(57)【要約】【課題】脂質二重膜により液封された極めて容量が小さな多数のチャンバーが高密度で形成された高密度微小チャンバーアレイを提供する。【解決手段】ガラス基板２２の表面に厚さが１μｍの薄膜としての物質膜２４を形成し、物質膜２４に高密度に配列する直径が５μｍの複数の微小チャンバー２６を形成し、各チャンバー２６が試験用水溶液が満たされた状態でその開口部を脂質二重膜３０により液封して高密度微小チャンバーアレイ２０を構成する。微小チャンバー２６を極めて小さくすることにより、チャンバー内の生体分子１個の反応による濃度変化を大きくして検出感度を高くすることができる。また、微小チャンバー２６を高密度に多数形成することにより、生体分子の反応が極めて遅くても、いずれかのチャンバーで反応が生じるため、生体分子の反応を高感度で検出することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦な基板と、
前記基板の表面に疎水性の物質により規則的に高密度に配列するよう形成された容量が４０００×１０-18ｍ3以下の複数の微小チャンバーと、
試験用水溶液が満たされた状態の前記複数の微小チャンバーの開口部に前記試験用水溶液を液封するよう形成された脂質二重膜と、
を備える高密度微小チャンバーアレイ。
【請求項２】
請求項１記載の高密度微小チャンバーアレイであって、
前記複数の微小チャンバーは、厚さが１０マイクロメートル以下の前記疎水性の物質による薄膜に、円形に換算したときに直径が４０マイクロメートル以下となるよう形成されている、
高密度微小チャンバーアレイ。
【請求項３】
請求項１記載の高密度微小チャンバーアレイであって、
前記複数の微小チャンバーは、厚さが５００ナノメートルを含む所定厚範囲の前記疎水性の物質による薄膜に、円形に換算したときに直径が１マイクロメートルを含む所定直径範囲となるよう形成されている、
高密度微小チャンバーアレイ。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちのいずれか１つの請求項に記載の高密度微小チャンバーアレイであって、
前記脂質二重膜には、膜タンパク質が再構成されている、
高密度微小チャンバーアレイ。
【請求項５】
平坦な第１基板と、前記第１基板の表面に疎水性の第１物質により規則的に高密度に配列するよう形成された容量が４０００×１０-18ｍ3以下の複数の第１微小チャンバーと、第１試験用水溶液が満たされた状態の前記複数の第１微小チャンバーの開口部に前記第１試験用水溶液を液封するよう形成された第１脂質膜と、を有する第１微小チャンバー部材と、
平坦な第２基板と、前記第２基板の表面に疎水性の第２物質により規則的に高密度に配列するよう形成された容量が４０００×１０-18ｍ3以下の複数の第２微小チャンバーと、第２試験用水溶液が満たされた状態の前記複数の第２微小チャンバーの開口部に前記第２試験用水溶液を液封するよう形成された第２脂質膜と、を有する第２微小チャンバー部材と、
を備え、
前記第１微小チャンバー部材と前記第２微小チャンバー部材は、前記第１微小チャンバー部材の前記複数の第１微小チャンバーが形成された面と前記第２微小チャンバー部材の前記複数の第２微小チャンバーが形成された面とが接するように接合されてなる、
高密度微小チャンバーアレイ。
【請求項６】
請求項５記載の高密度微小チャンバーアレイであって、
前記複数の第１微小チャンバーは、厚さが１０マイクロメートル以下の前記疎水性の第１物質による薄膜に、円形に換算したときに直径が４０マイクロメートル以下となるよう形成されており、
前記複数の第２微小チャンバーは、厚さが１０マイクロメートル以下の前記疎水性の第１物質による薄膜に、円形に換算したときに直径が４０マイクロメートル以下となるよう形成されている、
高密度微小チャンバーアレイ。
【請求項７】
請求項５記載の高密度微小チャンバーアレイであって、
前記複数の第１微小チャンバーは、厚さが５００ナノメートルを含む第１所定厚範囲の前記疎水性の第１物質による薄膜に、円形に換算したときに直径が１マイクロメートルを含む第１所定直径範囲となるよう形成されており、
前記複数の第２微小チャンバーは、厚さが５００ナノメートルを含む第２所定厚範囲の前記疎水性の第１物質による薄膜に、円形に換算したときに直径が１マイクロメートルを含む第２所定直径範囲となるよう形成されている、
高密度微小チャンバーアレイ。
【請求項８】
請求項５ないし７のうちのいずれか１つの請求項に記載の高密度微小チャンバーアレイであって、
前記複数の第１微小チャンバーと前記複数の第２微小チャンバーは、異なる形状に形成されている、
高密度微小チャンバーアレイ。
【請求項９】
請求項５ないし８のうちのいずれか１つの請求項に記載の高密度微小チャンバーアレイであって、
前記第１微小チャンバー部材の第１脂質膜と前記第２微小チャンバー部材の第２脂質膜とが接合して得られる脂質二重膜には、膜タンパク質が再構成されている、
高密度微小チャンバーアレイ。
【請求項１０】
高密度微小チャンバーアレイの製造方法であって、
平坦な基板の表面に疎水性の物質により容量が４０００×１０-18ｍ3以下の複数の微小チャンバーを規則的に高密度に配列するよう形成するチャンバー形成工程と、
試験用水溶液が満たされた状態の前記複数の微小チャンバーの開口部に前記試験用水溶液を液封するよう脂質二重膜を形成する膜形成工程と、
を備える高密度微小チャンバーアレイの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の高密度微小チャンバーアレイの製造方法であって、
前記膜形成工程は、前記複数の微小チャンバーが形成された面が略水平な底面を形成する液体流路に前記試験用水溶液を流すことにより前記複数の微小チャンバーに前記試験用水溶液を充填し、前記液体流路に前記脂質二重膜を形成する脂質を含有する脂質含有有機溶媒を流すことにより前記脂質の親水基が前記複数の微小チャンバーの試験用水溶液側に向いた状態の第１脂質膜を前記微小チャンバーの開口部に形成し、前記液体流路に膜形成用水溶液を流すことにより前記脂質の疎水基が前記第１脂質膜側を向いた状態の第２脂質膜を前記第１脂質膜に重ねるように形成することにより脂質二重膜を形成する工程である、
高密度微小チャンバーアレイの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の高密度微小チャンバーアレイの製造方法であって、
前記膜形成工程は、前記複数の微小チャンバーに前記試験用水溶液を充填する際には、前記試験用水溶液として、前記試験用水溶液に少なくともタンパク質を可溶化または懸濁化した状態のタンパク質含有液体を前記複数の微小チャンバーに充填する工程である、
高密度微小チャンバーアレイの製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の高密度微小チャンバーアレイの製造方法であって、
前記タンパク質含有液体におけるタンパク質は、膜タンパク質を含む細胞膜断片，タンパク質を埋め込んだ脂質二重膜，水溶性タンパク質，タンパク質を取り込んだリポソーム，界面活性剤により可溶化させたタンパク質のいずれかである、
高密度微小チャンバーアレイの製造方法。
【請求項１４】
請求項１０または１１記載の高密度微小チャンバーアレイの製造方法であって、
前記膜形成工程の後に、前記脂質二重膜に膜タンパク質を再構成する再構成工程、
を備える高密度微小チャンバーアレイの製造方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の高密度微小チャンバーアレイの製造方法であって、
前記再構成工程は、膜タンパク質を含む細胞膜断片，タンパク質を埋め込んだ脂質二重膜，水溶性タンパク質，タンパク質を取り込んだリポソーム，界面活性剤により可溶化させたタンパク質のいずれかを前記脂質二重膜に導入し、前記脂質二重膜にタンパク質を組み込んで膜タンパク質とする工程である、
高密度微小チャンバーアレイの製造方法。
【請求項１６】
請求項１０ないし１５のうちのいずれか１つの請求項に記載の高密度微小チャンバーアレイの製造方法であって、
前記チャンバー形成工程は、前記基板の表面に前記疎水性の物質の薄膜を形成し、前記薄膜の表面の前記複数の微小チャンバーを形成する部分以外の部分にレジストを形成し、ドライエッチングにより前記薄膜に前記複数の微小チャンバーを形成し、前記レジストを除去する、工程である、
高密度微小チャンバーアレイの製造方法。
【請求項１７】
高密度微小チャンバーアレイの製造方法であって、
平坦な第１基板の表面に疎水性の第１物質により容量が４０００×１０-18ｍ3以下の複数の第１微小チャンバーを規則的に高密度に配列するよう形成すると共に第１試験用水溶液が満たされた状態の前記複数の第１微小チャンバーの開口部に前記第１試験用水溶液を液封するよう第１脂質膜を形成して第１微小チャンバー部材を得る第１微小チャンバー部材形成工程と、
平坦な第２基板の表面に疎水性の第２物質により容量が４０００×１０-18ｍ3以下の複数の第２微小チャンバーを規則的に高密度に配列するよう形成すると共に第２試験用水溶液が満たされた状態の前記複数の第２微小チャンバーの開口部に前記第２試験用水溶液を液封するよう第２脂質膜を形成して第２微小チャンバー部材を得る第２微小チャンバー部材形成工程と、
前記第１微小チャンバー部材の前記複数の第１微小チャンバーが形成された面と前記第２微小チャンバー部材の前記複数の第２微小チャンバーが形成された面とが接合されるよう前記第１微小チャンバー部材と前記第２微小チャンバー部材とを接合する接合工程と、
を備える高密度微小チャンバーアレイの製造方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の高密度微小チャンバーアレイの製造方法であって、
前記第１微小チャンバー部材形成工程は、前記複数の第１微小チャンバーが形成された面が略水平な底面を形成する第１液体流路に前記第１試験用水溶液を流すことにより前記複数の第１微小チャンバーに前記第１試験用水溶液を充填し、前記第１液体流路に第１脂質を含有する第１脂質含有有機溶媒を流すことにより前記第１試験用水溶液が満たされた前記複数の第１微小チャンバーの開口部が前記第１脂質における親水基が前記第１試験用水溶液側に向いた状態の第１脂質膜により液封されるよう該第１脂質膜を形成する工程であり、
