JP3194973B2 - 光応答興奮性人工膜とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、生物の光情報処理機
能を模倣した興奮性人工膜とその製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来のコンピューターは、主として、シ
リコン半導体等の無機系材料によって構成されており、
フォン・ノイマン（Ｖｏｎ Ｎｅｕｍａｎｎ）方式によ
って直列型の論理演算を実行するもの（以下、ノイマン
型コンピューターと称する。）であった。しかし、この
方式は、論理演算を正確に行うことは出来たが、多数の
情報処理を同時に並行して行うことが困難でありパター
ン認識等は不得意であるという欠点を有していた。

【０００３】これに対し高等生物は、周知の通り、パタ
ーン認識等を容易に行なう。従って、脳に見られるよう
なパターン認識や学習・記憶機能がどのような原理に基
づいて実行されているのか、またどのような素子によっ
て実行されているのかについて解明をしこれらを模倣す
れば、ノイマン型コンピュータでは満足し得なかった様
々な機能をもつコンピュータ例えばバイオコンピュータ
の実現が可能になると期待されている。

【０００４】例えば、生体の機能のうちの視覚機能は以
下に述べるように発現する。

【０００５】視覚を司る器官である目では、網膜上に色
彩を識別する錐状体細胞と、明暗を識別する桿状体細胞
とが配置されている。図６は、この桿状体細胞２０（以
下、桿状体２０と称する場合もある。）の構造を概略的
に示した図である。

【０００６】図６において、１１は円盤膜、１２は結合
繊毛、１３はミトコンドリア、１４はゴルジ体、１５は
ミオイド、１６は核、１７は外節、１８は内節、１９は
シナプス接合部、２０は桿状体である。

【０００７】網膜に配列された桿状体２０に外部（図面
右側）から光が入射すると、円盤膜１１に存在する光応
答性蛋白質であるロドプシンに変化を生じ、このロドプ
シンに補欠分子族として共有結合しているシス（ｃｉ
ｓ）−レチナールがトランス（ｔｒａｎｓ）−レチナー
ルに変化し、よって円盤膜１１内に包含されているカル
シウムイオンが細胞質に放出される。

【０００８】細胞質で増えたカルシウムイオンは外節１
７の細胞膜のナトリウムチャネルを閉じ細胞の膜電位の
過分極を引き起す。これはシナプス接合部１９への信号
となり抑制性神経伝達物質の放出速度が減少しシナプス
後ニューロンの興奮が起こる。この信号は次々と神経細
胞間を伝播して脳で高度に情報処理される。

【０００９】かかる生体の視覚機能を模倣した人工的な
機能素子を実現するためには、外部からの光により興奮
を生じる人工的な膜即ち光応答興奮性人工膜が必要にな
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この出願にか
かる出願人は、例えば特願平２−１５１１０３号におい
て、多孔質膜に合成脂質ジオレイルホスフェートのよう
な特殊な脂質を吸着させさらにバクテリオロドプシンを
吸着させ構成した光応答興奮性人工膜を提案していた。

【００１１】この光応答性人工膜は、これを濃度の異な
る塩溶液で挟むと、神経に見られるような興奮現象に近
い自励発振を起す。これは、ジオレイルホスフェートが
油滴状態及び多孔質状態に可逆的に相転移することに起
因して起る。この自励発振現象の詳細は例えば文献「膜
（ＭＥＭＢＲＡＮＥ）」，１２（１）（１９８７），
ｐ．１２〜２１に開示されている。ただし、特願平２−
１５１１０３号で提案している人工膜では、ジオレイル
ホスフェートに加えさらにバクテリオロドプシンを吸着
させてあるので、バクテリオロドプシンが光に応答しＨ
⁺を輸送し塩溶液に対し逆向きのＫ⁺の流れを生じさせ
る。このため、ジオレイルホスフェートの上記相転移の
生じ易さが光により変わるので、上述の自励発振の開始
・停止、発振周波数の可変を光により容易に制御出来る
という効果が得られた。

