JP4519794B2

JP4519794B2 - Microchannel element

Info

Publication number: JP4519794B2
Application number: JP2006072719A
Authority: JP
Inventors: 一暁古川; 寛中島; 吉晃樫村; 慶一鳥光
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2026-03-16
Also published as: JP2007248290A

Description

本発明は、分子間相互作用の解明や分析技術に用いられるマイクロ流路素子に関する。 The present invention relates to a microchannel device used for elucidation of intermolecular interactions and analysis techniques.

近年、微量試料をいかに効率的に分析するかが重要となってきている。特に、生体関連化合物は、一般的に試料の量が非常に少ないため、それら微量試料の分析を効率よく、ハイスループットに行う技術が求められている。
それら試料の分析を行うためのものとして、種々のマイクロ流路素子が利用されている。これらマイクロ流路素子の中には、基板部と、この基板部に形成され、チューブ型の３次元構造を有する流路とを備えたものが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。そして、基板部に試料を導入し、この導入された試料を、流路を介して輸送することによって各種分析が行われる。 In recent years, it has become important to analyze a small amount of sample efficiently. In particular, since biologically related compounds generally have a very small amount of sample, there is a need for a technique for analyzing these trace samples efficiently and with high throughput.
Various microchannel devices are used for analyzing these samples. Among these microchannel devices, those having a substrate portion and a channel formed in the substrate portion and having a tube type three-dimensional structure are known (for example, see Non-Patent Document 1). ). Then, a sample is introduced into the substrate portion, and various analyzes are performed by transporting the introduced sample through the flow path.

また、化学・生物学の分野で最も一般的に使用されている微量試料の分析手法として、ガスクロマトグラフィーや液体クロマトグラフィーなどのクロマトグラフィー技術が知られている。
さらに、ＤＮＡチップを利用した分析手法も知られている。ＤＮＡチップは、ガラスなどの基板の上に多種類のＤＮＡ断片や合成オリゴヌクレオチドを固定した検査素子であり、遺伝子の発現や変異の存在を、短時間で網羅的に行うことを可能にしている素子である。
“ＭｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃＬａｒｇｅ−ＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ”、ＳＣＩＥＮＣＥＶＯＬ２９８２００２年１０月１８日発行 Further, chromatographic techniques such as gas chromatography and liquid chromatography are known as a method for analyzing a small amount of sample most commonly used in the field of chemistry and biology.
Furthermore, an analysis method using a DNA chip is also known. A DNA chip is a test element in which various types of DNA fragments and synthetic oligonucleotides are fixed on a substrate such as glass, and allows gene expression and mutation to be performed in a short time. It is an element.
"Microfluidic Large-Scale Integration", SCIENCE VOL298, issued on October 18, 2002

上記のようなマイクロ流路素子は、必要な試料量がなるべく少なくなるように流路の微小化が施されているが、一般的に、流路の横断面は、縦、横ともに数〜数百μｍの大きさを有し、横断面積は数百〜数千μｍ^２となる。かつ、流路長は数十〜数百ｍｍに及ぶ。従って、少なくともこれらの流路内容積を満たすに十分な試料量が必要である。
また、上記のようなクロマトグラフィー技術では、微小試料の分析には適しているものの、一分析に要する時間が長くかかってしまう（数十分の単位）だけでなく、複数試料の分析を同時に行うことができないという問題がある。複数試料の分析を同時に行うためには、相応の台数のクロマトグラフィー機器を用意する必要があるため、スループットを向上させることは困難である。
さらに、クロマトグラフィー技術では、分析対象物質が、液体か又はガス状に均一に拡散される物質かに限られ、分析項目が特定のものに限定されるという問題がある。例えば、たんぱく質などの分析には適さない。すなわち、近年の一塩基多形やたんぱく質解析においては、分子間相互作用を検出することが重要であるが、クロマトグラフィー技術は、基本的に試料の成分分離・分析を行う手法である。そのため、クロマトグラフィー技術では、特定の分子が他の分子とどのような相互作用を示すのかといった分子間相互作用について分析することはできない。 The microchannel element as described above is miniaturized so that the required amount of sample is as small as possible. Generally, the cross section of the channel is several to several in both length and width. It has a size of 100 μm and a cross-sectional area of several hundred to several thousand μm ² . In addition, the flow path length ranges from several tens to several hundreds mm. Therefore, a sample amount sufficient to satisfy at least the volume in these flow paths is necessary.
In addition, although the chromatographic techniques as described above are suitable for analyzing a small sample, it takes a long time for one analysis (tens of units), and simultaneously analyzes a plurality of samples. There is a problem that can not be. In order to analyze a plurality of samples at the same time, it is necessary to prepare a corresponding number of chromatographic instruments, so it is difficult to improve the throughput.
Furthermore, the chromatographic technique has a problem that the analysis target substance is limited to a liquid or a substance that is uniformly diffused in a gaseous state, and analysis items are limited to specific ones. For example, it is not suitable for protein analysis. That is, in recent single nucleotide polymorphisms and protein analysis, it is important to detect intermolecular interactions, but chromatographic techniques are basically methods for separating and analyzing components of a sample. Therefore, the chromatographic technique cannot analyze the intermolecular interaction such as how a specific molecule interacts with other molecules.

一方、上記のようなＤＮＡチップを利用した分析手法では、複数の試料を同時に分析することができ、さらに、分子間相互作用の分析も可能であるものの、クロマトグラフィー技術と比較して、分析に多量の試料が必要であるという問題がある。
ここで、今日においては、上述のように、分析をハイスループットに行うことが要請されているが、ＤＮＡチップのスループットは、単位面積当たりにいかに数多くの異なる種類の断片を固定できるかに依存している。そのため、ＤＮＡチップに固定する断片の面積を小さくすれば、ハイスループットが期待できるが、その代償として分子間相互作用の検出が困難になってしまう。一方、ＤＮＡチップの面積を広くすることにより、スループットは向上するが、この場合はより多量の試料が必要になり、微量試料の分子間相互作用の分析に対応できなくなってしまう。すなわち、ＤＮＡチップに固定する断片の面積を小さくすれば、より少ない試料量での検査が可能となるが、ＤＮＡチップによる検出では、そもそもクロマトグラフィー法に比べるとはるかに大量の試料が必要となる。 On the other hand, in the analysis method using the DNA chip as described above, a plurality of samples can be analyzed at the same time, and further, the interaction between molecules can be analyzed. There is a problem that a large amount of sample is required.
Here, as described above, it is demanded to perform analysis at a high throughput as described above. The throughput of a DNA chip depends on how many different types of fragments can be fixed per unit area. ing. For this reason, if the area of the fragment immobilized on the DNA chip is reduced, high throughput can be expected, but the compensation of the intermolecular interaction becomes difficult at the price. On the other hand, by increasing the area of the DNA chip, the throughput is improved, but in this case, a larger amount of sample is required, and it becomes impossible to deal with the analysis of the intermolecular interaction of a small amount of sample. In other words, if the area of the fragment immobilized on the DNA chip is reduced, inspection with a smaller amount of sample is possible, but detection with a DNA chip requires a much larger amount of sample than the chromatographic method in the first place. .

