JP3730567B2

JP3730567B2 - Sample liquid measuring device

Info

Publication number: JP3730567B2
Application number: JP2001399366A
Authority: JP
Inventors: 野浩一郎川; 森義雄石; 嘉明津久茂; 藤章工; 本浩久宮; 崎秀夫岩; 藤肇須
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP2003194772A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サンプル液の測定装置に関するものである。さらに詳細には、本発明は、脂質二分子膜からなるセンサによって毒物等を測定することが可能なサンプル液測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日我々を取り巻く環境には、生体に有害である物質（広義の毒物）が多数存在している。例えば、水道水中のトリハロメタンや大気中のダイオキシンなどが念頭に浮かぶが、その他にも例数こそ少ないが、シアンやカドミウムと言ったいわゆる毒物による水道原水や地下水の汚染も時折新聞誌上を賑わしている。
【０００３】
こうした毒物の検出をリアルタイムで行うための装置としては、脂質二分子膜を用いたセンサデバイスが提案されている（第８図、特開平１１−５６３８９号公報および特開２００１−９１４９４号公報等）。一般に、このようなセンサデバイスは、複数の水槽を持ち、その水槽隔壁の一部に毒物が作用できる脂質二分子膜を用いたセンサ部を具備し、水槽隔壁をはさむ基準液およびサンプル液の電位差を参照電極によって測定することによって毒物をセンシングすることのできる仕組みになっている。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】
一般に、脂質二分子膜は、物理的振動や静電気などの外力に対して不安定であったり、長時間放置すると劣化したりすることが避けられず、その寿命も精々数日間程度という短いものであった。
【０００５】
したがって、正確な測定を行うためには脂質二分子膜を度々交換する必要があるが、従来の装置では装置からサンプル液あるいは基準液を排出する必要があったり、交換作業に手間や時間がかかるなどの問題点があった。さらに、脂質二分子膜形成用の脂質は液体であるために取り扱いが困難であり、その脂質が含まれる溶剤の回収なども容易に行えないという問題点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであって、センサの安定性、再現性を確保すると共に、その取り扱いを容易にする手段を提供するものであって、メンテナンスフリーでかつリアルタイムで、サンプル液（例えば地下水）中の溶解物（例えば毒物）の種類と量を決定することを可能にする、サンプル液の測定装置に関するものである。
【０００７】
ここで、本発明によるサンプル液測定装置は、サンプル液収容部と、基準液収容部と、これらの各収容部内のサンプル液と基準液との両者に接触して設けられた脂質二分子膜と、前記サンプル液収容部内で前記サンプル液を液流として流動させるための機構とを有してなり、前記サンプル液と前記基準液との電位差を測定してサンプル液中の溶解物を検出するためのサンプル液測定装置であって、前記脂質二分子膜に洗浄液を噴出してこの脂質二分子膜を破壊する機構と、前記脂質二分子膜が破壊された部位に脂質二分子膜形成用の脂質を噴出して新たな脂質二分子膜を成膜する機構とを具備していること、を特徴とするものである。
【０００８】
そして、もう一つの本発明によるサンプル液測定装置は、サンプル液収容部と、基準液収容部と、これらの各収容部内のサンプル液と基準液との両者に接触して設けられた脂質二分子膜と、前記基準液収容部内で前記基準液を液流として流動させるための機構とを有してなり、前記サンプル液と前記基準液との電位差を測定してサンプル液中の溶解物を検出するためのサンプル液測定装置であって、前記脂質二分子膜に洗浄液を噴出してこの脂質二分子膜を破壊する機構と、前記脂質二分子膜が破壊された部位に脂質二分子膜形成用の脂質を噴出して新たな脂質二分子膜を成膜する機構とを具備していること、を特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照して説明する。
図１は、本発明によるサンプル液測定装置の概要を模式的に示すものである。図１において、１は脂質二分子膜であり、３はサンプル液収容部であり、４は基準液収容部であり、５は隔壁である。前記脂質二分子膜１は、隔壁５に開けられている貫通孔に設けられており、サンプル液収容部３に収容されたサンプル液と基準液収容部４に収容された基準液の両者に接し、サンプル液と基準液とを隔てている。
【００１０】
サンプル液収容部３の内部には電極６が設けられ、この電極６はサンプル液中に挿入されている。同様に、基準液収容部４の内部には電極７が設置され、この電極８は基準液中に挿入されている。これらの電極６および電極７によって前記脂質二分子膜１によって隔てられたサンプル液と基準液との間の電位差（即ち、膜電位）が例えばエレクトロメータのような計測装置８によって測定できるようになっている。この計測装置８によって得られたデータは、記録計９によって記録することができる。
【００１１】