前記第２微小チャンバー部材形成工程は、前記複数の第２微小チャンバーが形成された面が略水平な底面を形成する第２液体流路に前記第２試験用水溶液を流すことにより前記複数の第２微小チャンバーに前記第２試験用水溶液を充填し、前記第２液体流路に第２脂質を含有する第２脂質含有有機溶媒を流すことにより前記第２試験用水溶液が満たされた前記複数の第２微小チャンバーの開口部が前記第２脂質における親水基が前記第２試験用水溶液側に向いた状態の第２脂質膜により液封されるよう該第２脂質膜を形成する工程である、
高密度微小チャンバーアレイの製造方法。
【請求項１９】
請求項１７または１８記載の高密度微小チャンバーアレイの製造方法であって、
前記第２微小チャンバー部材形成工程は、前記複数の第２微小チャンバーに前記第２試験用水溶液を充填する際に、前記第２試験用水溶液として、前記第２試験用水溶液に少なくともタンパク質を可溶化または懸濁化した状態のタンパク質含有液体を前記複数の第２微小チャンバーに充填する工程である、
高密度微小チャンバーアレイの製造方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の高密度微小チャンバーアレイの製造方法であって、
前記タンパク質含有液体におけるタンパク質は、膜タンパク質を含む細胞膜断片，タンパク質を埋め込んだ脂質二重膜，水溶性タンパク質，タンパク質を取り込んだリポソーム，界面活性剤により可溶化させたタンパク質のいずれかである、
高密度微小チャンバーアレイの製造方法。
【請求項２１】
請求項１７ないし２０のうちのいずれか１つの請求項に記載の高密度微小チャンバーアレイの製造方法であって、
前記第１微小チャンバー部材形成工程は、前記第１基板の表面に前記第１物質の第１薄膜を形成し、前記第１薄膜の表面の前記複数の第１微小チャンバーを形成する部分以外の部分に第１レジストを形成し、ドライエッチングにより前記第１薄膜に前記複数の第１微小チャンバーを形成し、前記第１レジストを除去する工程であり、
前記第２微小チャンバー部材形成工程は、前記第２基板の表面に前記第２物質の第２薄膜を形成し、前記第２薄膜の表面の前記複数の第２微小チャンバーを形成する部分以外の部分に第２レジストを形成し、ドライエッチングにより前記第２薄膜に前記複数の第２微小チャンバーを形成し、前記第２レジストを除去する工程である、
高密度微小チャンバーアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高密度微小チャンバーアレイおよびその製造方法に関し、詳しくは、平坦な基材表面に微小チャンバーを高密度に形成した高密度チャンバーアレイおよびこうした高密度チャンバーアレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、孔径が５００ｎｍ〜５００μｍの貫通孔が形成された隔壁を介して隔てられた２つのウェルのそれぞれに脂質二重膜形成性脂質溶液を添加し、各ウェルに水又は水溶液を添加して脂質溶液中に水又は水溶液の液滴を形成させ、この状態で放置して隔壁の貫通孔の部分に脂質二重膜を形成させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、基板の表裏にチャンバーとマイクロ流路を設けると共にチャンバーとマイクロ流路を貫通する微小孔を設け、チャンバー内にバッファー媒体を導入し、マイクロ流路にはバッファー媒体，脂質とを含む有機溶媒，バッファー媒体の順に供給し、チャンバーのバッファー媒体に圧力を印加してチャンバー内の圧力を調整し、微小孔に形成される脂質平面膜を薄膜化して脂質二重膜を形成するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８１４０５号公報
【特許文献２】特開２００６−３１２１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
脂質二重膜を介して生じる種々の生体分子反応、例えば膜輸送過程や膜透過反応、膜表面での酵素反応などでは、反応生成物の拡散に長時間かかることや、酵素活性に伴った物質濃度の変化は極めて緩やかであることなどから、上述の脂質二重膜の形成の手法を用いて反応容器（チャンバー）を形成した場合、チャンバーの容量が大きく、一度に多数のチャンバーを形成することが困難であるため、脂質二重膜を介して生じる種々の生体分子反応を高感度に検出することができない。チャンバーの容量が大きいとチャンバー内の濃度変化が小さくなり、濃度変化としての検出が検出が困難となる。チャンバー数が少ないと、生体分子の反応が極めて遅いために、全てのチャンバーで反応が生じない場合が生じ、検出が困難となる。したがって、脂質二重膜により液封された極めて容量が小さな多数の微小チャンバーが高密度で形成された高密度微小チャンバーアレイが必要となる。
【０００６】
本発明の高密度微小チャンバーアレイおよびその製造方法は、脂質二重膜により液封された極めて容量が小さな多数のチャンバーが高密度で形成された高密度微小チャンバーアレイを提供すると共にこうした高密度微小チャンバーアレイの製造方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の高密度微小チャンバーアレイおよびその製造方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本発明の第１の高密度微小チャンバーアレイは、
平坦な基板と、
前記基板の表面に疎水性の物質により規則的に高密度に配列するよう形成された容量が４０００×１０-18ｍ3以下の複数の微小チャンバーと、
試験用水溶液が満たされた状態の前記複数の微小チャンバーの開口部に前記試験用水溶液を液封するよう形成された脂質二重膜と、
を備えることを要旨とする。
【０００９】
この本発明の第１の高密度微小チャンバーアレイでは、平坦な基板の表面に容量が４０００×１０-18ｍ3以下の複数の微小チャンバーが規則的に高密度に配列されており、各微小チャンバーは、試験用水溶液が満たされた状態でその開口部は脂質二重膜で液封されている。即ち、脂質二重膜により液封された極めて容量が小さな多数のチャンバーが高密度で形成されているのである。このように、微小チャンバーの容量を４０００×１０-18ｍ3以下としているから、本発明の第１の高密度微小チャンバーアレイを生体分子反応の検出に用いることにより、微小チャンバー内の生体分子数を少なくすることができる。この結果、生体分子１個の反応によるチャンバー内の濃度変化を大きくし、濃度変化として検出する際の検出感度を高くすることができ、生体分子の反応が極めて遅くても、生体分子の反応を高感度で検出することができる。また、こうした微小な微小チャンバーを高密度に多数形成したアレイとしているから、生体分子の反応が生じる頻度が低くても、いずれかのチャンバーで反応が生じるため、生体分子の反応を高感度で検出することができる。ここで、微小チャンバーの容量は、試験対象の生体分子の反応速度の大きさや生体分子の含有率などにより定められるものであり、生体分子の反応速度の大きさが大きいものであれば４０００×１０-18ｍ3以下とするのが好適であり、生体分子の反応速度の大きさが小さいときには、１０００×１０-18ｍ3以下や１００×１０-18ｍ3以下とするのが好適である。また、「疎水性の物質」としては、例えばフッ素樹脂などの疎水性の樹脂やガラスなどの樹脂以外の物質が含まれる。
【００１０】
こうした本発明の第１の高密度微小チャンバーアレイにおいて、前記複数の微小チャンバーは、厚さが１０マイクロメートル以下の前記疎水性の物質による薄膜に円形に換算したときに直径が４０マイクロメートル以下となるよう形成されているものとしたり、厚さが２マイクロメートル以下の前記疎水性の物質による薄膜に円形に換算したときに直径が１０マイクロメートル以下となるよう形成されているものとしたり、厚さが１マイクロメートル以下の前記疎水性の物質による薄膜に円形に換算したときに直径が５マイクロメートル以下となるよう形成されているものとしたりすることもできる。こうすれば、基板の表面に疎水性の物質による薄膜を形成し、薄膜に複数の微小チャンバーを形成する手法を用いて高密度微小チャンバーアレイを形成することができ、高密度チャンバーアレイを比較的容易に形成することができる。
【００１１】
本発明の第１の高密度微小チャンバーアレイにおいて、前記複数の微小チャンバーは、厚さが５００ナノメートルを含む所定厚範囲の前記疎水性の物質による薄膜に、円形に換算したときに直径が１マイクロメートルを含む所定直径範囲となるよう形成されているものとすることもできる。試験対象の生体分子の反応速度の大きさや生体分子の含有率を考慮すると共に製造の容易さも思慮すると、微小チャンバーの厚さや直径は数百ナノメートルから数マイクロメートルが好適であると考えられる。ここで、「所定厚範囲」は、例えば、５００ナノメートルの０．１倍の５０ナノメートル以上で５００ナノメートルの１０倍の５マイクロメートル以下の範囲としたり、５００ナノメートルの０．５倍の２５０ナノメートル以上で５００ナノメートルの２倍の１マイクロメートル以下の範囲としたりすることができる。「所定直径範囲」は、例えば、１マイクロメートルの０．１倍の１００ナノメートル以上で１マイクロメートルの１０倍の１０マイクロメートル以下の範囲としたり、１マイクロメートルの０．５倍の５００ナノメートル以上で１マイクロメートルの２倍の２マイクロメートル以下の範囲としたりすることができる。
【００１２】
また、本発明の第１の高密度微小チャンバーアレイにおいて、前記脂質二重膜には、膜タンパク質が再構成されている、ものとすることもできる。こうすれば、本発明の第１の高密度微小チャンバーアレイを、種々の膜タンパク質を介しての生体分子反応等の検出に用いることができる。
【００１３】
本発明の第２の高密度微小チャンバーアレイは、
平坦な第１基板と、前記第１基板の表面に疎水性の第１物質により規則的に高密度に配列するよう形成された容量が４０００×１０-18ｍ3以下の複数の第１微小チャンバーと、第１試験用水溶液が満たされた状態の前記複数の第１微小チャンバーの開口部に前記第１試験用水溶液を液封するよう形成された第１脂質膜と、を有する第１微小チャンバー部材と、
平坦な第２基板と、前記第２基板の表面に疎水性の第２物質により規則的に高密度に配列するよう形成された容量が４０００×１０-18ｍ3以下の複数の第２微小チャンバーと、第２試験用水溶液が満たされた状態の前記複数の第２微小チャンバーの開口部に前記第２試験用水溶液を液封するよう形成された第２脂質膜と、を有する第２微小チャンバー部材と、
