(57)【要約】  本発明は、電解液の漏出および蒸発を抑えて安定して人工脂質膜を形成する方法を提供することを目的とする。  本発明は、人工脂質膜形成装置を用いて人工脂質膜を形成する人工脂質膜形成方法であって、前記形成装置は、第１チャンバと、第２チャンバと、隔壁と、人工脂質膜形成部とを備える。第１チャンバおよび第２チャンバは、１０ｐｌ以上２００μｌ以下の容量を有する。本発明の人工脂質膜形成方法は、前記人工脂質膜形成装置を準備する工程と、１．３ ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下の粘度を有する第１電解液を前記第１チャンバへ注入する工程と、前記人工脂質膜形成部へ脂質溶液を注入する工程と、１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下の粘度を有する第２電解液を前記第２チャンバへ注入する工程と、人工脂質膜を形成する人工脂質膜形成工程とを具備する。
2011043008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程Ａ〜Ｅを具備する、人工脂質膜を形成する方法：
以下の人工脂質膜形成装置を準備する工程Ａ
ここで前記人工脂質形成装置は、
第１チャンバと、
第２チャンバと、
前記第１チャンバおよび前記第２チャンバの間に挟まれた隔壁と、
前記隔壁に設けられた貫通孔からなる人工脂質膜形成部と
を備え、
前記第１チャンバは、１０ｐｌ以上２００μｌ以下の容量を有し、
前記第２チャンバは、１０ｐｌ以上２００μｌ以下の容量を有し、
１．３ ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下の粘度を有する第１電解液を、前記第１チャンバに注入する工程Ｂ、
脂質および有機溶媒を含有する脂質溶液を前記人工脂質膜形成部に注入する工程Ｃ、
１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下の粘度を有する第２電解液を前記第２チャンバに注入し、前記第１電解液および前記第２電解液の間に前記脂質溶液を挟む工程Ｄ、および
前記有機溶媒を除去して人工脂質膜を前記人工脂質膜形成部に形成する工程Ｅ。
【請求項２】
前記第１電解液または前記第２電解液の少なくとも一方は、水酸基を有する有機化合物を含有している、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記水酸基を有する有機化合物がアルコールである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記アルコールが低級アルコールである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記アルコールがグリセリンである、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第１電解液または前記第２電解液の少なくとも一方は、高分子を含有している、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１電解液または前記第２電解液の少なくとも一方は、ポリビニルアルコールを含有している、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記工程Ｂにおいて、前記第１電解液はインクジェット法により前記第１チャンバに注入される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記工程Ｄにおいて、前記第２電解液はインクジェット法により前記第２チャンバに注入される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記工程Ｃにおいて、前記脂質溶液は、インクジェット法により前記人工脂質膜形成部（１０３）に注入される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記工程Ｅの後に、さらに前記人工脂質膜に受容体またはイオンチャンネルの少なくとも一方を埋め込む工程Ｆを具備する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記工程Ｂにおいて、前記第１チャンバが前記第１電解液で満たされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記工程Ｄにおいて、前記第２チャンバが前記第２電解液で満たされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記工程Ｄにおいて、前記第２チャンバが前記第２電解液で満たされる、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオセンシングまたは膜タンパク質解析に用いられる人工脂質膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜３は、受容体が有する優れた分子認識機能を利用するバイオセンサを開示している。当該バイオセンサは、受容体およびイオンチャンネルを有する人工脂質膜を具備する。【０００３】
従来の人工脂質膜の形成方法の例は、（１）泡吹き付け法、（２）貼り合わせ法、および（３）μＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）である（例えば非特許文献１）。【０００４】
図２０は、泡吹き付け法による従来の人工脂質膜の形成方法を示す。図２０において、容器１０の内部は、テフロン（登録商標）またはポリスチレンのような疎水性を有する樹脂からなる平板１１で仕切られている。平板１１で仕切られた空間は電解液１２を満たされている。脂質分子および有機溶媒を含有する脂質溶液１４は、平板１１に開けられた微小孔１３へピペット１５により塗布される。微小孔１３へ塗布された脂質溶液１４に含有される余剰な有機溶媒は、微小孔１３の周辺縁を徐々に伝わって取り除かれる。塗布後３０分から３時間程度で人工脂質膜が形成される。【０００５】
当該脂質の例は、ジフィタノイルホスファチジルコリンまたはグリセリンモノオレエイトのようなリン脂質である。当該有機溶媒の例は、デカン、ヘキサデカンまたはヘキサンのような飽和炭化水素である。【０００６】
図２１（ａ）〜（ｃ）は、貼り合わせ法による従来の人工脂質膜の形成方法を示す。図２１（ａ）において、容器２０の内部は、疎水性表面を有する平板２１によって仕切られている。当該平板２１は、テフロン（登録商標）またはポリスチレンのような樹脂からなる。【０００７】
まず、前処理として平板２１に開けられた微小孔２２へ、スクアレンが塗布される。容器２０の一方のチャンバ内へ、電解液２３の液面の高さが微小孔２２下端の高さを越えない程度に、電解液２３が注入口２４から注入される。次に、容器２０の上方から、脂質溶液（脂質分子２５と有機溶媒との混合液）が電解液２３へ滴下され、数分間放置される。図２１（ａ）に示されるように、電解液２３の気−液界面には脂質単分子膜が形成される。脂質分子２５は親水性部と疎水性部を有しており、脂質分子２５の親水性部は、電解液２３の方へ向くように配向される。【０００８】
そして図２１（ｂ）に示されるように、電解液２３の液面の高さが微小孔２２上端の高さを通過するまで、電解液２３が注入口２４から注入される。【０００９】
容器２０のもう一方のチャンバ内で、同様の操作が行なわれる。すなわち、図２１（ｃ）に示されるように、液面の高さが微小孔２２下端の高さを越えない程度に、電解液２６が注入口２７から注入される。次に、容器２０の上方から、脂質溶液が電解液２６へ滴下され、数分間放置される。電解液２６の気−液界面には脂質単分子膜が形成される。電解液２６の液面の高さが微小孔２２上端の高さを通過するまで、電解液２６が注入口２７から注入される。このようにして、先に微小孔２２に形成された脂質単分子膜に、もう一方の脂質単分子膜が貼り合わされる。その結果、微小孔２２において人工脂質膜が形成される。【００１０】
上述の２つの方法を用いて、高い再現性で安定な人工脂質膜を形成することは、熟練を必要とする。【００１１】
特許文献１〜４は、より簡便な人工脂質膜を形成するために、μＴＡＳ技術を用いて人工脂質膜を形成する方法を開示している。【００１２】
図２２は、特許文献１に記載されている、μＴＡＳ技術を用いる小型の人工脂質膜形成装置を示す。図２２に示される人工脂質膜形成装置は、第１の室３１と、第１の室３１から隔壁３２より隔離された第２の室３３を具備している。隔壁３２は、第１の室３１と第２の室３３とを流体的に連通する少なくとも１つの小孔３４を具備している。当該人工脂質膜形成装置を用いて、以下のように人工脂質膜が形成される。まず第１の室３１が第１水溶液で満たされ、続いて第２の室３３が脂質溶液で満たされる。小孔３４を介して第１水溶液が脂質溶液に接触する。さらに第２の室３３に満たされている脂質溶液が、第２水溶液に置換されることにより、小孔３４において人工脂質膜３５が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−０９８７１８公報（第１５頁、図５）
【特許文献２】特開平５−００７７７０公報（第３頁、図１）
【特許文献３】特開平８−１５２４２３公報（第３頁、図１）
【特許文献４】特開平４−２１５０５２公報（第５頁、図１）
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】岡田泰伸著「パッチクランプ実験技術法」吉岡書店  １９９６年９月２５日（ｐ．１３３−１３９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１に開示されている人工脂質膜形成装置は、小型で持ち運びが容易なため、非常に優れた利便性を有している。しかし、人工脂質膜の形成中から形成後にかけて、携行のために人工脂質膜形成装置に振動を与えたり、人工脂質膜形成装置を傾斜するまたはひっくり返したりすることにより、人工脂質膜形成装置内部の電解液が注入口／排出口の開口部からチャンバの外へと漏出し得る。その結果、人工脂質膜形成装置周辺が電解液によって汚濁される。さらに、小型の人工脂質膜形成装置は微量の電解液を保持するために、電解液が急速に蒸発して、安定して人工脂質膜を形成できない。【００１６】
本発明の目的は、前記従来の課題を解決し、電解液のチャンバ外への漏出と、電解液の急速な蒸発とを防止することにより、安定して人工脂質膜を形成する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、
以下の工程Ａ〜Ｅを具備する、人工脂質膜形成方法：
以下の人工脂質膜形成装置（１００）を準備する工程Ａ
ここで、前記人工脂質膜形成装置（１００）は
第１チャンバ（１０４）と、
第２チャンバ（１０５）と、
前記第１チャンバ（１０４）および前記第２チャンバ（１０５）の間に挟まれた隔壁（１０２）と、
前記隔壁（１０２）に設けられた貫通孔からなる人工脂質膜形成部（１０３）とを備え、
前記第１チャンバ（１０４）は、１０ｐｌ以上２００μｌ以下の容量を有し、
前記第２チャンバ（１０５）は、１０ｐｌ以上２００μｌ以下の容量を有し、
１．３ ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下の粘度を有する第１電解液（２０１）を、前記第１チャンバ（１０４）に注入する工程Ｂ、
脂質（２０３）および有機溶媒を含有する脂質溶液（２０２）を前記人工脂質膜形成部（１０３）に注入する工程Ｃ、
１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下の粘度を有する第２電解液（２０４）を前記第２チャンバ（１０５）に注入し、前記第１電解液（２０１）および前記第２電解液（２０４）の間に前記脂質溶液（２０２）を挟む工程Ｄ、および
前記有機溶媒を除去して人工脂質膜を前記人工脂質膜形成部（１０３）に形成する工程Ｅ
に関する。【００１８】
前記第１電解液（２０１）または前記第２電解液（２０４）の少なくとも一方は、水酸基を有する有機化合物を含有することが好ましい。【００１９】
前記水酸基を有する有機化合物は、アルコールであることが好ましい。【００２０】
前記アルコールは、低級アルコールであることが好ましい。【００２１】
前記アルコールは、グリセリンであることも好ましい。【００２２】
前記第１電解液（２０１）または前記第２電解液（２０４）の少なくとも一方は、高分子を含有することが好ましい。【００２３】
前記高分子は、ポリビニルアルコールであることが好ましい。【００２４】
前記工程Ｂにおいて、前記第１電解液（２０１）は、インクジェット法により前記第１チャンバ（１０４）に注入されることが好ましい。【００２５】
前記工程Ｄにおいて、前記第２電解液（２０４）は、インクジェット法により前記第２チャンバ（１０５）に注入されることが好ましい。【００２６】
前記工程Ｃにおいて、前記脂質溶液（２０２）は、インクジェット法により前記人工脂質膜形成部（１０３）に注入されることが好ましい。【００２７】
本発明は、前記工程Ｅの後にさらに前記人工脂質膜に受容体またはイオンチャンネルの少なくとも一方を埋め込む工程Ｆを具備することが好ましい。【００２８】
前記工程Ｂにおいて、前記第１チャンバ（１０４）は前記第１電解質（２０１）で満たされることが好ましい。【００２９】
前記工程Ｄにおいて、前記第２チャンバ（１０５）は前記第２電解液（２０４）で満たされることが好ましい。【００３０】
本発明の上記目的、他の目的、特徴および利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の人工脂質膜形成方法によれば、流動性を保ちつつ電解液の粘度を高めることにより、チャンバから電解液が漏出することを防止できる。その結果、電解液による装置周辺の汚濁を防げる。さらに、電解液の急速な蒸発を防止できるので、安定して人工脂質膜を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、実施形態１の人工脂質膜形成装置の斜投影図を示す。
【図２】図２は、実施形態１の人工脂質膜形成装置の断面図を示す。
【図３】図３は、実施形態１の人工脂質膜形成部の一例である貫通孔の断面を示す。
【図４】図４は、実施形態１の第１電解液注入工程を示す。
【図５】図５は、実施形態１の脂質注入工程から人工脂質膜形成工程までの工程を示す。
【図６】図６は、実施形態１の人工脂質膜形成装置を傾斜させた状態を示す。
【図７】図７は、実施形態１の人工脂質膜形成装置を上下逆にした状態を示す。
【図８】図８は、実施形態１の人工脂質膜形成装置が取扱者の手に携帯されている状態を示す。
【図９】図９は、実施形態２の人工脂質膜形成装置の断面図を示す。
【図１０】図１０は、実施形態２の人工脂質膜形成装置の分解斜投影図を示す。
【図１１】図１１は、実施形態２の第１電解液注入工程から第２電解液注入工程までの工程を示す。
【図１２】図１２は、実施形態２の人工脂質膜形成工程を示す。
【図１３】図１３は、実施形態２の人工脂質膜形成装置を傾斜させた状態を示す。
【図１４】図１４は、実施形態２の人工脂質膜形成装置を上下逆にした状態を示す。
【図１５】図１５は、実施形態２の人工脂質膜形成装置が取扱者の手に携帯されている状態を示す。
【図１６】図１６は、実施形態２における、人工脂質膜へ膜タンパク質を埋め込んだ状態を模式的に示す。
【図１７】図１７は、グリセリン濃度と電解液の粘度の関係を示す。
【図１８】図１８は、ＰＶＡ濃度と電解液の粘度の関係を示す。
【図１９】図１９は、実施形態２における、第１チャンバ内の電解液の顕微鏡写真を示す。
【図２０】図２０は、従来の人工脂質膜形成方法（泡吹き付け法）を示す。
【図２１】図２１は、従来の人工脂質膜形成方法（貼り合わせ法）を示す。
【図２２】図２２は、特許文献１の人工脂質膜形成装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１を、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
＜工程Ａ：準備工程＞
図１および図２は、本発明の実施形態１における人工脂質膜形成装置１００の斜投影図および断面図をそれぞれ示す。
【００３５】
実施形態１において、人工脂質膜形成装置１００は容器１０１を備えている。容器１０１の材料の例は、有機材料または無機材料である。有機材料が好ましい。
【００３６】
有機材料は、熱可塑性樹脂でも良いし、熱硬化性樹脂でも良い。有機材料は、汎用プラスチック、エンジニアリング・プラスチックまたはスーパーエンジニアリング・プラスチックでも良い。有機材料の例は、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリ酢酸ビニル、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）樹脂、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリサルフォン、ＰＥＥＫ（登録商標）、ポリアセタール、環状ポリオレフィン、ポリフェニレンスルファイド、ポリテトラフロロエチレンまたはポリアミドイミドである。有機材料は、複合樹脂でも良い。
【００３７】
無機材料としてはガラスが好ましい。ソーダガラス、石英、ホウケイ酸ガラス、低融点ガラス、感光性ガラスが使用され得る。ガラス以外の無機材料としては、シリコン、ゲルマニウム、インジウムリン、ガリウム砒素、窒化ガリウム、酸化アルミ、酸化シリコンまたは窒化シリコンが使用され得る。
【００３８】
容器１０１の材料は、複数の有機材料または無機材料を組み合わせた材料でも良い。容器１０１の材料は、有機材料または無機材料のいずれであっても、絶縁性を有することが好ましい。
【００３９】
容器１０１の外周面の少なくとも一部は、親水性を有することが好ましい。容器１０１の外周面の少なくとも一部を親水性にするために、酸素プラズマ処理を行なっても良いし、親水性材料で被覆しても良い。容器１０１の材料は、人工脂質膜を観察できるように透明であることが好ましいが、不透明であっても良い。
【００４０】
容器１０１の容量は、操作性の観点から２ｐｌ以上２ｍｌ以下であることが好ましい。容器１０１の容量は、１ｎｌ以上４００μｌ以下であることがより好ましい。容器１０１は、直方体であることが好ましいが、円筒形または多角形であっても良い。容器１０１は、流路またはチャンバであっても良い。
【００４１】
容器１０１は、機械加工により成型されることが好ましい。機械加工としては、射出成形、押出成形、圧縮成形、中空成形、切削加工、モールド、サンドブラスト、ドライエッチング、ウェットエッチング、ナノインプリント、ミリング、光硬化、リソグラフィまたはホットエンボスが好ましい。容器１０１は、半導体プロセスにより加工されることも好ましい。
【００４２】
隔壁１０２は、容器１０１の内部に設けられている。隔壁１０２は、容器１０１を少なくとも２つの室に分離するように設けられることが好ましい。隔壁１０２は、容器１０１の中央部に設けられることが好ましいが、容器１０１の端部に設けられても良い。
【００４３】
隔壁１０２の材料には、容器１０１の材料として使用し得る材料のいずれも使用し得る。
【００４４】
隔壁１０２の材料と異なる材料から構成される薄膜により、隔壁１０２の表面の一部を被覆しても良い。隔壁１０２の表面を被覆する薄膜の厚みは、１０ｎｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。自己組織化膜（ＳＡＭ膜）または撥水性の材料から構成される薄膜により、隔壁１０２の表面の一部を被覆しても良い。
【００４５】
隔壁１０２の材料は、有機材料または無機材料のいずれであっても、絶縁性を有することが好ましい。隔壁１０２の材料の電気抵抗率は、１０１０Ωｃｍ以上であることが好ましく、１０１２Ωｃｍ以上であることがより好ましい。隔壁１０２の材料の比誘電率は、２．０以上５０．０以下であることが好ましく、２．０以上１５．０以下であることがより好ましい。
【００４６】
隔壁１０２の表面は、撥水性であることが好ましい。隔壁１０２の表面の接触角は、９０°以上であることが好ましいが、１２０°以上１５０°以下であることがより好ましい。
【００４７】
隔壁１０２は、板状であることが最も好ましいが、膜状であっても良い。隔壁１０２の厚みは１０ｎｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以上５００μｍ以下であることがより好ましい。隔壁１０２の厚みは全面で同一であっても良いし、異なっていても良い。隔壁１０２の面積は、１μｍ２以上１００ｃｍ２以下であることが好ましく、１００μｍ２以上１ｃｍ２以下であることがより好ましい。
【００４８】
隔壁１０２は、機械加工により成型されることが好ましい。機械加工としては、射出成形、押出成形、圧縮成形、中空成形、切削加工、溶液流延、延伸、モールド、サンドブラスト、ドライエッチング、ウェットエッチング、ナノインプリント、ミリング、光硬化、リソグラフィまたはホットエンボスが好ましい。隔壁１０２は、半導体プロセスにより加工されることも好ましい。
【００４９】
隔壁１０２は、容器１０１の内部に１つだけ設けられても良いし、２つ以上設けられても良い。
【００５０】
人工脂質膜形成部１０３は、隔壁１０２の中央部に設けられることが好ましい。人工脂質膜形成部１０３は、隔壁１０２の端部に設けられても良い。人工脂質膜形成部１０３は、隔壁１０２に設けられた貫通孔であることが最も好ましい。貫通孔の断面は、円形であることが好ましい。図３は、人工脂質膜形成部１０３としての貫通孔の断面であって、隔壁１０２の法線方向から見た断面を示す。図３（ａ）は、人工脂質膜形成部１０３としての貫通孔の断面が円形であることを表している。人工脂質膜にかかる力が均等に分散されるため、貫通孔の断面は円形が好ましい。貫通孔の断面は、図３（ｂ）〜（ｅ）に示されるように、楕円形、多角形、台形または四角形でも良い。貫通孔は、図２に示されるようにテーパ状であることがより好ましい。
【００５１】
人工脂質膜形成部１０３が、その断面が円形の貫通孔である場合、人工脂質膜形成部１０３の直径は１０ｎｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上２００μｍ以下であることがより好ましい。人工脂質膜形成部１０３の面積、すなわち図３（ａ）〜（ｅ）に示した図形の面積は、７５ｎｍ２以上０．７５ｍｍ２以下であることが好ましい。人工脂質膜形成部１０３の内壁は、平滑であることが好ましいが、人工脂質膜を安定化する観点から、凹凸構造または溝構造を備えていても良い。
【００５２】
人工脂質膜形成部１０３は、隔壁１０２と同様にして成型され得る。
【００５３】
１つの人工脂質膜形成部１０３が、隔壁１０２に設けられても良いし、複数の人工脂質膜形成部１０３が設けられても良い。複数の人工脂質膜形成部１０３は、二次元的にアレイ状に配置されることが好ましい。複数の人工脂質膜形成部１０３は、正方格子、斜方格子、六方格子、単純長方格子または面心長方格子に配置されることが好ましい。複数の人工脂質膜形成部１０３の形状は、すべてが同じでも良いし、異なっていても良い。複数の人工脂質膜形成部１０３の面積は、すべて同じでも良いし、異なっていても良い。
【００５４】
第１チャンバ１０４は、容器１０１の一端に設けられている。第１チャンバ１０４は、容器１０１の内壁と隔壁１０２との間に設けられていることが好ましく、容器１０１の内壁および隔壁１０２により形成されることが最も好ましい。第１チャンバ１０４の容量は、操作性の観点から１ｐｌ以上１ｍｌ以下であることが好ましく、１０ｐｌ以上２００μｌ以下であることがより好ましい。第１チャンバ１０４は、電解液を注入するための注入口を備えることが好ましい。第１チャンバ１０４は、電解液を排出するための排出口を備えることが好ましい。第１チャンバ１０４は、流路を介して電解液溜めに接続されていても良い。電解液溜めの容量を、第１チャンバ１０４の容量に含めても良いし、含めなくても良い。第１チャンバ１０４の開口部に蓋または栓を設けても良いし、第１チャンバ１０４の開口部に膜を貼っても良い。
【００５５】
第２チャンバ１０５は、隔壁１０２を介して第１チャンバ１０４の反対側に設けられている。第２チャンバ１０５は、容器１０１の内壁と隔壁１０２との間に設けられていることが好ましく、容器１０１の内壁および隔壁１０２により形成されることが最も好ましい。第２チャンバ１０５の容量は、操作性の観点から１ｐｌ以上１ｍｌ以下であることが好ましく、１０ｐＬ以上２００μｌ以下であることがより好ましい。第２チャンバ１０５の容積は、第１チャンバ１０４の容積と同じでも良いし、異なっていても良い。第２チャンバ１０５は、電解液を注入するための注入口を備えることが好ましい。第２チャンバ１０５は、電解液を排出するための排出口を備えることが好ましい。第２チャンバ１０５は、流路を介して電解液溜めに接続されていても良い。電解液溜めの容量は、第２チャンバ１０５の容量に含められても良いし、含められなくても良い。第２チャンバ１０５の開口部に蓋または栓を設けても良いし、第２チャンバ１０５の開口部に膜を貼っても良い。
【００５６】
次に、人工脂質膜の形成手順を説明する。図４および図５は本発明の実施形態１における人工脂質膜形成方法を表す。図４および図５においては、図１および図２と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５７】
＜工程Ｂ：第１電解液注入工程＞
図４は、第１電解液注入工程を表す。第１電解液注入工程では、第１電解液２０１を第１開口部１０６から第１チャンバ１０４内へ注入して、第１チャンバ１０４を第１電解液２０１により満たす。第１電解液２０１は、人工脂質膜形成部１０３を通過して、第１チャンバ１０４から第２チャンバ１０５へ移動しないことが好ましい。
【００５８】
第１電解液２０１は、ＫＣｌを含有することが好ましく、等張のＫＣｌ液であることがより好ましい。第１電解液２０１は、細胞内の生理的条件と同じであることが好ましい。第１電解液２０１のｐＨは、７付近が好ましい。第１電解液２０１は、ＨＥＰＥＳ、リン酸緩衝液（ＰＢＳ）またはリン酸緩衝生理食塩水のような緩衝液であっても良く、電気生理実験で用いられる一般的な溶液であっても良い。第１電解液２０１のＣａ２＋濃度は、１０〜１００ｎＭであることが好ましい。Ｃａ２＋濃度の調節には、ＥＧＴＡのようなＣａ２＋キレータを用いても良い。
【００５９】
第１電解液２０１は、Ｔｙｒｏｄｅ液を含有することが好ましい。第１電解液２０１は、ＮａＣｌ  １３７ｍＭ、ＫＣｌ  ２．６８ｍＭ、ＣａＣｌ２  １．８ｍＭ、ＮａＨ２ＰＯ４  ０．３２ｍＭ、Ｇｌｕｃｏｓｅ  ５．５６ｍＭ、ＮａＨＣＯ３  １．１６ｍＭを含有することが好ましい。第１電解液２０１は、ＮａＣｌ  １４０ｍＭ、ＫＣｌ  ５．４ｍＭ、ＣａＣｌ２  １．８ｍＭ、ＭｇＣｌ２  １ｍＭ、ＮａＨＰＯ４  ０．３ｍＭ、Ｇｌｕｃｏｓｅ  ５ｍＭ、ＨＥＰＥＳ  ５ｍＭ（ｐＨ７．４）を含有していても良い。第１電解液２０１は、ＫＣｌ  １４０ｍＭ、ＭｇＣｌ２  １ｍＭ、ＣａＣｌ２  １ｍＭ、ＥＧＴＡ  １０ｍＭ、Ｍｇ−ＡＴＰ  ２ｍＭ、ＮａＯＨ−ＨＥＰＥＳ  １０ｍＭ（ｐＨ７．３）を含有していても良い。
【００６０】
