(57)【要約】【課題】安定して脂質二重膜９が形成できるマイクロ液体デバイスシステム１を提供する。【解決手段】マイクロ液体デバイスシステム１は、第１液体Ｗ１を加圧する第１加圧部２１と、第２液体Ｗ２を加圧する第２加圧部２２と、第１液体Ｗ１が注入される第１流路１１と、第２液体Ｗ２が注入される第２流路１２と、第１流路１１と第２流路１２とを挿通する、脂質二重膜９が形成される挿通部１３と、が形成された脂質二重膜形成デバイス１０と、挿通部１３の上流側に配設された第１液体Ｗ１の第１圧力Ｐ１を検出する第１センサ３１と、挿通部１３の上流側に配設された第２液体Ｗ２の第２圧力Ｐ２を検出する第２センサ３２と、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２とが同じになるように、第１加圧部２１及び第２加圧部２２を制御する制御部４０と、を具備する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１液体を加圧する第１加圧部と、
第２液体を加圧する第２加圧部と、
前記第１加圧部により加圧された前記第１液体が注入される第１流路と、前記第２加圧部により加圧された前記第２液体が注入される第２流路と、前記第１流路と前記第２流路とを挿通する、脂質二重膜が形成される挿通部と、が形成された脂質二重膜形成デバイスと、
前記挿通部の上流側に配設された、前記第１液体の第１圧力を検出する第１センサと、
前記挿通部の上流側に配設された、前記第２液体の第２圧力を検出する第２センサと、
前記第１圧力と前記第２圧力とが同じになるように、前記第１加圧部及び前記第２加圧部を制御する制御部と、を具備することを特徴とするマイクロ液体デバイスシステム。
【請求項２】
前記第１液体及び前記第２液体が水溶液で、
前記挿通部に注入された、脂質を溶解した油性溶液の前記脂質から前記脂質二重膜が形成されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ液体デバイスシステム。
【請求項３】
前記挿通部の下流側に配設された、前記第１液体の第３圧力を検出する第３センサと、
前記挿通部の下流側に配設された、前記第２液体の第４圧力を検出する第４センサと、
前記挿通部の下流側に配設された、前記第１液体を加圧する第３加圧部と、
前記挿通部の下流側に配設された、前記第２液体を加圧する第４加圧部と、を具備し、
前記制御部が、前記第３圧力と前記第４圧力とが同じになるように、前記第３加圧部及び前記第４加圧部を制御することを特徴とする請求項２に記載のマイクロ液体デバイスシステム。
【請求項４】
前記制御部が、前記第１圧力及び前記第２圧力が、前記第３圧力及び前記第４圧力よりも高くなるように、前記第１加圧部、乃至、前記第４加圧部を制御することを特徴とする請求項２に記載のマイクロ液体デバイスシステム。
【請求項５】
前記制御部が、前記第１圧力、乃至、前記第４圧力が同じになるように、前記第１加圧部、乃至、前記第４加圧部を制御することを特徴とする請求項４に記載のマイクロ液体デバイスシステム。
【請求項６】
第１圧力に加圧された第１液体が注入される第１流路と、前記第１圧力と同じ第２圧力に加圧された第２液体が注入される第２流路と、前記第１流路と前記第２流路とを挿通する、脂質二重膜が形成される挿通部と、が形成されていることを特徴とする脂質二重膜形成デバイス。
【請求項７】
前記第１液体及び前記第２液体が水溶液で、
前記挿通部に注入された、脂質を溶解した油性溶液の前記脂質から前記脂質二重膜が形成されることを特徴とする請求項６に記載の脂質二重膜形成デバイス。
【請求項８】
前記第１流路の前記挿通部の下流側の前記第１液体の圧力である第３圧力と、前記第２流路の前記挿通部の下流側の前記第２液体の圧力である第４圧力と、が同じであることを特徴とする請求項７に記載の脂質二重膜形成デバイス。
【請求項９】
前記第１圧力及び前記第２圧力が、前記第３圧力及び前記第４圧力よりも高いことを特徴とする請求項８に記載の脂質二重膜形成デバイス。
【請求項１０】