を備え、
前記第１微小チャンバー部材と前記第２微小チャンバー部材は、前記第１微小チャンバー部材の前記複数の第１微小チャンバーが形成された面と前記第２微小チャンバー部材の前記複数の第２微小チャンバーが形成された面とが接するように接合されてなる、
ことを要旨とする。
【００１４】
この本発明の第２の高密度微小チャンバーアレイでは、第１微小チャンバー部材は、平坦な第１基板の表面に容量が４０００×１０-18ｍ3以下の複数の第１微小チャンバーが規則的に高密度に配列されており、各第１微小チャンバーは、第１試験用水溶液が満たされた状態でその開口部は第１脂質膜で液封されている。また、第２微小チャンバー部材は、平坦な第２基板の表面に容量が４０００×１０-18ｍ3以下の複数の第２微小チャンバーが規則的に高密度に配列されており、各第２微小チャンバーは、第２試験用水溶液が満たされた状態でその開口部は第２脂質膜で液封されている。そして、第１微小チャンバー部材と第２微小チャンバー部材は、複数の第１微小チャンバーが形成された面と複数の第２微小チャンバーが形成された面とが接するように、即ち、第１脂質膜と第２脂質膜とが重なるように接合されている。このため、第１脂質膜と第２脂質膜とが重なる部分は脂質二重膜となる。したがって、脂質二重膜により液封された極めて容量が小さな多数のチャンバーが脂質二重膜の両側に高密度で形成された微小チャンバーアレイとなる。第１微小チャンバーと第２微小チャンバーは容量が４０００×１０-18ｍ3以下に形成されているから、本発明の第２の高密度微小チャンバーアレイを生体分子反応の検出に用いることにより、第１微小チャンバー内または第２微小チャンバー内の生体分子数を少なくすることができる。この結果、生体分子１個の反応によるチャンバー内の濃度変化を大きくし、濃度変化として検出する際の検出感度を高くすることができ、生体分子の反応が極めて遅くても、生体分子の反応を高感度で検出することができる。また、こうした微小な微小チャンバーを高密度に多数形成したアレイとしているから、生体分子の反応が生じる頻度が低くても、いずれかのチャンバーで反応が生じるため、生体分子の反応を高感度で検出することができる。ここで、第１微小チャンバーや第２微小チャンバーの容量は、試験対象の生体分子の反応速度の大きさや生体分子の含有率などにより定められるものであり、生体分子の反応速度の大きさが大きいものであれば４０００×１０-18ｍ3以下とするのが好適であり、生体分子の反応速度の大きさが小さいときには、１０００×１０-18ｍ3以下や１００×１０-18ｍ3以下とするのが好適である。また、「疎水性の第１物質」や「疎水性の第２物質」としては、例えばフッ素樹脂などの疎水性の樹脂やガラスなどの樹脂以外の物質が含まれる。
【００１５】
本発明の第２の高密度微小チャンバーアレイにおいて、第１基板と第２基板は、同一の材質により形成されていてもよいし、異なる材質により形成されていてもよい。また、同一の形状に形成されていてもよいし、異なる形状に形成されていてもよい。第１微小チャンバーと第２微小チャンバーは、同一の形状に形成されていてもよいし、異なる形状に形成されていてもよい。同一の規則によって規則的に配列されていてもよいし、異なる規則によって規則的に配列されていてもよい。さらに、同一の密度となるように配列されていてもよいし、異なる密度となるように配列されていてもよい。第１試験用水溶液と第２試験用水溶液は、同一の液体でもよいし、異なる液体でもよい。第１脂質膜と第２脂質膜は、同一の脂質により形成されていてもよいし、異なる脂質により形成されていてもよい。
【００１６】
こうした本発明の第２の高密度微小チャンバーアレイにおいて、前記複数の第１微小チャンバーは、厚さが１０マイクロメートル以下の前記疎水性の第１物質による薄膜に円形に換算したときに直径が４０マイクロメートル以下となるよう形成されているものとしたり、厚さが２マイクロメートル以下の前記疎水性の第１物質による薄膜に円形に換算したときに直径が１０マイクロメートル以下となるよう形成されているものとしたり、厚さが１マイクロメートル以下の前記疎水性の第１物質による薄膜に円形に換算したときに直径が５マイクロメートル以下となるよう形成されているものとしたりすることもできる。また、前記複数の第２微小チャンバーは、厚さが１０マイクロメートル以下の前記疎水性の第１物質による薄膜に円形に換算したときに直径が４０マイクロメートル以下となるよう形成されているものとしたり、厚さが２マイクロメートル以下の前記疎水性の第１物質による薄膜に円形に換算したときに直径が１０マイクロメートル以下となるよう形成されているものとしたり、厚さが１マイクロメートル以下の前記疎水性の第１物質による薄膜に円形に換算したときに直径が５マイクロメートル以下となるよう形成されているものとしたりすることもできる。こうすれば、第１基板の表面や第２基板の表面に第１薄膜や第２膜を形成し、第１薄膜や第２薄膜に複数の第１微小チャンバーや第２微小チャンバーを形成する手法を用いて高密度微小チャンバーアレイを形成することができ、高密度チャンバーアレイを比較的容易に形成することができる。
【００１７】
本発明の第２の高密度微小チャンバーアレイにおいて、前記複数の第１微小チャンバーは、厚さが５００ナノメートルを含む第１所定厚範囲の前記疎水性の第１物質による薄膜に、円形に換算したときに直径が１マイクロメートルを含む第１所定直径範囲となるよう形成されており、前記複数の第２微小チャンバーは、厚さが５００ナノメートルを含む第２所定厚範囲の前記疎水性の第１物質による薄膜に、円形に換算したときに直径が１マイクロメートルを含む第２所定直径範囲となるよう形成されている、ものとすることもできる。試験対象の生体分子の反応速度の大きさや生体分子の含有率を考慮すると共に製造の容易さも思慮すると、微小チャンバーの厚さや直径は数百ナノメートルから数マイクロメートルが好適であると考えられる。ここで、「第１所定厚範囲」や「第２所定厚範囲」は、例えば、５００ナノメートルの０．１倍の５０ナノメートル以上で５００ナノメートルの１０倍の５マイクロメートル以下の範囲としたり、５００ナノメートルの０．５倍の２５０ナノメートル以上で５００ナノメートルの２倍の１マイクロメートル以下の範囲としたりすることができる。なお、「第１所定厚範囲」と「第２所定厚範囲」は、同一の範囲であってもよく異なる範囲であってもよい。また、「第１所定直径範囲」や「第２所定直径範囲」は、例えば、１マイクロメートルの０．１倍の１００ナノメートル以上で１マイクロメートルの１０倍の１０マイクロメートル以下の範囲としたり、１マイクロメートルの０．５倍の５００ナノメートル以上で１マイクロメートルの２倍の２マイクロメートル以下の範囲としたりすることができる。なお、「第１所定直径範囲」と「第２所定直径範囲」は、同一の範囲であってもよく異なる範囲であってもよい。
【００１８】
また、本発明の第２の高密度微小チャンバーアレイにおいて、前記第１微小チャンバー部材の第１脂質膜と前記第２微小チャンバー部材の第２脂質膜とが接合して得られる脂質二重膜には、膜タンパク質が再構成されている、ものとすることもできる。こうすれば、本発明の第２の高密度微小チャンバーアレイを、膜タンパク質を介しての生体分子反応等の検出に用いることができる。
【００１９】
本発明の第１の高密度微小チャンバーアレイの製造方法は、
平坦な基板の表面に疎水性の物質により容量が４０００×１０-18ｍ3以下の複数の微小チャンバーを規則的に高密度に配列するよう形成するチャンバー形成工程と、
試験用水溶液が満たされた状態の前記複数の微小チャンバーの開口部に前記試験用水溶液を液封するよう脂質二重膜を形成する膜形成工程と、
を備えることを要旨とする。
【００２０】
この本発明の第１の高密度微小チャンバーアレイの製造方法によれば、脂質二重膜により液封された極めて容量が小さな多数のチャンバーを高密度に形成したものを得ることができる。こうして製造された本発明の第１の高密度微小チャンバーアレイは、微小チャンバーの容量を４０００×１０-18ｍ3以下としているから、生体分子反応の検出に用いることにより、微小チャンバー内の生体分子数を少なくすることができる。この結果、生体分子１個の反応によるチャンバー内の濃度変化を大きくし、濃度変化として検出する際の検出感度を高くすることができ、生体分子の反応が極めて遅くても、生体分子の反応を高感度で検出することができる。また、こうした微小な微小チャンバーを高密度に多数形成したアレイとしているから、生体分子の反応が生じる頻度が低くても、いずれかのチャンバーで反応が生じるため、生体分子の反応を高感度で検出することができる。ここで、微小チャンバーの容量は、試験対象の生体分子の反応速度の大きさや生体分子の含有率などにより定められるものであり、生体分子の反応速度の大きさが大きいものであれば４０００×１０-18ｍ3以下とするのが好適であり、生体分子の反応速度の大きさが小さいときには、１０００×１０-18ｍ3以下や１００×１０-18ｍ3以下とするのが好適である。また、「疎水性の物質」としては、例えばフッ素樹脂などの疎水性の樹脂やガラスなどの樹脂以外の物質が含まれる。
【００２１】
こうした本発明の第１の高密度微小チャンバーアレイの製造方法において、前記膜形成工程は、前記複数の微小チャンバーが形成された面が略水平な底面を形成する液体流路に前記試験用水溶液を流すことにより前記複数の微小チャンバーに前記試験用水溶液を充填し、前記液体流路に前記脂質二重膜を形成する脂質を含有する脂質含有有機溶媒を流すことにより前記脂質の親水基が前記複数の微小チャンバーの試験用水溶液側に向いた状態の第１脂質膜を前記微小チャンバーの開口部に形成し、前記液体流路に膜形成用水溶液を流すことにより前記脂質の疎水基が前記第１脂質膜側を向いた状態の第２脂質膜を前記第１脂質膜に重ねるように形成することにより脂質二重膜を形成する工程である、ものとすることもできる。こうすれば、比較的容易に本発明の第１の高密度微小チャンバーアレイを製造することができる。
【００２２】