第１電解液２０１中のＣｌ−は、膜非透過性の陰イオンであるＳＯ４２−、Ｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ、ｇｌｕｃｏｎａｔｅ、ｇｌｕｔａｍａｔｅまたはａｓｐａｒｔａｔｅで置換されることが好ましい。第１電解液２０１は、微生物が繁殖しないように、−２０℃で冷凍保存されることが好ましい。第１電解液２０１中の陽イオンは、膜非透過性の有機塩基に置換されることが好ましい。第１電解液２０１中の陽イオンは、ｔｅｔｒａｅｃｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍまたはＮ−ｍｅｔｈｙｌ−Ｄ−ｇｌｕｃａｍｉｎｅに置換されることが好ましい。第１電解液２０１に含有されるＥＧＴＡは、ＢＡＰＴＡに置換されることが好ましい。第１電解液２０１は、ＡＴＰを含有していても良い。受容体の機能を維持するため、第１電解液２０１は０．１〜０．３ｍＭのＧＴＰを含有していても良い。
【００６１】
第１電解液２０１の粘度は、１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。第１電解液２０１は、電圧降下を小さくする観点およびイオン電導度を高める観点から、流動性を有することが好ましい。第１電解液２０１は、液状または半液状であることが好ましい。
【００６２】
第１電解液２０１の粘度は、水溶性の物質により調整されることが好ましい。第１電解液２０１の粘度は、増粘剤により調整されることが好ましい。第１電解液２０１の粘度は、水酸基、カルボキシル基、アミノ基またはスルホン基のような親水性を示す官能基を有する有機化合物により調整されても良い。有機化合物としては、炭素数１以上１０以下の有機化合物が好ましく、炭素数１以上５以下の有機化合物がより好ましい。
【００６３】
第１電解液２０１の粘度は、アルコールにより調整されることが好ましい。アルコールは、１価アルコールまたは多価アルコールのいずれでも良い。アルコールは、グリセリンのような低級アルコールであることが好ましい。
【００６４】
第１電解液２０１の粘度は、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、ソルビトール、キシリトール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンメチルグルコシド、マルチトール、マンニトールまたはグルコースのような糖または糖アルコールにより調整されても良い。糖としては、単糖類、二糖類、三糖類、四糖類または多糖類を使用し得る。
【００６５】
第１電解液２０１は、２０℃における純水の粘度（１．０ｍＰａ・ｓ）よりも高い粘度を有することが好ましい。
【００６６】
第１電解液２０１の粘度は、高分子により調整されても良い。第１電解液２０１の粘度は、水酸基、カルボキシル基、アミノ基またはスルホン基のような親水性を示す官能基を有する高分子により調整されても良い。高分子としては、ポリビニルアルコールが好ましいが、ポリアクリルアミドまたはメタクリル酸２―ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）も使用し得る。高分子は、ホモポリマーまたはコポリマーのいずれであっても良い。
【００６７】
高分子は、合成高分子であることが好ましいが、半合成高分子または天然高分子であっても良い。高分子としては、アラビアゴム、カルボキシビニルポリマ、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコール、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、キタンサンガム、合成ケイ酸ナトリウム、合成ケイ酸マグネシウム、ジメチルジステアリルアンモニウムヘクトライト、シクロデキストリン、ポリアクリル酸ナトリウム、ゼラチン、カゼイン、コラーゲン、ヒアルロン酸、アルブミン、ペクチン、タマリンドガム、グアーガム、カラギーナンまたはカロブビーンガムを使用し得る。
【００６８】
第１電解液２０１の粘度を調整する物質は、人工脂質膜のような膜タンパク質を安定化する物質であることが好ましい。
【００６９】
第１電解液２０１の粘度を調整する物質の濃度は、注入の容易性の観点から、１％以上９９％以下であることが好ましく、１％以上５０％以下であることがより好ましい。第１電解液２０１の粘度を調整する物質の濃度は、注入の容易性の観点から、０．０８７ｗ／ｗ％以上２０ｗ／ｗ％以下であることが好ましく、０．０８７ｗ／ｗ％以上１２ｗ／ｗ％以下であることがより好ましい。第１電解液２０１中のグリセリン濃度は、１％以上９９％以下であることが好ましく、１％以上５０％以下であることがより好ましい。第１電解液２０１中のＰＶＡ濃度は、０．０８７ｗ／ｗ％以上１２ｗ／ｗ％以下であることが好ましい。本明細書において、単に％と標記する場合は、体積濃度を表す。ｗ／ｗ％と標記する場合は、重量濃度を表す。
【００７０】
第１電解液２０１の電気抵抗率は、電圧降下を小さくする観点から、１μΩｍ以上１００ｋΩｍ以下であることが好ましく、１ｍΩｍ以上１０Ωｍ以下であることがより好ましい。第１電解液２０１は、人工脂質膜を観察する観点から、透明であることが好ましいが、不透明であっても良い。
【００７１】
第１チャンバ１０４へ注入される第１電解液２０１の量は、１０ｐｌ以上２００μｌ以下であることが好ましく、１ｎｌ以上２００μｌ以下であることがより好ましい。第１電解液２０１は、静止していることが最も好ましいが、流動していても良い。第１電解液２０１が流動する場合、人工脂質膜の形成に実質的に関与する第１電解液２０１の量が、上記容量の範囲内であることが好ましい。第１チャンバ１０４内に第１電解液２０１を注入した後、余剰の第１電解液２０１を排出することにより、第１チャンバ１０４内の第１電解液２０１の量を調整しても良い。
【００７２】
第１電解液２０１は、ピペットを用いて第１チャンバ１０４に注入されることが好ましいが、管、流路、スポイトまたはシリンジを用いて第１チャンバ１０４に注入されても良い。第１電解液２０１は、第１チャンバ１０４へと連続的に注入されても良いし、断続的に注入されても良い。第１電解液２０１は、液滴状で第１チャンバ１０４に注入されても良い。液滴状の第１電解液２０１を注入する方法としては、インクジェット法、静電噴霧法、超音波法、ドットインパクト法または微小液滴塗布法を利用し得る。
【００７３】
インクジェット法とは、液体を微小液滴にして目的の位置へ注入する方法である。微小液滴塗布法とは、先端を細く絞ったキャピラリの中に液体を満たし、キャピラリ管の中に挿入されたニードルを移動させることにより、キャピラリ内に充填した液体を注入する方法である。インクジェット法はピエゾ方式であることが最も好ましいが、サーマル方式でも良い。微小液滴塗布法とは、先端に開口部を有するキャピラリの内部にニードルを設けて、そのニードルの移動によりキャピラリ内に充填した液体を対象物に塗布する方法である。
【００７４】
第１電解液２０１は、手動、半手動または自動で第１チャンバ１０４に注入される。第１電解液２０１の注入時間は、１マイクロ秒以上１０秒以下であることが好ましく、１マイクロ秒以上１秒以下であることがより好ましい。第１電解液２０１の注入速度は、第１電解液注入工程において一定でも良いし、変化しても良い。
【００７５】
第１電解液２０１の乾燥を抑制する観点から、第１電解液注入工程において、第１電解液２０１は、室温に維持されることが好ましい。第１電解液２０１は、０℃以上４０℃以下に維持されることが好ましく、１０℃以上３０℃以下に維持されることがより好ましい。第１電解液注入工程において、人工脂質膜形成装置１００の周辺の相対湿度は、５０％以上１００％以下に維持されることが好ましい。
【００７６】
メンブランフィルターを通して、第１電解液２０１に含有される塵または混雑物が除去されることが好ましい。
【００７７】
第１電解液注入工程では、第１電解液２０１は、毛細管力、重力、表面張力または遠心力により第１チャンバ１０４へ注入されることが好ましい。
【００７８】
第１電解液注入工程では、第１電解液２０１を第１チャンバ１０４へ注入し終えたことを検出しても良い。注入の終了は、光学顕微鏡による観察により検出されても良く、第１チャンバ１０４に複数の電極を設けて、電気伝導度を測定することにより検出されても良い。第１電解液注入工程では、人工脂質膜形成部１０３の上端を越えるまで、第１電解液２０１は第１チャンバ１０４へ注入されることが好ましい。
【００７９】
第１電解液２０１は、単一の粘度を有する均一な電解液であることが最も好ましい。第１電解液２０１は、１．３ ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下の粘度を有する複数の電解液を組み合わせた電解液でも良い。第１電解液２０１の粘度は勾配があっても良い。第１電解液２０１の粘度の勾配は、連続的でも良いし、不連続でも良い。
【００８０】
第１電解液２０１は微量なので、第１電解液２０１の粘度が不足していると、第１チャンバ１０４または第２チャンバ１０５の開口部に蓋または栓を設けたり、膜を貼ったりする間に第１電解液２０１が蒸発してしまうことがある。このため、操作に注意を要する。
【００８１】
＜工程Ｃ：脂質溶液注入工程＞
図５（ａ）は、脂質溶液注入工程を表す。脂質溶液注入工程では、人工脂質膜形成部１０３へ脂質溶液２０２を注入する。脂質溶液注入工程では、第２チャンバ１０５側から脂質溶液２０２を注入することが好ましい。
【００８２】
脂質溶液２０２は、脂質２０３を有機溶媒に分散した溶液であることが好ましい。脂質２０３は、分子中にリン酸または糖を含有する複合脂質であることが好ましい。脂質２０３は、単純脂質または誘導脂質を含有していても良い。脂質２０３は、リン脂質であることが最も好ましいが、糖脂質、リポ脂質、スルホ脂質、スフィンゴリン脂質、グリセロリン脂質、アゾレクチン、またはその他の天然由来の脂質であっても良いし、合成脂質でも良い。合成脂質は高純度で化学的に安定な試薬を得やすいので、天然由来の脂質より好ましい。脂質２０３としては、ジフィタノイルフォスファジルコリン、グリセリンモノオレエイト、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリンまたはジパルミトイルホスファチジルコリンを使用し得る。脂質２０３の脂肪酸部分は、炭素数が１０から２０の飽和脂肪酸または不飽和脂肪酸であることが好ましい。脂質２０３は、１種類の脂質を使用しても良いし、２種類以上の脂質を混合した脂質を使用しても良い。
【００８３】
脂質溶液２０２に含有される有機溶媒は、デカン、ヘキサデカン、ヘキサンまたはクロロホルムのような飽和炭化水素であることが好ましい。有機溶媒に対する脂質２０３の濃度は、１〜５０ｍｇ／ｍｌであることが好ましく、４〜４０ｍｇ／ｍｌであることがより好ましい。
【００８４】
脂質溶液２０２は、脂質２０３と有機溶媒のほかに、人工脂質膜に正味の表面電荷を持たせるために、ホスファチジルセリンまたはホスファチジルイノシトールを含有していても良い。人工脂質膜の表面電荷はマイナスであることが好ましい。ホスファチジルセリンまたはホスファチジルイノシトールは、脂質溶液注入工程の前に予め脂質溶液２０２に混合されても良いし、人工脂質膜形成工程の後で脂質溶液２０２に混合されても良い。
【００８５】
脂質溶液２０２は、脂質２０３と有機溶媒のほかに、受容体、イオンチャンネルまたはＧタンパクのような生体膜タンパクまたは分泌タンパクを含有していることが好ましい。脂質溶液２０２は、グラミシジンのようなポリペプチドを含有していても良い。１種類の生体膜タンパク、分泌タンパクまたはポリペプチドは、１種類だけ脂質溶液２０２に含有されていても良いし、複数の種類のそれらが脂質溶液２０２に含有されていても良い。生体膜タンパク、分泌タンパクまたはポリペプチドは、脂質溶液注入工程の前に予め脂質溶液２０２に混合されることにより人工脂質膜に導入されても良く、人工脂質膜形成工程の後で人工脂質膜に導入されても良い。
【００８６】
人工脂質膜形成工程の後で生体膜タンパク、分泌タンパクまたはポリペプチドを人工脂質膜に導入する場合、生体膜タンパク、分泌タンパクまたはポリペプチドを一旦ベシクルに組み込んで、ベシクルを人工脂質膜へ融合しても良いし、公知の混合技術を用いても良い。人工脂質膜形成工程の後で生体膜タンパク質、分泌タンパクまたはポリペプチドを人工脂質膜に導入する場合は、これらを混合するための機構が人工脂質膜形成装置１００に設けられても良い。
【００８７】
人工脂質膜形成部１０３へ注入される脂質溶液２０２の量は、人工脂質膜を作成する容易性の観点から、１ｐｌ以上１０μｌ以下であることが好ましく、１ｎｌ以上２μｌ以下であることがより好ましい。
【００８８】
脂質溶液２０２は、ピペットにより注入されることが好ましいが、管、流路、スポイトまたはシリンジにより注入されても良い。脂質溶液２０２は、連続的に注入されても良いし、断続的に注入されても良い。脂質溶液２０２は、液滴状で注入されても良い。脂質溶液２０２は、インクジェット法、微小液滴塗布法、ドットインパクト法、静電噴霧法または超音波法により人工脂質膜形成部１０３へ注入されても良い。インクジェット法はピエゾ方式であることが最も好ましいが、サーマル方式でも良い。
【００８９】
脂質溶液２０２は、手動、半手動または自動で人工脂質膜形成部１０３へ注入される。脂質溶液２０２の注入時間は、１マイクロ秒以上１０秒以下であることが好ましく、１マイクロ秒以上１秒以下であることがより好ましい。脂質溶液２０２の注入速度は、脂質溶液注入工程において一定でも良いし、変化しても良い。
【００９０】
脂質溶液注入工程では、脂質溶液２０２は、毛細管力、重力、表面張力または遠心力により人工脂質膜形成部１０３へ注入されることが好ましい。
【００９１】
脂質溶液注入工程では、脂質溶液２０２を人工脂質膜形成部１０３へ注入し終えたことを検出しても良い。注入の終了は、光学顕微鏡による観察により検出されても良く、隔壁１０２に複数の電極を設けて、電気伝導度を測定することにより検出されても良い。
【００９２】
第１電解液２０１は微量なので、第１電解液２０１の粘度が不足していると、ピペットを用いて人工脂質膜形成部１０３に脂質溶液を注入している間に第１電解液２０１が蒸発してしまうことがある。このため、操作に注意を要する。
【００９３】
＜工程Ｄ：第２電解液注入工程＞
図５（ｂ）は、第２電解液注入工程を表す。第２電解液注入工程では、第２電解液２０４が第２開口部１０７を介して第２チャンバ１０５へ注入される。
【００９４】
第２電解液２０４は、ＫＣｌを含有することが好ましく、等張のＫＣｌ液であることがより好ましい。第２電解液２０４は、細胞内の生理的条件と同じであることが好ましい。第２電解液２０４のｐＨは、７付近が好ましい。第２電解液２０４は、ＨＥＰＥＳ、リン酸緩衝液（ＰＢＳ）またはリン酸緩衝生理食塩水のような緩衝液であっても良く、電気生理実験で用いられる一般的な溶液であっても良い。第２電解液２０４のＣａ２＋濃度は、１０〜１００ｎＭであることが好ましい。Ｃａ２＋濃度の調節には、ＥＧＴＡのようなＣａ２＋キレータを用いても良い。
【００９５】
第２電解液２０４は、Ｔｙｒｏｄｅ液を含有することが好ましい。第２電解液２０４は、ＮａＣｌ  １３７ｍＭ、ＫＣｌ  ２．６８ｍＭ、ＣａＣｌ２  １．８ｍＭ、ＮａＨ２ＰＯ４  ０．３２ｍＭ、Ｇｌｕｃｏｓｅ  ５．５６ｍＭ、ＮａＨＣＯ３  １．１６ｍＭを含有することが好ましい。第２電解液２０４は、ＮａＣｌ  １４０ｍＭ、ＫＣｌ  ５．４ｍＭ、ＣａＣｌ２  １．８ｍＭ、ＭｇＣｌ２  １ｍＭ、ＮａＨＰＯ４  ０．３ｍＭ、Ｇｌｕｃｏｓｅ  ５ｍＭ、ＨＥＰＥＳ  ５ｍＭ（ｐＨ７．４）を含有していても良い。第２電解液２０４は、ＫＣｌ  １４０ｍＭ、ＭｇＣｌ２  １ｍＭ、ＣａＣｌ２  １ｍＭ、ＥＧＴＡ  １０ｍＭ、Ｍｇ−ＡＴＰ  ２ｍＭ、ＮａＯＨ−ＨＥＰＥＳ  １０ｍＭ（ｐＨ７．３）を含有していても良い。
【００９６】
第２電解液２０４中のＣｌ−は、膜非透過性の陰イオンであるＳＯ４２−、Ｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ、ｇｌｕｃｏｎａｔｅ、ｇｌｕｔａｍａｔｅまたはａｓｐａｒｔａｔｅで置換されることが好ましい。第２電解液２０４は、微生物が繁殖しないように、−２０℃で冷凍保存されることが好ましい。第２電解液２０４中の陽イオンは、膜非透過性の有機塩基に置換されることが好ましい。第２電解液２０４中の陽イオンは、ｔｅｔｒａｅｃｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍまたはＮ−ｍｅｔｈｙｌ−Ｄ−ｇｌｕｃａｍｉｎｅに置換されることが好ましい。第２電解液２０４に含有されるＥＧＴＡは、ＢＡＰＴＡに置換されることが好ましい。第２電解液２０４は、ＡＴＰを含有していても良い。受容体の機能を維持するため、第２電解液２０４は０．１〜０．３ｍＭのＧＴＰを含有していても良い。
【００９７】
第２電解液２０４の粘度は、１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。第２電解液２０４の粘度は、第１電解液２０１の粘度と等しいことが好ましいが、第１電解液２０１の粘度と異なっていても良い。第２電解液２０４は、電圧降下を小さくする観点およびイオン電導度を高める観点から、流動性を有することが好ましい。第２電解液２０４は、液状または半液状であることが好ましい。
【００９８】
第２電解液２０４の粘度は、第１電解液２０１と同様に調整される。
【００９９】
第２電解液２０４は、２０℃における純水の粘度（１．０ｍＰａ・ｓ）よりも高い粘度を有することが好ましい。
【０１００】
第２電解液２０４の電気抵抗率は、電圧降下を小さくする観点から、１μΩｍ以上１００ｋΩｍ以下であることが好ましく、１ｍΩｍ以上１０Ωｍ以下であることがより好ましい。第２電解液２０４は、人工脂質膜を観察する観点から、透明であることが好ましいが、不透明であっても良い。
【０１０１】
第２チャンバ１０５へ注入される第２電解液２０４の量は、１０ｐｌ以上２００μｌ以下であることが好ましく、１ｎｌ以上２００μｌ以下であることがより好ましい。第２電解液２０４は静止していることが最も好ましいが、流動していても良い。第２電解液２０４が流動する場合、人工脂質膜の形成に実質的に関与する第２電解液２０４の量が、上記容量の範囲内であることが好ましい。第２チャンバ１０５内に第２電解液２０４を注入した後、余剰の第２電解液２０４を排出することにより、第２チャンバ１０５内の第２電解液２０４の量を調整しても良い。
【０１０２】
第２電解液２０４は、ピペットにより第２チャンバ１０５に注入されることが好ましいが、管、流路、スポイトまたはシリンジにより第２チャンバ１０５内に注入されても良い。第２電解液２０４は、第２チャンバ１０５へと連続的に注入されても良いし、断続的に注入されても良い。第２電解液２０４は、液滴状で第２チャンバ１０５に注入されても良い。液滴状の第２電解液２０４を注入する方法としては、インクジェット法、微小液滴塗布法、ドットインパクト法、静電噴霧法、超音波法または微小液滴塗布法を利用し得る。インクジェット法はピエゾ方式であることが最も好ましいが、サーマル方式でも良い。
【０１０３】
第２電解液２０４は、手動、半手動または自動で注入される。第２電解液２０４の注入時間は、１マイクロ秒以上１０秒以下であることが好ましく、１マイクロ秒以上１秒以下であることがより好ましい。第２電解液２０４の注入速度は、第２電解液注入工程において一定でも良いし、変化しても良い。
【０１０４】
第２電解液２０４の乾燥を抑制する観点から、第２電解液注入工程において、第２電解液２０４は、室温に維持されることが好ましい。第２電解液２０４は、０℃以上４０℃以下に維持されることが好ましく、１０℃以上３０℃以下に維持されることがより好ましい。人工脂質膜形成装置１００の周辺の相対湿度は、５０％以上１００％以下に維持されることが好ましい。
【０１０５】
メンブランフィルターを通して、第２電解液２０４に含有される塵または混雑物が除去されることが好ましい。
【０１０６】
第２電解液注入工程では、第２電解液２０４は、毛細管力、重力、表面張力または遠心力により第２チャンバ１０５へ注入されることが好ましい。
【０１０７】
第２電解液注入工程では、第２電解液２０４を第２チャンバ１０５へ注入し終えたことを検出しても良い。注入の終了は、光学顕微鏡による観察により検出されても良く、第２チャンバ１０５に複数の電極を設けて、電気伝導度を測定することにより検出されても良い。第２電解液注入工程では、人工脂質膜形成部１０３の上端を越えるまで、第２電解液２０４を第２チャンバ１０５へ注入することが好ましい。第２電解液注入工程では、第２電解液２０４は第２チャンバ１０５へ注入されることが好ましい。
【０１０８】
第２電解液２０４は、単一の粘度を有する均一な電解液であることが最も好ましい。第２電解液２０４は、１．３ ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下の粘度を有する複数の電解液を組み合わせた電解液でも良い。第２電解液２０４の粘度は、勾配を有しても良い。第２電解液２０４の粘度の勾配は、連続的でも良いし、不連続でも良い。
【０１０９】
第２電解液２０４は微量なので、第２電解液２０４の粘度が不足していると、第１チャンバ１０４または第２チャンバ１０５の開口部に蓋または栓を設けたり、膜を貼ったりする間に第２電解液２０４が蒸発してしまうことがある。このため、操作に注意を要する。
【０１１０】
＜工程Ｅ：人工脂質膜形成工程＞
図５（ｃ）は、人工脂質膜形成工程を示す。人工脂質膜形成工程では、人工脂質膜形成部１０３に人工脂質膜２０５が形成される。人工脂質膜２０５は、脂質二重膜であることが最も好ましいが、単分子膜、四重膜または六重膜のような多重膜を含んでいても良い。人工脂質膜形成工程では、第１電解液２０１および第２電解液２０４の水圧により、または外部からの圧力により、脂質溶液２０２の薄膜から余剰な有機溶媒および脂質２０３を除去することが好ましい。余剰な有機溶媒および脂質２０３は、隔壁１０２の外周面に沿って、除去されることが好ましい。有機溶媒および脂質２０３の除去を促進し、かつ、これらが必要以上に除去されないように、隔壁１０２の少なくとも一方の外周面に、溝構造または凹凸構造のような微小流体を制御する構造を設けても良い。
【０１１１】
人工脂質膜形成工程では、余剰な有機溶媒および脂質２０３を除去するため、第１電解液２０１および／または第２電解液２０４の液面を上下させても良い。
【０１１２】
人工脂質膜形成工程では、余剰な有機溶媒および脂質２０３を除去するため、人工脂質膜の両面に電圧を印加しても良い。人工脂質膜２０５の両面に印加する電圧は、１ｍＶ以上１Ｖ以下であることが好ましく、５０ｍＶ以上２００ｍＶ以下であることがより好ましい。印加する電圧は、ＤＣ電圧であっても良いし、ＡＣ電圧であっても良い。
【０１１３】
人工脂質膜形成工程は、人工脂質膜２０５の形成を検出する工程を具備していても良い。人工脂質膜２０５の形成は、光学顕微鏡を用いた観察によって、または人工脂質膜２０５の吸光度の測定によって検出することができる。第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５に複数の電極１０８を設けて、人工脂質膜２０５の膜抵抗、膜容量、膜電流または他の電気的特性を測定することにより、人工脂質膜２０５の形成を検出することもできる。
【０１１４】
第１電解液２０１は微量なので、第１電解液２０１の粘度が不足していると、人工脂質膜形成工程の間に第１電解液２０１が蒸発してしまうことがある。このため、操作に注意を要する。第２電解液２０４についても同様である。
【０１１５】
電極１０８は、非分極性の電極であることが好ましい。電極１０８の材料は、電気化学測定に適した電極材料であることが好ましく、Ａｕ、ＰｔまたはＡｇのような単体金属であっても良い。
【０１１６】
電極１０８は、Ａｇ／ＡｇＣｌ電極であることが最も好ましいが、飽和カロメル電極、水素電極カーボン電極、グラファイト電極またはカーボンナノチューブ電極のような無機材料を用いた電極でも良い。電極１０８は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であっても良く、電界効果トランジスタのゲート電極、ソース電極またはドレイン電極であっても良い。電極１０８は、イオン感応電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）またはゲル電極であっても良い。
【０１１７】
電極１０８を用いて、第１電解液２０１または第２電解液２０４に含有されるイオン、酵素、反応生成物または基質のような化学物質を測定しても良い。
【０１１８】
電極１０８は、ワイヤ状であることが好ましいが、薄膜状、棒状、平板状、円柱状、四角柱状、多角柱状、コイル状またはメッシュ状でも良い。取扱いの容易性の観点から、電極１０８がワイヤ状である場合、電極１０８の長さは、１０ｎｍ以上１ｃｍ以下であることが好ましい。電極１０８がワイヤ状である場合、電極１０８の直径は、１０ｎｍ以上１ｃｍ以下であることが好ましい。
【０１１９】
電極１０８が平板状である場合、電極１０８の長さ、幅および厚みは、それぞれ１０ｎｍ以上１ｃｍ以下であることが好ましい。電極１０８が薄膜状である場合、電極１０８の長さおよび幅は、それぞれ１０ｎｍ以上１ｃｍ以下であることが好ましい。電極１０８が薄膜状である場合、電極１０８の厚みは１０ｎｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上１μｍ以下であることがより好ましい。
【０１２０】
電極１０８は、容器１０１の内壁に設けられることが好ましいが、容器１０１の側壁または底部に設けられても良い。電極１０８は、人工脂質膜形成装置１００内の、容器１０１の内壁に接触しない位置に設けられても良い。
【０１２１】
電極１０８は１つでも良いし、複数でも良い。電極１０８を複数個設ける場合は、全部の電極１０８が同じ材料から構成されても良いし、それぞれ異なる材料から構成されても良い。電極１０８を複数個設ける場合は、全部の電極１０８が同じ形状を有しても良いし、それぞれ異なる形状を有しても良い。電極１０８を複数個設ける場合は、全部の電極１０８が同じ大きさであっても良いし、それぞれ異なる大きさであっても良い。
【０１２２】
かかる構成と動作の手順によれば、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度が高いので、第１電解液２０１および第２電解液２０４が、注入口２４および排出口３０４の開口部から、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外へ漏出することを抑制できる。その結果、人工脂質膜形成装置１００周辺の電解液による汚濁を防ぐことができる。さらに、微量な第１電解液２０１および第２電解液２０４が急速に蒸発することが抑制されるので、人工脂質膜２０５を安定に形成することができる。
【０１２３】
実施形態１においては、図１に示されるように、人工脂質膜形成装置１００を水平面に設置して動作させることが好ましいが、傾斜面に設置して動作させることもできる。なぜなら、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度が高いので、人工脂質膜形成装置１００を傾斜面に設置しても、第１電解液２０１および第２電解液２０４が、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外へ漏出することが抑制されるためである。
【０１２４】
