
＜微生物又は細胞を捕捉するための基体の第三実施形態＞
図２１は、本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の第三実施形態である基体３０の斜視図である。図２２及び２３は、図２１のＡ−Ａ線に沿う断面を示す模式図である。
【００８２】
基体３０は微生物又は細胞Ｔをトラップする微小吸引孔２１を備えた微生物又は細胞を捕捉するための基体である。基体３０には、微生物又は細胞Ｔを含む流体Ｒを流入させる、基材２４に内在する空間を構成する第二流路２２、内部を陰圧にすることが可能な第三流路２３、及び第二流路２２と第三流路２３とを連通する微小吸引孔２１、が少なくとも備えられている。前記微小吸引孔２１は、第一流路２３を通じて、基材２４の外部へ連通する。第二流路２２の側面２２ａに、微小吸引孔２１の第１端部２１ａが露呈する吸着部Ｓが形成され、第二流路２２の上面２２ｃ又は下面２２ｂの少なくとも一部分は、吸着部Ｓにトラップされた微生物又は細胞Ｔを光学的に観察可能なように、透明な部材２５で構成されている。基材２４のうち、少なくとも微小吸引孔２１を構成する部位は、単一の部材で形成される。
【００８３】
図２１に示す基体３０においては、前記単一の部材は、微小吸引孔２１を構成するだけでなく、基材２４全体を構成している。
前記単一の部材の材料は、例えばシリコン、ガラス、石英、サファイアなどが挙げられる。これらの材料は、微小吸引孔２１の加工性に優れるので好ましい。なかでも、結晶方位による加工異方性の影響を受けにくい非結晶質である方が好ましい。
更には、前記単一の部材の材料にガラス、石英、サファイアを採用し、顕微鏡等を用いて光学的に捕捉した微生物又は細胞Ｔを観察する場合、上記の材料は可視光線（波長０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させるため、より観察に適している。
【００８４】
また、前記単一の部材の材料は、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち少なくとも一部の波長を有する光を透過させることが好ましい。
具体的には、前記単一の部材の材料は加工用レーザー光として使用される一般的な波長領域（０．１μｍ〜１０μｍ）の、少なくとも一部領域の光を透過させることが好ましい。前記単一の部材の材料がこのようなレーザー光を透過させる場合、後述するように、前記部材にレーザーを照射することで、改質部を形成することができる。
また、前記単一部材は可視光領域（約０．３６μｍ〜約０．８３μｍ）の光を透過させることが、より好ましい。前記単一部材が可視光領域の光を透過させる場合、捕捉した微生物又は細胞Ｔを、前記単一部材を透して肉眼で容易に観察することができる。
なお、本発明における「透過（透明）」とは、前記部材に光を入射して、前記部材から透過光が得られる状態の全てをいう。
図２１では、基材２４を構成する単一の部材は透明なガラス基板である。
【００８５】
図２２及び２３に示すように、微小吸引孔２１は第二流路２２と第三流路２３とを連通する。微小吸引孔２１の第１端部２１ａは第二流路２２の側面２２ａに露呈し（開口し）、吸着部Ｓをなす。微小吸引孔２１の第２端部２１ｂは第三流路２３の側面に露呈している。
微小吸引孔２１は、単一のガラス基板２４に形成されており、継ぎ目又は貼り合わせ面を有さない貫通孔である。当然に、微小吸引孔の端部における吸着部Ｓについても、継ぎ目や貼り合わせ面は存在しない。ここで「吸着部Ｓ」とは、第二流路２２の側面２２ａにおける、微生物又は細胞Ｔが接触若しくは近接する領域をいう。
【００８６】
吸着部Ｓを構成する、微小吸引孔２１の第１端部２１ａの、第二流路２２の側面２２ａにおける孔の形状は、矩形、三角形、楕円、又は円のいずれであってもよい。前記孔の短径（最も短い口径）が０．０２μｍ〜５μｍの範囲であれば、微生物又は細胞Ｔをトラップすることができる。その中でも、細胞よりもサイズの小さい微生物に対しては、短径が０．０２〜０．８μｍの範囲であることが好ましい。つまり、前記孔の短径は、微生物又は細胞Ｔが微小吸引孔２１を通り抜けることができない程度にすればよい。例えば赤血球細胞（６〜８μｍ）をトラップする場合には、前記短径を１μｍ程度にすればよく、納豆菌（枯草菌；０．７〜２μｍ）をトラップする場合には、前記短径を０．２μｍ程度にすればよい。
【００８７】
前記短径の範囲としては、０．０２μｍ〜２μｍであることが好ましい。
上記範囲の下限値未満であると、吸着部Ｓの吸引力が弱すぎて微生物又は細胞Ｔをトラップすることができない恐れがある。上記範囲の上限値超であると、微生物又は細胞Ｔが、微小吸引孔２１を通り抜けてしまい、トラップできない恐れがある。
一方、前記孔の長径（最も長い口径）は、トラップする微生物又は細胞Ｔの大きさによって適宜調整すればよく、例えば０．２μｍ〜１０μｍの範囲が挙げられる。
【００８８】
図２２及び２３において、微小吸引孔２１は、第二流路２２の側面２２aに対して略垂直となるように形成されている。しかし、必ずしも略垂直である必要はなく、基体３０の設計に合わせて、単一のガラス基板２４において自由に配置可能である。
微小吸引孔２１は、基体３０に複数配置されていてもよい。各々の微小吸引孔２１に対して吸着部Ｓが各々備わるため、複数の微生物又は細胞Ｔをトラップすることができる。
【００８９】
第二流路２２の下面２２ｂはガラス基板２４で構成されている。下面２２ｂに対向する第二流路２２の上面２２ｃは、プラスチックやガラス等の部材２５で構成されている。この上面２２ｃ又は下面２２ｂから、顕微鏡等よって、吸着部Ｓにトラップされた微生物又は細胞Ｔを光学的に観察することができる。
【００９０】
第三流路２３の下面２３ｂはガラス基板２４で構成され、第三流路２３の上面２３ｃは部材２５から構成されている。これにより、第三流路２３は半密閉状態の空間となる。第三流路２３の上流側には、微小吸引孔２１の第２端部２１ｂが露呈して開口している。第三流路２３の下流側には、第三流路２３の内部を陰圧にすることが可能なシリンジやポンプ等の陰圧部が備えられている（不図示）。したがって、第二流路２２の上流側Ｆ１から、第二流路２２の下流側Ｆ２へ流入された流体Ｒの一部が、第三流路２３の内部を陰圧にすることによって、微小吸引孔２１を介して第三流路２３側へ引き込まれる。このとき、流体Ｒに含まれる微生物又は細胞Ｔを、微小吸引孔２１の第１端部２１ａで構成される吸着部Ｓに引き寄せて、トラップすることができる（図２３）。
【００９１】
また、図２４に示すように、第二流路２２の側面２２ａの一部を部材２５が構成していてもよい。これによって、第二流路２２における流体Ｒの流量を部材２５の厚みによって適宜調整することができる。
例えば、部材２５を複数積層することによって、第二流路２２の径を大きくすることができる。さらに、積層した部材２５の高さ（厚さ）を利用して、第三流路２３の下流側を基体３０の上面に配置することも可能である。
【００９２】
部材２５の材料としては特に制限されず、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ等の樹脂基板や、ガラス基板を使用することができる。
なお、第三流路２３の上面２３ｃを構成する部材は、観察に用いられる光線（例えば可視光線）を透過させない材料で構成されても良い。微生物又は細胞の捕捉のみを目的とする場合は、前記部材は必ずしも観察に用いられる光線を透過させる必要はない。観察に用いられる光線を透過させる部材を用いると、上面から光学的に観察が可能となるため好ましい。
【００９３】
トラップした微生物又は細胞Ｔの電気生理学的測定を行う場合には、例えば図２５に示すように、第二流路２２及び第三流路２３にそれぞれ電極２６，２７を配置することができる。または、細胞外バッファーや細胞内液などを介し外部の電極を用いて電気生理学的測定を行うことができる。吸着部Ｓは単一のガラス基板２４からなるので、細胞Ｔの細胞膜に対して高抵抗性シールを形成することが可能である。したがって、従来公知のパッチクランプ法が適用できる。このとき、吸着部Ｓを構成する微小吸引孔２１の第１端部２１ａからなる孔の口径を、従来のパッチピペット等の孔の口径（２〜４μｍ程度）よりも小さくすることによって、従来よりも精度の高い電気生理学的測定を行うことができる。
【００９４】
なお、電極２６，２７は、第二流路２２及び第三流路２３に連通する別の流路、例えば、後述する第四流路及び第五流路の少なくとも一方に配置されていてもよい。
【００９５】
第三実施形態の基体３０では、第二実施形態の基体２０におけるウェル１２に代えて、第二流路２２を採用している。第二流路２２には、連続的に流体Ｒを流通させることができるので、ウェル２２を採用した場合に比べて使用できる流体Ｒを絶えず流し続けることが可能となる。
【００９６】
＜微生物又は細胞を捕捉するための基体の第四実施形態＞
図２６は、本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の第四実施形態である基体４０の斜視図である。図２７は、図２６のＡ−Ａ線に沿う断面を示す模式図である。
【００９７】
基体４０は微生物又は細胞Ｔをトラップする微小吸引孔３１を備えた微生物又は細胞を捕捉するための基体である。基体４０には、微生物又は細胞Ｔを含む流体Ｒを流入させる、基材３４に内在する空間を構成するウェル３２、内部を陰圧にすることが可能な第一流路３３、及びウェル３２と第一流路３３とを連通する微小吸引孔３１、が少なくとも備えられている。前記微小吸引孔３１は、第一流路３３を通じて、基材３４の外部へ連通する。
ウェル３２の側面３２ａに、微小吸引孔３１の第１端部３１ａが露呈する吸着部Ｓが形成され、ウェル３２の上面又は下面３２ｂの少なくとも一部分は、吸着部Ｓにトラップされた微生物又は細胞Ｔを光学的に観察可能なように、開口するか或いは透明な部材３５で構成される。基材３４のうち、少なくとも微小吸引孔３１を構成する部位は、単一の部材で形成される。
【００９８】
図２６に示す基体４０においては、前記単一の部材は、微小吸引孔３１を構成するだけでなく、基材３４全体を構成している。
前記単一の部材の材料は、例えばシリコン、ガラス、石英、サファイアなどが挙げられる。これらの材料は、微小吸引孔３１の加工性に優れるので好ましい。なかでも、結晶方位による加工異方性の影響を受けにくい非結晶質である方が好ましい。
更には、前記単一の部材の材料にガラス、石英、サファイアを採用し、顕微鏡等を用いて光学的に捕捉した微生物又は細胞Ｔを観察する場合、上記の材料は可視光線（波長０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させるため、より観察に適している。
【００９９】
また、前記単一の部材の材料は、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち少なくとも一部の波長を有する光を透過させることが好ましい。
具体的には、加工用レーザー光として使用される一般的な波長領域（０．１μｍ〜１０μｍ）の、少なくとも一部領域の光を透過させることが好ましい。このようなレーザー光を透過させる場合、後述するように、前記部材にレーザーを照射することで、改質部を形成することができる。
また、可視光領域（約０．３６μｍ〜約０．８３μｍ）の光を透過させることが、より好ましい。可視光領域の光を透過させることによって、捕捉した微生物又は細胞Ｔを、前記単一部材を透して肉眼で容易に観察することができる。
なお、本発明における「透過（透明）」とは、前記部材に光を入射して、前記部材から透過光が得られる状態の全てをいう。
図２６では、基材３４を構成する単一の部材は透明なガラス基板である。
【０１００】
図２７に示すように、微小吸引孔３１はウェル３２と第一流路３３とを連通する。微小吸引孔３１の第１端部３１ａはウェル３２の側面３２ａに露呈し（開口し）、吸着部Ｓをなす。微小吸引孔３１の第２端部３１ｂは第一流路３３の側面に露呈している。
微小吸引孔３１は、単一のガラス基板３４に形成されており、継ぎ目又は貼り合わせ面を有さない貫通孔である。当然に、微小吸引孔の端部における吸着部Ｓについても、継ぎ目や貼り合わせ面は存在しない。ここで「吸着部Ｓ」とは、ウェル３２の側面３２aにおける、微生物又は細胞Ｔが接触若しくは近接する領域をいう。
【０１０１】
吸着部Ｓを構成する、微小吸引孔３１の第１端部３１ａの、ウェル３２の側面３２ａにおける孔の形状は、矩形、三角形、楕円、又は円のいずれであってもよい。前記孔の短径（最も短い口径）及び長径（最も長い口径）の説明は、前述の第二実施形態の基体２０における孔の説明と同様である。
【０１０２】
図２７において、微小吸引孔３１は、ウェル３２の側面３２aに対して略垂直となるように形成されている。しかし、必ずしも略垂直である必要はなく、基体４０の設計に合わせて、単一のガラス基板３４において自由に配置可能である。
【０１０３】
微小吸引孔３１は、基体４０に複数配置されていてもよい。例えば、図２８に示すように、基体４０の高さ（厚さ）方向に、複数の微小吸引孔３１を並列配置してもよい。この例では、各々の微小吸引孔３１に対して、吸着部Ｓ及び第一流路３３α，３３βが各々備わるため、各吸着部Ｓの動作を独立に制御することができ、複数の微生物又は細胞Ｔを各吸着部Ｓにトラップすることができる。
【０１０４】
ウェル３２の下面３２ｂは部材３５で構成されている。下面３２ｂに対向する、ウェル３２の上面は開口されて蓋を有さない。そのため、この下面３２ｂ又は上面から、顕微鏡等によって、吸着部Ｓにトラップされた微生物又は細胞Ｔを光学的に観察することができる。なお、前記上面は必ずしも無蓋である必要はなく、プラスチックや樹脂、ガラス等の部材からなる蓋によって、覆われていてもよい（不図示）。
【０１０５】
第一流路３３の下面３３ｂは、プラスチックやガラス等の部材３５で構成され、第一流路３３の上面３３ｃは、ガラス基板３４から構成されている。これにより、第一流路３３は半密閉状態の空間なる。第一流路３３の上流側には、微小吸引孔３１の第２端部３１ｂが露呈して開口している。第一流路３３の下流側には、第一流路３３の内部を陰圧にすることが可能なシリンジやポンプ等の陰圧部が備えられている（不図示）。したがって、ウェル３２の上面から流入された流体Ｒが、第一流路３３の内部を陰圧にすることによって、微小吸引孔３１を介して第一流路３３側へ引き込まれる。このとき、流体Ｒに含まれる微生物又は細胞Ｔを、微小吸引孔３１の第１端部３１ａで構成される吸着部Ｓに引き寄せて、トラップすることができる（不図示）。このメカニズムは、第二実施形態の基体２０と同様である。
【０１０６】
図２９に示すように、ウェル３２の側面３２ａの一部を部材３６が構成していてもよい。これによって、ウェル３２の深さを部材３６の厚みによって適宜調整することができる。
例えば、部材３６を複数積層することによって、ウェル３２を深くすることができる。
さらに、積層した部材３６の高さ（厚さ）を利用して、第一流路３３の下流側を基体４０の上面に配置することも可能である。
【０１０７】
部材３５，３６の材料としては特に制限されず、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ等の樹脂基板や、ガラス基板を使用することができる。
なお、ウェル３２の側面３２ａ及び第一流路３３の上面３３ｃを構成する部材は、観察に用いられる光線（例えば可視光線）を透過させない材料で構成されても良い。微生物又は細胞の捕捉のみを目的とする場合は、前記部材は必ずしも観察に用いられる光線を透過させる必要はない。観察に用いられる光線を透過させる部材を用いると、上面から光学的に観察が可能となるため好ましい。
【０１０８】
トラップした微生物又は細胞Ｔの電気生理学的測定を行う場合には、ウェル３２及び第一流路３３等に電極を配置して、第二実施形態の基体２０で説明した様に行うことができる。
【０１０９】
＜微生物又は細胞を捕捉するための基体の第五実施形態＞
図３０は、本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の第五実施形態である基体５０の斜視図である。図３１は、図３０のＡ−Ａ線に沿う断面を示す模式図である。
【０１１０】
基体５０は微生物又は細胞Ｔをトラップする微小吸引孔４１を備えた微生物又は細胞を捕捉するための基体である。基体５０には、微生物又は細胞Ｔを含む流体Ｒを流入させる、基材４４に内在する空間を構成する第二流路４２、内部を陰圧にすることが可能な第三流路４３、及び第二流路４２と第三流路４３とを連通する微小吸引孔４１、が少なくとも備えられている。前記微小吸引孔４１は、第三流路４３を通じて、基材４４の外部へ連通する。第二流路４２の側面４２ａに、微小吸引孔４１の第１端部４１ａが露呈する吸着部Ｓが形成され、第二流路４２の上面４２ｃ及び下面４２ｂの少なくとも一部分は、吸着部Ｓにトラップされた微生物又は細胞Ｔを光学的に観察可能なように、透明な部材４５で構成される。基材４４のうち、少なくとも微小吸引孔４１を構成する部位は、単一の部材で形成される。
【０１１１】
図３０に示す基体５０においては、前記単一の部材は、微小吸引孔４１を構成するだけでなく、基材４４全体を構成している。
前記単一の部材の材料は、例えばシリコン、ガラス、石英、サファイアなどが挙げられる。これらの材料は、微小吸引孔１１の加工性に優れるので好ましい。なかでも、結晶方位による加工異方性の影響を受けにくい非結晶質である方が好ましい。
更には、前記単一の部材の材料にガラス、石英、サファイアを採用し、顕微鏡等を用いて光学的に捕捉した微生物又は細胞Ｔを観察する場合、上記材料は可視光線（波長０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させるため、より観察に適している。
【０１１２】
また、前記単一の部材の材料は、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち少なくとも一部の波長を有する光を透過させることが好ましい。
具体的には、前記単一の部材の材料は加工用レーザー光として使用される一般的な波長領域（０．１μｍ〜１０μｍ）の、少なくとも一部領域の光を透過させることが好ましい。前記単一の部材の材料がこのようなレーザー光を透過させる場合、後述するように、前記部材にレーザーを照射することで、改質部を形成することができる。
また、前記単一部材は可視光領域（約０．３６μｍ〜約０．８３μｍ）の光を透過させることが、より好ましい。前記単一部材が可視光領域の光を透過させる場合、捕捉した微生物又は細胞Ｔを、前記単一部材を透して肉眼で容易に観察することができる。
なお、本発明における「透過（透明）」とは、前記部材に光を入射して、前記部材から透過光が得られる状態の全てをいう。
図３０では、基材４４を構成する単一の部材は透明なガラス基板である。
【０１１３】
図３１に示すように、微小吸引孔４１は第二流路４２と第三流路４３とを連通する。微小吸引孔４１の第１端部４１ａは第二流路４２の側面４２ａに露呈し（開口し）、吸着部Ｓをなす。微小吸引孔４１の第２端部４１ｂは第三流路４３の側面に露呈している。
微小吸引孔４１は、単一のガラス基板４４に形成されており、継ぎ目又は貼り合わせ面を有さない貫通孔である。当然に、微小吸引孔の端部における吸着部Ｓについても、継ぎ目や貼り合わせ面は存在しない。ここで「吸着部Ｓ」とは、第二流路４２の側面４２aにおける、微生物又は細胞Ｔが接触若しくは近接する領域をいう。
【０１１４】
吸着部Ｓを構成する、微小吸引孔４１の第１端部４１ａの、第二流路４２の側面４２ａにおける孔の形状は、矩形、三角形、楕円、又は円のいずれであってもよい。前記孔の短径（最も短い口径）及び長径（最も長い口径）の説明は、前述の第二実施形態における孔の説明と同様である。
【０１１５】
図３１において、微小吸引孔４１は、第二流路４２の側面４２aに対して略垂直となるように形成されている。しかし、必ずしも略垂直である必要はなく、基体５０の設計に合わせて、単一のガラス基板４４において自由に配置可能である。
微小吸引孔４１は、基体５０に複数配置されていてもよい。各々の微小吸引孔４１に対して吸着部Ｓが各々備わるため、複数の微生物又は細胞Ｔをトラップすることができる。
【０１１６】
第二流路４２の下面４２ｂはプラスチックや樹脂、ガラス等の部材４５で構成されている。下面４２ｂに対向する第二流路４２の上面４２ｃは、ガラス基板からなる基材４４で構成されている。この上面４２ｃ及び下面４２ｂの少なくとも一方から、顕微鏡等によって、吸着部Ｓにトラップされた微生物又は細胞Ｔを光学的に観察することができる。
【０１１７】
第三流路４３の下面４３ｂは部材４５で構成され、第三流路４３の上面４３ｃはガラス基板４４から構成されている。これにより、第三流路４３は半密閉状態の空間なる。第三流路４３の上流側には、微小吸引孔４１の第２端部４１ｂが露呈して開口している。第三流路４３の下流側には、第三流路４３の内部を陰圧にすることが可能なシリンジやポンプ等の陰圧部が備えられている（不図示）。したがって、第二流路４２の上流側Ｆ１から、第二流路４２の下流側Ｆ２へ流入された流体Ｒの一部が、第三流路４３の内部を陰圧にすることによって、微小吸引孔４１を介して第三流路４３側へ引き込まれる。このとき、流体Ｒに含まれる微生物又は細胞Ｔを、微小吸引孔４１の第１端部４１ａで構成される吸着部Ｓに引き寄せて、トラップすることができる（不図示）。このメカニズムは、第二実施形態の基体２０と同様である。
【０１１８】
部材４５の材料としては特に制限されず、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ等の樹脂基板や、ガラス基板を使用することができる。
