(57)【要約】【課題】安定した脂質二分子膜を迅速に生成する脂質二分子膜形成装置を提供する。【解決手段】脂質膜作製装置は、サンプル液収容部３と、基準液収容部４と、サンプル液収容部３と基準液収容部４との間に位置し、貫通孔を有する隔壁５と、脂質液を貫通孔に塗布する機構（例えば、脂質液吐出用ノズル２）と、サンプル液と基準液との電位差を測定し、サンプル液中の溶解物を検出する機構（例えば、電極６、電極７、計測装置８）と、サンプル液と基準液との間に圧力差を与える機構（例えば、ポンプ１０ａ、１０ｂ）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脂質膜から脂質二分子膜を形成する脂質二分子膜形成装置であって、
第１の水溶液を収容する第１の水溶液収容部と、
第２の水溶液を収容する第２の水溶液収容部と、
前記第１の水溶液収容部と前記第２の水溶液収容部との間に位置し、貫通孔を有する隔壁と、
脂質液を前記貫通孔に塗布する機構と、
前記貫通孔に形成された脂質膜に物理的な刺激を与える機構と
を備えることを特徴とする脂質二分子膜形成装置。
【請求項２】
前記物理的な刺激を与える機構は、前記第１の水溶液と前記第２の水溶液との間に圧力差を与える機構であることを特徴とする請求項１に記載の脂質二分子膜形成装置。
【請求項３】
前記圧力差を与える機構は、前記第１の水溶液収容部あるいは前記第２の水溶液収容部へ溶液を導入もしくは排出するポンプであることを特徴とする請求項２に記載の脂質二分子膜形成装置。
【請求項４】
前記物理的な刺激を与える機構は、前記脂質膜に振動を与える機構であることを特徴とする請求項１に記載の脂質二分子膜形成装置。
【請求項５】
前記振動を与える機構は、前記第１の水溶液収容部あるいは前記第２の水溶液収容部に対して振動を与えることを特徴とする請求項４に記載の脂質二分子膜形成装置。
【請求項６】
前記振動を与える機構は、前記隔壁に対して垂直あるいは水平方向に振動を与えることを特徴とする請求項５に記載の脂質二分子膜形成装置。
【請求項７】
前記振動を与える機構は、前記第１の水溶液あるいは前記第２の水溶液に対して振動を与えることを特徴とする請求項４に記載の脂質二分子膜形成装置。
【請求項８】
前記振動を与える機構は、前記第１の水溶液あるいは前記第２の水溶液の液面に対して気体を噴出することを特徴とする請求項７に記載の脂質二分子膜形成装置。
【請求項９】
脂質膜から脂質二分子膜を形成する脂質二分子膜形成方法であって、
第１の水溶液を収容する第１の水溶液収容部と第２の水溶液を収容する第２の水溶液収容部との間に位置し、貫通孔を有する隔壁に脂質液を塗布するステップと、
前記貫通孔に形成された脂質膜に物理的な刺激を与えるステップと
を含むことを特徴とする脂質二分子膜形成方法。
【請求項１０】
前記物理的な刺激を与えるステップにおいて、前記第１の水溶液と前記第２の水溶液との間に圧力差を与えることを特徴とする請求項９に記載の脂質二分子膜形成方法。
【請求項１１】
第１の水溶液と前記第２の水溶液との液面の高さに差異を生じさせることにより、前記第１の水溶液と前記第２の水溶液との間に圧力差を与えることを特徴とする請求項１０に記載の脂質二分子膜形成方法。
【請求項１２】
前記物理的な刺激を与えるステップにおいて、前記脂質膜に振動を与えることを特徴とする請求項９に記載の脂質二分子膜形成方法。
【請求項１３】
前記第１の水溶液収容部あるいは前記第２の水溶液収容部に対して振動を与えることにより、前記脂質膜に振動を与えることを特徴とする請求項１２に記載の脂質二分子膜形成方法。
【請求項１４】
前記隔壁に対して垂直あるいは水平方向に振動を与えることにより、前記脂質膜に振動を与えることを特徴とする請求項１３に記載の脂質二分子膜形成方法。
【請求項１５】
前記第１の水溶液あるいは前記第２の水溶液に対して振動を与えることにより、前記脂質膜に振動を与えることを特徴とする請求項１２に記載の脂質二分子膜形成方法。
【請求項１６】
前記第１の水溶液あるいは前記第２の水溶液の液面に対して気体を噴出することにより、前記脂質膜に振動を与えることを特徴とする請求項１５に記載の脂質二分子膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脂質二分子膜形成装置及び脂質二分子膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の脂質二分子膜形成方法では、有機溶剤に溶解した脂質液を水中で貫通孔に刷毛等を用いて塗布し、自然に脂質二分子膜が形成されることを待つ方法（黒膜法）や、水面に脂質単分子膜を形成させ、脂質が展開する面積を制限することで単分子膜を適度な密度に保ち、その状態で単分子膜上から水中に貫通孔を有する板を浸すことで脂質二分子膜を得る方法（ＬＢ膜法）が知られている。いずれの方法も操作には熟練が必要であり、工業的な利用は困難な状態であった。
【０００３】
一方、脂質膜を利用したセンサとして、水溶液中において脂質液吐出用ノズルによって脂質膜を作製し、自動的に脂質二分子膜を形成させる脂質二分子膜形成装置が開示されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。この装置では、形成した脂質二分子膜をセンサプローブとして用い、サンプル液中の溶解物を電気化学的手法により検出する。一般に、このような装置は、複数の水槽を持ち、その水槽隔壁の一部に毒物が作用できる脂質二分子膜を形成し、水槽隔壁を挟む基準液及びサンプル液の電位差を電極によって測定することによって毒物を検出する仕組みとなっている。