２は、脂質二分子膜１を破壊する機構および新たな脂質二分子膜を成膜する機構である（以下、この「脂質二分子膜を破壊する機構」および「新たな脂質二分子膜を成膜する機構」を総称して「機構２」という場合がある）。この機構２は、複数の液噴出装置を備えていて、この液噴出装置から洗浄液および脂質二分子膜形成液を噴出することによって、脂質二分子膜１の破壊、新たな脂質二分子膜の成膜、および必要に応じて洗浄が行われるようになっている。
【００１２】
図１に具体的に示される本発明によるサンプル液測定装置は「機構２」（即ち、脂質二分子膜を破壊する機構および新たな脂質二分子膜を成膜する機構）がサンプル液収容部３の内部に設けられているものであるが、この「機構２」は基準液収容部４の内部に設けることができる。本発明によるもう一つのサンプル液測定装置は、前記機構２が基準液収容部４の内部に設けられているものである。
【００１３】
前記のサンプル液収容部３は、サンプル液の注入および排出ができるように構成されている。サンプル液の注入および排出は、例えばサンプル液収容部３の壁面に少なくとも一つ設けられた流通口を介して行われる。流通口からサンプル液をサンプル液収容部３に注入し、サンプル液の測定を行った後、前記と同一または異なる流通口から測定済みサンプル液の排出をすることが可能である。本発明では、複数の流通口を設け、サンプル液の注入口１０および排出口１１を設けることによって、サンプル液収容部３へのサンプル液の注入および排出が同時にかつ連続的に行なわれるようにすることが好ましい。図示されるように、サンプル液収容部４の下部に注入口１０を設け、上部に排出口１１を設ければ、脂質二分子膜１の周辺部にサンプル液の液流が生じて脂質二分子膜１には連続的にサンプル液が接触するようになる。このように、脂質二分子膜１にサンプル液を液流として連続的に接触させるとともにサンプル液と基準液との電位差を測定することによりサンプル液中の溶解物を連続的に検出することが可能になる。
【００１４】
一方、基準液収容部４も同様に基準液の注入および排出ができるように構成することができ、好ましくは基準液を基準液収容部の下部に導入し基準液収容部の上部から排出することによって、基準液収容部内部に上昇する基準液の液流を生じさせることができる。前記「機構２」（即ち、脂質二分子膜を破壊する機構および新たな脂質二分子膜を成膜する機構）が基準液収容部４の内部に設けられている場合、基準液収容部内部に上昇する基準液の液流を生じさせることが好ましい。
【００１５】
図２（ａ）および図２（ｂ）は、脂質二分子膜１の破壊、形成および洗浄の概要を示すものである。これらの図２（ａ）および図２（ｂ）に示される機構２は、脂質二分子膜を破壊する機構（２ａ）としてのインクジェット様の洗浄液噴出装置と、新たな脂質二分子膜を成膜する機構（２ｂ）としてのインクジェット様の脂質二分子膜形成液噴出装置とからなっている。脂質二分子膜１の破壊は、図２（ｂ）に示されるように、洗浄液噴出装置から隔壁５の貫通孔に設けられた脂質二分子膜１に向けて液を噴出することによって行うことができる。また、新たな脂質二分子膜１の形成は、図２（ａ）に示されるように、脂質二分子膜形成液噴出装置から上記貫通孔に脂質二分子膜形成液を供給し、そこに膜を形成させることによって行うことができる。
【００１６】
また、脂質二分子膜１の破壊は、洗浄液噴出装置からの洗浄液を脂質二分子膜１に接触させることによって行うことができる。
【００１７】
脂質二分子膜１の破壊を行う際に使用される洗浄液は、脂質二分子膜形成用の脂質の溶解温度以上の温度のものを使用することが好ましい。このことによって、脂質二分子膜１の破壊を短時間で確実に行うことができる。洗浄液を脂質の溶解温度のものとするために、洗浄液噴出装置に例えば電熱線のような加熱装置（図示せず）を設けることができる。
【００１８】
本発明において使用される脂質二分子膜１は、サンプル液中の溶解物質の作用によって生じる脂質二分子膜の何らかの変化（例えば、膜電位、電気容量、イオン透過性、発光、発熱、吸熱・吸熱などの変化）を利用して、サンプル液中の溶解物質の有無およびその濃度を検出するものである。そのような脂質二分子膜としては、実質的に脂質のみから構成される脂質二分子膜および各種の蛋白質や糖などの分子を付着ないし配合した脂質二分子膜等を例示することができる。脂質や蛋白質、糖の種類や量並びに脂質二分子膜の作製方法などを適宜選択することにより、測定目的ないしサンプル液等の具体的内容に応じた各種のセンサを製造することができる。
【００１９】
脂質二分子膜１からなるセンサ自体は従来公知のものであり、本発明でも従来公知の数々の脂質二分子膜をセンサとして利用することができる。本発明において好適な脂質二分子膜としては、モノオレイン、トリオレイン等の疑似脂質やリン脂質に抗体等の蛋白質や糖を付着ないし配合したもの等を例示することができる。
【００２０】
また、本発明において使用される洗浄液は、上記の脂質二分子膜１を破壊し、そして測定ないし廃液処理等に際し実質的に悪影響を及ぼさないものであるならば任意のものを使用することができる。本発明において好適な洗浄液としては、例えばトリトンＸ−１００（商品名）などを例示することができる。サンプル液の溶媒およびサンプル液自身あるいは基準液なども、場合により洗浄液として利用可能である。一般に脂質二分子膜は不安定で劣化しやすいものであって反応性の低下や再現性が損なわれやすいものであるが、本発明によれば脂質二分子膜１の交換を容易に行うことができる。
【００２１】
脂質二分子膜１の破壊および洗浄は、一定時間ごとあるいはサンプル液の測定の直前に行うことが好ましい。また、脂質二分子膜１の交換（即ち、脂質二分子膜１の破壊および形成）の必要まではないものの、一部汚れたり感度その他の性能低下が確認または予測される場合には、機構２を利用して脂質二分子膜１を洗浄することができる。