人工脂質膜２０５を形成する工程の途中で、人工脂質膜形成装置１００に振動が加わったり、人工脂質膜形成装置１００が傾斜したり、人工脂質膜形成装置１００にひっくり返ったりする場合がある。人工脂質膜２０５が形成された後、人工脂質膜形成装置１００に振動が加わったり、人工脂質膜形成装置１００が傾斜したり、人工脂質膜形成装置１００がひっくり返ったりする場合もある。特に人工脂質膜形成装置１００が小型である場合に、このようなトラブルが起きやすい。
【０１２５】
しかし、実施形態１では、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度が高いので、人工脂質膜形成装置１００に振動が加わったり、人工脂質膜形成装置１００が傾斜したり、人工脂質膜形成装置１００がひっくり返ったりした場合でも、第１電解液２０１および第２電解液２０４が、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外へ漏出することが抑制される。
【０１２６】
図６に示されるように、人工脂質膜形成装置１００は、傾斜した状態で動作させることができる。図７に示されるように、人工脂質膜形成装置１００は、図１に示す状態とは上下逆転させた向きの状態で動作させることもできる。人工脂質膜形成装置１００は、静止していても良いし、運動していても良いし、振動していても良い。
【０１２７】
図８に示されるように、人工脂質膜形成装置１００は、取扱者が手に携帯しながら動作させても良い。第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度が高いので、図８に示されるように、取扱者の手ぶれが生じても、第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出を抑制することができるためである。図８に示されるように、人工脂質膜形成装置１００は、携帯端末の一部に内蔵されても良い。
【０１２８】
実施形態１において、第１電解液注入工程および第２電解液注入工程の後で、脂質溶液注入工程を行なっても良い。すなわち、従来技術である泡吹き付け法、ピペッティング法または刷毛塗り法を本実施形態に適用しても良い。本実施形態において、第１電解液注入工程および脂質溶液注入工程を同時に行い、かつ、第２電解液注入工程および脂質溶液注入工程を同時に行なっても良い。すなわち、従来技術である貼り合わせ法を本実施形態に適用しても良い。
【０１２９】
実施形態１において、第１電解液注入工程から人工脂質膜形成工程までの一連の工程は、２０℃以上６０℃以下で行なわれることが好ましく、２５℃以上４０℃以下で行われることがより好ましい。
【０１３０】
実施形態１の人工脂質膜形成方法を用いて、バイオセンサを製造することが可能である。本実施形態の人工脂質膜形成方法を用いたバイオセンサは、有機化合物の検出に利用することが好ましい。有機化合物は、揮発性有機化合物、生体分子、診断マーカ、タンパク質、ペプチド、塩基または代謝物質であることが好ましい。バイオセンサの被検出物質をトラップまたは濃縮する効果が期待できるため、電解液の粘度を調整することが好ましい。
【０１３１】
従来の固体状ゲルと比べると、流動性を有する電解液中では、被検出物質は速やかに拡散する。したがって、電解液を用いるバイオセンサは、固体状ゲルを用いるバイオセンサよりも迅速なセンシングが期待される。実施形態１の人工脂質膜形成方法を用いたバイオセンサは、分析装置へ適用されることが好ましい。分析装置としては、臨床検査用分析装置、電気化学分析装置、ガス分析装置、味覚分析装置、神経生理解析装置、イオンチャンネル解析装置、イオンチャンネル機能解析装置またはドラッグスクリーニング装置が挙げられる。実施形態１の人工脂質膜形成方法は、化学物質検出装置、生体分子分析装置、大気汚染物質分析装置、水質汚染物質分析装置、残留農薬分析装置、食品成分分析装置、麻薬分析装置、飲酒判定装置、喫煙判定装置、爆薬探索装置、ガス漏れ検知器、火災報知機、不明者探索装置、個人識別装置、空気清浄機、生活習慣病診断装置、尿分析装置、体液分析装置、呼気分析装置、血液分析装置、血中ガス分析装置またはストレス計測器へ適用されても良い。
【０１３２】
（実施形態２）
以下本発明の実施形態２について、図面を参照しながら説明する。
【０１３３】
＜工程Ａ：準備工程＞
図９および図１０は、本発明の実施形態２における人工脂質膜形成装置１００の断面図および分解斜投影図をそれぞれ示す。実施形態２については、実施形態１と同じ構成に同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１３４】
実施形態２と実施形態１との最も大きな相違点は、実施形態２ではμＴＡＳ技術により人工脂質膜２０５を形成することである。具体的には、第１チャンバ１０４および／または第２チャンバ１０５がマイクロ流路またはマイクロ孔である点である。μＴＡＳ技術により第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５を微細化するので、電解液の量Ｖに対する、電解液とチャンバとの接触面積Ｓの比、すなわち、Ｓ／Ｖ値は大きくなる。その結果、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５から、第１電解液２０１および第２電解液２０４が漏出することをさらに抑制できる。
【０１３５】
第１基板３０１の材料には、容器１０１の材料として使用し得る材料のいずれも使用し得る。第１基板３０１の材料は、絶縁体であることが最も好ましい。
【０１３６】
第１基板３０１の外周面の少なくとも一部は親水性を有することが好ましい。第１基板３０１の外周面の少なくとも一部を親水性にするために、酸素プラズマ処理を行なっても良いし、親水性材料で被覆しても良い。
【０１３７】
第１基板３０１の材料は、人工脂質膜２０５を観察できるように透明であることが好ましいが、不透明であっても良い。
【０１３８】
第１基板３０１は、平板状であることが最も好ましいが、円盤状、台形、多角形、円柱状または角柱状でも良い。
【０１３９】
第１基板３０１は、機械加工により成型されることが好ましい。機械加工は、射出成形、押出成形、圧縮成形、中空成形、切削加工、モールド、サンドブラスト、ドライエッチング、ウェットエッチング、ナノインプリント、ミリング、光硬化、リソグラフィまたはホットエンボスであることが好ましい。第１基板３０１は、半導体プロセスにより加工されることも好ましい。
【０１４０】
隔壁１０２は、第１基板３０１と第２基板３０２との間に挟持されている。実施形態２の隔壁１０２は、実施形態１の隔壁１０２と同じ材料を使用し得る。
【０１４１】
人工脂質膜形成部１０３は、実施形態１と同様、図２に示されるように、テーパ形状を有することが好ましい。テーパ形状の方向は、第１チャンバ１０４に向かって狭まる方向でも良いし、第２チャンバ１０５に向かって狭まる方向でも良い。人工脂質膜形成部１０３は、図９および図１０に示されるように、同径の貫通孔でも良い。
【０１４２】
第１チャンバ１０４は、第１基板３０１の一部に設けられている。第１チャンバ１０４は、第１基板３０１と隔壁１０２の間に設けられていることが好ましく、第１基板３０１および隔壁１０２により形成されることが最も好ましい。第１チャンバ１０４の容量は、操作性の観点から１ｐｌ以上１ｍｌ以下であることが好ましく、１０ｐｌ以上２００μｌ以下であることがより好ましい。第１チャンバ１０４は、電解液を注入するための第１注入口３０３と、排出口３０４とを備えることが好ましい。第１チャンバ１０４は、流路であることが好ましい。第１チャンバ１０４は、マイクロ孔、キャピラリ、チューブまたはリザーバであっても良い。第１チャンバ１０４は、流路を介して電解液溜めに接続されていても良い。電解液溜めの容量は、第１チャンバ１０４の容量に含められても良いし、含められなくても良い。第１チャンバ１０４の開口部に蓋または栓を設けても良いし、第１チャンバ１０４の開口部に膜を貼っても良い。
【０１４３】
第１チャンバ１０４の内部には、表面積を増大させることにより電解液の漏出を抑制するため、保持構造が備えられることが好ましい。保持構造は、ピラー、多孔質、ボール、ビーズ、ドット、スポンジ、ファイバまたはフォームであることが好ましい。保持構造は、ナノピラー、マイクロピラー、多孔質金属、多孔質セラミクス、マイクロビーズ、ナノビーズ、ナノフォーム、ポーラスシリコン、ポーラスシリカまたはポーラスアルミナであっても良い。
【０１４４】
保持構造の材料は、容器１０１の材料として使用し得る材料のいずれも使用し得る。保持構造の材料と異なる材料から構成される薄膜により、保持構造の表面の一部を被覆しても良い。保持構造の表面を被覆する薄膜は、隔壁１０２と同様である。
【０１４５】
保持構造は、第１チャンバ１０４の形成と同時に形成されても良いし、第１チャンバ１０４の形成した後に形成されても良い。保持構造を予め形成しておいて、後から保持構造を第１チャンバ１０４へ充填しても良い。
【０１４６】
第２基板３０２の材料は、保持構造と同様に、容器１０１の材料として使用し得る材料のいずれも使用し得る。第２基板３０２の材料は、絶縁体であることが最も好ましい。
【０１４７】
第２基板３０２の外周面の少なくとも一部は親水性を有することが好ましい。第２基板３０２の外周面の少なくとも一部を親水的にするために、酸素プラズマ処理を行なっても良いし、親水性材料で被覆しても良い。
【０１４８】
第２基板３０２の材料は、人工脂質膜２０５を観察できるように透明であることが好ましいが、不透明であっても良い。
【０１４９】
第２基板３０２は、平板状であることが最も好ましいが、円盤状、台形、多角形、円柱状または角柱状でも良い。
【０１５０】
第２チャンバ１０５は、隔壁１０２を介して第１チャンバ１０４の反対側に設けられている。第２チャンバ１０５は、第２基板３０２と隔壁１０２との間に設けられていることが好ましく、第２基板３０２および隔壁１０２により形成されることが最も好ましい。第２チャンバ１０５の容積は、実施形態１と同様である。第２チャンバ１０５は、電解液を注入するための注入口を備えることが好ましい。第２チャンバ１０５は、流路であることが好ましいが、マイクロ孔、キャピラリ、チューブまたはリザーバであっても良い。第２チャンバ１０５は、流路を介して電解液溜めに接続されていても良い。電解液溜めの容量は、第２チャンバ１０５の容量に含められても良いし、含められなくても良い。第２チャンバ１０５の開口部に蓋や栓を設けても良いし、第２チャンバ１０５の開口部に膜を貼っても良い。
【０１５１】
第２チャンバ１０５の内部には、表面積を増大させることにより電解液の漏出を抑制するため、第１チャンバ１０４と同様の保持構造が備えられることが好ましい。保持構造は、第２チャンバ１０５の形成と同時に形成されても良いし、第２チャンバ１０５の形成した後に形成されても良い。保持構造を予め形成しておいて、後から保持構造を第２チャンバ１０５へ充填しても良い。
【０１５２】
次に、人工脂質膜の形成手順を説明する。図１１および図１２は、本発明の実施形態２の人工脂質膜形成装置１００の動作図を表す。図１１および図１２については、図９および図１０と同様の構成に同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１５３】
＜工程Ｂ：第１電解液注入工程＞
図１１（ａ）は、第１電解液注入工程を表す。第１電解液注入工程では、第１電解液２０１を第１注入口３０３から第１チャンバ１０４へ注入して、第１チャンバ１０４を第１電解液２０１により満たす。余剰な第１電解液２０１は、排出口３０４から排出されても良い。排出口３０４は、第１チャンバ１０４の気泡を逃すために用いられても良い。
【０１５４】
第１電解液２０１は、実施形態１と同じ電解液を使用し得る。第１電解液２０１は、実施形態１と同様の粘度および電気抵抗率を有する。第１電解液２０１の粘度は、実施形態１と同様にして調整され得る。
【０１５５】
第１電解液２０１を第１注入口３０３から第１チャンバ１０４へ注入する方法は、実施形態１と同様である。第１電解液２０１の温度および人工脂質膜形成装置１００の周辺の相対湿度は、実施形態１と同様である。
【０１５６】
第１電解液２０１を第１チャンバ１０４へ注入し終えたことは、実施形態１と同様に検出され得る。
【０１５７】
＜工程Ｃ：脂質溶液注入工程＞
図１１（ｂ）は、脂質溶液注入工程を表す。脂質溶液注入工程では、人工脂質膜形成部１０３へ脂質溶液２０２が注入される。脂質溶液注入工程では、第２チャンバ１０５側から脂質溶液２０２を注入することが好ましい。
【０１５８】
脂質溶液２０２は、実施形態１と同じ脂質溶液を使用し得る。実施形態１と同様にして、人工脂質膜形成部１０３へ脂質溶液２０２が注入される。実施形態１と同様にして、人工脂質膜に生体膜タンパク、分泌タンパクまたはポリペプチドを導入し得る。
【０１５９】
脂質溶液２０２を人工脂質膜形成部１０３に注入し終えたことは、実施形態１と同様にして検出され得る。
【０１６０】
＜工程Ｄ：第２電解液注入工程＞
図１１（ｃ）は、第２電解液注入工程を表す。第２電解液注入工程では、第２チャンバ１０５へ第２電解液２０４が注入される。
【０１６１】
第２電解液２０４は、実施形態１と同じ電解液を使用し得る。第２電解液２０４は、実施形態１と同様の粘度および電気抵抗率を有する。第２電解液２０４の粘度は、実施形態１と同様にして調整され得る。
【０１６２】
第２電解液２０４を第２チャンバ１０５へ注入する方法は、実施形態１と同様である。第２電解液２０４の温度および人工脂質膜形成装置１００の周辺の相対湿度は、実施形態１と同様である。
【０１６３】
第２電解液２０４を第２チャンバ１０５へ注入し終えたことは、実施形態１と同様に検出され得る。
【０１６４】
＜工程Ｅ：人工脂質膜形成工程＞
図１２は、人工脂質膜形成工程を表す。人工脂質膜形成工程では、人工脂質膜形成部１０３に人工脂質膜２０５が形成される。人工脂質膜２０５は、実施形態１と同様である。実施形態２の人工脂質膜形成工程は、実施形態１と同様である。
【０１６５】
実施形態２においては、図１２に示されるように、人工脂質膜形成装置１００を水平面に設置して動作させることが好ましいが、傾斜面に設置して動作させることもできる。なぜなら、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度が高いので、人工脂質膜形成装置１００を傾斜面に設置しても、第１電解液２０１および第２電解液２０４が、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外へ漏出することが抑制されるためである。
【０１６６】
人工脂質膜形成装置１００に振動が加わったり、人工脂質膜形成装置１００が傾斜したり、人工脂質膜形成装置１００がひっくり返ったりする場合でも、第１電解液２０１および第２電解液２０４が第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外へ漏出することを抑制できる。例えば、図１３に示されるように、人工脂質膜形成装置１００を傾斜した状態で動作させることができる。図１４に示されるように、人工脂質膜形成装置１００を、図１２に示す状態とは上下逆転させた状態で動作させることもできる。人工脂質膜形成装置１００は、静止していても良いし、運動していても良いし、振動していても良い。図１５に示されるように、人工脂質膜形成装置１００は、取扱者が手に携帯しながら動作させても良い。第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度が高いので、図１５に示すような手ぶれが生じても、第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出を抑制することができるためである。図１５に示されるように、人工脂質膜形成装置１００を、携帯端末の一部に内蔵しても良い。
【０１６７】
実施形態２において、第１電解液注入工程および第２電解液注入工程の後で、脂質溶液注入工程を行なっても良い。すなわち、従来技術である泡吹き付け法、ピペッティング法または刷毛塗り法を本実施形態に適用しても良い。本実施形態において、第１電解液注入工程および脂質溶液注入工程を同時に行い、かつ、第２電解液注入工程および脂質溶液注入工程を同時に行なっても良い。すなわち、従来技術である貼り合わせ法を本実施形態に適用しても良い。
【０１６８】
実施形態２において、人工脂質膜２０５へ膜タンパク質を埋め込んでも良い。図１６（ａ）〜（ｃ）は、人工脂質膜２０５へ膜タンパク質を埋め込んだ状態を模式的に表している。人工脂質膜２０５へ受容体型チャンネル３０５を埋め込むことも好ましい。図１６（ａ）は、人工脂質膜形成部１０３に形成された人工脂質膜２０５へ、受容体型チャンネル３０５を埋め込んだ状態を模式的に表している。受容体型チャンネル３０５は、チャネルタンパク質への直接的なリガンド結合にトリガーされて開口する。図１６（ａ）は、受容体型チャンネル３０５へリガンド３０６が結合する様子を模式的に表している。イオン３０７は、開口した受容体型チャンネル３０５を通過する。
【０１６９】
人工脂質膜２０５へＧタンパク質３１０を埋め込むことも好ましい。図１６（ｂ）は、人工脂質膜形成部１０３に形成された人工脂質膜２０５へ、チャンネル３０８、受容体タンパク質３０９、およびＧタンパク質３１０を埋め込んだ状態を模式的に表している。チャンネル３０８は、独立した受容体タンパク質３０９へのリガンド結合によりもたらされた活性型ＧＴＰ結合タンパク質（Ｇタンパク質３１０）によってトリガーされる。
【０１７０】
人工脂質膜２０５へセカンドメッセンジャ制御型チャネルを埋め込むことが好ましい。図１６（ｃ）は、人工脂質膜形成部１０３に形成された人工脂質膜２０５へ、チャンネル３０８、受容体タンパク質３０９、Ｇタンパク質３１０、および酵素３１１を埋め込んだ状態を模式的に表している。チャネル３０８は、Ｇタンパク質３１０活性化の後に生産されるセカンドメッセンジャによって活性化される。
【０１７１】
人工脂質膜２０５へ埋め込む膜タンパク質は、内在性膜タンパク質でも良いし、表在性膜タンパク質でも良い。人工脂質膜２０５へ埋め込む膜タンパク質は、膜貫通型タンパク質でも良いし、１回膜貫通タンパク質でも良い。人工脂質膜２０５へ埋め込む膜タンパク質は、受容体、イオンチャンネルまたはＧタンパク質でも良い。
【０１７２】
人工脂質膜２０５へ埋め込む受容体は、膜貫通型受容体または細胞内受容体であることが好ましい。人工脂質膜２０５へ埋め込む受容体は、代謝型受容体でも良いし、イオンチャンネル型受容体でも良い。人工脂質膜２０５へ埋め込む受容体は、Ｇタンパク質共役型受容体（ＧＰＣＲ）であることが好ましい。人工脂質膜２０５へ埋め込む受容体は、ムスカリン性アセチルコリン受容体、アデノシン受容体、アドレナリン受容体、ＧＡＢＡ受容体、アンギオテンシン受容体、カンナビノイド受容体、コレシストキニン受容体、ドーパミン受容体、グルカゴン受容体、ヒスタミン受容体、嗅覚受容体、オピオイド受容体、ロドプシン、セクレチン受容体、セロトニン受容体、ソマトスタチン受容体、ガストリン受容体、Ｐ２Ｙ受容体、チロシンキナーゼ受容体、エリスロポエチン受容体、インシュリン受容体、細胞増殖因子受容体、サイトカイン受容体、グアニル酸シクラーゼ受容体、ニコチン性アセチルコリン受容体、グリシン受容体、グルタミン酸受容体、イノシトール３リン酸受容体、リアノジン受容体またはＰ２Ｘ受容体でも良い。
【０１７３】
実施形態２において、人工脂質膜２０５へ埋め込むＧタンパク質は、膜受容体関連のヘテロ三量体Ｇタンパク質であることが最も好ましい。人工脂質膜２０５へ埋め込むＧタンパク質は、ＧＰＣＲにより活性化されることが好ましい。
【０１７４】
実施形態２において、人工脂質膜２０５へ埋め込まれるイオンチャンネルは、カリウムチャンネルであることが好ましいが、カルシウムチャンネルまたはナトリウムチャンネルでも良い。
【０１７５】
実施形態２において、受容体、イオンチャンネルまたはＧタンパク質をインクジェット法、微小液滴塗布法、ドットインパクト法、静電噴霧法、超音波法またはエレクトロポレーション法により人工脂質膜２０５へ埋め込むことが好ましい。本実施形態において、細胞を人工脂質膜２０５へ融合させることにより、細胞膜上に発現させた膜タンパク質を埋め込んでも良い。インクジェット法、微小液滴塗布法、ドットインパクト法、静電噴霧法、超音波法またはエレクトロポレーション法により細胞を人工脂質膜２０５へ融合させても良い。本実施形態において、ベシクルを人工脂質膜２０５へ融合させることにより、ベシクル膜上に配列した膜タンパク質を埋め込んでも良い。本実施形態において、第１電解液注入工程から人工脂質膜形成工程までの一連の工程は、２０℃以上６０℃以下で行なれることが好ましく、２５℃以上４０℃以下で行われることがより好ましい。
【０１７６】
実施形態２の人工脂質膜形成方法を用いて、バイオセンサを製造することが可能である。本実施形態の人工脂質膜形成方法を用いたバイオセンサは、実施形態１の人工脂質膜形成方法を用いたバイオセンサと同様の装置に適応し得る。
【０１７７】
［実施例］
第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外への第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出を、以下の手順で判定した。第１電解液２０１および第２電解液２０４の蒸発の様子を、マイクロスコープ（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、ＶＨ−６３００）を用いて評価した。
【０１７８】
＜工程Ａ：準備工程＞
図９に示す第１基板３０１および第２基板３０２として、アクリル板を用いた。第１基板３０１および第２基板３０２の厚みを、第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量に応じて、０．５ｍｍ、１ｍｍまたは５ｍｍに調整した。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が０．１μｌまたは１μｌの時、第１基板３０１および第２基板３０２の厚みは０．５ｍｍであった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が５０μｌの時、第１基板３０１および第２基板３０２の厚みは１ｍｍであった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が２００μｌ、３００μｌまたは４００μｌの時、第１基板３０１および第２基板３０２の厚みは５ｍｍであった。
【０１７９】
第１基板３０１および第２基板３０２の大きさは、２０ｍｍ×２０ｍｍであった。容器１０１は透明であった。第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の直径は、第１電解液２０１および第２電解２０４の液量に応じて、１ｍｍ、６ｍｍおよび１０ｍｍにした。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が０．１μｌまたは１μｌの時、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の直径は１ｍｍであった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が５０μｌの時、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の直径は６ｍｍであった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が２００μｌ、３００μｌまたは４００μｌの時、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の直径は１０ｍｍであった。
【０１８０】
隔壁１０２は、厚み５０μｍのテフロン（登録商標）フィルムであり、絶縁性を有していた。隔壁１０２の表面は、撥水性を示した。隔壁１０２の面積は、４ｃｍ２であった。隔壁１０２により、容器１０１を第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５に分割した。人工脂質膜形成部１０３は、直径２００μｍの円形の貫通孔であった。人工脂質膜形成部１０３を、隔壁１０２の中央部に１箇所、ドリルを用いて形成した。人工脂質膜形成装置１００を、隔壁１０２を第１基板３０１および第２基板３０２によって挟み込むことにより形成した。
【０１８１】
第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が１ｍｌである人工脂質膜形成装置１００についてのみ、上述したＣｏｍｐａｃｔ  ｃｈａｍｂｅｒ（Ｉｏｎｏｖａｔｉｏｎ  ＧｍｂＨ）を用いた。隔壁１０２は、厚み２５μｍのテフロン（登録商標）フィルムであり、絶縁性を有していた。隔壁１０２の表面は、撥水性を示した。隔壁１０２の面積は、１ｃｍ２であった。隔壁１０２と第１電解液２０１が接触する面は、直径５ｍｍの円形であった。隔壁１０２により、容器１０１を第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５に分割した。人工脂質膜形成部１０３は、直径１２０μｍの貫通孔であった。人工脂質膜形成部１０３を、隔壁１０２の中央部に１箇所、レーザを用いて形成した。
【０１８２】
第１電解液２０１および第２電解液２０４として、Ｔｙｒｏｄｅ液を用いた。Ｔｙｒｏｄｅ液の組成は、ＮａＣｌ（特級  和光純薬）１３７ｍＭ、ＫＣｌ（級  和光純薬）２．６８ｍＭ、ＣａＣｌ２（特級  和光純薬）１．８ｍＭ、ＮａＨ２ＰＯ４（特級  和光純薬）０．３２ｍＭ、Ｇｌｕｃｏｓｅ（ＳＩＧＭＡ  Ｇ−７０２１）５．５６ｍＭ、ＮａＨＣＯ３（特級  和光純薬）１．１６ｍＭであった。グリセリン（特級、和光純薬）またはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）（一級、和光純薬、重合度３１００〜３９００）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）（一級、和光純薬、平均分子量７３００〜９３００）により、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を調整した。東機産業の粘度計（ＴＶ−２２）を用いて、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を計測した。
【０１８３】
脂質溶液２０２として、リン脂質(1,2-diphytanoyl-sn-glycero-3-phosphocholine, Avanti Polar Lipids)と有機溶媒（chloroform, 和光純薬）の混合液を用いた。リン脂質の濃度は、１ｍｇ／ｍｌであった。
【０１８４】
＜工程Ｂ：第１電解液注入工程＞
第１電解液２０１をピペット（Ｇｉｌｓｏｎ）により第１チャンバ１０４へ注入した。第１電解液２０１として、グリセリン、ＰＶＡまたはＰＥＧにより粘度を調整されたＴｙｒｏｄｅ液を用いた。第１電解液２０１の温度は２２℃であった。
【０１８５】
＜工程Ｃ：脂質溶液注入工程＞
１μｌの脂質溶液２０２を、第２チャンバ１０５側から人工脂質膜形成部１０３へ注入した。注入には、マイクロシリンジ（Ｈａｍｉｌｔｏｎ）を用いた。人工脂質膜形成部１０３へ脂質溶液２０２を注入したとき、脂質溶液２０２は隔壁１０２の表面に広がりながら、人工脂質膜形成部１０３へ到達した。
【０１８６】
＜工程Ｄ：第２電解液注入工程＞
第２電解液２０４をピペット（Ｇｉｌｓｏｎ）により第２チャンバ１０５へ注入した。第２電解液２０４として、グリセリン、ＰＶＡまたはＰＥＧにより粘度を調整されたＴｙｒｏｄｅ液を用いた。第２電解液２０４の温度は２２℃であった。