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、微量な試料であってもハイスループットに分析を行うことができるマイクロ流路素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a microchannel element that can perform analysis with high throughput even with a small amount of sample.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明に係るマイクロ流路素子は、試料の分析を行うためのマイクロ流路素子であって、基板部と、この基板部に設けられ、前記試料を輸送するための流路と、を備え、前記流路が、脂質二分子膜の単一膜により構成され、前記脂質二分子膜の単一膜は、自発展開することにより構成され、前記試料は、前記自発展開によって輸送されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following means.
A microchannel element according to the present invention is a microchannel element for analyzing a sample, and includes a substrate part, and a channel provided on the substrate part for transporting the sample, The flow path is constituted by a single membrane of a lipid bilayer membrane, the single membrane of the lipid bilayer membrane is constituted by spontaneous deployment, and the sample is transported by the spontaneous deployment. And

また、本発明に係るマイクロ流路素子は、前記基板部に親水面が設けられ、前記流路が、前記親水面に設けられることを特徴とする。 In the micro-channel device according to the present invention, a hydrophilic surface is provided on the substrate portion, and the channel is provided on the hydrophilic surface.

また、本発明に係るマイクロ流路素子は、前記基板部に、疎水面と前記親水面とが交互に設けられていることを特徴とする。 The microchannel device according to the present invention is characterized in that hydrophobic surfaces and hydrophilic surfaces are alternately provided on the substrate portion.

また、本発明に係るマイクロ流路素子は、前記流路は複数あり、それぞれの流路は異なった寸法に設定されていることを特徴とする。 The microchannel device according to the present invention is characterized in that there are a plurality of the channels and each channel is set to have different dimensions .

本発明によれば、脂質二分子膜の単一膜を流路とすることから、流路を微小にすることができるだけでなく、単一膜自身を試料の担体とすることができる。そのため、微小な流路内において試料を容易に輸送することができ、試料が微量であってもハイスループットな分析を行うことができる。 According to the present invention, since the single membrane of the lipid bilayer membrane is used as the flow channel, not only the flow channel can be made minute, but also the single membrane itself can be used as a sample carrier. Therefore, the sample can be easily transported in the minute flow path, and high-throughput analysis can be performed even if the amount of the sample is very small.

以下、本発明の実施形態におけるマイクロ流路素子について、図面を参照して説明する。
図１及び図２において、符号１はマイクロ流路素子を示している。
マイクロ流路素子１は、矩形板状の基板部２を備えている。
基板部２の材質としては、表面に酸化膜を有するシリコンウエハ又は表面酸化膜を除去したシリコンウエハ、石英ウエハ、パイレックス（登録商標）ガラスウエハ、サファイア（アルミナ）及びマイカ（雲母）等を用いることができる。更に、これらの基板の表面を親水性にするような表面修飾したものを用いてもよい。 Hereinafter, a microchannel device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2, reference numeral 1 denotes a microchannel element.
The microchannel device 1 includes a rectangular plate-shaped substrate portion 2.
As the material of the substrate part 2, a silicon wafer having an oxide film on the surface, a silicon wafer from which the surface oxide film has been removed, a quartz wafer, a Pyrex (registered trademark) glass wafer, sapphire (alumina), mica (mica), or the like is used. Can do. Further, those having a surface modified to make the surface of these substrates hydrophilic may be used.

ここでは、基板部２として、表面に酸化膜を有するシリコンウエハを用いた場合に関して説明する。
基板部２の上面には、疎水膜３が設けられている。疎水膜３の材質としては、例えば、フォトレジストなどの樹脂並びに金及びチタンなどの金属類を用いることができる。
さらに、基板部２の上面の長さ方向の両端部には、試料が収容される矩形平面状の収容部７，８が設けられている。両収容部７，８のうち、長さ方向の一端側の収容部を一方の収容部７とし、他端側の収容部を他方の収容部８とする。一方の収容部７及び他方の収容部８は、後述するように疎水膜３が剥離されることにより形成されている。一方の収容部７及び他方の収容部８のサイズは、１ｍｍ四方に設定されている。 Here, a case where a silicon wafer having an oxide film on the surface is used as the substrate portion 2 will be described.
A hydrophobic film 3 is provided on the upper surface of the substrate unit 2. As a material of the hydrophobic film 3, for example, a resin such as a photoresist and metals such as gold and titanium can be used.
Further, at both ends in the length direction of the upper surface of the substrate portion 2, rectangular flat accommodating portions 7 and 8 for accommodating the sample are provided. Of the two accommodating portions 7, 8, the accommodating portion on one end side in the length direction is referred to as one accommodating portion 7, and the accommodating portion on the other end side is referred to as the other accommodating portion 8. One accommodating portion 7 and the other accommodating portion 8 are formed by peeling the hydrophobic film 3 as described later. The size of one accommodating part 7 and the other accommodating part 8 is set to 1 mm square.

また、基板部２の上面の長さ方向の中央部には、両収容部７，８を結ぶ案内部９が設けられている。案内部９は、酸化膜が露出した複数の親水面１１と、疎水膜３からなる複数の疎水面１２とを備えている。親水面１１及び疎水面１２は、帯状に延ばされており、基板部２の短手方向に交互に形成されている。さらに、図２に示すように、一の親水面１１の幅寸法ｄ１は、他の親水面１１の幅寸法ｄ２よりも大きく設定されている。すなわち、親水面１１の幅寸法は、それぞれ異なるように設定されている。なお、親水面１１及び疎水面１２の長さ寸法は７００μｍに設定され、幅寸法は１〜５０μｍに設定されている。 In addition, a guide portion 9 that connects both the accommodating portions 7 and 8 is provided at the center of the upper surface of the substrate portion 2 in the length direction. The guide portion 9 includes a plurality of hydrophilic surfaces 11 from which the oxide films are exposed and a plurality of hydrophobic surfaces 12 made of the hydrophobic film 3. The hydrophilic surface 11 and the hydrophobic surface 12 extend in a band shape and are alternately formed in the short direction of the substrate portion 2. Further, as shown in FIG. 2, the width dimension d1 of one hydrophilic surface 11 is set larger than the width dimension d2 of the other hydrophilic surface 11. That is, the width dimensions of the hydrophilic surface 11 are set differently. In addition, the length dimension of the hydrophilic surface 11 and the hydrophobic surface 12 is set to 700 μm, and the width dimension is set to 1 to 50 μm.

このような構成のもと、例えば一方の収容部７に脂質分子を導入し、基板部２をバッファー溶液中に静置することにより、後述するように、親水面１１にわたって脂質二分子膜の単一膜が自発展開によって形成されるようになっている。そして、これら形成された脂質二分子膜の単一膜が、試料を輸送するための流路１５（図３に示す）として構成される。 Under such a configuration, for example, by introducing lipid molecules into one accommodating portion 7 and allowing the substrate portion 2 to stand in the buffer solution, a single lipid bilayer membrane is formed over the hydrophilic surface 11 as described later. A film is formed by spontaneous deployment. These formed single membranes of lipid bilayers are configured as a flow path 15 (shown in FIG. 3) for transporting the sample.