【００２２】
図３は、機構２によって脂質二分子膜を強制的に壊した後、形成し直したときの再現性を示すものである。横軸の「Ｉ」のとき脂質二分子膜の形成が行われ、「Ｄ」のとき脂質二分子膜の破壊が行われた。この図３に示されている通り、機構２によって交換した脂質二分子膜は、膜電位が交換の後もほぼ一定の値を示していることから、再現性が確保されていることがわかる。
【００２３】
なお、脂質二分子膜１の形成、破壊およびサンプル液の測定は、該脂質二分子膜に応力が発生しないような状態で行うことが好ましい。例えば、図４（ａ）に示されるように、サンプル液収容部３におけるサンプル液と基準液収容部４における基準液との水頭をほぼ同じにして行うことが好ましい。図４（ｂ）に示されるように、サンプル液収容部３におけるサンプル液と基準液収容部４における基準液との水頭の位置が異なって、脂質二分子膜１が接しているサンプル液と基準液との圧力差が過度であると、脂質二分子膜１の形成が困難になったり破損する場合があるからである。
【００２４】
上記のような機構２は、サンプル液収容部または基準液収容部において上昇する液流中に設置して、脂質二分子膜１の破壊および（または）洗浄が上昇する液体流中で行われるようにすることが好ましい。通常、脂質二分子膜形成用溶液および脂質二分子膜の破壊物はサンプル液よりも比重が小さいが、このような場合に破壊した脂質二分子膜の残骸や膜形成の際に生じた余分の膜形成液ないし汚れた洗浄液が収容部の液表面へ浮上するのが促進され、これらの系外への排出が容易になるからである。
【００２５】
上昇する液流は合目的的な任意の方法によって生じさせることができる。例えば、図１に示されるように、サンプル液収容部３の下部に注入口１０を、上部に排出口１１を設けて機構２の周囲のサンプル液を上昇させることによって行うことができる。また、図５に示されるように、サンプル液収容部３の内部にしきり板１２等で流路を設け、機構２の周囲に上昇する液流を発生させることもできる。このようにすれば、脂質二分子膜形成液等はサンプル液が供給されるたびに常に機構２および脂質二分子膜１の付近から排除されることになる。これによって脂質二分子膜１の清浄性が確保される。
【００２６】
そして、機構２は、図１および図５に示されるように、洗浄液および脂質二分子膜形成液が斜め上方に放出されるように設置するのが好ましい。これによって、成膜の際に生じた余分の脂質二分子膜形成液および汚れた洗浄液１３等の排出が促進されると共に、脂質二分子膜１および機構２それ自体ならびにそれらの周辺部の汚染が有効に防止される。
【００２７】
図１において、サンプル液の表面部に浮上した余分の脂質二分子膜形成液および汚れた洗浄液等１３は、サンプル収容部３の排出口１１から排出される。排出液は、必要に応じ、例えばフィルター１４等の分離手段によって回収することができる。
【００２８】
図６および図７は、本発明による測定装置の好ましい一実施形態を示すものである。図６に示される測定装置において、脂質二分子膜からなるセンサは、図中の２０の部位に形成される。「脂質二分子膜を破壊する機構」における洗浄液噴出装置のノズル２１ａ、および「新たな脂質二分子膜を成膜する機構」における脂質二分子膜形成液噴出装置のノズル２１ｂは、センサ２０に向かって挿入されている。一方、サンプル液は、ノズル２２から供給され、ノズル２３よりオーバーフローするように構成されている。２４および２５は、電極である。サンプル液は、脂質二分子膜の近傍に供給され、しかもサンプル液収容部２６の容積が小さいためにセンサ２０は敏感に反応する。このように、サンプル液収容部２６の容積を小さく、配管を細くすることで、敏感なセンサデバイスを提供することができる。この図６では、センサデバイスにおけるサンプル液収容部２６と基準液収容部２７とを４５度方向に対向させた態様が示されているが、本発明によるセンサデバイスは、図７に示すように１８０度対向させることも可能である。対向させる角度は、センサデバイスの配置などから、応用の範囲で変化させることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明では、脂質二分子膜からなるセンサの交換作業を手間や時間をかけることなく容易に行うことができる。
【００３０】
このような本発明によれば、メンテナンスフリーでかつリアルタイムで、サンプル液の測定（例えば、広範囲の毒物検出）を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるサンプル液測定装置および方法の概要を示す図。
【図２】本発明における脂質二分子膜の破壊、成膜および洗浄の概要を示す図。
【図３】モノオレイン脂質からなる二分子膜の膜電位応答性を示す図。
【図４】サンプル液収容部におけるサンプル液と基準液収容部における基準液との水頭の差によって脂質二分子膜にかかる応力発生を示す図。
【図５】本発明によるサンプル液測定方法および装置の概要を示す図。
【図６】本発明によるサンプル液測定装置（４５度対向型）の構造を示す図。
【図７】本発明によるサンプル液測定装置（１８０度対向型）の構造を示す図。
【図８】従来のサンプル液測定装置の概要を示す図。
【符号の説明】
１脂質二分子膜
２ａ脂質二分子膜を破壊する機構
２ｂ新たな脂質二分子膜を成膜する機構
３サンプル液収容部
４基準液収容部
５隔壁
６、７電極
１０サンプル液注入口