【０１８７】
＜工程Ｅ：人工脂質膜形成工程＞
人工脂質膜形成装置１００を静置した。
【０１８８】
人工脂質膜形成工程の後、人工脂質膜形成装置１００を水平面に対して４５°、９０°および１８０°の角度で設置した時の、第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出の有無を判定した。水平面に対して９０°で設置するとは、第２チャンバ１０５の開口部を水平方向へ向けて設置することである。水平面に対して１８０°で設置するとは、第２チャンバ１０５の開口部を真下へ向けて設置することである。この判定により、人工脂質膜形成装置１００を傾斜させたり、ひっくり返したりした時に、第１電解液２０１および第２電解液２０４が漏出するかどうかを確認した。
【０１８９】
第１電解液注入工程から人工脂質膜形成工程までは、室温２２℃、相対湿度５０％の環境であった。
【０１９０】
表１は、グリセリンにより調整された、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を表す。
【０１９１】
【表１】
2011043008.tif 000003
【０１９２】
表２は、ＰＶＡにより調整された、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を表す。
【０１９３】
【表２】
2011043008.tif 000004
【０１９４】
図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、グリセリンにより調整された、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を表す。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の低濃度領域を拡大した図を表す。図１８は、ＰＶＡにより調整された、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を表す。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）の低濃度領域を拡大した図を表す。グリセリンまたはＰＶＡの濃度の増加と共に、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度は増加した。グリセリンまたはＰＶＡにより、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を調整する時、第１電解液２０１および第２電解液２０４のイオン濃度を一定にした。第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を調整する時、ＰＥＧの濃度の増加と共に、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度は増加した。ＰＥＧにより、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を調整する時、第１電解液２０１および第２電解液２０４のイオン濃度を一定にした。
【０１９５】
表３および表４は、グリセリンにより粘度を調整された第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出の判定結果を表す。
【０１９６】
【表３】
2011043008.tif 000005
【０１９７】
【表４】
2011043008.tif 000006
【０１９８】
表５は、ＰＶＡにより粘度を調整された、第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出の判定結果を表す。
【０１９９】
【表５】
2011043008.tif 000007
【０２００】
表中の「＋」は、注入口および排出口の開口部から、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外へ、第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出がなかったことを意味する。表中の「−」は、注入口および排出口の開口部から、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外へ、第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出があったことを意味する。
【０２０１】
表３および表４に示されるように、グリセリンにより粘度を調整された場合、第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が２００μｌ以下では、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外へ、第１電解液２０１および第２電解液２０４は漏出しなかった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が３００μｌ以上では、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５チャンバの外へ、第１電解液２０１および第２電解液２０４が漏出することがあった。
【０２０２】
表４が示すように、グリセリンにより粘度を調整された場合、第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が１０ｐｌの時、チャンバの外へ第１電解液２０１および第２電解液２０４は漏出しなかった。
【０２０３】
図１９は、１０ｐｌの第１電解液２０１を微小液滴塗布法により注入した直後の、第１チャンバ１０４内の液滴の顕微鏡写真を表す。本実施例では、内径３００μｍのガラス管の内部に第１電解液２０１または第２電解液２０４を充填し、外径３００μｍのステンレス製ニードルのピストン運動により、第１電解液２０１または第２電解液２０４を第１チャンバ１０４または第２チャンバ１０５内に塗布した。図１９（ａ）は、第１電解液２０１の粘度が１．２４ｍＰａ・ｓの場合の液滴を示す。図１９（ｂ）は図１９（ａ）の拡大図である。図１９（ｃ）は、第１電解液２０１の粘度が２．７１ｍＰａ・ｓの場合の液滴を示す。第１電解液２０１は、グリセリンを用いて粘度を調整された。図１９（ｄ）は図１９（ｃ）の拡大図である。図１９（ｅ）は、第１電解液２０１の粘度が２．８５ｍＰａ・ｓの場合の液滴を示す。図１９（ｆ）は図１９（ｅ）の拡大図である。
【０２０４】
第１電解液２０１の粘度が２．７１ｍＰａ・ｓおよび２．８５ｍＰａ・ｓである場合には、第１チャンバ１０４の外へ第１電解液２０１は漏出しなかった。第２電解液２０４の粘度が２．７１ｍＰａ・ｓおよび２．８５ｍＰａ・ｓである場合には、第２チャンバ１０５の外へ第２電解液２０４は漏出しなかった。
【０２０５】
第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が１０ｐｌ未満の場合には、第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が少な過ぎるため、第１電解液２０１および第２電解液２０４を微小液滴塗布法により注入できなかった。
【０２０６】
表５に示されるように、ＰＶＡにより粘度を調整した場合、第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が２００μｌ以下の場合には、チャンバの外へ第１電解液２０１および第２電解液２０４は漏出しなかった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が３００μｌ以上の場合には、チャンバの外へ第１電解液２０１および第２電解液２０４が漏出した。
【０２０７】
ＰＥＧにより粘度を調整した場合、第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が２００μｌ以下の場合には、チャンバの外へ第１電解液２０１および第２電解液２０４は漏出しなかった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が３００μｌ以上の場合には、チャンバの外へ第１電解液２０１および第２電解液２０４が漏出した。
【０２０８】
第１電解液２０１のグリセリン濃度が９９％である場合、すなわち第１電解液２０１の粘度が１５００ｍＰａ・ｓの場合には、Ｔｙｒｏｄｅ液の試薬は第１電解液２０１に溶解できなかった。この場合、第１チャンバ１０４の内壁へ第１電解液２０１が付着したため、人工脂質膜２０５を形成することはできなかった。
【０２０９】
第２電解液２０４のグリセリン濃度が９９％である場合、すなわち第２電解液２０４の粘度が１５００ｍＰａ・ｓの場合には、Ｔｙｒｏｄｅ液の試薬は第２電解液２０４に溶解できなかった。この場合、第２チャンバ１０５の内壁へ第２電解液２０４が付着したため、人工脂質膜２０５を形成することはできなかった。
【０２１０】
第１電解液２０１のＰＶＡ濃度が２０ｗ／ｗ％である場合、すなわち第１電解液２０１の粘度が２０００ｍＰａ・ｓの場合には、第１チャンバ１０４の内壁へ第１電解液２０１が付着したため、人工脂質膜２０５を形成することはできなかった。第２電解液２０４のＰＶＡ濃度が２０ｗ／ｗ％である場合、すなわち第２電解液２０４の粘度が２０００ｍＰａ・ｓの場合には、第２チャンバ１０５の内壁へ第２電解液２０４が付着したため、人工脂質膜２０５を形成することはできなかった。
【０２１１】
以上より、第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が１０ｐｌ以上２００μｌ以下であって、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度が１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓの場合には、人工脂質膜形成装置１００を傾けたり、ひっくり返したりしても、第１電解液２０１および第２電解液２０４は第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外へ漏出しなかった。
【０２１２】
マイクロスコープ（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、ＶＨ−６３００）を用いて、第１電解液２０１および第２電解液２０４の蒸発の様子を観察した。その結果、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度が１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓの場合には、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度が１．３ｍＰａ・ｓ未満の場合と比較して、第１電解液２０１および第２電解液２０４の蒸発が抑えられることが確認された。
【０２１３】
［比較例１］
第１電解液２０１および第２電解液２０４として、Ｔｙｒｏｄｅ液を用いた。チャンバの外への第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出を、以下の手順で判定した。
【０２１４】
＜準備工程＞
図９に示す第１基板３０１および第２基板３０２として、アクリル板を用いた。第１基板３０１および第２基板３０２の厚みを、第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量に応じて、０．５ｍｍ、１ｍｍまたは５ｍｍに調整した。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が０．１μｌまたは１μｌの時、第１基板３０１および第２基板３０２の厚みは０．５ｍｍであった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が５０μｌの時、第１基板３０１および第２基板３０２の厚みは１ｍｍであった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が２００μｌ、３００μｌまたは４００μｌの時、第１基板３０１および第２基板３０２の厚みは５ｍｍであった。
【０２１５】
第１基板３０１および第２基板３０２の大きさは、２０ｍｍ×２０ｍｍであった。容器１０１は透明であった。第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の直径は、第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量に応じて、１ｍｍ、６ｍｍまたは１０ｍｍにした。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が０．１μｌまたは１μｌの時、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の直径は１ｍｍであった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が５０μｌの時、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の直径は６ｍｍであった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が２００μｌ、３００μｌまたは４００μｌの時、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の直径は１０ｍｍであった。
【０２１６】
隔壁１０２は、厚み５０μｍのテフロン（登録商標）フィルムであり、絶縁体を有していた。隔壁１０２の表は、撥水性を示した。隔壁１０２の面積は、４ｃｍ２であった。隔壁１０２により、容器１０１を第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５に分割した。人工脂質膜形成部１０３は、直径２００μｍの円形の貫通孔であった。人工脂質膜形成部１０３を、隔壁１０２の中央部に１箇所、ドリルを用いて形成した人工脂質膜形成装置１００を、隔壁１０２を第１基板３０１および第２基板３０２によって挟み込むことにより形成した。
【０２１７】
第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が１ｍｌの人工脂質膜形成装置１００についてのみ、上述したＣｏｍｐａｃｔ  ｃｈａｍｂｅｒ（Ｉｏｎｏｖａｔｉｏｎ  ＧｍｂＨ）を用いた。隔壁１０２は、厚み２５μｍのテフロン（登録商標）フィルムであり、絶縁性を有していた。隔壁１０２の表面は、撥水性を示した。隔壁１０２の面積は、１ｃｍ２であった。隔壁１０２と第１電解液２０１が接触する面は、直径５ｍｍの円形であった。隔壁１０２により、容器１０１を第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５に分割した。人工脂質膜形成部１０３は、直径１２０μｍの貫通孔であった。人工脂質膜形成部１０３を、隔壁１０２の中央部に１箇所、レーザを用いて形成した。
【０２１８】
Ｔｙｒｏｄｅ液の組成は、ＮａＣｌ（特級  和光純薬）１３７ｍＭ、ＫＣｌ（特級  和光純薬）２．６８ｍＭ、ＣａＣｌ２（特級  和光純薬）１．８ｍＭ、ＮａＨ２ＰＯ４（特級  和光純薬）０．３２ｍＭ、Ｇｌｕｃｏｓｅ（ＳＩＧＭＡ  Ｇ−７０２１）５．５６ｍＭ、ＮａＨＣＯ３（特級  和光純薬）１．１６ｍＭであった。粘度計（東機産業、ＴＶ−２２）を用いて、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を計測した。第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度は、１．２４ｍＰａ・ｓであった。
【０２１９】
脂質溶液２０２として、リン脂質(1,2-diphytanoyl-sn-glycero-3-phosphocholine, Avanti Polar Lipids)と有機溶媒（chloroform, 和光純薬）との混合液を用いた。リン脂質の濃度は、１ｍｇ／ｍｌであった。
【０２２０】
＜第１電解液注入工程＞
第１電解液２０１をピペット（Ｇｉｌｓｏｎ）により第１チャンバ１０４へ注入した。第１電解液２０１の温度は、２２℃であった。
【０２２１】
＜脂質溶液注入工程＞
１μｌの脂質溶液２０２を人工脂質膜形成部１０３へ第２チャンバ１０５側から注入した。注入には、マイクロシリンジ（Ｈａｍｉｌｔｏｎ）を用いた。人工脂質膜形成部１０３へ脂質溶液２０２を注入したとき、脂質溶液２０２は隔壁１０２の表面に広がりながら、人工脂質膜形成部１０３へ到達した。
【０２２２】
＜第２電解液注入工程＞
第２電解液２０４をピペット（Ｇｉｌｓｏｎ）により第２チャンバ１０５へ注入した。第２電解液２０４の温度は２２℃であった。
【０２２３】
＜人工脂質膜形成工程＞
人工脂質膜形成装置１００を静置した。
【０２２４】
人工脂質膜形成工程の後、人工脂質膜形成装置１００を水平面に対して４５°、９０°および１８０°の角度で設置した時の、第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出の有無を判定した。この判定により、人工脂質膜形成装置１００を傾斜させたり、ひっくり返したりした時に、第１電解液２０１および第２電解液２０４が漏出するかどうかを確認した。
【０２２５】
第１電解液注入工程から人工脂質膜形成工程までは、室温２２℃、相対湿度５０％の環境であった。
【０２２６】
第１電解液２０１の液量が３００μｌ以上の場合では、第１電解液２０１が第１チャンバ１０４の外へ漏出した。第２電解液２０４の液量が３００μｌ以上の場合では、第２電解液２０４が第２チャンバ１０５の外へ漏出した。
【０２２７】
第１電解液２０１および第２電解液２０４は、粘度が１．２４ｍＰａ・ｓであり、液量は１０ｐｌであった。急速に第１電解液２０１が蒸発したため、第１チャンバ１０４へ第１電解液２０１を注入できなかった。同様に、急速に第２電解液２０４が蒸発したため、第２チャンバ１０５へ第２電解液２０４を注入できなかった。
【０２２８】
液量が１０ｐｌ以上２００μｌの場合には、粘度が１．２４ｍＰａ・ｓである第１電解液２０１は、粘度が１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下である第１電解液２０１よりも高い蒸発速度を有するため、人工脂質膜２０５の形成が困難であった。液量が１０ｐｌ以上２００μｌの場合には、粘度が１．２４ｍＰａ・ｓである第２電解液２０４は、粘度が１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下である第２電解液２０４よりも高い蒸発速度を有するため、人工脂質膜２０５の形成が困難であった。
【０２２９】
［比較例２］
第１電解液２０１および第２電解液２０４として、０．１Ｍ  Ｇｌｕｃｏｓｅを含有する０．１  ＫＣｌ水溶液を用いた。比較例１と同様にして、第１チャンバ１０４または第２チャンバ１０５の外への第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出を判定した。
【０２３０】
第１電解液２０１および第２電解液２０４として、Ｇｌｕｃｏｓｅ（ＳＩＧＭＡ  Ｇ−７０２１）０．１Ｍ、ＫＣｌ（特級  和光純薬）０．１Ｍ水溶液を用いた。東機産業の粘度計（ＴＶ−２２）により、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を計測した。第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度は、１．２４ｍＰａ・ｓであった。
【０２３１】
脂質溶液２０２は、比較例１と同じであった。
【０２３２】
＜第１電解液注入工程＞
第１電解液２０１をピペット（Ｇｉｌｓｏｎ）により第１チャンバ１０４へ注入した。第１電解液２０１の温度は２２℃であった。
【０２３３】
＜脂質溶液注入工程＞
１μｌの脂質溶液２０２を、人工脂質膜形成部１０３へ第２チャンバ１０５側から注入した。注入には、マイクロシリンジ（Ｈａｍｉｌｔｏｎ）を用いた。人工脂質膜形成部１０３へ脂質溶液２０２を注入したとき、脂質溶液２０２は、隔壁１０２の表面に広がりながら、人工脂質膜形成部１０３へ到達した。
【０２３４】
＜第２電解液注入工程＞
第２電解液２０４をピペット（Ｇｉｌｓｏｎ）により第２チャンバ１０５へ注入した。第２電解液２０４の温度は２２℃であった。
【０２３５】
＜人工脂質膜形成工程＞
人工脂質膜形成装置１００を静置した。
【０２３６】
人工脂質膜形成工程の後、人工脂質膜形成装置１００を水平面に対して４５°、９０°および１８０°の角度で設置した時の、第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出の有無を判定した。この判定により、人工脂質膜形成装置１００を傾斜させたり、ひっくり返したりした時に、第１電解液２０１および第２電解液２０４が漏出するかどうかを確認した。
【０２３７】
第１電解液注入工程から人工脂質膜形成工程までは、室温２２℃、相対湿度５０％の環境であった。
【０２３８】
表６は、第１電解液２０１および第２電解液２０４として０．１Ｍ  Ｇｌｕｃｏｓｅを含有する０．１Ｍ  ＫＣｌ水溶液を用いた時の、第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出の判定結果を表す。
【０２３９】
【表６】
2011043008.tif 000008
【０２４０】
第１電解液２０１の液量が２００μｌ以上の場合には、第１電解液２０１が第１チャンバ１０４の外へ漏出した。第２電解液２０４の液量が２００μｌ以上の場合には、第２電解液２０４が第２チャンバ１０５の外へ漏出した。
【０２４１】
第１電解液２０１の液量が１０ｐｌの場合には、急速に第１電解液２０１が蒸発したため、第１チャンバ１０４へ第１電解液２０１を注入できなかった。第２電解液２０４の液量が１０ｐｌの場合には、急速に第２電解液２０４が蒸発したため、第２チャンバ１０５へ第２電解液２０４を注入できなかった。
【０２４２】
液量が１０ｐｌ以上２００μｌの場合には、粘度が１．２４ｍＰａ・ｓである第１電解液２０１は、粘度が１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下である第１電解液２０１よりも高い蒸発速度を有するため、人工脂質膜の形成が困難であった。液量が１０ｐｌ以上２００μｌの場合には、粘度が１．２４ｍＰａ・ｓである第２電解液２０４は、粘度が１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓである第２電解液２０４よりも高い蒸発速度を有するため、人工脂質膜の形成が困難であった。
【０２４３】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。したがって、上記説明は例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／または機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０２４４】
本発明の人工脂質膜形成方法は、環境、化学工業、半導体、金融、食品、住宅、自動車、警備、生活、農業、林業、水産、運輸、安全、介護、福祉分野、医療、製薬またはヘルスケア分野において有用である。
【符号の説明】
【０２４５】
１０  容器
１１  平板
１２  電解液
１３  微小孔
１４  脂質溶液
１５  ピペット
２０  容器
２１  平板
２２  微小孔
２３  電解液
２４  注入口
２５  脂質分子
２６  電解液
２７  注入口
３１  第１の室
３２  隔壁
３３  第２の室
３４  小孔
３５  人工脂質膜
１００  人工脂質膜形成装置
１０１  容器
１０２  隔壁
１０３  人工脂質膜形成部
１０４  第１チャンバ
１０５  第２チャンバ
１０６  第１開口部
１０７  第２開口部
１０８  電極
２０１  第１電解液
２０２  脂質溶液
２０３  脂質
２０４  第２電解液
２０５  人工脂質膜
３０１  第１基板
３０２  第２基板
３０３  第１注入口
３０４  排出口
３０５  受容体型チャンネル
３０６  リガンド
３０７  イオン
３０８  チャンネル
３０９  受容体タンパク質
３１０  Ｇタンパク質
３１１  酵素
【図１】
2011043008.tif 000009
【図２】
2011043008.tif 000010
【図３】
2011043008.tif 000011
【図４】
2011043008.tif 000012
【図５】
2011043008.tif 000013
【図６】
2011043008.tif 000014
【図７】
2011043008.tif 000015
【図８】
2011043008.tif 000016
【図９】
2011043008.tif 000017
【図１０】
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【図１１】
2011043008.tif 000019
【図１２】
2011043008.tif 000020
【図１３】
2011043008.tif 000021
【図１４】
2011043008.tif 000022
【図１５】
2011043008.tif 000023
【図１６】
2011043008.tif 000024
【図１７】
2011043008.tif 000025
【図１８】
2011043008.tif 000026
【図１９】
2011043008.tif 000027
【図２０】
2011043008.tif 000028
【図２１】
2011043008.tif 000029
【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年7月23日(2010.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオセンシングまたは膜タンパク質解析に用いられる人工脂質膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜３は、受容体が有する優れた分子認識機能を利用するバイオセンサを開示している。当該バイオセンサは、受容体およびイオンチャンネルを有する人工脂質膜を具備する。
【０００３】
従来の人工脂質膜の形成方法の例は、（１）泡吹き付け法、（２）貼り合わせ法、および（３）μＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｔｏｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）である（例えば非特許文献１）。
【０００４】
図２０は、泡吹き付け法による従来の人工脂質膜の形成方法を示す。図２０において、容器１０の内部は、テフロン（登録商標）またはポリスチレンのような疎水性を有する樹脂からなる平板１１で仕切られている。平板１１で仕切られた空間は電解液１２を満たされている。脂質分子および有機溶媒を含有する脂質溶液１４は、平板１１に開けられた微小孔１３へピペット１５により塗布される。微小孔１３へ塗布された脂質溶液１４に含有される余剰な有機溶媒は、微小孔１３の周辺縁を徐々に伝わって取り除かれる。塗布後３０分から３時間程度で人工脂質膜が形成される。