なお、第三流路４３の下面４３ｂを構成する部材は、観察に用いられる光線（例えば可視光線）を透過させない材料で構成されても良い。微生物又は細胞の捕捉のみを目的とする場合は、前記部材は必ずしも観察に用いられる光線を透過させる必要はない。観察に用いられる光線を透過させる部材を用いると、上面から光学的に観察が可能となるため好ましい。
【０１１９】
トラップした微生物又は細胞Ｔの電気生理学的測定を行う場合には、第二流路４２及び第三流路４３等に電極を配置して、第二実施形態の基体２０で説明した様に行うことができる。あるいは、細胞外バッファーや細胞内液などを介し外部の電極を用いて電気生理学的測定を行うことができる。
【０１２０】
図３２は、本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例である基体２０Ａの模式的な上面図（上面から見た透視図）である。この上面図におけるウェル１２、微小吸引孔１１、及び第一流路１３の配置構成は、前述の第二実施形態の基体２０及び第四実施形態の基体４０等に適用可能である。
ガラス基板１４には、ウェル１２と第一流路１３がそれぞれ４セット配置されている。
ウェル１２と第一流路１３とが微小吸引孔１１を介して連通していることは、前述の通りである。吸着部Ｓの位置は、「Ｘ」の印で示してある。
一つのウェル１２に複数の第一流路１３が配置されることも可能であり、この際、一つの第一の流路１３に対して微小吸引孔１１はそれぞれ少なくとも一つ以上を設ける。このように一つのウェル１２に複数の第一流路１３が配置される形状である場合、それぞれの第一流路１３に対して、独立にシリンジやポンプ等の吸引部（不図示）を接続することによって、独立して第一流路１３の吸引を制御することが可能となる。そのため、微小吸引孔１１による微生物あるいは細胞Ｔの捕捉を独立して制御出来る。
【０１２１】
図３３は、本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例である基体２０Ａの模式的な上面図（上面から見た透視図）である。この上面図における第二流路２２、微小吸引孔２１、及び第三流路２３の配置構成は、前述の第三実施形態の基体３０及び第五実施形態の基体５０等に適用可能である。
ガラス基板２４には、第二流路２２と第三流路２３がそれぞれ３セット配置されている。第二流路２２と第三流路２３とが微小吸引孔２１を介して連通していることは、前述の通りである。吸着部Ｓの位置は、「Ｘ」の印で示してある。
第二流路２２の上流側Ｆ１から、流体Ｒが流入されて、第二流路２２の下流側Ｆ２へ流通する。
一つの第二流路２２に複数の第三流路２３を配置することも可能であり、この際、一つの第三の流路２３に対して微小吸引孔２１はそれぞれ少なくとも一つ以上を設ける。このように一つの第二流路２２に複数の第三流路２３が配置される形状である場合、それぞれの第三流路２３に対して、独立にシリンジやポンプ等の吸引部（不図示）を接続することによって、独立して第三流路２３の吸引を制御することが可能である。そのため、微小吸引孔２１による微生物あるいは細胞Ｔの捕捉を独立して制御出来る。
【０１２２】
図３４は、本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例である基体３０Ｂの模式的な上面図（上面から見た透視図）である。この上面図における第二流路２２、微小吸引孔２１、第三路２３、及び第五流路２８の配置構成は、前述の第三実施形態の基体３０及び第五実施形態の基体５０等に適用可能である。
【０１２３】
ガラス基板２４に配置された、第二流路２２と第三流路２３とが微小吸引孔２１を介して連通していることは、前述の通りである。吸着部Ｓの位置は、「Ｘ」の印で示してある。吸着部Ｓが設けられた領域Ｗは、第二流路２２の流路幅が拡張されている。このため、第二流路２２の上流側Ｆ１から、流体Ｒが流入されて、第二流路２２の下流側Ｆ２へ流通する際、領域Ｗにおいて、流体Ｒを滞留させることができる。前記滞留によって、流体Ｒに含まれる微生物又は細胞Ｔを、吸着部Ｓにトラップすることが容易になる。また領域Ｗの蓋を開口させることで、ウェルとして機能させることも可能である。
【０１２４】
ガラス基板２４には第五流路２８が配置されている。第五流路２８は第三流路２３と連通するように交差している。第五流路２８の上流側Ｆ３から下流側Ｆ４へ、所望の薬液又はガスを流通させることによって、第三流路２３内にも前記薬液又はガスを拡散流入させることができる。また、第三流路２３内に拡散した薬液をガスへ置換することも可能である。
第五流路２８が第三流路２３に連通する場所や、第五流路２８の形状は特に限定されない。そのため、例えば、微小吸引孔２１に近い位置に第五流路２８を配置することも可能であり、第五流路２８と第三流路２３はそれぞれの機能を代替することが可能である。また第五流路２８はＦ３側あるいはＦ４側のみを有する構成も可能であり、Ｆ３あるいはＦ４のいずれかの機能を第三流路２３が果たすことも可能であるし、複数の第五流路２８や複数に分岐した第五流路２８が配置されてもよい。
【０１２５】
図３５は、本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の一例である基体３０Ｃの模式的な上面図（上面から見た透視図）である。この上面図における第二流路２２、微小吸引孔２１、第三流路２３、第五流路２８、及び第四流路２９の配置構成は、前述の第三実施形態の基体３０及び第五実施形態の基体５０等に適用可能である。
【０１２６】
ガラス基板２４に配置された、第二流路２２と第三流路２３とが微小吸引孔２１を介して連通していることは、前述の通りである。吸着部Ｓの位置は、「Ｘ」の印で示してある。
ガラス基板２４に配置された第五流路２８は、第三流路２３と連通するように交差している。第五流路２８の上流側Ｆ３から下流側Ｆ４へ、所望の薬液又はガスを流通させることによって、第三流路２３内にも前記薬液又はガスを拡散流入させることができる。また、第三流路２３内に拡散した薬液をガスへ置換することも可能である。
第五流路２８が第三流路２３に連通する場所や、第五流路２８の形状は特に限定されない。そのため、例えば、微小吸引孔２１に近い位置に第五流路２８を配置することも可能であり、第五流路２８と第三流路２３はそれぞれの機能を代替することが可能である。また第五流路２８はＦ３側あるいはＦ４側のみを有する構成も可能であり、Ｆ３あるいはＦ４のいずれかの機能を第三流路２３が果たすことも可能であるし、複数の第五流路２８や複数に分岐した第五流路２８が配置されてもよい。
【０１２７】
また、ガラス基板２４に配置された第四流路２９は、第二流路２２と連通している。第四流路２９から第二流路２２へ、所望の薬液又はガスを流通させることによって、第二流路２２内にも前記薬液又はガスを拡散流入させることができる。つまり、前記薬液又はガスを、吸着部Ｓにトラップされた微生物又は細胞Ｔへ接触させることができる。なお、図３５では、第二流路２２の上流側はＦ５で示し、下流側はＦ６で示してある。
第四流路２９が第二流路２２に連通する場所や、第四流路の形状は特に限定されない。
そのため、微小吸引孔２１に近い位置に第四流路２９を配置することも可能であり、第四流路２９と第二流路２２の上流側（Ｆ５側）はそれぞれの機能を代替することが可能である。また複数の第四流路２９や複数に分岐した第四流路２９が第二流路２２に連通し、配置されてもよい。
【０１２８】
第四流路２９は、第二流路２２に代えてウェルに連通するように設けることも可能である。つまり、図３５において、第二流路２２をウェルに置き換えた構成とすることもできる。
【０１２９】
＜微量な高分子を検出するための基体の第一実施形態＞
［基体６０］
図３６は、本発明にかかる細胞等に含まれる微量なたんぱく質等の高分子を検出するための基体（以下では、単に「基体」と呼ぶことがある。）の第一実施形態である基体６０の斜視図である。図３７、３８Ａ、及び３８Ｂは、図３６のＡ−Ａ線に沿う断面を示す模式図である。
【０１３０】
基体６０は細胞等を補足し、細胞等に含まれる微量の高分子を検出するナノ流路２０１を備えた基体である。基体６０には、基材２０４内に設けられ、基材２０４の上面側に前記細胞等を含む流体を流入するマイクロ流路２０３Ａ及びマイクロ流路２０３Ｂと、マイクロ流路２０３Ａとマイクロ流路２０３Ｂとを連通するナノ流路２０１とを含み、前記基材２０４のうち、少なくともナノ流路２０１を構成する部位は、単一の部材で形成される。また、ナノ流路２０１はマイクロ流路２０３Ａ及び２０３Ｂの側面２０３Ａａ及び２０３Ｂａに存在し、上面、下面に接していない。さらに、前記単一の部材は、解析成分（検出部）によって検出された高分子を光学的に観察できるように、透明な部材（不図示）で構成される。
【０１３１】
基体６０では、基材２０４の上面側にマイクロ流路２０３Ａ及び２０３Ｂが設けられている。前記マイクロ流路２０３Ａ又は２０３Ｂが、前記細胞等を流入させる空間を構成している。また、図３６にはマイクロ流路が２つ設けられているが、マイクロ流路の形状及び数は限定されない。細胞等を流入できる空間が設けられていればよく、例えば、図１又は図４９のような構造であっても良い。
【０１３２】
検出した高分子を基材２０４の下面から観察する場合、観察対象と対物レンズとの距離（ワーキングディスタンス）を調整して観察対象物に焦点を合わせる。しかしながら、基材下面と観察対象物との距離が、観察するのに必要とされるワーキングディスタンスより大きい場合、観察対象物に焦点を結ぶことができない。その様な事態を避けるため、基材の下面を研磨などして基材の厚さを薄くし、基材下面と観察対象物との距離を短くすることができる。しかしながら、マイクロ流路の下面２０３Ａｂ又は２０３Ｂｂに開口するナノ流路を形成した場合、マイクロ流路の下面２０３Ａｂ又は２０３Ｂｂと基材の下面との間にナノ流路が存在するため、基材の下面を研磨などして基材を薄くすることが難しい場合がある。したがって基体６０のように、ナノ流路はマイクロ流路の側面２０３Ａａ又は２０３Ｂａに開口している方が好ましい。さらに、ナノ流路は、観察対象物を容易に捕捉するために、マイクロ流路の側面２０３Ａａ又は２０３Ｂａの中ほどの高さに開口している方が好ましい。
【０１３３】
本発明は、細胞から高分子を検出するためだけに制限されず、検出対象として、その他のイオンや、化合物を数分子レベルしか含まない液体内から検出することも可能である。例えば、ＡＴＰ、カルシウム、脂質分子、薬剤、抗がん剤の耐性を数分子レベルしかない液体内から検出することも可能である。その他に、例えば、血液、汗や尿などに極微量含まれる化学物質や生体高分子を分子カウンティングすることも可能であり、このような高濃度な液体でもグラディエントで検出することが可能である。また、細胞を壊さずにイオンチャンネルやトランスポーターから放出される微量なイオンや化合物をアクティブに検出することも可能である。
【０１３４】
図３６に示す基体６０においては、前記単一の部材は、ナノ流路２０１を構成するだけでなく、基材２０４全体を構成している。
前記単一の部材の材料としては、例えばガラス、石英、又はサファイアなどが挙げられる。これらの材料は、ナノ流路２０１を形成する際に、加工性に優れた材料であるので好ましい。なかでも、結晶方位による加工異方性の影響を受けにくい非結晶質である方が好ましい。また、前記材料は顕微鏡等を用いて検出した高分子を光学的に観察する場合、可視光線（波長０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させため、より観察に適している。
【０１３５】
また、前記単一の部材の材料は、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち少なくとも一部の波長を有する光を透過させることが好ましい。
具体的には、前記単一の部材の材料は加工用レーザー光として使用される一般的な波長領域（０．１μｍ〜１０μｍ）の、少なくとも一部領域の光を透過させることが好ましい。前記単一の部材の材料がこのようなレーザー光を透過させる場合、後述するように、前記部材にレーザーを照射することで、改質部を形成することができる。
また、前記単一部材は可視光領域（約０．３６μｍ〜約０．８３μｍ）の光を透過させることが好ましい。前記単一部材が可視光領域の光を透過させる場合、検出した高分子を、前記単一部材を透して肉眼で容易に観察することができる。さらには、前記単一部材が前記波長の光のうち少なくとも一部の紫外光あるいは可視光線（０．１μｍ〜０．８３μｍ）を透過させる場合には、蛍光色素によって染色された高分子を蛍光観察することができる。
なお、本発明における「透過（透明）」とは、前記部材に光を入射して、前記部材から透過光が得られる状態の全てをいう。
図３６では、基材２０４を構成する単一の部材は透明なガラス基板である。
【０１３６】
図３７，３８Ａ及び３８Ｂに示すように、ナノ流路２０１はマイクロ流路２０３Ａとマイクロ流路２０３Ｂとを連通する。ナノ流路２０１の第１端部２０１ａはマイクロ流路２０３Ａの側面２０３Ａａに露呈し（開口し）、吸着部Ｓをなす。ナノ流路２０１の第２端部２０１ｂはマイクロ流路２０３Ｂの側面２０３Ｂａに露呈している。
【０１３７】
本発明において、ナノ流路２０１がマイクロ流路２０３Ａとマイクロ流路２０３Ｂとを連通する際、図３９、４０に示す基体に設けられるナノ流路２１１及び２２１のように、分岐した構造を有していても良い。その場合、ナノ流路の容積を増やすことができ、直径が数十μｍ程度の細胞等から微量の高分子を検出する場合であっても、前記構造を有することで前記細胞の体積以上の容積を持つナノ流路を形成することが可能であり、ナノ流路内に前記細胞等を充填することができる。従って、前記構造を有することで、大きな細胞からでも微量の高分子を検出することができる。なお、分岐したナノ流路は図３９のように分岐されたままでも、図４０のように途中で合流してもよい。また、ナノ流路の構造は前記の構造に限られず、例えば、屈曲する構造であったり、複数に分岐する構造であったりしても良い（不図示）。このほかに、例えば、ナノ流路２０１の第１端部２０１ａ以外の箇所が幅１μｍ以下の空間を設け接合された構造でもよい（不図示）。また、ナノ流路に近い位置にマニュピュレート用のマイクロ流路を設けることも可能である（不図示）。この場合、一辺は細胞の寸法よりも小さいことが好ましい。
【０１３８】
流路２０３Ｂに露呈する、ナノ流路２０１の第２端部２０１ｂ側から、流路２０３Ａ内の流体Ｒを吸引することによって、流体Ｒに含まれる細胞Ｔ´を、吸着部Ｓに捕捉（図３８Ａ）することができる。前記吸引の動力は特に制限されないが、例えばシリンジやポンプ等の吸引部（不図示）をナノ流路２０１の第２端部２０１ｂに接続することによって供給することができる。また、ナノ流路２０１の容積は、捕捉された細胞の体積よりも大きいことが好ましい。その場合、吸着部Ｓに捕捉された細胞Ｔ´をナノ流路２０１中に充填し（図３８Ｂ）、前記充填された細胞等に含まれる高分子をあらかじめナノ流路の内壁に直接的又は間接的に形成された抗体などの解析成分（検出部）に検出させることができる。
【０１３９】
ナノ流路２０１は、単一のガラス基板２０４に形成されており、継ぎ目又は貼り合わせ面を持たない貫通孔である。当然に、ナノ流路の端部における吸着部Ｓについても、継ぎ目や貼り合わせ面は存在しない。このため、細胞と吸着部Ｓとの密着力を十分に高められる。また、ナノ流路２０１及びナノ流路２０１の周辺部は、単一のガラス基板２０４に形成されており、継ぎ目又は貼り合わせ面を持たない貫通孔であるため、前記ガラス基板２０４の変形や薬液によるダメージなどから、貼り合わせ面における剥離や破損が生じない。よって、前記ガラス基板２０４を、加熱消毒や薬液消毒を繰り返して行ったとしても、前記ガラス基板２０４が破損することがない。これは、日常的に加熱消毒や薬液消毒を行うことが必要とされる、細胞等を検出する基体にとって、特に優れた特徴であるといえる。更には、ナノ流路２０１に近い位置に屈折率差が生じないので、吸着部Ｓからの光をより集光させ易い。そのため、検出された高分子を容易に観察することができる。ここで「吸着部Ｓ」とは、マイクロ流路２０３Ａの側面２０３Ａａにおける、細胞等が接触若しくは近接する領域をいう。
【０１４０】
吸着部Ｓを構成する、ナノ流路の第１端部２０１ａの、マイクロ流路２０３Ａの側面２０３Ａａにおける孔の形状及び、マイクロ流路２０３Ａの側面２０３Ａａに平行方向の断面の形状は楕円であることが好ましい。この場合には、前記孔の短径（最も短い口径）が０．０５μｍ〜１.００μｍの範囲であれば、拡散長の短い高分子をナノ流路内で確実に抗体などの解析成分（検出部）によって検出することができる。また、前記解析成分（検出部）をナノ流路２０１の内壁に配置する際、前記解析成分（検出部）がナノ流路内壁に接触する確率を上げるには、前記短径の範囲が、０．０５μｍ〜０．７０μｍであることが好ましい。さらに、０．０５〜０．４０μｍの範囲であるとより好ましい。上記範囲の下限値未満であると、圧力損失により吸着部Ｓの吸引力が弱くなり、細胞を捕捉することができない恐れがある。一方、上記範囲の上限値以上であると、微量な高分子を検出するのが困難である。
一方、前記孔及び断面の長径（最も長い口径）は、捕捉する細胞の大きさによって適宜調整すればよく、全ての細胞を対象とすると１μｍ〜６μｍの範囲であることが挙げられる。さらに、１〜４μｍの範囲であるとより好ましい。上記範囲の下限値未満であると、圧力損失により吸着部Ｓの吸引力が弱くなり、細胞を捕捉することができない恐れがある。一方、上記範囲の上限値以上であると、細胞等の内容物が外部に漏れる可能性がある。
さらに、前記ナノ流路２０１の総長は、前記短径及び長径から、ナノ流路２０１の容積が捕捉する細胞等の体積以上になるように、適宜調整すればよく、容積、圧力損失の影響を考慮すると、ナノ流路２０１の総長は２０〜５００００μｍであることが好ましい。さらに２０〜２５０００μｍであるとより好ましい。同様に、ナノ流路２０１の第１端部２０１ａと第２端部２０１ｂとの距離は２０〜１００００μｍであることが好ましい。さらに２０〜６０００μｍであるとより好ましい。
また、マイクロ流路２０３Ａ及び２０３Ｂの深さは、６μｍ以上であることが好ましく、細胞等の寸法以上となるように適宜調整すればよい。
【０１４１】
本発明を用いた具体例として、検出対象として白血球細胞（直径１０μｍ程度）を用いる場合は、短径が約０.２０μｍ、長径が約３μｍ、長さが約１．３μｍのナノ流路であると良い。このようなナノ流路の容積は細胞の体積に対して１．５倍程度となり、高分子の検出が容易である。
【０１４２】
前記孔の孔径の短辺をナノオーダーで高精度に加工する場合、ナノオーダーサイズの高分子を検出することが可能となり、従来多量の細胞を必要としていた細胞中に極微量しか含まれないたんぱく質などの高分子を単数あるいは少量の細胞から検出することが可能となる。その結果、患者のなどへの負荷を最低限に抑えることが可能である。さらに吸着部の孔の径を微小化する場合、細胞と吸着部との安定したシール性が実現されるため、高分子の検出を安定して行うことが可能である。
【０１４３】
図３７、３８Ａ、及び３８Ｂにおいて、ナノ流路２０１は、マイクロ流路２０３Ａの側面２０３Ａａに対して略垂直となるように形成されている。しかし、必ずしも略垂直である必要はなく、基体６０の設計に合わせて、単一のガラス基板２０４において自由に配置可能である。また、ナノ流路２０１は略水平に配置される。ナノ流路２０１が略水平であることによって、解析成分（検出部）によって検出された高分子を蛍光標識などによって容易に観察することができる。
また、ナノ流路２０１は、基体６０に複数配置されていてもよい。この場合、各々のナノ流路２０１に対して吸着部Ｓが各々備わるため、複数の細胞等を捕捉し、高分子を効率よく検出することができる。また、一つのマイクロ流路２０３Ａに複数のナノ流路２０１が配置されるとき、一つのナノ流路２０１の第２端部２０１ｂ側にそれぞれ独立したシリンジやポンプ等の吸引部（不図示）を接続することによって、ナノ流路２０１の吸引を個別に制御することが可能である。そのため、ナノ流路２０１による高分子の検出を独立して制御出来る。さらに、基材２０４の材料がガラス、石英、又はサファイアなどであると、それらの材料は加工性に優れるので、複数のナノ流路２０１を密集させて配置することが可能である。
【０１４４】
基体６０では、マイクロ流路２０３Ａ及びマイクロ流路２０３Ｂの下面２０３Ａｂ及び２０３Ｂｂはガラス基板により形成される基材２０４で構成されている。
下面２０３Ａｂ又は２０３Ｂｂに対向する、マイクロ流路２０３Ａの上面は開口されて蓋を有さない。そのため、この下面２０３Ａｂ又は２０３Ｂｂ又は上面から、顕微鏡等によって、吸着部Ｓに捕捉された細胞等を光学的に観察することができる。なお、前記上面は必ずしも無蓋である必要はなく、プラスチック、樹脂やガラス等の部材で形成される蓋によって、覆われていてもよい（不図示）。マイクロ流路２０３Ａ内に存在するたんぱく質の検出を観察しながら行うことが可能であるため、例えば、細胞を捕捉するときには吸引力を強くし、捕捉された後、細胞膜が破れない程度に弱くするなど状態に応じて適切に吸引力を調整することが可能である。
【０１４５】
捕捉した細胞等の電気生理学的測定を行う場合には、例えばマイクロ流路２０３Ａ及びナノ流路の第２端部２０１ｂ側にそれぞれ電極（不図示）を配置すればよい。或いは、細胞外バッファーや細胞内液などを介し外部の電極を用いてもよい。吸着部Ｓは単一のガラス基板２０４で形成されるので、細胞等に対して高抵抗性シールを形成することが可能である。したがって、従来公知のパッチクランプ法が適用できる。このとき、吸着部Ｓを構成するナノ流路２０１の第１端部２０１ａ側の孔の口径を、従来のパッチピペット等の孔の口径（２〜４μｍ程度）よりも小さくすることによって、従来よりも精度の高い電気生理学的測定を行うことができる。