１１サンプル液排出口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sample liquid measuring apparatus. More specifically, the present invention relates to a sample liquid measuring device capable of measuring a toxic substance or the like with a sensor composed of a lipid bilayer membrane.
[0002]
[Prior art]
In today's environment, there are many substances (broadly toxic substances) that are harmful to living organisms. For example, trihalomethanes in tap water and dioxins in the atmosphere come to mind, but there are only a few other cases, but pollution of raw water and groundwater by so-called toxic substances such as cyan and cadmium is also occasionally found in newspapers. .
[0003]
As an apparatus for detecting such a toxic substance in real time, a sensor device using a lipid bilayer membrane has been proposed (FIG. 8, JP-A-11-56389, JP-A-2001-91494, etc.). . In general, such a sensor device has a plurality of water tanks, and includes a sensor unit using a lipid bilayer that can act as a poison on a part of the water tank partition wall, and a potential difference between a reference solution and a sample solution sandwiching the water tank partition wall. It is a mechanism that can sense poisonous substances by measuring with a reference electrode.
[0004]
[Problem to be Solved by the Invention]
In general, lipid bilayer membranes are unstable to external forces such as physical vibrations and static electricity, and cannot be deteriorated if left for a long time, and their lifetime is as short as several days. there were.
[0005]
Therefore, in order to perform accurate measurement, it is necessary to change the lipid bilayer membrane frequently. However, in the conventional apparatus, it is necessary to discharge the sample liquid or the reference liquid from the apparatus, and the replacement work takes time and effort. There were problems such as. Furthermore, since the lipid for forming a lipid bilayer is a liquid, it is difficult to handle, and the solvent containing the lipid cannot be easily recovered.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a means for ensuring the stability and reproducibility of the sensor and facilitating the handling thereof, and is maintenance-free and The present invention relates to an apparatus for measuring a sample solution, which makes it possible to determine the type and amount of a lysate (eg a toxicant) in a sample solution (eg groundwater) in real time.