次いで、本実施形態におけるマイクロ流路素子１の製造方法について説明する。
まず、酸化膜が付されたシリコン基板上にフォトレジストを塗布する。すなわち、回転支持台に基板を固定して、その基板の上にフォトレジストを滴下する。そして、回転支持台を駆動して基板を高速回転させる。これにより、基板上に均一な膜厚を有するレジスト薄膜が形成される。このときのレジスト薄膜の膜厚は、数百ｎｍ〜数μｍとなる。 Next, a method for manufacturing the microchannel device 1 in the present embodiment will be described.
First, a photoresist is applied on a silicon substrate provided with an oxide film. That is, a substrate is fixed to a rotation support base, and a photoresist is dropped on the substrate. Then, the rotation support base is driven to rotate the substrate at a high speed. Thereby, a resist thin film having a uniform film thickness is formed on the substrate. The thickness of the resist thin film at this time is several hundred nm to several μm.

それから、露光装置によって、レジスト薄膜の上に所定のパターンを転写する。さらに、現像液によって現像を行い、転写されたパターンに応じて所定箇所のレジスト薄膜を剥離する。このとき、レジスト薄膜が残された部分が疎水膜３となり、レジスト薄膜が剥離された部分では酸化膜が露出する。
これにより、図１に示すマイクロ流路素子１が得られる。 Then, a predetermined pattern is transferred onto the resist thin film by an exposure apparatus. Further, development is performed with a developer, and the resist thin film at a predetermined location is peeled off according to the transferred pattern. At this time, the portion where the resist thin film is left becomes the hydrophobic film 3, and the oxide film is exposed at the portion where the resist thin film is peeled off.
Thereby, the microchannel device 1 shown in FIG. 1 is obtained.

なお、現像後の基板に金属を蒸着し、その後レジスト薄膜を有機溶剤で剥離する通常のリフトオフプロセスを用いることにより、蒸着した金属を疎水膜３として用いることができる。この場合の膜厚は、数ｎｍ〜数百ｎｍとなる。 The deposited metal can be used as the hydrophobic film 3 by using a normal lift-off process in which a metal is vapor-deposited on the substrate after development and then the resist thin film is peeled off with an organic solvent. In this case, the film thickness is several nm to several hundred nm.

次いで、本実施形態におけるマイクロ流路素子１の使用方法について説明する。
ここでは、一方の収容部７を試料の導入部とし、他方の収容部８を反応部とする。すなわち、他方の収容部８には、あらかじめ反応物質が付着しているものとする。
まず、試料を脂質分子に混入し、これら試料と脂質分子とを混合させた混合物Ｓ（図３に示す）を用意する。そして、その混合物Ｓを一方の収容部７に付着させる。このとき、脂質分子は室温・大気中で粘着性を有する固体であるため、混合物Ｓは一方の収容部７に容易に付着する。これによって、混合物Ｓが一方の収容部７に収容される。 Next, a method for using the microchannel device 1 in the present embodiment will be described.
Here, one accommodating part 7 is used as a sample introduction part, and the other accommodating part 8 is a reaction part. That is, it is assumed that the reactant is attached to the other accommodating portion 8 in advance.
First, a sample S is mixed in lipid molecules, and a mixture S (shown in FIG. 3) in which these samples and lipid molecules are mixed is prepared. And the mixture S is made to adhere to one accommodating part 7. FIG. At this time, the lipid molecules are sticky solids at room temperature and in the atmosphere, so that the mixture S easily adheres to the one accommodating portion 7. Thereby, the mixture S is accommodated in the one accommodating portion 7.

それから、混合物Ｓが収容された状態で、基板部２をバッファー溶液中に混合物ごと静置する。すると、図３に示すように、混合物Ｓのすそ野から、基板部２の上面に自己組織化によって、脂質二分子膜の単一膜が形成されていく。すなわち、脂質二分子膜の単一膜が、自発展開することによって形成されていく。なお、自発展開とは、基板部２の表面に付着した脂質の塊を中心に、自己組織化によって、基板部２の表面上に脂質二分子膜が成長して広がっていくことをいい、これは通常、バッファー水溶液下で生じる現象である。
これら脂質二分子膜の単一膜は、疎水面１２上には広がらず、親水面１１上を他方の収容部８に向けて広がっていく。そして、脂質二分子膜の単一膜が、他方の収容部８に到達する。これによって、一方の収容部７から他方の収容部８にわたって、脂質二分子膜の単一膜から構成される流路１５が形成される。 Then, in a state where the mixture S is accommodated, the substrate unit 2 is left in the buffer solution together with the mixture. Then, as shown in FIG. 3, a single membrane of lipid bilayer is formed from the bottom of the mixture S by self-assembly on the upper surface of the substrate portion 2. That is, a single membrane of lipid bilayer is formed by spontaneous development. Spontaneous development means that a lipid bilayer grows and spreads on the surface of the substrate part 2 by self-organization around the lipid mass attached to the surface of the substrate part 2. Is a phenomenon that usually occurs in an aqueous buffer solution.
These single membranes of lipid bilayers do not spread on the hydrophobic surface 12 but spread on the hydrophilic surface 11 toward the other accommodating portion 8. Then, a single membrane of the lipid bimolecular membrane reaches the other accommodating portion 8. As a result, a flow path 15 composed of a single membrane of a lipid bimolecular membrane is formed from one accommodating portion 7 to the other accommodating portion 8.

流路１５は、高さが５ｎｍであって、親水面１１の幅寸法が例えば１０μｍとすると、その横断面積は、０．０５μｍ^２となる。従来のマイクロ流路素子の流路の横断面積は、上述のように、数百〜数千μｍ^２であることから、本実施形態における流路１５の横断面積は、極めて小さいことがわかる。
加えて、従来のマイクロ流路素子においては、流路を微小化すると、試料を微量にすることができるが、その代償として溶液の粘性抵抗により流路内での試料の輸送が困難となってしまう。本実施形態においては、以下のようにして試料が容易に輸送される。
脂質分子には試料が混合されているため、自発展開によって流路１５が形成されていくことによって、試料が他方の収容部８に向けて移動させられる。すなわち、脂質二分子膜の単一膜を、流路１５そのものとして利用するだけでなく、さらに試料の担体として機能させている。 If the flow path 15 has a height of 5 nm and the width dimension of the hydrophilic surface 11 is, for example, 10 μm, the cross-sectional area is 0.05 μm ² . Since the cross-sectional area of the flow path of the conventional micro-channel element is several hundred to several thousand μm ² as described above, it can be seen that the cross-sectional area of the flow path 15 in this embodiment is extremely small.
In addition, in the conventional microchannel device, if the channel is miniaturized, the sample can be made very small. However, as a compensation, it is difficult to transport the sample in the channel due to the viscous resistance of the solution. End up. In the present embodiment, the sample is easily transported as follows.
Since the sample is mixed with the lipid molecule, the sample is moved toward the other accommodating portion 8 by forming the flow path 15 by spontaneous development. That is, a single membrane of a lipid bimolecular membrane is not only used as the channel 15 itself, but also functions as a sample carrier.