【０１４６】
＜微量の高分子の検出方法＞
細胞中の極微量のたんぱく質を検出するにはたとえば抗体を用いたサンドイッチ法を適用することができる。具体的な検出方法を以下に示す。
まず、目的たんぱく質（抗原）に対する抗体（捕獲抗体）をナノ流路２０１の内壁に吸着させ、高分子、例えばスキムミルク、ｐｅｇなどを用いてナノ流路２０１の内壁のブロッキングを行う。このとき、あらかじめナノ流路の内壁に抗体を効率よく形成するために、シランカップリング材等による疎水表面処理を施し、吸着膜を形成しておくことが好ましい。続いて、ナノ流路２０１の内壁に試料溶液および捕獲抗体とは別のエピトープを認識する一次抗体を加える。この1次抗体には、アルカリフォスファターゼ、βガラクトシダーゼ、ペルオキシダーゼ、ルシフェラーゼなどの酵素結合を検出するための酵素が遺伝子的もしくは化学的に連結されている。また、これ以外にも、ビオチン-アビジンやDIG等を利用して検出することも可能である。この時点で、捕獲抗体、抗原、及び一次抗体で形成される複合体がナノ流路２０１の内壁に形成されている。そして、反応しなかった抗原および一次抗体を洗い流し、発色あるいは発光試薬などの酸素の基質を加えることによって、顕微鏡などにより酵素反応の生成物を検出することができる。
上述のサンドイッチ法を行うには、同一たんぱく質を異なるエピトープで認識する抗体が必要となる。また、抗体の立体障害を考えると、近位ではなく遠位（アミノ酸配列上ではなく立体構造上の遠位）を認識する抗体を使用するが好ましい。また、同一たんぱく質を捕獲抗体と一次抗体の２種類の抗体を用いるため、特異性が非常に高く、目的たんぱく質を高精度で検出することが可能である。
一方、上述の抗体などの解析成分（検出部）をナノ流路の内壁へ配置した後、基体を乾燥させることで、抗原の検出効果を長時間保持することが可能である。従って、ナノ流路の内壁に解析成分（検出部）を配置した状態で基体を保存することが可能である。
なお、ここでは解析成分として抗体が用いられているが、例えば、ペプチド、特定の材料に特異的に吸着する高分子などを用いることもでき、限定されない。その他の解析成分としては、例えば、機能性ＤＮＡまたは機能性ＲＮＡ等も挙げられる。この場合、前記機能性ＤＮＡまたは機能性ＲＮＡの例としてはアプタマーが挙げられ、前記アプタマーはＡＴＰ等の解析に用いることが可能である。また、前記アプタマーには、前記機能性ＤＮＡアプタマーまたはＲＮＡアプタマーの代わりに、ペプチドアプタマーを使用することも可能である。
【０１４７】
次に、本発明にかかる微生物又は細胞を捕捉するための基体の製造方法を説明する。
＜微生物又は細胞を捕捉するための基体の製造方法（第一実施形態）＞
本発明の製造方法の第一実施形態を、前述の基体２０を例にとって説明する。この場合、前記製造方法は、図４１Ａ〜Ｄで示すように、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザーＬを、単一の部材５９において、微小吸引孔５５となる領域に照射する。そして、前記領域に改質部５１を形成する工程Ａ１（図４１Ａ）と、単一の部材５９に、前記空間をなすウェル５７及び第一流路５８（又は前記空間をなす第二流路５７及び第三流路５８）を構成する凹部５３，５４若しくは貫通孔を形成する工程Ａ２（図４１Ｂ）と、単一の部材５９から改質部５１をエッチングによって除去する工程Ａ３（図４１Ｃ）と、を少なくとも有する。
【０１４８】
［工程Ａ１］
レーザーＬ（レーザー光Ｌ）は、パルス時間幅がピコ秒オーダー以下のパルス幅を有するレーザー光を用いることが好ましい。例えばチタンサファイアレーザー、前記パルス幅を有するファイバーレーザーなどを用いることができる。ただし部材５９が透過させる波長を使用することが必要である。より具体的には、部材５９に対する透過率が６０％以上のレーザー光を使用することが好ましい。
【０１４９】
前記レーザーＬ（レーザー光Ｌ）は、加工用レーザーとして使用される一般的な波長領域（０．１〜１０ｕｍ）の光を適用することができる。その中でも、被加工部材である部材５９を透過する必要がある。部材５９を透過する波長のレーザー光を適用することによって、部材５９に対して改質部５１を形成することができる。
【０１５０】
部材５９の材料は、例えばシリコン、ガラス、石英、サファイアなどが挙げられる。これらの材料は、微小吸引孔５５を形成する際に、加工性に優れた材料であるので好ましい。なかでも、結晶方位による加工異方性の影響を受けにくい非結晶質である方が好ましい。
更には、部材５９の材料にガラス、石英、サファイアを採用し、顕微鏡等を用いて光学的に捕捉した微生物又は細胞Ｔを観察する場合、上記の材料は可視光線（波長０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させるため、より観察に適している。
【０１５１】
また、部材５９の材料は、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち少なくとも一部の波長を有する光を透過させることが好ましい。
具体的には、部材５９の材料は加工用レーザー光として使用される一般的な波長領域（０．１μｍ〜１０μｍ）の、少なくとも一部領域の光を透過させることが好ましい。部材５９の材料がこのようなレーザー光を透過させる場合、後述するように、前記部材にレーザーを照射することで、改質部を形成することができる。
また、前記単一部材は可視光領域（約０．３６μｍ〜約０．８３μｍ）の光を透過させることが、より好ましい。前記単一部材が可視光領域の光を透過させる場合、捕捉した微生物又は細胞Ｔを、前記単一部材を透して肉眼で容易に観察することができる。
なお、本発明における「透過（透明）」とは、前記部材に光を入射して、前記部材から透過光が得られる状態の全てをいう。
図４１Ａ〜Ｄでは、単一の部材５９は透明なガラス基板である（以下、ガラス基板５９と呼ぶ）。
以下では、部材５９がガラス基板である場合について説明するが、部材５９の材料がその他の部材、例えばシリコン、石英、又はサファイアの場合であっても、同様に行うことができる。後述する行程Ａ２においては、加工性が良好なシリコン、石英、ガラスがより好適である。
【０１５２】
ガラス基板５９は、例えば石英からなるガラス基板、珪酸塩を主成分とするガラス、又はホウ珪酸ガラスからなるガラス基板等を用いることができる。合成石英からなるガラス基板が、加工性が良いため好適である。また、ガラス基板５９の厚さは特に制限されない。
【０１５３】
レーザー光Ｌの照射方法としては、図４１Ａに示す方法が挙げられる。すなわち、ガラス基板５９の内部に集光して焦点を結ぶようにレーザー光Ｌを照射して、前記焦点を矢印方向に走査することによって、ガラスが改質された改質部５１を形成する。
微小吸引孔５５となる領域に、前記焦点をガラス基板５９内部で走査することによって、所望の形状の改質部５１を形成することができる。
ここで、「改質部」とは、エッチング耐性が低くなり、エッチングによって選択的に又は優先的に除去される部分を意味する。
【０１５４】
レーザー光Ｌを照射する際、照射強度をガラス基板５９の加工閾値に近い値又は加工閾値未満に設定すると共に、レーザー光Ｌの偏波方向（電場方向）を走査方向に対して垂直となるように設定することが好ましい。このレーザー照射方法を、以下ではレーザー照射方法Ｓと呼ぶ。
【０１５５】
レーザー照射方法Ｓを、図４２で説明する。レーザー光Ｌの伝播方向は矢印Ｚであり、前記レーザー光Ｌの偏波方向（電場方向）は矢印Ｙである。レーザー照射方法Ｓでは、レーザー光Ｌの照射領域を、前記レーザー光Ｓの伝播方向と、前記レーザー光Ｓの偏波方向に対して垂直な方向により構成される平面５０ａ内とする。これと共に、レーザー照射強度をガラス基板５９の加工閾値に近い値又は加工閾値未満とする。
【０１５６】
このレーザー照射方法Ｓによって、ガラス基板５９内にナノオーダーの口径を有する改質部５１を形成することができる。例えば、短径が２０ｎｍ程度、長径が０．２μｍ〜５μｍ程度の略楕円形状の断面を有する改質部５１が得られる。この略楕円形状は、レーザーの伝播方向に沿った方向が長軸で、レーザーの電場方向に沿った方向が短軸となる。レーザー照射の条件によっては、前記断面は矩形に近い形状となることもある。
【０１５７】
レーザー照射強度をガラス基板５９の加工閾値以上とした場合、得られる改質部５１は周期構造を伴って形成される可能性がある。すなわち、ピコ秒オーダー以下のパルスレーザーを加工閾値以上で集光照射させることで、集光部で電子プラズマ波と入射光の干渉が起こり、レーザーの偏波に対して垂直であり、偏波方向に沿って周期性をもつ周期構造が自己形成的に形成される。
【０１５８】
形成された周期構造はエッチング耐性の低い層となる。例えば石英の場合、酸素が欠乏した層と酸素が増えた層が周期的に配列され（図４３Ｃ及び図４３Ｄ）、酸素欠乏部のエッチング耐性が低くなっており、エッチングを行うと周期的な凹部及び凸部が形成される。このような周期的な凹部及び凸部は、後述する微小吸引孔５５の形成においては不要である。
【０１５９】
一方、前述のレーザー照射方法Ｓのように、レーザー照射強度をガラス基板５９の加工閾値未満、且つガラス基板５９を改質してエッチング耐性を低下させうるレーザー照射強度の下限値以上とすれば、前記周期構造は形成されず、レーザー照射によって一つの酸素欠乏部（エッチング耐性の低い層）が形成される（図４３Ａ及び図４３Ｂ）。これのエッチングを行うと、一つの微小吸引孔５５を形成することができる。
【０１６０】
前述のレーザー照射方法Ｓは、微小吸引孔５５の形状を楕円又は略楕円とすることができる。また、エッチングによってその短径をナノオーダーサイズで制御することが可能となる。楕円又は略楕円形状での短径を微生物サイズよりも小さくすることで、微生物を捕捉することが出来る。このとき長径はナノオーダーサイズよりも大きくすることもできるため、微小吸引孔５５に流入する流体の圧力損失を小さく出来る。また、細胞や微生物を捕捉する前準備として、微小吸引孔５５に、あらかじめ流体を充填させる必要がある。この場合、孔が微細であるほど毛細管力が大きくなるため、微小吸引孔５５から、流体が空間などの外部に出てこなくなる弊害が発生する場合がある。しかしながら、微小吸引孔５５を楕円又は略楕円とすることで、微生物を捕捉するのに十分な短径においても毛細管力は抑制され、流体が空間などの外部に出てこなくなる弊害を抑制することができる。
【０１６１】
エッチング耐性が低い層（石英又はガラスにおいては酸素欠乏部）がレーザー照射によって一つだけ形成されるときにおいても（本明細書では改質部５１と呼ぶ。）、前記酸素欠乏部は極めてエッチングされやすい層となる。このことは、本発明者らの鋭意検討によって見出された。
【０１６２】
したがって、前記加工閾値は、前記周期構造が形成されうるレーザー照射強度の下限値（前記周期構造が形成されないレーザー照射強度の範囲における上限値）と定義される。今後、後述する「加工下限閾値」との混同を避けるため、前記加工閾値は、加工上限閾値と呼ぶこととする。
また、前記「ガラス基板５９を改質してエッチング耐性を低下させうるレーザー照射強度の下限値」とは、エッチング処理により、ガラス基板５９に微小吸引孔５５をあけることができる限界値である。この下限値よりも低いと、レーザー照射によってエッチング耐性の低い層が形成出来ないため、微小吸引孔５５があかない。今後、前記レーザー照射強度の下限値は、「加工下限閾値」と呼ぶこととする。
すなわち、「加工上限閾値」とは、基材内に照射したレーザー光の焦点（集光域）において、基材とレーザー光との相互作用によって生じる電子プラズマ波と入射するレーザー光との干渉が起こり、前記干渉によって基材に縞状の改質部が自己形成的に形成されうるレーザー照射強度の下限値である。
また、「加工下限閾値」とは、基材内に照射したレーザー光の焦点（集光域）において、基材を改質した改質部を形成し、後工程であるエッチング処理によって選択的又は優先的にエッチングされうる程度に、前記改質部のエッチング耐性を低下させうるレーザー照射強度の下限値である。この加工下限閾値よりも低いレーザー照射強度でレーザー照射した領域は、後工程であるエッチング処理において選択的又は優先的にエッチングされ難い。このため、エッチング後に微細孔となる改質部を形成するためには、下限閾値以上で上限閾値以下のレーザー照射強度に設定することが好ましい。
加工上限閾値及び加工下限閾値は、レーザー光の波長、レーザー照射対象である基材の材料（材質）及びレーザー照射条件によって概ね決定される。しかし、レーザー光の偏波方向と走査方向との相対的な向きが異なると、加工上限閾値及び加工下限閾値も多少異なる場合がある。例えば、偏波方向に対して走査方向が垂直の場合と、偏波方向に対して走査方向が平行の場合とでは、加工上限閾値及び加工下限閾値が異なる場合がある。したがって、使用するレーザー光の波長及び使用する基材において、レーザー光の偏波方向と走査方向との相対関係を変化させた場合の、それぞれの加工上限閾値及び加工下限閾値を、予め調べておくことが好ましい。
【０１６３】
前記偏波としては直線偏波に関して詳細に説明したが、多少の楕円偏波成分を持つレーザーパルスを用いても同様な構造（改質部）が形成されることが容易に想像できる。
【０１６４】
レーザー光Ｌの焦点を走査する方法は特に限定されないが、一度の連続走査によって形成できる改質部５１は前記レーザー光の伝播方向（矢印Ｚ方向）と、前記レーザー光の偏波方向（矢印Ｙ方向）に対して垂直な方向により構成される平面５０ａ内に限定される。この平面内であれば任意の形状で改質部を形成することができる。
【０１６５】
ここで、図４２では、レーザー光Ｌの伝播方向は、ガラス基板５９の上面に対して垂直である場合を示したが、必ずしも垂直である必要はない。前記上面に対して所望の入射角で、レーザーＬを照射してもよい。
【０１６６】
一般に、改質された部分のレーザーの透過率は、改質されていない部分のレーザーの透過率とは異なる。そのため、改質された部分で透過させたレーザー光の焦点位置を制御することは通常困難である。したがって、レーザー照射する側の面から見て、奥に位置する領域から改質部を形成していくことが望ましい。
【０１６７】
また、レーザーの偏波方向（矢印Ｙ方向）を適宜変更することによって、ガラス基板５９内に、３次元方向に任意形状を有する改質部を形成することも可能である。
【０１６８】
また、図４２で示すように、レーザー光Ｌをレンズ５２を用いて集光して、前述の様に照射することによって改質部５１を形成してもよい。
前記レンズとしては、例えば屈折式の対物レンズや屈折式のレンズを使用することができるが、他にも例えばフレネル、反射式、油浸、水浸式で照射することも可能である。また、例えばシリンドリカルレンズを用いれば、一度にガラス基板５９の広範囲にレーザー照射することが可能である。また、例えばコニカルレンズを用いればガラス基板５９の垂直方向に広範囲に一度にレーザー光Ｌを照射することができる。ただしシリンドリカルレンズを用いた場合には、レーザー光Ｌの偏波はレンズが曲率を持つ方向に対して水平である必要がある。
【０１６９】
レーザー照射条件Ｓの具体例としては、以下の各種条件が挙げられる。例えばチタンサファイアレーザー（レーザー媒質としてサファイアにチタンをドープした結晶を使用したレーザー）を用いる。照射するレーザー光は、例えば波長８００ｎｍ、繰返周波数２００ｋＨｚを使用し、レーザー走査速度１ｍｍ／秒としてレーザー光Ｌを集光照射する。これらの波長、繰返周波数、走査速度の値は一例であり、本発明はこれに限定されず任意に変えることが可能である。
【０１７０】
集光に用いるレンズ５２としては、例えばＮ．Ａ.＜０．７未満の対物レンズを用いることが好ましい。より微小な微小吸引孔５５を形成させるためには、ガラス基板５９に照射する際のパルス強度は、加工上限閾値に近い値、たとえば８０ｎＪ／ｐｕｌｓｅ程度以下のパワーであることが好ましい。それ以上のパワーであると周期構造が形成され、エッチングによってそれらが繋がるため、ナノオーダーの口径を有する微小吸引孔５５を形成することが困難となる、あるいは前記周期構造がそのまま形成されてしまうことがある。また、Ｎ．Ａ.≧０．７であっても加工が可能であるが、スポットサイズがより小さくなり、レーザーフルエンスが大きくなるため、より小さなパルス強度でのレーザー照射が求められる。
【０１７１】
［工程Ａ２］
つぎに、単一のガラス基板５９に、前記空間を形成するウェル５７及び第一流路５８（又は空間を形成する第二流路５７及び第三流路５８）を構成する凹部５３，５４若しくは貫通孔を形成する。前記凹部５３，５４を形成する方法としては、次の方法が例示できる。
【０１７２】
まず、ガラス基板５９の上面に、例えばフォトリソグラフィなどによってレジスト５２をパターニングする。つづいて、ドライエッチング、ウェットエッチング、又はサンドブラスト等の方法によって、ガラス基板５９の上面におけるレジスト５２がパターニングされていない領域を、所定の深さに達するまでエッチングして除去する（図４１Ｂ）。最後に、不要となったレジスト５２を剥離すると、第一凹部５３及び第二凹部５４が形成されたガラス基板５９が得られる。この例では、第一凹部５３がウェル５７となり、第二凹部５４が第一流路５８となる場合を示した。
【０１７３】
工程Ａ２においては、形成する第一凹部５３及び第二凹部５４の側面に、工程Ａ１で形成した改質部５１の断面を露呈させることが好ましい。後段の工程Ａ３におけるエッチング処理によって、微小吸引孔５５を形成させることがより容易となる。
【０１７４】
また、工程Ａ２において、凹部５３，５４を形成する代わりに、貫通孔を形成してもよい。この場合、ガラス基板５９内の、第一流路及び第二流路となる領域を微小ドリル（レーザードリル）等によってガラス基板５９の表面から掘削して貫通孔を形成することで、第一流路（第二流路及び第三流路）を形成してもよい。また、このドリルによる掘削方法と、種々のエッチング法とを組み合わせて使用しても良い。
【０１７５】
［工程Ａ３］
つぎに、単一のガラス基板５９から、工程Ａ１で形成した改質部５１をエッチングによって除去する（図４１Ｃ）。
エッチング方法としては、ウェットエッチングが好ましい。凹部５３，５４（若しくは貫通孔）の側面に露呈する断面を有する改質部５１は、エッチング耐性が低くなっているため、選択的又は優先的にエッチングすることができる。
【０１７６】
このエッチングは、ガラス基板５９の改質されていない部分に比べて、改質部５１が非常に速くエッチングされる現象を利用する方法であり、結果として改質部５１の形状に応じた微小吸引孔５５を形成することができる。
前記エッチング液は特に限定されず、例えばフッ酸（ＨＦ）を主成分とする溶液、フッ酸に硝酸等を適量添加したフッ硝酸系の混酸等を用いることができる。また、部材５９の材料に応じて、他の薬液を用いることもできる。
【０１７７】
前記エッチングの結果、ナノオーダーの口径を有する微小吸引孔５５を、ガラス基板５９内の所定位置に、第一凹部５３と第二凹部５４とを連通するように、形成することができる。
【０１７８】
微小吸引孔５５のサイズとしては、例えば、短径が２０ｎｍ〜２００ｎｍ程度、長径が０．２μｍ〜５μｍ程度の略楕円形状の断面を有する貫通孔とすることができる。エッチング処理の条件によっては、前記断面は矩形に近い形状となることもある。
【０１７９】
前記ウェットエッチングの処理時間を調整することによって、微小吸引孔５５のサイズを制御することが可能である。
前記処理時間を短くすることによって、前記短径を数ｎｍ〜数十ｎｍにすることも理論的には可能である。これとは逆に、前記処理時間を長くすることによって、前記短径を１μｍ〜２μｍ程度に、前記長径を５μｍ〜１０μｍ程度とすることもできる。
【０１８０】
つぎに、形成された第二凹部５４を覆うように、部材５６をガラス基板５９の上面に貼り合わせることによって、第一流路５８を形成することができる（図４１Ｄ）。
形成された第一凹部５３は、そのままでもウェル５７として使用できるが、図４１Ｄに示すようにウェル５７の上面を開口させつつ、部材５６をガラス基板５９に貼り合わせることによって、ウェル５７の深さを適宜調整することが可能である。
【０１８１】
一方、第一凹部５３を覆うように部材５６をガラス基板５９の上面に貼り合わせることによって、ウェル５７の代わりに第二流路５７を形成することもできる（不図示）。この場合、第一流路６８は、第三流路６８と読み替える。
【０１８２】
部材５６とガラス基板５９の上面とを貼り合わせる方法は、部材５６の材料に応じて、公知の方法で行えばよい。
また、前記貼り合わせの際に、電気生理学的測定用の電極や配線等を、第一流路５８内に適宜設置することもできる。
【０１８３】
部材５６の材料としては特に制限されず、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ等の樹脂基板や、ガラス基板を使用することができる。また、部材５６の材料は、観察に用いられる光線（例えば可視光線）を透過させない材料で構成されても良い。微生物又は細胞の捕捉のみを目的とする場合は、前記材料は必ずしも観察に用いられる光線を透過させる必要はない。観察に用いられる光線を透過させる部材を用いると、上面から光学的に観察が可能となるため好ましい。
なお、第一流路５８を形成するために使用する、第二凹部５４を覆う部材としては、必ずしも観察に用いられる光線を透過させる部材である必要はなく、観察に用いられる光線を透過させない部材であってもよい。