[0007]
Here, the sample liquid measuring device according to the present invention includes a sample liquid storage section, a reference liquid storage section, and a lipid bilayer membrane provided in contact with both the sample liquid and the reference liquid in each of the storage sections. A mechanism for causing the sample liquid to flow as a liquid flow in the sample liquid container, and detecting a lysate in the sample liquid by measuring a potential difference between the sample liquid and the reference liquid The sample liquid measuring device of the present invention comprises a mechanism for ejecting a washing liquid onto the lipid bilayer membrane to destroy the lipid bilayer membrane, and a lipid for forming the lipid bilayer membrane at a site where the lipid bilayer membrane is broken. And a mechanism for forming a new lipid bimolecular film by ejecting the liquid.
[0008]
And another sample liquid measuring device according to the present invention includes a sample liquid storage section, a reference liquid storage section, and a lipid bimolecule provided in contact with both the sample liquid and the reference liquid in each of the storage sections. It has a membrane and a mechanism for causing the reference liquid to flow as a liquid flow in the reference liquid storage unit, and detects a lysate in the sample liquid by measuring a potential difference between the sample liquid and the reference liquid A sample liquid measuring device for spraying a cleaning liquid onto the lipid bilayer membrane to destroy the lipid bilayer membrane, and for forming a lipid bilayer membrane at a site where the lipid bilayer membrane is broken And a mechanism for forming a new lipid bilayer by ejecting the lipid.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows an outline of a sample liquid measuring apparatus according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a lipid bilayer membrane, 3 is a sample liquid storage part, 4 is a reference | standard liquid storage part, and 5 is a partition. The lipid bilayer membrane 1 is provided in a through-hole opened in the partition wall 5 and is in contact with both the sample liquid stored in the sample liquid storage section 3 and the reference liquid stored in the reference liquid storage section 4. The sample solution and the reference solution are separated.
[0010]
An electrode 6 is provided inside the sample liquid storage unit 3, and this electrode 6 is inserted into the sample liquid. Similarly, an electrode 7 is installed inside the reference liquid storage portion 4, and this electrode 8 is inserted into the reference liquid. The potential difference (that is, the membrane potential) between the sample solution and the reference solution separated by the lipid bilayer membrane 1 by these electrodes 6 and 7 can be measured by a measuring device 8 such as an electrometer. ing. Data obtained by the measuring device 8 can be recorded by the recorder 9.
[0011]
2 is a mechanism for destroying the lipid bilayer membrane 1 and a mechanism for forming a new lipid bilayer membrane (hereinafter, “the mechanism for destroying the lipid bilayer membrane” and “the new lipid bilayer membrane is formed). The “mechanism for forming a film” may be collectively referred to as “mechanism 2”). The mechanism 2 includes a plurality of liquid ejecting apparatuses. By ejecting a cleaning liquid and a lipid bilayer forming liquid from the liquid ejecting apparatus, the lipid bilayer 1 is broken and a new lipid bilayer is formed. The membrane and, if necessary, cleaning is performed.
[0012]
The sample solution measuring apparatus according to the present invention specifically shown in FIG. 1 has a “mechanism 2” (that is, a mechanism for breaking a lipid bilayer membrane and a mechanism for forming a new lipid bilayer membrane). The “mechanism 2” can be provided inside the reference liquid storage portion 4. In another sample liquid measuring apparatus according to the present invention, the mechanism 2 is provided inside a reference liquid storage section 4.
[0013]
The sample liquid storage unit 3 is configured so that sample liquid can be injected and discharged. The sample liquid is injected and discharged, for example, via a flow port provided in at least one wall surface of the sample liquid storage unit 3. After injecting the sample liquid from the flow port into the sample liquid storage unit 3 and measuring the sample liquid, it is possible to discharge the measured sample liquid from the same or different flow port as described above. In the present invention, by providing a plurality of flow ports and providing the sample solution inlet 10 and the discharge port 11, the sample solution is injected into and discharged from the sample solution storage unit 3 simultaneously and continuously. It is preferable. As shown in the figure, if the inlet 10 is provided at the lower part of the sample liquid storage part 4 and the outlet 11 is provided at the upper part, the liquid flow of the sample liquid is generated in the peripheral part of the lipid bilayer membrane 1, and the lipid bimolecule The sample liquid comes into contact with the membrane 1 continuously. In this way, it is possible to continuously detect the lysate in the sample liquid by bringing the sample liquid into contact with the lipid bilayer membrane 1 as a liquid flow and measuring the potential difference between the sample liquid and the reference liquid. become.