液体流路に試験用水溶液を流すことにより複数の微小チャンバーに試験用水溶液を充填する態様の本発明の第１の高密度微小チャンバーアレイの製造方法において、前記膜形成工程は、前記複数の微小チャンバーに前記試験用水溶液を充填する際には、前記試験用水溶液として、前記試験用水溶液に少なくともタンパク質を可溶化または懸濁化した状態のタンパク質含有液体を前記複数の微小チャンバーに充填する工程である、ものとすることもできる。このように、試験用水溶液としてタンパク質含有液体を用いることにより、微小チャンバーの開口部に形成される脂質二重膜に膜タンパク質を再構成することができる。こうした脂質二重膜に膜タンパク質が再構成された高密度微小チャンバーアレイは、膜タンパク質を介しての生体分子反応等の検出に用いることができる。ここで、タンパク質含有液体におけるタンパク質としては、膜タンパク質を含む細胞膜断片，タンパク質を埋め込んだ脂質二重膜，水溶性タンパク質，タンパク質を取り込んだリポソーム，界面活性剤により可溶化させたタンパク質のいずれかを用いることができる。また、脂質二重膜にタンパク質を組み込む手法としては、リポソームの場合には膜融合などを用いることができ、界面活性剤により可溶化させたタンパク質の場合には熱揺動などを用いることができる。
【００２３】
本発明の第１の高密度微小チャンバーアレイの製造方法において、前記膜形成工程の後に、前記脂質二重膜に膜タンパク質を再構成する再構成工程を備えるものとすることもできる。こうすれば、脂質二重膜に膜タンパク質が再構成された高密度微小チャンバーアレイを得ることができる。こうした脂質二重膜に膜タンパク質が再構成された高密度微小チャンバーアレイは、膜タンパク質を介しての生体分子反応等の検出に用いることができる。この態様とした場合、前記再構成工程は、膜タンパク質を含む細胞膜断片，タンパク質を埋め込んだ脂質二重膜，水溶性タンパク質，タンパク質を取り込んだリポソーム，界面活性剤により可溶化させたタンパク質のいずれかを前記脂質二重膜に導入し、前記脂質二重膜にタンパク質を組み込んで膜タンパク質とする工程である、ものとすることもできる。脂質二重膜にタンパク質を組み込む手法としては、リポソームの場合には膜融合などを用いることができ、界面活性剤により可溶化させたタンパク質の場合には熱揺動などを用いることができる。
【００２４】
本発明の第１の高密度微小チャンバーアレイの製造方法において、前記チャンバー形成工程は、前記基板の表面に前記疎水性の物質の薄膜を形成し、前記薄膜の表面の前記複数の微小チャンバーを形成する部分以外の部分にレジストを形成し、ドライエッチングにより前記薄膜に前記複数の微小チャンバーを形成し、前記レジストを除去する、工程である、ものとすることもできる。こうすれば、高精度で比較的容易に高密度微小チャンバーアレイを製造することができる。なお、ドライエッチング以外の手法、例えばナノインプリンティングなどの手法を用いて薄膜に複数の微小チャンバーを形成するものとしてもよいのは勿論である。
【００２５】
本発明の第２の高密度微小チャンバーアレイの製造方法は、
平坦な第１基板の表面に疎水性の第１物質により容量が４０００×１０-18ｍ3以下の複数の第１微小チャンバーを規則的に高密度に配列するよう形成すると共に第１試験用水溶液が満たされた状態の前記複数の第１微小チャンバーの開口部に前記第１試験用水溶液を液封するよう第１脂質膜を形成して第１微小チャンバー部材を得る第１微小チャンバー部材形成工程と、
平坦な第２基板の表面に疎水性の第２物質により容量が４０００×１０-18ｍ3以下の複数の第２微小チャンバーを規則的に高密度に配列するよう形成すると共に第２試験用水溶液が満たされた状態の前記複数の第２微小チャンバーの開口部に前記第２試験用水溶液を液封するよう第２脂質膜を形成して第２微小チャンバー部材を得る第２微小チャンバー部材形成工程と、
前記第１微小チャンバー部材の前記複数の第１微小チャンバーが形成された面と前記第２微小チャンバー部材の前記複数の第２微小チャンバーが形成された面とが接合されるよう前記第１微小チャンバー部材と前記第２微小チャンバー部材とを接合する接合工程と、
を備えることを要旨とする。
【００２６】
この本発明の第２の高密度微小チャンバーアレイの製造方法では、第１微小チャンバー部材と第２微小チャンバー部材は、複数の第１微小チャンバーが形成された面と複数の第２微小チャンバーが形成された面とが接するように、即ち、第１脂質膜と第２脂質膜とが重なるように接合されるから、第１脂質膜と第２脂質膜とが重なる部分は脂質二重膜となる。したがって、脂質二重膜により液封された極めて容量が小さな多数のチャンバーが脂質二重膜の両側に高密度で形成された微小チャンバーアレイを得ることができる。こうして製造された本発明の第２の高密度微小チャンバーアレイは、第１微小チャンバーや第２微小チャンバーの容量を４０００×１０-18ｍ3以下としているから、生体分子反応の検出に用いることにより、チャンバー内の生体分子数を少なくすることができる。この結果、生体分子１個の反応によるチャンバー内の濃度変化を大きくし、濃度変化として検出する際の検出感度を高くすることができ、生体分子の反応が極めて遅くても、生体分子の反応を高感度で検出することができる。また、こうした微小な微小チャンバーを高密度に多数形成したアレイとしているから、生体分子の反応が生じる頻度が低くても、いずれかのチャンバーで反応が生じるため、生体分子の反応を高感度で検出することができる。ここで、第１微小チャンバーや第２微小チャンバーの容量は、試験対象の生体分子の反応速度の大きさや生体分子の含有率などにより定められるものであり、生体分子の反応速度の大きさが大きいものであれば４０００×１０-18ｍ3以下とするのが好適であり、生体分子の反応速度の大きさが小さいときには、１０００×１０-18ｍ3以下や１００×１０-18ｍ3以下とするのが好適である。また、「疎水性第１物質」や「疎水性の第２物質」としては、例えばフッ素樹脂などの疎水性の樹脂やガラスなどの樹脂以外の物質が含まれる。
【００２７】
本発明の第２の高密度微小チャンバーアレイの製造方法において、第１基板と第２基板は、同一の材質により形成されていてもよいし、異なる材質により形成されていてもよい。また、同一の形状に形成されていてもよいし、異なる形状に形成されていてもよい。第１微小チャンバーと第２微小チャンバーは、同一の形状に形成されていてもよいし、異なる形状に形成されていてもよい。同一の規則によって規則的に配列されていてもよいし、異なる規則によって規則的に配列されていてもよい。さらに、同一の密度となるように配列されていてもよいし、異なる密度となるように配列されていてもよい。第１試験用水溶液と第２試験用水溶液は、同一の液体でもよいし、異なる液体でもよい。第１脂質膜と第２脂質膜は、同一の脂質により形成されていてもよいし、異なる脂質により形成されていてもよい。
【００２８】
こうした本発明の第２の高密度微小チャンバーアレイの製造方法において、前記第１微小チャンバー部材形成工程は、前記複数の第１微小チャンバーが形成された面が略水平な底面を形成する第１液体流路に前記第１試験用水溶液を流すことにより前記複数の第１微小チャンバーに前記第１試験用水溶液を充填し、前記第１液体流路に第１脂質を含有する第１脂質含有有機溶媒を流すことにより前記第１試験用水溶液が満たされた前記複数の第１微小チャンバーの開口部が前記第１脂質における親水基が前記第１試験用水溶液側に向いた状態の第１脂質膜により液封されるよう該第１脂質膜を形成する工程であり、前記第２微小チャンバー部材形成工程は、前記複数の第２微小チャンバーが形成された面が略水平な底面を形成する第２液体流路に前記第２試験用水溶液を流すことにより前記複数の第２微小チャンバーに前記第２試験用水溶液を充填し、前記第２液体流路に第２脂質を含有する第２脂質含有有機溶媒を流すことにより前記第２試験用水溶液が満たされた前記複数の第２微小チャンバーの開口部が前記第２脂質における親水基が前記第２試験用水溶液側に向いた状態の第２脂質膜により液封されるよう該第２脂質膜を形成する工程である、ものとすることもできる。こうすれば、比較的容易に本発明の第２の高密度微小チャンバーアレイを製造することができる。
【００２９】
また、本発明の第２の高密度微小チャンバーアレイの製造方法において、前記第２微小チャンバー部材形成工程は、前記複数の第２微小チャンバーに前記第２試験用水溶液を充填する際に、前記第２試験用水溶液として、前記第２試験用水溶液に少なくともタンパク質を可溶化または懸濁化した状態のタンパク質含有液体を前記複数の第２微小チャンバーに充填する工程である、ものとすることもできる。このように、第２試験用水溶液としてタンパク質含有液体を用いることにより、脂質二重膜に膜タンパク質を再構成することができる。こうした脂質二重膜に膜タンパク質が再構成された高密度微小チャンバーアレイは、膜タンパク質を介しての生体分子反応等の検出に用いることができる。ここで、タンパク質含有液体におけるタンパク質としては、膜タンパク質を含む細胞膜断片，タンパク質を埋め込んだ脂質二重膜，水溶性タンパク質，タンパク質を取り込んだリポソーム，界面活性剤により可溶化させたタンパク質のいずれかを用いることができる。また、脂質二重膜にタンパク質を組み込む手法としては、リポソームの場合には膜融合などを用いることができ、界面活性剤により可溶化させたタンパク質の場合には熱揺動などを用いることができる。
【００３０】
本発明の第２の高密度微小チャンバーアレイの製造方法において、前記第１微小チャンバー部材形成工程は、前記第１基板の表面に前記第１物質の第１薄膜を形成し、前記第１薄膜の表面の前記複数の第１微小チャンバーを形成する部分以外の部分に第１レジストを形成し、ドライエッチングにより前記第１薄膜に前記複数の第１微小チャンバーを形成し、前記第１レジストを除去する工程であり、前記第２微小チャンバー部材形成工程は、前記第２基板の表面に前記第２物質の第２薄膜を形成し、前記第２薄膜の表面の前記複数の第２微小チャンバーを形成する部分以外の部分に第２レジストを形成し、ドライエッチングにより前記第２薄膜に前記複数の第２微小チャンバーを形成し、前記第２レジストを除去する工程である、ものとすることもできる。こうすれば、高精度で比較的容易に第１微小チャンバー部材や第２微小チャンバー部材を形成することができる。なお、ドライエッチング以外の手法、例えばナノインプリンティングなどの手法を用いて第１薄膜や第２薄膜に複数の第１微小チャンバーや複数の第２微小チャンバーを形成するものとしてもよいのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】第１実施例の高密度微小チャンバーアレイの図１におけるＡ−Ａ断面および断面の一部を拡大して示す説明図である。
