JP2950549B2 - Bio element - Google Patents
Bio elementInfo
- Publication number
- JP2950549B2 JP2950549B2 JP1093004A JP9300489A JP2950549B2 JP 2950549 B2 JP2950549 B2 JP 2950549B2 JP 1093004 A JP1093004 A JP 1093004A JP 9300489 A JP9300489 A JP 9300489A JP 2950549 B2 JP2950549 B2 JP 2950549B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion
- thin film
- cell
- aqueous solution
- bio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、生物の神経細胞における情報発現およびそ
の伝達機構に近似する機能を有するバイオ素子に関す
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bioelement having a function similar to the expression of information in a nerve cell of an organism and its transmission mechanism.
（従来の技術） 従来のコンピューターは、代表的なシリコン半導体素
子を用いて構成されており、いわゆるフォン・ノイマン
方式の直列型の論理演算を実行するものである。この方
式は周知のように、正確な論理演算には適している。し
かしこの方式では情報の並列処理が困難であり、高等生
物の脳が得意とするパターン認識が不得意である。(Prior Art) A conventional computer is configured using a typical silicon semiconductor element, and executes a so-called von Neumann-type serial logic operation. As is well known, this method is suitable for accurate logical operations. However, in this method, parallel processing of information is difficult, and the pattern recognition that the brain of higher organisms is good at is not good.
また従来のコンピューターは、上述のようにシリコン
半導体などの無機系素子から構成されている。このた
め、脳における機能であるニューロン間の結合を適宜変
化させて学習・記憶を行なうことには適していない。Further, a conventional computer is formed of an inorganic element such as a silicon semiconductor as described above. Therefore, it is not suitable for learning and memory by appropriately changing the connection between neurons, which is a function in the brain.
上述の、脳に見られるパターン認識や学習・記憶機能
が実際にどのような原理に基づくものであるか、また、
どのような素子を用いて実行されているのかに関しては
未だ不明な点が多く、多数の研究者がこれらの解明を行
なっている。The above-mentioned principles of pattern recognition and learning / memory functions found in the brain are actually based on
There are still many unclear points about what kind of device is used, and many researchers have elucidated these.
たとえば、下記文献参照。 For example, see the following document.
（１）J.V.Brunt、バイオテクノロジーBiotechnology、
Vol.3、march1985、209〜215頁 （２）Toko et al、バイオフィジカル ケミストリーBi
ophys.Chem.23、（1986）、201〜210頁 （３）相沢、学術月報Vol.38、No.12、1985、837〜840
頁 そこで、このような生物の情報処理機能の詳細を解明
し、それを模倣することができれば、従来の上記フォン
・ノイマン方式のコンピューターの不得意な情報処理を
可能とする全く新方式のコンピューター、すなわちバイ
オコンピューターを実現することが可能であると考えら
れている。(1) JVBrunt, Biotechnology,
Vol.3, March1985, pp.209-215 (2) Toko et al, Biophysical Chemistry Bi
ophys. Chem. 23, (1986), pp. 201-210 (3) Aizawa, Academic Monthly Vol. 38, No. 12, 1985, 837-840
Page So, if we could elucidate the details of such information processing functions of living things and imitate them, a completely new type of computer that would be able to perform information processing weakness of the conventional von Neumann computer, That is, it is considered that a biocomputer can be realized.
生物は一般に、外界から種々の刺激を受ける。この刺
激を受容器において入力し、そしてニューロンで構成さ
れる脳で情報として知覚する。Organisms are generally subjected to various stimuli from the outside world. This stimulus is input at a receptor and is perceived as information in the brain composed of neurons.
各ニューロンでは、軸索末端に神経インパルスが到達
すると、小胞体中に内包されていた化学物質がシナプス
前膜より放出される。この化学物質は隣接する他のニュ
ーロンの後膜まで拡散して、後膜上のレセプタに結合す
る。この結果、隣接する他のニューロンにおいて新たな
神経インパルスが誘起される。In each neuron, when a nerve impulse reaches the axon terminal, chemicals contained in the endoplasmic reticulum are released from the presynaptic membrane. The chemical diffuses into the posterior membrane of other neighboring neurons and binds to receptors on the posterior membrane. As a result, a new nerve impulse is induced in another adjacent neuron.