前記第１圧力、乃至、前記第４圧力が同じであることを特徴とする請求項８に記載の脂質二重膜形成デバイス。
【請求項１１】
第１流路と、第２流路と、前記第１流路と前記第２流路とを挿通する、脂質二重膜が形成される挿通部と、が形成された脂質二重膜形成デバイスの前記第１流路に脂質を溶解した油性溶液が注入される工程と、
第１加圧部により前記第１流路に第１水溶液が注入され、前記油性溶液が前記挿通部まで押し出される工程と、
前記第１加圧部により前記第１流路に前記第１水溶液が注入され、同時に、第２加圧部により前記第２流路に第２水溶液が注入され、前記挿通部に前記脂質二重膜が形成されるときに、前記挿通部の上流側の前記第１水溶液の第１圧力と、前記挿通部の上流側の前記第２水溶液の第２圧力とが同じに制御される工程と、を具備することを特徴とするマイクロ液体デバイスシステムの制御方法。
【請求項１２】
前記脂質二重膜が形成される工程において、
前記第１流路の前記挿通部の下流側の前記第１液体の圧力である第３圧力と、前記第２流路の前記挿通部の下流側の前記第２液体の圧力である第４圧力と、が同じ圧力に制御され、前記第１圧力及び前記第２圧力が、前記第３圧力及び前記第４圧力よりも高く制御されることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロ液体デバイスシステムの制御方法。
【請求項１３】
前記挿通部に前記脂質二重膜が形成された後に、
前記１圧力、乃至、前記第４圧力が同じ圧力に制御される工程を、を具備することを特徴とする請求項１２に記載のマイクロ液体デバイスシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオテクノロジー、バイオチップ、膜タンパク質分析、創薬スクリーニング、又はバイオセンサーなどの分野に用いられる脂質二重膜が形成されるマイクロ液体デバイスシステム、脂質二重膜形成デバイス、及び、脂質二重膜を形成するためのマイクロ液体デバイスシステムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体膜の内外で物質輸送／情報伝達に関与する膜タンパク質の機能を、１分子計測によって理解し工学的に応用するためには、単離膜タンパク質が組み込まれた人工脂質二重膜モデル実験系を構築する必要がある。しかし、かかる実験系を構築するには熟練した技術を要する。このため、構築された実験系は、再現性が良くはなく、また、構築のスループットも高くはないことがあった。
【０００３】
発明者らは、特開２００９−１２８２０６号公報において、図１に示すＭＥＭＳ技術により作製した脂質二重膜（ＬＢＭ：lipid bilayer membrane）を有するマイクロ液体デバイス（microfluidic device）１１０を開示している。マイクロ液体デバイス１１０は、構築のスループット向上、小型化、分析時間の短縮化、必要な試薬の少量化及び高い再現性等を提供した。マイクロ液体デバイス１１０は、主流路１０３と、主流路１０３の側壁に開口する微小憩室（マイクロチャンバー）１０４と、を有する。
【０００４】
主流路１０３に、水溶液からなる第１液と、脂質二重膜の成分である脂質Ｌを溶解した油性溶液からなる第２液と、水溶液からなる第３液とが、順に注入されると、開口部に脂質二重膜１０９が形成される。すなわち、第１液が注入されると、第１液が主流路１０３及び微小憩室１０４を満たす。第２液が注入されると、第２液は主流路中の第１液を押し流しながら、微小憩室１０４に取り残された第１液との間に界面を形成する。第３液が注入されると、第３液は主流路中の第２液を押し流すので、開口部１０１を封止する脂質二重膜１０９が形成される。
【０００５】
ここで、第１液として、膜タンパク質として例えばα−ヘモリシンを含む水溶液を用いた場合には、第３液注入工程において、脂質Ｌが脂質二重膜１０９になると、図２に示すように、符号Ｐで示すα−ヘモリシンは自己集合して脂質二重膜１０９を貫通した微細貫通孔を有する７量体を形成する。すなわち、膜タンパク質であるα−ヘモリシンが脂質二重膜１０９に微小憩室１０４側から挿入される。
【０００６】