[0014]
On the other hand, the reference liquid storage unit 4 can also be configured so that the reference liquid can be injected and discharged in the same manner, and preferably the reference liquid is introduced into the lower part of the reference liquid storage part and discharged from the upper part of the reference liquid storage part Thus, a liquid flow of the reference liquid that rises inside the reference liquid container can be generated. When the “mechanism 2” (that is, a mechanism for breaking the lipid bilayer membrane and a mechanism for forming a new lipid bilayer membrane) is provided in the reference liquid storage section 4, the reference liquid storage section 4 It is preferable to generate a rising liquid flow of the reference liquid.
[0015]
2 (a) and 2 (b) show an outline of the destruction, formation and washing of the lipid bilayer membrane 1. FIG. The mechanism 2 shown in FIG. 2 (a) and FIG. 2 (b) consists of an inkjet-like cleaning liquid jetting apparatus as a mechanism (2a) for breaking the lipid bilayer and a new lipid bilayer. And an ink jet-like lipid bilayer membrane formation liquid ejecting device as a mechanism (2b). As shown in FIG. 2 (b), the lipid bilayer membrane 1 is destroyed by ejecting a liquid from the cleaning liquid ejection device toward the lipid bilayer membrane 1 provided in the through hole of the partition wall 5. it can. In addition, as shown in FIG. 2 (a), a new lipid bilayer membrane 1 is formed by supplying a lipid bilayer membrane-forming liquid from the lipid bilayer membrane-forming liquid jetting device to the through-hole, Can be performed.
[0016]
The lipid bilayer membrane 1 can be destroyed by bringing the cleaning solution from the cleaning solution jetting device into contact with the lipid bilayer membrane 1.
[0017]
It is preferable to use a cleaning liquid used when breaking the lipid bilayer membrane 1 at a temperature equal to or higher than the dissolution temperature of the lipid for forming the lipid bilayer membrane. This makes it possible to reliably destroy the lipid bilayer membrane 1 in a short time. In order to make the cleaning liquid have a lipid dissolution temperature, the cleaning liquid ejecting apparatus can be provided with a heating device (not shown) such as a heating wire.
[0018]
The lipid bilayer membrane 1 used in the present invention is any change in the lipid bilayer membrane caused by the action of a dissolved substance in a sample solution (for example, membrane potential, electric capacity, ion permeability, luminescence, heat generation, endotherm / endotherm). The presence / absence and the concentration of the dissolved substance in the sample liquid are detected by utilizing the above-described change). Examples of such lipid bilayer membranes include lipid bilayer membranes substantially composed only of lipids and lipid bilayer membranes in which molecules such as various proteins and sugars are attached or blended. By appropriately selecting the type and amount of lipid, protein, and sugar, and the method for producing the lipid bilayer, various sensors can be manufactured according to the specific purpose of the measurement purpose or sample solution.
[0019]
The sensor itself composed of the lipid bilayer membrane 1 is a conventionally known one, and in the present invention, a number of conventionally known lipid bilayer membranes can be used as a sensor. Examples of lipid bilayer membranes suitable in the present invention include pseudolipids such as monoolein and triolein, and phospholipids in which proteins such as antibodies and sugars are attached or blended.
[0020]
The cleaning solution used in the present invention may be any cleaning solution as long as it destroys the lipid bilayer membrane 1 and does not substantially adversely affect measurement or waste liquid treatment. . Examples of the cleaning liquid suitable in the present invention include Triton X-100 (trade name). The solvent of the sample solution and the sample solution itself or the reference solution can be used as a cleaning solution in some cases. In general, lipid bilayer membranes are unstable and easily deteriorated, and their reactivity and reproducibility are easily impaired. According to the present invention, the lipid bilayer membrane 1 can be easily exchanged. it can.