【０００５】
当該脂質の例は、ジフィタノイルホスファチジルコリンまたはグリセリンモノオレエイトのようなリン脂質である。当該有機溶媒の例は、デカン、ヘキサデカンまたはヘキサンのような飽和炭化水素である。
【０００６】
図２１（ａ）〜（ｃ）は、貼り合わせ法による従来の人工脂質膜の形成方法を示す。図２１（ａ）において、容器２０の内部は、疎水性表面を有する平板２１によって仕切られている。当該平板２１は、テフロン（登録商標）またはポリスチレンのような樹脂からなる。
【０００７】
まず、前処理として平板２１に開けられた微小孔２２へ、スクアレンが塗布される。容器２０の一方のチャンバ内へ、電解液２３の液面の高さが微小孔２２下端の高さを越えない程度に、電解液２３が注入口２４から注入される。次に、容器２０の上方から、脂質溶液（脂質分子２５と有機溶媒との混合液）が電解液２３へ滴下され、数分間放置される。図２１（ａ）に示されるように、電解液２３の気−液界面には脂質単分子膜が形成される。脂質分子２５は親水性部と疎水性部を有しており、脂質分子２５の親水性部は、電解液２３の方へ向くように配向される。
【０００８】
そして図２１（ｂ）に示されるように、電解液２３の液面の高さが微小孔２２上端の高さを通過するまで、電解液２３が注入口２４から注入される。
【０００９】
容器２０のもう一方のチャンバ内で、同様の操作が行なわれる。すなわち、図２１（ｃ）に示されるように、液面の高さが微小孔２２下端の高さを越えない程度に、電解液２６が注入口２７から注入される。次に、容器２０の上方から、脂質溶液が電解液２６へ滴下され、数分間放置される。電解液２６の気−液界面には脂質単分子膜が形成される。電解液２６の液面の高さが微小孔２２上端の高さを通過するまで、電解液２６が注入口２７から注入される。このようにして、先に微小孔２２に形成された脂質単分子膜に、もう一方の脂質単分子膜が貼り合わされる。その結果、微小孔２２において人工脂質膜が形成される。
【００１０】
上述の２つの方法を用いて、高い再現性で安定な人工脂質膜を形成することは、熟練を必要とする。
【００１１】
特許文献１〜４は、より簡便な人工脂質膜を形成するために、μＴＡＳ技術を用いて人工脂質膜を形成する方法を開示している。
【００１２】
図２２は、特許文献１に記載されている、μＴＡＳ技術を用いる小型の人工脂質膜形成装置を示す。図２２に示される人工脂質膜形成装置は、第１の室３１と、第１の室３１から隔壁３２より隔離された第２の室３３を具備している。隔壁３２は、第１の室３１と第２の室３３とを流体的に連通する少なくとも１つの小孔３４を具備している。当該人工脂質膜形成装置を用いて、以下のように人工脂質膜が形成される。まず第１の室３１が第１水溶液で満たされ、続いて第２の室３３が脂質溶液で満たされる。小孔３４を介して第１水溶液が脂質溶液に接触する。さらに第２の室３３に満たされている脂質溶液が、第２水溶液に置換されることにより、小孔３４において人工脂質膜３５が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−０９８７１８公報（第１５頁、図５）
【特許文献２】特開平５−００７７７０公報（第３頁、図１）
【特許文献３】特開平８−１５２４２３公報（第３頁、図１）
【特許文献４】特開平４−２１５０５２公報（第５頁、図１）
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】岡田泰伸著「パッチクランプ実験技術法」吉岡書店  １９９６年９月２５日（ｐ．１３３−１３９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１に開示されている人工脂質膜形成装置は、小型で持ち運びが容易なため、非常に優れた利便性を有している。しかし、人工脂質膜の形成中から形成後にかけて、携行のために人工脂質膜形成装置に振動を与えたり、人工脂質膜形成装置を傾斜するまたはひっくり返したりすることにより、人工脂質膜形成装置内部の電解液が注入口／排出口の開口部からチャンバの外へと漏出し得る。その結果、人工脂質膜形成装置周辺が電解液によって汚濁される。さらに、小型の人工脂質膜形成装置は微量の電解液を保持するために、電解液が急速に蒸発して、安定して人工脂質膜を形成できない。
【００１６】
本発明の目的は、前記従来の課題を解決し、電解液のチャンバ外への漏出と、電解液の急速な蒸発とを防止することにより、安定して人工脂質膜を形成する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、
以下の工程Ａ〜Ｅを具備する、人工脂質膜形成方法：
以下の人工脂質膜形成装置（１００）を準備する工程Ａ
ここで、前記人工脂質膜形成装置（１００）は
第１チャンバ（１０４）と、
第２チャンバ（１０５）と、
前記第１チャンバ（１０４）および前記第２チャンバ（１０５）の間に挟まれた隔壁（１０２）と、
前記隔壁（１０２）に設けられた貫通孔からなる人工脂質膜形成部（１０３）とを備え、
前記第１チャンバ（１０４）は、１０ｐｌ以上２００μｌ以下の容量を有し、
前記第２チャンバ（１０５）は、１０ｐｌ以上２００μｌ以下の容量を有し、
１．３ ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下の粘度を有する第１電解液（２０１）を、前記第１チャンバ（１０４）に注入する工程Ｂ、
脂質（２０３）および有機溶媒を含有する脂質溶液（２０２）を前記人工脂質膜形成部（１０３）に注入する工程Ｃ、
１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下の粘度を有する第２電解液（２０４）を前記第２チャンバ（１０５）に注入し、前記第１電解液（２０１）および前記第２電解液（２０４）の間に前記脂質溶液（２０２）を挟む工程Ｄ、および
前記有機溶媒を除去して人工脂質膜を前記人工脂質膜形成部（１０３）に形成する工程Ｅ
に関する。
【００１８】
前記第１電解液（２０１）または前記第２電解液（２０４）の少なくとも一方は、水酸基を有する有機化合物を含有することが好ましい。
【００１９】
前記水酸基を有する有機化合物は、アルコールであることが好ましい。
【００２０】
前記アルコールは、低級アルコールであることが好ましい。
【００２１】
前記アルコールは、グリセリンであることも好ましい。
【００２２】
前記第１電解液（２０１）または前記第２電解液（２０４）の少なくとも一方は、高分子を含有することが好ましい。
【００２３】
前記高分子は、ポリビニルアルコールであることが好ましい。
【００２４】
前記工程Ｂにおいて、前記第１電解液（２０１）は、インクジェット法により前記第１チャンバ（１０４）に注入されることが好ましい。
【００２５】
前記工程Ｄにおいて、前記第２電解液（２０４）は、インクジェット法により前記第２チャンバ（１０５）に注入されることが好ましい。
【００２６】
前記工程Ｃにおいて、前記脂質溶液（２０２）は、インクジェット法により前記人工脂質膜形成部（１０３）に注入されることが好ましい。
【００２７】
本発明は、前記工程Ｅの後にさらに前記人工脂質膜に受容体またはイオンチャンネルの少なくとも一方を埋め込む工程Ｆを具備することが好ましい。
【００２８】
前記工程Ｂにおいて、前記第１チャンバ（１０４）は前記第１電解質（２０１）で満たされることが好ましい。
【００２９】
前記工程Ｄにおいて、前記第２チャンバ（１０５）は前記第２電解液（２０４）で満たされることが好ましい。
【００３０】
本発明の上記目的、他の目的、特徴および利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の人工脂質膜形成方法によれば、流動性を保ちつつ電解液の粘度を高めることにより、チャンバから電解液が漏出することを防止できる。その結果、電解液による装置周辺の汚濁を防げる。さらに、電解液の急速な蒸発を防止できるので、安定して人工脂質膜を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、実施形態１の人工脂質膜形成装置の斜投影図を示す。
【図２】図２は、実施形態１の人工脂質膜形成装置の断面図を示す。
【図３】図３は、実施形態１の人工脂質膜形成部の一例である貫通孔の断面を示す。
【図４】図４は、実施形態１の第１電解液注入工程を示す。
【図５】図５は、実施形態１の脂質注入工程から人工脂質膜形成工程までの工程を示す。
【図６】図６は、実施形態１の人工脂質膜形成装置を傾斜させた状態を示す。
【図７】図７は、実施形態１の人工脂質膜形成装置を上下逆にした状態を示す。
【図８】図８は、実施形態１の人工脂質膜形成装置が取扱者の手に携帯されている状態を示す。
【図９】図９は、実施形態２の人工脂質膜形成装置の断面図を示す。
【図１０】図１０は、実施形態２の人工脂質膜形成装置の分解斜投影図を示す。
【図１１】図１１は、実施形態２の第１電解液注入工程から第２電解液注入工程までの工程を示す。
【図１２】図１２は、実施形態２の人工脂質膜形成工程を示す。
【図１３】図１３は、実施形態２の人工脂質膜形成装置を傾斜させた状態を示す。
【図１４】図１４は、実施形態２の人工脂質膜形成装置を上下逆にした状態を示す。
【図１５】図１５は、実施形態２の人工脂質膜形成装置が取扱者の手に携帯されている状態を示す。
【図１６】図１６は、実施形態２における、人工脂質膜へ膜タンパク質を埋め込んだ状態を模式的に示す。
【図１７】図１７は、グリセリン濃度と電解液の粘度の関係を示す。
【図１８】図１８は、ＰＶＡ濃度と電解液の粘度の関係を示す。
【図１９】図１９は、実施形態２における、第１チャンバ内の電解液の顕微鏡写真を示す。
【図２０】図２０は、従来の人工脂質膜形成方法（泡吹き付け法）を示す。
【図２１】図２１は、従来の人工脂質膜形成方法（貼り合わせ法）を示す。
【図２２】図２２は、特許文献１の人工脂質膜形成装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１を、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
＜工程Ａ：準備工程＞
図１および図２は、本発明の実施形態１における人工脂質膜形成装置１００の斜投影図および断面図をそれぞれ示す。
【００３５】
実施形態１において、人工脂質膜形成装置１００は容器１０１を備えている。容器１０１の材料の例は、有機材料または無機材料である。有機材料が好ましい。
【００３６】
有機材料は、熱可塑性樹脂でも良いし、熱硬化性樹脂でも良い。有機材料は、汎用プラスチック、エンジニアリング・プラスチックまたはスーパーエンジニアリング・プラスチックでも良い。有機材料の例は、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリ酢酸ビニル、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）樹脂、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリサルフォン、ＰＥＥＫ（登録商標）、ポリアセタール、環状ポリオレフィン、ポリフェニレンスルファイド、ポリテトラフロロエチレンまたはポリアミドイミドである。有機材料は、複合樹脂でも良い。
【００３７】
無機材料としてはガラスが好ましい。ソーダガラス、石英、ホウケイ酸ガラス、低融点ガラス、感光性ガラスが使用され得る。ガラス以外の無機材料としては、シリコン、ゲルマニウム、インジウムリン、ガリウム砒素、窒化ガリウム、酸化アルミ、酸化シリコンまたは窒化シリコンが使用され得る。
【００３８】
容器１０１の材料は、複数の有機材料または無機材料を組み合わせた材料でも良い。容器１０１の材料は、有機材料または無機材料のいずれであっても、絶縁性を有することが好ましい。
【００３９】
容器１０１の外周面の少なくとも一部は、親水性を有することが好ましい。容器１０１の外周面の少なくとも一部を親水性にするために、酸素プラズマ処理を行なっても良いし、親水性材料で被覆しても良い。容器１０１の材料は、人工脂質膜を観察できるように透明であることが好ましいが、不透明であっても良い。
【００４０】
容器１０１の容量は、操作性の観点から２ｐｌ以上２ｍｌ以下であることが好ましい。容器１０１の容量は、１ｎｌ以上４００μｌ以下であることがより好ましい。容器１０１は、直方体であることが好ましいが、円筒形または多角形であっても良い。容器１０１は、流路またはチャンバであっても良い。
【００４１】
容器１０１は、機械加工により成型されることが好ましい。機械加工としては、射出成形、押出成形、圧縮成形、中空成形、切削加工、モールド、サンドブラスト、ドライエッチング、ウェットエッチング、ナノインプリント、ミリング、光硬化、リソグラフィまたはホットエンボスが好ましい。容器１０１は、半導体プロセスにより加工されることも好ましい。
【００４２】
隔壁１０２は、容器１０１の内部に設けられている。隔壁１０２は、容器１０１を少なくとも２つの室に分離するように設けられることが好ましい。隔壁１０２は、容器１０１の中央部に設けられることが好ましいが、容器１０１の端部に設けられても良い。
【００４３】
隔壁１０２の材料には、容器１０１の材料として使用し得る材料のいずれも使用し得る。
【００４４】
隔壁１０２の材料と異なる材料から構成される薄膜により、隔壁１０２の表面の一部を被覆しても良い。隔壁１０２の表面を被覆する薄膜の厚みは、１０ｎｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。自己組織化膜（ＳＡＭ膜）または撥水性の材料から構成される薄膜により、隔壁１０２の表面の一部を被覆しても良い。
【００４５】
隔壁１０２の材料は、有機材料または無機材料のいずれであっても、絶縁性を有することが好ましい。隔壁１０２の材料の電気抵抗率は、１０１０Ωｃｍ以上であることが好ましく、１０１２Ωｃｍ以上であることがより好ましい。隔壁１０２の材料の比誘電率は、２．０以上５０．０以下であることが好ましく、２．０以上１５．０以下であることがより好ましい。
【００４６】
隔壁１０２の表面は、撥水性であることが好ましい。隔壁１０２の表面の接触角は、９０°以上であることが好ましいが、１２０°以上１５０°以下であることがより好ましい。
【００４７】
隔壁１０２は、板状であることが最も好ましいが、膜状であっても良い。隔壁１０２の厚みは１０ｎｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以上５００μｍ以下であることがより好ましい。隔壁１０２の厚みは全面で同一であっても良いし、異なっていても良い。隔壁１０２の面積は、１μｍ２以上１００ｃｍ２以下であることが好ましく、１００μｍ２以上１ｃｍ２以下であることがより好ましい。
【００４８】
隔壁１０２は、機械加工により成型されることが好ましい。機械加工としては、射出成形、押出成形、圧縮成形、中空成形、切削加工、溶液流延、延伸、モールド、サンドブラスト、ドライエッチング、ウェットエッチング、ナノインプリント、ミリング、光硬化、リソグラフィまたはホットエンボスが好ましい。隔壁１０２は、半導体プロセスにより加工されることも好ましい。
【００４９】
隔壁１０２は、容器１０１の内部に１つだけ設けられても良いし、２つ以上設けられても良い。
【００５０】
人工脂質膜形成部１０３は、隔壁１０２の中央部に設けられることが好ましい。人工脂質膜形成部１０３は、隔壁１０２の端部に設けられても良い。人工脂質膜形成部１０３は、隔壁１０２に設けられた貫通孔であることが最も好ましい。貫通孔の断面は、円形であることが好ましい。図３は、人工脂質膜形成部１０３としての貫通孔の断面であって、隔壁１０２の法線方向から見た断面を示す。図３（ａ）は、人工脂質膜形成部１０３としての貫通孔の断面が円形であることを表している。人工脂質膜にかかる力が均等に分散されるため、貫通孔の断面は円形が好ましい。貫通孔の断面は、図３（ｂ）〜（ｅ）に示されるように、楕円形、多角形、台形または四角形でも良い。貫通孔は、図２に示されるようにテーパ状であることがより好ましい。
【００５１】
人工脂質膜形成部１０３が、その断面が円形の貫通孔である場合、人工脂質膜形成部１０３の直径は１０ｎｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上２００μｍ以下であることがより好ましい。人工脂質膜形成部１０３の面積、すなわち図３（ａ）〜（ｅ）に示した図形の面積は、７５ｎｍ２以上０．７５ｍｍ２以下であることが好ましい。人工脂質膜形成部１０３の内壁は、平滑であることが好ましいが、人工脂質膜を安定化する観点から、凹凸構造または溝構造を備えていても良い。
【００５２】
人工脂質膜形成部１０３は、隔壁１０２と同様にして成型され得る。
【００５３】
１つの人工脂質膜形成部１０３が、隔壁１０２に設けられても良いし、複数の人工脂質膜形成部１０３が設けられても良い。複数の人工脂質膜形成部１０３は、二次元的にアレイ状に配置されることが好ましい。複数の人工脂質膜形成部１０３は、正方格子、斜方格子、六方格子、単純長方格子または面心長方格子に配置されることが好ましい。複数の人工脂質膜形成部１０３の形状は、すべてが同じでも良いし、異なっていても良い。複数の人工脂質膜形成部１０３の面積は、すべて同じでも良いし、異なっていても良い。
【００５４】
第１チャンバ１０４は、容器１０１の一端に設けられている。第１チャンバ１０４は、容器１０１の内壁と隔壁１０２との間に設けられていることが好ましく、容器１０１の内壁および隔壁１０２により形成されることが最も好ましい。第１チャンバ１０４の容量は、操作性の観点から１ｐｌ以上１ｍｌ以下であることが好ましく、１０ｐｌ以上２００μｌ以下であることがより好ましい。第１チャンバ１０４は、電解液を注入するための注入口を備えることが好ましい。第１チャンバ１０４は、電解液を排出するための排出口を備えることが好ましい。第１チャンバ１０４は、流路を介して電解液溜めに接続されていても良い。電解液溜めの容量を、第１チャンバ１０４の容量に含めても良いし、含めなくても良い。第１チャンバ１０４の開口部に蓋または栓を設けても良いし、第１チャンバ１０４の開口部に膜を貼っても良い。
【００５５】
第２チャンバ１０５は、隔壁１０２を介して第１チャンバ１０４の反対側に設けられている。第２チャンバ１０５は、容器１０１の内壁と隔壁１０２との間に設けられていることが好ましく、容器１０１の内壁および隔壁１０２により形成されることが最も好ましい。第２チャンバ１０５の容量は、操作性の観点から１ｐｌ以上１ｍｌ以下であることが好ましく、１０ｐＬ以上２００μｌ以下であることがより好ましい。第２チャンバ１０５の容積は、第１チャンバ１０４の容積と同じでも良いし、異なっていても良い。第２チャンバ１０５は、電解液を注入するための注入口を備えることが好ましい。第２チャンバ１０５は、電解液を排出するための排出口を備えることが好ましい。第２チャンバ１０５は、流路を介して電解液溜めに接続されていても良い。電解液溜めの容量は、第２チャンバ１０５の容量に含められても良いし、含められなくても良い。第２チャンバ１０５の開口部に蓋または栓を設けても良いし、第２チャンバ１０５の開口部に膜を貼っても良い。
【００５６】
次に、人工脂質膜の形成手順を説明する。図４および図５は本発明の実施形態１における人工脂質膜形成方法を表す。図４および図５においては、図１および図２と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５７】
＜工程Ｂ：第１電解液注入工程＞
図４は、第１電解液注入工程を表す。第１電解液注入工程では、第１電解液２０１を第１開口部１０６から第１チャンバ１０４内へ注入して、第１チャンバ１０４を第１電解液２０１により満たす。第１電解液２０１は、人工脂質膜形成部１０３を通過して、第１チャンバ１０４から第２チャンバ１０５へ移動しないことが好ましい。
【００５８】
第１電解液２０１は、ＫＣｌを含有することが好ましく、等張のＫＣｌ液であることがより好ましい。第１電解液２０１は、細胞内の生理的条件と同じであることが好ましい。第１電解液２０１のｐＨは、７付近が好ましい。第１電解液２０１は、ＨＥＰＥＳ、リン酸緩衝液（ＰＢＳ）またはリン酸緩衝生理食塩水のような緩衝液であっても良く、電気生理実験で用いられる一般的な溶液であっても良い。第１電解液２０１のＣａ２＋濃度は、１０〜１００ｎＭであることが好ましい。Ｃａ２＋濃度の調節には、ＥＧＴＡのようなＣａ２＋キレータを用いても良い。
【００５９】
第１電解液２０１は、Ｔｙｒｏｄｅ液を含有することが好ましい。第１電解液２０１は、ＮａＣｌ  １３７ｍＭ、ＫＣｌ  ２．６８ｍＭ、ＣａＣｌ２  １．８ｍＭ、ＮａＨ２ＰＯ４  ０．３２ｍＭ、Ｇｌｕｃｏｓｅ  ５．５６ｍＭ、ＮａＨＣＯ３  １．１６ｍＭを含有することが好ましい。第１電解液２０１は、ＮａＣｌ  １４０ｍＭ、ＫＣｌ  ５．４ｍＭ、ＣａＣｌ２  １．８ｍＭ、ＭｇＣｌ２  １ｍＭ、ＮａＨＰＯ４  ０．３ｍＭ、Ｇｌｕｃｏｓｅ  ５ｍＭ、ＨＥＰＥＳ  ５ｍＭ（ｐＨ７．４）を含有していても良い。第１電解液２０１は、ＫＣｌ  １４０ｍＭ、ＭｇＣｌ２  １ｍＭ、ＣａＣｌ２  １ｍＭ、ＥＧＴＡ  １０ｍＭ、Ｍｇ−ＡＴＰ  ２ｍＭ、ＮａＯＨ−ＨＥＰＥＳ  １０ｍＭ（ｐＨ７．３）を含有していても良い。
【００６０】
第１電解液２０１中のＣｌ−は、膜非透過性の陰イオンであるＳＯ４２−、Ｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ、ｇｌｕｃｏｎａｔｅ、ｇｌｕｔａｍａｔｅまたはａｓｐａｒｔａｔｅで置換されることが好ましい。第１電解液２０１は、微生物が繁殖しないように、−２０℃で冷凍保存されることが好ましい。第１電解液２０１中の陽イオンは、膜非透過性の有機塩基に置換されることが好ましい。第１電解液２０１中の陽イオンは、ｔｅｔｒａｅｃｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍまたはＮ−ｍｅｔｈｙｌ−Ｄ−ｇｌｕｃａｍｉｎｅに置換されることが好ましい。第１電解液２０１に含有されるＥＧＴＡは、ＢＡＰＴＡに置換されることが好ましい。第１電解液２０１は、ＡＴＰを含有していても良い。受容体の機能を維持するため、第１電解液２０１は０．１〜０．３ｍＭのＧＴＰを含有していても良い。
【００６１】
第１電解液２０１の粘度は、１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。第１電解液２０１は、電圧降下を小さくする観点およびイオン電導度を高める観点から、流動性を有することが好ましい。第１電解液２０１は、液状または半液状であることが好ましい。
【００６２】
第１電解液２０１の粘度は、水溶性の物質により調整されることが好ましい。第１電解液２０１の粘度は、増粘剤により調整されることが好ましい。第１電解液２０１の粘度は、水酸基、カルボキシル基、アミノ基またはスルホン基のような親水性を示す官能基を有する有機化合物により調整されても良い。有機化合物としては、炭素数１以上１０以下の有機化合物が好ましく、炭素数１以上５以下の有機化合物がより好ましい。
【００６３】
第１電解液２０１の粘度は、アルコールにより調整されることが好ましい。アルコールは、１価アルコールまたは多価アルコールのいずれでも良い。アルコールは、グリセリンのような低級アルコールであることが好ましい。
【００６４】
第１電解液２０１の粘度は、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、ソルビトール、キシリトール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンメチルグルコシド、マルチトール、マンニトールまたはグルコースのような糖または糖アルコールにより調整されても良い。糖としては、単糖類、二糖類、三糖類、四糖類または多糖類を使用し得る。
第１電解液２０１は、２０℃における純水の粘度（１．０ｍＰａ・ｓ）よりも高い粘度を有することが好ましい。
【００６５】
第１電解液２０１の粘度は、高分子により調整されても良い。第１電解液２０１の粘度は、水酸基、カルボキシル基、アミノ基またはスルホン基のような親水性を示す官能基を有する高分子により調整されても良い。高分子としては、ポリビニルアルコールが好ましいが、ポリアクリルアミドまたはメタクリル酸２―ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）も使用し得る。高分子は、ホモポリマーまたはコポリマーのいずれであっても良い。
【００６６】
高分子は、合成高分子であることが好ましいが、半合成高分子または天然高分子であっても良い。高分子としては、アラビアゴム、カルボキシビニルポリマ、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコール、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、キタンサンガム、合成ケイ酸ナトリウム、合成ケイ酸マグネシウム、ジメチルジステアリルアンモニウムヘクトライト、シクロデキストリン、ポリアクリル酸ナトリウム、ゼラチン、カゼイン、コラーゲン、ヒアルロン酸、アルブミン、ペクチン、タマリンドガム、グアーガム、カラギーナンまたはカロブビーンガムを使用し得る。
【００６７】
第１電解液２０１の粘度を調整する物質は、人工脂質膜のような膜タンパク質を安定化する物質であることが好ましい。
【００６８】
第１電解液２０１の粘度を調整する物質の濃度は、注入の容易性の観点から、１％以上９９％以下であることが好ましく、１％以上５０％以下であることがより好ましい。第１電解液２０１の粘度を調整する物質の濃度は、注入の容易性の観点から、０．０８７ｗ／ｗ％以上２０ｗ／ｗ％以下であることが好ましく、０．０８７ｗ／ｗ％以上１２ｗ／ｗ％以下であることがより好ましい。第１電解液２０１中のグリセリン濃度は、１％以上９９％以下であることが好ましく、１％以上５０％以下であることがより好ましい。第１電解液２０１中のＰＶＡ濃度は、０．０８７ｗ／ｗ％以上１２ｗ／ｗ％以下であることが好ましい。本明細書において、単に％と標記する場合は、体積濃度を表す。ｗ／ｗ％と標記する場合は、重量濃度を表す。
【００６９】
第１電解液２０１の電気抵抗率は、電圧降下を小さくする観点から、１μΩｍ以上１００ｋΩｍ以下であることが好ましく、１ｍΩｍ以上１０Ωｍ以下であることがより好ましい。第１電解液２０１は、人工脂質膜を観察する観点から、透明であることが好ましいが、不透明であっても良い。
【００７０】
第１チャンバ１０４へ注入される第１電解液２０１の量は、１０ｐｌ以上２００μｌ以下であることが好ましく、１ｎｌ以上２００μｌ以下であることがより好ましい。第１電解液２０１は、静止していることが最も好ましいが、流動していても良い。第１電解液２０１が流動する場合、人工脂質膜の形成に実質的に関与する第１電解液２０１の量が、上記容量の範囲内であることが好ましい。第１チャンバ１０４内に第１電解液２０１を注入した後、余剰の第１電解液２０１を排出することにより、第１チャンバ１０４内の第１電解液２０１の量を調整しても良い。
【００７１】
第１電解液２０１は、ピペットを用いて第１チャンバ１０４に注入されることが好ましいが、管、流路、スポイトまたはシリンジを用いて第１チャンバ１０４に注入されても良い。第１電解液２０１は、第１チャンバ１０４へと連続的に注入されても良いし、断続的に注入されても良い。第１電解液２０１は、液滴状で第１チャンバ１０４に注入されても良い。液滴状の第１電解液２０１を注入する方法としては、インクジェット法、静電噴霧法、超音波法、ドットインパクト法または微小液滴塗布法を利用し得る。