脳では、このような神経インパルスの数やパターンの
変化により情報処理を行なっている。また、ニューロン
間の情報伝達にはイオンや化学物質が関与しており、こ
れによりニューロン間の接合部、すなわちシナプスの機
能変化、形態変化が引き起こされ、学習・記憶が行われ
るのである。In the brain, information processing is performed by changing the number or pattern of such nerve impulses. In addition, ions and chemicals are involved in the transmission of information between neurons, which causes changes in the functions and morphology of junctions between neurons, that is, changes in synapses, and learning and memory are performed.
発明者等は先に、かかるニューロンにおける情報伝達
機能を模倣した素子を提案した（たとえば特願昭63−09
6851号、特願昭63−192116号）。The inventors have previously proposed an element that mimics the information transmission function of such a neuron (for example, Japanese Patent Application No. 63-0963).
No. 6851, Japanese Patent Application No. 63-192116).
これらの素子は、一例として、味覚細胞に対して刺激
を与える刺激物質、たとえば塩イオンを含むイオン性水
溶液中に設置されている。そして、該刺激物質による刺
激でイオン透過性が変化し、電位発振または発振パター
ン変化などの電気信号を発生する生体類似薄膜を、情報
伝達のために使用したものである。These elements are provided, for example, in a stimulating substance that stimulates taste cells, for example, an ionic aqueous solution containing salt ions. Then, a bio-like thin film, whose ion permeability changes due to stimulation by the stimulus substance and generates an electric signal such as potential oscillation or oscillation pattern change, is used for information transmission.
（発明が解決しようとする課題） しかし上述したような素子において、生体類似薄膜
は、該薄膜の機能が保持されているにもかかわらず系の
平衡化、すなわち、薄膜の両側のイオン濃度差の低下に
より、電気的インパルスの発生が停止してしまうことが
ある。したがって、素子機能の持続性に限界が免れなか
った。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above-described device, the bio-like thin film balances the system even though the function of the thin film is maintained, that is, the difference in ion concentration between both sides of the thin film. Due to the decrease, the generation of the electrical impulse may be stopped. Therefore, there was no limit to the continuity of the device function.
特に生体類似薄膜として興奮性人工膜を用い、これに
数秒周期の電気的インパルスを発生させるために、直流
電流を印加すると、素子機能の持続時間はさらに低下す
る。Particularly, when an excitable artificial membrane is used as a thin film similar to a living body and a direct current is applied to generate an electrical impulse with a period of several seconds, the duration of the device function is further reduced.
さらに、素子の小型化を図ろうとする場合、素子セル
内に保持しているイオンの絶対量も少なくなる。これに
よっても、素子機能の持続時間が短くなるなどの問題を
免れない。Further, when the size of the device is to be reduced, the absolute amount of ions held in the device cell is also reduced. This also inevitably causes problems such as a short duration of the element function.
本発明は、上述したような興奮性人工膜を生体類似薄
膜として用いたバイオ素子において、素子機能すなわち
生体類似薄膜の電気的な発振の持続時間に限界があると
いう問題点を除去し、生体類似薄膜の電気的な発振が長
時間持続するようにしたものである。The present invention eliminates the problem that the device function, that is, the duration of electric oscillation of the bio-like thin film is limited in the bio-device using the excitable artificial membrane as a bio-like thin film as described above. The electric oscillation of the thin film is made to last for a long time.
（課題を解決するための手段） 本発明者等は、イオン性水溶液中に、両側にイオン濃
度差を設けて隔膜として設置される薄膜について検討を
重ねた結果、本発明に到達したのである。(Means for Solving the Problems) The present inventors have repeatedly studied a thin film provided as a diaphragm with an ion concentration difference on both sides in an ionic aqueous solution, and as a result, have reached the present invention.
すなわち本発明は、第１のイオン性水溶液を満たす第
１のセルと、第２のイオン性水溶液を満たす第２のセル
と、第１のイオン性水溶液と第２のイオン性水溶液とを
隔てるように、第１のセルと第２のセルの間に設けられ
た薄膜とから構成されるバイオ素子である。That is, the present invention separates the first cell filled with the first ionic aqueous solution, the second cell filled with the second ionic aqueous solution, and the first ionic aqueous solution from the second ionic aqueous solution. In addition, the present invention provides a bio-element comprising a thin film provided between a first cell and a second cell.