【０１８４】
工程Ａ２及び工程Ａ３におけるエッチングとしては、ウェットエッチングやドライエッチングが適用できる。ウェットエッチングにおいては、例えば、１％以下のフッ酸を用いるのが最も好ましいが、その他の酸や塩基性を有する材料を用いてもよい。
【０１８５】
前記ドライエッチングのうち、等方性エッチング法としては、例えばバレル型プラズマエッチング、平行平板型プラズマエッチング、ダウンフロー型ケミカルドライエッチング、などの各種ドライエッチング方式が挙げられる。
【０１８６】
異方性ドライエッチング法としては、反応性イオンエッチング(以下ＲＩＥ)を用いる方法として、例えば平行平板型ＲＩＥ、マグネトロン型ＲＩＥ、ＩＣＰ型ＲＩＥ、ＮＬＤ型ＲＩＥなどを使用することができる。ＲＩＥ以外にも例えば中性粒子ビームを用いたエッチングを使用することが可能である。また、異方性ドライエッチング法を用いる場合には、プロセス圧力を上げる等の手法によって、イオンの平均自由行程を短くし、等方性エッチングに近い加工も可能である。
【０１８７】
使用するガスは例えばフロロカーボン系、ＳＦ系ガス、ＣＨＦ３、フッ素ガス、塩素ガス、など材料を化学的にエッチングすることができるガスが主で、それらに適宜その他のガス、例えば酸素、アルゴン、ヘリウムなどを混合し使用することが可能である。また、その他のドライエッチング方式による加工も可能である。
【０１８８】
工程Ａ２においては、異方性エッチングがより好ましく、工程Ａ３においては、等方性エッチングがより好ましい。
【０１８９】
＜微生物又は細胞を捕捉するための基体の製造方法（第二実施形態）＞
本発明の製造方法の第二実施形態を、前述の基体２０を例にとって説明する。この場合、前記製造方法は、図４４Ａ〜Ｅで示すように、単一の部材６９に、前記空間を形成するウェル６７及び第一流路６８（又は前記空間を形成する第二流路６７及び第三流路６８）を構成する凹部６３，６４若しくは貫通孔を形成する工程Ｂ１（図４４Ｂ）と、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザーＬを、単一の部材６９の微小吸引孔６５となる領域に照射することによって、該前記領域に改質部６１を形成する工程Ｂ２（図４４Ｃ）と、単一の部材６９から改質部６１をエッチングによって除去する工程Ｂ３（図４４Ｄ）と、を少なくとも有する。
【０１９０】
部材６９の材料は、例えばシリコン、ガラス、石英、サファイアなどが挙げられる。これらの材料は、微小吸引孔６５を形成する際に、加工性に優れた材料であるので好ましい。なかでも、結晶方位による加工異方性の影響を受けにくい非結晶質である方が好ましい。
更には、前記部材６９の材料にガラス、石英、サファイアを採用し、顕微鏡等を用いて光学的に捕捉した微生物又は細胞Ｔを観察する場合、上記の材料は可視光線（波長０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させるため、より観察に適している。
【０１９１】
また、部材６９の材料は、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち少なくとも一部の波長を有する光を透過させることが好ましい。
具体的には、部材６９の材料は加工用レーザー光として使用される一般的な波長領域（０．１μｍ〜１０μｍ）の、少なくとも一部領域の光を透過させることが好ましい。部材６９の材料がこのようなレーザー光を透過させる場合、後述するように、前記部材にレーザーを照射することで、改質部を形成することができる。
また、前記単一部材は可視光領域（約０．３６μｍ〜約０．８３μｍ）の光を透過させることが、より好ましい。前記単一部材が可視光領域の光を透過させる場合、捕捉した微生物又は細胞Ｔを、前記単一部材を透して肉眼で容易に観察することができる。
なお、本発明における「透過（透明）」とは、前記部材に光を入射して、前記基材から透過光が得られる状態の全てをいう。
図４４Ａ〜Ｅでは、単一の部材６９は透明なガラス基板である（以下、ガラス基板６９と呼ぶ）。
【０１９２】
［工程Ｂ１］
工程Ｂ１は、本発明の製造方法の第一態様における工程Ａ２と同様に行うことができる。すなわち、ガラス基板６９の上面に、フォトリソグラフィによってレジスト６２をパターニングする（図４４Ａ）。つづいて、ドライエッチング、ウェットエッチング、又はサンドブラスト等の方法によって、ガラス基板６９の上面におけるレジスト６２がパターニングされていない領域を、所定の深さに達するまでエッチングして除去する（図４４Ｂ）。最後に、不要となったレジスト６２を剥離すると、第一凹部６３及び第二凹部６４が形成されたガラス基板５９が得られる。この例では、第一凹部６３がウェル６７となり、第二凹部６４が第一流路６８となる場合を示した。
【０１９３】
また、工程Ｂ１において、凹部６３，６４を形成する代わりに、基板内部に流路を形成してもよい。この場合、ガラス基板６９内の、第一流路及び第二流路となる領域をドリル（レーザードリル）やピコ秒オーダー以下の時間幅を有するレーザー改質とその選択的なエッチング等によってガラス基板６９の表面から掘削して貫通孔を形成することで、第一流路（第二流路及び第三流路）を形成してもよい。また、このドリルによる掘削方法と、種々のエッチング法と組み合わせて使用しても良い。
【０１９４】
［工程Ｂ２］
つぎに、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザーＬを、単一のガラス基板６９の微小吸引孔６５となる領域に照射することによって、前記領域に改質部６１を形成する（図４４Ｃ）。
具体的には、本発明の製造方法の第一態様における工程Ａ１と同様に行うことができる。このとき、第一凹部６３及び第二凹部６４の側面に露呈する部位にレーザー光Ｌを集光照射して改質部６１を形成する場合は、液浸露光によってレーザー光Ｌを照射することが、より望ましい（図４４Ｃ）。前記側面に露呈する部位に形成される改質部６１の形状（微小吸引孔６５の端部の形状）の精度を高めることができる。
【０１９５】
［工程Ｂ３］
つづいて、単一のガラス基板６９から、工程Ｂ２で形成した改質部６１をエッチングによって除去する（図４４Ｄ）。
エッチング方法としては、ウェットエッチングが好ましい。凹部６３，６４（若しくは貫通孔）の側面に露呈する断面を有する改質部６１は、エッチング耐性が低くなっているため、選択的又は優先的にエッチングすることができる。
具体的には、本発明の製造方法の第一態様における工程Ａ３と同様に行うことができる。
【０１９６】
前記エッチングの結果、ナノオーダーの口径を有する微小吸引孔６５を、ガラス基板６９内の所定位置に、第一凹部６３と第二凹部６４とを連通するように、形成することができる。
【０１９７】
つぎに、形成された第二凹部６４を覆うように、部材６６をガラス基板６９の上面に貼り合わせることによって、第一流路６８を形成することができる（図４４Ｅ）。
形成された第一凹部６３は、そのままでもウェル６７として使用できるが、図４４Ｅに示すようにウェル６７の上面を開口させつつ、部材６６をガラス基板６９に貼り合わせることによって、ウェル６７の深さを適宜調整することが可能である。
【０１９８】
一方、第一凹部６３を覆うように部材６６をガラス基板６９の上面に貼り合わせることによって、ウェル６７の代わりに第二流路６７を形成することもできる（不図示）。この場合、第一流路６８は、第三流路６８と読み替える。
【０１９９】
部材６６とガラス基板６９の上面とを貼り合わせる方法は、部材６６の材料に応じて、公知の方法で行えばよい。
また、前記貼り合わせの際に、電気生理学的測定用の電極や配線等を、第一流路６８内に適宜設置することもできる。
【０２００】
部材６６の材料としては特に制限されず、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ等の樹脂基板や、ガラス基板を使用することができる。また、部材６６の材料は、観察に用いられる光線（例えば可視光線）を透過させない材料で構成されても良い。微生物又は細胞の捕捉のみを目的とする場合は、前記材料は必ずしも観察に用いられる光線を透過させる必要はない。観察に用いられる光線を透過させる部材を用いると、上面から光学的に観察が可能となるため好ましい。
なお、第一流路６８を形成するために使用する、第二凹部６４を覆う部材としては、必ずしも観察に用いられる光線を透過させる部材である必要はなく、観察に用いられる光線を透過させない部材であってもよい。
【０２０１】
＜脂質膜を形成するための基体の第一実施形態＞
［基体１０Ａ−１］
図４６は、本発明にかかる、脂質膜を形成するための基体（以下では、単に「基体」と呼ぶことがある。）の第一実施形態である基体１０Ａ−１の斜視図である。図４７は、図４６のＡ−Ａ線に沿う断面を示す模式図である。
【０２０２】
基体１０Ａ−１は脂質膜を形成する微小孔１を備えた基体である。基体１０Ａ−１には、基材４内に設けられ、脂質を含む液体Ｐを流入させる空間（ウェル２）と、ウェル２と基材４の外部とを連通する微小孔１とを含み、基材４のうち、少なくとも微小孔１を構成する部位は、単一の部材で形成される。
【０２０３】
ここで「前記空間に脂質を含む液体Ｐを流入させる」とは、前記空間の外部から前記空間に液体Ｐを入れることを意味する。流入された液体Ｐは、前記空間に留まって滞留（又は完全に静止）してもよいし、前記空間の外へ流出してもよい。後者の場合、連続的に液体Ｐを前記空間に流入させることによって、液体Ｐの流れが前記空間において生じる。このことは、本発明にかかる基体の全てに適用される。
【０２０４】
基体１０Ａ−１では、基材４の上面側にウェル２が設けられている。前記ウェル２が、前記脂質を含む液体を流入させる空間を構成している。
ウェル２の側面２ａに、微小孔１の第１端部１ａが露呈する開口部Ｕが形成される。ウェル２の上面又は下面２ｂの少なくとも一部分は、前記開口部Ｕに形成された脂質膜Ｍを光学的に観察可能なように、開口するか或いは透明な部材（不図示）で構成される。また、基体１０Ａ−１の、少なくとも微小孔１を構成する部位は、単一の部材で形成される。
【０２０５】
このようにウェル２の側面２ａに微小孔１が開口している場合、基体１０Ａ−１の上面から観察することで、脂質膜Ｍの形成過程をウェル２の側面側から容易に観察できるため、脂質膜Ｍの形成における制御が容易となる。或いは前記側面２ａに対して斜めの角度から、開口部Ｕに形成した脂質膜Ｍを観察することも出来る。
【０２０６】
本発明において、液体Ｐに含まれる脂質としては特に制限されず、例えば、細胞膜に含まれる脂質であるリン脂質がある。リン脂質としては、例えば、ホスファチジルコリン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルエタノールアミン等が挙げられる。これらの両親媒性の脂質を用いると、微小孔１の開口部Ｕに、脂質二重膜構造を有する脂質膜Ｍを形成することができる。この際、脂質成分として、コレステロールを添加すると、脂質膜の強度を高められることがある。
【０２０７】
本発明において、液体Ｐに含まれる脂質を溶解する溶媒としては、脂質を溶解できれば特に制限されないが、水と混和しない溶媒が好ましい。脂質膜Ｍを容易に形成できる。このような溶媒としては、例えば、ヘキサデカン等の有機溶媒、スクアレン（スクワレン）等の油脂が挙げられる。
【０２０８】
図４６に示す基体１０Ａ−１においては、前記単一の部材は、微小孔１を構成するだけでなく、基材４全体を構成している。
前記単一の部材の材料としては、例えばシリコン、ガラス、石英、サファイアなどが挙げられる。これらの材料は、微小孔１を形成する際に、加工性に優れた材料であるので好ましい。なかでも、結晶方位による加工異方性の影響を受けにくい非結晶質である方が好ましい。
更には、前記単一の部材の材料にガラス、石英、サファイアを採用し、顕微鏡等を用いて光学的に捕捉した微生物又は細胞Ｔを観察する場合、上記の材料は可視光線（波長０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させるため、より観察に適している。
【０２０９】
これらの材料は溶媒を吸収しないため、脂質膜形成の際に、開口部の口径が変化したり、微小孔の体積が変化したりすることは、ほとんど起こらない。このことは、微小孔１の開口部Ｕがナノスケールの単位（ｎｍ）で形成されている場合には、決定的に重要な要素である。ナノスケールの開口部Ｕは、溶媒を吸収して膨張すると容易に閉じてしまう。開口部Ｕの形状や大きさが変化しないことによって、形成した脂質膜のサイズが実験毎に変化することないため、再現性の高い実験が可能である。
なお、開口部Ｕを構成する材料が溶媒を吸収して膨張する場合、ナノスケールの開口部Ｕを形成することは困難である。しかしマイクロスケールの単位（μｍ）で形成することは可能である。
【０２１０】
本発明の微小孔１の開口部Ｕは貼り合わせ面の無い単一の部材で構成されている。つまり、開口部Ｕの周囲は線膨張係数の等しい部材で構成されている。このため、基体１０Ａ−１の使用温度が変わったり、基体１０Ａ−１の温度とは異なる温度の液体を空間２（ウェル２）に流入したりした際に生じ得る、開口部Ｕに近い位置に急激な温度変化が起きた場合にも、開口部Ｕが貼りあわせ面で破断する恐れが無い。さらに、開口部Ｕに貼り合せ面がないので、開口部Ｕの薬液に対する化学耐性も高い。このため、貼り合せ面を侵食するような薬液であっても使用することができる。
【０２１１】
また、形成した脂質膜を光学顕微鏡等で観察する場合、開口部Ｕに貼り合せ面があると、前記貼り合せ面が光を反射して観察の邪魔になる場合がある。本発明の微小孔１の開口部Ｕは貼り合せ面を持たない単一の部材で形成されるため、観察の邪魔になる反射光が生じる恐れが無い。
【０２１２】
また、前記単一の部材の材料は、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち少なくとも一部の波長を有する光を透過させることが好ましい。
具体的には、前記単一の部材の材料は、加工用レーザー光として使用される一般的な波長領域（０．１μｍ〜１０μｍ）の、少なくとも一部領域の光を透過させることが好ましい。前記単一の部材の材料がこのようなレーザー光を透過させる場合、後述するように、前記部材にレーザーを照射することで、改質部を形成することができる。
また、前記単一部材は可視光領域（約０．３６μｍ〜約０．８３μｍ）の光を透過させることが、より好ましい。前記単一部材が可視光領域の光を透過させる場合、形成した脂質膜Ｍを、前記単一部材を透して光学顕微鏡等用いて容易に光学的に観察することができる。
なお、本発明における「透過（透明）」とは、前記部材に光を入射して、前記部材から透過光が得られる状態の全てをいう。
図４６では、基材４を構成する単一の部材は透明なガラス基板である。
【０２１３】
図４７に示すように、微小孔１はウェル２と基材４の外部とを連通する。微小孔１の第１端部１ａはウェル２の側面２ａに露呈し（開口し）、開口部Ｕをなす。微小孔１の第２端部１ｂは基材４の側面に露呈している。
【０２１４】
本発明において、微小孔１が前記空間（ウェル２）と基材４の外部とを連通する際、図４６の基体１０Ａ−１のように微小孔１の第２端部１ｂが基材４の側面（外部）に露呈し、開口しても良い。さらに、例えば後述する基体（図６９）における微小孔３１αのように、微小孔３１αの第２端部が、第一流路３３αに開口し、その第一流路３３αを介して、基材３４の外部へ連通しても良い。また、外部と連通する流路は第一流路３３αに限定されず、その他の経路（例えば流路、ウェル等）を介して、第２端部が基材３４の外部へ連通してもよい。
ここで説明した「前記空間と前記基材の外部とを連通する微小孔」の意味は、本発明にかかる基体の全てに適用される。
【０２１５】
本発明の基体における開口部Ｕに脂質膜Ｍを形成する方法としては、次に説明する方法が例示できる。
まず、ウェル２（空間２）に生理学的食塩水等やｐＨ緩衝液等のバッファ液５を入れて、微小孔１の第２端部１ｂ側からシリンジやポンプ等の吸引部（不図示）によって、微小孔１内にバッファ液５を流入させる（図４８Ａ）。この際、微小孔１の孔径が小さいほど、他端部１ｂからバッファ液５が出てこない場合がある。この場合、例えばエタノールなどの毛細管力の小さな液体を予め、ウェル２（空間２）側から流入させ、他端部１ｂから前記液体を出し、その後、前記液体をバッファ液５と置換することが必要となる。つづいて、ウェル２から、ピペット等（不図示）を使用してバッファ液５を除去する。この際、微小孔１内のバッファ液５において、開口部Ｕに表面張力で水面を露呈させる（図４８Ｂ）。
【０２１６】
つぎに、ウェル２に前記脂質を含む液体Ｐを流入し、開口部Ｕにおいて、液体Ｐとバッファ液５の水面を接触させる。この際、液体Ｐに含まれる脂質分子が、分子中の極性部をバッファ液５側に向けて、バッファ液５の水面に付着する。これにより、バッファ液５の水面は、脂質分子によって覆われる（図４８Ｃ）。
その後、ウェル２から、ピペット等を使用して液体Ｐを除去すると、開口部Ｕに留まるバッファ液５の水面には、前記付着した脂質分子で形成される脂質膜Ｍが形成される（図４８Ｄ）。
さらに、ウェル２内に、バッファ液５を流入させると、ウェル２内のバッファ液５と微小孔１内のバッファ液５とが、開口部Ｕの脂質膜Ｍによって隔たれた状態となる（図４８Ｅ）。
【０２１７】
この状態における脂質膜Ｍは、少なくとも前記脂質分子で形成される脂質二重膜構造及び前記脂質分子で形成される単層の脂質膜構造の一方をとりうる。この状態において、微小孔１内のバッファ液５に、シリンジやポンプ等によって、圧力を加える又は圧力を減じる操作を行うことによって、脂質膜Ｍの厚さを制御でき、脂質二重膜構造を形成することも可能である（図４８Ｆ）。この圧力操作の際は、ウェル２側を密閉しておくことが好ましい。それにより、脂質膜Ｍに対して十分な圧力変化を起こすことができる。
【０２１８】
微小孔１は、単一のガラス基板４に形成されており、継ぎ目又は貼り合わせ面を持たない貫通孔である。当然に、微小孔の端部における開口部Ｕについても、継ぎ目や貼り合わせ面は存在しない。このため、脂質膜Ｍと開口部Ｕとの密着力を十分に高められる。また、微小孔１及び微小孔１の周辺部は、単一のガラス基板４に形成されており、継ぎ目又は貼り合わせ面を持たない貫通孔であるため、ガラス基板４の変形や薬液によるダメージなどから、貼り合わせ面における剥離や破損が生じない。よって、ガラス基板４を、加熱消毒や薬液消毒を繰り返して行ったとしても、ガラス基板４が破損することがない。これは、日常的に加熱消毒や薬液消毒を行うことが必要とされる、膜脂質を形成する基体にとって、特に優れた特徴であるといえる。更には、微小孔１に近い位置において屈折率差が生じないので、開口部Ｕからの光をより集光させ易い。そのため、形成された脂質膜Ｍを、容易に観察することができる。ここで「開口部Ｕ」とは、ウェル２の側面２ａにおいて、微小孔１の第１端部１ａが開口し、脂質膜Ｍが形成される領域をいう。
【０２１９】
開口部Ｕを構成する、微小孔１の第１端部１ａの、ウェル２の側面２ａにおける孔の形状は、どの様な形状でもよく、例えば、円又は略円、楕円又は略楕円、矩形、又は三角形、とすることができる。孔の形状が円又は略円の場合には、その直径又は長径が０．０２μｍ〜５μｍの範囲であることが好ましい。また、形成した脂質膜Ｍについて、パッチクランプ法による電気生理学的測定を行う場合においても、直径又は長径が０．０２〜５μｍの範囲であることがより好ましい。より小さい面積の脂質膜Ｍを形成することによって、より精密な電気生理学的測定を行うことができる。このため、より好適には直径又は長径が０．０２〜３μｍの範囲であることが挙げられる。
上記範囲の下限値未満であると、開口部Ｕの面積が小さすぎて、適切に脂質膜Ｍが形成されない恐れがある。上記範囲の上限値超であると、微小孔１と脂質膜Ｍとのシール性が下がり、長時間の安定した脂質膜形成が出来ない恐れがある。
【０２２０】
前記微小孔の孔径をナノオーダーで高精度に加工することにより、従来よりも更にサイズの小さな脂質膜を形成することが可能となり、従来、複数の分子の集合体として観察されていた膜タンパク質の機能を単一分子で観察することが可能となる。その結果、今まで解明されてこなかった膜タンパク質の様々な分子特性を確認する手段となりうる。さらに孔の開口部の径を微小化することにより、脂質膜に導入された膜タンパク質の電気生理学的特性を測定する際に、脂質膜と開口部との安定したシール性が実現されるため、電気生理学的特性の測定を安定して行うことが可能である。
【０２２１】
図４７において、微小孔１は、ウェル２の側面２ａに対して略垂直となるように形成されている。しかし、必ずしも略垂直である必要はなく、基体１０Ａ−１の設計に合わせて、単一のガラス基板４において自由に配置可能である。
微小孔１は、基体１０Ａ−１に複数配置されていてもよい。各々の微小孔１に対して開口部Ｕが各々備わるため、複数の脂質膜Ｍを形成できる。
【０２２２】
一つのウェル２に複数の微小孔１が配置されるとき、一つの微小孔１の第２端部１ｂ側にそれぞれ独立したシリンジやポンプ等の吸引部（不図示）を接続することによって、微小孔１の吸引を個別に制御することが可能である。そのため、微小孔１における脂質膜Ｍの形成および維持を独立して制御出来る。
基材４の材料がシリコン、ガラス、石英、又はサファイアなどであると、それらの材料は加工性に優れるので、複数の微小孔１を密集させて配置することが可能である。
【０２２３】