[0021]
It is preferable to destroy and wash the lipid bilayer membrane 1 at regular intervals or immediately before the measurement of the sample solution. In addition, although it is not necessary to replace the lipid bilayer membrane 1 (that is, breakage and formation of the lipid bilayer membrane 1), if some contamination or sensitivity or other performance degradation is confirmed or predicted, mechanism 2 The lipid bilayer membrane 1 can be washed using
[0022]
FIG. 3 shows reproducibility when the lipid bilayer is forcibly broken by mechanism 2 and then re-formed. When the horizontal axis is “I”, a lipid bilayer was formed, and when “D”, the lipid bilayer was broken. As shown in FIG. 3, the lipid bilayer membrane exchanged by the mechanism 2 has a substantially constant value even after the exchange, indicating that reproducibility is ensured.
[0023]
The formation and destruction of the lipid bilayer membrane 1 and the measurement of the sample liquid are preferably performed in a state where no stress is generated in the lipid bilayer membrane. For example, as shown in FIG. 4A, it is preferable that the sample liquid in the sample liquid storage unit 3 and the reference liquid in the reference liquid storage unit 4 have substantially the same water head. As shown in FIG. 4B, the sample liquid in the sample liquid storage unit 3 and the reference liquid in the reference liquid storage unit 4 have different head positions, and the sample liquid in contact with the lipid bilayer membrane 1 and the reference This is because if the pressure difference from the liquid is excessive, formation of the lipid bilayer membrane 1 may be difficult or damaged.
[0024]
The mechanism 2 as described above is installed in a liquid flow rising in the sample liquid storage unit or the reference liquid storage unit so that the breakage and / or washing of the lipid bilayer membrane 1 is performed in the liquid flow rising. It is preferable to make it. Usually, the lipid bilayer membrane formation solution and the lipid bilayer membrane breakdown product have a specific gravity lower than that of the sample solution, but in this case, the broken lipid bilayer membrane debris and the excess formed during the film formation This is because the film-forming liquid or the dirty cleaning liquid is promoted to float on the liquid surface of the accommodating portion, and these can be easily discharged out of the system.
[0025]
The rising liquid flow can be generated by any suitable method. For example, as shown in FIG. 1, it is possible to raise the sample liquid around the mechanism 2 by providing the inlet 10 at the lower part of the sample liquid storage part 3 and the outlet 11 at the upper part. Further, as shown in FIG. 5, a flow path that rises around the mechanism 2 can also be generated by providing a flow path with a slit plate 12 or the like inside the sample liquid storage unit 3. By doing so, the lipid bilayer membrane forming solution and the like are always excluded from the vicinity of the mechanism 2 and the lipid bilayer membrane 1 each time the sample solution is supplied. This ensures the cleanliness of the lipid bilayer membrane 1.
[0026]
As shown in FIGS. 1 and 5, the mechanism 2 is preferably installed so that the cleaning solution and the lipid bilayer membrane formation solution are released obliquely upward. As a result, discharge of excess lipid bilayer membrane formation liquid and dirty cleaning liquid 13 generated during film formation is promoted, and contamination of the lipid bilayer membrane 1 and the mechanism 2 itself and their peripheral portions are prevented. Effectively prevented.
[0027]
In FIG. 1, excess lipid bilayer membrane formation liquid and dirty cleaning liquid 13 that float on the surface of the sample liquid are discharged from the discharge port 11 of the sample storage section 3. The discharged liquid can be collected by a separating means such as a filter 14 as necessary.
[0028]
6 and 7 show a preferred embodiment of the measuring device according to the present invention. In the measuring apparatus shown in FIG. 6, sensors composed of lipid bilayers are formed at 20 sites in the figure. The nozzle 21a of the cleaning liquid ejecting apparatus in the “mechanism for breaking the lipid bilayer membrane” and the nozzle 21b of the lipid bilayer forming liquid ejecting apparatus in the “mechanism for forming a new lipid bilayer film” are directed toward the sensor 20. Inserted. On the other hand, the sample liquid is supplied from the nozzle 22 and is configured to overflow from the nozzle 23. 24 and 25 are electrodes. The sample liquid is supplied in the vicinity of the lipid bilayer membrane, and the sensor 20 reacts sensitively because the volume of the sample liquid container 26 is small. Thus, a sensitive sensor device can be provided by reducing the volume of the sample liquid storage unit 26 and narrowing the piping. FIG. 6 shows a mode in which the sample liquid storage unit 26 and the reference liquid storage unit 27 in the sensor device are opposed to each other in the 45-degree direction, but the sensor device according to the present invention is 180 as shown in FIG. It is also possible to oppose each other. The facing angle can be changed within the range of application from the arrangement of the sensor device.
