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JP6211273B2 - Lipid bilayer device, lipid bilayer device array, lipid bilayer device manufacturing apparatus, and lipid bilayer device manufacturing method - Google Patents

Lipid bilayer device, lipid bilayer device array, lipid bilayer device manufacturing apparatus, and lipid bilayer device manufacturing method Download PDF

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JP6211273B2 JP2013036626A JP2013036626A JP6211273B2 JP 6211273 B2 JP6211273 B2 JP 6211273B2 JP 2013036626 A JP2013036626 A JP 2013036626A JP 2013036626 A JP2013036626 A JP 2013036626A JP 6211273 B2 JP6211273 B2 JP 6211273B2
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Description

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を有する脂質二重膜デバイス、複数の脂質二重膜デバイスを含む前記脂質二重膜デバイスアレイ、前記脂質二重膜デバイスを製造する脂質二重膜デバイス製造装置及び前記脂質二重膜デバイスの製造方法に関する。   The present invention provides a lipid bilayer device having a lipid bilayer membrane used in fields such as biotechnology, biochip, membrane protein analysis, drug discovery screening, or biosensor, and the lipid comprising a plurality of lipid bilayer membrane devices The present invention relates to a bilayer device array, a lipid bilayer device manufacturing apparatus for manufacturing the lipid bilayer device, and a method for manufacturing the lipid bilayer device.

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、係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。   In order to understand the functions of membrane proteins involved in mass transport / information transmission in and out of biological membranes and apply them in engineering, the artificial lipid bilayer model experimental system incorporating isolated membrane proteins Need to build. However, skilled techniques are required to construct such an experimental system. For this reason, the constructed experimental system is not reproducible, and the construction throughput may not be high.

発明者らは、特開2012−205536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(lipid bilayer membrane)を有する脂質二重膜デバイス101を開示している。脂質二重膜デバイス101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。脂質二重膜デバイス101は、主流路113と、主流路113の側壁に開口する微小憩室(マイクロチャンバー)114と、を有する。   The inventors have disclosed a lipid bilayer device 101 having a lipid bilayer membrane produced by the MEMS technique shown in FIG. 1 in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-205536. The lipid bilayer device 101 provided improvements in construction throughput, miniaturization, shortened analysis time, a small amount of necessary reagents, and high reproducibility. The lipid bilayer membrane device 101 includes a main channel 113 and a micro diverticulum (microchamber) 114 that opens on the side wall of the main channel 113.

主流路113に、水溶液からなる第1液130Aと、脂質二重膜の成分である脂質121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130Bとが、順に注入されると、開口部に脂質二重膜122が形成される。すなわち、第1液130Aが注入されると、第1液130Aが主流路113及び微小憩室114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130Aを押し流しながら、微小憩室114に取り残された第1液130Aとの間に、脂質121の単分子層が形成された界面を形成する。次に、第3液130Bが注入されると、主流路中の第2液は押し流される。このとき、第2液の脂質121は、すでに形成されている単分子層と重なるため、第1液130Aと第3液130Bとの界面に脂質二重膜122が形成される。   A first liquid 130A made of an aqueous solution, a second liquid made of an oily solution in which lipid 121, which is a component of the lipid bilayer, is dissolved, and a third liquid 130B made of an aqueous solution are sequentially injected into the main channel 113. Then, a lipid bilayer membrane 122 is formed in the opening. That is, when the first liquid 130A is injected, the first liquid 130A fills the main channel 113 and the micro diverticulum 114. When the second liquid is injected, a monomolecular layer of lipid 121 is formed between the second liquid and the first liquid 130A left in the micro diverticulum 114 while the second liquid pushes the first liquid 130A in the main channel. Forming an interface. Next, when the third liquid 130B is injected, the second liquid in the main channel is pushed away. At this time, since the lipid 121 of the second liquid overlaps the already formed monomolecular layer, the lipid bilayer membrane 122 is formed at the interface between the first liquid 130A and the third liquid 130B.

脂質二重膜122には、更に所望の膜タンパク質を組み込める。そして、脂質二重膜デバイス101を用いて、電気計測又は蛍光観察を行うことで、モデル実験が行われる。   A desired membrane protein can be further incorporated into the lipid bilayer membrane 122. Then, a model experiment is performed by performing electrical measurement or fluorescence observation using the lipid bilayer membrane device 101.

しかし、液体と液体との界面に脂質二重膜122を形成することは容易ではないことがあった。また、液体界面に形成された脂質二重膜122を安定に保持することは容易ではないことがあった。   However, it may not be easy to form the lipid bilayer membrane 122 at the interface between the liquids. In addition, it may not be easy to stably hold the lipid bilayer membrane 122 formed at the liquid interface.

これに対して、特開平5−7770号公報には、図2に示す、両面が高分子ゲル210A、210Bにより保持された脂質二重膜222が開示されている。   On the other hand, JP-A-5-7770 discloses a lipid bilayer membrane 222 shown in FIG. 2 in which both surfaces are held by polymer gels 210A and 210B.

固体である高分子ゲル210A、210Bにより保持された脂質二重膜222は、安定性が高いとされている。しかし、高分子ゲル210A、210Bの表面にLB(ラングミュア・プロジェット)法により単層脂質膜を形成することは容易であっても、単層脂質膜が形成された高分子ゲル210A、210Bを貼り合わせて、脂質二重膜222を形成することは容易とはいえない。   The lipid bilayer membrane 222 held by the solid polymer gels 210A and 210B is considered to have high stability. However, although it is easy to form a monolayer lipid membrane on the surface of the polymer gels 210A and 210B by the LB (Langmuir Projet) method, the polymer gels 210A and 210B on which the monolayer lipid membrane is formed Bonding together to form the lipid bilayer membrane 222 is not easy.

特開特開2012−205536号公報JP, 2012-205536, A 特開平5−7770号公報JP-A-5-7770

本発明の実施形態は、安定性の高い脂質二重膜を有する脂質二重膜デバイス、複数の前記脂質二重膜デバイスを含む前記脂質二重膜デバイスアレイ、前記脂質二重膜デバイスを容易に製造できる脂質二重膜デバイス製造装置、及び、安定性の高い脂質二重膜を有する脂質二重膜デバイスを容易に製造できる前記脂質二重膜デバイスの製造方法を提供することを目的とする。   Embodiments of the present invention provide a lipid bilayer device having a highly stable lipid bilayer membrane, the lipid bilayer membrane device array including a plurality of the lipid bilayer membrane devices, and the lipid bilayer membrane device easily. An object of the present invention is to provide a lipid bilayer device production apparatus that can be produced, and a method for producing the lipid bilayer device that can easily produce a lipid bilayer device having a highly stable lipid bilayer membrane.