【００１２】また、この出願にかかる出願人は、特願平
２−１５１１０３号公報において、光応答興奮性人工膜
を製造する際、多孔質膜をジオレイルホスフェートのベ
ンゼン溶液に浸漬してこの多孔質膜に脂質を吸着させ、
その後、この多孔質膜にラングミュアブロジェット法
（以下、ＬＢ法と略称することもある。）によりバクテ
リオロドプシンを吸着させていた。ＬＢ法は、バクテリ
オロドプシンの配向を制御するのに好適だからである。
また、脂質吸着済みの多孔質膜へのバクテリオロドプシ
ンの吸着は、膜融合法によっても行い得ることを示して
いた。

【００１３】しかしながら、この出願に係る発明者のそ
の後の研究によれば、ジオレイルホスフェートのような
脂質を多孔質膜に単なる含浸法により吸着させ形成した
膜は、その平坦性が悪いため、これにＬＢ法によりバク
テリオロドプシンを吸着させる場合良好な吸着（累積）
が困難であることが分った。また、脂質を多孔質膜に単
なる含浸法により吸着させた場合、多孔質膜への脂質の
吸着性が悪いため、この膜をバクテリオロドプシン単分
子膜の形成されたＬＢ法用のサブフェイズ溶液中に浸漬
した際、脂質がサブフェイズ溶液中に流出し易いことが
分った。脂質がサブフェイズ溶液中に流出すると、累積
しようとするバクテリオロドプシン単分子膜の配列が乱
され良好な累積の弊害になるため好ましくない。

【００１４】また、脂質吸着済みの多孔質膜に膜融合法
によりバクテリオロドプシンを吸着させる場合、脂質が
多孔質膜に単分子膜状態或いは多層膜状態で吸着してい
る場合はバクテリオロドプシンは容易に吸着する。しか
し、脂質が多孔質膜に単なる含浸よって吸着している状
態の膜にはバクテリオロドプシンは膜融合しにくいこと
が分った。

【００１５】バクテリオロドプシンの吸着が良好に行わ
れないと光応答機能が充分に得られないので、改善が望
まれる。

【００１６】この発明はこのような点に鑑みなされたも
のであり、従ってこの発明の目的は、バクテリオロドプ
シンの組込みが従来より容易な構造の光応答興奮性人工
膜とその製造方法とを提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この出願の第１発明の光応答興奮性人工膜によれ
ば、微小孔を有する第１の支持体に当該第１の人工膜に
興奮性を付与する脂質を吸着させ構成した第１の人工膜
と、微小孔を有する第２の支持体にバクテリオロドプシ
ンを吸着させ構成した第２の人工膜とを重ね合わせて成
ることを特徴とする。

【００１８】また、この出願の第２発明によれば、微小
孔を有する第１の支持体に当該第１の人工膜に興奮性を
付与する脂質を吸着させて第１の人工膜を形成し、微小
孔を有する第２の支持体にバクテリオロドプシンを吸着
させて第２の人工膜を形成し、これら第１の人工膜及び
第２の人工膜を重ね合せて光応答興奮性人工膜を製造す
ることを特徴とする。

【００１９】なお、この第２発明の実施に当たり、前述
の第２の支持体へのバクテリオロドプシンの吸着を、ラ
ングミュア・ブロジェット法により行うのが好適であ
る。或いはまた、先ず第２の支持体に脂質を単分子膜状
態または多層膜状態で吸着させ、然る後、該膜にバクテ
リオロドプシンを含むリポソームを膜融合させることに
より行うのが好適である。

【００２０】また、これら第１発明及び第２発明の実施
に当たり、興奮性を付与する前述の脂質として、微小孔
を塞いだり貫通状態として、膜に興奮性を付与する例え
ば上述したようなジオレイルホスフェートを用いるのが
好適である。なお、その他のメカニズムで興奮性を付与
する脂質例えばトリオレインやモノオレイン等を用いる
ことも出来る。