このようにして、他方の収容部８に試料を輸送し、反応物質と反応（相互作用）させる。このとき、基板部２の短手方向の中央付近と両端部とで、自発展開速度が異なることから、自発展開速度の速い中央付近の流路１５内を輸送された試料から順に、他方の収容部８に到達し反応物質と反応していく。
また、親水面１１の幅寸法がそれぞれ異なることから、輸送される試料の量がそれぞれの親水面１１で異なることになる。 In this way, the sample is transported to the other storage unit 8 and reacted (interacts) with the reactant. At this time, since the spontaneous deployment speed is different between the center part in the short direction of the substrate part 2 and both ends, the other container is accommodated in order from the sample transported in the channel 15 near the center where the spontaneous deployment speed is high. It reaches part 8 and reacts with the reactant.
Moreover, since the width dimensions of the hydrophilic surfaces 11 are different, the amount of the sample to be transported is different for each hydrophilic surface 11.

試料を反応物質と反応させてから、例えば、蛍光顕微鏡、表面プラズモン共鳴測定、原子間力顕微鏡などによって検出する。 The sample is reacted with the reactant and then detected by, for example, a fluorescence microscope, surface plasmon resonance measurement, atomic force microscope, or the like.

以上より、本実施形態におけるマイクロ流路素子１によれば、脂質二分子膜の単一膜を流路１５とすることから、流路を容易に微小化することができる。また、それら脂質二分子膜の単一膜を試料の担体として機能させることから、微小な流路であっても、容易かつ確実に試料を輸送することができる。したがって、試料が微量であってもハイスループットな分析を行うことができる。
特に、膜たんぱく質などのたんぱく質は、脂質二分子膜中への取り込みが容易であり、また、脂質二分子膜中のように生体類似の環境におかれることでのみ分子間相互作用を発現することが期待されるので、これらの分子に対してはむしろ脂質二分子膜中に取り込むことが前提になっている。また、脂質分子と結合した化合物を合成することにより、有機分子を脂質二分子膜中に容易に取り込むことが可能である。また、そのような化合物を合成しなくとも、脂質二分子膜の疎水部に有機分子を取り込むことも可能である。 As described above, according to the micro-channel device 1 in the present embodiment, the single channel of the lipid bilayer membrane is used as the channel 15, so that the channel can be easily miniaturized. Further, since the single membrane of these lipid bilayers functions as a sample carrier, the sample can be transported easily and reliably even in a minute channel. Therefore, high-throughput analysis can be performed even with a small amount of sample.
In particular, proteins such as membrane proteins can be easily incorporated into lipid bilayer membranes, and can only exhibit intermolecular interactions only when placed in a bio-similar environment like lipid bilayer membranes. Therefore, it is assumed that these molecules are incorporated into a lipid bilayer rather. In addition, by synthesizing a compound bonded to a lipid molecule, an organic molecule can be easily taken into the lipid bilayer membrane. It is also possible to incorporate organic molecules into the hydrophobic part of the lipid bilayer without synthesizing such a compound.

また、リソグラフィーによって基板部２を形成することから、迅速かつ容易に基板部２を製造することができる。すなわち、従来の３次元流路を形成するには、上述のプロセスによって固体基板上に２次元のパターンを形成し、その上からさらにもう一枚の固体基板を接着して３次元の流路を完成させる。このとき、接着面がマイクロ流路中にはみ出しても不都合であるし、また接着がしっかりなされないと流路からの液漏れなどが懸念される。さらに収容部などの設計・製造も必要である。このように３次元流路の形成には、本発明に係るマイクロ流路素子１の製造工程に加えて、さらなる工程が必要であり、かつその工程は容易ではなく、技術の積み重ねによるノウハウが必要である。 Further, since the substrate portion 2 is formed by lithography, the substrate portion 2 can be manufactured quickly and easily. That is, in order to form a conventional three-dimensional flow path, a two-dimensional pattern is formed on a solid substrate by the above-described process, and another solid substrate is adhered thereon to form a three-dimensional flow path. Finalize. At this time, it is inconvenient even if the adhesion surface protrudes into the microchannel, and if the adhesion is not secured, there is a concern of liquid leakage from the channel. In addition, the design and manufacture of the housing part is also necessary. Thus, in addition to the manufacturing process of the micro-channel device 1 according to the present invention, the formation of the three-dimensional channel requires an additional process, and the process is not easy, and know-how based on accumulated technology is required. It is.

また、基板部２に親水面１１が形成されていることから、脂質二分子膜の単一膜を自発展開により容易かつ確実に設けることができる。
また、基板部２に親水面１１と疎水面１２とが交互に設けられていることから、脂質二分子膜の単一膜の自発展開を案内することができ、一方の収容部７から他方の収容部８にわたって流路１５を確実に設けることができる。
さらに、自発展開速度の差異により、反応物質への到達に時間差を設けることができ、時間差による分析を行うことができる。
また、親水面１１の幅寸法がそれぞれ異なることから、輸送される試料の量がそれぞれの親水面１１で異なることから、反応物質に反応する試料の量的な差を設けることができ、それら量的差異による分析を行うことができる。 In addition, since the hydrophilic surface 11 is formed on the substrate portion 2, a single lipid bilayer membrane can be easily and reliably provided by spontaneous development.
Further, since the hydrophilic surface 11 and the hydrophobic surface 12 are alternately provided on the substrate portion 2, it is possible to guide the spontaneous development of a single membrane of the lipid bilayer membrane, and from the one accommodating portion 7 to the other The flow path 15 can be reliably provided over the accommodating portion 8.
Furthermore, due to the difference in spontaneous development speed, a time difference can be provided for reaching the reactant, and an analysis based on the time difference can be performed.
Further, since the hydrophilic surface 11 has different width dimensions, the amount of the sample to be transported differs from one hydrophilic surface 11 to another, so that a quantitative difference in the sample that reacts with the reactant can be provided. Can be analyzed by the difference.