本発明の一態様の脂質二重膜デバイスは、先端面が曲面からなる凸形状で、導電性の含水材料であって、ゲルまたは固体材料からなる突起部と、導電性の水溶液が蓄えられ、脂質が溶解されている油性溶液層が前記水溶液の液面を覆っている貯液槽と、前記油性溶液層の上方に配置されている前記突起部の先端面と、前記水溶液の前記液面との間に形成された前記脂質からなる脂質二重膜と、を具備する。 The lipid bilayer membrane device of one embodiment of the present invention is a convex shape having a curved tip surface, and is a conductive water-containing material, in which protrusions made of gel or solid material and a conductive aqueous solution are stored , A storage tank in which an oily solution layer in which lipids are dissolved covers the liquid surface of the aqueous solution, a tip surface of the protrusion disposed above the oily solution layer, and the liquid surface of the aqueous solution And a lipid bilayer membrane composed of the lipid formed between the two.

また、本発明の一態様の脂質二重膜デバイスアレイは、先端面が曲面からなる凸形状で、導電性の含水材料であって、ゲルまたは固体材料からなる突起部と導電性の水溶液と、前記水溶液の液面を覆っている、脂質が溶解されている油性溶液層と、前記油性溶液層の上方に配置されている前記突起部の先端面と、前記水溶液の前記液面との間に形成された前記脂質からなる脂質二重膜とを、それぞれが具備する複数の脂質二重膜デバイスを含む。 In addition, the lipid bilayer membrane device array of one embodiment of the present invention is a convex shape having a curved tip surface, a conductive water-containing material, a protrusion made of a gel or a solid material , a conductive aqueous solution, An oily solution layer covering the liquid surface of the aqueous solution, in which lipids are dissolved, a tip surface of the protrusion disposed above the oily solution layer, and the liquid surface of the aqueous solution. And a plurality of lipid bilayer membrane devices each comprising the lipid bilayer membrane formed of the lipid.

また、本発明の一態様の脂質二重膜デバイス製造装置は、導電性の水溶液が蓄えられ、脂質が溶解されている油性溶液層が前記水溶液の液面に浮遊している貯液槽と、導電性の含水材料であって、ゲルまたは固体材料からなり、曲面からなる凸形状の先端面が前記油性溶液層の上方に配置された突起部と、前記突起部の前記先端面と、前記水溶液と前記油性溶液層との界面とが、近接するように、いずれかを移動させる駆動部と、を具備し、前記突起部の前記先端面と前記水溶液の前記液面との間に脂質二重膜を形成する。 Moreover, the lipid bilayer membrane device manufacturing apparatus according to one aspect of the present invention is a storage tank in which a conductive aqueous solution is stored , and an oily solution layer in which lipid is dissolved floats on the liquid surface of the aqueous solution ; A conductive water-containing material, which is made of a gel or a solid material, and has a protruding tip surface having a curved surface disposed above the oily solution layer, the tip surface of the protruding portion, and the aqueous solution And a drive part that moves either of the oily solution layers so that an interface between them and the oily solution layer are close to each other, and a lipid double layer is provided between the tip surface of the protrusion and the liquid surface of the aqueous solution. A film is formed .

また、本発明の一態様の脂質二重膜デバイスの製造方法は、貯液槽内の導電性の水溶液の液面を覆うように、脂質が溶解されている油性溶液が導入され、油性溶液層が形成される工程と、導電性の含水材料であって、ゲルまたは固体材料からなる突起部の曲面からなる凸形状の先端面が、前記油性溶液層の上方に配置される工程と、駆動部により、前記突起部の前記先端面と、前記水溶液と前記油性溶液層との界面と、が近接するよう移動することで、前記脂質からなる脂質二重膜が形成される工程と、を具備する。 Further, in the method for producing a lipid bilayer membrane device of one embodiment of the present invention, an oily solution in which lipid is dissolved is introduced so as to cover the liquid surface of the conductive aqueous solution in the liquid storage tank, and the oily solution layer A projecting tip surface formed of a curved surface of a protruding portion made of a gel or a solid material, and a driving portion. A step of forming a lipid bilayer composed of the lipid by moving the tip surface of the protrusion and the interface between the aqueous solution and the oily solution layer in proximity to each other. .

本発明の実施形態によれば、安定性の高い脂質二重膜を有する脂質二重膜デバイス、複数の前記脂質二重膜デバイスを含む前記脂質二重膜デバイスアレイ、前記脂質二重膜デバイスを容易に製造できる脂質二重膜デバイス製造装置、及び、安定性の高い脂質二重膜を有する脂質二重膜デバイスを容易に製造できる前記脂質二重膜デバイスの製造方法を提供できる。   According to an embodiment of the present invention, a lipid bilayer device having a highly stable lipid bilayer membrane, the lipid bilayer membrane device array including a plurality of the lipid bilayer membrane devices, and the lipid bilayer membrane device An apparatus for producing a lipid bilayer membrane device that can be easily produced and a method for producing the lipid bilayer membrane device capable of easily producing a lipid bilayer membrane device having a highly stable lipid bilayer membrane can be provided.

従来の脂質二重膜デバイスの上面図である。It is a top view of the conventional lipid bilayer membrane device. 従来の脂質二重膜デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the conventional lipid bilayer membrane device. 第1実施形態の脂質二重膜デバイス製造装置の構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the lipid bilayer membrane device manufacturing apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態の脂質二重膜デバイスの構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the lipid bilayer membrane device of 1st Embodiment. 第1実施形態の脂質二重膜デバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the manufacturing method of the lipid bilayer membrane device of 1st Embodiment. 第1実施形態の脂質二重膜デバイスの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the lipid bilayer membrane device of 1st Embodiment. 第1実施形態の変形例1の脂質二重膜デバイスの構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the lipid bilayer membrane device of the modification 1 of 1st Embodiment. 第1実施形態の変形例1の脂質二重膜デバイスの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the lipid bilayer membrane device of the modification 1 of 1st Embodiment. 第1実施形態の変形例2の脂質二重膜デバイスの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the lipid bilayer membrane device of the modification 2 of 1st Embodiment. 第1実施形態の変形例2の脂質二重膜デバイスによる電流計測を示す図である。It is a figure which shows the electric current measurement by the lipid bilayer membrane device of the modification 2 of 1st Embodiment. 第2実施形態の脂質二重膜デバイス製造装置の構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the lipid bilayer membrane device manufacturing apparatus of 2nd Embodiment. 第2実施形態の脂質二重膜デバイス製造装置の構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the lipid bilayer membrane device manufacturing apparatus of 2nd Embodiment.