【特許文献１】特開２００１−９１４９４号公報（段落番号「０００８」、図３）
【特許文献２】特開２００３−１９４７７２号公報（段落番号「０００９」〜「００１４」、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した脂質二分子膜形成方法は、技術的には黒膜法に近いものであり、形成される初期の脂質膜は、溶剤を含む厚い脂質膜である。そして、脂質膜の自然薄化により、脂質膜から脂質多層膜（虹状の模様を有する膜）を経て脂質二分子膜（黒膜）が形成されるが、脂質を溶解する溶媒の拡散によって膜の薄化は進行するため、脂質二分子膜へ転化するまで長時間を費やさなければならない。
【０００５】
即ち、従来文献などに開示されている脂質二分子膜形成方法は、従来の黒膜法において手作業で行っていた脂質液の貫通孔への塗布を機械的に自動化したもので、作業の再現性の向上としては大きな効果があったが、最終的に脂質二分子膜を得るまでに依然として長い時間を要する。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、安定した脂質二分子膜を迅速に生成する脂質二分子膜形成装置及び脂質二分子膜形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴は、脂質膜から脂質二分子膜を形成する脂質二分子膜形成装置であって、第１の水溶液を収容する第１の水溶液収容部と、第２の水溶液を収容する第２の水溶液収容部と、第１の水溶液収容部と第２の水溶液収容部との間に位置し、貫通孔を有する隔壁と、脂質液を貫通孔に塗布する機構と、貫通孔に形成された脂質膜に物理的な刺激を与える機構とを備える脂質二分子膜形成装置であることを要旨とする。
【０００８】
又、本発明の第２の特徴は、脂質膜から脂質二分子膜を形成する脂質二分子膜形成方法であって、第１の水溶液を収容する第１の水溶液収容部と第２の水溶液を収容する第２の水溶液収容部との間に位置し、貫通孔を有する隔壁に脂質液を塗布するステップと、貫通孔に形成された脂質膜に物理的な刺激を与えるステップとを含む脂質二分子膜形成方法であることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると安定した脂質二分子膜を迅速に生成する脂質二分子膜形成装置及び脂質二分子膜形成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１１】
第１〜第３の実施の形態では、脂質液を塗布する機構により脂質膜を作製する際、脂質膜に物理的な刺激を与えることによって脂質膜の薄化を促進し、脂質膜から脂質二分子膜を迅速に形成する脂質二分子膜形成装置について説明する。
【００１２】
＜第１の実施の形態＞
（脂質二分子膜形成装置）
第１の実施の形態では、サンプル液と基準液の圧力差を利用し、脂質膜に刺激を与え、脂質膜から脂質二分子膜への転化を促進する脂質二分子膜形成装置について説明する。
【００１３】
第１の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置は、図１に示すように、サンプル液（第１の水溶液）を収容するサンプル液収容部（第１の水溶液収容部）３と、基準液（第２の水溶液）を収容する基準液収容部（第２の水溶液収容部）４と、サンプル液収容部３と基準液収容部４との間に位置し、貫通孔を有する隔壁５と、脂質液を貫通孔に塗布する機構（例えば、脂質液吐出用ノズル２）と、サンプル液と基準液との電位差を測定し、サンプル液中の溶解物を検出する機構（例えば、電極６、電極７、計測装置８）と、サンプル液と基準液との間に圧力差を与える機構（例えば、ポンプ１０ａ、１０ｂ）とを備える。尚、図１における脂質膜１は、貫通孔に作製された当初は厚い脂質膜であるが、時間の経過と共に薄い脂質二分子膜へと転化する。
【００１４】
サンプル液収容部３の内部には電極７が設置され、この電極７はサンプル液中に挿入されている。同様に、基準液収容部４の内部には電極６が設置され、この電極６は基準液中に挿入されている。計測装置８は、電極６及び電極７によって、脂質膜１によって隔てられたサンプル液と基準液との間の電位差（即ち、膜電位）を測定する。計測装置８は、例えば、エレクトロメータなどが用いられる。この計測装置８によって得られたデータは、記録計（図示せず）によって記録することができる。又、制御装置９は、計測装置８及び後述するポンプ１０ａ、１０ｂを制御する。尚、サンプル液としては、例えば地下水などが用いられ、検出する機構によって、地下水に含まれる毒物などの種類や量を検出する。
【００１５】