【図３】第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０の製造方法の一例を示す製造工程図である。
【図４】微小チャンバーデバイスの形成（工程Ｓ１００）の一例を示す工程図である。
【図５】脂質二重膜３０の形成（工程Ｓ１２０）の一例を示す工程図である。
【図６】微小チャンバーデバイスの形成の各工程の状態を示す説明図である。
【図７】脂質二重膜３０を形成する様子を説明する説明図である。
【図８】第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０の脂質二重膜３０に膜タンパク質を再構成する様子を示す説明図である。
【図９】第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０を用いてα溶血素（α-hemolysin）による蛍光色素（Ｃａｌ５２０）の受動輸送の実験の様子を模式的に示す模式図である。
【図１０】α溶血素（α-hemolysin）による蛍光色素（Ｃａｌ５２０）の受動輸送の実験結果の一例を示すグラフである。
【図１１】第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０を用いてＦ型ＡＴＰ合成酵素（ＦｏＦ１）によるプロトンの能動輸送の実験の様子を模式的に示す模式図である。
【図１２】Ｆ型ＡＴＰ合成酵素（ＦｏＦ１）によるプロトンの能動輸送の実験結果の一例を示すグラフである。
【図１３】第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図１４】第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０の製造方法の一例を示す製造工程図である。
【図１５】第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０の製造の各工程の状態を示す説明図である。
【図１６】第２微小チャンバー２２６と第１微小チャンバー１２６とを異なるサイズとして形成した第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０を模式的に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例１】
【００３３】
図１は、本発明の第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０の図１におけるＡ−Ａ断面および断面の一部を拡大して示す説明図である。第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０は、図２に示すように、平坦なガラス基板２２と、ガラス基板２２の表面に疎水性の物質（例えば、旭硝子株式会社製のフッ素樹脂（ＣＹＴＯＰ））により薄膜として形成された物質膜２４と、物質膜２４に規則的に高密度に配列するよう形成された複数の微小チャンバー２６と、各チャンバー２６の開口部を試験用水溶液が満たされた状態で液封する脂質二重膜３０と、により構成されている。
【００３４】
各微小チャンバー２６は、厚さＤが１μｍの物質膜２４に、直径Ｒが５μｍとなるよう形成されている。したがって、各微小チャンバー２６の容量Ｌは、Ｌ＝π（２．５×１０-6）2×１×１０-6［ｍ3］≒１９．６×１０-18［ｍ3］となる。仮に微小チャンバー２６を縦横２μｍの間隔で配列したものとすると、１つの微小チャンバー２６に必要な面積Ｓは一辺が７μｍの正方形となり、Ｓ＝（７×１０-6）2［ｍ2］＝４９×１０-12［ｍ2］と計算される。したがって、ガラス基板２２には、１ｃｍ2（１×１０-4［ｍ2］）当たり約２×１０6個の微小チャンバー２６が形成されることになる。
【００３５】
脂質二重膜３０は、脂質の親水基が微小チャンバー２６側（図２中、下側）に向いた第１脂質膜３２と、脂質の疎水基が微小チャンバー２６側（図２中、下側）に向いた第２脂質膜３４とが、疎水基が内側になるように重なるように形成されている。第１脂質膜３２や第２脂質膜３４を構成する脂質としては、大豆や大腸菌由来等の天然脂質、ＤＯＰＥ（ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン）やＤＯＰＧ（ジオレオイルホスファチジルグリセロール）等の人工脂質を用いることができる。
【００３６】
次に、こうした第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０の製造の様子について説明する。図３は、第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０の製造方法の一例を示す製造工程図である。第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０は、まず、脂質二重膜２０により開口部が液封されていない微小チャンバーデバイスを形成し（工程Ｓ１００）、形成した微小チャンバーデバイスに試験用水溶液を導入し（工程Ｓ１１０）、試験用水溶液が各微小チャンバー２６に満たされた状態で各微小チャンバー２６の開口部を液封するように脂質二重膜３０を形成して（工程Ｓ１２０）、完成する。微小チャンバーデバイスの形成（工程Ｓ１００）は、例えば図４に示す工程図により行なわれ、脂質二重膜３０の形成（工程Ｓ１２０）は、例えば図５に示す工程図により行なわれる。以下、微小チャンバーデバイスの形成について説明し、その後、脂質二重膜３０の形成について説明する。
【００３７】
微小チャンバーデバイスの形成について説明する。図６に微小チャンバーデバイスの形成の各工程の状態を示す。微小チャンバーデバイスの形成は、まず、ガラス基板２２のガラス表面にヒドロキシル基を生やすための表面処理として、１０Ｍの水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液にガラス基板２２を２４時間程度浸す（工程Ｓ２００、図６（ａ））。次に、ガラス基板２２の表面に、疎水性の物質（例えば、旭硝子株式会社製のフッ素樹脂（ＣＹＴＯＰ））をスピンコートして物質膜２４ａを形成し、物質膜２４ａがガラス基板２２のガラス表面に密着させる（工程Ｓ２１０、図６（ｂ））。スピンコートの条件としては、例えば、２０００ｒｐｓ（revolution per second）で３０秒を用いることができ、この場合、物質膜２４ａは膜厚が約１μｍとなる。物質膜２４ａのガラス基板２２のガラス表面への密着は、例えば、１８０℃のホットプレートで１時間ベークして、物質膜２４ａ（ＣＹＴＯＰ）のシラノール基とガラス表面のヒドロキシル基とを脱水縮合することにより行なうことができる。
【００３８】
物質膜２４ａを密着させると、物質膜２４ａの表面にレジスト２５ａをスピンコートにより形成し、レジスト２５ａを物質膜２４ａの表面に密着させる（工程Ｓ２２０、図６（ｃ））。レジスト２５ａとしては、AZ Electronic Materials製のAZ-4903などを用いることができる。スピンコートの条件としては、例えば、４０００ｒｐｓ（revolution per second）で６０秒を用いることができる。レジスト２５ａの物質膜２４ａの表面への密着は、例えば、１１０℃のホットプレートで１時間ベークして、レジスト２５ａ内の有機溶媒を蒸発させることにより行なうことができる。
【００３９】
レジスト２５ａを密着させると、微小チャンバー２６のパターンのマスクを用いてレジスト２５ａを露光し、レジスト専用の現像液に浸して現像して微小チャンバー２６を形成する部分が除かれたレジスト２５ｂを形成する（工程Ｓ２３０、図６（ｄ））。露光の条件は、例えば、SAN-EI製の露光機によりUV power 250Wで７秒照射する条件を用いることができる。現像の条件としては、例えば、AZ Electronic Materials製のAZ developerに５分浸す条件を用いることができる。
【００４０】
そして、レジスト２５ｂによりマスクされた物質膜２４ａをドライエッチングすることにより、物質膜２４ａから微小チャンバー２６の部分を取り除いた物質膜２４ｂとし（工程Ｓ２４０、図６（ｅ））、レジスト２５ｂを除去して（工程Ｓ２５０）、ガラス基板２２の表面に物質膜２４により複数の微小チャンバー２６が形成された微小チャンバーデバイスを完成する。ドライエッチングは、例えば、Samco製のReactive ion etching装置で、エッチング条件として、Ｏ2 50sccm, Pressure 10Pa, Power 50W, Time 30minを用いることができる。レジスト２５ｂの除去は、アセトンに浸し、イソプロパノールで洗浄した後に純水で洗浄することにより行なうことができる。
【００４１】
次に、脂質二重膜３０の形成について説明する。図７は、脂質二重膜３０を形成する様子を説明する説明図である。脂質二重膜３０の形成の前段階として、微小チャンバーデバイスにスペーサ４２を介在させて液体導入孔４６が形成されたガラス板４４を乗せて、微小チャンバーデバイスの微小チャンバー２６が形成された面が略水平な底面となる液体流路４８を形成し、液体導入孔４６から試験用水溶液を導入して試験用水溶液で液体流路４８を満たしておく（図７（ａ））。ここで、試験用水溶液の組成としては、例えば、１０ｍＭのｐＨ緩衝液（ｐＨ５〜９）、２０μＭの蛍光指示薬（Ｃａｌ５２０やｐＨｒｏｄｏなど）、１０ｍＭの塩化ナトリウムによるものなど種々のものを用いることができる。
【００４２】
試験用水溶液で液体流路４８が満たされた状態で液体導入孔４６から脂質３５を含有する有機溶媒を導入する（図５の工程Ｓ３００，図７（ｂ））。ここで、脂質３５としては、大豆や大腸菌由来等の天然脂質、ＤＯＰＥ（ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン）やＤＯＰＧ（ジオレオイルホスファチジルグリセロール）等の人工脂質を用いることができる。有機溶媒としては、ヘキサデカンやクロロホルムを用いることができる。脂質３５を含有する有機溶媒が導入されると、微小チャンバー２６に試験用水溶液が満たされた状態で、脂質３５の親水基が微小チャンバー２６側に向いた状態の第１脂質膜３２により微小チャンバー２６の開口部が液封される。
【００４３】