なお、本実施形態においては、自発展開により試料を輸送するとしたが、これに代えて、脂質分子の拡散によって試料を輸送するようにしてもよい。すなわち、試料を導入する前に、あらかじめ脂質二分子膜の単一膜で親水面１１を被覆しておく。これによって流路１５があらかじめ形成される。なお、脂質二分子膜の単一膜による被覆は、自発展開によっても行うことができるが、ベシクルフュージョン法によれば、より短時間に大量に被覆を行うことができる。それから、一方の収容部７に形成された脂質二分子膜の単一膜に、試料を注入する。すると、脂質二分子膜の脂質分子が拡散し、これにより試料が他方の収容部８に輸送される。なお、拡散とは、脂質二分子膜を形成する個々の分子が、脂質二分子膜内でランダムに動くことをいう。つまり、自発展開による輸送は、脂質二分子膜の形成に合わせて試料を移動させるものであり、一方、拡散による輸送は、あらかじめ形成された脂質二分子膜内における分子の運動により移動させるものである。 In the present embodiment, it is assumed that the sample is transported by spontaneous development. However, instead of this, the sample may be transported by diffusion of lipid molecules. That is, before the sample is introduced, the hydrophilic surface 11 is previously coated with a single membrane of a lipid bilayer membrane. Thereby, the flow path 15 is formed in advance. The coating of the lipid bilayer membrane with a single membrane can be performed by spontaneous development, but according to the vesicle fusion method, the coating can be performed in a large amount in a shorter time. Then, the sample is injected into a single membrane of a lipid bilayer formed in one accommodating portion 7. Then, lipid molecules in the lipid bilayer membrane are diffused, whereby the sample is transported to the other storage unit 8. Diffusion means that individual molecules forming the lipid bilayer move randomly within the lipid bilayer. In other words, spontaneous transport transports the sample in line with the formation of the lipid bilayer, while diffusion transport transports the molecule by movement within the pre-formed lipid bilayer. is there.

また、一方の収容部７を試料の導入部とし、他方の収容部８を反応部としたが、これに限ることはなく、両収容部７，８のいずれも試料の導入部としてもよい。すなわち、一方の収容部７に混合物を付着させ、他方の収容部８に脂質分子と混合させた反応物を付着させる。それから上記と同様にしてバッファー溶液下に静置すると、両収容部７，８から、基板部２の長さ方向の中央に向けて、流路１５が形成されていき、親水面１１の途中位置で、試料と反応物質とが反応する。これにより、試料の反応が分析される。この場合、親水面１１が疎水面１２によって挟まれていることから、それぞれの親水面１１を独立の領域とすることができ、それぞれの親水面１１の試料同士を交じらせることなく、確実に反応させることができる。このとき、親水面１１の幅寸法をそれぞれ異ならせることにより、試料の量的な差異による反応を高精度に分析することができる。 In addition, although one accommodating portion 7 is a sample introducing portion and the other accommodating portion 8 is a reaction portion, the present invention is not limited to this, and both the accommodating portions 7 and 8 may be sample introducing portions. That is, the mixture is attached to one housing part 7 and the reactant mixed with lipid molecules is attached to the other housing part 8. Then, when it is left under the buffer solution in the same manner as described above, the flow path 15 is formed from both of the accommodating parts 7 and 8 toward the center in the length direction of the substrate part 2, and the intermediate position of the hydrophilic surface 11. Thus, the sample and the reactant react. Thereby, the reaction of the sample is analyzed. In this case, since the hydrophilic surface 11 is sandwiched between the hydrophobic surfaces 12, each hydrophilic surface 11 can be made an independent region, and the samples of the respective hydrophilic surfaces 11 can be reliably obtained without crossing each other. Can be reacted. At this time, by making the width dimensions of the hydrophilic surface 11 different, it is possible to analyze the reaction due to the quantitative difference of the samples with high accuracy.

また、案内部９が親水面１１と疎水面１２とからなるとしたが、これに限ることはなく、親水面１１のみとしてもよい。
また、親水面１１の幅寸法が異なるものとしたが、これに限ることはなく、それぞれの幅寸法を均一にしてもよい。
さらに、一方の収容部７及び他方の収容部８のサイズは、１ｍｍ四方としたが、これに限ることはなく、その数値は適宜変更可能である。例えば、０．１ｍｍ四方〜５ｍｍ四方であってもよい。また、一方の収容部７及び他方の収容部８の形状は矩形以外にも、適宜変更可能である。
また、親水面１１及び疎水面１２の長さ寸法は７００μｍに設定され、幅寸法は１〜５０μｍに設定されているとしたが、これに限ることはなく、その数値は適宜変更可能である。例えば、長さ寸法を１００μｍ〜２０００μｍの範囲に設定し、幅寸法を０．１μｍ〜１００μｍの範囲に設定してもよい。 Moreover, although the guide part 9 consists of the hydrophilic surface 11 and the hydrophobic surface 12, it is not restricted to this, It is good also as only the hydrophilic surface 11. FIG.
Moreover, although the width dimension of the hydrophilic surface 11 shall differ, it is not restricted to this, You may make each width dimension uniform.
Furthermore, although the size of one accommodating part 7 and the other accommodating part 8 was 1 mm square, it is not restricted to this, The numerical value can be changed suitably. For example, it may be 0.1 mm square to 5 mm square. Moreover, the shape of one accommodating part 7 and the other accommodating part 8 can be suitably changed besides a rectangle.
Moreover, although the length dimension of the hydrophilic surface 11 and the hydrophobic surface 12 was set to 700 micrometers, and the width dimension was set to 1-50 micrometers, it is not restricted to this, The numerical value can be changed suitably. For example, the length dimension may be set in a range of 100 μm to 2000 μm, and the width dimension may be set in a range of 0.1 μm to 100 μm.

（実施例１）
ここで、本実施形態におけるマイクロ流路素子１の実施例について以下に説明する。
＜マイクロ流路素子の製造とその機能確認＞
（１）フォトレジスト製マイクロ流路素子の製造
３００ｎｍの酸化絶縁膜を表面に有するシリコンウエハ上に、以下に述べるプロセスを経て、図２に示すマイクロ流路素子を得た。
すなわち、４インチシリコンウエハに、プライマーとしてヘキサメチルジシロキサンを滴下し、毎分５００回転で３０秒間、引き続き毎分２０００回転で３０秒間スピンコートした。続いて、フォトレジスト（ＴＳＭＲ―Ｖ３、東京応化工業株式会社製）を滴下し、毎分５００回転で３０秒間、引き続き毎分２０００回転で３０秒間スピンコートした。 Example 1
Here, an example of the microchannel device 1 in the present embodiment will be described below.
<Manufacturing of micro-channel device and confirmation of its function>
(1) Manufacture of Photoresist Microchannel Device A microchannel device shown in FIG. 2 was obtained through a process described below on a silicon wafer having a 300 nm oxide insulating film on its surface.
That is, hexamethyldisiloxane was dropped onto a 4-inch silicon wafer as a primer, and spin-coated at 500 rpm for 30 seconds and subsequently at 2000 rpm for 30 seconds. Subsequently, a photoresist (TSMR-V3, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was dropped, and spin coating was performed at 500 rpm for 30 seconds, followed by spin coating at 2000 rpm for 30 seconds.

このウエハを１２０℃のオーブンで９０秒間ベーキングした。これをフォトマスクによって露光感光し、引き続き現像した。さらに、現像によって得られたウエハを切り分けた。これにより、フォトレジストによってマイクロ流路素子がシリコン表面上に製造された。製造されたマイクロ流路素子の流路の高さは、フォトレジストの膜厚に等しく、およそ1μmであった。 This wafer was baked in an oven at 120 ° C. for 90 seconds. This was exposed and exposed with a photomask and subsequently developed. Further, the wafer obtained by development was cut out. Thereby, the microchannel element was manufactured on the silicon surface by the photoresist. The height of the channel of the manufactured microchannel device was equal to the film thickness of the photoresist, and was about 1 μm.