又、サンプル液収容部３には、サンプル液流通口（図示せず）が設けられ、サンプル液の注入及び排出を行う。第１の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置は、注入口と排出口とを分けて複数の流通口を設けることにより、注入及び排出が同時にかつ連続的に行われてもよい。同様に、基準液収容部４には、基準液流通口（図示せず）が設けられ、基準液の注入及び排出を行う。第１の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置は、注入口と排出口とを分けて複数の流通口を設けることにより、注入及び排出が同時にかつ連続的に行われてもよい。このように、脂質二分子膜にサンプル液を液流として連続的に接触させるとともにサンプル液と基準液との電位差を測定することにより、サンプル液中の溶解物を連続的に検出することができる。
【００１６】
隔壁５は、サンプル液収容部３と基準液収容部４の間に位置し、例えば、２５μｍ程度の厚さのテフロン（登録商標）（ポリ−テトラ−フルオロ−エチレン (-CF2-CF2-)n）からなる。隔壁５は、１つ以上の貫通孔を有し、この貫通孔には脂質膜１が作製される。尚、貫通孔は、直径２００〜１０００μｍの円形状であり、その深さは約２５μｍである。
【００１７】
脂質液吐出用ノズル２は、インクジェット様の装置であり、ジェット水流などによって脂質液を隔壁５の貫通孔に吐出し、貫通孔にサンプル液と基準液との両者が接触する脂質膜１を作製する。図１では、脂質液吐出用ノズル２は、サンプル液収容部３内に設置されているが、基準液収容部４内に設置されてもよい。
【００１８】
ポンプ１０ａ、ポンプ１０ｂは、サンプル液収容部３あるいは基準液収容部４へ溶液を導入もしくは排出する。導入する溶液は、塩水など導電性の溶液であることが好ましいが、純水などの溶液でも構わない。図１では、ポンプ１０ａは基準液収容部４の壁面に設置され、ポンプ１０ｂはサンプル液収容部３の壁面に設置される。制御装置９は、ポンプ１０ａ、１０ｂが導入あるいは排出する溶液の流量、時間などを制御する。図１では、ポンプ１０ａが基準液収容部４へ溶液を導入、あるいは、ポンプ１０ｂがサンプル液収容部３から溶液を排出したことにより、サンプル液と基準液の高さに差異Ｈが生じている。例えば、サンプル液と基準液の水圧差は、５０〜８０Ｐａ程度であることが好ましい。このように、サンプル液と基準液との間に圧力差を与えると、脂質膜は圧力の少ない側（図１ではサンプル液収容部３側）に撓み、余分な脂質液を排出することができ、脂質二分子膜への転化を促進する。
【００１９】
尚、ポンプ１０ａとして、従来の基準液の導入及び排出を行う基準液用ポンプを流用しても構わない。同様に、ポンプ１０ｂとして、従来のサンプル液の導入及び排出を行うサンプル液用ポンプを流用しても構わない。
【００２０】
又、第１の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置は、図２に示すように、脂質液を貫通孔に塗布する機構として、脂質塗布用筆１４を用いても構わない。脂質塗布用筆１４は、刷毛部分に付着した脂質液１５を直接貫通孔に塗布することにより、脂質膜１を作製する。
【００２１】
更に、第１の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置のサンプル液収容部３と基準液収容部４は、図３に示すように、同形状でなくても構わない。図３では、基準液収容部４を小型化し、サンプル液収容部３の中に基準液収容部４を配置している。
【００２２】
又、脂質二分子膜は、サンプル液中の溶解物質の作用によって生じる脂質二分子膜の何らかの変化（例えば、膜電位、電気容量、イオン透過性、発光、発熱、吸熱などの変化）を利用して、サンプル液中の溶解物質の有無及びその濃度を検出するセンサプローブとして作用する。このような脂質二分子膜としては、実質的に脂質のみから構成される脂質二分子膜や、各種の蛋白質や糖などの分子を付着あるいは配合した脂質二分子膜等が挙げられる。脂質や蛋白質、糖の種類や量並びに脂質二分子膜の形成方法などを適宜選択することにより、測定目的あるいはサンプル液等の具体的内容に応じた各種のセンサを製造することができる。
【００２３】
第１の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置において好適な脂質としては、例えば、モノオレイン、ジオレイン等の合成脂質や、ホスファチジルコリンやホスファチジルイノシトール等、天然由来の脂質が挙げられる。
【００２４】
（脂質二分子膜形成方法）
次に、第１の実施の形態に係る脂質二分子膜形成方法について、図４及び図５を用いて説明する。
【００２５】
まず、図４のステップＳ１０１において、脂質液吐出用ノズル２や脂質塗布用筆１４を用いて、脂質液を貫通孔に塗布する。
【００２６】
次に、ステップＳ１０２において、貫通孔に脂質膜が作製される。計測装置８は、電極６、７の電位変化測定から脂質膜１が作製されたことを認識する。そして、計測装置８は、脂質膜１が作製されたことを制御装置９へ通知する。
【００２７】
次に、ステップＳ１０３において、計測装置８から信号を受けた制御装置９は、ポンプ１０ａ、１０ｂを駆動し、サンプル液と基準液との液面の高さに際を生じさせることにより、サンプル液と基準液とに圧力差を与える。
【００２８】
すると、ステップＳ１０４において、脂質膜の薄化が促進され、ステップＳ１０５において、脂質二分子膜が形成される。
【００２９】
又、サンプル液と基準液の圧力差を生じさせるタイミングは、図５に示すように、脂質膜１を作製する前でもよい。