そして、液体導入孔４６から脂質二重膜３０を形成するための膜形成用水溶液を導入して（図５の工程Ｓ３１０，図７（ｃ））、脂質二重膜３０を形成する。膜形成用水溶液の組成としては、例えば、１０ｍＭのｐＨ緩衝液（ｐＨ５〜９）、１０ｍＭの塩化ナトリウムによるものを用いることができる。なお、第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０は、脂質二重膜３０を形成した後に、ガラス板４４とスペーサ４２を取り除くことにより完成する。
【００４４】
以上説明した第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０の製造方法によれば、比較的容易に、脂質二重膜３０により液封された極めて容量が小さな多数の微小チャンバー２６を高密度に形成した高密度微小チャンバーアレイ２０を製造することができる。
【００４５】
こうして製造された第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０によれば、各微小チャンバー２６の容量Ｌが１９．６×１０-18［ｍ3］と極めて小さいから、第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０を生体分子反応の検出に用いることにより、微小チャンバー２６内の生体分子数を少なくすることができる。この結果、生体分子１個の反応による微小チャンバー２６内の濃度変化の程度を大きくし、濃度変化として検出する際の検出感度を高くすることができ、生体分子の反応が極めて遅くても、生体分子の反応を高感度で検出することができる。また、微小な微小チャンバー２６を１ｃｍ2（１×１０-4［ｍ2］）当たり約２×１０6個と高密度に多数形成したアレイとしているから、生体分子の反応が生じる頻度が低くても、いずれかの微小チャンバー２６で反応が生じるため、生体分子の反応を高感度で検出することができる。
【００４６】
上述の第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０は、更に、脂質二重膜３０に膜タンパク質を再構成して用いることができる。脂質二重膜３０に膜タンパク質を再構成する手法について説明する。図８は、第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０の脂質二重膜３０に膜タンパク質を再構成する様子を示す説明図である。膜タンパク質の再構成は、微小チャンバーデバイスにスペーサ４２を介してガラス板４４を乗せて液体流路４８が形成された状態で、ガラス板４４の液体導入孔４６から容量５０μＬのリポソーム５２に再構成させた膜タンパク質５４の溶液を導入し（図８（ａ））、１時間インキュベートして、膜融合により膜タンパク質５４を脂質二重膜３０に組み込む（図８（ｂ））、ことにより行なうことができる。膜タンパク質５４の溶液の組成としては、例えば、１０ｎＭのＦｏＦ１（ＡＴＰ合成酵素）、１ｍＭのｐＨ７のＭＯＰＳ（3-モルホリノプロパン-1-スルホン酸）、１０ｍＭの塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、２ｍＭの塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）によるものを用いることができる。このように第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０の脂質二重膜３０に膜タンパク質５４を再構成したものとすれば、第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０を、膜タンパク質を介しての生体分子反応等の検出に用いることができる。なお、脂質二重膜３０に膜タンパク質を再構成する手法としては、リポソームを用いて膜融合により行なうものとしたが、他の手法を用いて脂質二重膜３０に膜タンパク質を再構成するものとしてもよい。例えば、界面活性剤で可溶化させた膜タンパク質や水溶性タンパク質などを導入して脂質二重膜３０に再構成するものとしてもよい。例えば、界面活性剤で可溶化させた膜タンパク質を脂質二重膜３０に再構成する場合、ガラス板４４の液体導入孔４６から容量５０μＬの界面活性剤で可溶化された膜タンパク質溶液を導入し、１時間インキュベートして、熱揺動により膜タンパク質を脂質二重膜３０に組み込むものとすればよい。膜タンパク質溶液の組成としては、例えば、１０ｎＭのＦｏＦ１（ＡＴＰ合成酵素）、０．０１〜０．１％のデシルマルトシド（n-decyl-β-maltoside：界面活性剤）、１ｍＭのｐＨ７のＭＯＰＳ（3-モルホリノプロパン-1-スルホン酸）、１０ｍＭの塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、２ｍＭの塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）によるものを用いることができる。
【００４７】
第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０の脂質二重膜３０に膜タンパク質を再構成する手法としては、微小チャンバーデバイスに脂質二重膜３０を形成する前の段階、即ち、液体導入孔４６から試験用水溶液を導入して試験用水溶液で液体流路４８を満たす段階において、試験用水溶液として、試験用水溶液に少なくともタンパク質を可溶化または懸濁化した状態のタンパク質含有液体を用いる手法も好適である。即ち、液体導入孔４６から試験用水溶液としてタンパク質含有液体を導入してこのタンパク質含有液体で液体流路４８を満たしておき、液体導入孔４６から脂質３５を含有する有機溶媒の導入と液体導入孔４６から脂質二重膜３０を形成するための膜形成用水溶液の導入により微小チャンバー２６にタンパク質含有液体が満たされた状態で脂質二重膜３０により微小チャンバー２６の開口部を液封するのである。脂質二重膜３０によって液封された微小チャンバー２６内のタンパク質含有液体中のタンパク質は膜融合や熱揺動などにより脂質二重膜３０に再構成される。なお、タンパク質含有液体におけるタンパク質としては、膜タンパク質を含む細胞膜断片，タンパク質を埋め込んだ脂質二重膜，水溶性タンパク質，タンパク質を取り込んだリポソーム，界面活性剤により可溶化させたタンパク質などを用いることができる。
【００４８】
第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０を用いてα溶血素（α-hemolysin）による蛍光色素（Ｃａｌ５２０）の受動輸送の実験の模式図を図９に示し、その実験結果を図１０に示す。この実験例では、微小チャンバー２６の内側の試験用水溶液として組成が１０ｍＭの塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）、２００μＭのカルシウム指示薬（Ｃａｌ５２０：「Ｃａｌ５２０」は登録商標）の水溶液を用い、微小チャンバー２６の外側の水溶液として１０ｍＭの塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）を用い、脂質二重膜３０に再構成する膜タンパク質としてα溶血素（α-hemolysin）を用いた。図１０中、上部の四角内の丸印は、微小チャンバー２６内のカルシウム指示薬の濃度を色の濃さとして示している。図１０に示すように、時間の経過に伴って微小チャンバー２６内のカルシウム指示薬の濃度が低くなっているのが解る。
【００４９】
第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０を用いてＦ型ＡＴＰ合成酵素（ＦｏＦ１）によるプロトンの能動輸送の実験の様子を模式的に図１１に示し、その実験結果を図１２に示す。この実験例では、微小チャンバー２６の内側の試験用水溶液として組成が１０μＭのＭＯＰＳ（3-Morpholinopropanesulfonic acid）緩衝液（ｐＨ８）、１０ｍＭの塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、１０ｍＭの塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）、２ｍＭの塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）、１μＭのアデノシン二リン酸（ＡＤＰ：Adenosine diphosphate）、２０μＭの蛍光ｐＨ指示薬の水溶液を用い、微小チャンバー２６の外側の水溶液として１０μＭのＭＯＰＳ（3-Morpholinopropanesulfonic acid）緩衝液（ｐＨ８）、１０ｍＭの塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、１０ｍＭの塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）、２ｍＭの塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）、２４０μＭのアデノシン三リン酸（ＡＴＰ：Adenosine Triphosphate）の水溶液を用いた。図１２中、上部の四角内の丸印は、微小チャンバー２６内の蛍光ｐＨ指示薬によるプロトンの濃度を色の濃さとして示している。図１２に示すように、時間の経過に伴って微小チャンバー２６内のプロトン濃度が高くなっているのが解る。
【００５０】
第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０では、上述した実験例のように、脂質二重膜３０に再構成する膜タンパク質と微小チャンバー２６内の試験用水溶液と微小チャンバー２６の外側の水溶液との組み合わせを種々変更することにより、種々の生体分子の反応を高感度に検出することができる。もとより、脂質二重膜３０に膜タンパク質を再構成しない場合であっても、微小チャンバー２６内の試験用水溶液と微小チャンバー２６の外側の水溶液との組み合わせを種々変更することにより、脂質二重膜３０を介しての種々の生体分子の反応を高感度に検出することができる。
【００５１】