【００７２】
インクジェット法とは、液体を微小液滴にして目的の位置へ注入する方法である。微小液滴塗布法とは、先端を細く絞ったキャピラリの中に液体を満たし、キャピラリ管の中に挿入されたニードルを移動させることにより、キャピラリ内に充填した液体を注入する方法である。インクジェット法はピエゾ方式であることが最も好ましいが、サーマル方式でも良い。微小液滴塗布法とは、先端に開口部を有するキャピラリの内部にニードルを設けて、そのニードルの移動によりキャピラリ内に充填した液体を対象物に塗布する方法である。
【００７３】
第１電解液２０１は、手動、半手動または自動で第１チャンバ１０４に注入される。第１電解液２０１の注入時間は、１マイクロ秒以上１０秒以下であることが好ましく、１マイクロ秒以上１秒以下であることがより好ましい。第１電解液２０１の注入速度は、第１電解液注入工程において一定でも良いし、変化しても良い。
【００７４】
第１電解液２０１の乾燥を抑制する観点から、第１電解液注入工程において、第１電解液２０１は、室温に維持されることが好ましい。第１電解液２０１は、０℃以上４０℃以下に維持されることが好ましく、１０℃以上３０℃以下に維持されることがより好ましい。第１電解液注入工程において、人工脂質膜形成装置１００の周辺の相対湿度は、５０％以上１００％以下に維持されることが好ましい。
【００７５】
メンブランフィルターを通して、第１電解液２０１に含有される塵または混雑物が除去されることが好ましい。
【００７６】
第１電解液注入工程では、第１電解液２０１は、毛細管力、重力、表面張力または遠心力により第１チャンバ１０４へ注入されることが好ましい。
【００７７】
第１電解液注入工程では、第１電解液２０１を第１チャンバ１０４へ注入し終えたことを検出しても良い。注入の終了は、光学顕微鏡による観察により検出されても良く、第１チャンバ１０４に複数の電極を設けて、電気伝導度を測定することにより検出されても良い。第１電解液注入工程では、人工脂質膜形成部１０３の上端を越えるまで、第１電解液２０１は第１チャンバ１０４へ注入されることが好ましい。
【００７８】
第１電解液２０１は、単一の粘度を有する均一な電解液であることが最も好ましい。第１電解液２０１は、１．３ ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下の粘度を有する複数の電解液を組み合わせた電解液でも良い。第１電解液２０１の粘度は勾配があっても良い。第１電解液２０１の粘度の勾配は、連続的でも良いし、不連続でも良い。
【００７９】
第１電解液２０１は微量なので、第１電解液２０１の粘度が不足していると、第１チャンバ１０４または第２チャンバ１０５の開口部に蓋または栓を設けたり、膜を貼ったりする間に第１電解液２０１が蒸発してしまうことがある。このため、操作に注意を要する。
【００８０】
＜工程Ｃ：脂質溶液注入工程＞
図５（ａ）は、脂質溶液注入工程を表す。脂質溶液注入工程では、人工脂質膜形成部１０３へ脂質溶液２０２を注入する。脂質溶液注入工程では、第２チャンバ１０５側から脂質溶液２０２を注入することが好ましい。
【００８１】
脂質溶液２０２は、脂質２０３を有機溶媒に分散した溶液であることが好ましい。脂質２０３は、分子中にリン酸または糖を含有する複合脂質であることが好ましい。脂質２０３は、単純脂質または誘導脂質を含有していても良い。脂質２０３は、リン脂質であることが最も好ましいが、糖脂質、リポ脂質、スルホ脂質、スフィンゴリン脂質、グリセロリン脂質、アゾレクチン、またはその他の天然由来の脂質であっても良いし、合成脂質でも良い。合成脂質は高純度で化学的に安定な試薬を得やすいので、天然由来の脂質より好ましい。脂質２０３としては、ジフィタノイルフォスファジルコリン、グリセリンモノオレエイト、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリンまたはジパルミトイルホスファチジルコリンを使用し得る。脂質２０３の脂肪酸部分は、炭素数が１０から２０の飽和脂肪酸または不飽和脂肪酸であることが好ましい。脂質２０３は、１種類の脂質を使用しても良いし、２種類以上の脂質を混合した脂質を使用しても良い。
【００８２】
脂質溶液２０２に含有される有機溶媒は、デカン、ヘキサデカン、ヘキサンまたはクロロホルムのような飽和炭化水素であることが好ましい。有機溶媒に対する脂質２０３の濃度は、１〜５０ｍｇ／ｍｌであることが好ましく、４〜４０ｍｇ／ｍｌであることがより好ましい。
【００８３】
脂質溶液２０２は、脂質２０３と有機溶媒のほかに、人工脂質膜に正味の表面電荷を持たせるために、ホスファチジルセリンまたはホスファチジルイノシトールを含有していても良い。人工脂質膜の表面電荷はマイナスであることが好ましい。ホスファチジルセリンまたはホスファチジルイノシトールは、脂質溶液注入工程の前に予め脂質溶液２０２に混合されても良いし、人工脂質膜形成工程の後で脂質溶液２０２に混合されても良い。
【００８４】
脂質溶液２０２は、脂質２０３と有機溶媒のほかに、受容体、イオンチャンネルまたはＧタンパクのような生体膜タンパクまたは分泌タンパクを含有していることが好ましい。脂質溶液２０２は、グラミシジンのようなポリペプチドを含有していても良い。１種類の生体膜タンパク、分泌タンパクまたはポリペプチドは、１種類だけ脂質溶液２０２に含有されていても良いし、複数の種類のそれらが脂質溶液２０２に含有されていても良い。生体膜タンパク、分泌タンパクまたはポリペプチドは、脂質溶液注入工程の前に予め脂質溶液２０２に混合されることにより人工脂質膜に導入されても良く、人工脂質膜形成工程の後で人工脂質膜に導入されても良い。
【００８５】
人工脂質膜形成工程の後で生体膜タンパク、分泌タンパクまたはポリペプチドを人工脂質膜に導入する場合、生体膜タンパク、分泌タンパクまたはポリペプチドを一旦ベシクルに組み込んで、ベシクルを人工脂質膜へ融合しても良いし、公知の混合技術を用いても良い。人工脂質膜形成工程の後で生体膜タンパク質、分泌タンパクまたはポリペプチドを人工脂質膜に導入する場合は、これらを混合するための機構が人工脂質膜形成装置１００に設けられても良い。
【００８６】
人工脂質膜形成部１０３へ注入される脂質溶液２０２の量は、人工脂質膜を作成する容易性の観点から、１ｐｌ以上１０μｌ以下であることが好ましく、１ｎｌ以上２μｌ以下であることがより好ましい。
【００８７】
脂質溶液２０２は、ピペットにより注入されることが好ましいが、管、流路、スポイトまたはシリンジにより注入されても良い。脂質溶液２０２は、連続的に注入されても良いし、断続的に注入されても良い。脂質溶液２０２は、液滴状で注入されても良い。脂質溶液２０２は、インクジェット法、微小液滴塗布法、ドットインパクト法、静電噴霧法または超音波法により人工脂質膜形成部１０３へ注入されても良い。インクジェット法はピエゾ方式であることが最も好ましいが、サーマル方式でも良い。
【００８８】
脂質溶液２０２は、手動、半手動または自動で人工脂質膜形成部１０３へ注入される。脂質溶液２０２の注入時間は、１マイクロ秒以上１０秒以下であることが好ましく、１マイクロ秒以上１秒以下であることがより好ましい。脂質溶液２０２の注入速度は、脂質溶液注入工程において一定でも良いし、変化しても良い。
【００８９】
脂質溶液注入工程では、脂質溶液２０２は、毛細管力、重力、表面張力または遠心力により人工脂質膜形成部１０３へ注入されることが好ましい。
【００９０】
脂質溶液注入工程では、脂質溶液２０２を人工脂質膜形成部１０３へ注入し終えたことを検出しても良い。注入の終了は、光学顕微鏡による観察により検出されても良く、隔壁１０２に複数の電極を設けて、電気伝導度を測定することにより検出されても良い。
【００９１】
第１電解液２０１は微量なので、第１電解液２０１の粘度が不足していると、ピペットを用いて人工脂質膜形成部１０３に脂質溶液を注入している間に第１電解液２０１が蒸発してしまうことがある。このため、操作に注意を要する。
【００９２】
＜工程Ｄ：第２電解液注入工程＞
図５（ｂ）は、第２電解液注入工程を表す。第２電解液注入工程では、第２電解液２０４が第２開口部１０７を介して第２チャンバ１０５へ注入される。
【００９３】
第２電解液２０４は、ＫＣｌを含有することが好ましく、等張のＫＣｌ液であることがより好ましい。第２電解液２０４は、細胞内の生理的条件と同じであることが好ましい。第２電解液２０４のｐＨは、７付近が好ましい。第２電解液２０４は、ＨＥＰＥＳ、リン酸緩衝液（ＰＢＳ）またはリン酸緩衝生理食塩水のような緩衝液であっても良く、電気生理実験で用いられる一般的な溶液であっても良い。第２電解液２０４のＣａ２＋濃度は、１０〜１００ｎＭであることが好ましい。Ｃａ２＋濃度の調節には、ＥＧＴＡのようなＣａ２＋キレータを用いても良い。
【００９４】
第２電解液２０４は、Ｔｙｒｏｄｅ液を含有することが好ましい。第２電解液２０４は、ＮａＣｌ  １３７ｍＭ、ＫＣｌ  ２．６８ｍＭ、ＣａＣｌ２  １．８ｍＭ、ＮａＨ２ＰＯ４  ０．３２ｍＭ、Ｇｌｕｃｏｓｅ  ５．５６ｍＭ、ＮａＨＣＯ３  １．１６ｍＭを含有することが好ましい。第２電解液２０４は、ＮａＣｌ  １４０ｍＭ、ＫＣｌ  ５．４ｍＭ、ＣａＣｌ２  １．８ｍＭ、ＭｇＣｌ２  １ｍＭ、ＮａＨＰＯ４  ０．３ｍＭ、Ｇｌｕｃｏｓｅ  ５ｍＭ、ＨＥＰＥＳ  ５ｍＭ（ｐＨ７．４）を含有していても良い。第２電解液２０４は、ＫＣｌ  １４０ｍＭ、ＭｇＣｌ２  １ｍＭ、ＣａＣｌ２  １ｍＭ、ＥＧＴＡ  １０ｍＭ、Ｍｇ−ＡＴＰ  ２ｍＭ、ＮａＯＨ−ＨＥＰＥＳ  １０ｍＭ（ｐＨ７．３）を含有していても良い。
【００９５】
第２電解液２０４中のＣｌ−は、膜非透過性の陰イオンであるＳＯ４２−、Ｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ、ｇｌｕｃｏｎａｔｅ、ｇｌｕｔａｍａｔｅまたはａｓｐａｒｔａｔｅで置換されることが好ましい。第２電解液２０４は、微生物が繁殖しないように、−２０℃で冷凍保存されることが好ましい。第２電解液２０４中の陽イオンは、膜非透過性の有機塩基に置換されることが好ましい。第２電解液２０４中の陽イオンは、ｔｅｔｒａｅｃｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍまたはＮ−ｍｅｔｈｙｌ−Ｄ−ｇｌｕｃａｍｉｎｅに置換されることが好ましい。第２電解液２０４に含有されるＥＧＴＡは、ＢＡＰＴＡに置換されることが好ましい。第２電解液２０４は、ＡＴＰを含有していても良い。受容体の機能を維持するため、第２電解液２０４は０．１〜０．３ｍＭのＧＴＰを含有していても良い。
【００９６】
第２電解液２０４の粘度は、１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。第２電解液２０４の粘度は、第１電解液２０１の粘度と等しいことが好ましいが、第１電解液２０１の粘度と異なっていても良い。第２電解液２０４は、電圧降下を小さくする観点およびイオン電導度を高める観点から、流動性を有することが好ましい。第２電解液２０４は、液状または半液状であることが好ましい。
【００９７】
第２電解液２０４の粘度は、第１電解液２０１と同様に調整される。
【００９８】
第２電解液２０４は、２０℃における純水の粘度（１．０ｍＰａ・ｓ）よりも高い粘度を有することが好ましい。
【００９９】
第２電解液２０４の電気抵抗率は、電圧降下を小さくする観点から、１μΩｍ以上１００ｋΩｍ以下であることが好ましく、１ｍΩｍ以上１０Ωｍ以下であることがより好ましい。第２電解液２０４は、人工脂質膜を観察する観点から、透明であることが好ましいが、不透明であっても良い。
【０１００】
第２チャンバ１０５へ注入される第２電解液２０４の量は、１０ｐｌ以上２００μｌ以下であることが好ましく、１ｎｌ以上２００μｌ以下であることがより好ましい。第２電解液２０４は静止していることが最も好ましいが、流動していても良い。第２電解液２０４が流動する場合、人工脂質膜の形成に実質的に関与する第２電解液２０４の量が、上記容量の範囲内であることが好ましい。第２チャンバ１０５内に第２電解液２０４を注入した後、余剰の第２電解液２０４を排出することにより、第２チャンバ１０５内の第２電解液２０４の量を調整しても良い。
【０１０１】
第２電解液２０４は、ピペットにより第２チャンバ１０５に注入されることが好ましいが、管、流路、スポイトまたはシリンジにより第２チャンバ１０５内に注入されても良い。第２電解液２０４は、第２チャンバ１０５へと連続的に注入されても良いし、断続的に注入されても良い。第２電解液２０４は、液滴状で第２チャンバ１０５に注入されても良い。液滴状の第２電解液２０４を注入する方法としては、インクジェット法、微小液滴塗布法、ドットインパクト法、静電噴霧法、超音波法または微小液滴塗布法を利用し得る。インクジェット法はピエゾ方式であることが最も好ましいが、サーマル方式でも良い。
【０１０２】
第２電解液２０４は、手動、半手動または自動で注入される。第２電解液２０４の注入時間は、１マイクロ秒以上１０秒以下であることが好ましく、１マイクロ秒以上１秒以下であることがより好ましい。第２電解液２０４の注入速度は、第２電解液注入工程において一定でも良いし、変化しても良い。
【０１０３】
第２電解液２０４の乾燥を抑制する観点から、第２電解液注入工程において、第２電解液２０４は、室温に維持されることが好ましい。第２電解液２０４は、０℃以上４０℃以下に維持されることが好ましく、１０℃以上３０℃以下に維持されることがより好ましい。人工脂質膜形成装置１００の周辺の相対湿度は、５０％以上１００％以下に維持されることが好ましい。
【０１０４】
メンブランフィルターを通して、第２電解液２０４に含有される塵または混雑物が除去されることが好ましい。
【０１０５】
第２電解液注入工程では、第２電解液２０４は、毛細管力、重力、表面張力または遠心力により第２チャンバ１０５へ注入されることが好ましい。
【０１０６】
第２電解液注入工程では、第２電解液２０４を第２チャンバ１０５へ注入し終えたことを検出しても良い。注入の終了は、光学顕微鏡による観察により検出されても良く、第２チャンバ１０５に複数の電極を設けて、電気伝導度を測定することにより検出されても良い。第２電解液注入工程では、人工脂質膜形成部１０３の上端を越えるまで、第２電解液２０４を第２チャンバ１０５へ注入することが好ましい。第２電解液注入工程では、第２電解液２０４は第２チャンバ１０５へ注入されることが好ましい。
【０１０７】
第２電解液２０４は、単一の粘度を有する均一な電解液であることが最も好ましい。第２電解液２０４は、１．３ ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下の粘度を有する複数の電解液を組み合わせた電解液でも良い。第２電解液２０４の粘度は、勾配を有しても良い。第２電解液２０４の粘度の勾配は、連続的でも良いし、不連続でも良い。
【０１０８】
第２電解液２０４は微量なので、第２電解液２０４の粘度が不足していると、第１チャンバ１０４または第２チャンバ１０５の開口部に蓋または栓を設けたり、膜を貼ったりする間に第２電解液２０４が蒸発してしまうことがある。このため、操作に注意を要する。
【０１０９】
＜工程Ｅ：人工脂質膜形成工程＞
図５（ｃ）は、人工脂質膜形成工程を示す。人工脂質膜形成工程では、人工脂質膜形成部１０３に人工脂質膜２０５が形成される。人工脂質膜２０５は、脂質二重膜であることが最も好ましいが、単分子膜、四重膜または六重膜のような多重膜を含んでいても良い。人工脂質膜形成工程では、第１電解液２０１および第２電解液２０４の水圧により、または外部からの圧力により、脂質溶液２０２の薄膜から余剰な有機溶媒および脂質２０３を除去することが好ましい。余剰な有機溶媒および脂質２０３は、隔壁１０２の外周面に沿って、除去されることが好ましい。有機溶媒および脂質２０３の除去を促進し、かつ、これらが必要以上に除去されないように、隔壁１０２の少なくとも一方の外周面に、溝構造または凹凸構造のような微小流体を制御する構造を設けても良い。
【０１１０】
人工脂質膜形成工程では、余剰な有機溶媒および脂質２０３を除去するため、第１電解液２０１および／または第２電解液２０４の液面を上下させても良い。
【０１１１】
人工脂質膜形成工程では、余剰な有機溶媒および脂質２０３を除去するため、人工脂質膜の両面に電圧を印加しても良い。人工脂質膜２０５の両面に印加する電圧は、１ｍＶ以上１Ｖ以下であることが好ましく、５０ｍＶ以上２００ｍＶ以下であることがより好ましい。印加する電圧は、ＤＣ電圧であっても良いし、ＡＣ電圧であっても良い。
【０１１２】
人工脂質膜形成工程は、人工脂質膜２０５の形成を検出する工程を具備していても良い。人工脂質膜２０５の形成は、光学顕微鏡を用いた観察によって、または人工脂質膜２０５の吸光度の測定によって検出することができる。第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５に複数の電極１０８を設けて、人工脂質膜２０５の膜抵抗、膜容量、膜電流または他の電気的特性を測定することにより、人工脂質膜２０５の形成を検出することもできる。
【０１１３】
第１電解液２０１は微量なので、第１電解液２０１の粘度が不足していると、人工脂質膜形成工程の間に第１電解液２０１が蒸発してしまうことがある。このため、操作に注意を要する。第２電解液２０４についても同様である。
【０１１４】
電極１０８は、非分極性の電極であることが好ましい。電極１０８の材料は、電気化学測定に適した電極材料であることが好ましく、Ａｕ、ＰｔまたはＡｇのような単体金属であっても良い。
【０１１５】
電極１０８は、Ａｇ／ＡｇＣｌ電極であることが最も好ましいが、飽和カロメル電極、水素電極カーボン電極、グラファイト電極またはカーボンナノチューブ電極のような無機材料を用いた電極でも良い。電極１０８は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であっても良く、電界効果トランジスタのゲート電極、ソース電極またはドレイン電極であっても良い。電極１０８は、イオン感応電界効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）またはゲル電極であっても良い。
【０１１６】
電極１０８を用いて、第１電解液２０１または第２電解液２０４に含有されるイオン、酵素、反応生成物または基質のような化学物質を測定しても良い。
【０１１７】
電極１０８は、ワイヤ状であることが好ましいが、薄膜状、棒状、平板状、円柱状、四角柱状、多角柱状、コイル状またはメッシュ状でも良い。取扱いの容易性の観点から、電極１０８がワイヤ状である場合、電極１０８の長さは、１０ｎｍ以上１ｃｍ以下であることが好ましい。電極１０８がワイヤ状である場合、電極１０８の直径は、１０ｎｍ以上１ｃｍ以下であることが好ましい。
【０１１８】
電極１０８が平板状である場合、電極１０８の長さ、幅および厚みは、それぞれ１０ｎｍ以上１ｃｍ以下であることが好ましい。電極１０８が薄膜状である場合、電極１０８の長さおよび幅は、それぞれ１０ｎｍ以上１ｃｍ以下であることが好ましい。電極１０８が薄膜状である場合、電極１０８の厚みは１０ｎｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上１μｍ以下であることがより好ましい。
【０１１９】
電極１０８は、容器１０１の内壁に設けられることが好ましいが、容器１０１の側壁または底部に設けられても良い。電極１０８は、人工脂質膜形成装置１００内の、容器１０１の内壁に接触しない位置に設けられても良い。
【０１２０】
電極１０８は１つでも良いし、複数でも良い。電極１０８を複数個設ける場合は、全部の電極１０８が同じ材料から構成されても良いし、それぞれ異なる材料から構成されても良い。電極１０８を複数個設ける場合は、全部の電極１０８が同じ形状を有しても良いし、それぞれ異なる形状を有しても良い。電極１０８を複数個設ける場合は、全部の電極１０８が同じ大きさであっても良いし、それぞれ異なる大きさであっても良い。
【０１２１】
かかる構成と動作の手順によれば、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度が高いので、第１電解液２０１および第２電解液２０４が、注入口２４および排出口３０４の開口部から、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外へ漏出することを抑制できる。その結果、人工脂質膜形成装置１００周辺の電解液による汚濁を防ぐことができる。さらに、微量な第１電解液２０１および第２電解液２０４が急速に蒸発することが抑制されるので、人工脂質膜２０５を安定に形成することができる。
【０１２２】
実施形態１においては、図１に示されるように、人工脂質膜形成装置１００を水平面に設置して動作させることが好ましいが、傾斜面に設置して動作させることもできる。なぜなら、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度が高いので、人工脂質膜形成装置１００を傾斜面に設置しても、第１電解液２０１および第２電解液２０４が、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外へ漏出することが抑制されるためである。
【０１２３】
人工脂質膜２０５を形成する工程の途中で、人工脂質膜形成装置１００に振動が加わったり、人工脂質膜形成装置１００が傾斜したり、人工脂質膜形成装置１００にひっくり返ったりする場合がある。人工脂質膜２０５が形成された後、人工脂質膜形成装置１００に振動が加わったり、人工脂質膜形成装置１００が傾斜したり、人工脂質膜形成装置１００がひっくり返ったりする場合もある。特に人工脂質膜形成装置１００が小型である場合に、このようなトラブルが起きやすい。
【０１２４】
しかし、実施形態１では、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度が高いので、人工脂質膜形成装置１００に振動が加わったり、人工脂質膜形成装置１００が傾斜したり、人工脂質膜形成装置１００がひっくり返ったりした場合でも、第１電解液２０１および第２電解液２０４が、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外へ漏出することが抑制される。
【０１２５】
図６に示されるように、人工脂質膜形成装置１００は、傾斜した状態で動作させることができる。図７に示されるように、人工脂質膜形成装置１００は、図１に示す状態とは上下逆転させた向きの状態で動作させることもできる。人工脂質膜形成装置１００は、静止していても良いし、運動していても良いし、振動していても良い。
【０１２６】
図８に示されるように、人工脂質膜形成装置１００は、取扱者が手に携帯しながら動作させても良い。第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度が高いので、図８に示されるように、取扱者の手ぶれが生じても、第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出を抑制することができるためである。図８に示されるように、人工脂質膜形成装置１００は、携帯端末の一部に内蔵されても良い。
【０１２７】
実施形態１において、第１電解液注入工程および第２電解液注入工程の後で、脂質溶液注入工程を行なっても良い。すなわち、従来技術である泡吹き付け法、ピペッティング法または刷毛塗り法を本実施形態に適用しても良い。本実施形態において、第１電解液注入工程および脂質溶液注入工程を同時に行い、かつ、第２電解液注入工程および脂質溶液注入工程を同時に行なっても良い。すなわち、従来技術である貼り合わせ法を本実施形態に適用しても良い。
【０１２８】
実施形態１において、第１電解液注入工程から人工脂質膜形成工程までの一連の工程は、２０℃以上６０℃以下で行なわれることが好ましく、２５℃以上４０℃以下で行われることがより好ましい。
【０１２９】
実施形態１の人工脂質膜形成方法を用いて、バイオセンサを製造することが可能である。本実施形態の人工脂質膜形成方法を用いたバイオセンサは、有機化合物の検出に利用することが好ましい。有機化合物は、揮発性有機化合物、生体分子、診断マーカ、タンパク質、ペプチド、塩基または代謝物質であることが好ましい。バイオセンサの被検出物質をトラップまたは濃縮する効果が期待できるため、電解液の粘度を調整することが好ましい。
【０１３０】
従来の固体状ゲルと比べると、流動性を有する電解液中では、被検出物質は速やかに拡散する。したがって、電解液を用いるバイオセンサは、固体状ゲルを用いるバイオセンサよりも迅速なセンシングが期待される。実施形態１の人工脂質膜形成方法を用いたバイオセンサは、分析装置へ適用されることが好ましい。分析装置としては、臨床検査用分析装置、電気化学分析装置、ガス分析装置、味覚分析装置、神経生理解析装置、イオンチャンネル解析装置、イオンチャンネル機能解析装置またはドラッグスクリーニング装置が挙げられる。実施形態１の人工脂質膜形成方法は、化学物質検出装置、生体分子分析装置、大気汚染物質分析装置、水質汚染物質分析装置、残留農薬分析装置、食品成分分析装置、麻薬分析装置、飲酒判定装置、喫煙判定装置、爆薬探索装置、ガス漏れ検知器、火災報知機、不明者探索装置、個人識別装置、空気清浄機、生活習慣病診断装置、尿分析装置、体液分析装置、呼気分析装置、血液分析装置、血中ガス分析装置またはストレス計測器へ適用されても良い。
【０１３１】
（実施形態２）
以下本発明の実施形態２について、図面を参照しながら説明する。
【０１３２】
＜工程Ａ：準備工程＞
図９および図１０は、本発明の実施形態２における人工脂質膜形成装置１００の断面図および分解斜投影図をそれぞれ示す。実施形態２については、実施形態１と同じ構成に同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１３３】
実施形態２と実施形態１との最も大きな相違点は、実施形態２ではμＴＡＳ技術により人工脂質膜２０５を形成することである。具体的には、第１チャンバ１０４および／または第２チャンバ１０５がマイクロ流路またはマイクロ孔である点である。μＴＡＳ技術により第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５を微細化するので、電解液の量Ｖに対する、電解液とチャンバとの接触面積Ｓの比、すなわち、Ｓ／Ｖ値は大きくなる。その結果、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５から、第１電解液２０１および第２電解液２０４が漏出することをさらに抑制できる。
【０１３４】
第１基板３０１の材料には、容器１０１の材料として使用し得る材料のいずれも使用し得る。第１基板３０１の材料は、絶縁体であることが最も好ましい。
【０１３５】
第１基板３０１の外周面の少なくとも一部は親水性を有することが好ましい。第１基板３０１の外周面の少なくとも一部を親水性にするために、酸素プラズマ処理を行なっても良いし、親水性材料で被覆しても良い。
【０１３６】
第１基板３０１の材料は、人工脂質膜２０５を観察できるように透明であることが好ましいが、不透明であっても良い。
【０１３７】
第１基板３０１は、平板状であることが最も好ましいが、円盤状、台形、多角形、円柱状または角柱状でも良い。
【０１３８】