<第1実施形態>
図3及び図4に示すように、本実施形態の脂質二重膜デバイス(以下、「LBデバイス」ともいう)1は、突起部10と、貯液槽40と、を具備する。貯液槽40は、PDMS(ポリジメチルシロキサン)若しくはフッ素樹脂等の樹脂、シリコン、又はパイレックス(登録商標)ガラス等からなる。突起部10は、先端面が曲面からなる凸形状で、導電性の含水材料からなる。貯液槽40には油性溶液層20が液面を覆っている導電性の水溶液30が蓄えられている。油性溶液層20には、脂質21が溶解されている。そして、脂質21からなる脂質二重膜22が、突起部10の先端面と水溶液30の液面との間に形成されている。
<First Embodiment>
As shown in FIGS. 3 and 4, the lipid bilayer device (hereinafter also referred to as “LB device”) 1 of the present embodiment includes a protrusion 10 and a liquid storage tank 40. The liquid storage tank 40 is made of resin such as PDMS (polydimethylsiloxane) or fluororesin, silicon, Pyrex (registered trademark) glass, or the like. The protrusion 10 is a convex shape having a curved end surface and is made of a conductive water-containing material. In the liquid storage tank 40, a conductive aqueous solution 30 in which the oil solution layer 20 covers the liquid surface is stored. A lipid 21 is dissolved in the oily solution layer 20. A lipid bilayer membrane 22 made of lipid 21 is formed between the tip surface of the protrusion 10 and the liquid surface of the aqueous solution 30.

突起部10には、電極62が配設されており、貯液槽40には、電極63が配設されている。電極62、63は、突起部10と水溶液30との間の電気抵抗を測定するための一対の電極を構成している。   An electrode 62 is disposed on the protrusion 10, and an electrode 63 is disposed on the liquid storage tank 40. The electrodes 62 and 63 constitute a pair of electrodes for measuring the electrical resistance between the protrusion 10 and the aqueous solution 30.

そして、本実施形態の脂質二重膜デバイスの製造装置2は、LBデバイス1と、駆動部であるポンプ50と、検出部61と、を具備する。ポンプ50は貯液槽40に、水溶液30を注入し液面を上昇させる水溶液注入部である。言い換えれば、ポンプ50は突起部10の先端面10SAと、水溶液30と油性溶液層20との界面とが、近接するように両者の相対位置を変化する駆動部である。ポンプ50Aは油性溶液を供給する。   And the manufacturing apparatus 2 of the lipid bilayer membrane device of this embodiment comprises the LB device 1, the pump 50 which is a drive part, and the detection part 61. FIG. The pump 50 is an aqueous solution injection part that injects the aqueous solution 30 into the liquid storage tank 40 to raise the liquid level. In other words, the pump 50 is a drive unit that changes the relative positions of the tip surface 10SA of the protrusion 10 and the interface between the aqueous solution 30 and the oil solution layer 20 so as to be close to each other. The pump 50A supplies an oily solution.

検出部61は、一対の電極62、63の間に電気を印加して電気抵抗を計測する電源である。なお、定電圧制御の検出部61は電流を計測し、定電圧駆動の検出部61は電圧を計測する。すなわち、検出部61は、電気抵抗そのものを計測するのではなく、電流又は電圧を計測することで、間接的に電気抵抗を計測している。   The detection unit 61 is a power source that measures the electrical resistance by applying electricity between the pair of electrodes 62 and 63. The constant voltage control detector 61 measures current, and the constant voltage drive detector 61 measures voltage. That is, the detection unit 61 does not measure the electrical resistance itself, but indirectly measures the electrical resistance by measuring a current or a voltage.

次に、図5のフローチャートに沿って、脂質二重膜デバイス製造装置2を用いた脂質二重膜デバイス1の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the lipid bilayer membrane device 1 using the lipid bilayer membrane device manufacturing apparatus 2 is demonstrated along the flowchart of FIG.

<ステップS11>
貯液槽40に、水溶液30が導入される。水溶液30は、ポンプ50を介して注水されてもよいし、貯液槽40の上部の開口から注水されてもよい。
<Step S11>
The aqueous solution 30 is introduced into the liquid storage tank 40. The aqueous solution 30 may be poured through a pump 50 or may be poured from an opening at the top of the liquid storage tank 40.

水溶液30には、導電性のある水溶液であれば脂質二重膜の形成に影響がないことを条件として、いかなる成分を含むものであってもよい。水溶液30には、pH緩衝生理食塩水が用いられた。   The aqueous solution 30 may contain any component as long as it is a conductive aqueous solution as long as it does not affect the formation of the lipid bilayer membrane. As the aqueous solution 30, a pH buffered physiological saline was used.

<ステップS12>
ポンプ50Aにより油性溶液が導入され、水溶液30の液面を覆う油性溶液層20が形成される。油性溶液は水溶液30の液面30SAの上方から、例えば、貯液槽40の壁面を伝って水溶液30の液面に供給されることが好ましい。油性溶液層20の油性溶媒には脂質21が溶解されている。
なお、油性溶液層20に覆われると、水溶液30の液面30SAは、油性溶液層20との界面30SAとなる。
<Step S12>
The oily solution is introduced by the pump 50A, and the oily solution layer 20 that covers the liquid surface of the aqueous solution 30 is formed. The oily solution is preferably supplied from above the liquid level 30 SA of the aqueous solution 30 to the liquid level of the aqueous solution 30 along the wall surface of the liquid storage tank 40, for example. The lipid 21 is dissolved in the oily solvent of the oily solution layer 20.
When covered with the oily solution layer 20, the liquid level 30 SA of the aqueous solution 30 becomes an interface 30 SA with the oily solution layer 20.

そして、図6(A)に示すように、油性溶液層20の脂質21は、水溶液30との界面30SAでは、親水基を水溶液30に向けた単分子膜を形成している。   As shown in FIG. 6A, the lipid 21 of the oily solution layer 20 forms a monomolecular film having a hydrophilic group directed to the aqueous solution 30 at the interface 30SA with the aqueous solution 30.

脂質21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21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。   The lipid 21 is a lipid bilayer membrane-forming component and has a hydrophilic group (hydrophilic atomic group) and a hydrophobic group (hydrophobic atomic group). The lipid 21 is appropriately selected from, for example, phospholipid, glycolipid, cholesterol, or other compounds according to the lipid bilayer to be formed. The phospholipid is phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylserine, phosphatidylinositol, sphingomyelin and the like. The glycolipid is cerebroside, ganglioside or the like.

一方、脂質21を溶解する油性溶媒は、各種の有機溶媒、例えば、ヘキサデカン、スクアレン等から選択される。なお、油性溶媒は絶縁性である。   On the other hand, the oily solvent for dissolving the lipid 21 is selected from various organic solvents such as hexadecane and squalene. The oily solvent is insulative.

例えば、油性溶媒のヘキサデカンに脂質としてホスファスジルコリン(DPhPC、850356C、Avanti Polar Lipids INC、フナコシ株式会社)を5−20mg/mL添加した油性溶液からなる油性溶液層20が形成された。   For example, an oily solution layer 20 composed of an oily solution in which 5-20 mg / mL of phosphasidylcholine (DPhPC, 850356C, Avanti Polar Lipids INC, Funakoshi Co., Ltd.) was added as a lipid to an oily solvent hexadecane was formed.