【００３０】
即ち、まず、図５のステップＳ２０１において、制御装置９は、ポンプ１０ａ、１０ｂを駆動し、サンプル液と基準液とに圧力差を生じさせる。
【００３１】
次に、ステップＳ２０２において、脂質液吐出用ノズル２や脂質塗布用筆１４を用いて、脂質液を貫通孔に塗布する。
【００３２】
次に、ステップＳ２０３において、貫通孔に脂質膜が作製される。
【００３３】
そして、ステップＳ２０４において、脂質膜の薄化が促進され、ステップＳ２０５において、脂質二分子膜が形成される。
【００３４】
図４及び図５のどちらのタイミングにおいても、脂質膜から脂質二分子膜を迅速に形成することができる。
【００３５】
尚、図４のステップＳ１０２における脂質膜１の作製は、光学的な膜の観察によっても確認することができる。
【００３６】
（作用及び効果）
第１の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置及び脂質二分子膜形成方法によると、サンプル液と基準液との間に圧力差を与え、脂質膜１を圧力の小さい液側に撓ませることができる。このため、余分な脂質液を排出することができ、脂質膜から脂質二分子膜への転化を促進することができる。即ち、安定した脂質二分子膜を迅速に形成することができる。
【００３７】
又、従来、脂質膜から脂質二分子膜への転化には、数十分から数時間程度を要したが、第１の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置によると、数秒から数分で、脂質膜を脂質多層膜を経て脂質二分子膜へ転化させることができる。
【００３８】
又、第１の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置によると、圧力差を与える機構として、サンプル液収容部３あるいは基準液収容部４へ溶液を導入もしくは排出するポンプを用いることができる。このように、サンプル液あるいは基準液の量を変化させることにより、容易に両者に圧力差を与えることができ、脂質二分子膜を迅速に形成することができる。
【００３９】
又、圧力差を与えるポンプ１０ａ、１０ｂとして、従来の基準液の導入及び排出を行う基準液用ポンプ、及び、従来のサンプル液の導入及び排出を行うサンプル液用ポンプを使用すると、新たなポンプを設置することなく、既存の装置でサンプル液と基準液に圧力差を与えることができる。
【００４０】
＜第２の実施の形態＞
（脂質二分子膜形成装置）
第２の実施の形態では、脂質膜に物理的な振動を与えることにより、脂質膜に刺激を与え、脂質膜から脂質二分子膜への薄化を促進する脂質二分子膜形成装置について説明する。
【００４１】
第２の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置は、図６に示すように、サンプル液（第１の水溶液）を収容するサンプル液収容部（第１の水溶液収容部）３と、基準液（第２の水溶液）を収容する基準液収容部（第２の水溶液収容部）４と、サンプル液収容部３と基準液収容部４との間に位置し、貫通孔を有する隔壁５と、脂質液を貫通孔に塗布する機構（例えば、脂質液吐出用ノズル２）と、サンプル液と基準液との電位差を測定し、サンプル液中の溶解物を検出する機構（例えば、電極６、電極７、計測装置８）と、脂質膜に振動を与える機構（例えば、打撃素子１１、駆動装置１２）とを備える。尚、図６における脂質膜１は、貫通孔に作製された当初は厚い脂質膜であるが、時間の経過と共に薄い脂質二分子膜へと転化する。
【００４２】
サンプル液収容部３、基準液収容部４、隔壁５、脂質液吐出用ノズル２、電極６、７、計測装置８や脂質二分子膜の種類については、第１の実施の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００４３】
制御装置９は、計測装置８及び後述する駆動装置１２を制御する。
【００４４】
打撃素子１１は、脂質膜１に振動を与え、駆動装置１２は、打撃素子１１の動作を制御する。打撃素子１１は、図６では、基準液収容部４に対して振動を与え、その振動は、隔壁５に対して垂直方向に与えられる。このとき、基準液収容部４に与えた振動エネルギーは、隔壁５を経て脂質膜１に伝わり、脂質膜１を振動させる。尚、打撃素子１１が振動を与える箇所は、基準液収容部４に限らず、サンプル液収容部３やその他の周辺装置でもよく、最終的に脂質膜１に振動が伝わればよい。
【００４５】
打撃素子１１の振動強度は、具体的には、基準液収容部４、サンプル液収容部３やその他の周辺装置を叩くたびに、脂質膜１に振動を伝え、余分な脂質液を貫通孔から排出できる程度の強さであればよい。換言すれば、振動強度は、貫通孔の径、脂質と溶媒との混合比、脂質と溶媒の種類、脂質二分子膜形成装置の大きさなどに依存して調整可能であり、実験系により脂質液を貫通孔から飛ばすことができれば、特に限定されるものではない。
【００４６】
振動の方向としては、貫通孔から余分な脂質液を飛ばすことができれば、特に限定されるものではないが、第２の実施の形態においては、隔壁５に対して、垂直あるいは水平方向から振動を与えることが好ましい。
【００４７】