この薄膜は、生体刺激物質による刺激で第１のイオン
性水溶液のイオンの透過性を変え、電位発振または発振
パターン変化などの電気信号を発生する生体類似薄膜
と、光による可逆的異性化で第２のイオン性水溶液のイ
オンを一方向に透過させるイオン透過機能性膜とから構
成される。This thin film changes the permeability of ions of the first ionic aqueous solution by stimulation with a biological stimulating substance, and generates a biologically similar thin film that generates an electrical signal such as potential oscillation or oscillation pattern change. And an ion-permeable functional membrane that allows the ions of the ionic aqueous solution to pass in one direction.
（作用） 本発明のバイオ素子においては、上記生体類似薄膜を
中心として、一方の側から他方の側にイオンが移動す
る。このイオンの移動により、素子機能すなわち上記生
体類似薄膜の電気的な発振が発生する。この際、上記生
体類似薄膜の両側のイオン濃度差は減少する。(Function) In the bioelement of the present invention, ions move from one side to the other side with the bio-like thin film as the center. Due to the movement of the ions, an element function, that is, an electrical oscillation of the bio-like thin film is generated. At this time, the ion concentration difference on both sides of the bio-like thin film decreases.
これと同時に、光によるイオン透過機能性膜の導入に
より、このイオン透過機能性膜の、後述する液晶相の透
過物質に対する移動媒体としての作用で、逆方向へのイ
オン移動が発生する。At the same time, the introduction of the ion-permeable functional film by light causes ion movement in the opposite direction due to the action of the ion-permeable functional film as a moving medium for a liquid crystal phase transmitting material described later.
結果的に、上記生体類似薄膜の両側に位置するセル間
のイオン移動量が低減され、イオン濃度差を保つことが
できる。したがって、上記生体類似薄膜の電気的な発振
を長時間維持することができる。As a result, the amount of ion movement between the cells located on both sides of the biologically similar thin film is reduced, and the ion concentration difference can be maintained. Therefore, it is possible to maintain the electrical oscillation of the bio-like thin film for a long time.
（実施例） 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。第１
図は本発明の一実施態様の構成説明図であり、図におい
て、１はセル、２はセル１を２室に仕切る隔膜である。(Examples) Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples. First
FIG. 1 is a configuration explanatory view of one embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a cell, and reference numeral 2 denotes a diaphragm for dividing the cell 1 into two chambers.
隔膜２は、イオン透過性機能膜2aおよび興奮性人工
膜、すなわち生体類似薄膜2bとで構成されている。この
隔膜２により、セル１が第１セル1aおよび第２セル1bに
隔てられる。The diaphragm 2 is composed of an ion-permeable functional membrane 2a and an excitable artificial membrane, that is, a bio-like thin film 2b. The cell 1 is separated by the diaphragm 2 into a first cell 1a and a second cell 1b.
さらに、図において、３はマノメーター、４は直流電
源、５はＸ−Ｙレコーダー、６は銀−塩化銀電極であ
る。Further, in the figure, 3 is a manometer, 4 is a DC power supply, 5 is an XY recorder, and 6 is a silver-silver chloride electrode.
隔膜２の両側に位置する第１セル1aおよび第２セル1b
には、生体刺激物質として、塩イオンを含むイオン性水
溶液を満たしてある。First cell 1a and second cell 1b located on both sides of diaphragm 2
Is filled with an ionic aqueous solution containing a salt ion as a biostimulating substance.
一例として、第１セル1aには100mM KCl溶液を、第２
セル1bには5mM KCl溶液を満たす。以降、第１セル1aに
満たしてある100mM KCl溶液を塩溶液、第２セル1bに満
たしてある5mM KCl溶液を水相と称する。As an example, the first cell 1a is filled with a 100 mM KCl solution,
Cell 1b is filled with a 5 mM KCl solution. Hereinafter, the 100 mM KCl solution filled in the first cell 1a is called a salt solution, and the 5 mM KCl solution filled in the second cell 1b is called an aqueous phase.
上記生体類似薄膜2bとしては、一例として孔径８μｍ
のセルローズエステル製多孔質膜（たとえばミリボア社
製のミリボアフィルター）に、生体膜類似物質である次
式のジオレイルホスフェラート（DOPH、“膜"12
（１）、12〜21（1987））、 を4mg/cm含浸付着させたものを用いた。As an example, the bio-like film 2b has a pore diameter of 8 μm.