<ステップS13>
図6(A)に示すように、突起部10が、貯液槽40の上方、すなわち、油性溶液層20の上方に配置される。突起部10の先端面と、水溶液30と油性溶液層20との界面30SAとの距離をdとする。もちろん、ステップS11の前にステップS13が行われてもよい。
<Step S13>
As shown in FIG. 6 (A), the protrusion 10 is disposed above the liquid storage tank 40, that is, above the oily solution layer 20. The distance between the tip surface of the protrusion 10 and the interface 30SA between the aqueous solution 30 and the oil solution layer 20 is defined as d. Of course, step S13 may be performed before step S11.

突起部10は、含水材料からなる固体である。含水材料としては、スポンジ、ガラスファイバーシート、高分子ゲル又は紙等の水を内在できる固体材料から適宜選択される。突起部10の含水率は、30重量%以上99重量%以下が好ましく、特に好ましくは、80重量%以上99重量%以下である。前記範囲内であれば適度の剛性と導電性付与とが容易である。   The protrusion 10 is a solid made of a water-containing material. The water-containing material is appropriately selected from solid materials that can contain water, such as sponge, glass fiber sheet, polymer gel, or paper. The water content of the protrusion 10 is preferably 30% by weight or more and 99% by weight or less, and particularly preferably 80% by weight or more and 99% by weight or less. Within the above range, moderate rigidity and imparting electrical conductivity are easy.

実施形態の突起部10は高分子ゲルであるアガロースからなる。具体的には、突起部10は、アガロースの分散水溶液を加熱し、アガロースを溶解した後、ナトリウム塩又はカリウム塩等の導電成分を加えてから、中空の型に流し込んで室温で凝固することで作製される。電極62は凝固した突起部10に挿入、又は接合等されてもよいし、凝固前に挿入されてもよい。   The protrusion part 10 of embodiment consists of agarose which is a polymer gel. Specifically, the protrusion 10 is obtained by heating a dispersed aqueous solution of agarose, dissolving agarose, adding a conductive component such as sodium salt or potassium salt, and then pouring into a hollow mold and solidifying at room temperature. Produced. The electrode 62 may be inserted or joined to the solidified protrusion 10 or may be inserted before solidification.

高分子ゲルとしては、ポリアクリルアミド、又はメチルセルロース等の生理学的な温度でゲル化する材料を用いてもよい。   As the polymer gel, a material that gels at a physiological temperature such as polyacrylamide or methylcellulose may be used.

なお、図6(A)等では説明のため、棒状の突起部10の先端部を略半球状に図示しているが、後述するように、少なくとも先端面10SAが曲面からなる凸形状であればよい。   In FIG. 6A and the like, the tip end of the rod-like protrusion 10 is illustrated in a substantially hemispherical shape for the sake of explanation. However, as will be described later, at least the tip surface 10SA is a convex shape having a curved surface. Good.

また、先端面10SAが曲面からなる凸形状の電極62を用いて、電極62の先端面10SAの表面に、例えば、ディッピング法により薄いアガロース層を形成することで、突起部10を構成してもよい。   Further, the protruding portion 10 may be configured by forming a thin agarose layer on the surface of the tip surface 10SA of the electrode 62 by using, for example, a dipping method, using the convex electrode 62 whose tip surface 10SA is a curved surface. Good.

<ステップS14>
検出部61が、電極62と電極63との間の電気抵抗、すなわち、突起部10と水溶液30との間の電気抵抗の計測を開始する。突起部10の先端面が油性溶液層20の上方にある場合には、空気層が介在するため、電極間は絶縁状態であるため抵抗は非常に高い。
<Step S14>
The detection unit 61 starts measuring the electrical resistance between the electrode 62 and the electrode 63, that is, the electrical resistance between the protrusion 10 and the aqueous solution 30. When the tip surface of the protrusion 10 is above the oily solution layer 20, the air layer is interposed, so that the resistance is very high because the electrodes are insulated.

電極間に印加する電圧又は電流は仕様により選択される。また交流信号を印加してもよい。   The voltage or current applied between the electrodes is selected according to the specification. An AC signal may be applied.

なお、図3では貯液槽40の底面に配設された電極63を例示しているが、電極63は水溶液30と接していれば、貯液槽40の側面に配設されていてもよい。また、貯液槽40を導電体で構成し、電極63の機能を付与してもよい。   3 illustrates the electrode 63 disposed on the bottom surface of the liquid storage tank 40, the electrode 63 may be disposed on the side surface of the liquid storage tank 40 as long as the electrode 63 is in contact with the aqueous solution 30. . Further, the liquid storage tank 40 may be made of a conductor, and the function of the electrode 63 may be provided.

<ステップS15>
ポンプ50により、水溶液30が油性溶液層20の下方から少しずつ追加注入される。すなわち、貯液槽40の内部の水溶液30の体積が増加するため、水溶液30と油性溶液層20との界面が少しずつ上に移動する。すなわち、水溶液30と油性溶液層20との界面30SAとの距離dが減少する。ポンプ50としては少流量を正確に制御できるシリンジポンプが特に好ましい。
<Step S15>
The aqueous solution 30 is additionally injected little by little from below the oily solution layer 20 by the pump 50. That is, since the volume of the aqueous solution 30 inside the liquid storage tank 40 increases, the interface between the aqueous solution 30 and the oily solution layer 20 moves upward little by little. That is, the distance d between the aqueous solution 30 and the interface 30SA between the oily solution layer 20 decreases. As the pump 50, a syringe pump capable of accurately controlling a small flow rate is particularly preferable.

図6(B)に示すように、突起部10の先端面が油性溶液層20に浸漬されると、油性溶液層20の脂質21は、突起部10の先端面10SAでは、親水基を突起部10に向けた単分子膜を形成する。 As shown in FIG. 6 (B), when the tip surface of the protrusion 10 is immersed in the oily solution layer 20, the lipid 21 of the oily solution layer 20 causes the protrusion of the hydrophilic group on the tip surface 10SA of the protrusion 10. A monomolecular film directed to 10 is formed.

突起部10の先端面が油性溶液層20に浸漬していても、電極62、63の間には、絶縁性の油性溶媒があるため、抵抗は汎用の評価機では計測できないほど、非常に高い。
<ステップS16>
検出部61が検出する電気抵抗が急激に減少するまで、水溶液30の注入(S15)が継続して行われる。
Even if the tip surface of the protrusion 10 is immersed in the oily solution layer 20, since there is an insulating oily solvent between the electrodes 62 and 63, the resistance is so high that it cannot be measured by a general-purpose evaluation machine. .
<Step S16>
The aqueous solution 30 is continuously injected (S15) until the electrical resistance detected by the detection unit 61 decreases rapidly.

<ステップS17>
図6(C)に示すように水溶液30が、更に追加注入されると、突起部10と水溶液30の液面30SAとの間に脂質二重膜22が形成される。脂質二重膜22が形成されると、電極62、63の間の電気抵抗は急激に減少し、計測可能な数ギガオームオーダとなる。
<Step S17>
When the aqueous solution 30 is further injected as shown in FIG. 6C, the lipid bilayer membrane 22 is formed between the protrusion 10 and the liquid surface 30SA of the aqueous solution 30. When the lipid bilayer membrane 22 is formed, the electrical resistance between the electrodes 62 and 63 is rapidly reduced to a measurable order of several gigaohms.