（２）脂質二分子膜の展開
卵黄由来フォスファチジルコリン（Ｌ−α―ＰＣ）６．１５ｍｇと、フルオレセイン色素が結合した１，２‐ジヘキサデカノイル‐ｓｎ‐グリセロ‐３‐フォスフォエタノールアミン（フルオレセイン‐ＤＨＰＥ）０．１０ｍｇを、クロロホルム３ｍＬに溶解させて、混合した（フルオレセイン濃度１ｍｏｌ％）。
これをガラスびんの中にとり、クロロホルムを蒸発させ、混合した脂質分子でできた膜をガラスびんの内壁に形成した。これをさらに真空下で１２時間乾燥させ、クロロホルムを除去した。得られた膜は、空気中・室温において、粘張性を有する固体であった。
次いで、ガラス製キャピラリーを作製し、その尖端で上記の粘張な膜を掻き取り、掻き取った物質を一方の収容部に付着させた。試料は、およそ直径１００μｍの塊であった。 (2) Development of lipid bilayer membrane Yolk-derived phosphatidylcholine (L-α-PC) 6.15 mg and 1,2-dihexadecanoyl-sn-glycero-3-phosphoethanol combined with fluorescein dye 0.10 mg of amine (fluorescein-DHPE) was dissolved in 3 mL of chloroform and mixed (fluorescein concentration 1 mol%).
This was placed in a glass bottle, chloroform was evaporated, and a film made of mixed lipid molecules was formed on the inner wall of the glass bottle. This was further dried under vacuum for 12 hours to remove chloroform. The obtained film was a solid having viscosity in air and at room temperature.
Next, a glass capillary was prepared, and the sticky film was scraped off at the tip of the glass capillary, and the scraped substance was attached to one housing portion. The sample was a lump with a diameter of approximately 100 μm.

この試料を蛍光顕微鏡で観察すると、青色入射光による励起によって、脂質に含まれるフルオレセイン色素由来の緑色の蛍光が見られた。この状態で、蛍光顕微鏡の対物レンズと試料との間に、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン（Ｔｒｉｓ）１０ｍＭ、ＮａＣｌ：１００ｍＭの濃度で、ＨＣｌによりｐＨ７．６に調整されたバッファー溶液を静かに注いだ。これにより、マイクロ流路素子の表面に付着した脂質の塊はバッファー溶液中におかれるが、バッファー溶液には溶け出さない。 When this sample was observed with a fluorescence microscope, green fluorescence derived from a fluorescein dye contained in lipid was observed by excitation with blue incident light. In this state, a buffer solution adjusted to pH 7.6 with HCl at a concentration of 10 mM Tris (hydroxymethyl) aminomethane (Tris) and NaCl: 100 mM is gently poured between the objective lens of the fluorescence microscope and the sample. It is. As a result, the lipid mass attached to the surface of the microchannel device is placed in the buffer solution, but does not dissolve in the buffer solution.

さらに、基板部の表面近傍のみを観察するために、顕微鏡として共焦点レーザー蛍光顕微鏡を用いて観察を行った。その結果、図４に示すように、基板部の表面の親水面であるＳｉＯ２膜上に成長する脂質二分子膜が、内包する色素フルオレセインの蛍光（励起光４８８ｎｍ、蛍光５０５―５２５ｎｍ）像として得られた。一方の収容部内において自発展開し始めた膜は、図４の時間経過の説明図に示すように、流路の入り口に差し掛かり、さらに流路の内部へと自発展開していく。脂質二分子膜は、流路の親水面にのみ展開していき、レジストでできた膜の上には展開しない。また、流路の導入口において、自発展開速度が遅延するなどの不都合は確認されなかった。 Furthermore, in order to observe only the surface vicinity of a board | substrate part, it observed using the confocal laser fluorescence microscope as a microscope. As a result, as shown in FIG. 4, a lipid bimolecular film that grows on the SiO 2 film, which is the hydrophilic surface of the substrate portion, is obtained as a fluorescence (excitation light 488 nm, fluorescence 505-525 nm) image of the dye fluorescein encapsulated. It was. As shown in the explanatory diagram of the passage of time in FIG. 4, the film that has begun to spontaneously expand in one housing portion reaches the entrance of the flow path and further expands spontaneously into the flow path. The lipid bilayer membrane develops only on the hydrophilic surface of the flow path and does not spread on the membrane made of resist. In addition, inconveniences such as a delay in the spontaneous deployment speed at the inlet of the channel were not confirmed.

（実施例２）
＜金属製マイクロ流路素子の動作確認＞
（１）金属製マイクロ流路素子の製造
上述の実施例１と同様に、フォトレジストによるマイクロ流路素子を製造した。そして、スパッタ蒸着法によって、ウエハ上にチタンを５ｎｍ蒸着し、引き続き金を４５ｎｍ蒸着した。スパッタ蒸着を行った後のウエハは、メチルエチルケトンに浸漬して超音波を加えることによって、レジストを溶解・剥離する（リフトオフプロセス）。そして、純水流水下で洗浄し、金属製マイクロ流路素子を得た。この場合の流路の高さは、蒸着した金属の総量の膜厚に等しく、５０ｎｍであった。スパッタ蒸着をチタン５ｎｍのみとした、流路高さ５ｎｍのマイクロ流路素子も同時に製造した。 (Example 2)
<Operation check of metal micro-channel element>
(1) Manufacture of metal micro-channel device In the same manner as in Example 1 described above, a micro-channel device using a photoresist was manufactured. Then, 5 nm of titanium was vapor-deposited on the wafer by sputtering vapor deposition, followed by 45 nm of gold. The wafer after the sputter deposition is immersed in methyl ethyl ketone and ultrasonic waves are applied to dissolve and peel the resist (lift-off process). And it wash | cleaned under a pure water flow, and obtained the metal microchannel element. The height of the flow path in this case was equal to the total film thickness of the deposited metal and was 50 nm. A microchannel element having a channel height of 5 nm was also produced at the same time by sputtering only with 5 nm of titanium.