【００２１】

【作用】第１発明の光応答興奮性人工膜は、微小孔を有
する第１の支持体にジオレイルホスフェート等の特殊な
脂質（当該人工膜に興奮性を付与する脂質）を吸着させ
構成した第１の人工膜と、微小孔を有する第２の支持体
にバクテリオロドプシンを吸着させ構成した第２の人工
膜とを重ね合わせることにより構成される。従って、第
２の人工膜は第１の人工膜と無関係に形成できる。すな
わち、バクテリオロドプシンを第２の支持体に吸着させ
る際には、第１の支持体側に吸着させた脂質のことを考
慮することなく、バクテリオロドプシンの吸着に好適な
条件で吸着を行い得る。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して、この出願の光応答興
奮性人工膜の実施例及びその製造方法の実施例について
説明する。なお、以下の実施例は、微小孔を有する第１
の支持体を孔径８μｍの貫通孔を多数有するセルロース
エステル製の多孔質膜（ミリポアフィルター、ミリポア
社製）とし、脂質を下記の（１）式で表されるジオレイ
ルホスフェート（Ｄｉｏｌｅｙｌ Ｐｈｏｓｐｈａｔ
ｅ。以下、ＤＯＰＨと略称することもある。）とし、微
小孔を有する第２の支持体を孔径０．１μｍの貫通孔を
多数有するセルロースエステル製の多孔質膜とし、バク
テリオロドプシン（以下、ｂＲと略称する場合もあ
る。）をシグマ社製のものとした例である。しかしなが
ら、この発明は、これら条件にのみ限定されるものでは
ないことを理解されたい。また、以下の実施例で用いた
薬品類の出所を一部省略する場合もあるが、いずれの薬
品も容易に入手出来るものでありかつ化学的に充分に純
粋なものを用いた。また、説明に用いる各図は、この発
明を理解出来る程度に各構成成分の寸法、形状及び配置
を概略的に示してあるにすぎないことは理解されたい。

【００２３】

【化１】

【００２４】

【００２５】＜光応答興奮性人工膜の構成の説明＞図１
は、実施例の光応答興奮性人工膜５０の構成を概略的に
示した断面図である。図１において、６１は第１の人工
膜、７１は第２の人工膜である。

【００２６】第１の人工膜６１は、孔径８μｍの貫通孔
６３ａを多数有する第１の支持体６３とこの支持体６３
に吸着しているＤＯＰＨ６５とを具えて成っている。第
２の人工膜７１は孔径０．１μｍの貫通孔７３ａ（図中
点線で示す。）を多数有する第２の支持体７３とこの支
持体７３に吸着しているｂＲ７５とを具えて成ってい
る。この実施例では、第１の支持体６３へのＤＯＰＨ６
５の吸着は、第１の支持体６３の貫通孔６３ａ中にＤＯ
ＰＨ６５を含浸させることにより行っており、第２の支
持体７３へのｂＲ７５の吸着は、第２の支持体７３にｂ
Ｒ７５の単分子膜をＬＢ法により累積させることにより
行っている（詳細は製造方法の項参照。）。そして、こ
の場合、第１の人工膜６１と第２の人工膜７１とは、第
２の人工膜７１のｂＲ７５が吸着していない面が第１の
人工膜６１と接するように、重ね合せてある。なお、第
１の人工膜６１と第２の人工膜７１との重ね合せ方は、
この例に限られず設計に応じ変更することが出来る。

【００２７】＜光応答興奮性人工膜の製造方法の説明＞
次に、図１を用いて説明した光応答興奮性人工膜を製造
する例により第２発明の説明を行う。

【００２８】先ず、ＤＯＰＨは、この実施例の場合以下
のように合成し精製したものを用いた。

【００２９】出発物質として、オレイルアルコール（関
東化学（株）製）とオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ₃）（関
東化学（株）製）とを用い、これらを周知の合成手段に
よって反応させる。次いで、得られた合成物質を加水分
解する。このようにして得たＤＯＰＨをクロマト法によ
り精製する。