第１基板３０１は、機械加工により成型されることが好ましい。機械加工は、射出成形、押出成形、圧縮成形、中空成形、切削加工、モールド、サンドブラスト、ドライエッチング、ウェットエッチング、ナノインプリント、ミリング、光硬化、リソグラフィまたはホットエンボスであることが好ましい。第１基板３０１は、半導体プロセスにより加工されることも好ましい。
【０１３９】
隔壁１０２は、第１基板３０１と第２基板３０２との間に挟持されている。実施形態２の隔壁１０２は、実施形態１の隔壁１０２と同じ材料を使用し得る。
【０１４０】
人工脂質膜形成部１０３は、実施形態１と同様、図２に示されるように、テーパ形状を有することが好ましい。テーパ形状の方向は、第１チャンバ１０４に向かって狭まる方向でも良いし、第２チャンバ１０５に向かって狭まる方向でも良い。人工脂質膜形成部１０３は、図９および図１０に示されるように、同径の貫通孔でも良い。
【０１４１】
第１チャンバ１０４は、第１基板３０１の一部に設けられている。第１チャンバ１０４は、第１基板３０１と隔壁１０２の間に設けられていることが好ましく、第１基板３０１および隔壁１０２により形成されることが最も好ましい。第１チャンバ１０４の容量は、操作性の観点から１ｐｌ以上１ｍｌ以下であることが好ましく、１０ｐｌ以上２００μｌ以下であることがより好ましい。第１チャンバ１０４は、電解液を注入するための第１注入口３０３と、排出口３０４とを備えることが好ましい。第１チャンバ１０４は、流路であることが好ましい。第１チャンバ１０４は、マイクロ孔、キャピラリ、チューブまたはリザーバであっても良い。第１チャンバ１０４は、流路を介して電解液溜めに接続されていても良い。電解液溜めの容量は、第１チャンバ１０４の容量に含められても良いし、含められなくても良い。第１チャンバ１０４の開口部に蓋または栓を設けても良いし、第１チャンバ１０４の開口部に膜を貼っても良い。
【０１４２】
第１チャンバ１０４の内部には、表面積を増大させることにより電解液の漏出を抑制するため、保持構造が備えられることが好ましい。保持構造は、ピラー、多孔質、ボール、ビーズ、ドット、スポンジ、ファイバまたはフォームであることが好ましい。保持構造は、ナノピラー、マイクロピラー、多孔質金属、多孔質セラミクス、マイクロビーズ、ナノビーズ、ナノフォーム、ポーラスシリコン、ポーラスシリカまたはポーラスアルミナであっても良い。
【０１４３】
保持構造の材料は、容器１０１の材料として使用し得る材料のいずれも使用し得る。保持構造の材料と異なる材料から構成される薄膜により、保持構造の表面の一部を被覆しても良い。保持構造の表面を被覆する薄膜は、隔壁１０２と同様である。
【０１４４】
保持構造は、第１チャンバ１０４の形成と同時に形成されても良いし、第１チャンバ１０４の形成した後に形成されても良い。保持構造を予め形成しておいて、後から保持構造を第１チャンバ１０４へ充填しても良い。
【０１４５】
第２基板３０２の材料は、保持構造と同様に、容器１０１の材料として使用し得る材料のいずれも使用し得る。第２基板３０２の材料は、絶縁体であることが最も好ましい。
【０１４６】
第２基板３０２の外周面の少なくとも一部は親水性を有することが好ましい。第２基板３０２の外周面の少なくとも一部を親水的にするために、酸素プラズマ処理を行なっても良いし、親水性材料で被覆しても良い。
【０１４７】
第２基板３０２の材料は、人工脂質膜２０５を観察できるように透明であることが好ましいが、不透明であっても良い。
【０１４８】
第２基板３０２は、平板状であることが最も好ましいが、円盤状、台形、多角形、円柱状または角柱状でも良い。
【０１４９】
第２チャンバ１０５は、隔壁１０２を介して第１チャンバ１０４の反対側に設けられている。第２チャンバ１０５は、第２基板３０２と隔壁１０２との間に設けられていることが好ましく、第２基板３０２および隔壁１０２により形成されることが最も好ましい。第２チャンバ１０５の容積は、実施形態１と同様である。第２チャンバ１０５は、電解液を注入するための注入口を備えることが好ましい。第２チャンバ１０５は、流路であることが好ましいが、マイクロ孔、キャピラリ、チューブまたはリザーバであっても良い。第２チャンバ１０５は、流路を介して電解液溜めに接続されていても良い。電解液溜めの容量は、第２チャンバ１０５の容量に含められても良いし、含められなくても良い。第２チャンバ１０５の開口部に蓋や栓を設けても良いし、第２チャンバ１０５の開口部に膜を貼っても良い。
【０１５０】
第２チャンバ１０５の内部には、表面積を増大させることにより電解液の漏出を抑制するため、第１チャンバ１０４と同様の保持構造が備えられることが好ましい。保持構造は、第２チャンバ１０５の形成と同時に形成されても良いし、第２チャンバ１０５の形成した後に形成されても良い。保持構造を予め形成しておいて、後から保持構造を第２チャンバ１０５へ充填しても良い。
【０１５１】
次に、人工脂質膜の形成手順を説明する。図１１および図１２は、本発明の実施形態２の人工脂質膜形成装置１００の動作図を表す。図１１および図１２については、図９および図１０と同様の構成に同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１５２】
＜工程Ｂ：第１電解液注入工程＞
図１１（ａ）は、第１電解液注入工程を表す。第１電解液注入工程では、第１電解液２０１を第１注入口３０３から第１チャンバ１０４へ注入して、第１チャンバ１０４を第１電解液２０１により満たす。余剰な第１電解液２０１は、排出口３０４から排出されても良い。排出口３０４は、第１チャンバ１０４の気泡を逃すために用いられても良い。
【０１５３】
第１電解液２０１は、実施形態１と同じ電解液を使用し得る。第１電解液２０１は、実施形態１と同様の粘度および電気抵抗率を有する。第１電解液２０１の粘度は、実施形態１と同様にして調整され得る。
【０１５４】
第１電解液２０１を第１注入口３０３から第１チャンバ１０４へ注入する方法は、実施形態１と同様である。第１電解液２０１の温度および人工脂質膜形成装置１００の周辺の相対湿度は、実施形態１と同様である。
【０１５５】
第１電解液２０１を第１チャンバ１０４へ注入し終えたことは、実施形態１と同様に検出され得る。
【０１５６】
＜工程Ｃ：脂質溶液注入工程＞
図１１（ｂ）は、脂質溶液注入工程を表す。脂質溶液注入工程では、人工脂質膜形成部１０３へ脂質溶液２０２が注入される。脂質溶液注入工程では、第２チャンバ１０５側から脂質溶液２０２を注入することが好ましい。
【０１５７】
脂質溶液２０２は、実施形態１と同じ脂質溶液を使用し得る。実施形態１と同様にして、人工脂質膜形成部１０３へ脂質溶液２０２が注入される。実施形態１と同様にして、人工脂質膜に生体膜タンパク、分泌タンパクまたはポリペプチドを導入し得る。
【０１５８】
脂質溶液２０２を人工脂質膜形成部１０３に注入し終えたことは、実施形態１と同様にして検出され得る。
【０１５９】
＜工程Ｄ：第２電解液注入工程＞
図１１（ｃ）は、第２電解液注入工程を表す。第２電解液注入工程では、第２チャンバ１０５へ第２電解液２０４が注入される。
【０１６０】
第２電解液２０４は、実施形態１と同じ電解液を使用し得る。第２電解液２０４は、実施形態１と同様の粘度および電気抵抗率を有する。第２電解液２０４の粘度は、実施形態１と同様にして調整され得る。
【０１６１】
第２電解液２０４を第２チャンバ１０５へ注入する方法は、実施形態１と同様である。第２電解液２０４の温度および人工脂質膜形成装置１００の周辺の相対湿度は、実施形態１と同様である。
【０１６２】
第２電解液２０４を第２チャンバ１０５へ注入し終えたことは、実施形態１と同様に検出され得る。
【０１６３】
＜工程Ｅ：人工脂質膜形成工程＞
図１２は、人工脂質膜形成工程を表す。人工脂質膜形成工程では、人工脂質膜形成部１０３に人工脂質膜２０５が形成される。人工脂質膜２０５は、実施形態１と同様である。実施形態２の人工脂質膜形成工程は、実施形態１と同様である。
【０１６４】
実施形態２においては、図１２に示されるように、人工脂質膜形成装置１００を水平面に設置して動作させることが好ましいが、傾斜面に設置して動作させることもできる。なぜなら、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度が高いので、人工脂質膜形成装置１００を傾斜面に設置しても、第１電解液２０１および第２電解液２０４が、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外へ漏出することが抑制されるためである。
【０１６５】
人工脂質膜形成装置１００に振動が加わったり、人工脂質膜形成装置１００が傾斜したり、人工脂質膜形成装置１００がひっくり返ったりする場合でも、第１電解液２０１および第２電解液２０４が第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外へ漏出することを抑制できる。例えば、図１３に示されるように、人工脂質膜形成装置１００を傾斜した状態で動作させることができる。図１４に示されるように、人工脂質膜形成装置１００を、図１２に示す状態とは上下逆転させた状態で動作させることもできる。人工脂質膜形成装置１００は、静止していても良いし、運動していても良いし、振動していても良い。図１５に示されるように、人工脂質膜形成装置１００は、取扱者が手に携帯しながら動作させても良い。第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度が高いので、図１５に示すような手ぶれが生じても、第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出を抑制することができるためである。図１５に示されるように、人工脂質膜形成装置１００を、携帯端末の一部に内蔵しても良い。
【０１６６】
実施形態２において、第１電解液注入工程および第２電解液注入工程の後で、脂質溶液注入工程を行なっても良い。すなわち、従来技術である泡吹き付け法、ピペッティング法または刷毛塗り法を本実施形態に適用しても良い。本実施形態において、第１電解液注入工程および脂質溶液注入工程を同時に行い、かつ、第２電解液注入工程および脂質溶液注入工程を同時に行なっても良い。すなわち、従来技術である貼り合わせ法を本実施形態に適用しても良い。
【０１６７】
実施形態２において、人工脂質膜２０５へ膜タンパク質を埋め込んでも良い。図１６（ａ）〜（ｃ）は、人工脂質膜２０５へ膜タンパク質を埋め込んだ状態を模式的に表している。人工脂質膜２０５へ受容体型チャンネル３０５を埋め込むことも好ましい。図１６（ａ）は、人工脂質膜形成部１０３に形成された人工脂質膜２０５へ、受容体型チャンネル３０５を埋め込んだ状態を模式的に表している。受容体型チャンネル３０５は、チャネルタンパク質への直接的なリガンド結合にトリガーされて開口する。図１６（ａ）は、受容体型チャンネル３０５へリガンド３０６が結合する様子を模式的に表している。イオン３０７は、開口した受容体型チャンネル３０５を通過する。
【０１６８】
人工脂質膜２０５へＧタンパク質３１０を埋め込むことも好ましい。図１６（ｂ）は、人工脂質膜形成部１０３に形成された人工脂質膜２０５へ、チャンネル３０８、受容体タンパク質３０９、およびＧタンパク質３１０を埋め込んだ状態を模式的に表している。チャンネル３０８は、独立した受容体タンパク質３０９へのリガンド結合によりもたらされた活性型ＧＴＰ結合タンパク質（Ｇタンパク質３１０）によってトリガーされる。
【０１６９】
人工脂質膜２０５へセカンドメッセンジャ制御型チャネルを埋め込むことが好ましい。図１６（ｃ）は、人工脂質膜形成部１０３に形成された人工脂質膜２０５へ、チャンネル３０８、受容体タンパク質３０９、Ｇタンパク質３１０、および酵素３１１を埋め込んだ状態を模式的に表している。チャネル３０８は、Ｇタンパク質３１０活性化の後に生産されるセカンドメッセンジャによって活性化される。
【０１７０】
人工脂質膜２０５へ埋め込む膜タンパク質は、内在性膜タンパク質でも良いし、表在性膜タンパク質でも良い。人工脂質膜２０５へ埋め込む膜タンパク質は、膜貫通型タンパク質でも良いし、１回膜貫通タンパク質でも良い。人工脂質膜２０５へ埋め込む膜タンパク質は、受容体、イオンチャンネルまたはＧタンパク質でも良い。
【０１７１】
人工脂質膜２０５へ埋め込む受容体は、膜貫通型受容体または細胞内受容体であることが好ましい。人工脂質膜２０５へ埋め込む受容体は、代謝型受容体でも良いし、イオンチャンネル型受容体でも良い。人工脂質膜２０５へ埋め込む受容体は、Ｇタンパク質共役型受容体（ＧＰＣＲ）であることが好ましい。人工脂質膜２０５へ埋め込む受容体は、ムスカリン性アセチルコリン受容体、アデノシン受容体、アドレナリン受容体、ＧＡＢＡ受容体、アンギオテンシン受容体、カンナビノイド受容体、コレシストキニン受容体、ドーパミン受容体、グルカゴン受容体、ヒスタミン受容体、嗅覚受容体、オピオイド受容体、ロドプシン、セクレチン受容体、セロトニン受容体、ソマトスタチン受容体、ガストリン受容体、Ｐ２Ｙ受容体、チロシンキナーゼ受容体、エリスロポエチン受容体、インシュリン受容体、細胞増殖因子受容体、サイトカイン受容体、グアニル酸シクラーゼ受容体、ニコチン性アセチルコリン受容体、グリシン受容体、グルタミン酸受容体、イノシトール３リン酸受容体、リアノジン受容体またはＰ２Ｘ受容体でも良い。
【０１７２】
実施形態２において、人工脂質膜２０５へ埋め込むＧタンパク質は、膜受容体関連のヘテロ三量体Ｇタンパク質であることが最も好ましい。人工脂質膜２０５へ埋め込むＧタンパク質は、ＧＰＣＲにより活性化されることが好ましい。
【０１７３】
実施形態２において、人工脂質膜２０５へ埋め込まれるイオンチャンネルは、カリウムチャンネルであることが好ましいが、カルシウムチャンネルまたはナトリウムチャンネルでも良い。
【０１７４】
実施形態２において、受容体、イオンチャンネルまたはＧタンパク質をインクジェット法、微小液滴塗布法、ドットインパクト法、静電噴霧法、超音波法またはエレクトロポレーション法により人工脂質膜２０５へ埋め込むことが好ましい。本実施形態において、細胞を人工脂質膜２０５へ融合させることにより、細胞膜上に発現させた膜タンパク質を埋め込んでも良い。インクジェット法、微小液滴塗布法、ドットインパクト法、静電噴霧法、超音波法またはエレクトロポレーション法により細胞を人工脂質膜２０５へ融合させても良い。本実施形態において、ベシクルを人工脂質膜２０５へ融合させることにより、ベシクル膜上に配列した膜タンパク質を埋め込んでも良い。本実施形態において、第１電解液注入工程から人工脂質膜形成工程までの一連の工程は、２０℃以上６０℃以下で行なれることが好ましく、２５℃以上４０℃以下で行われることがより好ましい。
【０１７５】
実施形態２の人工脂質膜形成方法を用いて、バイオセンサを製造することが可能である。本実施形態の人工脂質膜形成方法を用いたバイオセンサは、実施形態１の人工脂質膜形成方法を用いたバイオセンサと同様の装置に適応し得る。
【０１７６】
［実施例］
第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外への第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出を、以下の手順で判定した。第１電解液２０１および第２電解液２０４の蒸発の様子を、マイクロスコープ（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、ＶＨ−６３００）を用いて評価した。
【０１７７】
＜工程Ａ：準備工程＞
図９に示す第１基板３０１および第２基板３０２として、アクリル板を用いた。第１基板３０１および第２基板３０２の厚みを、第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量に応じて、０．５ｍｍ、１ｍｍまたは５ｍｍに調整した。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が０．１μｌまたは１μｌの時、第１基板３０１および第２基板３０２の厚みは０．５ｍｍであった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が５０μｌの時、第１基板３０１および第２基板３０２の厚みは１ｍｍであった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が２００μｌ、３００μｌまたは４００μｌの時、第１基板３０１および第２基板３０２の厚みは５ｍｍであった。
【０１７８】
第１基板３０１および第２基板３０２の大きさは、２０ｍｍ×２０ｍｍであった。容器１０１は透明であった。第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の直径は、第１電解液２０１および第２電解２０４の液量に応じて、１ｍｍ、６ｍｍおよび１０ｍｍにした。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が０．１μｌまたは１μｌの時、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の直径は１ｍｍであった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が５０μｌの時、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の直径は６ｍｍであった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が２００μｌ、３００μｌまたは４００μｌの時、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の直径は１０ｍｍであった。
【０１７９】
隔壁１０２は、厚み５０μｍのテフロン（登録商標）フィルムであり、絶縁性を有していた。隔壁１０２の表面は、撥水性を示した。隔壁１０２の面積は、４ｃｍ２であった。隔壁１０２により、容器１０１を第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５に分割した。人工脂質膜形成部１０３は、直径２００μｍの円形の貫通孔であった。人工脂質膜形成部１０３を、隔壁１０２の中央部に１箇所、ドリルを用いて形成した。人工脂質膜形成装置１００を、隔壁１０２を第１基板３０１および第２基板３０２によって挟み込むことにより形成した。
【０１８０】
第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が１ｍｌである人工脂質膜形成装置１００についてのみ、上述したＣｏｍｐａｃｔ  ｃｈａｍｂｅｒ（Ｉｏｎｏｖａｔｉｏｎ  ＧｍｂＨ）を用いた。隔壁１０２は、厚み２５μｍのテフロン（登録商標）フィルムであり、絶縁性を有していた。隔壁１０２の表面は、撥水性を示した。隔壁１０２の面積は、１ｃｍ２であった。隔壁１０２と第１電解液２０１が接触する面は、直径５ｍｍの円形であった。隔壁１０２により、容器１０１を第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５に分割した。人工脂質膜形成部１０３は、直径１２０μｍの貫通孔であった。人工脂質膜形成部１０３を、隔壁１０２の中央部に１箇所、レーザを用いて形成した。
【０１８１】
第１電解液２０１および第２電解液２０４として、Ｔｙｒｏｄｅ液を用いた。Ｔｙｒｏｄｅ液の組成は、ＮａＣｌ（特級  和光純薬）１３７ｍＭ、ＫＣｌ（級  和光純薬）２．６８ｍＭ、ＣａＣｌ２（特級  和光純薬）１．８ｍＭ、ＮａＨ２ＰＯ４（特級  和光純薬）０．３２ｍＭ、Ｇｌｕｃｏｓｅ（ＳＩＧＭＡ  Ｇ−７０２１）５．５６ｍＭ、ＮａＨＣＯ３（特級  和光純薬）１．１６ｍＭであった。グリセリン（特級、和光純薬）またはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）（一級、和光純薬、重合度３１００〜３９００）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）（一級、和光純薬、平均分子量７３００〜９３００）により、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を調整した。東機産業の粘度計（ＴＶ−２２）を用いて、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を計測した。
【０１８２】
脂質溶液２０２として、リン脂質(1,2-diphytanoyl-sn-glycero-3-phosphocholine, Avanti Polar Lipids)と有機溶媒（chloroform, 和光純薬）の混合液を用いた。リン脂質の濃度は、１ｍｇ／ｍｌであった。
【０１８３】
＜工程Ｂ：第１電解液注入工程＞
第１電解液２０１をピペット（Ｇｉｌｓｏｎ）により第１チャンバ１０４へ注入した。第１電解液２０１として、グリセリン、ＰＶＡまたはＰＥＧにより粘度を調整されたＴｙｒｏｄｅ液を用いた。第１電解液２０１の温度は２２℃であった。
【０１８４】
＜工程Ｃ：脂質溶液注入工程＞
１μｌの脂質溶液２０２を、第２チャンバ１０５側から人工脂質膜形成部１０３へ注入した。注入には、マイクロシリンジ（Ｈａｍｉｌｔｏｎ）を用いた。人工脂質膜形成部１０３へ脂質溶液２０２を注入したとき、脂質溶液２０２は隔壁１０２の表面に広がりながら、人工脂質膜形成部１０３へ到達した。
【０１８５】
＜工程Ｄ：第２電解液注入工程＞
第２電解液２０４をピペット（Ｇｉｌｓｏｎ）により第２チャンバ１０５へ注入した。第２電解液２０４として、グリセリン、ＰＶＡまたはＰＥＧにより粘度を調整されたＴｙｒｏｄｅ液を用いた。第２電解液２０４の温度は２２℃であった。
【０１８６】
＜工程Ｅ：人工脂質膜形成工程＞
人工脂質膜形成装置１００を静置した。
【０１８７】
人工脂質膜形成工程の後、人工脂質膜形成装置１００を水平面に対して４５°、９０°および１８０°の角度で設置した時の、第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出の有無を判定した。水平面に対して９０°で設置するとは、第２チャンバ１０５の開口部を水平方向へ向けて設置することである。水平面に対して１８０°で設置するとは、第２チャンバ１０５の開口部を真下へ向けて設置することである。この判定により、人工脂質膜形成装置１００を傾斜させたり、ひっくり返したりした時に、第１電解液２０１および第２電解液２０４が漏出するかどうかを確認した。
【０１８８】
第１電解液注入工程から人工脂質膜形成工程までは、室温２２℃、相対湿度５０％の環境であった。
【０１８９】
表１は、グリセリンにより調整された、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を表す。
【０１９０】
【表１】
2011043008.tif 000031
【０１９１】
表２は、ＰＶＡにより調整された、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を表す。
【０１９２】
【表２】
2011043008.tif 000032
【０１９３】
図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、グリセリンにより調整された、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を表す。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の低濃度領域を拡大した図を表す。図１８は、ＰＶＡにより調整された、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を表す。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）の低濃度領域を拡大した図を表す。グリセリンまたはＰＶＡの濃度の増加と共に、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度は増加した。グリセリンまたはＰＶＡにより、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を調整する時、第１電解液２０１および第２電解液２０４のイオン濃度を一定にした。第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を調整する時、ＰＥＧの濃度の増加と共に、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度は増加した。ＰＥＧにより、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を調整する時、第１電解液２０１および第２電解液２０４のイオン濃度を一定にした。
【０１９４】
表３および表４は、グリセリンにより粘度を調整された第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出の判定結果を表す。
【０１９５】
【表３】
2011043008.tif 000033
【０１９６】
【表４】
2011043008.tif 000034
【０１９７】
表５は、ＰＶＡにより粘度を調整された、第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出の判定結果を表す。
【０１９８】
【表５】
2011043008.tif 000035
【０１９９】
表中の「＋」は、注入口および排出口の開口部から、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外へ、第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出がなかったことを意味する。表中の「−」は、注入口および排出口の開口部から、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外へ、第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出があったことを意味する。
【０２００】
表３および表４に示されるように、グリセリンにより粘度を調整された場合、第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が２００μｌ以下では、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外へ、第１電解液２０１および第２電解液２０４は漏出しなかった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が３００μｌ以上では、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５チャンバの外へ、第１電解液２０１および第２電解液２０４が漏出することがあった。
【０２０１】
表４が示すように、グリセリンにより粘度を調整された場合、第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が１０ｐｌの時、チャンバの外へ第１電解液２０１および第２電解液２０４は漏出しなかった。
【０２０２】