また、発明者らは、特開２０１１−２３８５号公報において、脂質二重膜に組み込まれた膜タンパク質の機能について時間分解能の高い測定を行うために、マイクロ液体デバイスに電極機能を付与し膜タンパク質の電流計測が可能な装置を開示している。
【０００７】
しかし、マイクロ液体デバイス１１０では、閉鎖空間である微小憩室１０４の開口部１０１に脂質二重膜が形成される。このため、脂質二重膜に対して膜タンパク質（α−ヘモリシン）の組み込み方向（挿入方向）は、例えば、微小憩室１０４側からに限定されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１２８２０６号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
脂質二重膜に膜タンパク質を挿入できる方向が限定されず、更に、新たな化合物を挿入したりできる、より機能性の高いマイクロ液体デバイスシステム等が求められていた。
【００１０】
また、より安定して脂質二重膜が形成できる、マイクロ液体デバイスシステム、脂質二重膜形成デバイス、及びマイクロ液体デバイスシステムの制御方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様のマイクロ液体デバイスシステムは、第１液体を加圧する第１加圧部と、第２液体を加圧する第２加圧部と、前記第１加圧部により加圧された前記第１液体が注入される第１流路と、前記第２加圧部により加圧された前記第２液体が注入される第２流路と、前記第１流路と前記第２流路とを挿通する、脂質二重膜が形成される挿通部と、が形成された脂質二重膜形成デバイスと、前記挿通部の上流側に配設された、前記第１液体の第１圧力を検出する第１センサと、前記挿通部の上流側に配設された、前記第２液体の第２圧力を検出する第２センサと、前記第１圧力と前記第２圧力とが同じになるように、前記第１加圧部及び前記第２加圧部を制御する制御部と、を具備する。
【００１２】
また、本発明の別の一態様の脂質二重膜形成デバイスは、第１圧力に加圧された第１液体が注入される第１流路と、前記第１圧力と同じ第２圧力に加圧された第２液体が注入される第２流路と、前記第１流路と前記第２流路とを挿通する、脂質二重膜が形成される挿通部と、が形成されている。
【００１３】
また、本発明の別の一態様のマイクロ液体デバイスシステムの制御方法は、第１流路と、第２流路と、前記第１流路と前記第２流路とを挿通する、脂質二重膜が形成される挿通部と、が形成された脂質二重膜形成デバイスの前記第１流路に脂質を溶解した油性溶液が注入される工程と、第１加圧部により前記第１流路に第１水溶液が注入され、前記油性溶液が前記挿通部まで押し出される工程と、前記第１加圧部により前記第１流路に前記第１水溶液が注入され、同時に、第２加圧部により前記第２流路に第２水溶液が注入され、前記挿通部に前記脂質二重膜が形成されるときに、前記挿通部の上流側の前記第１水溶液の第１圧力と、前記挿通部の上流側の前記第２水溶液の第２圧力とが同じに制御される工程と、を具備する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施形態によれば、安定して脂質二重膜が形成できるマイクロ液体デバイスシステム、脂質二重膜形成デバイス、及びマイクロ液体デバイスシステムの制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来のマイクロ液体デバイスの主要部を上面から観察した写真である。
【図２】脂質二重膜にαヘモリシンを組み込んだ状態の模式図である。
【図３】第１実施形態のマイクロ液体デバイスシステムの構成図である。
【図４】第１実施形態の脂質二重膜形成デバイスの分解斜視図である。
【図５】第１実施形態のマイクロ液体デバイスシステムの挿通部の上面図である。
【図６】第１実施形態のマイクロ液体デバイスシステムによる脂質二重膜形成方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】第１実施形態のマイクロ液体デバイスシステムによる脂質二重膜形成方法を説明するための模式図であり、図７（Ａ）は油性溶液注入工程、図７（Ｂ）は油性溶液押し出し工程、図７（Ｃ）は脂質二重膜形成工程、を示している。