検出部61が、脂質二重膜22の形成を検出すると、水溶液30の注入が終了する。脂質二重膜22形成後に水溶液30に膜タンパク質31を導入することで、脂質二重膜22に膜タンパク質31を組み込める。   When the detection unit 61 detects the formation of the lipid bilayer membrane 22, the injection of the aqueous solution 30 ends. By introducing the membrane protein 31 into the aqueous solution 30 after the formation of the lipid bilayer membrane 22, the membrane protein 31 can be incorporated into the lipid bilayer membrane 22.

脂質二重膜22の厚さ、すなわち、突起部10と水溶液30の液面30SAとの距離dは、脂質21の種類により異なるが、例えば、5nm以上20nm以下である。   The thickness of the lipid bilayer membrane 22, that is, the distance d between the protrusion 10 and the liquid surface 30SA of the aqueous solution 30, varies depending on the type of lipid 21, but is, for example, 5 nm or more and 20 nm or less.

このため、突起部10の先端面10SAが曲面からなる凸形状であることが非常に重要である。例えば、先端面10SAが平面であると、距離dを脂質二重膜22の厚さに制御することは容易ではない。これに対して先端面10SAが曲面からなる凸形状の突起部では、脂質二重膜22の厚さに対して距離dが多少小さくても、先端面10SAの一部に、リング状の脂質二重膜22が形成できる。   For this reason, it is very important that the front end surface 10SA of the protrusion 10 is a convex shape having a curved surface. For example, if the tip surface 10SA is a flat surface, it is not easy to control the distance d to the thickness of the lipid bilayer membrane 22. On the other hand, in the convex projection having the tip surface 10SA made of a curved surface, even if the distance d is slightly smaller than the thickness of the lipid bilayer membrane 22, a ring-shaped lipid bilayer is formed on a part of the tip surface 10SA. A heavy film 22 can be formed.

すなわち、脂質二重膜デバイス1では、先端面10SAの全面に脂質二重膜22を形成するのではなく、先端面10SAの一部だけに脂質二重膜22を形成することで、距離dの許容範囲を広くしている。   That is, in the lipid bilayer membrane device 1, the lipid bilayer membrane 22 is not formed on the entire surface of the distal end surface 10SA, but is formed only on a part of the distal end surface 10SA. The allowable range is widened.

先端面10SAの曲面は曲率半径は、突起部10の半径がDの場合、D以上100D以下であることが好ましい。前記範囲未満では脂質二重膜22の面積が小さく、前記範囲超では距離dの許容範囲が狹くなる。   The curvature radius of the curved surface of the tip surface 10SA is preferably D or more and 100D or less when the radius of the protrusion 10 is D. If it is less than the above range, the area of the lipid bilayer membrane 22 is small, and if it exceeds the above range, the allowable range of the distance d becomes large.

脂質二重膜デバイス1の脂質二重膜22は、固体である突起部10と、液体である水溶液30の液面との間に形成されている。このため、脂質二重膜22は、外乱等の影響を受けにくく安定性が高い。また脂質二重膜22は、脂質二重膜デバイス製造装置2を用いることで容易に製造できる。   The lipid bilayer membrane 22 of the lipid bilayer device 1 is formed between the protrusion 10 that is a solid and the liquid surface of the aqueous solution 30 that is a liquid. For this reason, the lipid bilayer membrane 22 is less susceptible to disturbances and the like and has high stability. The lipid bilayer membrane 22 can be easily manufactured by using the lipid bilayer device manufacturing apparatus 2.

<第1実施形態の変形例1>
次に、第1実施形態の変形例1の脂質二重膜デバイス1A、及び脂質二重膜デバイス製造装置2A等について説明する。脂質二重膜デバイス1Aは、脂質二重膜デバイス1と類似しているので、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
<Variation 1 of the first embodiment>
Next, the lipid bilayer membrane device 1A, the lipid bilayer membrane device manufacturing apparatus 2A, and the like according to the first modification of the first embodiment will be described. Since the lipid bilayer membrane device 1A is similar to the lipid bilayer membrane device 1, components having the same function are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

脂質二重膜デバイス1では、突起部10と水溶液30の液面30SAとの距離dを変化させるための駆動部として簡便に超低速移動を実現できるポンプ50を有していた。しかし、突起部10を下降する駆動部、又は貯液槽40を上昇する駆動部を用いてもよい。すなわち、駆動部は突起部10の先端面10SAと、水溶液30と油性溶液層20との界面30SAとが、近接するように、いずれかを移動できればよい   The lipid bilayer device 1 has a pump 50 that can easily realize ultra-low speed movement as a drive unit for changing the distance d between the protrusion 10 and the liquid level 30SA of the aqueous solution 30. However, you may use the drive part which descends the projection part 10, or the drive part which raises the liquid storage tank 40. FIG. In other words, the drive unit only needs to be able to move either the tip surface 10SA of the protrusion 10 and the interface 30SA between the aqueous solution 30 and the oil solution layer 20 in proximity to each other.

図7に示すように、脂質二重膜デバイス1Aの駆動部50Aは、突起部10Aを押し下げる機械的駆動部である。すなわち、駆動部50Aは突起部10Aの上面と当接する押出棒11を押し下げる。押出棒11は銅等の導電性材料からなることが好ましいが、導線等により突起部10Aと導通していれば非導電性材料であってもよい。   As shown in FIG. 7, the drive unit 50A of the lipid bilayer device 1A is a mechanical drive unit that pushes down the protrusion 10A. That is, the drive unit 50A pushes down the push rod 11 that contacts the upper surface of the protrusion 10A. The push rod 11 is preferably made of a conductive material such as copper, but may be a non-conductive material as long as it is electrically connected to the protrusion 10A by a conductive wire or the like.

貯液槽40Aは上部に突起部10Aを隙間なく挿入できる孔がある。図8(A)に示すように、孔の内部の油性溶液層20の上面及び下面には脂質21の単分子膜が形成される。突起部10Aが押し下げられると、油性溶液層20は排出部から徐々に排出され、図8(B)に示すように、突起部10Aと水溶液30との界面に脂質二重膜22が形成される。   The liquid storage tank 40A has a hole at the top where the protrusion 10A can be inserted without any gap. As shown in FIG. 8A, monomolecular films of lipids 21 are formed on the upper and lower surfaces of the oily solution layer 20 inside the pores. When the protruding portion 10A is pushed down, the oily solution layer 20 is gradually discharged from the discharging portion, and as shown in FIG. 8B, a lipid bilayer membrane 22 is formed at the interface between the protruding portion 10A and the aqueous solution 30. .