（２）脂質二分子膜の展開
卵黄由来フォスファチジルコリン（Ｌ−α―ＰＣ）１．６３ｍｇと、クマリン色素が結合した１，２‐ジミリストイル‐ｓｎ‐グリセロ‐３‐フォスフォエタノールアミン（クマリン‐ＤＨＰＥ）０．１０ｍｇを、クロロホルム３ｍＬに溶解させて、混合した（クマリン濃度５ｍｏｌ％）。
これをガラスびんの中にとり、クロロホルムを蒸発させ、混合した脂質分子でできた膜をガラスびんの内壁に形成した。これをさらに真空下で１２時間乾燥させ、クロロホルムを除去した。得られた膜は、空気中・室温において、粘張性を有する固体であった。
次いで、ガラス製キャピラリーを作製し、その尖端で上記の粘張な膜を掻き取り、掻き取った物質を一方の収容部に付着させた。試料は、およそ直径１００μｍの塊であった。 (2) Development of lipid bilayer membrane Yolk-derived phosphatidylcholine (L-α-PC) 1.63 mg and 1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine (coumarin dye bound) 0.10 mg of coumarin-DHPE) was dissolved in 3 mL of chloroform and mixed (coumarin concentration 5 mol%).
This was placed in a glass bottle, chloroform was evaporated, and a film made of mixed lipid molecules was formed on the inner wall of the glass bottle. This was further dried under vacuum for 12 hours to remove chloroform. The obtained film was a solid having viscosity in air and at room temperature.
Next, a glass capillary was prepared, and the sticky film was scraped off at the tip of the glass capillary, and the scraped substance was attached to one housing portion. The sample was a lump with a diameter of approximately 100 μm.

次いで、上記実施例１と同様に、蛍光顕微鏡で観察後、対物レンズとマイクロ流路素子との間に静かにバッファー水溶液を注いだ。その後の時間発展を、レーザー共焦点顕微鏡で観察した（励起光４０５ｎｍ、蛍光４３０〜４６０ｎｍ）。パターンの形状どおりに時間発展する脂質二分子膜を証明する、クマリン由来の４３０ｎｍ〜４６０ｎｍの蛍光が観察された。これにより、脂質二分子膜の膜厚５ｎｍと等しい厚さのパターンでも、脂質二分子膜が選択的にＳｉＯ２面上を自発展開していることが確認された。したがって、パターンを形成する材料の厚さは、脂質二分子膜の膜厚以上あれば、マイクロ流路素子は動作する。 Next, in the same manner as in Example 1, after observing with a fluorescence microscope, a buffer aqueous solution was gently poured between the objective lens and the microchannel device. Subsequent time evolution was observed with a laser confocal microscope (excitation light 405 nm, fluorescence 430 to 460 nm). Fluorescence from 430 nm to 460 nm derived from coumarin was observed, demonstrating a lipid bilayer that evolves with time according to the shape of the pattern. Thereby, it was confirmed that the lipid bilayer selectively expands on the SiO2 surface spontaneously even in a pattern having a thickness equal to the thickness of 5 nm of the lipid bilayer. Therefore, if the thickness of the material forming the pattern is equal to or greater than the thickness of the lipid bilayer membrane, the microchannel device operates.

（実施例３）
＜マイクロ流路素子による分子間相互作用の検出＞
本実施例においては、一方の収容部と他方の収容部との双方を試料の導入部とした。すなわち、両収容部から互いに接近する方向に流路を通して自発展開する脂質二分子膜が、流路の中心付近で衝突し、両収容部に導入した試料間の分子間相互作用が生じる。したがって、この場合の流路は反応部を兼ねることとなる。 (Example 3)
<Detection of molecular interaction by microchannel device>
In the present embodiment, both the one accommodating portion and the other accommodating portion are used as sample introduction portions. That is, the lipid bilayer membrane that spontaneously develops through the flow channel in a direction approaching from both housings collides near the center of the flow channel, and an intermolecular interaction occurs between the samples introduced into both housings. Therefore, the flow path in this case also serves as a reaction part.

上記実施例と同様に作製したＬ‐α‐ＰＣとフルオレセイン‐ＤＨＰＥとの粘張性を有する混合物、及び、Ｌ‐α‐ＰＣとクマリン‐ＤＨＰＥとの粘張性を有する混合物を、両収容部にそれぞれ付着させた。これを上記実施例１と同様に蛍光顕微鏡観察し、さらに対物レンズとマイクロ流路素子との間を、上記実施例１のバッファー水溶液で浸漬し、自発展開する脂質二分子膜を観察した。 The container having the viscous properties of L-α-PC and fluorescein-DHPE and the viscous property of L-α-PC and coumarin-DHPE produced in the same manner as in the above-described examples were both contained in the container. Respectively. This was observed with a fluorescence microscope in the same manner as in Example 1 above, and further, immersed between the objective lens and the microchannel device in the aqueous buffer solution of Example 1 above, the lipid bilayer membrane that spontaneously developed was observed.

図５（ａ）及び（ｂ）は、二つの脂質二分子膜が衝突する前後のレーザー共焦点顕微鏡の観察像、及び、フルオレセイン蛍光とクマリン蛍光との相対強度のグラフを示すものである。 FIGS. 5A and 5B show observation images of a laser confocal microscope before and after collision of two lipid bilayers, and a graph of relative intensities of fluorescein fluorescence and coumarin fluorescence.

両観察の時間差は１分である。４８８ｎｍ励起光により励起して得られた５０５ｎｍ〜５２５ｎｍの発光（フルオレセイン由来）を黒で示し、４０５ｎｍ励起光により励起して得られた４３０ｎｍ〜４６０ｎｍの発光（クマリン由来）を薄い灰色で示した。フルオレセイン、クマリンは、脂質二分子膜により流路に導入されている。二つの脂質二分子膜が衝突する前は、図５（ａ）の観察像に示すように、フルオレセイン及びクマリンはそれぞれ独立に、対応する励起光のもとで発光する。しかし、二つの脂質二分子膜が衝突した直後には、図５（ｂ）の観察像に示すように、フルオレセインの発光がより広い領域で観察され、クマリンの発光領域は減少する。 The time difference between the two observations is 1 minute. Luminescence of 505 nm to 525 nm (derived from fluorescein) obtained by excitation with 488 nm excitation light is shown in black, and emission of 430 nm to 460 nm (derived from coumarin) obtained by excitation with 405 nm excitation light is shown in light gray. Fluorescein and coumarin are introduced into the channel by a lipid bilayer. Before the two lipid bilayers collide, fluorescein and coumarin emit light independently under the corresponding excitation light, as shown in the observed image of FIG. However, immediately after the collision between the two lipid bilayers, as shown in the observation image of FIG. 5B, the emission of fluorescein is observed in a wider region, and the emission region of coumarin decreases.

この原因は、フルオレセインとクマリンとが近接することによって、フルオレセインと
クマリンとの間に、蛍光共鳴エネルギー移動として知られる分子間相互作用が働いたためである。実際、二つの脂質二分子膜が衝突した直後から、フルオレセイン及びクマリンは、ともに互いの脂質二分子膜中に拡散して広がる。クマリンもフルオレセインを輸送してきた脂質二分子膜中に拡散するはずであるが、励起されたクマリンは、蛍光共鳴エネルギー移動によりフルオレセインに励起エネルギーを緩和するため、クマリンの発光がみられず、代わりにフルオレセインの発光が観察されることによる。 This is because an intermolecular interaction known as fluorescence resonance energy transfer is activated between fluorescein and coumarin due to the proximity of fluorescein and coumarin. Indeed, fluorescein and coumarin both diffuse and spread into each other's lipid bilayer immediately after the two lipid bilayers collide. Coumarin should also diffuse into the lipid bilayer that has transported fluorescein, but the excited coumarin relaxes the excitation energy to fluorescein by fluorescence resonance energy transfer, so no coumarin luminescence was seen. This is because luminescence of fluorescein is observed.