【００３０】また、第１の人工膜６１は、この実施例の
場合以下のように作製した。

【００３１】まず、上述のように合成、精製したＤＯＰ
Ｈをベンゼンに溶解し、次に、この溶液中に第１の支持
体６３（孔径８μｍの孔を多数有するミリポアフィル
タ）を浸漬する。その後、この溶液中からこの第１の支
持体６３を取り出し放置しベンゼンを蒸発させる。ＤＯ
ＰＨ６５は第１の支持体６３の貫通孔６３ａ中に残るの
で、第１の人工膜６１が得られる。なお、この実施例の
場合、ＤＯＰＨの吸着量は３〜６ｍｇ／ｃｍ²としてい
る。これは、吸着量が少すぎると第１の支持体６３の貫
通孔６３ａを塞ぐことが出来ず、多すぎると相転移によ
っても貫通孔６３ａが貫通されないのでこれらを回避す
るためである。しかし、ＤＯＰＨの吸着量は、第１の支
持体６３の貫通孔６３ａの径や、貫通孔６３ａの密度、
用いる脂質の種類等により変更されることは理解された
い。

【００３２】一方、第２の人工膜７１は、この実施例の
場合以下のように作製した。

【００３３】まず、２５％ＤＭＦ（ジメチルホルムアミ
ド）水溶液中にｂＲを分散させた後、このｂＲ分散ＤＭ
Ｆ水溶液を純水が入った水槽に展開する。ＤＭＦが蒸発
すると、水面上にはｂＲの単分子膜が形成される。

【００３４】次に、ガラス基板に第２の支持体７３（孔
径０．１μｍの貫通孔を有するミリポアフィルタ）を固
定し、その後このガラス基板を、ｂＲの単分子膜が形成
されている上述の水槽中に、基板面と水面との成す角度
がほぼ垂直になるように浸漬しその後引上げる。即ち、
ＬＢ法の垂直浸漬法を実施する。この浸漬及び引き上げ
操作を繰返し行って、第２の支持体７３のガラス基板と
は反対側の面のみにｂＲの単分子膜を２０層累積する。
なお、ｂＲの単分子膜を累積させる際の当該膜の表面圧
は２５ｄｙｎｅ／ｃｍとしている。このようにして形成
したＬＢ膜は、ガラス基板引き上げ時の累積比がほぼ１
で、浸漬時の累積比がほぼ０のＺ型であった。

【００３５】次に、ｂＲの単分子膜の累積が終了した第
２の支持体すなわち第２の人工膜７１をガラス基板から
はずす。

【００３６】その後、この第２の人工膜７１と上述の第
１の人工膜６１とを、第２の人工膜７１のｂＲの単分子
膜が累積されていない面が第１の人工膜６１側になるよ
うにして重ね合わせる。このようにして、実施例の光応
答興奮性人工膜を得た。

【００３７】＜比較例の光応答興奮性人工膜の説明＞ま
た、実施例の光応答興奮性人工膜とは別に、以下に説明
するように比較例の光応答興奮性人工膜を作製した。

【００３８】まず、実施例において第１の支持体とし用
いたミリポアフィルタと同様なミリポアフィルタに、実
施例の手順と同じ手順でＤＯＰＨを含浸させる。次に、
このＤＯＰＨ含浸ミリポアフィルタに、実施例において
第２の人工膜を形成したと同様な方法で、ｂＲの単分子
膜を２０層累積させる。すなわち、実施例でいう第１の
人工膜に相当するものにＬＢ法によりｂＢの単分子膜を
更に２０層累積させる。このようにして得た構造体を比
較例の光応答興奮性人工膜とした。