又、打撃素子１１としては、具体的には、バネ駆動の小型ハンマーなどがあげられ、その他の振動機構としては、偏心重り付きモータやピエゾ素子による振動、スピーカを用いた音波による振動、あるいは超音波による振動を用いてもよい。その他、振動強度、振動間隔、振動時間などが制御可能な装置であれば、第２の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置に、振動機構として適用可能である。これらの装置をサンプル液収容部３などの外壁に取り付け、振動を与えることで、脂質二分子膜の形成を促進する。
【００４８】
又、第２の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置は、図７に示すように、脂質液を貫通孔に塗布する機構として、脂質塗布用筆１４を用いても構わない。脂質塗布用筆１４は、刷毛部分に付着した脂質液１５を直接貫通孔に塗布することにより、脂質膜１を作製する。
【００４９】
更に、第２の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置のサンプル液収容部３と基準液収容部４は、図８に示すように、同形状でなくても構わない。図８では、基準液収容部４を小型化し、サンプル液収容部３の中に基準液収容部４を配置している。
【００５０】
（脂質二分子膜形成方法）
次に、第２の実施の形態に係る脂質二分子膜形成方法について、図９を用いて説明する。
【００５１】
まず、ステップＳ３０１において、脂質液吐出用ノズル２や脂質塗布用筆１４を用いて、脂質液を貫通孔に塗布する。
【００５２】
次に、ステップＳ３０２において、貫通孔に脂質膜が作製される。計測装置８は、電極６、７の電位変化測定から脂質膜１が作製されたことを認識する。そして、計測装置８は、脂質膜１が作製されたことを制御装置９へ通知する。
【００５３】
次に、計測装置８からの信号を受けた制御装置９は、駆動装置１２へ動作開始の信号を送信する。駆動装置１２は、ステップＳ３０３において、所定の振動強度、振動間隔、振動回数で、打撃素子１１に機械的振動を行わせる。例えば、サンプル液収容部３あるいは基準液収容部４に対して、０．１秒から１．０秒間隔で振動を与えるとよい。
【００５４】
すると、ステップＳ３０４において、脂質膜の薄化が促進され、ステップＳ３０５において、脂質二分子膜が形成される。
【００５５】
その後、計測装置８から脂質二分子膜が形成された信号を受けた制御装置９は、駆動装置１２へ動作停止の信号を送信する。駆動装置１２は、制御装置９からの信号を受け、打撃素子１１の機械的振動を停止させる。
【００５６】
尚、脂質膜１及び脂質二分子膜の形成は、光学的な膜の観察によっても確認することができる。
【００５７】
又、図９では、脂質二分子膜が形成された後、動作を停止させると説明したが、脂質多層膜が形成された時点で、動作を停止させてもよい。この場合、振動を停止した後、脂質多層膜は脂質二分子膜へ自動的に転化し、脂質二分子膜が形成される。
【００５８】
（作用及び効果）
第２の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置及び脂質二分子膜形成方法によると、脂質膜１を振動させることにより、余分な脂質液を排出することができ、脂質膜から脂質二分子膜への転化を促進することができる。即ち、安定した脂質二分子膜を迅速に形成することができる。
【００５９】
又、従来、脂質膜から脂質二分子膜への転化には、数十分から数時間程度を要したが、第２の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置によると、数秒から数分で、脂質膜を脂質多層膜を経て脂質二分子膜へ転化させることができる。
【００６０】
又、第２の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置及び脂質二分子膜形成方法によると、サンプル液収容部３あるいは基準液収容部４に対して振動を与えることにより、その振動エネルギーが隔壁を経て脂質膜１に伝わり、脂質膜１を振動させることができる。
【００６１】
又、第２の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置及び脂質二分子膜形成方法によると、隔壁５に対して垂直あるいは水平方向に振動を与えることにより、効率良く振動エネルギーを脂質膜１へ伝えることができる。
【００６２】
＜第３の実施の形態＞
（脂質二分子膜形成装置）
第３の実施の形態では、第２の実施の形態とは異なるやり方で、脂質膜に物理的な振動を与えることにより、脂質膜に刺激を与え、脂質膜から脂質二分子膜への薄化を促進する脂質二分子膜形成装置について説明する。
【００６３】
第３の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置は、図１０に示すように、サンプル液（第１の水溶液）を収容するサンプル液収容部（第１の水溶液収容部）３と、基準液（第２の水溶液）を収容する基準液収容部（第２の水溶液収容部）４と、サンプル液収容部３と基準液収容部４との間に位置し、貫通孔を有する隔壁５と、脂質液を貫通孔に塗布する機構（例えば、脂質液吐出用ノズル２）と、サンプル液と基準液との電位差を測定し、サンプル液中の溶解物を検出する機構（例えば、電極６、電極７、計測装置８）、サンプル液あるいは基準液に振動を与える機構（例えば、気体噴出装置１３）とを備える。尚、図１０における脂質膜１は、貫通孔に作製された当初は厚い脂質膜であるが、時間の経過と共に薄い脂質二分子膜へと転化する。