【図８】（Ａ）は脂質二重膜の模式図であり、（Ｂ）はαヘモリシンを組み込んだ脂質二重膜の模式図である。
【図９】αヘモリシンの組み込みによる電流変化を示した図である。
【図１０】αヘモリシンの組み込みによる電流変化のヒストグラムである。
【図１１】第２実施形態のマイクロ液体デバイスシステムの構成図である。
【図１２】第２実施形態のマイクロ液体デバイスシステムによる脂質二重膜形成方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜マイクロ液体システムの構造＞
図３〜図５を用いて、第１実施形態のマイクロ液体デバイスシステム１について説明する。
【００１７】
図３に示すように、マイクロ液体デバイスシステム１は、脂質二重膜形成デバイス（以下、「ＬＢＭデバイス」ともいう）１０と、ＣＰＵからなる制御部４０とレギュレータ２０とを有する加圧ユニット２９と、第１加圧部２１と、第２加圧部２２と、第１センサ３１と、第２センサ３２と、を有する。なお、図において、制御部４０等からの電気配線／信号配線等の図示は全て省略している。
【００１８】
図３及び図４に示すように、ＬＢＭデバイス１０には、第１流路１１と、第２流路１２と、第１流路１１と第２流路１２とを挿通する脂質二重膜が形成される挿通部１３と、が形成されている。
【００１９】
ＬＢＭデバイス１０は、主基板１５と、第１の送液部４１Ａ及び第１の排液部４２Ａと、第２の送液部４１Ｂ及び第２の排液部４２Ｂと、を有する。以下、複数の同じ機能の構成要素のそれぞれをいうときは、末尾のアルファベット１文字を省略する。例えば、第１の送液部４１Ａ、第２の送液部４１Ｂのそれぞれを、送液部４１という。ＬＢＭデバイス１０では、第１の基板１５Ｂと第１の基板１５Ｂと接合された第２の基板１５Ａとが、主基板１５を構成している。
【００２０】
第１の基板１５Ｂには、第１の溝部１１Ｔと、壁面の開口部１３Ｔを介して第１の溝部１１Ｔと挿通している第２の溝部１２Ｔと、が形成されている。第２の基板１５Ａには、送液口又は排液口となる４つの貫通孔が形成されている。
【００２１】
第１の基板１５Ｂと第２の基板１５Ａとが接合された主基板１５では、第１の溝部１１Ｔが第１の流路１１を構成し、第２の溝部１２Ｔが第２の流路１２を構成し、開口部１３Ｔが挿通部１３を構成している。すなわち、第１の基板１５Ｂの第１の溝部１１Ｔと第２の溝部１２Ｔが流路１１、１２の底面及び２つの側面を構成し、第２の基板１５Ａが流路１１、１２の天面を構成している。
【００２２】
そして、主基板１５は、第１の送液部４１Ａ及び第１の排液部４２Ａと接続された第１の流路１１と、第２の送液部４１Ｂ及び第２の排液部４２Ｂと接続された第２の流路１２と、挿通部１３と、が内部に形成されている。
【００２３】
そして、第２の基板１５Ａの貫通孔すなわち主基板１５の上面の開口には、配管が接続可能な、送液部４１（４１Ａ、４１Ｂ）、排液部４２（４２Ａ、４２Ｂ）が配設されている。電源５０は、第１の流路１１の内部の液体と第２の流路１２の内部の液体との間に電圧を印加する場合に用いられる。
【００２４】
なお、送液部４１Ａ、４１Ｂ及び排液部４２Ａ、４２Ｂの少なくともいずれかが、主基板１５の側面に配設されていてもよい。
【００２５】
図５に示すように、流路１１、１２は、幅６０μｍで、挿通部１３は、開口幅２０μｍである。また、溝部１１Ｔ、１２Ｔの深さ、すなわち、流路１１、１２の深さは１０μｍである。流路１１、１２は、挿通部１３の近傍では平行に配置されている。
【００２６】
なお、ＬＢＭデバイス１０では、第１の基板１５Ｂ及び第２の基板１５Ａは、透明材料であるパイレックス（登録商標）ガラスからなる。第１の基板１５Ｂに溝部１１Ｔ等を形成するには、例えば、ＮＬＤ（magnetic neutral loop discharge）プラズマエッチング装置を用いる。溝部１１Ｔ等の領域以外をマスクで覆った後に、異方性エッチングすることで、垂直な壁面のある溝部１１Ｔ等を形成できる。