【００３９】＜ＬＢ膜形成時の評価結果＞実施例及び比
較例の光応答興奮性人工膜作製時の、ｂＲの単分子膜を
ＬＢ法で２０層累積させる際の１層毎（引き上げ時）の
累積比を、実施例及び比較例毎で測定した。図２は横軸
に累積層数をとり縦軸に累積比をとって、累積進度に対
する累積比の変化をプロットした図である。図２におい
て（ａ）が実施例の光応答興奮性人工膜作製時の累積比
変化、（ｂ）が比較例のものの累積比変化である。

【００４０】図２から明らかなように、比較例では累積
層数が増加するに従い累積比が低下することが分る。こ
れに対し実施例では２０層分の累積がそれぞれ累積比１
で行われていることが分る。これより、ｂＲの単分子膜
の累積に関しては、実施例の方が良好に行われることが
理解出来る。

【００４１】また、比較例では、ミリポアフィルタに含
浸させてあったＤＯＰＨがｂＲの単分子膜累積時に水槽
中に流出しｂＲ単分子膜を乱してしまうことが分った。
このため、比較例の場合、ｂＲの単分子膜を１層累積す
る毎にｂＲの単分子膜を新たに形成し直す必要があっ
た。これは、工数増加を来すので好ましいことではな
い。

【００４２】＜実施例及び比較例の光応答興奮性人工膜
の光応答特性＞次に、実施例及び比較例の光応答興奮性
人工膜の光による自励発振の生じ具合（これを光応答特
性と称することにする。）を以下に説明するように測定
した。

【００４３】（Ａ）測定装置の説明 光応答特性の測定には次のような装置（以下、自励発振
装置という。）を用いた。図３は、自励発振装置の構成
を概略的に示した説明図である。

【００４４】図３に示すように、実施例或いは比較例の
光応答興奮性人工膜（図中では代表して３１で示す。）
は、ｂＲの単分子膜が吸着している面が第一の電解槽３
３ａに収容された１００ｍＭのＫＣｌ溶液３５ａと接
し、他方の面が第二の電解槽３３ｂに収容された５ｍＭ
のＫＣｌ水溶液３５ｂと接した状態で自励発振用装置に
支持される。

【００４５】第一及び第二の電解槽３３ａ，３３ｂの周
囲には図示せずも恒温水を循環させる設備が設けてあ
り、槽内温度を任意の値に制御出来る。この実施例の場
合、ＫＣｌ水溶液３５ａ，３５ｂの温度が２０℃±１℃
となるようにしている。また、第二の電解槽３３ｂの一
部には光応答興奮性人工膜３１に対し光を照射するため
の光透過窓３７ｃを設けてある。

【００４６】２種類のＫＣｌ水溶液３５ａ及び３５ｂに
は、銀−塩化銀（Ａｇ−ＡｇＣｌ）で構成される標準電
極３７ａ或いは３７ｂを夫々浸漬させてある。そして、
高濃度側である１００ｍＭＫＣｌ溶液３５ａ中に浸漬さ
れた標準電極３７ａを、直流電源３９の陽極側に接続
し、低濃度側である５ｍＭＫＣｌ水溶液３５ｂ中の標準
電極３７ｂを、上述した直流電源３９の陰極側に接続さ
せ、光応答興奮性人工膜３１に対し電流を印加してい
る。

【００４７】さらに、この自励発振用装置は、光応答興
奮性人工膜３１に加わる電位差の時間変化を測定して記
録するため、高インピーダンス電位計とＸ−Ｙレコーダ
ーとからなる測定器４１を具えている。そしてこの測定
器４１に接続する標準電極４３ａ或いは４３ｂを、上述
したＫＣｌ水溶液３５ａと３５ｂとの夫々に浸漬させて
ある。