A porous membrane made of cellulose ester (for example, a Millipore filter manufactured by Millipore) is added to a biomembrane-like substance, dioleyl phosphate (DOPH, “membrane” 12)
(1), 12-21 (1987)), 4 mg / cm was used.
次にイオン透過性機能膜2aとしては、一例として光応
答性クラウンエーテルを含む高分子／液晶複合薄膜（た
とえば、“日本化学会誌"No3、4223〜429頁、1987）を
用いた。Next, as the ion-permeable functional film 2a, a polymer / liquid crystal composite thin film containing a photoresponsive crown ether (for example, “Journal of the Chemical Society of Japan” No. 3, pages 4223 to 429, 1987) was used as an example.
この薄膜は、ポリ塩化ビニル（PVC）、Ｎ−（４−エ
トキシベンジリデン）−４′−ブチルアリニン（EBB
A）、アゾ置換クラウンエーテル（次式AZO−CR（１））
（重量比40:60:5）をテトラヒドロフラン（THF）とトル
エンの混合溶媒（重量比1:2）に溶解し、水面展開法に
より作製した。この薄膜の厚さは水面展開法を数10回繰
り返すことにより、１〜２μｍとした。This thin film is made of polyvinyl chloride (PVC), N- (4-ethoxybenzylidene) -4'-butylallinine (EBB
A), azo-substituted crown ether (the following formula AZO-CR (1))
(Weight ratio 40: 60: 5) was dissolved in a mixed solvent of tetrahydrofuran (THF) and toluene (weight ratio 1: 2), and produced by a water surface development method. The thickness of this thin film was adjusted to 1 to 2 μm by repeating the water surface spreading method several tens of times.
こうして得られたイオン透過性機能膜2aのイオン
（K+）透過機構は、以下のように説明される。すなわち
第２図のごとく、水相および塩溶液側を隔てた例におい
て、イオン透過性機能膜2aの水相側に、紫外光UVを照射
する。この紫外UV光の波長は、360nmとした。The ion (K + ) permeation mechanism of the ion-permeable functional membrane 2a thus obtained is described as follows. That is, as shown in FIG. 2, in an example in which the aqueous phase and the salt solution side are separated, the aqueous phase side of the ion-permeable functional membrane 2a is irradiated with ultraviolet light UV. The wavelength of the ultraviolet UV light was 360 nm.
また、イオン透過性機能膜2aの塩溶液側に、可視光VI
Sを照射する。この可視光VISの波長は、460nmとした。Further, visible light VI is applied to the salt solution side of the ion-permeable functional membrane 2a.
Irradiate S. The wavelength of this visible light VIS was 460 nm.
この結果、水相側ではAZO−CR（１）が紫外光UVによ
りtrans−形からcis−形へ異性化し、1:1のK+/AZO−CR
（１）錯体を形成する。As a result, on the aqueous phase side, AZO-CR (1) isomerized from the trans-form to the cis-form by ultraviolet UV, and a 1: 1 K + / AZO-CR
(1) Form a complex.
イオン透過性機能膜2aでは、紫外光UVの強度は膜表面
から漸次減少する。このため、イオン透過性機能膜2aの
水相側から塩溶液側に向けて、cis−形AZO−CR（１）の
濃度勾配が形成される。In the ion-permeable functional film 2a, the intensity of ultraviolet light UV gradually decreases from the film surface. Therefore, a concentration gradient of cis-type AZO-CR (1) is formed from the aqueous phase side of the ion-permeable functional membrane 2a to the salt solution side.
それゆえ、この錯体はイオン透過性機能膜2a内のcis
−形AZO−CR（１）の濃度勾配にしたがって、塩溶液側
へと拡散する。Therefore, this complex is formed by cis in the ion-permeable functional membrane 2a.
-Diffuses to the salt solution side according to the concentration gradient of form AZO-CR (1).
イオン透過性機能膜2aの塩溶液側へと到達したcis−
形AZO−CR（１）は、塩溶液側に照射された可視光VISに
よりtrans−形AZO−CR（１）へと異性化し、この時、K+
イオンを塩溶液中に放出する。Cis- reached the salt solution side of the ion-permeable functional membrane 2a
Form AZO-CR (1) is isomerized to trans-form AZO-CR (1) by visible light VIS irradiated on the salt solution side, and at this time, K +
Release the ions into the salt solution.