[0029]
【The invention's effect】
In the present invention, it is possible to easily replace a sensor composed of a lipid bilayer without taking time and effort.
[0030]
According to the present invention as described above, measurement of the sample liquid (for example, detection of a wide range of poisons) can be performed in real time without maintenance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a sample liquid measuring apparatus and method according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an outline of destruction, film formation and washing of a lipid bilayer membrane according to the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the membrane potential response of a bilayer membrane composed of monoolein lipids.
FIG. 4 is a diagram showing generation of stress applied to a lipid bilayer membrane due to a difference in water head between a sample solution in a sample solution storage unit and a reference solution in a reference solution storage unit.
FIG. 5 is a diagram showing an outline of a sample liquid measuring method and apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing the structure of a sample liquid measuring device (45-degree opposed type) according to the present invention.
FIG. 7 is a view showing the structure of a sample liquid measuring device (180-degree facing type) according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing an outline of a conventional sample solution measuring apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lipid bilayer membrane 2a Mechanism 2b which destroys lipid bilayer membrane 3 Mechanism which forms new lipid bilayer membrane 3 Sample liquid storage part 4 Reference | standard liquid storage part 5 Septum 6, 7 Electrode 10 Sample liquid inlet 11 Sample liquid Vent

Claims

A sample solution storage unit, a reference solution storage unit, a lipid bilayer membrane provided in contact with both the sample solution and the reference solution in each of these storage units, and the sample solution stored in the sample solution storage unit A sample liquid measuring device for detecting a lysate in the sample liquid by measuring a potential difference between the sample liquid and the reference liquid. A mechanism that destroys the lipid bilayer by ejecting a washing solution onto the molecular membrane, and a lipid bilayer is formed by ejecting lipid for forming the lipid bilayer at the site where the lipid bilayer is destroyed. A sample solution measuring device comprising a film forming mechanism.

The mechanism for allowing the sample liquid to flow as a liquid flow is that the lipid bilayer membrane fragment or its lysate broken by the mechanism for breaking the lipid bilayer membrane and the lipid for forming the lipid bilayer membrane are used as the lipid bilayer membrane. The sample liquid measuring apparatus according to claim 1, wherein the sample liquid measuring apparatus is configured to flow out from a vicinity of a mechanism for breaking a bilayer membrane and a mechanism for forming the new lipid bilayer membrane.

A sample solution storage unit, a reference solution storage unit, a lipid bilayer membrane provided in contact with both the sample solution and the reference solution in each of these storage units, and the reference solution in the reference solution storage unit A sample liquid measuring device for detecting a lysate in the sample liquid by measuring a potential difference between the sample liquid and the reference liquid. A mechanism that destroys the lipid bilayer by ejecting a washing solution onto the molecular membrane, and a lipid bilayer is formed by ejecting lipid for forming the lipid bilayer at the site where the lipid bilayer is destroyed. A sample solution measuring device comprising a film forming mechanism.

The mechanism for causing the reference solution to flow as a liquid flow includes a lipid bilayer membrane fragment or a lysate thereof broken by the mechanism for breaking the lipid bilayer membrane and a lipid for forming the lipid bilayer membrane. The sample liquid measuring device according to claim 3, wherein the sample liquid measuring device is configured to flow out from a vicinity of a mechanism for breaking a bilayer membrane and a mechanism for forming the new lipid bilayer membrane.

The sample liquid measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein the lipid bilayer membrane is destroyed using a cleaning solution having a temperature equal to or higher than a lipid melting temperature for forming the lipid bilayer membrane.

The mechanism for causing the sample liquid to flow as a liquid flow in the sample liquid storage part is press-fitted from the sample liquid inlet opening at the lower part of the sample liquid storage part and discharged from the upper part of the sample liquid storage part The sample liquid measurement of Claim 1 or 2 which produces the liquid flow which raises in the vicinity of the mechanism which destroys the said lipid bilayer membrane, and the mechanism which forms the said new lipid bilayer membrane by this apparatus.

A mechanism for causing the reference liquid to flow as a liquid flow in the reference liquid storage part is press-fitted from a reference liquid inlet opening at a lower part of the reference liquid storage part and discharged from an upper part of the reference liquid storage part. The sample liquid measurement of Claim 3 or 4 which produces the liquid flow which raises in the vicinity of the mechanism which destroys the said lipid bilayer membrane, and the mechanism which forms the said new lipid bilayer membrane by this apparatus.