基体１０Ａ−１では、ウェル２の下面２ｂはガラス基板からなる基材４で構成されている。下面２ｂに対向する、ウェル２の上面は開口されて蓋を有さない。そのため、この下面２ｂ及び上面の少なくとも一方から、顕微鏡等の光学的観察部によって、開口部Ｕに形成された脂質膜Ｍを観察することができる。なお、前記上面は必ずしも無蓋である必要はなく、プラスチック、樹脂やガラス等の部材で形成される蓋によって、覆われていてもよい（不図示）。開口部Ｕにおける脂質膜Ｍの形成を観察しながら行うことが可能であるため、脂質膜Ｍの状態に応じて適切に吸引力を調整することが可能である。
【０２２４】
形成した脂質膜Ｍの電気生理学的測定を行う場合には、例えばウェル２及び微小孔１ｂ側にそれぞれ電極（不図示）を配置すればよい。或いは、バッファ液などを介し外部の電極を用いてもよい。開口部Ｕは単一のガラス基板４形成されるで、脂質膜Ｍに対して高抵抗性シールを形成することが可能である。したがって、従来公知のパッチクランプ法が適用できる。このとき、開口部Ｕを構成する微小孔１の第１端部１ａ側の孔の口径を、従来のパッチピペット等の孔の口径（２〜４μｍ程度）よりも小さくすることによって、従来よりも精度の高い電気生理学的測定を行うことができる。
【０２２５】
［基体１０Ｂ−１］
本発明の脂質膜を形成するための基体の実施形態は、図４９の基体１０Ｂ−１にも示される。基体１０Ｂ−１では、基材４の上面側に流路３が設けられている。前記流路３は、前記脂質を含む液体Ｐを流入及び流通させる空間である。
基体１０Ａ−１におけるウェル２と比べて、基体１０Ｂ−１における流路３の方がより大量の液体Ｐを流入及び流通させることができる。また、流路３（空間２）における溶液の交換が行い易いという利点がある。前述の脂質膜Ｍの形成方法で説明したように、バッファ液５、前記脂質を含む液体Ｐ等の複数の溶液を、開口部Ｕに順次接触させる操作がより容易になる。
基体１０Ｂ−１の他の構成については、基体１０Ａ−１と同様である。
【０２２６】
［基体１０Ｃ−１］
本発明の脂質膜を形成するための基体の実施形態は、図５０の基体１０Ｃ−１にも示される。基体１０Ｃ−１では、基材４の上面側に微小孔１の第２端部１ｂが設けられている。つまり、微小孔１の第２端部１ｂは、基材４の側面に限らず、任意の面に設けることができる。
基体１０Ｃ−１の他の構成については、基体１０Ａ−１と同様である。
【０２２７】
［基体１０Ｄ−１］
本発明の脂質膜を形成するための基体の実施形態は、図５１の基体１０Ｄ−１にも示される。基体１０Ｄ−１では、ウェル２の下面２ｂに微小孔１の第１端部１ａからなる開口部が設けられている。つまり、微小孔１の第１端部１ａは、前記空間を構成するウェル２の側面に限らず、任意の面に設けることができる。
開口部を空間の下面（底面）に設けた場合には、開口部に形成した脂質膜Ｍを基体の上面から観察し易いという利点がある。基体１０Ｄ−１の他の構成については、基体１０Ａ−１と同様である。
【０２２８】
［基体１０Ｅ−１］
本発明の脂質膜を形成するための基体の実施形態は、図５２の基体１０Ｅ−１にも示される。基体１０Ｅ−１では、ウェル２の下面２ｂに微小孔１の第１端部１ａが設けられている。このとき、各微小孔１の第１端部１ａは分岐して二つに分かれ、ウェル２の下面２ｂに第２端部１ｂの二倍の数の開口部を形成している。つまり、微小孔１の第１端部１ａは、分岐して前記空間の複数の位置に開口していてもよい。この構成によって、多数の開口部を空間に配置することができ、より多くの脂質膜Ｍを形成することができる。また、第１端部１ａの数は第２端部１ｂの数の１倍又は２倍に限られず、所望の数を配置することができる。
基体１０Ｅ−１の他の構成については、基体１０Ａ−１と同様である。
【０２２９】
［基体１０Ｆ−１］
本発明の脂質膜を形成するための基体の実施形態は、図５３の基体１０Ｆ−１にも示される。基体１０Ｆ−１では、基材４の上面にウェル２が二つ配置されて、各ウェル２に対して微小孔１の分岐した第１端部１ａがそれぞれ一つずつ配置されている。ウェル２を二つ有する構成によって、各ウェル２にウェル１とは異なる液体Ｐを流入させることができるので、多検体処理に適している。ウェル２の数は１又は２に限られず、所望の数を配置することができる。
基体１０Ｆ−１の他の構成については、基体１０Ａ−１と同様である。
【０２３０】
［基体１０Ｇ−１］
本発明の脂質膜を形成するための基体の実施形態は、図５４の基体１０Ｇ−１にも示される。基体１０Ｇ−１では、基材４の上面にウェル２α，２βが二つ配置されて、各ウェル２の側面に対して微小孔１の第１端部１ａと第２端部１ｂとがそれぞれ配置されている。この場合、第１端部１ａが開口するウェル２αに前記脂質を含む液体Ｐを流入させる。これに対して、第２端部２ｂが開口するウェル２βには、吸引部を直接的に又は間接的に別途接続する。この場合、ウェル２βを陰圧にして、ウェル２αに流入した液体Ｐを、ウェル２β側へ引き込むことができる。よって、例えば、前述の脂質膜Ｍの形成方法によって、ウェル２αの側面に開口する第１端部１ａからなる開口部Ｕに脂質膜Ｍを形成することができる。つまり、微小孔１の第２端部１ｂは、基材の側面又は一面に限らず、上記のように、基材４の上面に設けられた凹部（ウェル２β）の側面に設けることもできる。また、ウェルの数は２つに限られず、所望の数を配置することができる。
基体１０Ｇ−１の他の構成については、基体１０Ａ−１と同様である。
【０２３１】
なお、基体１０Ａ−１〜１０Ｇ−１のウェル２又は流路３は、無蓋である必要は無く、適宜蓋を設けてもよい（不図示）。蓋を設けることによって、液体Ｐをウェル２内に保持し易くなり、或いは流路３における液体Ｐの流通性を高められる場合がある。また、開口部Ｕに形成した脂質膜Ｍに対する前記圧力操作の際は、流路３側を密閉しておくことが好ましい。それにより、脂質膜Ｍに対して十分な圧力変化を起こすことができる。
【０２３２】
［基体１０Ｈ−１］
本発明の脂質膜を形成するための基体の実施形態は、図５５の基体１０Ｈ−１にも示される。図５６は、図５５のＡ−Ａ線に沿う断面を示す模式図である。
基体１０Ｈ−１は、前述の基体１０Ｃ−１の構成に加えて、基材４の上面に基板６を貼り合せて形成される。基材４の上面には、ウェル２が設けられている。基板６において、そのウェル２と対向する位置は、くり貫かれて貫通し、上面へ開口している。この構成によれば、基板６の厚み分だけ、ウェル２の容積を増やすことができ、流入させる液体Ｐの量を増加させられる。また、基材４の上面には、微小孔１の第２端部１ｂが配置されている。基板６において、その第２端部１ｂと対向する位置に、流路７が設けられている。この構成によれば、流路７に直接的又は間接的に吸引部を接続することによって、ウェル２内の液体Ｐを、微小孔１を介して、流路７へ引き込んで吸引することができる。よって、例えば、前述の脂質膜Ｍの形成方法によって、微小孔１の第１端部１ａにおける開口部Ｕで、脂質膜Ｍを形成できる。なお、基板６を透明な部材によって形成される場合、上面側からまたは下面側からの、どちらからでも観察が可能である。
基体１０Ｈ−１の他の構成については、基体１０Ａ−１と同様である。
【０２３３】
前記基板６の材料は特に制限されず、例えばＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ等の樹脂基板、シリコン基板、及びガラス基板が挙げられる。基材４と同じ材料で形成される場合、容易に貼り合わせることが可能である。基材４と基板６の貼り合せは公知の方法で行えばよい。
【０２３４】
［基体１０Ｉ−１］
本発明の脂質膜を形成するための基体の実施形態は、図５７の基体１０Ｉ−１にも示される。図５８は、図５７のＡ−Ａ線に沿う断面を示す模式図である。
基体１０Ｉ−１は、前述の基体１０Ｂ−１の構成に加えて、基材４の上面に基板６を貼り合せて形成される。基材４の上面には、流路３が設けられている。この構成によれば、流路３に、バッファ液、前記脂質を含む液体Ｐを順次、流入及び流通させられる。また、基材４の上面には、微小孔１の第２端部１ｂが配置されている。基板６において、その第２端部１ｂと対向する位置に、流路７が設けられている。この構成によれば、流路７に直接的又は間接的に吸引部を接続することによって、流路３内の液体Ｐを、微小孔１を介して、流路７へ引き込んで吸引することができる。よって、例えば、前述の脂質膜Ｍの形成方法によって、微小孔１の第１端部１ａにおける開口部Ｕで、脂質膜Ｍを形成できる。
基体１０Ｉ−１の他の構成については、基体１０Ｂ−１と同様である。
【０２３５】
前記基板６の材料は特に制限されず、例えばＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ等の樹脂基板、シリコン基板、及びガラス基板が挙げられる。基材４と同じ材料で形成される場合、容易に貼り合わせることが可能である。基材４と基板６の貼り合せは公知の方法で行えばよい。
【０２３６】
＜脂質膜を形成するための基体の第二実施形態＞
図５９は、本発明にかかる、脂質膜を形成するための基体の第二実施形態である基体２０−１の斜視図である。図６０は、図５９のＡ−Ａ線に沿う断面を示す模式図である。
【０２３７】
基体２０−１は脂質膜Ｍを形成する微小孔１１を備えた、脂質膜を形成するための基体である。基体２０−１には、前記脂質を含む液体Ｐを流入させる、基材１４に内在する空間を構成するウェル１２、内部を陰圧にすることが可能な第一流路１３、及びウェル１２と第一流路１３とを連通する微小孔１１、が少なくとも備えられている。前記微小孔１１は、第一流路１３を通じて、基材１４の外部へ連通する。ウェル１２の側面１２ａに、微小孔１１の第１端部１１ａが露呈する開口部Ｕが形成され、ウェル１２の上面又は下面１２ｂの少なくとも一部分は、開口部Ｕに形成された脂質膜Ｍを光学的に観察可能なように、開口するか或いは透明な部材（不図示）で構成される。基材１４のうち、少なくとも微小孔１１を構成する部位は、単一の部材で形成される。
【０２３８】
図５９に示す基体２０−１においては、前記単一の部材は、微小孔１１を構成するだけでなく、基材１４全体を構成している。
前記単一の部材の材料は、例えばシリコン、ガラス、石英、サファイアなどが挙げられる。これらの材料は、微小孔１１の加工性に優れるので好ましい。なかでも、結晶方位による加工異方性の影響を受け難い、非結晶質である方が好ましい。
更には、前記単一の部材の材料にガラス、石英、サファイアを採用し、顕微鏡等を用いて光学的に脂質膜Ｍを観察する場合、上記の材料は可視光線（波長０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させるため、より観察に適している。
【０２３９】
また、前記単一の部材の材料は、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち少なくとも一部の波長を有する光を透過させることが好ましい。
具体的には、前記単一の部材の材料は、加工用レーザー光として使用される一般的な波長領域（０．１μｍ〜１０μｍ）の、少なくとも一部領域の光を透過させることが好ましい。前記単一の部材の材料がこのようなレーザー光を透過させる場合、後述するように、前記部材にレーザーを照射することで、改質部を形成することができる。
また、前記単一部材は可視光領域（約０．３６μｍ〜約０．８３μｍ）の光を透過させることが、より好ましい。前記単一部材が可視光領域の光を透過させる場合、形成した脂質膜Ｍを、前記単一部材を透して肉眼で容易に観察することができる。
なお、本発明における「透過（透明）」とは、前記部材に光を入射して、前記部材から透過光が得られる状態の全てをいう。
図５９では、基材１４を構成する単一の部材は透明なガラス基板である。
【０２４０】
図６０に示すように、微小孔１はウェル１２と第一流路１３とを連通する。微小孔１１の第１端部１１ａはウェル１２の側面１２ａに露呈し（開口し）、開口部Ｕをなす。微小孔１１の第２端部１１ｂは第一流路１３の側面に露呈している。
【０２４１】
微小孔１１は、単一のガラス基板４に形成されており、継ぎ目又は貼り合わせ面を有さない貫通孔である。当然に、微小孔の端部における開口部Ｕについても、継ぎ目や貼り合わせ面は存在しない。ここで「開口部Ｕ」とは、ウェル１２の側面１２aにおいて、微小孔１１の第１端部１１ａが開口し、脂質膜Ｍが形成される領域をいう。
【０２４２】
開口部Ｕを構成する、微小孔１１の第１端部１１ａの、ウェル１２の側面１２ａにおける孔の形状は、矩形、三角形、楕円、又は円のいずれであってもよい。前記孔の直径又は長径が０．０２μｍ〜５μｍの範囲であれば、脂質膜Ｍを容易に形成することができる。また、形成した脂質膜Ｍについて、パッチクランプ法による電気生理学的測定を行う場合においても、短径が０．０２〜５μｍの範囲であることが好ましい。より小さい面積の脂質膜Ｍを形成することによって、より精密な測定を行うことができる。このため、より好適には直径又は長径が０．０２〜３μｍの範囲であることが挙げられる。
上記範囲の下限値未満であると、開口部Ｕの面積が小さすぎて、適切に脂質膜Ｍが形成されない恐れがある。上記範囲の上限値超であると、微小孔１１と脂質膜Ｍとのシール性が下がり、長時間の安定した脂質膜形成が出来ない恐れがある。
【０２４３】
図６０において、微小孔１１は、ウェル１２の側面１２aに対して略垂直となるように形成されている。しかし、必ずしも略垂直である必要はなく、基体２０−１の設計に合わせて、単一のガラス基板１４において自由に配置可能である。
微小孔１１は、基体２０−１に複数配置されていてもよい。各々の微小孔１１に対して開口部Ｕが各々備わるため、複数の脂質膜Ｍを形成できる。
【０２４４】
ウェル１２の下面１２ｂはガラス基板１４で構成されている。下面１２ｂに対向する、ウェル１２の上面は開口されて無蓋となっている。この下面１２ｂ及び上面の少なくとも一方から、顕微鏡等の光学的観察部によって、開口部Ｕに形成された脂質膜Ｍを観察することができる。なお、前記上面は必ずしも無蓋である必要はなく、プラスチックや樹脂、ガラス等の部材で形成される蓋によって、覆われていてもよい（不図示）。
【０２４５】
第一流路１３の下面１３ｂはガラス基板１４で構成され、第一流路１３の上面１３ｃは、プラスチックやガラス等の部材１５から構成されている。これにより、第一流路１３は半密閉状態の空間となる。第一流路１３の上流側には、微小孔１１の第２端部１１ｂが露呈して開口している。第一流路１３の下流側には、第一流路１３の内部を陰圧にすることが可能なシリンジやポンプ等の陰圧部が備えられている（不図示）。したがって、ウェル１２の上面から流入された液体Ｐが、第一流路１３の内部を陰圧にすることによって、微小孔１１を介して第一流路３側へ引き込まれる。よって、例えば、前述の脂質膜Ｍの形成方法によって、微小孔１１の第１端部１ａにおける開口部Ｕで、脂質膜Ｍを形成できる。
【０２４６】
図６０に示すように、ウェル１２の側面１２ａの一部を部材１５が構成していてもよい。これによって、ウェル１２の深さを部材１５の厚みによって適宜調整することができる。
例えば、部材１５を複数積層することによって、ウェル１２を深くすることができる。
さらに、図６１に示すように、積層した部材１５の高さ（厚さ）を利用して、第一流路１３の下流側を基体２０の上面に配置することも可能である。
【０２４７】
部材１５の材料としては特に制限されず、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ等の樹脂基板や、ガラス基板を使用することができる。
なお、ウェル１２の側面１２ａ及び第一流路１３の上面１３ｃを構成する部材は、観察に用いられる光線（例えば可視光線）を透過させない材料で構成されても良い。脂質膜Ｍの形成のみを目的とする場合は、部材１５の材料は必ずしも観察に用いられる光線を透過させる必要はない。観察に用いられる光線を透過させる部材を用いると、上面から光学的に観察が可能となるため好ましい。
【０２４８】
形成した脂質膜Ｍの電気生理学的測定を行う場合には、例えば図６２に示すように、ウェル１２及び第一流路１３にそれぞれ電極１６，１７を配置することができる。または、バッファ液などを介し外部の電極を用いて電気生理学的測定を行うことができる。開口部Ｕは単一のガラス基板１４で形成されるので、脂質膜Ｍに対して高抵抗性シールを形成することが可能である。したがって、従来公知のパッチクランプ法が適用できる。このとき、開口部Ｕを構成する微小孔１１の第１端部１１ａからなる孔の口径を、従来のパッチピペット等の孔の口径（２〜４μｍ程度）よりも小さくすることによって、従来よりも精度の高い電気生理学的測定を行うことができる。
【０２４９】
なお、電極１６，１７は、ウェル１２及び第一流路１３に連通する別の流路、例えば、後述する第四流路及び第五流路の少なくとも一方に配置されていてもよい。
【０２５０】
＜脂質膜を形成するための基体の第三実施形態＞
図６３は、本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の第三実施形態である基体３０−１の斜視図である。図６４は、図６３のＡ−Ａ線に沿う断面を示す模式図である。
【０２５１】
基体３０−１は脂質膜Ｍを形成する微小孔２１を備えた脂質膜を形成するための基体である。基体３０−１には、前記脂質を含む液体Ｐを流入させる、基材２４に内在する空間を構成する第二流路２２、内部を陰圧にすることが可能な第三流路２３、及び第二流路２２と第三流路２３とを連通する微小孔２１、が少なくとも備えられている。前記微小孔２１は、第一流路２３を通じて、基材２４の外部へ連通する。第二流路２２の側面２２ａに、微小孔２１の第１端部２１ａが露呈する開口部Ｕが形成され、第二流路２２の上面２２ｃ又は下面２２ｂの少なくとも一部分は、開口部Ｕに形成された脂質膜Ｍを光学的に観察可能なように、透明な部材２５で構成されている。基材２４のうち、少なくとも微小孔２１を構成する部位は、単一の部材で形成される。
【０２５２】
図６３に示す基体３０−１においては、前記単一の部材は、微小孔２１を構成するだけでなく、基材２４全体を構成している。
前記単一の部材の材料は、例えばシリコン、ガラス、石英、サファイアなどが挙げられる。これらの材料は、微小孔２１を形成する際に、加工性に優れた材料であるので好ましい。なかでも、結晶方位による加工異方性の影響を受けにくい非結晶質である方が好ましい。
更には、前記単一の部材の材料にガラス、石英、サファイアを採用し、顕微鏡等を用いて光学的に脂質膜Ｍを観察する場合、可視光線（波長０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させるため、より観察に適している。
【０２５３】
また、前記単一の部材の材料は、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち少なくとも一部の波長を有する光を透過させることが好ましい。
具体的には、前記単一の部材の材料は、加工用レーザー光として使用される一般的な波長領域（０．１μｍ〜１０μｍ）の、少なくとも一部領域の光を透過させることが好ましい。前記単一の部材の材料がこのようなレーザー光を透過させる場合、後述するように、前記部材にレーザーを照射することで改質部を形成することができる。
また、前記単一部材は可視光領域（約０．３６μｍ〜約０．８３μｍ）の光を透過させることが、より好ましい。前記単一部材が可視光領域の光を透過させる場合、形成した脂質膜Ｍを、前記単一部材を透して肉眼で容易に観察することができる。
なお、本発明における「透過（透明）」とは、前記部材に光を入射して、前記部材から透過光が得られる状態の全てをいう。
図６３では、基材２４を構成する単一の部材は透明なガラス基板である。
【０２５４】
図６４に示すように、微小孔２１は第二流路２２と第三流路２３とを連通する。微小孔２１の第１端部２１ａは第二流路２２の側面２２ａに露呈し（開口し）、開口部Ｕをなす。微小孔２１の第２端部２１ｂは第三流路２３の側面に露呈している。
微小孔２１は、単一のガラス基板２４に形成されており、継ぎ目又は貼り合わせ面を有さない貫通孔である。当然に、微小孔の端部における開口部Ｕについても、継ぎ目や貼り合わせ面は存在しない。ここで「開口部Ｕ」とは、第二流路２２の側面２２ａにおいて、微小孔２１の第１端部２１ａが開口し、脂質膜Ｍが形成される領域をいう。
【０２５５】
開口部Ｕを構成する、微小孔２１の第１端部２１ａの、第二流路２２の側面２２ａにおける孔の形状は、矩形、三角形、楕円、又は円のいずれであってもよい。前記孔の直径又は長径が０．０２μｍ〜５μｍの範囲であれば、脂質膜Ｍを容易に形成することができる。また、形成した脂質膜Ｍについて、パッチクランプ法による電気生理学的測定を行う場合においても、直径が０．０２〜５μｍの範囲であることが好ましい。より小さい面積の脂質膜Ｍを形成することによって、より精密な測定を行うことができる。このため、より好適には直径又は長径が０．０２〜３μｍの範囲であることが挙げられる。
上記範囲の下限値未満であると、開口部Ｕの面積が小さすぎて、適切に脂質膜Ｍが形成されない恐れがある。上記範囲の上限値超であると、微小孔２１と脂質膜Ｍとのシール性が下がり、長時間の安定した脂質膜形成が出来ない恐れがある。
【０２５６】
図６３において、微小孔２１は、第二流路２２の側面２２aに対して略垂直となるように形成されている。しかし、必ずしも略垂直である必要はなく、基体３０−１の設計に合わせて、単一のガラス基板２４において自由に配置可能である。
微小孔２１は、基体３０−１に複数配置されていてもよい。各々の微小孔２１に対して開口部Ｕが各々備わるため、複数の脂質膜Ｍを形成できる。
【０２５７】
第二流路２２の下面２２ｂはガラス基板２４で構成されている。下面２２ｂに対向する第二流路２２の上面２２ｃは、プラスチックやガラス等の部材２５で構成されている。この上面２２ｃ又は下面２２ｂから、顕微鏡等の光学的観察部によって、開口部Ｕに形成された脂質膜Ｍを観察することができる。