変形例の脂質二重膜デバイス1A(脂質二重膜デバイス製造装置2A)は、脂質二重膜デバイス1と同様の効果を有する。   The modified lipid bilayer membrane device 1A (lipid bilayer membrane device manufacturing apparatus 2A) has the same effects as the lipid bilayer membrane device 1.

<第1実施形態の変形例2>
次に、第1実施形態の変形例2の脂質二重膜デバイス1B、及び脂質二重膜デバイス製造装置2B等について説明する。脂質二重膜デバイス1Bは、脂質二重膜デバイス1と類似しているので、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
<Modification 2 of the first embodiment>
Next, a lipid bilayer membrane device 1B and a lipid bilayer membrane device manufacturing apparatus 2B according to Modification 2 of the first embodiment will be described. Since the lipid bilayer membrane device 1B is similar to the lipid bilayer membrane device 1, components having the same function are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

第1実施形態では水溶液30に、pH緩衝生理食塩水が用いられた。これに対して、膜タンパク質が溶解された水溶液を用いることで、膜タンパク質が組み込まれている脂質二重膜22を作製できる。   In the first embodiment, pH buffered saline is used for the aqueous solution 30. On the other hand, the lipid bilayer membrane 22 in which the membrane protein is incorporated can be produced by using an aqueous solution in which the membrane protein is dissolved.

すなわち、脂質二重膜デバイス1Bでは、脂質二重膜22を形成後に、膜タンパク質が溶解された水溶液が、水溶液30を廃液口(不図示)から押し流すように、注入されると、脂質二重膜22に膜タンパク質が組み込まれる。脂質二重膜デバイス1Bは、水溶液30を排出する排出ポンプを具備していてもよい。   That is, in the lipid bilayer device 1B, after the lipid bilayer membrane 22 is formed, when the aqueous solution in which the membrane protein is dissolved is injected so as to push the aqueous solution 30 out of the waste liquid port (not shown), Membrane proteins are incorporated into the membrane 22. The lipid bilayer device 1B may include a discharge pump that discharges the aqueous solution 30.

例えば、図9に示すように、膜タンパク質31としてヘモシリンを用いると、取り込まれたヘモリシンが7量体31Sを形成して脂質二重膜22を貫通する微細孔が形成される。   For example, as shown in FIG. 9, when hemocillin is used as the membrane protein 31, the incorporated hemolysin forms a heptamer 31 </ b> S and a micropore penetrating the lipid bilayer membrane 22 is formed.

水溶液30として、Hanks緩衝塩類溶液(Ca+)14025(ライフテクノロジーズジャパン株式会社)にαヘモリシン(H9395−.5mg、シグマ アルドリッチジャパン株式会社)を1μg/mLを添加した。   As an aqueous solution 30, 1 μg / mL of α-hemolysin (H9395—0.5 mg, Sigma-Aldrich Japan) was added to Hanks buffered salt solution (Ca +) 14025 (Life Technologies Japan).

図10は、検出部61が60mVの定電圧信号を電極(62、63)の間に印加した場合の、電流の時間変化を示している。時間t1において電流が急激に25pA増加している。この電流増加により脂質二重膜22の形成及び脂質二重膜22へのヘモシリンの組み込みが確認される。   FIG. 10 shows the time change of current when the detection unit 61 applies a constant voltage signal of 60 mV between the electrodes (62, 63). At time t1, the current increases sharply by 25 pA. This increase in current confirms formation of the lipid bilayer membrane 22 and incorporation of hemocillin into the lipid bilayer membrane 22.

なお、時間t2において電流が一度低下しているのは、組み込まれたヘモシリンがはずれたが直ちに再度、組み込まれたためである。また時間t3において電流が更に25pA増加しているのは、脂質二重膜22の2箇所でヘモシリンの7量体が組み込まれ、2つの貫通孔が形成されたためである。   The reason that the current once decreased at time t2 is that the incorporated hemocillin was detached but immediately incorporated again. The reason why the current further increased by 25 pA at the time t3 is that hemosperin heptamer was incorporated at two locations of the lipid bilayer membrane 22 and two through holes were formed.

また、検出部61が30mVの低電圧信号を印加した場合の、電流の増加ピッチは約12pAであり、90mVの低電圧信号を印加した場合の、電流の増加ピッチは約37pAであった。すなわち、ヘモシリンの7量体により形成される貫通孔の抵抗値は、約2.5×10オームである。 When the detection unit 61 applied a low voltage signal of 30 mV, the current increase pitch was about 12 pA, and when the detection unit 61 applied a 90 mV low voltage signal, the current increase pitch was about 37 pA. That is, the resistance value of the through-hole formed by the hemomerin heptamer is about 2.5 × 10 6 ohms.

膜タンパク質が組み込まれている脂質二重膜22の電気抵抗は、組み込まれていない場合と比較すると非常に小さい。このため、変形例の脂質二重膜デバイス1B(脂質二重膜デバイス製造装置2B)では、より確実に脂質二重膜の形成を検知できる。   The electrical resistance of the lipid bilayer membrane 22 in which the membrane protein is incorporated is very small as compared with the case where the membrane protein is not incorporated. For this reason, in the lipid bilayer membrane device 1B (lipid bilayer membrane device manufacturing apparatus 2B) of a modification, formation of a lipid bilayer membrane can be detected more reliably.

<第2実施形態>
次に第2実施形態の脂質二重膜デバイスアレイ3、及び脂質二重膜デバイスアレイの製造装置2C等について説明する。脂質二重膜デバイスアレイ3等は、脂質二重膜デバイス1と類似しているので同じ機能の構成要素には類似の符号を付し、説明は省略する。
図9及び図10に示すように、本実施形態の脂質二重膜デバイスアレイ3は、複数の脂質二重膜デバイス1C1〜1C3からなる。
Second Embodiment
Next, the lipid bilayer device array 3 and the lipid bilayer device array manufacturing apparatus 2C according to the second embodiment will be described. Since the lipid bilayer device array 3 and the like are similar to the lipid bilayer device 1, the same reference numerals are given to components having the same function, and description thereof is omitted.
As shown in FIGS. 9 and 10, the lipid bilayer device array 3 of the present embodiment includes a plurality of lipid bilayer devices 1C1 to 1C3.

なお、図9等では説明のため、3個の脂質二重膜デバイス1C1〜1C3が、1次元的に、すなわち直線的に配列している状態を例示している。しかし、複数の脂質二重膜デバイスは、2次元的に多数個、例えば10〜100個が配列していることが好ましい。   In addition, in FIG. 9 etc., the state where three lipid bilayer membrane devices 1C1 to 1C3 are arranged one-dimensionally, that is, linearly, is illustrated for explanation. However, it is preferable that a plurality of lipid bilayer membrane devices are arranged two-dimensionally, for example, 10 to 100.