【００６４】
サンプル液収容部３、基準液収容部４、隔壁５、脂質液吐出用ノズル２、電極６、７、計測装置８や脂質二分子膜の種類については、第１の実施の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００６５】
制御装置９は、計測装置８及び気体噴出装置１３を制御する。
【００６６】
気体噴出装置１３は、サンプル液あるいは基準液の水面に対して気体を噴出し、振動を脂質膜１に振動を与える。気体噴出装置１３を用いて噴出気体の圧力、供給量、噴出時間、噴出間隔を自動的に制御する。気体噴出装置１３は、図１０では、基準液収容部４の液面に対して気体を噴出させる。基準液収容部４の液面に与えた振動エネルギーは、収容部４の基準液を経て脂質膜１に伝わり、脂質膜１を振動させる。尚、気体噴出装置１３を用いて、気体の噴出により、液面に振動を与える箇所は、基準液収容部４の液面に限らず、サンプル液収容部３の液面に与えてもよく、最終的に脂質膜１に振動が伝わればよい。
【００６７】
又、気体を噴出する箇所はサンプル液と基準液の液面に限らず、気体噴出口をサンプル液もしくは基準液の中に挿入し、液中において発生させた気泡を用いて脂質膜１に振動を与えてもよい。
【００６８】
噴出気体の圧力、噴出量、噴出間隔や噴出回数は、具体的には、基準液収容部４、サンプル液収容部３の液面に気体を噴出するたびに、脂質膜１に振動を伝え、余分な脂質液を貫通孔から排出できる程度の条件であればよい。換言すれば、噴出気体の条件制御は、貫通孔の径、脂質と溶媒との混合比、脂質と溶媒の種類、脂質二分子膜形成装置の大きさなどに依存して調整可能であり、実験系により余分な脂質液を貫通孔から排除することができれば、特に限定されるのではない。
【００６９】
気体の噴出方向としては、貫通孔から余分な脂質液を排除することができれば、特に限定されるものではないが、第３の実施の形態においては、サンプル液及び基準液に対して、垂直あるいは斜め方向から気体を噴出させることが好ましい。
【００７０】
又、気体としては、例えば、空気、窒素、二酸化炭素、アルゴンなどの気体を用いることができるが、水媒体を経て、脂質膜１に振動を伝わることができれば、特に限定されるものではない。
【００７１】
又、第３の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置は、図１１に示すように、脂質液を貫通孔に塗布する機構として、脂質塗布用筆１４を用いても構わない。脂質塗布用筆１４は、刷毛部分に付着した脂質液１５を直接貫通孔に塗布することにより、脂質膜１を作製する。
【００７２】
更に、第３の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置のサンプル液収容部３と基準液収容部４は、図１２に示すように、同形状でなくても構わない。図１２では、基準液収容部４を小型化し、サンプル液収容部３の中に基準液収容部４を配置している。
【００７３】
（脂質二分子膜形成方法）
次に、第３の実施の形態に係る脂質二分子膜形成方法について、図９を用いて説明する。
【００７４】
まず、ステップＳ３０１において、脂質液吐出用ノズル２や脂質塗布用筆１４を用いて、脂質液を貫通孔に塗布する。
【００７５】
次に、ステップＳ３０２において、貫通孔に脂質膜が作製される。計測装置８は、電極６、７の電位変化測定から脂質膜１が作製されたことを認識する。そして、計測装置８は、脂質膜１が作製されたことを制御装置９へ通知する。
【００７６】
次に、計測装置８からの信号を受けた制御装置９は、気体噴出装置１３へ動作開始の信号を送信する。そして、ステップＳ３０３において、気体噴出装置１３は、所定の気体圧力、噴出量、噴出時間、噴出間隔と噴出回数で、気体を噴出させる。例えば、サンプル液収容部３あるいは基準液収容部４の液面に対して、０．１秒から１．０秒間隔で気体を断続的に噴出させるとよい。
【００７７】
すると、ステップＳ３０４において、脂質膜の薄化が促進され、ステップＳ３０５において、脂質二分子膜が形成される。
【００７８】
その後、計測装置８から脂質二分子膜が形成されたことを示す信号を受けた制御装置９は、気体噴出装置１３へ動作停止の信号を送信する。気体噴出装置１３は、制御装置９からの信号を受け、気体の噴出を停止させる。
【００７９】
尚、脂質膜１及び脂質二分子膜の形成は、光学的な膜の観察によっても確認することができる。
【００８０】
又、図９では、脂質二分子膜が形成された後、動作を停止させると説明したが、脂質多層膜が形成された時点で、動作を停止させてもよい。この場合、気体の噴出を停止した後、脂質多層膜は脂質二分子膜へ自動的に転化し、脂質二分子膜が形成される。
【００８１】
（作用及び効果）
第３の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置及び脂質二分子膜形成方法によると、脂質膜１を振動させることにより、余分な脂質液を排出することができ、脂質膜から脂質二分子膜への転化を促進することができる。即ち、安定した脂質二分子膜を迅速に形成することができる。