【０２５８】
第三流路２３の下面２３ｂはガラス基板２４で構成され、第三流路２３の上面２３ｃは部材２５から構成されている。これにより、第三流路２３は半密閉状態の空間となる。第三流路２３の上流側には、微小孔２１の第２端部２１ｂが露呈して開口している。第三流路２３の下流側には、第三流路２３の内部を陰圧にすることが可能なシリンジやポンプ等の陰圧部が備えられている（不図示）。したがって、第二流路２２の上流側Ｆ１から、第二流路２２の下流側Ｆ２へ流入された液体Ｐの一部が、第三流路２３の内部を陰圧にすることによって、微小孔２１を介して第三流路２３側へ引き込まれる。よって、例えば、前述の脂質膜Ｍの形成方法によって、微小孔２１の第１端部２１ａにおける開口部Ｕで、脂質膜Ｍを形成できる。
【０２５９】
また、図６５に示すように、第二流路２２の側面２２ａの一部を部材２５が構成していてもよい。これによって、第二流路２２における液体Ｐの流量を部材２５の厚みによって適宜調整することができる。
例えば、部材２５を複数積層することによって、第二流路２２の径を大きくすることができる。さらに、積層した部材２５の高さ（厚さ）を利用して、第三流路２３の下流側を基体３０の上面に配置することも可能である。
【０２６０】
部材２５の材料としては特に制限されず、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ等の樹脂基板や、ガラス基板を使用することができる。
なお、第三流路２３の上面２３ｃを構成する部材は、観察に用いられる光線（例えば可視光線）を透過させない材料で構成されても良い。脂質膜Ｍの形成のみを目的とする場合は、部材２５の材料は必ずしも観察に用いられる光線を透過させる必要はない。観察に用いられる光線を透過する部材を用いると、上面から光学的に観察が可能となるため好ましい。
【０２６１】
形成した脂質膜Ｍの電気生理学的測定を行う場合には、例えば図６６に示すように、第二流路２２及び第三流路２３にそれぞれ電極２６，２７を配置することができる。または、バッファ液などを介し外部の電極を用いて電気生理学的測定を行うことができる。開口部Ｕは単一のガラス基板２４で形成されるので、脂質膜Ｍに対して高抵抗性シールを形成することが可能である。したがって、従来公知のパッチクランプ法が適用できる。このとき、開口部Ｕを構成する微小孔２１の第１端部２１ａからなる孔の口径を、従来のパッチピペット等の孔の口径（２〜４μｍ程度）よりも小さくすることによって、従来よりも精度の高い電気生理学的測定を行うことができる。
【０２６２】
なお、電極２６，２７は、第二流路２２及び第三流路２３に連通する別の流路、例えば、後述する第四流路及び第五流路の少なくとも一方に配置されていてもよい。
【０２６３】
第三実施形態の基体３０−１では、第二実施形態の基体２０−１におけるウェル１２に代えて、第二流路２２を採用している。第二流路２２には、連続的に液体Ｐを流通させることができるので、ウェル２２を採用した場合に比べて使用できる液体Ｐを絶えず流し続けることが可能となる。また、流路２２における溶液の交換が行い易いという利点がある。前述の脂質膜Ｍの形成方法で説明したように、バッファ液、前記脂質を含む液体Ｐ等の複数の溶液を、開口部Ｕに順次接触させる操作がより容易になる。
【０２６４】
＜脂質膜を形成するための基体の第四実施形態＞
図６７は、本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の第四実施形態である基体４０−１の斜視図である。図６８は、図６７のＡ−Ａ線に沿う断面を示す模式図である。
【０２６５】
基体４０−１は脂質膜Ｍを形成する微小孔３１を備えた脂質膜を形成するための基体である。基体４０−１には、前記脂質を含む液体Ｐを流入させる、基材３４に内在する空間を構成するウェル３２、内部を陰圧にすることが可能な第一流路３３、及びウェル３２と第一流路３３とを連通する微小孔３１、が少なくとも備えられている。前記微小孔３１は、第一流路３３を通じて、基材３４の外部へ連通する。ウェル３２の側面３２ａに、微小孔３１の第１端部３１ａが露呈する開口部Ｕが形成され、ウェル３２の上面又は下面３２ｂの少なくとも一部分は、開口部Ｕに形成された脂質膜Ｍを光学的に観察可能なように、開口するか或いは透明な部材３５で構成される。基材３４のうち、少なくとも微小孔３１を構成する部位は、単一の部材で形成される。
【０２６６】
図６７に示す基体４０−１においては、前記単一の部材は、微小孔３１を構成するだけでなく、基材３４全体を構成している。
前記単一の部材の材料は、例えばシリコン、ガラス、石英、サファイアなどが挙げられる。これらの材料は、微小孔３１を形成する際に、加工性に優れた材料であるので好ましい。なかでも、結晶方位による加工異方性の影響を受けにくい非結晶質である方が好ましい。
更には、前記単一の部材の材料にガラス、石英、サファイアを採用し、顕微鏡等を用いて光学的に脂質膜Ｍを観察する場合、上記の材料は可視光線（波長０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させるため、より観察に適している。
【０２６７】
また、前記単一の部材の材料は、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち少なくとも一部の波長を有する光を透過させることが好ましい。
具体的には、前記単一の部材の材料は、加工用レーザー光として使用される一般的な波長領域（０．１μｍ〜１０μｍ）の、少なくとも一部領域の光を透過させることが好ましい。前記単一の部材の材料がこのようなレーザー光を透過させる場合、後述するように、前記部材にレーザーを照射することで、改質部を形成することができる。
また、前記単一の部材の材料は、可視光領域（約０．３６μｍ〜約０．８３μｍ）の光を透過させることが、より好ましい。前記単一の部材の材料が可視光領域の光を透過させることによって、形成した脂質膜Ｍを、前記単一部材を透して肉眼で容易に観察することができる。
なお、本発明における「透過（透明）」とは、前記部材に光を入射して、前記部材から透過光が得られる状態の全てをいう。
図６７では、基材３４を構成する単一の部材は透明なガラス基板である。
【０２６８】
図６８に示すように、微小孔３１はウェル３２と第一流路３３とを連通する。微小孔３１の第１端部３１ａはウェル３２の側面３２ａに露呈し（開口し）、開口部Ｕをなす。微小孔３１の第２端部３１ｂは第一流路３３の側面に露呈している。
微小孔３１は、単一のガラス基板３４に形成されており、継ぎ目又は貼り合わせ面を有さない貫通孔である。当然に、微小孔の端部における開口部Ｕについても、継ぎ目や貼り合わせ面は存在しない。ここで「開口部Ｕ」とは、ウェル３２の側面３２aにおいて、微小孔３１の第１端部３１ａが開口し、脂質膜Ｍが形成される領域をいう。
【０２６９】
開口部Ｕを構成する、微小孔３１の第１端部３１ａの、ウェル３２の側面３２ａにおける孔の形状は、矩形、三角形、楕円、又は円のいずれであってもよい。前記孔の直径又は長径が０．０２μｍ〜５μｍの範囲であれば、脂質膜Ｍを容易に形成することができる。また、形成した脂質膜Ｍについて、パッチクランプ法による電気生理学的測定を行う場合においても、直径が０．０２〜５μｍの範囲であることが好ましい。より小さい面積の脂質膜Ｍを形成することによって、より精密な測定を行うことができる。このため、より好適には直径又は長径が０．０２〜３μｍの範囲であることが挙げられる。
上記範囲の下限値未満であると、開口部Ｕの面積が小さすぎて、適切に脂質膜Ｍが形成されない恐れがある。上記範囲の上限値超であると、微小孔３１と脂質膜Ｍとのシール性が下がり、長時間の安定した脂質膜形成が出来ない恐れがある。
【０２７０】
図６８において、微小孔３１は、ウェル３２の側面３２aに対して略垂直となるように形成されている。しかし、必ずしも略垂直である必要はなく、基体４０−１の設計に合わせて、単一のガラス基板３４において自由に配置可能である。
【０２７１】
微小孔３１は、基体４０−１に複数配置されていてもよい。例えば、図６９に示すように、基体４０−１の高さ（厚さ）方向に、複数の微小孔３１を並列配置してもよい。この例では、各々の微小孔３１に対して、開口部Ｕ及び第一流路３３α，３３βが各々備わるため、各開口部Ｕの動作を独立に制御することができ、複数の脂質膜Ｍを各開口部Ｕに形成することができる。
【０２７２】
ウェル３２の下面３２ｂは部材３５で構成されている。下面３２ｂに対向する、ウェル３２の上面は開口されて無蓋となっている。この上面又は下面３２ｂから、顕微鏡等の光学的観察部によって、開口部Ｕに形成された脂質膜Ｍを観察することができる。
なお、前記上面は必ずしも無蓋である必要はなく、プラスチックや樹脂、ガラス等の部材で形成される蓋によって、覆われていてもよい（不図示）。
【０２７３】
第一流路３３の下面３３ｂは、プラスチックやガラス等の部材３５で構成され、第一流路３３の上面３３ｃは、ガラス基板３４から構成されている。これにより、第一流路３３は半密閉状態の空間となる。第一流路３３の上流側には、微小孔３１の第２端部３１ｂが露呈して開口している。第一流路３３の下流側には、第一流路３３の内部を陰圧にすることが可能なシリンジやポンプ等の陰圧部が備えられている（不図示）。したがって、ウェル３２の上面から流入された液体Ｐが、第一流路３３の内部を陰圧にすることによって、微小孔３１を介して第一流路３３側へ引き込まれる。よって、例えば、前述の脂質膜Ｍの形成方法によって、微小孔３１の第１端部３１ａにおける開口部Ｕで、脂質膜Ｍを形成できる。
【０２７４】
図７０に示すように、ウェル３２の側面３２ａの一部を部材３６が構成していてもよい。これによって、ウェル３２の深さを部材３６の厚みによって適宜調整することができる。
例えば、部材３６を複数積層することによって、ウェル３２を深くすることができる。
さらに、積層した部材３６の高さ（厚さ）を利用して、第一流路３３の下流側を基体４０−１の上面に配置することも可能である。
【０２７５】
部材３５，３６の材料としては特に制限されず、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ等の樹脂基板や、ガラス基板を使用することができる。
なお、ウェル３２の側面３２ａ及び第一流路３３の上面３３ｃを構成する部材は、観察に用いられる光線（例えば可視光線）を透過させない材料で構成されても良い。脂質膜Ｍの形成のみを目的とする場合は、部材３５，３６の材料が必ずしも観察に用いられる光線を透過させる必要はない。部材３５，３６の材料が観察に用いられる光線を透過させる部材を用いると、上面から光学的に観察が可能となるため好ましい。
【０２７６】
形成した脂質膜Ｍの電気生理学的測定を行う場合には、ウェル３２及び第一流路３３等に電極を配置して、第二実施形態の基体２０−１で説明した様に行うことができる。
【０２７７】
＜脂質膜を形成するための基体の第五実施形態＞
図７１は、本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の第五実施形態である基体５０−１の斜視図である。図７２は、図７１のＡ−Ａ線に沿う断面を示す模式図である。
【０２７８】
基体５０−１は脂質膜Ｍを形成する微小孔４１を備えた脂質膜を形成するための基体である。基体５０−１には、前記脂質を含む液体Ｐを流入させる、基材４４に内在する空間を構成する第二流路４２、内部を陰圧にすることが可能な第三流路４３、及び第二流路４２と第三流路４３とを連通する微小孔４１、が少なくとも備えられている。前記微小孔４１は、第三流路４３を通じて、基材４４の外部へ連通する。第二流路４２の側面４２ａに、微小孔４１の第１端部４１ａが露呈する開口部Ｕが形成され、第二流路４２の上面４２ｃ又は下面４２ｂの少なくとも一部分は、開口部Ｕに形成された脂質膜Ｍを光学的に観察可能なように、透明な部材４５で構成されている。基材４４のうち、少なくとも微小孔４１を構成する部位は、単一の部材で形成される。
【０２７９】
図７１に示す基体５０においては、前記単一の部材は、微小孔４１を構成するだけでなく、基材４４全体を構成している。
前記単一の部材の材料は、例えばシリコン、ガラス、石英、サファイアなどが挙げられる。これらの材料は、微小孔４１を形成する際に、加工性に優れた材料であるので好ましい。なかでも、結晶方位による加工異方性の影響を受けにくい非結晶質である方が好ましい。
更には、前記単一の部材の材料にガラス、石英、サファイアを採用し、顕微鏡等を用いて光学的に脂質膜Ｍを観察する場合、上記の材料は可視光線（波長０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させるため、より観察に適している。
【０２８０】
また、前記単一の部材の材料は、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち少なくとも一部の波長を有する光を透過させることが好ましい。
具体的には、前記単一の部材の材料は、加工用レーザー光として使用される一般的な波長領域（０．１μｍ〜１０μｍ）の、少なくとも一部領域の光を透過させることが好ましい。前記単一の部材の材料がこのようなレーザー光を透過させる場合、後述するように、前記部材にレーザーを照射することで改質部を形成することができる。
また、前記単一部材は可視光領域（約０．３６μｍ〜約０．８３μｍ）の光を透過させることが、より好ましい。前記単一部材が可視光領域の光を透過させる場合、形成した脂質膜Ｍを、前記単一部材を透して肉眼で容易に観察することができる。
なお、本発明における「透過（透明）」とは、前記部材に光を入射して、前記部材から透過光が得られる状態の全てをいう。
図７１では、基材４４を構成する単一の部材は透明なガラス基板である。
【０２８１】
図７２に示すように、微小孔４１は第二流路４２と第三流路４３とを連通する。微小孔４１の第１端部４１ａは第二流路４２の側面４２ａに露呈し（開口し）、開口部Ｕをなす。微小孔４１の第２端部４１ｂは第三流路４３の側面に露呈している。
微小孔４１は、単一のガラス基板４４に形成されており、継ぎ目又は貼り合わせ面を有さない貫通孔である。当然に、微小孔の端部における開口部Ｕについても、継ぎ目や貼り合わせ面は存在しない。ここで「開口部Ｕ」とは、第二流路４２の側面４２aにおいて、微小孔４１の第１端部４１ａが開口し、脂質膜Ｍが形成される領域をいう。
【０２８２】
開口部Ｕを構成する、微小孔４１の第１端部４１ａの、第二流路４２の側面４２ａにおける孔の形状は、矩形、三角形、楕円、又は円のいずれであってもよい。前記孔の直径又は長径が０．０２μｍ〜５μｍの範囲であれば、脂質膜Ｍを容易に形成することができる。また、形成した脂質膜Ｍについて、パッチクランプ法による電気生理学的測定を行う場合は、直径が０．０２〜５μｍの範囲であることが好ましい。より小さい面積の脂質膜Ｍを形成することによって、より精密な測定を行うことができる。このため、より好適には直径又は長径が０．０２〜３μｍの範囲であることが挙げられる。
上記範囲の下限値未満であると、開口部Ｕの面積が小さすぎて、適切に脂質膜Ｍが形成されない恐れがある。上記範囲の上限値超であると、微小孔４１と脂質膜Ｍとのシール性が下がり、長時間の安定した脂質膜形成が出来ない恐れがある。
【０２８３】
図７２において、微小孔４１は、第二流路４２の側面４２aに対して略垂直となるように形成されている。しかし、必ずしも略垂直である必要はなく、基体５０−１の設計に合わせて、単一のガラス基板４４において自由に配置可能である。
微小孔４１は、基体５０−１に複数配置されていてもよい。各々の微小孔４１に対して開口部Ｕが各々備わるため、複数の脂質膜Ｍを形成できる。
【０２８４】
第二流路４２の下面４２ｂはプラスチックや樹脂、ガラス等の部材４５で構成されている。下面４２ｂに対向する第二流路４２の上面４２ｃは、ガラス基板で形成される基材４４で構成されている。この上面４２ｃ及び下面４２ｂの少なくとも一方から、顕微鏡等の光学的観察部によって、形成された脂質膜Ｍを観察することができる。
【０２８５】
第三流路４３の下面４３ｂは部材４５で構成され、第三流路４３の上面４３ｃはガラス基板４４から構成されている。これにより、第三流路４３は半密閉状態の空間となる。
第三流路４３の上流側には、微小孔４１の第２端部４１ｂが露呈して開口している。第三流路４３の下流側には、第三流路４３の内部を陰圧にすることが可能なシリンジやポンプ等の陰圧部が備えられている（不図示）。したがって、第二流路４２の上流側Ｆ１から、第二流路４２の下流側Ｆ２へ流入された液体Ｐの一部が、第三流路４３の内部を陰圧にすることによって、微小孔４１を介して第三流路４３側へ引き込まれる。よって、例えば、前述の脂質膜Ｍの形成方法によって、微小孔４１の第１端部４１ａにおける開口部Ｕで、脂質膜Ｍを形成できる。
【０２８６】
部材４５の材料としては特に制限されず、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ等の樹脂基板や、ガラス基板を使用することができる。
なお、第三流路４３の下面４３ｂを構成する部材は、観察に用いられる光線（例えば可視光線）を透過させない材料で構成されても良い。脂質膜Ｍの形成のみを目的とする場合は、部材４５の材料は必ずしも観察に用いられる光線を透過させる必要はない。観察に用いられる光線を透過させる部材を用いると、上面から光学的に観察が可能となるため好ましい。
【０２８７】
形成した脂質膜Ｍの電気生理学的測定を行う場合には、第二流路４２及び第三流路４３等に電極を配置して、第二実施形態の基体２０−１で説明した様に行うことができる。あるいは、バッファ液などを介し外部の電極を用いて電気生理学的測定を行うことができる。
【０２８８】
図７３は、本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例である基体２０Ａ−１の模式的な上面図（上面から見た透視図）である。この上面図におけるウェル１２、微小孔１１、及び第一流路１３の配置構成は、前述の第二実施形態の基体２０−１及び第四実施形態の基体４０−１等に適用可能である。
ガラス基板１４には、ウェル１２と第一流路１３がそれぞれ４セット配置されている。
ウェル１２と第一流路１３とが微小孔１１を介して連通していることは、前述の通りである。開口部Ｕの位置は、「Ｘ」の印で示してある。
一つのウェル１２に複数の第一流路１３が配置されることも可能であり、この際、一つの第一の流路１３に対して微小孔１１はそれぞれ少なくとも一つ以上を設ける。このように一つのウェル１２に複数の第一流路１３が配置される形状である場合、それぞれの第一流路１３に対して、独立にシリンジやポンプ等の吸引部（不図示）を接続することによって、独立して第一流路１３の吸引を制御することが可能となる。そのため、微小孔１１による脂質膜Ｍの形成を独立して制御出来る。
【０２８９】
図７４は、本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例である基体３０Ａ−１の模式的な上面図（上面から見た透視図）である。この上面図における第二流路２２、微小孔２１、及び第三流路２３の配置構成は、前述の第三実施形態の基体３０−１及び第五実施形態の基体５０−１等に適用可能である。
ガラス基板２４には、第二流路２２と第三流路２３がそれぞれ３セット配置されている。第二流路２２と第三流路２３とが微小孔２１を介して連通していることは、前述の通りである。開口部Ｕの位置は、「Ｘ」の印で示してある。
第二流路２２の上流側Ｆ１から、液体Ｐが流入されて、第二流路２２の下流側Ｆ２へ流通する。
一つの第二流路２２に複数の第三流路２３を配置することも可能であり、この際、一つの第三の流路２３に対して微小孔２１はそれぞれ少なくとも一つ以上を設ける。このように一つの第二流路２２に複数の第三流路２３が配置される形状である場合、それぞれの第三流路２３に対して、独立にシリンジやポンプ等の吸引部（不図示）を接続することによって、独立して第三流路２３の吸引を制御することが可能である。そのため、微小孔２１による脂質膜Ｍの形成を独立して制御出来る。
【０２９０】
図７５は、本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例である基体３０Ｂ−１の模式的な上面図（上面から見た透視図）である。この上面図における第二流路２２、微小孔２１、第三路２３、及び第五流路２８の配置構成は、前述の第三実施形態の基体３０−１及び第五実施形態の基体５０−１等に適用可能である。
【０２９１】
ガラス基板２４に配置された、第二流路２２と第三流路２３とが微小孔２１を介して連通していることは、前述の通りである。開口部Ｕの位置は、「Ｘ」の印で示してある。開口部Ｕが設けられた領域Ｗは、第二流路２２の流路幅が拡張されている。このため、第二流路２２の上流側Ｆ１から、液体Ｐが流入されて、第二流路２２の下流側Ｆ２へ流通する際、領域Ｗにおいて、液体Ｐを滞留させることができる。前記滞留によって、前述の脂質膜Ｍの形成方法において、液体Ｐに含まれる脂質分子を、開口部Ｕに付着させて、脂質膜Ｍの形成が容易になる。また領域Ｗの蓋を開口させることで、ウェルとして機能させることも可能である。
【０２９２】
ガラス基板２４には第五流路２８が配置されている。第五流路２８は第三流路２３と連通するように交差している。第五流路２８の上流側Ｆ３から下流側Ｆ４へ、所望の薬液又はガスを流通させることによって、第三流路２３内にも前記薬液又はガスを拡散流入させることができる。また、第三流路２３内に拡散した薬液をガスへ置換することも可能である。