第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０では、厚さＤが１μｍの物質膜２４に直径Ｒが５μｍとなるように微小チャンバー２６を形成したが、微小チャンバー２６の形状や大きさは生体分子の反応速度の大きさなどにより適宜定めればよい。例えば、厚さＤが１０μｍの物質膜に直径Ｒが４０μｍとなるように微小チャンバーを形成したり、厚さＤが２μｍの物質膜に直径Ｒが１０μｍとなるように微小チャンバーを形成したりしてもよい。実用的で実現可能な微小チャンバーの最小のサイズとしては物質膜の厚さＤおよび直径Ｒがともに数１００ｎｍ程度のものと考えられる。また、試験対象の生体分子の反応速度の大きさや生体分子の含有率を考慮すると共に製造の容易さも思慮すると、微小チャンバーの厚さや直径は数百ナノメートルから数マイクロメートルが実用的に好適であると考えられる。したがって、微小チャンバーを、厚さが５００ナノメートルを含む所定厚範囲で、円形に換算したときに直径が１マイクロメートルを含む所定直径範囲となるよう形成すればよい。この場合、「所定厚範囲」としては、５００ナノメートルを含むオーダーとして考えればよく、例えば、５００ナノメートルの０．１倍の５０ナノメートル以上で５００ナノメートルの１０倍の５マイクロメートル以下の範囲を用いたり、５００ナノメートルの０．５倍の２５０ナノメートル以上で５００ナノメートルの２倍の１マイクロメートル以下の範囲を用いればよい。また、「所定直径範囲」としては、１マイクロメートルを含むオーダーとして考えればよく、例えば、１マイクロメートルの０．１倍の１００ナノメートル以上で１マイクロメートルの１０倍の１０マイクロメートル以下の範囲を用いたり、１マイクロメートルの０．５倍の５００ナノメートル以上で１マイクロメートルの２倍の２マイクロメートル以下の範囲を用いればよい。生体分子の反応に対する検出感度は、微小チャンバー内の分子数に反比例するため、生体分子反応を高感度で検出するための実用的で実現可能な微小チャンバーの最大の容量Ｌは４０００×１０-18［ｍ3］程度でよいと考えられる。例えば、厚さが５μｍの物質膜に直径Ｒが３０μｍの微小チャンバー（容量Ｌが３５３２．５×１０-18［ｍ3］）を形成して実験を行なったが、良好な生体分子の反応に対する検出感度を得ることができた。この場合、隣接する微小チャンバーの間隔を４μｍとすると、１つの微小チャンバーに必要な面積Ｓは一辺が３４μｍの正方形となり、Ｓ＝（３４×１０-6）2［ｍ2］＝１１５６×１０-12［ｍ2］と計算される。したがって、ガラス基板には、１ｃｍ2（１×１０-4［ｍ2］）当たり約０．８６×１０5個の微小チャンバーが形成されることになり、生体分子の反応が生じる頻度が低くても、いずれかの微小チャンバーで反応が生じるため、生体分子の反応を高感度で検出することができるものとなる。
【００５２】
第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０では、物質膜２４を形成する物質として、具体的には旭硝子株式会社製のフッ素樹脂（ＣＹＴＯＰ）を用いたが、疎水性の物質であれば他の樹脂や樹脂以外の物質（例えば、ガラスなど）を用いるものとしてもよい。また、第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０では、ガラス基板２２の表面に物質膜２４を形成して微小チャンバー２６を形成するものとしたが、平坦であればガラス以外の材質、例えばアクリル樹脂などにより生成された基板の表面に微小チャンバーを形成するものとしても構わない。
【実施例２】
【００５３】
次に、本発明の第２実施例としての高密度微小チャンバーアレイ１２０について説明する。図１３は、第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０の構成の概略を示す構成図である。第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０は、図示するように、第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０を製造する際に第１脂質膜３２が形成された状態（図７（ｂ））の２つの微小チャンバー部材１２１，２２１を接合したものとして形成されている。
【００５４】
第１微小チャンバー部材１２１は、平坦な第１ガラス基板１２２と、第１ガラス基板１２２の表面に疎水性の物質（例えば、旭硝子株式会社製のフッ素樹脂（ＣＹＴＯＰ））により薄膜として形成された第１物質膜１２４と、第１物質膜１２４に規則的に高密度に配列するよう形成された複数の第１微小チャンバー１２６と、各第１微小チャンバー１２６の開口部を第１試験用水溶液が満たされた状態で液封する第１脂質膜１３２と、により構成されている。第２微小チャンバー部材２２１も、第１微小チャンバー部材１２１と同様に、平坦な第２ガラス基板２２２と、第２ガラス基板２２２の表面に疎水性の物質（例えば、旭硝子株式会社製のフッ素樹脂（ＣＹＴＯＰ））により薄膜として形成された第２物質膜２２４と、第２物質膜２２４に規則的に高密度に配列するよう形成された複数の第２微小チャンバー２２６と、各第２微小チャンバー２２６の開口部を第２試験用水溶液が満たされた状態で液封する第２脂質膜２３２と、により構成されている。第１試験用水溶液と第２試験用水溶液は、第１実施例と同様に、例えば、１０ｍＭのｐＨ緩衝液（ｐＨ５〜９）、２０μＭの蛍光指示薬（Ｃａｌ５２０やｐＨｒｏｄｏなど）、１０ｍＭの塩化ナトリウムの組成の水溶液を用いることができる。また、第１脂質膜１３２および第２脂質膜２３２を形成するための脂質としては、第１実施例と同様に、大豆や大腸菌由来等の天然脂質、ＤＯＰＥ（ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン）やＤＯＰＧ（ジオレオイルホスファチジルグリセロール）等の人工脂質を用いることができる。
【００５５】
そして、第１微小チャンバー部材１２１と第２微小チャンバー部材２２１は、第１微小チャンバー１２６や第２微小チャンバー２２６が形成された面を接合面として接合されている。したがって、接合により第１脂質膜１３２と第２脂質膜２３２とが重なる部分には、脂質二重膜が形成される。
【００５６】
第１微小チャンバー部材１２１と第２微小チャンバー部材２２１とを、第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０と同様の形状、即ち、第１微小チャンバー１２６および第２微小チャンバー２２６を、厚さＤが１μｍの第１物質膜１２４および第２物質膜２２４に、直径Ｒが５μｍの円形形状に形成し、第１微小チャンバー１２６と第２微小チャンバー２２６とが整合するように接合すれば、第１脂質膜１３２と第２脂質膜２３２は全てが重なる部分となって脂質二重膜を形成することになる。
【００５７】
次に、こうした第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０の製造方法について説明する。図１４は、第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０の製造方法の一例を示す製造工程図であり、図１５は、第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０の製造の各工程の状態を示す説明図である。第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０は、まず、２つの微小チャンバーデバイスを形成する（工程Ｓ４００）。微小チャンバーデバイスの形成については第１実施例で詳述した。次に、形成した２つの微小チャンバーデバイスの各々にスペーサ１４２，２４２を介在させて液体導入孔１４６，２４６が形成されたガラス板１４４，２４４を乗せて、微小チャンバーデバイスに液体流路１４８，２４８を形成し、一方の微小チャンバーデバイスの液体導入孔１４６から第１試験用水溶液を導入すると共に他方の微小チャンバーデバイスの液体導入孔２４６から第２試験用水溶液を導入する（工程Ｓ４１０、図１５（ａ））。
【００５８】
続いて、第１試験用水溶液を導入した微小チャンバーデバイスに対しては第１試験用水溶液が各第１微小チャンバー１２６に満たされた状態で液体導入孔１４６から脂質３５を含有する有機溶媒を導入して各第１微小チャンバー１２６の開口部に親水基が第１微小チャンバー１２６側に向いた状態の第１脂質膜１３２を形成し、第２試験用水溶液を導入した微小チャンバーデバイスに対しては第２試験用水溶液が各第２微小チャンバー２２６に満たされた状態で液体導入孔２４６から脂質３５を含有する有機溶媒を導入して各第２微小チャンバー２２６の開口部に親水基が第２微小チャンバー３２６側に向いた状態の第２脂質膜１３２を形成する（工程Ｓ４２０、図１５（ｂ））。ここで、脂質３５としては、大豆や大腸菌由来等の天然脂質、ＤＯＰＥ（ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン）やＤＯＰＧ（ジオレオイルホスファチジルグリセロール）等の人工脂質を用いることができる。有機溶媒としては、ヘキサデカンやクロロホルムを用いることができる。
【００５９】
そして、得られた第１微小チャンバー部材１２１と第２微小チャンバー部材２２１を、第１微小チャンバー１２６や第２微小チャンバー２２６が形成された面が接合面となるよう接合して（工程Ｓ４３０、図１５（ｃ））、第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０を完成する。
【００６０】
以上説明した第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０の製造方法によれば、比較的容易に、脂質二重膜により液封された極めて容量が小さな多数の第１微小チャンバー１２６と第２微小チャンバー２２６とが脂質二重膜の両側に高密度で形成された第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０を製造することができる。
【００６１】