図１９は、１０ｐｌの第１電解液２０１を微小液滴塗布法により注入した直後の、第１チャンバ１０４内の液滴の顕微鏡写真を表す。本実施例では、内径３００μｍのガラス管の内部に第１電解液２０１または第２電解液２０４を充填し、外径３００μｍのステンレス製ニードルのピストン運動により、第１電解液２０１または第２電解液２０４を第１チャンバ１０４または第２チャンバ１０５内に塗布した。図１９（ａ）は、第１電解液２０１の粘度が１．２４ｍＰａ・ｓの場合の液滴を示す。図１９（ｂ）は図１９（ａ）の拡大図である。図１９（ｃ）は、第１電解液２０１の粘度が２．７１ｍＰａ・ｓの場合の液滴を示す。第１電解液２０１は、グリセリンを用いて粘度を調整された。図１９（ｄ）は図１９（ｃ）の拡大図である。図１９（ｅ）は、第１電解液２０１の粘度が２．８５ｍＰａ・ｓの場合の液滴を示す。図１９（ｆ）は図１９（ｅ）の拡大図である。
【０２０３】
第１電解液２０１の粘度が２．７１ｍＰａ・ｓおよび２．８５ｍＰａ・ｓである場合には、第１チャンバ１０４の外へ第１電解液２０１は漏出しなかった。第２電解液２０４の粘度が２．７１ｍＰａ・ｓおよび２．８５ｍＰａ・ｓである場合には、第２チャンバ１０５の外へ第２電解液２０４は漏出しなかった。
【０２０４】
第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が１０ｐｌ未満の場合には、第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が少な過ぎるため、第１電解液２０１および第２電解液２０４を微小液滴塗布法により注入できなかった。
【０２０５】
表５に示されるように、ＰＶＡにより粘度を調整した場合、第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が２００μｌ以下の場合には、チャンバの外へ第１電解液２０１および第２電解液２０４は漏出しなかった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が３００μｌ以上の場合には、チャンバの外へ第１電解液２０１および第２電解液２０４が漏出した。
【０２０６】
ＰＥＧにより粘度を調整した場合、第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が２００μｌ以下の場合には、チャンバの外へ第１電解液２０１および第２電解液２０４は漏出しなかった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が３００μｌ以上の場合には、チャンバの外へ第１電解液２０１および第２電解液２０４が漏出した。
【０２０７】
第１電解液２０１のグリセリン濃度が９９％である場合、すなわち第１電解液２０１の粘度が１５００ｍＰａ・ｓの場合には、Ｔｙｒｏｄｅ液の試薬は第１電解液２０１に溶解できなかった。この場合、第１チャンバ１０４の内壁へ第１電解液２０１が付着したため、人工脂質膜２０５を形成することはできなかった。
【０２０８】
第２電解液２０４のグリセリン濃度が９９％である場合、すなわち第２電解液２０４の粘度が１５００ｍＰａ・ｓの場合には、Ｔｙｒｏｄｅ液の試薬は第２電解液２０４に溶解できなかった。この場合、第２チャンバ１０５の内壁へ第２電解液２０４が付着したため、人工脂質膜２０５を形成することはできなかった。
【０２０９】
第１電解液２０１のＰＶＡ濃度が２０ｗ／ｗ％である場合、すなわち第１電解液２０１の粘度が２０００ｍＰａ・ｓの場合には、第１チャンバ１０４の内壁へ第１電解液２０１が付着したため、人工脂質膜２０５を形成することはできなかった。第２電解液２０４のＰＶＡ濃度が２０ｗ／ｗ％である場合、すなわち第２電解液２０４の粘度が２０００ｍＰａ・ｓの場合には、第２チャンバ１０５の内壁へ第２電解液２０４が付着したため、人工脂質膜２０５を形成することはできなかった。
【０２１０】
以上より、第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が１０ｐｌ以上２００μｌ以下であって、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度が１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓの場合には、人工脂質膜形成装置１００を傾けたり、ひっくり返したりしても、第１電解液２０１および第２電解液２０４は第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の外へ漏出しなかった。
【０２１１】
マイクロスコープ（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、ＶＨ−６３００）を用いて、第１電解液２０１および第２電解液２０４の蒸発の様子を観察した。その結果、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度が１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓの場合には、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度が１．３ｍＰａ・ｓ未満の場合と比較して、第１電解液２０１および第２電解液２０４の蒸発が抑えられることが確認された。
【０２１２】
［比較例１］
第１電解液２０１および第２電解液２０４として、Ｔｙｒｏｄｅ液を用いた。チャンバの外への第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出を、以下の手順で判定した。
【０２１３】
＜準備工程＞
図９に示す第１基板３０１および第２基板３０２として、アクリル板を用いた。第１基板３０１および第２基板３０２の厚みを、第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量に応じて、０．５ｍｍ、１ｍｍまたは５ｍｍに調整した。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が０．１μｌまたは１μｌの時、第１基板３０１および第２基板３０２の厚みは０．５ｍｍであった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が５０μｌの時、第１基板３０１および第２基板３０２の厚みは１ｍｍであった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が２００μｌ、３００μｌまたは４００μｌの時、第１基板３０１および第２基板３０２の厚みは５ｍｍであった。
【０２１４】
第１基板３０１および第２基板３０２の大きさは、２０ｍｍ×２０ｍｍであった。容器１０１は透明であった。第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の直径は、第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量に応じて、１ｍｍ、６ｍｍまたは１０ｍｍにした。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が０．１μｌまたは１μｌの時、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の直径は１ｍｍであった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が５０μｌの時、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の直径は６ｍｍであった。第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が２００μｌ、３００μｌまたは４００μｌの時、第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５の直径は１０ｍｍであった。
【０２１５】
隔壁１０２は、厚み５０μｍのテフロン（登録商標）フィルムであり、絶縁体を有していた。隔壁１０２の表は、撥水性を示した。隔壁１０２の面積は、４ｃｍ２であった。隔壁１０２により、容器１０１を第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５に分割した。人工脂質膜形成部１０３は、直径２００μｍの円形の貫通孔であった。人工脂質膜形成部１０３を、隔壁１０２の中央部に１箇所、ドリルを用いて形成した人工脂質膜形成装置１００を、隔壁１０２を第１基板３０１および第２基板３０２によって挟み込むことにより形成した。
【０２１６】
第１電解液２０１および第２電解液２０４の液量が１ｍｌの人工脂質膜形成装置１００についてのみ、上述したＣｏｍｐａｃｔ  ｃｈａｍｂｅｒ（Ｉｏｎｏｖａｔｉｏｎ  ＧｍｂＨ）を用いた。隔壁１０２は、厚み２５μｍのテフロン（登録商標）フィルムであり、絶縁性を有していた。隔壁１０２の表面は、撥水性を示した。隔壁１０２の面積は、１ｃｍ２であった。隔壁１０２と第１電解液２０１が接触する面は、直径５ｍｍの円形であった。隔壁１０２により、容器１０１を第１チャンバ１０４および第２チャンバ１０５に分割した。人工脂質膜形成部１０３は、直径１２０μｍの貫通孔であった。人工脂質膜形成部１０３を、隔壁１０２の中央部に１箇所、レーザを用いて形成した。
【０２１７】
Ｔｙｒｏｄｅ液の組成は、ＮａＣｌ（特級  和光純薬）１３７ｍＭ、ＫＣｌ（特級  和光純薬）２．６８ｍＭ、ＣａＣｌ２（特級  和光純薬）１．８ｍＭ、ＮａＨ２ＰＯ４（特級  和光純薬）０．３２ｍＭ、Ｇｌｕｃｏｓｅ（ＳＩＧＭＡ  Ｇ−７０２１）５．５６ｍＭ、ＮａＨＣＯ３（特級  和光純薬）１．１６ｍＭであった。粘度計（東機産業、ＴＶ−２２）を用いて、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を計測した。第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度は、１．２４ｍＰａ・ｓであった。
【０２１８】
脂質溶液２０２として、リン脂質(1,2-diphytanoyl-sn-glycero-3-phosphocholine, Avanti Polar Lipids)と有機溶媒（chloroform, 和光純薬）との混合液を用いた。リン脂質の濃度は、１ｍｇ／ｍｌであった。
【０２１９】
＜第１電解液注入工程＞
第１電解液２０１をピペット（Ｇｉｌｓｏｎ）により第１チャンバ１０４へ注入した。第１電解液２０１の温度は、２２℃であった。
【０２２０】
＜脂質溶液注入工程＞
１μｌの脂質溶液２０２を人工脂質膜形成部１０３へ第２チャンバ１０５側から注入した。注入には、マイクロシリンジ（Ｈａｍｉｌｔｏｎ）を用いた。人工脂質膜形成部１０３へ脂質溶液２０２を注入したとき、脂質溶液２０２は隔壁１０２の表面に広がりながら、人工脂質膜形成部１０３へ到達した。
【０２２１】
＜第２電解液注入工程＞
第２電解液２０４をピペット（Ｇｉｌｓｏｎ）により第２チャンバ１０５へ注入した。第２電解液２０４の温度は２２℃であった。
【０２２２】
＜人工脂質膜形成工程＞
人工脂質膜形成装置１００を静置した。
【０２２３】
人工脂質膜形成工程の後、人工脂質膜形成装置１００を水平面に対して４５°、９０°および１８０°の角度で設置した時の、第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出の有無を判定した。この判定により、人工脂質膜形成装置１００を傾斜させたり、ひっくり返したりした時に、第１電解液２０１および第２電解液２０４が漏出するかどうかを確認した。
【０２２４】
第１電解液注入工程から人工脂質膜形成工程までは、室温２２℃、相対湿度５０％の環境であった。
【０２２５】
第１電解液２０１の液量が３００μｌ以上の場合では、第１電解液２０１が第１チャンバ１０４の外へ漏出した。第２電解液２０４の液量が３００μｌ以上の場合では、第２電解液２０４が第２チャンバ１０５の外へ漏出した。
【０２２６】
第１電解液２０１および第２電解液２０４は、粘度が１．２４ｍＰａ・ｓであり、液量は１０ｐｌであった。急速に第１電解液２０１が蒸発したため、第１チャンバ１０４へ第１電解液２０１を注入できなかった。同様に、急速に第２電解液２０４が蒸発したため、第２チャンバ１０５へ第２電解液２０４を注入できなかった。
【０２２７】
液量が１０ｐｌ以上２００μｌの場合には、粘度が１．２４ｍＰａ・ｓである第１電解液２０１は、粘度が１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下である第１電解液２０１よりも高い蒸発速度を有するため、人工脂質膜２０５の形成が困難であった。液量が１０ｐｌ以上２００μｌの場合には、粘度が１．２４ｍＰａ・ｓである第２電解液２０４は、粘度が１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下である第２電解液２０４よりも高い蒸発速度を有するため、人工脂質膜２０５の形成が困難であった。
【０２２８】
［比較例２］
第１電解液２０１および第２電解液２０４として、０．１Ｍ  Ｇｌｕｃｏｓｅを含有する０．１  ＫＣｌ水溶液を用いた。比較例１と同様にして、第１チャンバ１０４または第２チャンバ１０５の外への第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出を判定した。
【０２２９】
第１電解液２０１および第２電解液２０４として、Ｇｌｕｃｏｓｅ（ＳＩＧＭＡ  Ｇ−７０２１）０．１Ｍ、ＫＣｌ（特級  和光純薬）０．１Ｍ水溶液を用いた。東機産業の粘度計（ＴＶ−２２）により、第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度を計測した。第１電解液２０１および第２電解液２０４の粘度は、１．２４ｍＰａ・ｓであった。
【０２３０】
脂質溶液２０２は、比較例１と同じであった。
【０２３１】
＜第１電解液注入工程＞
第１電解液２０１をピペット（Ｇｉｌｓｏｎ）により第１チャンバ１０４へ注入した。第１電解液２０１の温度は２２℃であった。
【０２３２】
＜脂質溶液注入工程＞
１μｌの脂質溶液２０２を、人工脂質膜形成部１０３へ第２チャンバ１０５側から注入した。注入には、マイクロシリンジ（Ｈａｍｉｌｔｏｎ）を用いた。人工脂質膜形成部１０３へ脂質溶液２０２を注入したとき、脂質溶液２０２は、隔壁１０２の表面に広がりながら、人工脂質膜形成部１０３へ到達した。
【０２３３】
＜第２電解液注入工程＞
第２電解液２０４をピペット（Ｇｉｌｓｏｎ）により第２チャンバ１０５へ注入した。第２電解液２０４の温度は２２℃であった。
【０２３４】
＜人工脂質膜形成工程＞
人工脂質膜形成装置１００を静置した。
【０２３５】
人工脂質膜形成工程の後、人工脂質膜形成装置１００を水平面に対して４５°、９０°および１８０°の角度で設置した時の、第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出の有無を判定した。この判定により、人工脂質膜形成装置１００を傾斜させたり、ひっくり返したりした時に、第１電解液２０１および第２電解液２０４が漏出するかどうかを確認した。
【０２３６】
第１電解液注入工程から人工脂質膜形成工程までは、室温２２℃、相対湿度５０％の環境であった。
【０２３７】
表６は、第１電解液２０１および第２電解液２０４として０．１Ｍ  Ｇｌｕｃｏｓｅを含有する０．１Ｍ  ＫＣｌ水溶液を用いた時の、第１電解液２０１および第２電解液２０４の漏出の判定結果を表す。
【０２３８】
【表６】
2011043008.tif 000036
【０２３９】
第１電解液２０１の液量が２００μｌ以上の場合には、第１電解液２０１が第１チャンバ１０４の外へ漏出した。第２電解液２０４の液量が２００μｌ以上の場合には、第２電解液２０４が第２チャンバ１０５の外へ漏出した。
【０２４０】
第１電解液２０１の液量が１０ｐｌの場合には、急速に第１電解液２０１が蒸発したため、第１チャンバ１０４へ第１電解液２０１を注入できなかった。第２電解液２０４の液量が１０ｐｌの場合には、急速に第２電解液２０４が蒸発したため、第２チャンバ１０５へ第２電解液２０４を注入できなかった。
【０２４１】
液量が１０ｐｌ以上２００μｌの場合には、粘度が１．２４ｍＰａ・ｓである第１電解液２０１は、粘度が１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下である第１電解液２０１よりも高い蒸発速度を有するため、人工脂質膜の形成が困難であった。液量が１０ｐｌ以上２００μｌの場合には、粘度が１．２４ｍＰａ・ｓである第２電解液２０４は、粘度が１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓである第２電解液２０４よりも高い蒸発速度を有するため、人工脂質膜の形成が困難であった。
【０２４２】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。したがって、上記説明は例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／または機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０２４３】
本発明の人工脂質膜形成方法は、環境、化学工業、半導体、金融、食品、住宅、自動車、警備、生活、農業、林業、水産、運輸、安全、介護、福祉分野、医療、製薬またはヘルスケア分野において有用である。
【符号の説明】
【０２４４】
１０  容器
１１  平板
１２  電解液
１３  微小孔
１４  脂質溶液
１５  ピペット
２０  容器
２１  平板
２２  微小孔
２３  電解液
２４  注入口
２５  脂質分子
２６  電解液
２７  注入口
３１  第１の室
３２  隔壁
３３  第２の室
３４  小孔
３５  人工脂質膜
１００  人工脂質膜形成装置
１０１  容器
１０２  隔壁
１０３  人工脂質膜形成部
１０４  第１チャンバ
１０５  第２チャンバ
１０６  第１開口部
１０７  第２開口部
１０８  電極
２０１  第１電解液
２０２  脂質溶液
２０３  脂質
２０４  第２電解液
２０５  人工脂質膜
３０１  第１基板
３０２  第２基板
３０３  第１注入口
３０４  排出口
３０５  受容体型チャンネル
３０６  リガンド
３０７  イオン
３０８  チャンネル
３０９  受容体タンパク質
３１０  Ｇタンパク質
３１１  酵素
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程Ａ〜Ｅを具備する、人工脂質膜を形成する方法：
以下の人工脂質膜形成装置を準備する工程Ａ
ここで前記人工脂質形成装置は、
第１チャンバと、
第２チャンバと、
前記第１チャンバおよび前記第２チャンバの間に挟まれた隔壁と、
前記隔壁に設けられた貫通孔からなる人工脂質膜形成部と
を備え、
前記第１チャンバは、１０ｐｌ以上２００μｌ以下の容量を有し、
前記第２チャンバは、１０ｐｌ以上２００μｌ以下の容量を有し、
１．３ ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下の粘度を有する第１電解液を、前記第１チャンバに注入する工程Ｂ、
脂質および有機溶媒を含有する脂質溶液を前記人工脂質膜形成部に注入する工程Ｃ、
１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下の粘度を有する第２電解液を前記第２チャンバに注入し、前記第１電解液および前記第２電解液の間に前記脂質溶液を挟む工程Ｄ、および
前記有機溶媒を除去して人工脂質膜を前記人工脂質膜形成部に形成する工程Ｅ。
【請求項２】
前記第１電解液または前記第２電解液の少なくとも一方は、水酸基を有する有機化合物を含有している、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記水酸基を有する有機化合物がアルコールである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記アルコールが低級アルコールである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記アルコールがグリセリンである、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第１電解液または前記第２電解液の少なくとも一方は、高分子を含有している、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１電解液または前記第２電解液の少なくとも一方は、ポリビニルアルコールを含有している、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記工程Ｂにおいて、前記第１電解液はインクジェット法により前記第１チャンバに注入される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記工程Ｄにおいて、前記第２電解液はインクジェット法により前記第２チャンバに注入される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記工程Ｃにおいて、前記脂質溶液は、インクジェット法により前記人工脂質膜形成部（１０３）に注入される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記工程Ｅの後に、さらに前記人工脂質膜に受容体またはイオンチャンネルの少なくとも一方を埋め込む工程Ｆを具備する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記工程Ｂにおいて、前記第１チャンバが前記第１電解液で満たされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記工程Ｄにおいて、前記第２チャンバが前記第２電解液で満たされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記工程Ｄにおいて、前記第２チャンバが前記第２電解液で満たされる、請求項１２に記載の方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2011043008.tif 000037
【図２】
2011043008.tif 000038
【図３】
2011043008.tif 000039
【図４】
2011043008.tif 000040
【図５】
2011043008.tif 000041
【図６】
2011043008.tif 000042
【図７】
2011043008.tif 000043
【図８】
2011043008.tif 000044
【図９】
2011043008.tif 000045
【図１０】
2011043008.tif 000046
【図１１】
2011043008.tif 000047
【図１２】
2011043008.tif 000048
【図１３】
2011043008.tif 000049
【図１４】
2011043008.tif 000050
【図１５】
2011043008.tif 000051
【図１６】
2011043008.tif 000052
【図１７】
2011043008.tif 000053
【図１８】
2011043008.tif 000054
【図１９】
2011043008.tif 000055
【図２０】
2011043008.tif 000056
【図２１】
2011043008.tif 000057
【図２２】
2011043008.tif 000058
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月9日(2011.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程Ａ〜Ｅを具備する、人工脂質膜を形成する方法：
以下の人工脂質膜形成装置を準備する工程Ａ
ここで前記人工脂質形成装置は、
第１チャンバと、
第２チャンバと、
前記第１チャンバおよび前記第２チャンバの間に挟まれた隔壁と、
前記隔壁に設けられた貫通孔からなる人工脂質膜形成部と
を備え、
前記第１チャンバは、１０ｐｌ以上２００μｌ以下の容量を有し、
前記第２チャンバは、１０ｐｌ以上２００μｌ以下の容量を有し、
１．３ ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下の粘度を有する第１電解液を、前記第１チャンバに注入する工程Ｂ、
脂質および有機溶媒を含有する脂質溶液を前記人工脂質膜形成部に注入する工程Ｃ、
１．３ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下の粘度を有する第２電解液を前記第２チャンバに注入し、前記第１電解液および前記第２電解液の間に前記脂質溶液を挟む工程Ｄ、および
前記有機溶媒を除去して人工脂質膜を前記人工脂質膜形成部に形成する工程Ｅ。
【請求項２】
前記第１電解液または前記第２電解液の少なくとも一方は、水酸基を有する有機化合物を含有している、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記水酸基を有する有機化合物がアルコールである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記アルコールが低級アルコールである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記アルコールがグリセリンである、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第１電解液または前記第２電解液の少なくとも一方は、高分子を含有している、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１電解液または前記第２電解液の少なくとも一方は、ポリビニルアルコールを含有している、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記工程Ｂにおいて、前記第１電解液はインクジェット法により前記第１チャンバに注入される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記工程Ｄにおいて、前記第２電解液はインクジェット法により前記第２チャンバに注入される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記工程Ｃにおいて、前記脂質溶液は、インクジェット法により前記人工脂質膜形成部に注入される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記工程Ｅの後に、さらに前記人工脂質膜に受容体またはイオンチャンネルの少なくとも一方を埋め込む工程Ｆを具備する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記工程Ｂにおいて、前記第１チャンバが前記第１電解液で満たされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記工程Ｄにおいて、前記第２チャンバが前記第２電解液で満たされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記工程Ｄにおいて、前記第２チャンバが前記第２電解液で満たされる、請求項１２に記載の方法。
【国際調査報告】
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