第五流路２８が第三流路２３に連通する場所や、第五流路２８の形状は特に限定されない。そのため、例えば、微小孔２１に近い位置に第五流路２８を配置することも可能であり、第五流路２８と第三流路２３はそれぞれの機能を代替することが可能である。また第五流路２８はＦ３側あるいはＦ４側のみを有する構成も可能であり、Ｆ３あるいはＦ４のいずれかの機能を第三流路２３が果たすことも可能であるし、複数の第五流路２８や複数に分岐した第五流路２８が配置されてもよい。
【０２９３】
図７６は、本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の一例である基体３０Ｃ−１の模式的な上面図（上面から見た透視図）である。この上面図における第二流路２２、微小孔２１、第三流路２３、第五流路２８、及び第四流路２９の配置構成は、前述の第三実施形態の基体３０−１及び第五実施形態の基体５０−１等に適用可能である。
【０２９４】
ガラス基板２４に配置された、第二流路２２と第三流路２３とが微小孔２１を介して連通していることは、前述の通りである。開口部Ｕの位置は、「Ｘ」の印で示してある。
ガラス基板２４に配置された第五流路２８は、第三流路２３と連通するように交差している。第五流路２８の上流側Ｆ３から下流側Ｆ４へ、所望の薬液又はガスを流通させることによって、第三流路２３内にも前記薬液又はガスを拡散流入させることができる。また、第三流路２３内に拡散した薬液をガスへ置換することも可能である。
第五流路２８が第三流路２３に連通する場所や、第五流路２８の形状は特に限定されない。そのため、例えば、微小孔２１に近い位置に第五流路２８を配置することも可能であり、第五流路２８と第三流路２３はそれぞれの機能を代替することが可能である。また第五流路２８はＦ３側あるいはＦ４側のみを有する構成も可能であり、Ｆ３あるいはＦ４のいずれかの機能を第三流路２３が果たすことも可能であるし、複数の第五流路２８や複数に分岐した第五流路２８が配置されてもよい。
【０２９５】
また、ガラス基板２４に配置された第四流路２９は、第二流路２２と連通している。第四流路２９から第二流路２２へ、所望の薬液又はガスを流通させることによって、第二流路２２内にも前記薬液又はガスを拡散流入させることができる。つまり、前記薬液又はガスを、開口部Ｕに形成された脂質膜Ｍへ接触させることができる。なお、図７６では、第二流路２２の上流側はＦ５で示し、下流側はＦ６で示してある。
第四流路２９が第二流路２２に連通する場所や、第四流路２９の形状は特に限定されない。そのため、微小孔２１に近い位置に第四流路２９を配置することも可能であり、第四流路２９と第二流路２２の上流側（Ｆ５側）はそれぞれの機能を代替することが可能である。また複数の第四流路２９や複数に分岐した第四流路２９が第二流路２２に連通し、配置されてもよい。
【０２９６】
第四流路２９は、第二流路２２に代えてウェルに連通するように設けることも可能である。つまり、図７６において、第二流路２２をウェルに置き換えた構成とすることもできる。
【０２９７】
次に、本発明にかかる脂質膜を形成するための基体の製造方法を説明する。
＜脂質膜を形成するための基体の製造方法（第一実施形態）＞
本発明の製造方法の第一実施形態を、前述の基体２０−１を例にとって説明する。この場合、前記製造方法は、図７７Ａ〜Ｄで示すように、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザーＬを、単一の部材５９において、微小孔５５となる領域に照射する。そして、前記領域に改質部５１を形成する工程Ａ１（図７７Ａ）と、単一の部材５９に、前記空間をなすウェル５７及び第一流路５８（又は前記空間をなす第二流路５７及び第三流路５８）を構成する凹部５３，５４若しくは貫通孔を形成する工程Ａ２（図７７Ｂ）と、単一の部材５９から改質部５１をエッチングによって除去する工程Ａ３（図７７Ｃ）と、を少なくとも有する。
【０２９８】
［工程Ａ１］
レーザーＬ（レーザー光Ｌ）は、パルス時間幅がピコ秒オーダー以下のパルス幅を有するレーザー光を用いることが好ましい。例えばチタンサファイアレーザー、前記パルス幅を有するファイバーレーザーなどを用いることができる。ただし部材５９を透過する波長を使用することが必要である。より具体的には、部材５９に対する透過率が６０％以上のレーザー光を使用することが好ましい。
【０２９９】
前記レーザーＬ（レーザー光Ｌ）は、加工用レーザーとして使用される一般的な波長領域（０．１〜１０ｕｍ）の光を適用することができる。その中でも、被加工部材である部材５９を透過する必要がある。部材５９を透過する波長のレーザー光を適用することによって、部材５９に対して改質部５１を形成することができる。
【０３００】
部材５９の材料は、例えばシリコン、ガラス、石英、サファイアなどが挙げられる。これらの材料は、微小孔５５を形成する際に、加工性に優れた材料であるので好ましい。なかでも、結晶方位による加工異方性の影響を受けにくい非結晶質である方が好ましい。
更には、前記部材５９の材料にガラス、石英、サファイアを採用し、顕微鏡等を用いて光学的に脂質膜Ｍを観察する場合、上記材料は可視光線（波長０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させるため、より観察に適している。
【０３０１】
また、部材５９の材料は、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち少なくとも一部の波長を有する光を透過させることが好ましい。
具体的には、部材５９の材料は、加工用レーザー光として使用される一般的な波長領域（０．１μｍ〜１０μｍ）の、少なくとも一部領域の光を透過させることが好ましい。部材５９の材料がこのようなレーザー光を透過させる場合、後述するように、前記部材にレーザー照射を照射することで、改質部を形成することができる。
また、前記単一部材は可視光領域（約０．３６μｍ〜約０．８３μｍ）の光を透過させることが、より好ましい。前記単一部材が可視光領域の光を透過させる場合、形成した脂質膜Ｍを、前記単一部材を透して肉眼で容易に観察することができる。
なお、本発明における「透過（透明）」とは、前記部材に光を入射して、前記部材から透過光が得られる状態の全てをいう。
図７７Ａ〜Ｄでは、単一の部材５９は透明なガラス基板である（以下、ガラス基板５９と呼ぶ）。
以下では、部材５９がガラス基板である場合について説明するが、部材５９がその他の材料、例えばシリコン、石英、又はサファイアで形成される場合であっても、同様に行うことができる。後述する行程Ａ２においては、加工性が良好なシリコン、石英、ガラスがより好適である。
【０３０２】
ガラス基板５９は、例えば石英で形成されるガラス基板、珪酸塩を主成分とするガラス、ホウ珪酸ガラスで形成されるガラス基板等を用いることができる。合成石英で形成されるガラス基板が、加工性が良いため好適である。また、ガラス基板５９の厚さは特に制限されない。
【０３０３】
レーザー光Ｌの照射方法としては、図７７Ａに示す方法が挙げられる。すなわち、ガラス基板５９の内部に集光して焦点を結ぶようにレーザー光Ｌを照射して、前記焦点を矢印方向に走査することによって、ガラスが改質された改質部５１を形成する。
微小孔５５となる領域に、前記焦点をガラス基板５９内部で走査することによって、所望の形状の改質部５１を形成することができる。
ここで、「改質部」とは、エッチング耐性が低くなり、エッチングによって選択的に又は優先的に除去される部分を意味する。
【０３０４】
レーザー光Ｌを照射する際、照射強度をガラス基板５９の加工上限閾値に近い値又は加工上限閾値未満に設定すると共に、レーザー光Ｌの偏波方向（電場方向）を走査方向に対して垂直となるように設定することが好ましい。このレーザー照射方法を、以下ではレーザー照射方法Ｓと呼ぶ。
【０３０５】
レーザー照射方法Ｓを、図７８で説明する。レーザー光Ｌの伝播方向は矢印Ｚであり、前記レーザー光Ｌの偏波方向（電場方向）は矢印Ｙである。レーザー照射方法Ｓでは、レーザー光Ｌの照射領域を、前記レーザー光の伝播方向と、前記レーザー光の偏波方向に対して垂直な方向により構成される平面５０ａ内とする。これと共に、レーザー照射強度をガラス基板５９の加工上限閾値に近い値又は加工上限閾値未満とする。
【０３０６】
このレーザー照射方法Ｓによって、ガラス基板５９内にナノオーダーの口径を有する改質部５１を形成することができる。例えば、短径が２０ｎｍ程度、長径が０．２μｍ〜５μｍ程度の略楕円形状の断面を有する改質部５１が得られる。この略楕円形状は、レーザーの伝播方向に沿った方向が長軸で、レーザーの電場方向に沿った方向が短軸となる。レーザー照射の条件によっては、前記断面は矩形に近い形状となることもある。
【０３０７】
レーザー照射強度をガラス基板５９の加工上限閾値以上とした場合、得られる改質部５１は周期構造を伴って形成される可能性がある。すなわち、ピコ秒オーダー以下のパルスレーザーを加工上限閾値以上で集光照射させることで、集光部で電子プラズマ波と入射光の干渉が起こり、レーザーの偏波に対して垂直であり、偏波方向に沿って周期性をもつ周期構造が自己形成的に形成される。
【０３０８】
形成された周期構造はエッチング耐性の低い層となる。例えば石英の場合、酸素が欠乏した層と酸素が増えた層が周期的に配列され（図７９Ｃ及び図７９Ｄ）、酸素欠乏部のエッチング耐性が弱くなっており、エッチングを行うと周期的な凹部及び凸部が形成されうる。このような周期的な凹部及び凸部は、後述する微小孔５５の形成においては不要である。
【０３０９】
一方、前述のレーザー照射方法Ｓのように、レーザー照射強度をガラス基板５９の加工上限閾値未満、且つガラス基板５９を改質してエッチング耐性を低下させうるレーザー照射強度の下限値（加工下限閾値）以上とすれば、前記周期構造は形成されず、レーザー照射によって一つの酸素欠乏部（エッチング耐性の低い層）が形成される（図７９Ａ及び図７９Ｂ）。これのエッチングを行うと、一つの微小孔５５を形成することができる。
【０３１０】
前述のレーザー照射方法Ｓは、微小孔５５の形状を楕円又は略楕円とすることができる。また、エッチングによってその短径をナノオーダーサイズで制御することが可能となる。楕円又は略楕円形状での短径をナノオーダーサイズとすることで、脂質膜をより容易に形成し易くなることがある。このとき長径はナノオーダーサイズよりも大きくすることもできるため、微小吸引孔５５に流入する流体の圧力損失を小さく出来る。また、脂質膜を形成する前準備として、微小吸引孔５５に、あらかじめバッファ液等の液体を充填させる必要がある。この場合、孔が微細であるほど毛細管力が大きくなるため、微小吸引孔５５から、液体が空間などの外部に出てこなくなる弊害が発生する場合がある。しかしながら、微小孔５５を楕円又は略楕円とすることで、脂質膜を形成するのに十分な短径においても毛細管力は抑制され、液体が空間などの外部に出てこなくなる弊害を抑制することができる。
【０３１１】
エッチング耐性が低い層（石英又はガラスにおいては酸素欠乏部）がレーザー照射によって一つだけ形成されるときにおいても（本明細書では改質部５１と呼ぶ。）、前記酸素欠乏部は極めてエッチングのされやすい層となる。このことは、本発明者らの鋭意検討によって見出された。
【０３１２】
したがって、前記加工上限閾値は、前記周期構造が形成されうるレーザー照射強度の下限値（前記周期構造が形成されないレーザー照射強度の範囲における上限値）と定義される。
また、前記「ガラス基板５９を改質してエッチング耐性を低下させうるレーザー照射強度の下限値（加工下限閾値）」とは、エッチング処理により、ガラス基板５９に微小孔５５をあけることができる限界値である。この下限値よりも低いと、レーザー照射によってエッチング耐性の弱い層が形成出来ないため、微小孔５５があかない。
すなわち、「加工上限閾値」とは、基材内に照射したレーザー光の焦点（集光域）において、基材とレーザー光との相互作用によって生じる電子プラズマ波と入射するレーザー光との干渉が起こり、前記干渉によって基材に縞状の改質部が自己形成的に形成されうるレーザー照射強度の下限値である。
また、「加工下限閾値」とは、基材内に照射したレーザー光の焦点（集光域）において、基材を改質した改質部を形成し、後工程であるエッチング処理によって選択的又は優先的にエッチングされうる程度に、前記改質部のエッチング耐性を低下させうるレーザー照射強度の下限値である。この加工下限閾値よりも低いレーザー照射強度でレーザー照射した領域は、後工程であるエッチング処理において選択的又は優先的にエッチングされ難い。このため、エッチング後に微細孔となる改質部を形成するためには、下限閾値以上で上限閾値以下のレーザー照射強度に設定することが好ましい。
加工上限閾値及び加工下限閾値は、レーザー光の波長、レーザー照射対象である基材の材料（材質）及びレーザー照射条件によって概ね決定される。しかし、レーザー光の偏波方向と走査方向との相対的な向きが異なると、加工上限閾値及び加工下限閾値も多少異なる場合がある。例えば、偏波方向に対して走査方向が垂直の場合と、偏波方向に対して走査方向が平行の場合とでは、加工上限閾値及び加工下限閾値が異なる場合がある。したがって、使用するレーザー光の波長及び使用する基材において、レーザー光の偏波方向と走査方向との相対関係を変化させた場合の、それぞれの加工上限閾値及び加工下限閾値を、予め調べておくことが好ましい。
【０３１３】
前記偏波としては直線偏波に関して詳細に説明したが、多少の楕円偏波成分を持つレーザーパルスを用いても（改質部）が形成されることが容易に想像できる。
【０３１４】
レーザー光Ｌの焦点を走査する方法は特に限定されないが、一度の連続走査によって形成できる改質部５１は前記レーザー光の伝播方向（矢印Ｚ方向）と、前記レーザー光の偏波方向（矢印Ｙ方向）に対して垂直な方向により構成される平面５０ａ内に限定される。この平面内であれば任意の形状で改質部を形成することができる。
【０３１５】
ここで、図７８では、レーザー光Ｌの伝播方向は、ガラス基板５９の上面に対して垂直である場合を示したが、必ずしも垂直である必要はない。前記上面に対して所望の入射角で、レーザーＬを照射してもよい。
【０３１６】
一般に、改質された部分のレーザーの透過率は、改質されていない部分のレーザーの透過率とは異なる。そのため、改質された部分で透過させたレーザー光の焦点位置を制御することは通常困難である。したがって、レーザー照射する側の面から見て、奥に位置する領域にから改質部を形成していくことが望ましい。
【０３１７】
また、レーザーの偏波方向（矢印Ｙ方向）を適宜変更することによって、ガラス基板５９内に、３次元方向に任意形状を有する改質部を形成することも可能である。
【０３１８】
また、図７８で示すように、レーザー光Ｌをレンズ５２を用いて集光して、前述の様に照射することによって改質部５１を形成してもよい。
前記レンズとしては、例えば屈折式の対物レンズや屈折式のレンズを使用することができるが、他にも例えばフレネル、反射式、油浸、水浸式で照射することも可能である。また、例えばシリンドリカルレンズを用いれば、一度にガラス基板５９の広範囲にレーザー照射することが可能である。また、例えばコニカルレンズを用いればガラス基板５９の垂直方向に広範囲に一度にレーザー光Ｌを照射することができる。ただしシリンドリカルレンズを用いた場合には、レーザー光Ｌの偏波はレンズが曲率を持つ方向に対して水平である必要がある。
【０３１９】
レーザー照射条件Ｓの具体例としては、以下の各種条件が挙げられる。例えばチタンサファイアレーザー（レーザー媒質としてサファイアにチタンをドープした結晶を使用したレーザー）を用いる。照射するレーザー光は、例えば波長８００ｎｍ、繰返周波数２００ｋＨｚを使用し、レーザー走査速度１ｍｍ／秒としてレーザー光Ｌを集光照射する。これら波長、繰返周波数、走査速度の値は一例であり、本発明はこれに限定されず任意に変えることが可能である。
【０３２０】
集光に用いるレンズ５２としては、例えばＮ．Ａ.＜０．７未満の対物レンズを用いることが好ましい。より微小な微小吸引孔５５を形成させるためには、ガラス基板５９に照射する際のパルス強度は、加工上限閾値に近い値、たとえば８０ｎＪ／ｐｕｌｓｅ程度以下のパワーであることが好ましい。それ以上のパワーであると周期構造が形成され、エッチングによってそれらが繋がるため、ナノオーダーの口径を有する微小吸引孔５５を形成することが困難となる、あるいは前記周期構造がそのまま形成されてしまうことがある。また、Ｎ．Ａ.≧０．７であっても加工が可能であるが、スポットサイズがより小さくなり、レーザーフルエンスが大きくなるため、より小さなパルス強度でのレーザー照射が求められる。
【０３２１】
［工程Ａ２］
つぎに、単一のガラス基板５９に、前記空間形成するウェル５７及び第一流路５８（又は空間形成する第二流路５７及び第三流路５８）を構成する凹部５３，５４若しくは貫通孔を形成する。前記凹部５３，５４を形成する方法としては、次の方法が例示できる。
【０３２２】
まず、ガラス基板５９の上面に、例えばフォトリソグラフィなどによってレジスト５２をパターニングする。つづいて、ドライエッチング、ウェットエッチング、又はサンドブラスト等の方法によって、ガラス基板５９の上面におけるレジスト５２がパターニングされていない領域を、所定の深さに達するまでエッチングして除去する（図７７Ｂ）。最後に、不要となったレジスト５２を剥離すると、第一凹部５３及び第二凹部５４が形成されたガラス基板５９が得られる。この例では、第一凹部５３がウェル５７となり、第二凹部５４が第一流路５８となる場合を示した。
【０３２３】
工程Ａ２においては、形成する第一凹部５３及び第二凹部５４の側面に、工程Ａ１で形成した改質部５１の断面を露呈させることが好ましい。後段の工程Ａ３におけるエッチング処理によって、微小孔５５を形成させることがより容易となる。
【０３２４】
また、工程Ａ２において、凹部５３，５４を形成する代わりに、貫通孔を形成してもよい。この場合、ガラス基板５９内の、第一流路及び第二流路となる領域を微小ドリル（レーザードリル）等によってガラス基板５９の表面から掘削して貫通孔を形成することで、第一流路（第二流路及び第三流路）を形成してもよい。また、このドリルによる掘削方法は、種々のエッチング法と組み合わせて使用しても良い。
【０３２５】
［工程Ａ３］
つぎに、単一のガラス基板５９から、工程Ａ１で形成した改質部５１をエッチングによって除去する（図７７Ｃ）。
エッチング方法としては、ウェットエッチングが好ましい。凹部５３，５４（若しくは貫通孔）の側面に露呈する断面を有する改質部５１は、エッチング耐性が低くなっているため、選択的又は優先的にエッチングすることができる。
【０３２６】
このエッチングは、ガラス基板５９の改質されていない部分に比べて、改質部５１が非常に速くエッチングされる現象を利用する方法であり、結果として改質部５１の形状に応じた微小孔５５を形成することができる。
前記エッチング液は特に限定されず、例えばフッ酸（ＨＦ）を主成分とする溶液、フッ酸に硝酸等を適量添加したフッ硝酸系の混酸等を用いることができる。また、部材５９の材料に応じて、他の薬液を用いることもできる。
【０３２７】
前記エッチングの結果、ナノオーダーの口径を有する微小孔５５を、ガラス基板５９内の所定位置に、第一凹部５３と第二凹部５４とを連通するように、形成することができる。
【０３２８】
微小孔５５のサイズとしては、例えば、短径が２０ｎｍ〜２００ｎｍ程度、長径が０．２μｍ〜５μｍ程度の略楕円形状の断面を有する貫通孔とすることができる。エッチング処理の条件によっては、前記断面は矩形に近い形状となることもある。
【０３２９】
前記ウェットエッチングの処理時間を調整することによって、微小孔５５のサイズを制御することが可能である。
前記処理時間を短くすることによって、前記短径を数ｎｍ〜数十ｎｍにすることも理論的には可能である。これとは逆に、前記処理時間を長くすることによって、前記短径を１μｍ〜２μｍ程度に、前記長径を５μｍ〜１０μｍ程度とすることもできる。
【０３３０】
つぎに、形成された第二凹部５４を覆うように、部材５６をガラス基板５９の上面に貼り合わせることによって、第一流路５８を形成することができる（図７７Ｄ）。
形成された第一凹部５３は、そのままでもウェル５７として使用できるが、図７７Ｄに示すようにウェル５７の上面を開口させつつ、部材５６をガラス基板５９に貼り合わせることによって、ウェル５７の深さを適宜調整することが可能である。
【０３３１】
一方、第一凹部５３を覆うように部材５６をガラス基板５９の上面に貼り合わせることによって、ウェル５７の代わりに第二流路５７を形成することもできる（不図示）。この場合、第一流路６８は、第三流路６８と読み替える。
【０３３２】
部材５６とガラス基板５９の上面とを貼り合わせる方法は、部材５６の材料に応じて、公知の方法で行えばよい。
また、前記貼り合わせの際に、電気生理学的測定用の電極や配線等を、第一流路５８内に適宜設置することもできる。
【０３３３】
部材５６の材料としては特に制限されず、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ等の樹脂基板や、ガラス基板を使用することができる。また、部材５６の材料は、観察に用いられる光線（例えば可視光線）を透過させない材料で構成されても良い。脂質膜の形成のみを目的とする場合は、部材５６の材料が必ずしも観察に用いられる光線を透過させる必要はない。観察に用いられる光線を透過させる部材を用いると、上面から光学的に観察が可能となるため好ましい。
なお、第一流路５８を形成するために使用する、第二凹部５４を覆う部材としては、必ずしも観察に用いられる光線を透過させる部材である必要はなく、観察に用いられる光線を透過させない部材であってもよい。