【００８２】
又、従来、脂質膜から脂質二分子膜への転化には、数十分から数時間程度を要したが、第３の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置によると、数秒から数分で、脂質膜を脂質多層膜を経て脂質二分子膜へ転化させることができる。
【００８３】
又、第３の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置及び脂質二分子膜形成方法によると、サンプル液あるいは基準液に対して振動を与えることにより、その振動エネルギーが隔壁５を経て脂質膜１に伝わり、脂質膜１を振動させることができる。
【００８４】
又、第３の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置及び脂質二分子膜形成方法によると、サンプル液あるいは基準液の液面に対して気体を噴出させ、液面を振動させることにより、その振動エネルギーが水媒体によって効率良く脂質膜１に伝わり、脂質膜１を振動させることができる。
【００８５】
（その他の実施の形態）
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施の形態及び運用技術が明らかとなろう。
【００８６】
例えば、第１の実施の形態において、圧力差を与えるポンプ１０ａ、１０ｂをサンプル液収容部３、基準液収容部４にそれぞれ備えると説明したが、どちらか一方に備え、サンプル液あるいは基準液のどちらか一方の圧力を変化させることにより、圧力差を与えてもよい。
【００８７】
又、第１〜第３の実施の形態に係るサンプル測定装置は、それぞれの実施の形態で説明した要素を組み合わせて備えても構わない。例えば、脂質二分子膜形成装置は、ポンプ１０ａ、１０ｂと、打撃素子１１との双方を備えてもよい。これらの各要素は、サンプル液の種類や測定の実情に合わせて、適宜選択できるものである。
【００８８】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【実施例】
【００８９】
以下に実施例を挙げて、本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００９０】
（実施例１）
本発明の第１の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置の効果を確かめるため、図３に示す脂質二分子膜形成装置を用い、脂質二分子膜の形成を行った。
【００９１】
具体的には、サンプル液と基準液の圧力差を５０Ｐａとした後、直径４００μｍの貫通孔に２μｌの脂質液を吐出した。そして、脂質膜の変化を観察した。
【００９２】
（結果）
結果を図１３に示す。図１３は、光学顕微鏡による写真であり、縦Ｌ１は、１ｍｍであり、横Ｌ２は、１．３ｍｍである。
【００９３】
図１３（ａ）は、脂質液を吐出する前の状態であり、図１３（ｂ）は、脂質液を吐出してから５秒後、図１３（ｃ）は、脂質液を吐出してから１０秒後、図１３（ｄ）は、脂質液を吐出してから４０秒後の状態を示している。図１３（ｂ）では、中央に虹状の模様が観察されており、即ち、脂質多層膜が形成されている。図１３（ｃ）では、脂質二分子膜への転化が始まり、図１３（ｄ）において、脂質二分子膜が貫通孔全体に広がっていることが確認できた。
【００９４】
従って、第１の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置によると、脂質液を吐出してから４０秒で、脂質二分子膜を形成することができることが分かった。
【００９５】
（実施例２）
本発明の第２の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置の効果を確かめるため、図８に示す脂質二分子膜形成装置を用い、脂質二分子膜の形成を行った。
【００９６】
具体的には、直径４００μｍの貫通孔に２μｌの脂質液を吐出した後、バネによる打撃により、振動強度１．３×１０−３Ｎ・ｍ、振動間隔１秒、振動回数５回で、基準液収容部４の壁面を隔壁５に対して垂直方向に振動を与えた。尚、脂質二分子膜形成装置の外形は、４０ｍｍ×３０ｍｍ×５０ｍｍ程度である。そして、脂質膜の変化を観察した。
【００９７】
（結果）
結果を図１４に示す。図１４は、光学顕微鏡による写真であり、縦Ｌ３は、１ｍｍであり、横Ｌ４は、１．３ｍｍである。
【００９８】
図１４（ａ）は、脂質液を吐出する前の状態であり、図１４（ｂ）は、脂質液を吐出した直後、図１４（ｃ）は、脂質液を吐出してから３０秒後、図１４（ｄ）は、脂質液を吐出してから６０秒後の状態を示している。図１４（ｂ）は、厚い脂質膜が形成された状態であり、この状態から、振動を開始した。図１４（ｃ）では、中央に虹状の模様が観察され、即ち、脂質多層膜が形成されており、この状態で振動を停止した。そして、図１４（ｄ）において、脂質多層膜から脂質二分子膜への転化が始まった。そして、脂質液を吐出してから６５秒で、脂質二分子膜が貫通孔全体に広がった。
【００９９】
従って、第２の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置によると、脂質液を吐出してから６５秒で、脂質二分子膜を形成することができることが分かった。