【００２７】
第１の基板１５Ｂ及び第２の基板１５Ａとの接合には、溶融接合、フッ酸接合又は陽極接合等の直接接合技術を用いることが好ましい。ガラスからなる流路１１、１２及び挿通部１３は、外部から視認可能であるため、ＬＢＭデバイス１０は例えば蛍光発光によるイメージング計測が可能である。
【００２８】
ＬＢＭデバイス１０では、第１の流路１１を満たす液体と、第２の流路１２を満たす液体との間が、挿通部１３を除いて電気絶縁状態にあるため、後述するように電源５０を用いて、電圧を印加することで、脂質二重膜に組み込まれた膜タンパク質の電気的な解析が可能である。
【００２９】
そして、レギュレータ２０は制御部４０の制御により、第１加圧部２１及び第２加圧部２２に、それぞれ所定の圧力の気体Ｇ１、Ｇ２を供給する。レギュレータ２０は、例えば窒素ボンベから供給される高圧の窒素を、別系統の配管に、それぞれ設定された圧力に減圧して供給する。すなわち、制御部４０は、第１センサ３１及び第２センサ３２が検出した圧力をもとに、２つのレギュレータ部（不図示）を制御することで、第１加圧部２１及び第２加圧部２２の圧力を制御する。簡単にいえば、制御部４０は、第１加圧部２１及び第２加圧部２２を制御する。
【００３０】
第１加圧部２１、第２加圧部２２は、気体の圧力で、それぞれの貯槽内の液体Ｗ１、Ｗ２を送液する。すなわち、密閉された貯槽内の液面上の気体の圧力が高くなると、加圧された貯槽内の液体が送液される。
【００３１】
第１加圧部２１等には、液体を精度よく加圧できれば、気体を直接加圧する加圧ポンプ、又は液体を直接加圧するシリンジポンプ等を用いてもよい。
【００３２】
第１センサ３１、第２センサ３２は、それぞれが液体Ｗ１、Ｗ２の圧力を計測する圧力センサである。なお、第１センサ３１及び第２センサ３２は、挿通部１３よりも上流側（第１加圧部側／第２加圧部側）の圧力を検出すればよく、第１加圧部２１／第２加圧部２２の圧力を検出しても、ＬＢＭデバイス１０の第１流路１１／第２流路１２の圧力を検出してもよい。
【００３３】
ＬＢＭデバイス１０では制御部４０が、第１センサ３１が検出する第１圧力Ｐ１と第２センサ３２が検出する第２圧力Ｐ２とを正確に制御することで、脂質二重膜を安定に形成できる。なお、実施形態のＬＢＭデバイス１０の挿通部１３に形成される脂質二重膜の面積は、２００μｍ２（２０μｍ×１０μｍ）であった。
【００３４】
脂質二重膜の面積は広いほど、多くの膜タンパクが挿入可能であり高感度となるため、１５０μｍ２以上が好ましい。脂質二重膜の面積の上限は保持時間との関係で決定されるが、例えば、１００００μｍ２程度である。
【００３５】
また、第１の流路１１と第２の流路１２とが、複数の挿通部１３で挿通されていてもよい。複数の挿通部に、それぞれ脂質二重膜が形成される、マイクロ液体デバイスは高感度である。また１つの大面積の脂質二重膜に対して、合計すると同じ面積であっても複数の脂質二重膜は安定性に優れており、長時間の計測が可能である。
【００３６】
また、１つのマイクロ液体デバイスに、異なる面積の脂質二重膜が形成されてもよい。イメージング計測であれば、大面積の脂質二重膜が破壊されても、小面積の脂質二重膜により光学的計測を継続できる。
【００３７】
以上の説明のように、マイクロ液体デバイスシステム１は、第１液体Ｗ１を加圧する第１加圧部２１と、第２液体Ｗ２を加圧する第２加圧部２２と、脂質二重膜形成デバイス１０と、第１センサ３１と、第２センサ３２と、第１加圧部２１及び第２加圧部２２を制御する制御部４０と、を具備する。そして、脂質二重膜形成デバイス１０には、第１加圧部２１により加圧された第１液体Ｗ１が注入される第１流路１１と、第２加圧部２２により加圧された第２液体Ｗ２が注入される第２流路１２と、脂質二重膜が形成される挿通部１３と、が形成されている。第１センサ３１は、挿通部１３よりも上流側の第１液体Ｗ１の第１圧力Ｐ１を検出し、第２センサ３２は、挿通部１３よりも上流側の第２液体Ｗ２の第２圧力Ｐ２を検出する。
【００３８】