こうして製造された第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０によれば、各第１微小チャンバー１２６や第２微小チャンバー２２６の容量Ｌが１９．６×１０-18［ｍ3］と極めて小さいから、第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０を生体分子反応の検出に用いることにより、第１微小チャンバー１２６や第２微小チャンバー２２６のいずれか或いは双方の生体分子数を少なくすることができる。この結果、生体分子１個の反応による第１微小チャンバー１２６や第２微小チャンバー２２６のいずれか或いは双方の濃度変化の程度を大きくし、濃度変化として検出する際の検出感度を高くすることができ、生体分子の反応が極めて遅くても、生体分子の反応を高感度で検出することができる。また、微小な第１微小チャンバー１２６や第２微小チャンバー２２６を１ｃｍ2（１×１０-4［ｍ2］）当たり約２×１０6個と高密度に多数形成したアレイとなるから、生体分子の反応が生じる頻度が低くても、第１微小チャンバー１２６や第２の微小チャンバー２２６のいずれかで反応が生じるため、生体分子の反応を高感度で検出することができる。
【００６２】
第１微小チャンバー１２６と第２微小チャンバー２２６とを異なるサイズとして形成した第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０を図１６に模式的に示す。この例では、第２微小チャンバー２２６の直径は第１微小チャンバー１２６の直径の約４倍とした。図中の第１微小チャンバー１２６のうち第２微小チャンバー２２６と重なっている部分については破線で示した。上述したように、第１微小チャンバー１２６は第１脂質膜１３２で液封されていると共に第２微小チャンバー２２６は第２脂質膜２３２で液封されているから、第１微小チャンバー１２６と第２微小チャンバー２２６とが重なっている部分には脂質二重膜が形成される。ここで、第１微小チャンバー部材１２１については全ての第１微小チャンバー１２６に同一の組成の第１試験用水溶液が第１脂質膜１３２によって液封されるよう形成すると共に第２微小チャンバー部材２２１についてはブロック毎（例えば１０列毎や２０列毎）の第２微小チャンバー２２６に異なる組成の第２試験用水溶液が第２脂質膜によって液封されるよう形成し、第１微小チャンバー部材１２１と第２微小チャンバー部材２２１を接合して高密度微小チャンバーアレイ１２０を得るものとする。こうして得られた高密度微小チャンバーアレイ１２０では、第２微小チャンバー２２６のブロック毎の第１微小チャンバー１２６の第１試験用水溶液に生体分子の反応を異なる組成の第２試験水溶液を用いて行なうことができる。
【００６３】
第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０でも、第１実施例の高密度微小チャンバーアレイ２０と同様に、脂質二重膜に膜タンパク質を再構成して用いることもできる。第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０の脂質二重膜に膜タンパク質を再構成する手法としては、他方の微小チャンバーデバイスに第２試験用水溶液を導入して第２試験用水溶液で液体流路２４８を満たす段階において、第２試験用水溶液として、第２試験用水溶液に少なくともタンパク質を可溶化または懸濁化した状態のタンパク質含有液体を用いる手法を用いることができる。即ち、液体導入孔２４６から第２試験用水溶液としてタンパク質含有液体を導入してこのタンパク質含有液体で液体流路２４８を満たしておき、液体導入孔２４６から脂質３５を含有する有機溶媒を導入して第２微小チャンバー２２６にタンパク質含有液体が満たされた状態で第２脂質膜２３２により第２微小チャンバー２２６の開口部を液封するのである。第２脂質膜２３２によって液封された第２微小チャンバー２２６内のタンパク質含有液体中のタンパク質は膜融合や熱揺動などにより第１脂質膜１３２と第２脂質膜２３２とが重なることにより形成される脂質二重膜に再構成される。なお、タンパク質含有液体におけるタンパク質としては、第１実施例と同様に、膜タンパク質を含む細胞膜断片，タンパク質を埋め込んだ脂質二重膜，水溶性タンパク質，タンパク質を取り込んだリポソーム，界面活性剤により可溶化させたタンパク質などを用いることができる。このように第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０の脂質二重膜に膜タンパク質を再構成したものとすれば、第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０を、膜タンパク質を介しての生体分子反応等の検出に用いることができる。
【００６４】
第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０では、第１微小チャンバー部材１２１と第２微小チャンバー部材２２１とを同一の材質で同一の形状となるように形成したが、異なる材質で異なる形状に形成するものとしてもよい。例えば、第１ガラス基板１２２と第２ガラス基板２２２は、同一の材質により形成されていてもよいし、異なる材質により形成されていてもよい。また、第１ガラス基板１２２と第２ガラス基板２２２は、同一の形状に形成されていてもよいし、異なる形状に形成されていてもよい。第１物質膜１２４や第２物質膜２２４は、同一の物質により形成されていてもよいし、異なる物質により形成されていてもよい。第１微小チャンバー１２６と第２微小チャンバー２２６は、同一の形状に形成されていてもよいし、異なる形状に形成されていてもよい。また、第１微小チャンバー１２６と第２微小チャンバー２２６は、同一の規則によって規則的に配列されていてもよいし、異なる規則によって規則的に配列されていてもよい。さらに、第１微小チャンバー１２６と第２微小チャンバー２２６は、同一の密度となるように配列されていてもよいし、異なる密度となるように配列されていてもよい。第１試験用水溶液と第２試験用水溶液は、同一の液体でもよいし、異なる液体でもよい。第１脂質膜１３２と第２脂質膜２３２は、同一の脂質により形成されていてもよいし、異なる脂質により形成されていてもよい。
【００６５】
第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０でも厚さＤが１μｍの第１物質膜１２４や第２物質膜２２４に直径Ｒが５μｍとなるように第１微小チャンバー１２６や第２微小チャンバー２２６を形成したが、第１微小チャンバー１２６や第２微小チャンバー２２６の形状や大きさは生体分子の反応速度の大きさなどにより適宜定めればよいのも第１実施例と同様である。即ち、第１微小チャンバー１２６や第２微小チャンバー２２６を、厚さＤが１０μｍの物質膜に直径Ｒが４０μｍとなるように形成したり、厚さＤが２μｍの物質膜に直径Ｒが１０μｍとなるように形成したりしてもよい。第１微小チャンバー１２６や第２微小チャンバー２２６も何れも実用的で実現可能な最小のサイズとしては物質膜の厚さＤおよび直径Ｒがともに数１００ｎｍ程度のものと考えられる。試験対象の生体分子の反応速度の大きさや生体分子の含有率を考慮すると共に製造の容易さも思慮すると、第１実施例と同様に、第１微小チャンバー１２６や第２微小チャンバー２２６の厚さや直径は数百ナノメートルから数マイクロメートルが実用的に好適であると考えられる。したがって、第１微小チャンバー１２６や第２微小チャンバー２２６を、厚さが５００ナノメートルを含む所定厚範囲で、円形に換算したときに直径が１マイクロメートルを含む所定直径範囲となるよう形成すればよい。この場合、「所定厚範囲」としては、５００ナノメートルを含むオーダーとして考えればよく、例えば、５００ナノメートルの０．１倍の５０ナノメートル以上で５００ナノメートルの１０倍の５マイクロメートル以下の範囲を用いたり、５００ナノメートルの０．５倍の２５０ナノメートル以上で５００ナノメートルの２倍の１マイクロメートル以下の範囲を用いればよい。また、「所定直径範囲」としては、１マイクロメートルを含むオーダーとして考えればよく、例えば、１マイクロメートルの０．１倍の１００ナノメートル以上で１マイクロメートルの１０倍の１０マイクロメートル以下の範囲を用いたり、１マイクロメートルの０．５倍の５００ナノメートル以上で１マイクロメートルの２倍の２マイクロメートル以下の範囲を用いればよい。また、生体分子反応を高感度で検出するための実用的で実現可能な最大の容量Ｌは、これも第１実施例と同様に、４０００×１０-18［ｍ3］程度でよいと考えられる。
【００６６】
第２実施例の高密度微小チャンバーアレイ１２０では、第１物質膜１２４や第２物質膜２２４を形成する物質として、具体的には旭硝子株式会社製のフッ素樹脂（ＣＹＴＯＰ）を用いたが、疎水性の物質であれば他の樹脂や樹脂以外の物質（例えば、ガラスなど）を用いるものとしてもよい。
【００６７】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、高密度微小チャンバーアレイの製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
２０，１２０  高密度微小チャンバーアレイ、２２  ガラス基板、２４  物質膜、２６  微小チャンバー、３０  脂質二重膜、３２  第１脂質膜、３４  第２脂質膜、３５  脂質、４２，１４２．２４２  スペーサ、４４，１４４，２４４  ガラス板、４６，１４６，２４６  液体導入孔、４８，１４８，２４８  液体流路、５２  リポソーム、５４  膜タンパク質、１２１  第１微小チャンバー部材、１２２  第１ガラス基板、１２４  第１物質膜、１２６  第１微小チャンバー、２２１  第２微小チャンバー部材、２２２  第２ガラス基板、２２４  第２物質膜、２２６  第２微小チャンバー。
【図１】
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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９】
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【図１１】
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【図１４】
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【図１６】
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【図２】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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