【０１００】
（実施例３）
本発明の第３の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置の効果を確かめるため、図１２に示す脂質二分子膜形成装置を用い、脂質二分子膜の形成を行った。
【０１０１】
具体的には、直径２００μｍの貫通孔に２μｌの脂質液を吐出した後、気体噴出装置１３により、４〜１１Ｐａの空気を約２ｍｌずつ、１秒間隔、５回、基準液収容部４の液面に対して垂直方向に噴出させた。尚、基準液収容部４には、体積が約０．３ｍｌのものを用いた。そして、脂質膜の変化を観察した。
【０１０２】
（結果）
結果を図１５に示す。図１５は、光学顕微鏡を通して、ビデオカメラにより撮影した写真である。
【０１０３】
図１５（ａ）は、脂質液を吐出した直後の写真である。その状態の膜は厚い脂質膜でありそのまま３分間放置しても、脂質膜は薄化しなかった。図１５（ａ）の脂質膜の状態で、基準液収容部４の液面に上記の条件で空気を噴出させて５秒後、図１５（ｂ）に示されたように厚膜の中央に分子数層からなる虹色の膜が得られた。この状態で、空気の噴出を停止させた。図１５（ｂ）の虹色膜が得られた５秒後に、図１５（ｃ）に示すように虹色膜の下端から脂質二分子膜（黒膜）への転化が自動的に始まった。そして、更に３秒後に、図１５（ｄ）に示すように脂質二分子膜が虹色膜全体に広がった。
【０１０４】
従って、第３の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置によると、空気を噴出させてから約１４秒で、脂質二分子膜を形成することができることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】第１の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置の構成ブロック図である（その１）。
【図２】第１の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置の構成ブロック図である（その２）。
【図３】第１の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置の構成ブロック図である（その３）。
【図４】第１の実施の形態に係る脂質二分子膜形成方法のフローチャートである（その１）。
【図５】第１の実施の形態に係る脂質二分子膜形成方法のフローチャートである（その２）。
【図６】第２の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置の構成ブロック図である（その１）。
【図７】第２の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置の構成ブロック図である（その２）。
【図８】第２の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置の構成ブロック図である（その３）。
【図９】第２及び第３の実施の形態に係る脂質二分子膜形成方法のフローチャートである。
【図１０】第３の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置の構成ブロック図である（その１）。
【図１１】第３の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置の構成ブロック図である（その２）。
【図１２】第３の実施の形態に係る脂質二分子膜形成装置の構成ブロック図である（その３）。
【図１３】実施例１における脂質二分子膜の形成を示す光学顕微鏡写真である。
【図１４】実施例２における脂質二分子膜の形成を示す光学顕微鏡写真である。
【図１５】実施例３における脂質二分子膜の形成を示す光学顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【０１０６】
１…脂質膜
２…脂質液吐出用ノズル
３…サンプル液収容部
４…基準液収容部
５…隔壁
６…電極
７…電極
８…計測装置
９…制御装置
１０ａ、１０ｂ…ポンプ
１１…打撃素子
１２…駆動装置
１３…気体噴出装置
１４…脂質塗布用筆
１５…脂質液
【図１】
2005315832.tif 000003
【図２】
2005315832.tif 000004
【図３】
2005315832.tif 000005
【図４】
2005315832.tif 000006
【図５】
2005315832.tif 000007
【図６】
2005315832.tif 000008
【図７】
2005315832.tif 000009
【図８】
2005315832.tif 000010
【図９】
2005315832.tif 000011
【図１０】
2005315832.tif 000012
【図１１】
2005315832.tif 000013
【図１２】
2005315832.tif 000014
【図１３】
2005315832.tif 000015
【図１４】
2005315832.tif 000016
【図１５】
2005315832.tif 000017