このtrans−形AZO−CR（１）はさらに、イオン透過性
機能膜2a内の濃度勾配にしたがって再び水相側へと拡散
する。The trans-type AZO-CR (1) further diffuses toward the aqueous phase again according to the concentration gradient in the ion-permeable functional membrane 2a.
このメカニズムが繰り返されることにより、塩溶液の
イオン濃度が低下することなく、長期間に渡って安定的
に、イオンによって生体類似薄膜2bを刺激し続けること
が可能となる。By repeating this mechanism, it is possible to stably stimulate the bio-like thin film 2b with ions for a long period of time without reducing the ion concentration of the salt solution.
上記の結果は、光によってイオン透過性機能膜2aの塩
溶液側と水相側の膜表面でのAZO−CR（１）とK+イオン
との親和性を変化させることにより、光エネルギー駆動
によるキャリヤー機構でK+イオンの促進輸送を行なわせ
ることが可能である。The above results were obtained by changing the affinity between AZO-CR (1) and K + ions on the membrane surface of the ion permeable functional membrane 2a on the salt solution side and the aqueous phase side of the membrane by light. It is possible to carry out facilitated transport of K + ions by a carrier mechanism.
一般のクラウンエーテルでは、AZO−CR（１）のよう
に特定のイオンに対する親和性を膜両表面で変化させる
ことができない。しかし、このAZO−CR（１）の光異性
化を利用する系では、より大きなK+イオンの輸送能力
と、光のon、offで透過速度を変化させるという刺激応
答輸送の実現が可能となる。A general crown ether cannot change the affinity for a specific ion on both surfaces of the membrane as in AZO-CR (1). However, in the system utilizing the photoisomerization of AZO-CR (1), it is possible to realize a larger K + ion transport ability and a stimulus-responsive transport that changes the transmission speed by turning light on and off. .
上記AZO−CR（１）の代わりに、次式のAZO−CR（２）
を用いても同様の結果を得ることができる。Instead of the above AZO-CR (1), AZO-CR (2) of the following formula
The same result can be obtained by using.
比較例 第１図において、隔膜として従来の構成、すなわちイ
オン透過性機能膜を導入せずに生体類似薄膜のみとした
構成にて発振実験を行なった。 Comparative Example In FIG. 1, an oscillation experiment was performed using a conventional configuration as a diaphragm, that is, a configuration using only a bio-like thin film without introducing an ion-permeable functional membrane.
この場合、数秒周期の電気的インパルスを発生させる
ため、セル1aの100mM KCl溶液（塩溶液）側から、セル
1bの5mM KCl溶液（水相）側に１μＡの直流電流と、20
cmH2Oの圧力を印加した。また、各セルの大きさは1ccと
した。In this case, in order to generate an electrical impulse with a period of several seconds, the cell 1a is moved from the 100 mM KCl solution (salt solution) side to the cell.
A DC current of 1 μA was applied to the 5 mM KCl solution (aqueous phase)
A pressure of cmH 2 O was applied. The size of each cell was 1 cc.
このような条件で発生した電気的インパルスを第５図
に示す。このような発振は、約20日間持続した後に停止
した。この時点で両セル内のKCl濃度を、溶液の電気抵
抗を測定することにより測定したところ、それぞれ75m
M、30mMに変化していた。なお、電気抵抗によるKCl濃度
の検量線は、あらかじめ作成しておいた。FIG. 5 shows an electrical impulse generated under such conditions. Such oscillations stopped after lasting about 20 days. At this point, the KCl concentration in both cells was measured by measuring the electric resistance of the solution, and each was 75 m
M, had changed to 30 mM. In addition, the calibration curve of the KCl concentration based on the electric resistance was created in advance.
これに対して、第１図に示したような本発明の実施例
では、両セル間にイオン透過機能性膜2aを導入し、この
膜に100mM KCl溶液（塩溶液）側から紫外光、5mM KCl
溶液（水相）側から可視光を照射して発振実験を行なっ
た。On the other hand, in the embodiment of the present invention as shown in FIG. 1, an ion-permeable functional membrane 2a is introduced between both cells, and this membrane is irradiated with ultraviolet light and 5 mM from a 100 mM KCl solution (salt solution) side. KCl
An oscillation experiment was performed by irradiating visible light from the solution (aqueous phase) side.