【００４８】さらにこの自励発振装置は、第一の電解槽
３３ａに接続されているマノメーター４５を具え、この
マノメータ４５を介してのみ、図３中に矢印ａを付して
示す外的な圧力を、光応答興奮性人工膜３１に対して加
えることが可能な構成となっている。なお、この実施例
では、上述したマノメーター４５によって加えた圧力を
外的圧力と称して説明する。

【００４９】上述した印加電流と外的圧力は、実施例及
び比較例の光応答興奮性人工膜の発振を生じさせるため
に必要な条件であり、ある値に設定されるものである。

【００５０】さらにこの自励発振用装置は、電解槽３３
ａ，３３ｂを収納する暗箱４７と、光透過窓３７ｃを通
して興奮性人工膜３１に光を照射するための光源４９を
具える。この実施例の光源４９は、熱線をカットするフ
ィルタを装備した１００Ｗのハロゲンランプで構成して
いる。光源４９を上述のような構成とした理由は、この
構成によれば人工膜３１に対しバクテリオロドプシンの
吸収波長ピーク（おおよそ５６０ｎｍ）を含む波長領域
の光を効果的に照射することが出来るからである。

【００５１】（Ｂ）光応答特性の説明 次に、実施例及び比較例の光応答興奮性人工膜の光応答
特性について説明する。

【００５２】先ず、実施例及び比較例の光応答興奮性人
工膜各々について、外的圧力ａを２０ｃｍＨ₂Ｏと一定
にし印加電流を変化させた場合の当該膜の自励発振周波
数の変化具合を、光源４９から光照射した場合としなか
った場合で各々測定した。

【００５３】この結果を、横軸に電流値（μＡ）をと
り、縦軸に発振周波数をとって図４に示した。なお、図
４において丸印でプロットしてある特性が実施例のもの
であり、三角印でプロットしてある特性が比較例のもの
である。

【００５４】図４から明らかなように、実施例及び比較
例の光応答興奮性人工膜において、当該膜に光が照射さ
れていない場合は、電流−発振周波数特性に差異は見ら
れないが、光照射した場合は同じ電流値において実施例
のものの方が発振周波数が高くなることが分る。このこ
とから、実施例の光応答興奮性人工膜の方が、バクテリ
オロドプシンの機能を有効に発現させ得ることが理解出
来る。

【００５５】次に、実施例及び比較例の光応答興奮性人
工膜各々に対し、外的圧力ａを２０ｃｍＨ₂Ｏ、印加電
流を０．２μＡと一定にした状態で、光源４９の光を２
０秒間照射後次の２０秒間は光を照射しないという光照
射を繰り返し実施する。そして、この際の当該膜の自励
発振の変化具合をそれぞれ測定した。

【００５６】図５に、実施例の光応答興奮性人工膜の、
光照射・停止に対する自励発振の様子を示した。なお、
図５の縦軸は５ｍＭＫＣｌ水溶液の電位を基準とした１
００ｍＭＫＣｌ水溶液の電位であり、横軸は時間であ
る。また、横軸に沿って交互に示した「ＯＮ」及び「Ｏ
ＦＦ」の表示のうちの「ＯＮ」とは光源４９を点灯した
時刻を示し、「ＯＦＦ」とは光源４９を消灯した時刻を
示す。

【００５７】図５から明らかなように、光を照射してい
る間は実施例の光応答興奮性人工膜は１．３Ｈｚの周波
数で発振し、光を照射しない間は全く発振しないことが
分る。一方、比較例の光応答興奮性人工膜は、特性図は
省略しているが、光照射時に０．９５Ｈｚの周波数で発
振した。

【００５８】また、発明者の詳細な実験によれば、光照
射・停止に対応して自励発振が生じたり停止する現象
は、実施例の光応答興奮性人工膜の場合第２の支持体
（図１参照）にｂＲの単分子膜を１０層以上累積すれば
生じることが分ったが、比較例の場合はｂＲ膜の単分子
膜の累積数が１５層以下では生じないことが分った。こ
のことからも、実施例の光応答興奮性人工膜の方が、バ
クテリオロドプシンの機能を有効に発現させ得ることが
理解出来る。