脂質二重膜デバイスアレイ3の複数の脂質二重膜デバイス1C1〜1C3は分離可能である。すなわち、貯液槽40Cは、基板40C4の凹部に、3つの貯液槽40C1〜40C3を嵌合することで作製されている。   The plurality of lipid bilayer devices 1C1 to 1C3 of the lipid bilayer device array 3 can be separated. That is, the liquid storage tank 40C is manufactured by fitting the three liquid storage tanks 40C1 to 40C3 into the recesses of the substrate 40C4.

脂質二重膜デバイス1C1〜1C3は、すでに説明した製造方法により、脂質二重膜22C1〜22C3を形成した後に、基板40C4から、貯液槽40C1〜40C3を突起部10C1〜10C3とともに分離できる。分離前に水溶液30の注入口は封止されることは言うまでも無い。   The lipid bilayer membrane devices 1C1 to 1C3 can separate the storage tanks 40C1 to 40C3 together with the protrusions 10C1 to 10C3 from the substrate 40C4 after forming the lipid bilayer membranes 22C1 to 22C3 by the manufacturing method described above. Needless to say, the inlet of the aqueous solution 30 is sealed before the separation.

そして、分離された、それぞれの脂質二重膜デバイス1C1〜1C3は、例えば環境モニタセンサとして、それぞれの測定場所に移動して使用できる。   The separated lipid bilayer membrane devices 1C1 to 1C3 can be used, for example, as environmental monitor sensors by moving to the respective measurement locations.

なお、図9等に示す脂質二重膜デバイスアレイ3では、検出部61が、1個の突起部10C2の電極62C2と、電極63C2との間の電気抵抗を検出し、脂質二重膜22C2の形成を検知している。
しかし、脂質二重膜デバイス1C1〜1C3の電極を並列接続して電気抵抗を計測してもよい。
In the lipid bilayer device array 3 shown in FIG. 9 and the like, the detection unit 61 detects the electrical resistance between the electrode 62C2 of one protrusion 10C2 and the electrode 63C2, and the lipid bilayer membrane 22C2 Detecting formation.
However, the electrical resistance may be measured by connecting the electrodes of the lipid bilayer membrane devices 1C1 to 1C3 in parallel.

また、第1実施形態の変形例の脂質二重膜デバイスのように、膜タンパク質が溶解した水溶液を用いて、膜タンパク質が組み込まれている脂質二重膜を形成してもよい。   Moreover, you may form the lipid bilayer membrane in which membrane protein is integrated using the aqueous solution which membrane protein melt | dissolved like the lipid bilayer membrane device of the modification of 1st Embodiment.

なお、突起部10の先端面の位置(高さ)を正確に配設することは容易ではない場合もあるが、歩留まり100%ではなく、歩留まり50%であったとしても、脂質二重膜デバイスアレイ3は同時に多数の脂質二重膜デバイス1Cを製造できる。   In addition, although it may not be easy to arrange | position correctly the position (height) of the front end surface of the protrusion part 10, even if it is not yield 100% but yield 50%, a lipid bilayer membrane device The array 3 can simultaneously produce a large number of lipid bilayer membrane devices 1C.

また、複数の脂質二重膜デバイス1C1〜1C3には、脂質又は面積の少なくともいずれかが異なる脂質二重膜22C1〜22C3が形成されていてもよい。すなわち、油性溶液層20C1〜20C3の脂質の種類が異なっていてもよい。また、突起部10C1〜10C3の形状が異なっていてもよい。   In addition, the lipid bilayer membrane devices 1C1 to 1C3 may be formed with lipid bilayer membranes 22C1 to 22C3 having different lipids or different areas. That is, the types of lipids in the oily solution layers 20C1 to 20C3 may be different. Further, the shapes of the protrusions 10C1 to 10C3 may be different.

本実施形態の脂質二重膜デバイスアレイ3によれば、複数の脂質二重膜デバイス1C1〜1C3を同時に一括して製造できる。そして、それぞれの脂質二重膜デバイス1C1〜1C3は、すでに説明した脂質二重膜デバイス1の効果を有する。   According to the lipid bilayer membrane device array 3 of the present embodiment, a plurality of lipid bilayer membrane devices 1C1 to 1C3 can be manufactured simultaneously and collectively. And each lipid bilayer membrane device 1C1-1C3 has the effect of the lipid bilayer membrane device 1 already demonstrated.

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。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

1、1A、1B、1C1〜1C3…脂質二重膜デバイス、2…脂質二重膜デバイス製造装置、3…脂質二重膜デバイスアレイ、10…突起部、20…油性溶液層、21…脂質、22…脂質二重膜、30…水溶液、30SA…液面(界面)、31…膜タンパク質、40…貯液槽、50…ポンプ、61…検出部、62…電極、63…電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A, 1B, 1C1-1C3 ... Lipid bilayer device, 2 ... Lipid bilayer device manufacturing apparatus, 3 ... Lipid bilayer device array, 10 ... Protrusion part, 20 ... Oil solution layer, 21 ... Lipid, DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 ... Lipid bilayer membrane, 30 ... Aqueous solution, 30SA ... Liquid surface (interface), 31 ... Membrane protein, 40 ... Reservoir, 50 ... Pump, 61 ... Detection part, 62 ... Electrode, 63 ... Electrode

Claims (15)