【０３３４】
工程Ａ２及び工程Ａ３におけるエッチングとしては、ウェットエッチングやドライエッチングが適用できる。ウェットエッチングにおいては、例えば、１％以下のフッ酸を用いるのが最も好ましいが、その他の酸や塩基性を有する材料を用いてもよい。
【０３３５】
前記ドライエッチングのうち、等方性エッチング法としては、例えばバレル型プラズマエッチング、平行平板型プラズマエッチング、ダウンフロー型ケミカルドライエッチング、などの各種ドライエッチング方式が挙げられる。
【０３３６】
異方性ドライエッチング法としては、反応性イオンエッチング(以下ＲＩＥ)を用いる方法として例えば平行平板型ＲＩＥ、マグネトロン型ＲＩＥ、ＩＣＰ型ＲＩＥ、ＮＬＤ型ＲＩＥなどを使用することができる。ＲＩＥ以外にも例えば中性粒子ビームを用いたエッチングを使用することが可能である。また、異方性ドライエッチング法を用いる場合には、プロセス圧力を上げる等の手法によって、イオンの平均自由行程を短くし、等方性エッチングに近い加工も可能である。
【０３３７】
使用するガスは例えばフロロカーボン系、ＳＦ系ガス、ＣＨＦ３、フッ素ガス、塩素ガス、など材料を化学的にエッチングすることができるガスが主で、それらに適宜その他のガス、例えば酸素、アルゴン、ヘリウムなどを混合し使用することが可能である。また、その他のドライエッチング方式による加工も可能である。
【０３３８】
工程Ａ２において、異方性エッチングがより好ましく、工程Ａ３においては、等方性エッチングがより好ましい。
【０３３９】
＜脂質膜を形成するための基体の製造方法（第二実施形態）＞
本発明の製造方法の第二実施形態を、前述の基体２０−１を例にとって説明する。この場合、前記製造方法は、図８０Ａ〜Ｅで示すように、単一の部材６９に、前記空間形成するウェル６７及び第一流路６８（又は前記空間形成する第二流路６７及び第三流路６８）を構成する凹部６３，６４若しくは貫通孔を形成する工程Ｂ１（図８０Ｂ）と、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザーＬを、単一の部材６９の微小孔６５となる領域に照射することによって、前記領域に改質部６１を形成する工程Ｂ２（図８０Ｃ）と、単一の部材６９から改質部６１をエッチングによって除去する工程Ｂ３（図８０Ｄ）と、を少なくとも有する。
【０３４０】
部材６９の材料は、例えばシリコン、ガラス、石英、サファイアなどが挙げられる。これらの材料は、微小孔６５を形成する際に、加工性に優れた材料であるので好ましい。なかでも、結晶方位による加工異方性の影響を受けにくい非結晶質である方が好ましい。
更には、部材６９の材料にガラス、石英、サファイアを採用し、顕微鏡等を用いて光学的に形成した脂質膜を観察する場合、上記の材料は可視光線（波長０．３６μｍ〜０．８３μｍ）を透過させるため、より観察に適している。
【０３４１】
また、部材６９の材料は、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち少なくとも一部の波長を有する光を透過させることが好ましい。
具体的には、部材６９の材料は、加工用レーザー光として使用される一般的な波長領域（０．１μｍ〜１０μｍ）の、少なくとも一部領域の光を透過させることが好ましい。部材６９の材料がこのようなレーザー光を透過させる場合、後述するように、前記部材にレーザーを照射することで、改質部を形成することができる。
また、前記単一部材は可視光領域（約０．３６μｍ〜約０．８３μｍ）の光を透過させることが、より好ましい。前記単一部材が可視光領域の光を透過させる場合、形成した脂質膜を、前記単一部材を透して肉眼で容易に観察することができる。
なお、本発明における「透過（透明）」とは、前記部材に光を入射して、前記基材から透過光が得られる状態の全てをいう。
図８０Ａ〜Ｅでは、単一の部材６９は透明なガラス基板である（以下、ガラス基板６９と呼ぶ）。
【０３４２】
［工程Ｂ１］
工程Ｂ１は、本発明の製造方法の第一態様における工程Ａ２と同様に行うことができる。すなわち、ガラス基板６９の上面に、フォトリソグラフィによってレジスト６２をパターニングする（図８０Ａ）。つづいて、ドライエッチング、ウェットエッチング、又はサンドブラスト等の方法によって、ガラス基板６９の上面におけるレジスト６２がない領域を、所定の深さに達するまでエッチングして除去する（図８０Ｂ）。最後に、不要となったレジスト６２を剥離すると、第一凹部６３及び第二凹部６４が形成されたガラス基板５９が得られる。この例では、第一凹部６３がウェル６７となり、第二凹部６４が第一流路６８となる場合を示した。
【０３４３】
また、工程Ｂ１において、凹部６３，６４を形成する代わりに、基板内部に流路を形成してもよい。この場合、ガラス基板６９内の、第一流路及び第二流路となる領域をドリル（レーザードリル）やピコ秒オーダー以下の時間幅を有するレーザー改質とその選択的なエッチング等によってガラス基板６９の表面から掘削して貫通孔を形成することで、第一流路（第二流路及び第三流路）を形成してもよい。また、このドリルによる掘削方法と、種々のエッチング法と組み合わせて使用しても良い。
【０３４４】
［工程Ｂ２］
つぎに、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザーＬを、単一のガラス基板６９の微小孔６５となる領域に照射することによって、前記領域に改質部６１を形成する。
具体的には、本発明の製造方法の第一態様における工程Ａ１と同様に行うことができる。このとき、第一凹部６３及び第二凹部６４の側面に露呈する部位にレーザー光Ｌを集光照射して改質部６１を形成する場合は、液浸露光によってレーザー光Ｌを照射することが、より望ましい（図８０Ｃ）。前記側面に露呈する部位に形成される改質部６１の形状（微小孔６５の端部の形状）の精度を高めることができる。
【０３４５】
［工程Ｂ３］
つづいて、単一のガラス基板６９から、工程Ｂ２で形成した改質部６１をエッチングによって除去する（図８０Ｄ）。
エッチング方法としては、ウェットエッチングが好ましい。凹部６３，６４（若しくは貫通孔）の側面に露呈する断面を有する改質部６１は、エッチング耐性が低くなっているため、選択的又は優先的にエッチングすることができる。
具体的には、本発明の製造方法の第一態様における工程Ａ３と同様に行うことができる。
【０３４６】
前記エッチングの結果、ナノオーダーの口径を有する微小孔６５を、ガラス基板６９内の所定位置に、第一凹部６３と第二凹部６４とを連通するように、形成することができる。
【０３４７】
つぎに、形成された第二凹部６４を覆うように、部材６６をガラス基板６９の上面に貼り合わせることによって、第一流路６８を形成することができる（図８０Ｅ）。
形成された第一凹部６３は、そのままでもウェル６７として使用できるが、図８０Ｅに示すようにウェル６７の上面を開口させつつ、部材６６をガラス基板６９に貼り合わせることによって、ウェル６７の深さを適宜調整することが可能である。
【０３４８】
一方、第一凹部６３を覆うように部材６６をガラス基板６９の上面に貼り合わせることによって、ウェル６７の代わりに第二流路６７を形成することもできる（不図示）。この場合、第一流路６８は、第三流路６８と読み替える。
【０３４９】
部材６６とガラス基板６９の上面とを貼り合わせる方法は、部材６６の材料に応じて、公知の方法で行えばよい。
また、前記貼り合わせの際に、電気生理学的測定用の電極や配線等を、第一流路６８内に適宜設置することもできる。
【０３５０】
部材６６の材料としては特に制限されず、ＰＤＭＳ、ＰＭＭＡ等の樹脂基板や、ガラス基板を使用することができる。また、部材６６の材料は、観察に用いられる光線（例えば可視光線）を透過させない材料で構成されても良い。脂質膜の形成のみを目的とする場合は、部材６６の材料が必ずしも観察に用いられる光線を透過させる必要はない。観察に用いられる光線を透過させる部材を用いると、上面から光学的に観察が可能となるため好ましい。
なお、第一流路６８を形成するために使用する、第二凹部６４を覆う部材としては、必ずしも観察に用いられる光線を透過する部材である必要はなく、観察に用いられる光線を透過させない部材であってもよい。
【０３５１】
以上で説明したように、本発明の基体は、基材と、前記基材内に設けられ、流体（液体又は気体）を流入させる空間と、前記空間と前記基材の外部とを連通する微小孔と、を含み、前記基材のうち、少なくとも前記微小孔を構成する部位は、単一の部材で形成される。
本発明の基体において、前記単一の部材が、波長０．１μｍ〜１０μｍを有する光のうち少なくとも一部の波長を有する光を透過させることが好ましい。
本初の基体において前記単一の部材の材料がシリコン、ガラス、石英、又はサファイアであることが好ましい。
本発明の基体において、前記微小孔は、前記基体にレーザーを照射して改質された部分を、さらにエッチング処理で除去して形成されることが好ましい。
本発明の製造方法は、前述のように、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザーを、前記単一の部材の前記微小孔となる領域に照射することによって、前記領域に改質部を形成する工程Ａ１と、前記単一の部材に、前記空間を形成する工程Ａ２と、前記単一の部材から前記改質部をエッチングによって除去する工程Ａ３と、を少なくとも有するのが好ましい。
また、本発明の基体の製造方法は、前述のように、前記単一の部材に、前記空間を形成する工程Ｂ１と、ピコ秒オーダー以下のパルス時間幅を有するレーザーを、前記単一の部材の前記微小孔となる領域に照射することによって、前記領域に改質部を形成する工程Ｂ２と、前記単一の部材から前記改質部をエッチングによって除去する工程Ｂ３と、を少なくとも有することが好ましい。
【０３５２】
以上で説明した本発明の基体は、微生物又は細胞等の微粒子を捕捉することができ、脂質膜を形成することができる等の複数の用途に利用可能である。
また、本発明の基体の製造方法によれば、微生物又は細胞等の微粒子を捕捉することができ、脂質膜を形成することができる等の複数の用途に利用可能な、微小孔を備えた基体を提供できる。
【０３５３】
本発明の基体が捕捉する前記微粒子としては、前記流体に含まれれば特に制限されず、前記流路が流通可能であることが好ましい。例えば、微生物、細胞、有機物質、無機物質で形成される粒子等が挙げられる。前記微生物としては、細菌、真菌、黴、大型のウイルス等が例示される。前記細胞としては、赤血球、白血球等の浮遊培養可能な細胞が例示される。前記有機物質で形成される粒子としては、樹脂や多糖類等の高分子で形成される粒子、活性炭粒子等が例示される。前記無機物質で形成される粒子としては、シリカ粒子や金コロイド粒子等の金属粒子が例示される。
前記有機物質で形成される粒子、及び前記無機物質で形成される粒子は、その表面又は内部に抗体分子等を結合させた機能性粒子であってもよい。
前記有機物質で形成される粒子の形状、及び前記無機物質で形成される粒子の形状は、特に制限されない。例えば、球、立方体、直方体、多面体、ドーナッツ形の立体、ひも状の立体等、あらゆる立体形状の粒子が本発明の微粒子に含まれる。
前記有機物質で形成される粒子、及び前記無機物質で形成される粒子の大きさは、前記吸着部を構成する微小孔の第１端部の開口径（短径）よりも大きければ、特に制限されない。つまり、微小孔を通過する大きさでなければよい。
【０３５４】
本発明の基体が捕捉する微粒子としては、微生物又は細胞が好ましい。微生物又は細胞は、表面形状が比較的柔軟に変化する。このため、吸着部Ｓに充分に密着させて、より強力に吸着することが可能である。さらに、前記微粒子が微生物又は細胞である場合、その電気生理学的測定を高精度に行うことが可能である。
【０３５５】
本発明の基体が、前記微粒子を捕捉する実施態様は、前述の通り、前記微粒子が微生物又は細胞である場合を例にして説明した通りである。すなわち、前記微粒子が、微生物又は細胞以外の微粒子である場合であっても、前記微粒子が微生物又は細胞である場合と同様に、本発明の基体における吸着部において、微生物又は細胞以外の前記微粒子を捕捉できる。
【０３５６】
また、本発明の基体の製造方法は、本発明の微生物又は細胞を捕捉するための基体の製造方法と同様に、実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【０３５７】
本発明の微生物又は細胞を捕捉するための基体及び前記基体の製造方法は、水や空気等に含まれる微生物又は細胞をトラップして、種々の観察、分析、及び測定を行うためのマイクロ流体デバイス等の使用及び製造に広く利用することができる。
本発明の脂質膜を形成するための基体及び前記基体の製造方法は、微小な脂質膜を形成して、種々の観察、分析、及び測定を行うためのマイクロ流体デバイス等の使用及び製造に広く利用することができる。
本発明の基体及び前記基体の製造方法は、水や空気等に含まれる微生物又は細胞等の微粒子をトラップしたり、脂質膜を形成したりして、種々の観察、分析、及び測定を行うためのマイクロ流体デバイス等の使用及び製造に広く利用することができる。
【符号の説明】
【０３５８】
１…微小吸引孔,微小孔、１ａ…微小吸引孔の第１端部,微小孔の第１端部、１ｂ…微小吸引孔の第２端部,微小孔の第２端部、２…ウェル、２ａ…ウェルの側面、２ｂ…ウェルの下面、Ｓ…吸着部、Ｔ…微生物又は細胞、Ｒ…流体、Ｔ´…高分子を含む細胞、３…流路、４…基材、６…基板、７…流路、１０Ａ〜１０Ｉ…基体、１１…微小吸引孔,微小孔、１１ａ…微小吸引孔の第１端部,微小孔の第１端部、１１ｂ…微小吸引孔の第２端部,微小孔の第２端部、１２…ウェル、１２ａ…ウェルの側面、１２ｂ…ウェルの下面、１３…第一流路、１４…基材、１５…部材、１６…電極、１７…電極、２０…基体、２１…微小吸引孔,微小孔、２１ａ…微小吸引孔の第１端部,微小孔の第１端部、２１ｂ…微小吸引孔の第２端部,微小孔の第２端部、２２…第二流路、２２ａ…第二流路の側面、２２ｂ…第二流路の下面、２２ｃ…第二流路の上面、２３…第三流路、２３ｂ…第三流路の下面、２３ｃ…第三流路の上面、２４…基材、２５…部材、２６…電極、２７…電極、２８…第五流路、２９…第四流路、３０…基体、３１…微小吸引孔,微小孔、３１ａ…微小吸引孔の第１端部,微小孔の第１端部、３１ｂ…微小吸引孔の第２端部,微小孔の第２端部、３２…ウェル、３２ａ…ウェルの側面、３２ｂ…ウェルの下面、３３…第一流路、３３ｂ…第一流路の下面、３３ｃ…第一流路の上面、３４…基材、３５，３６…部材、４０…基体、４１…微小吸引孔,微小孔、４１ａ…微小吸引孔の第１端部,微小孔の第１端部、４１ｂ…微小吸引孔の第２端部,微小孔の第２端部、４２…第二流路、４２ａ…第二流路の側面、４２ｂ…第二流路の下面、４２ｃ…第二流路の上面、４３…第三流路、４３ｂ…第三流路の下面、４３ｃ…第三流路の上面、４４…基材、４５…部材、５０…基体、２０Ａ…基体、３０Ａ…基体、３０Ｂ…基体、３０Ｃ…基体、５１…改質部、５２…レジスト、５３…第一凹部、５４…第二凹部、５５…微小吸引孔,微小孔、５６…部材、５７…ウェル、５８…第一流路、５９…ガラス基板、６０…基体、６１…改質部、６２…レジスト、６３…第一凹部、６４…第二凹部、６５…微小吸引孔,微小孔、６６…部材、６７…ウェル、６８…第一流路、６９…ガラス基板、１０１…細胞、１０４…電極、１０５…電極、１０８…樹脂製ウェル、１１０…樹脂製基板、１１２…樹脂製基板、２０１…ナノ流路、２０１ａ…ナノ流路２０１の第１端部、２０１ｂ…ナノ流路２０１の第２端部、２０３Ａ…マイクロ流路、２０３Ｂ…マイクロ流路、２０３Ａａ…マイクロ流路２０３Ａの側面、２０３Ｂａ…マイクロ流路２０３Ｂの側面、２０３Ａｂ…マイクロ流路２０３Ａの下面、２０３Ｂｂ…マイクロ流路２０３Ｂの下面、２０４…基材、２１１…ナノ流路、２２１…ナノ流路、Ｕ…開口部、１０Ａ−１〜１０Ｉ−１…基体、２０−１…基体、３０−１…基体、４０−１…基体、５０−１…基体、２０Ａ−１…基体、３０Ａ−１…基体、３０Ｂ−１…基体、３０Ｃ−１…基体。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【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１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８Ａ】
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【図３８Ｂ】
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【図３９】
0005911800.tif 000041
【図４０】
0005911800.tif 000042
【図４１Ａ】
0005911800.tif 000043
【図４１Ｂ】
0005911800.tif 000044
【図４１Ｃ】
0005911800.tif 000045
【図４１Ｄ】
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【図４２】
0005911800.tif 000047
【図４３Ａ】
0005911800.tif 000048
【図４３Ｂ】
0005911800.tif 000049
【図４３Ｃ】
0005911800.tif 000050
【図４４Ａ】
0005911800.tif 000051
【図４４Ｂ】
0005911800.tif 000052
【図４４Ｃ】
0005911800.tif 000053
【図４４Ｄ】
0005911800.tif 000054
【図４４Ｅ】
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【図４５】
0005911800.tif 000056
【図４６】
0005911800.tif 000057
【図４７】
0005911800.tif 000058
【図４８Ａ】
0005911800.tif 000059
【図４８Ｂ】
0005911800.tif 000060
【図４８Ｃ】
0005911800.tif 000061
【図４８Ｄ】
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【図４８Ｅ】
0005911800.tif 000063
【図４８Ｆ】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
0005911800.tif 000069
【図５４】
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【図５５】
0005911800.tif 000071
【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
0005911800.tif 000076
【図６１】
0005911800.tif 000077
【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
0005911800.tif 000086
【図７１】
0005911800.tif 000087
【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
0005911800.tif 000090
【図７５】
0005911800.tif 000091
【図７６】
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【図７７Ａ】
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【図７７Ｂ】
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【図７７Ｃ】
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【図７７Ｄ】
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【図７８】
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【図８０Ａ】
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【図８０Ｂ】
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【図８０Ｃ】
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【図８０Ｄ】
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【図８０Ｅ】
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【図４３Ｄ】
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【図７９Ａ】
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【図７９Ｂ】
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【図７９Ｃ】
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【図７９Ｄ】
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