【００５９】＜膜融合法による第２の人工膜の作製例＞
上述の実施例では、この発明の光応答興奮性人工膜に備
わる第２の人工膜（図１中７１で示したもの。）は、ミ
リポアフィルタにＬＢ法によりｂＲの単分子を累積させ
て作製していた。しかし、第２の人工膜は膜融合法によ
り作製することも出来る。

【００６０】具体的には、まず、第２の支持体７３（図
１参照）に例えばリン脂質ジオレオイルホスファチジル
コリンを例えばＬＢ法により例えば５層累積させる。こ
の脂質は第２の支持体７３上に多層膜状態で吸着する。

【００６１】次に、バクテリオロドプシンを含むリポソ
ームが分散している液体中に、上述の脂質累積済み支持
体７３を浸漬する。そして、この液体中に適当量のＣａ
Ｃｌ₂（塩化カルシウム）を添加する。すると、第２の
支持体上の脂質とバクテリオロドプシンを含むリポソー
ムとが膜融合するので、第２の支持体２３にバクテリオ
ロドプシンを吸着させることが出来、膜融合法により作
製された第２の人工膜が得られる。

【００６２】次に、この第２の人工膜を、第１の人工膜
（図１参照）に実施例同様に重ね合せて、この発明の変
形例の光応答興奮性人工膜とした。

【００６３】また、この変形例の光応答興奮性人工膜と
は別に、実施例において第１の支持体とし用いたミリポ
アフィルタと同様なミリポアフィルタに、実施例の手順
と同じ手順でＤＯＰＨを含浸させる。次に、このＤＯＰ
Ｈ含浸ミリポアフィルタに、上述したと同様にバクテリ
オロドプシンを含むリポソームを膜融合させて、変形例
に対する比較例の光応答興奮性人工膜を作製した。

【００６４】次に、変形例及びその比較例の光応答興奮
性人工膜各々の光応答特性をそれぞれ測定したところ、
変形例のものの方がその比較例のものより大きな光応答
特性を示すことが分った。

【００６５】上述においては、この発明の光応答興奮性
人工膜及びその製造方法の各々の実施例につき説明した
がこれら発明は上述の実施例のみに限定されるものでは
なく以下に説明するような種々の変更を加えることが出
来る。

【００６６】例えば、実施例では微小孔を有する支持体
をミリポアフィルタとしていたが、支持体はこれに限ら
れるものではなく、目的に応じた種々のものに変更出来
る。また支持体は、原理的には、微小孔を１個有するも
のでも良い。また、例えばシリコン基板に微小孔を設け
たような無機材料の支持体でも良い。

【００６７】また、実施例では興奮性を付与する脂質と
してＤＯＰＨを用いていたが、用い得る脂質はＤＯＰＨ
に限られるものではなく同様な効果を得ることが出来る
脂質であれば天然、合成を問わず他のものでも良い。

【００６８】また、上述の実施例では、説明を容易とす
るため、図３を用いて説明したような特定の実験装置を
例示して、種々の特性を測定した場合につき説明した。
しかしながら、この発明の光応答興奮性人工膜の効果
は、特定の装置によってのみ達成されるものではないこ
とは明らかである。

【００６９】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、第
１発明の光応答興奮性人工膜は、興奮性を付与する脂質
を吸着している第１の人工膜と、バクテリオロドプシン
を吸着している第２の人工膜と別々に作製しこれらを重
ねて構成出来る。このため、バクテリオロドプシンの支
持体への吸着は、これを良好に行える条件で行える。従
って、光応答興奮性人工膜にバクテリオロオプシンを好
適な条件で組み込むことが出来るので、バクテリオロド
プシンの機能を有効に発現し得る光応答興奮性人工膜を
得ることが出来る。