先端面が曲面からなる凸形状で、導電性の含水材料であって、ゲルまたは固体材料からなる突起部と、
導電性の水溶液が蓄えられ、脂質が溶解されている油性溶液層が前記水溶液の液面を覆っている貯液槽と、
前記油性溶液層の上方に配置されている前記突起部の先端面と、前記水溶液の前記液面との間に形成された前記脂質からなる脂質二重膜と、を具備することを特徴とする脂質二重膜デバイス。
The tip surface is a convex shape consisting of a curved surface, a conductive water-containing material, and a protrusion made of a gel or a solid material,
A liquid storage tank in which a conductive aqueous solution is stored and an oily solution layer in which lipids are dissolved covers the liquid surface of the aqueous solution ;
It comprises a lipid bilayer membrane composed of the lipid formed between the tip surface of the protrusion disposed above the oily solution layer and the liquid surface of the aqueous solution. Lipid bilayer device.
前記突起部と前記水溶液との間の電気抵抗を測定するための一対の電極を有することを特徴とする請求項1に記載の脂質二重膜デバイス。   The lipid bilayer device according to claim 1, further comprising a pair of electrodes for measuring an electric resistance between the protrusion and the aqueous solution. ポンプによる前記水溶液の前記貯液槽への注入、または、駆動部による前記貯液槽の上昇により、前記水溶液の前記液面が、上昇することにより、前記先端面が前記水溶液の前記液面に近接し、前記脂質二重膜が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の脂質二重膜デバイス。 Injection into the reservoir of the aqueous solution by a pump, or by increase of the storage tank by the driving unit, the liquid level of the aqueous solution, by raising, with the front end surface is the liquid level of the aqueous solution The lipid bilayer device according to claim 1, wherein the lipid bilayer membrane is formed adjacent to each other. 前記水溶液に膜タンパク質が溶解しており、
前記脂質二重膜に前記膜タンパク質が組み込まれていることを特徴とする請求項1に記載の脂質二重膜デバイス。
Membrane protein is dissolved in the aqueous solution,
The lipid bilayer device according to claim 1, wherein the membrane protein is incorporated into the lipid bilayer membrane.
先端面が曲面からなる凸形状で、導電性の含水材料であって、ゲルまたは固体材料からなる突起部と導電性の水溶液と、前記水溶液の液面を覆っている、脂質が溶解されている油性溶液層と、前記油性溶液層の上方に配置されている前記突起部の先端面と、前記水溶液の前記液面との間に形成された前記脂質からなる脂質二重膜とを、それぞれが具備する複数の脂質二重膜デバイスを含むことを特徴とする脂質二重膜デバイスアレイ。 The tip surface is a convex shape having a curved surface, and is an electrically conductive water-containing material, which is a gel or solid material projection, an electrically conductive aqueous solution, and covers the liquid surface of the aqueous solution. An oily solution layer, a tip end surface of the protrusion disposed above the oily solution layer, and a lipid bilayer membrane made of the lipid formed between the liquid surface of the aqueous solution, respectively A lipid bilayer membrane device array comprising a plurality of lipid bilayer membrane devices. 前記水溶液が蓄えられている貯液槽へのポンプによる前記水溶液の注入、または、駆動部による前記貯液槽の上昇により、前記水溶液の前記液面が上昇することにより、前記先端面が前記水溶液の前記液面に近接し、前記脂質二重膜が形成されていることを特徴とする請求項5に記載の脂質二重膜デバイスアレイ。 The tip surface of the aqueous solution rises as the liquid level of the aqueous solution rises due to the injection of the aqueous solution by a pump into the liquid storage tank in which the aqueous solution is stored or the rise of the liquid storage tank by a drive unit. lipid bilayer device array of claim 5, in proximity to the liquid surface, and wherein the lipid bilayer is formed. それぞれの脂質二重膜デバイスに分離可能であることを特徴とする請求項5に記載の脂質二重膜デバイスアレイ。   6. The lipid bilayer device array according to claim 5, wherein the lipid bilayer device array is separable into each lipid bilayer device. 前記複数の脂質二重膜デバイスの、前記脂質二重膜の脂質又は面積の少なくともいずれかが異なることを特徴とする請求項5に記載の脂質二重膜デバイスアレイ。   The lipid bilayer membrane device array according to claim 5, wherein at least one of the lipid bilayer membranes and / or areas of the plurality of lipid bilayer membrane devices are different. 導電性の水溶液が蓄えられ、脂質が溶解されている油性溶液層が前記水溶液の液面に浮遊している貯液槽と、
導電性の含水材料であって、ゲルまたは固体材料からなり、曲面からなる凸形状の先端面が前記油性溶液層の上方に配置された突起部と、
前記突起部の前記先端面と、前記水溶液と前記油性溶液層との界面とが、近接するように、いずれかを移動させる駆動部と、を具備し、前記突起部の前記先端面と前記水溶液の前記液面との間に脂質二重膜を形成することを特徴とする脂質二重膜デバイス製造装置。
A liquid storage tank in which a conductive aqueous solution is stored and an oily solution layer in which lipids are dissolved floats on the liquid surface of the aqueous solution ;
A conductive water-containing material, made of a gel or solid material, and a protruding tip surface having a curved surface disposed above the oily solution layer; and
A drive unit that moves the tip surface of the projection so that the interface between the aqueous solution and the oily solution layer is close to each other, and the tip surface of the projection and the aqueous solution A lipid bilayer device manufacturing apparatus, wherein a lipid bilayer membrane is formed between the liquid level and the liquid surface .
脂質二重膜デバイスの前記突起部と前記水溶液との間の電気抵抗を測定する検出部を具備することを特徴とする請求項9に記載の脂質二重膜デバイス製造装置。   The apparatus for producing a lipid bilayer membrane device according to claim 9, further comprising a detection unit that measures an electrical resistance between the protrusion of the lipid bilayer membrane device and the aqueous solution. 前記駆動部が、前記貯液槽にポンプにより前記水溶液を注入し前記水溶液の前記液面を上昇することにより前記前記脂質二重膜を形成する水溶液注入部であることを特徴とする請求項10に記載の脂質二重膜デバイス製造装置。 The said drive part is an aqueous solution injection | pouring part which forms the said lipid bilayer membrane by inject | pouring the said aqueous solution into the said storage tank with a pump, and raising the said liquid level of the said aqueous solution. An apparatus for producing a lipid bilayer membrane device according to 1. 貯液槽内の導電性の水溶液の液面を覆うように、脂質が溶解されている油性溶液が導入され、油性溶液層が形成される工程と、
導電性の含水材料であって、ゲルまたは固体材料からなる突起部の曲面からなる凸形状の先端面が、前記油性溶液層の上方に配置される工程と、
駆動部により、前記突起部の前記先端面と、前記水溶液と前記油性溶液層との界面と、が近接するよう移動することで、前記脂質からなる脂質二重膜が形成される工程と、を具備することを特徴とする脂質二重膜デバイスの製造方法。
A step in which an oily solution in which lipids are dissolved is introduced so as to cover the liquid surface of the conductive aqueous solution in the liquid storage tank, and an oily solution layer is formed;
A conductive water-containing material, wherein a convex tip surface formed of a curved surface of a protrusion made of a gel or a solid material is disposed above the oily solution layer; and
A step of forming a lipid bilayer composed of the lipid by moving the tip end surface of the protrusion and the interface between the aqueous solution and the oily solution layer close to each other by a driving unit; A method for producing a lipid bilayer membrane device, comprising:
前記駆動部であるポンプによる、前記貯液槽への前記水溶液の注入により前記界面が、上昇することにより前記脂質二重膜が形成されることを特徴とする請求項12に記載の脂質二重膜デバイスの製造方法。 13. The lipid bilayer according to claim 12, wherein the lipid double membrane is formed by raising the interface by injecting the aqueous solution into the liquid storage tank by a pump as the driving unit. Manufacturing method of membrane device. 検出部が、前記突起部と前記水溶液との間の電気抵抗の変化をもとに前記脂質二重膜の形成を検出されることを特徴とする請求項13に記載の脂質二重膜デバイスの製造方法。   The lipid bilayer device according to claim 13, wherein the detection unit detects the formation of the lipid bilayer membrane based on a change in electrical resistance between the protrusion and the aqueous solution. Production method. 前記水溶液に膜タンパク質が溶解しており、前記膜タンパク質が組み込まれた脂質二重膜が形成されることを特徴とする請求項14に記載の脂質二重膜デバイスの製造方法。   The method for producing a lipid bilayer device according to claim 14, wherein a membrane protein is dissolved in the aqueous solution, and a lipid bilayer membrane in which the membrane protein is incorporated is formed.
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