図５において、グラフの縦軸はそれぞれの光の相対強度を示し、横軸は観察像の距離（位置）に対応している。グラフでは、衝突前後におけるフルオレセイン由来の発光を実線で示し、クマリン由来の発光を点線で示している。
衝突前には、図５（ａ）のグラフに示すように、おのおのの発光はほぼ同じ強度で独立に観察されたが、衝突後は、図５（ｂ）のグラフに示すように、フルオレセインの発光領域がクマリンを輸送してきた脂質二分子膜内に大きく広がっていることが明らかに示された。
これにより、本実施例のマイクロ流路素子が、流路を用いて目的の分子を目的の場所に輸送し、分子間相互作用を検出する用途に適することが示された。 In FIG. 5, the vertical axis of the graph indicates the relative intensity of each light, and the horizontal axis corresponds to the distance (position) of the observation image. In the graph, the light emission derived from fluorescein before and after the collision is shown by a solid line, and the light emission derived from coumarin is shown by a dotted line.
Before the collision, as shown in the graph of FIG. 5 (a), each luminescence was independently observed at almost the same intensity, but after the collision, as shown in the graph of FIG. It was clearly shown that the luminescent region spreads widely in the lipid bilayer that transported coumarin.
Thereby, it was shown that the microchannel device of this example is suitable for an application in which a target molecule is transported to a target location using a channel and an intermolecular interaction is detected.

（実施例４）
＜ハイスループット化の例＞
上記実施例３において示した分子間相互作用分析をハイスループット化するマイクロ流路素子を設計した。
図６は、基板部２の表面に形成されたパターンを示している。
基板部２の中央部に、一方の収容部７が設けられ、この一方の収容部７の周囲を囲むようにして、他方の収容部８が複数設けられている。そして、親水面１１は、一方の収容部７から、複数設けられた他方の収容部８のそれぞれに対して、放射状に延在している。 Example 4
<Example of high throughput>
A microchannel device was designed to increase the throughput of the intermolecular interaction analysis shown in Example 3 above.
FIG. 6 shows a pattern formed on the surface of the substrate unit 2.
One accommodating portion 7 is provided at the center of the substrate portion 2, and a plurality of other accommodating portions 8 are provided so as to surround the one accommodating portion 7. The hydrophilic surface 11 extends radially from one housing portion 7 to each of the plurality of other housing portions 8 provided.

このような構成のもと、一方の収容部７に試料を導入し、放射状に広がる親水面１１にわたって、脂質二分子膜が自発展開していく。これにより、流路が形成され、他方の収容部８まで試料が輸送される。
これにより、他方の収容部８を反応部とし、最大で反応部の数だけ分子間相互作用の分析を行うことができる。 Under such a configuration, a sample is introduced into one accommodating portion 7, and the lipid bilayer membrane spontaneously develops over the hydrophilic surface 11 that spreads radially. As a result, a flow path is formed, and the sample is transported to the other storage unit 8.
Thereby, the other accommodation part 8 can be made into the reaction part, and the analysis of an intermolecular interaction can be performed for the number of reaction parts at the maximum.

なお、基板部２上のパターンは、適宜変更可能である。
図７は、基板部２の表面に形成されたパターンの変形例を示している。
基板部２の一端部に一方の収容部７が複数設けられ、他端部に他方の収容部８が複数設けられている。そして、それら複数の収容部７，８同士がそれぞれ親水面１１を介して接続されている。
これにより、両収容部７，８に、それぞれ独立に試料を導入でき、複数の独立な分子間相互作用を同時に分析することができる。この場合、反応部は流路の中心付近となるため、その領域を例えば蛍光顕微鏡の一視野で観察することができ、ハイスループット化に貢献する。 In addition, the pattern on the board | substrate part 2 can be changed suitably.
FIG. 7 shows a modification of the pattern formed on the surface of the substrate unit 2.
A plurality of one accommodating portions 7 are provided at one end of the substrate portion 2, and a plurality of the other accommodating portions 8 are provided at the other end. And these some accommodating parts 7 and 8 are connected via the hydrophilic surface 11, respectively.
Thereby, a sample can be independently introduced into both accommodating parts 7 and 8, and a plurality of independent intermolecular interactions can be analyzed simultaneously. In this case, since the reaction part is near the center of the flow path, the region can be observed with, for example, one field of view of a fluorescence microscope, which contributes to high throughput.

なお、上記実施例１〜４においては、全て室温で実施した。ただし、試料に応じてその温度を変更してもよい。
また、本発明の技術範囲は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。 In addition, in said Examples 1-4, all implemented at room temperature. However, the temperature may be changed according to the sample.
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明に係るマイクロ流路素子の実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows embodiment of the microchannel element which concerns on this invention. 図１のマイクロ流路素子を示す平面図である。It is a top view which shows the microchannel element of FIG. 図２の基板部上において、脂質二分子膜が自発展開する様子を示す平面図である。It is a top view which shows a mode that a lipid bilayer membrane expand | deploys spontaneously on the board | substrate part of FIG. 図２の基板部上において、脂質二分子膜が自発展開していく様子を時間ごとに示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that a lipid bilayer is developing spontaneously on the board | substrate part of FIG. 二つの脂質二分子膜が衝突する前後のレーザー共焦点顕微鏡の観察像、及び、フルオレセイン蛍光とクマリン蛍光との相対強度のグラフを示すものであって、（ａ）は衝突前の様子を示す図、（ｂ）は衝突後の様子を示す図である。The observation image of the laser confocal microscope before and after two lipid bilayers collide, and the graph of the relative intensity of fluorescein fluorescence and coumarin fluorescence are shown, (a) is a figure which shows the mode before a collision. (B) is a figure which shows the mode after a collision. 図２の基板部上の他のパターンを示す平面図である。It is a top view which shows the other pattern on the board | substrate part of FIG. 図６の基板部上のパターンの変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the modification of the pattern on the board | substrate part of FIG.

Explanation of symbols

１マイクロ流路素子
２基板部
１１親水面
１２疎水面
１５流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microchannel element 2 Substrate part 11 Hydrophilic surface 12 Hydrophobic surface 15 Channel

Claims

A microchannel device for analyzing a sample,
A substrate section;
Provided on the substrate portion, and a flow path for transporting the sample,
The channel is constituted by a single membrane of a lipid bilayer membrane,
A single membrane of the lipid bilayer is configured by spontaneous development,
The microchannel device , wherein the sample is transported by the spontaneous deployment .

A hydrophilic surface is provided on the substrate part,
The microchannel element according to claim 1, wherein the channel is provided on the hydrophilic surface.

The microchannel element according to claim 2, wherein the substrate portion is provided with hydrophobic surfaces and hydrophilic surfaces alternately.

The microchannel device according to any one of claims 1 to 3, wherein there are a plurality of the channels, and each channel is set to have a different size .