この場合、前記比較例の発振実験におけると同様に20
cmH2Oの圧力を印加したところ、0.01μＡの直流電流を
印加することにより、第３図に示すような数秒周期の電
気的インパルスが得られた。In this case, as in the oscillation experiment of the comparative example, 20
When a pressure of cmH 2 O was applied, an electric impulse having a period of several seconds as shown in FIG. 3 was obtained by applying a direct current of 0.01 μA.
これは第４図に模式的に示したように、外部電流源に
より生体類似薄膜2bに流れる電流をI1とし、外部電流源
によりイオン透過機能性膜2aに流れる電流をI2とする
と、イオン透過機能性膜2aは生体類似薄膜2bに比べて抵
抗が十分高いので、I2≪I1であり、K+イオンの輸送すな
わち能動輸送により流れる電流をI3とすると、印加電流
ＩI1−I3となる。Which, as schematically shown in FIG. 4, the current flowing through the biomimetic membrane 2b and I 1 by the external current source, the current flowing through the ion-permeable functional film 2a by an external current source when the I 2, ions Since the permeability of the permeable functional membrane 2a is sufficiently higher than that of the biologically similar thin film 2b, I 2 ≪I 1 and the current flowing through the transport of K + ions, that is, the active transport is I 3 , and the applied current II 1 −I It becomes 3 .
すなわち、イオン透過機能性膜2aによるK+イオンの輸
送に伴う電流分I3だけ、印加電流を低減することができ
たことになる。この能動輸送による電流は、照射する光
量により調節することができ、さらに印加電流を低減す
ることもできる。That is, only the current component I 3 due to the transport of K + ions by ion permeable functional film 2a, so that it was possible to reduce the applied current. The current by this active transport can be adjusted by the amount of light to be irradiated, and the applied current can be further reduced.
これにより両セル間のK+イオンの移動量は低減され、
結局本実施例では、発振は100日以上持続した。また、
この時点で両セル内のKCl濃度変化は全く検出されなか
った。This reduces the amount of K + ion transfer between the two cells,
After all, in this example, the oscillation lasted for 100 days or more. Also,
At this time, no change in the KCl concentration in both cells was detected.
なお、上記の電気的な発振を引き起こすために用いる
塩溶液として、たとえばNaClを用い、それに応じてクラ
ウンエーテルの大きさを変えることにより、上述のイオ
ン透過膜を設計することも可能である。Note that it is also possible to design the above-described ion permeable membrane by using, for example, NaCl as the salt solution used to cause the above-described electric oscillation and changing the size of the crown ether accordingly.
（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明は生体類似薄膜お
よびイオン透過性機能膜を有する。これら膜の両側に濃
度差を設けたイオン水溶液を満たすことにより、生体類
似薄膜において電気的な発振が生じる。同時に、イオン
透過性機能膜を設け、これに光を照射することによりイ
オンの輸送を行なう。(Effects of the Invention) As described in detail above, the present invention has a bio-like thin film and an ion-permeable functional membrane. By filling an ionic aqueous solution having a difference in concentration on both sides of these films, electric oscillation occurs in the biologically similar thin film. At the same time, an ion-permeable functional membrane is provided, and ions are transported by irradiating the membrane with light.
この結果、イオン濃度の変動を防ぎ、素子機能、すな
わち刺激による生体類似薄膜の電気的な発振が長時間持
続するため、バイオコンピューターを構成する有用な素
子を提供することができる。As a result, fluctuations in ion concentration are prevented, and the function of the element, that is, the electrical oscillation of the bio-like thin film caused by stimulation lasts for a long time. Therefore, a useful element constituting a biocomputer can be provided.
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明実施態様の説明図、第２図はイオン透過
機構の説明図、第３図は本発明インパルス波形図、第４
図はイオン透過摸式説明図、第５図は比較例インパルス
波形図である。 １……セル、２……薄膜、2a……イオン透過性機能膜、
2b……生体類似薄膜、４……電源、６……電極。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of an ion permeating mechanism, FIG. 3 is an impulse waveform diagram of the present invention, FIG.