なお、後述するように、第１液体Ｗ１及び第２液体Ｗ２は水溶液である。そして、挿通部１３に予め注入された、脂質を溶解した油性溶液Ｗ０の脂質Ｌから脂質二重膜９が形成される（図８参照）。
【００３９】
＜脂質二重膜の形成方法＞
次に、図６のフローチャート及び図７に沿って、実施形態の脂質二重膜の形成方法について説明する。なお、図７において加圧部２１、２２は、シリンジポンプとして略示している。
【００４０】
＜ステップＳ１０＞  溶液準備
脂質二重膜の形成に用いる各種の溶液が準備される。
【００４１】
溶液Ｗ０は、ヘキサデカンに、脂質Ｌとして、ホスファスジルコリン（ＤＰｈＰＣ）を、２０ｍｇ／ｍＬ添加した油性溶液である。
【００４２】
なお、脂質Ｌは、脂質二重膜形成成分であり、親水基（親水性原子団）と疎水基（疎水性原子団）とを有する。脂質としては、例えば、リン脂質、糖脂質、コレステロール、又は、その他の化合物から、形成する脂質二重膜に応じて適宜選択される。リン脂質は、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、ホスファチジルイノシトール、スフィンゴミエリン等である。糖脂質は、セレブロシド、ガングリオシド等である。
【００４３】
一方、油性溶液Ｗ０の有機溶媒は、例えば、ヘキサデカン、ヘプタデカン、デカン等の炭化水素、又はスクアレン等から選択される。
【００４４】
溶液Ｗ１及び溶液Ｗ２は、脂質二重膜の形成に影響がない水溶液、例えば、５００ｍＭ  ＫＣｌ（ｐＨ７）等のｐＨ緩衝生理食塩水である。
【００４５】
＜ステップＳ１１＞  油性液体注入工程
図７（Ａ）に示すように、脂質Ｌを溶解した油性溶液Ｗ０が、第１の流路１１の入口の第１の送液部４１Ａにマイクロシリンジ等を用いて注入される。第１の流路１１の入口側に分岐部を設けておき、第１の加圧部２１等と同様に気体の圧力により油性溶液Ｗ０を第１の流路１１に注入してもよい。また、油性溶液Ｗ０を第２の流路１２に注入してもよい。
【００４６】
＜ステップＳ１２＞  第１水溶性液体注入工程
図７（Ｂ）に示すように、第１加圧部２１により加圧された水溶液Ｗ１が第１の流路１１に注入される。水溶液Ｗ１は、第１の流路１１の入口に注入されていた油性溶液Ｗ０を、挿通部１３まで押し流す。
【００４７】
＜ステップＳ１３＞  第１水溶液及び第２水溶液注入工程（脂質二重膜形成工程）
図７（Ｃ）に示すように、第１加圧部２１により第１圧力Ｐ１に加圧された水溶液Ｗ１が第１の流路１１に注入されると同時に、第２加圧部２２により第２圧力Ｐ２に加圧された水溶液Ｗ２が第２の流路１２に注入される。このとき、制御部４０は、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２とが略同じになるように第１加圧部２１及び第２加圧部２２を制御する（Ｐ１≒Ｐ２）。
【００４８】
なお、安定した脂質二重膜の形成のためには、第１圧力Ｐ１及び第２圧力Ｐ２は、０．１ｋＰａ以上２０．０ｋＰａ以下、好ましくは、１．０ｋＰａ以上５．０ｋＰａ以下である。
【００４９】
なお、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２とは実質的に同じ、例えば±５％以内、好ましくは±３％以内であれば安定して脂質二重膜９が形成できる。
【００５０】
図８（Ａ）に示すように、挿通部１３に残留した油性溶液Ｗ０の脂質Ｌは、水溶液Ｗ１、Ｗ２との界面では水溶液Ｗ１、Ｗ２に疎水基に向けて配列し、脂質二重膜９を形成する。
【００５１】
脂質二重膜９は厚さが薄く形成が容易ではないが、マイクロ液体デバイスシステム１、脂質二重膜形成デバイス１０、及びマイクロ液体デバイスシステム１の制御方法によれば、脂質二重膜９の両側の水溶液Ｗ１と水溶液Ｗ２が同じ圧力に制御されているため、安定して脂質二重膜９が形成できる。
【００５２】
以上の説明のように、脂質二重膜形成デバイス１０には、第１圧力Ｐ１に加圧された第１液体Ｗ１が注入される第１流路１１と、第１圧力Ｐ１と同じ第２圧力Ｐ２に加圧された第２液体Ｗ２が注入される第２流路１２と、第１流路１１と第２流路１２とを挿通する、脂質二重膜９が形成される挿通部１３と、が形成されている。
【００５３】
ここで、図８（Ｂ）に示すように、第２水溶液Ｗ２に、符号Ｐで示すα−ヘモリシンを含む溶液を用いた場合には、第２流路１２側からヘモリシンが脂質二重膜９に挿入された７量体が形成される。また、第１水溶液Ｗ１に、ヘモリシンを含む溶液を用いた場合には、第１流路１１側からヘモリシンが脂質二重膜９に挿入された７量体が形成される。
【００５４】
すなわち、実施形態のマイクロ液体デバイスシステム１、脂質二重膜形成デバイス１０、及びマイクロ液体デバイスシステムの制御方法によれば、脂質二重膜に膜タンパク質を挿入できる方向が限定されない。
【００５５】
そして、図９及び図１０に示すように、脂質二重膜９にヘモリシン７量体が挿入されると、電源５０で検出される電流が変化する。すなわち、絶縁膜である脂質二重膜９に１つのヘモリシン７量体が挿入されると微細貫通孔が１つ形成されるため、約３０ｐＡの電流が流れる。約６０ｐＡの電流が流れる状態は、２つのヘモリシンＰ量体が挿入されたことを示している。
【００５６】
なお、流路の入口側に分岐部を設けておき、脂質二重膜形成後に、ヘモリシン等の膜タンパク質を含む溶液を流路に注入するようにしてもよい。また、図７（Ｂ）で示した、第１の流路１１に水溶液Ｗ１を注入して油性溶液Ｗ０を挿通部１３まで押し流すときに、同時に水溶液Ｗ２を水溶液Ｗ１と同じ圧力に制御しながら（Ｐ１≒Ｐ２）、第２の流路１２に注入してもよい。
【００５７】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態のマイクロ液体デバイスシステム１Ａについて説明する。マイクロ液体デバイスシステム１Ａは、マイクロ液体デバイスシステム１と類似しているため、同じ機能の構成要素の説明は省略する。
【００５８】
図１１に示すように、マイクロ液体デバイスシステム１Ａは、マイクロ液体デバイスシステム１の構成に加えて、更に、第３加圧部２３と、第４加圧部２４と、第３センサ３３と、第４センサ３４と、を有する。加圧ユニット２９Ａは、第１加圧部２１〜第４加圧部２４に供給する気体の圧力を制御する制御部４０Ａを有する。
【００５９】
第３加圧部２３は、挿通部１３よりも下流側に配設され、第１液体Ｗ１を加圧する。第４加圧部２４は、挿通部１３よりも下流側に配設され、第２液体Ｗ２を加圧する。
【００６０】
すなわち、マイクロ液体デバイスシステム１では、挿通部１３よりも下流側は開放端のため、大気圧であったが、マイクロ液体デバイスシステム１Ａでは、挿通部１３よりも下流側も大気圧よりも高い圧力に制御される。
【００６１】
第３センサ３３は、挿通部１３よりも下流側に配設され、第１液体Ｗ１の第３圧力Ｐ３を検出する。第４センサ３４は、挿通部１３よりも下流側に配設され、第２液体Ｗ２の第４圧力Ｐ４を検出する。
【００６２】
なお、第３センサ３３及び第４センサ３４は、挿通部１３よりも下流側（第３加圧部側／第４加圧部側）の圧力を検出できれば、第３加圧部２３、第４加圧部２４の圧力を検出しても、ＬＢＭデバイス１０の流路内の圧力を検出してもよい。
【００６３】
そして、制御部４０Ａは、第１センサ３１から第４センサ３４の検出圧力をもとに、加圧ユニット２９Ａのレギュレータ２０Ａを介して、第１加圧部２１〜第４加圧部２４を制御する。
【００６４】
すなわち、加圧ユニット２９Ａは、圧力Ｐ１の気体Ｇ１、圧力Ｐ２の気体Ｇ２、圧力Ｐ３の気体Ｇ３、及び圧力Ｐ４の気体Ｇ４、をＬＢＭデバイス１０に供給する。
【００６５】
次に図１２のフローチャートに沿って、第２実施形態の脂質二重膜の形成方法について説明する。
【００６６】
＜ステップＳ２０〜Ｓ２２＞
第１実施形態のステップＳ１０〜Ｓ１２と同じである。
【００６７】
＜ステップＳ２３＞
第１加圧部２１により第１圧力Ｐ１に加圧された水溶液Ｗ１が第１の流路１１に注入されると同時に、第２加圧部２２により第２圧力Ｐ２に加圧された水溶液Ｗ２が第１の流路１２に注入される。このとき、制御部４０Ａは、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２とが略同じになるように第１加圧部２１及び第２加圧部２２を制御するとともに、第３圧力Ｐ３と第４圧力Ｐ４とが略同じになるように第３加圧部２３及び第４加圧部２４を制御する。このとき、第１圧力Ｐ１及び第２圧力Ｐ２が、第３圧力Ｐ３及び第４圧力Ｐ４よりも高くなるように、制御部４０Ａは第１加圧部２１〜第４加圧部２４を制御する。
【００６８】
このため、液体は送液部４１から排液部４２へ流れる。第１圧力Ｐ１／第２圧力Ｐ２と第３圧力Ｐ３／第４圧力Ｐ４との圧力差ΔＰにより、流速が制御される。
【００６９】
安定した脂質二重膜の形成のためには、第１圧力Ｐ１及び第２圧力Ｐ２は、０．１ｋＰａ以上２０．０ｋＰａ以下、好ましくは、１．０ｋＰａ以上  ５．０ｋＰａ以下。圧力差ΔＰは、０．０５ｋＰａ以上１９．９ｋＰａ以下が好ましい。
【００７０】
すなわち、Ｐ１≒Ｐ２＞Ｐ３≒Ｐ４
なお、圧力が略同じとは、例えば±５％以内、好ましくは±３％以内である。
【００７１】
マイクロ液体デバイスシステム１Ａは、マイクロ液体デバイスシステム１等の効果を有し、更に排液部４２側の圧力も制御されているため、周囲の圧力、すなわち外圧の影響を受けにくく、より安定して脂質二重膜９を形成できる。
【００７２】
以上の説明のように、マイクロ液体デバイスシステム１Ａの制御方法は、
第１流路１１と、第２流路１２と、第１流路１１と第２流路１２とを挿通する、脂質二重膜９が形成される挿通部１３と、が形成された脂質二重膜形成デバイス１０Ａの第１流路１１に脂質Ｌを溶解した油性溶液Ｗ０が注入される工程と、
第１加圧部２１により第１流路１１に第１水溶液Ｗ１が注入され、油性溶液Ｗ０が挿通部１３まで押し出される工程と、
第１加圧部２１により第１流路１１に第１水溶液Ｗ１が注入され、第２加圧部２２により第２流路１２に第２水溶液Ｗ２が注入され、挿通部１３に脂質二重膜９が形成されるときに、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２とが略同じで、第３圧力Ｐ３と第４圧力Ｐ４と、が略同じで、第１圧力Ｐ１が、第３圧力Ｐ３よりも高い。
【００７３】
更に、マイクロ液体デバイスシステム１Ａでは、図１２のフローチャートに示したステップＳ２４において、制御部４０Ａが制御方法を変更することにより、形成した脂質二重膜９を安定に長時間、保持できる。
【００７４】
＜ステップＳ２４＞
第１加圧部２１により第１圧力Ｐ１に加圧された水溶液Ｗ１が第１の流路１１に注入されると同時に、第２加圧部２２により第２圧力Ｐ２に加圧された水溶液Ｗ２が第１の流路１２に注入される。このとき、制御部４０は、第１圧力Ｐ１〜第４圧力Ｐ４が略同じになるように第１加圧部２１〜第４加圧部２４を制御する。なお、長時間にわたり安定して脂質二重膜を保持のためには、第１圧力Ｐ１〜第４圧力Ｐ４は、１．０ｋＰａ以上５．０ｋＰａ以下が好ましい。
【００７５】
すなわち、１．０ｋＰａ≦Ｐ１≒Ｐ２≒Ｐ３≒Ｐ４≦５．０ｋＰａ
【００７６】
マイクロ液体デバイスシステム１Ａでは、脂質二重膜９を形成時と形成後で制御部４０Ａが制御方法を変更するため、脂質二重膜９を安定して形成でき、更に安定に保持できる。
【００７７】
なお、マイクロ液体デバイスシステム１Ａは、第３加圧部２３及び第４加圧部２４への気体供給端を大気開放状態とする、言い換えれば、第３圧力Ｐ３及び第４圧力Ｐ４を大気圧とすることで、マイクロ液体デバイスシステム１として使用できる。
【００７８】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等ができる。
【符号の説明】
【００７９】
１、１Ａ…マイクロ液体デバイスシステム
９…脂質二重膜
１０…脂質二重膜形成デバイス
１１、１２…流路
１３…挿通部
２０…レギュレータ
２１〜２４…加圧部
２９…加圧ユニット
３１〜３４…センサ
４０…制御部
４１…送液部
４２…排液部
５０…電源
【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１】
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