【００７０】また、第１の人工膜は種々の構成（いかな
る構成）のものと出来るのでこの点でもこの発明は有用
である。

【００７１】また、第２発明の製造方法によれば、第１
発明の光応答興奮性人工膜を簡易に製造することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施例の光応答興奮性人工膜の説明図
である。

【図２】実施例及び比較例の光応答興奮性人工膜作製時
のＬＢ膜形成時の評価説明に用いる図である。

【図３】自励発振を確認するために用いた装置の説明に
供する図である。

【図４】実施例及び比較例の説明に供する図である。

【図５】実施例の光応答興奮性人工膜の光による制御性
を示す図である。

【図６】従来技術の説明に供する図であり、桿状体細胞
を概略的に示した図である。

【符号の説明】

５０：実施例の光応答興奮性人工膜 ６１：第１の人工膜、 ６３：微小孔を有する第１
の支持体 ６３ａ：貫通孔（微小孔） ６５：興奮性を付与する脂質（例えばＤＯＰＨ） ７１：第２の人工膜、 ７３：微小孔を有する第２
の支持体 ７３ａ：貫通孔（微小孔） ７５：バクテリオロドプシン（ｂＲ） ３１：比較例或いは実施例の人工膜 ３３ａ：第一の電解槽、 ３３ｂ：第二の電解槽 ３５ａ：１００ｍＭのＫＣｌ水溶液 ３５ｂ：５ｍＭのＫＣｌ水溶液 ３７ａ，３７ｂ，４３ａ，４３ｂ：標準電極 ３７ｃ：光透過窓、 ３９：直流電源 ４１：測定器、 ４５：マノメーター ａ：外的な圧力、 ４７：暗箱 ４９…光源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０６Ｇ 7/60 Ｇ０１Ｎ 27/30 ３３１Ａ Ｇ１１Ｃ 11/54 ３３１Ｃ 27/46 Ｕ (72)発明者 小谷野 武 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 (72)発明者 宮本 裕生 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 (72)発明者 海部 勝晶 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 (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 (72)発明者 都甲 潔 福岡県福岡市東区美和台１−25−２ (72)発明者 山藤 馨 福岡県福岡市中央区草香江１−６−21 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 49/02 G01J 1/00 G01N 27/333 G01N 27/416 G06E 1/06 G06G 7/60 G11C 11/54 ＢＩＯＳＩＳ（ＤＩＡＬＯＧ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微小孔を有する第１の支持体に当該第１
   の人工膜に興奮性を付与する脂質を吸着させ構成した第
   １の人工膜と、微小孔を有する第２の支持体にバクテリ
   オロドプシンを吸着させ構成した第２の人工膜とを重ね
   合わせて成ることを特徴とする光応答興奮性人工膜。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光応答興奮性人工膜に
   おいて、興奮性を付与する前記脂質をジオレイルホスフ
   ェートとしたことを特徴とする光応答興奮性人工膜。
3. 【請求項３】 微小孔を有する第１の支持体に当該第１
   の人工膜に興奮性を付与する脂質を吸着させて第１の人
   工膜を形成し、微小孔を有する第２の支持体にバクテリ
   オロドプシンを吸着させて第２の人工膜を形成し、これ
   ら第１の人工膜及び第２の人工膜を重ね合せて光応答興
   奮性人工膜を製造することを特徴とする光応答興奮性人
   工膜の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の光応答興奮性人工膜の
   製造方法において、前記第２の支持体へのバクテリオロ
   ドプシンの吸着を、ラングミュア・ブロジェット法によ
   り行うことを特徴とする光応答興奮性人工膜の製造方
   法。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の光応答興奮性人工膜の
   製造方法において、前記第２の支持体へのバクテリオロ
   ドプシンの吸着を、先ず第２の支持体に脂質を単分子膜
   状態または多層膜状態で吸着させ、然る後、該膜にバク
   テリオロドプシンを含むリポソームを膜融合させること
   により行うことを特徴とする光応答興奮性人工膜の製造
   方法。