The figure is a schematic illustration of ion transmission, and FIG. 5 is an impulse waveform diagram of a comparative example. 1 ... cell, 2 ... thin film, 2a ... ion-permeable functional membrane,
2b: Bio-like thin film, 4: Power supply, 6: Electrode.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 雅一 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−270267（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−216445（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−32364（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 49/00 G01N 27/46 G01N 27/26 H01L 51/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masakazu Kato 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric Industry Co., Ltd. (56) References JP-A-1-270267 (JP, A) JP-A-2-216445 (JP, A) JP-A-63-32364 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 49/00 G01N 27/46 G01N 27/26 H01L 51/00
Claims (1)
と、 前記第１のイオン性水溶液とは濃度の異なる第２のイオ
ン性水溶液を満たす第２のセルと、 前記第１のイオン性水溶液と第２のイオン性水溶液とを
隔てるように、前記第１のセルと第２のセルの間に設け
られた薄膜とから構成されるバイオ素子において、 前記薄膜は、生体刺激物質による刺激で前記第１のイオ
ン性水溶液のイオンの透過性を変え、電気信号を発生す
る生体類似薄膜と、光による可逆的異性化で前記第２の
イオン性水溶液のイオンを一方向に透過させるイオン透
過機能性膜とから構成されることを特徴とするバイオ素
子。A first cell filled with a first ionic aqueous solution; a second cell filled with a second ionic aqueous solution having a different concentration from the first ionic aqueous solution; A bio-element comprising a thin film provided between the first cell and the second cell so as to separate the ionic aqueous solution and the second ionic aqueous solution; Changes the permeability of the ions of the first ionic aqueous solution and generates an electric signal, and the ion permeation of transmitting the ions of the second ionic aqueous solution in one direction by reversible isomerization by light. A bio device comprising a functional film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1093004A JP2950549B2 (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Bio element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1093004A JP2950549B2 (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Bio element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02272783A JPH02272783A (en) | 1990-11-07 |
| JP2950549B2 true JP2950549B2 (en) | 1999-09-20 |
Family
ID=14070234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1093004A Expired - Fee Related JP2950549B2 (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Bio element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2950549B2 (en) |
-
1989
- 1989-04-14 JP JP1093004A patent/JP2950549B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02272783A (en) | 1990-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zheng et al. | Handbook of ion channels | |
| Johnston et al. | Foundations of cellular neurophysiology | |
| Larter | Oscillations and spatial nonuniformities in membranes | |
| Larsen et al. | Ion transport by mitochondria-rich cells in toad skin | |
| Miller et al. | Kinetics of light-dependent Ca fluxes across the plasma membrane of rod outer segments. A dynamic model of the regulation of the cytoplasmic Ca concentration. | |
| Chiarandini et al. | Effects of Caffeine on Crayfish Muscle Fibers: I. Activation of contraction and induction of Ca spike electrogenesis | |
| Skulachev | [7] A single turnover study of photoelectric current-generating proteins | |
| JP2950549B2 (en) | Bio element | |
| Tasaki et al. | Further observations on resting and action potential of intracellularly perfused squid axon | |
| Vardy et al. | Traction proteins in the extracellular matrix of Dictyostelium discoideum slugs | |
| Katz et al. | Thermal and photochemical control of an electrochemical process at an isomerizable spiropyran monolayer‐modified Au electrode | |
| Ueyama et al. | Vector electron transfer from a flavin Langmuir-Blodgett monolayer to cytochrome c | |
| Colombetti et al. | Membranes and sensory transduction | |
| Venkateswar et al. | An electrophoretic method for microstamping biomolecule gradients | |
| Waters | The selectivity of human dental enamel to ionic transport | |
| Kinosita Jr et al. | Submicrosecond imaging under a pulsed-laser fluorescence microscope | |
| Pandey | Bacteriorhodopsin—Novel biomolecule for nano devices | |
| Racusen et al. | Role of membrane-bound, fixed-charge changes in phytochrome-mediated mung bean root tip adherence phenomenon | |
| JP3194995B2 (en) | Light-responsive excitable artificial membrane and method for producing the same | |
| Kasai et al. | Bacteriorhodopsin-based bipolar photosensor for biomimetic sensing | |
| JPH03244171A (en) | Bioelement | |
| JP2980950B2 (en) | Bio element | |
| JP2523181B2 (en) | Light-responsive artificial exciter membrane | |
| JPH05142035A (en) | Photo-excitable artificial film and its manufacture | |
| JPH04364298A (en) | Bioelement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |