JP2009162580A - Liquid drop manipulator and liquid drop manipulating method - Google Patents

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Tetsuo Ohashi
鉄雄 大橋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid drop manipulator of a simple structure having high design flexibility, and used for manipulating liquid drops with high accuracy without providing any physical fluid control mechanism, and a liquid drop manipulating method. <P>SOLUTION: This liquid drop manipulator is equipped with a liquid drop carrier having a carrying surface for thereon carrying liquid drops consisting of water solution containing magnetic particles, an electric field means for placing an electric field extending from below the drop carrier to above the carrying surface to fix the liquid drops on the carrying surface, a liquid drop carrier 10 having a carrying surface 10a for thereon carrying hydrophilic liquid drops 2 containing magnetic particles 2a, an electric field means 20 for placing an electric field stretching from below the drop carrier 10 to above the carrying surface 10a to fix the liquid drops 2 on the carrying surface 10a, and a magnetic field means 3 for placing a magnetic field extending from below the drop carrier 10 to above the carrying surface 10a to horizontally provide the magnetic particles 2a with force in a direction level with the carrying surface, the force being larger than the sum of fixation force of the liquid drops caused by the electric field placed thereon and surface tension of the liquid drops. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、液滴操作装置および液滴操作方法に関する。   The present invention relates to a droplet manipulation device and a droplet manipulation method.

磁気粒子を用いた化学操作、特に生化学反応システムでの分離、抽出、精製工程においては、使用するデバイスの微小化および反応の効率的な制御を行うことにより、様々な産業分野で利用可能なマイクロ化学反応システムにおける各種操作を電気的に行うことができる。   In chemical operations using magnetic particles, especially separation, extraction and purification processes in biochemical reaction systems, it can be used in various industrial fields by miniaturizing the devices used and controlling the reaction efficiently. Various operations in the microchemical reaction system can be performed electrically.

磁気粒子を含む微量の水又は水性液体は、水と混ざらないオイル等の液体媒体中に置いた場合、液滴の形態をとる。例えば、表面が親水性で粒径が約0.1μmから500μmの磁性シリカ粒子を用いた場合、磁性シリカ粒子は、移動磁場中に於いて磁場が移動する方向へ液滴を牽引する。この現象は、マイクロ化学反応システムにおいては液体試薬の送液等に利用されている(例えば、特許文献1、2、3参照)。   A small amount of water or aqueous liquid containing magnetic particles takes the form of droplets when placed in a liquid medium such as oil that does not mix with water. For example, when magnetic silica particles having a hydrophilic surface and a particle size of about 0.1 μm to 500 μm are used, the magnetic silica particles pull the droplet in the moving magnetic field in the moving direction. This phenomenon is used for feeding a liquid reagent in a microchemical reaction system (for example, see Patent Documents 1, 2, and 3).

磁気粒子の表面が特定成分を吸着する等の機能を有しており、その機能を利用して成分の分離精製を行う場合は、目的とする成分を吸着した磁気粒子を液滴から分離させる必要がある。更に、分離した磁気粒子から不純物を除くために、洗浄液から成る別の液滴に磁気粒子を通す必要もある。   When the surface of magnetic particles has a function of adsorbing specific components, etc., when separating and purifying components using this function, it is necessary to separate the magnetic particles that have adsorbed the target components from the droplets. There is. Furthermore, in order to remove impurities from the separated magnetic particles, it is necessary to pass the magnetic particles through another droplet made of a cleaning liquid.

シキダ(Shikida)らは、機能性表面を持った磁気粒子を用い、液滴ベースでの特定成分の分離、抽出を磁力を用いて行う方法を開示している。シキダらは、オイル中の母液滴から磁気粒子を分離させるために、ガラスゲート等の物理的な液滴制御機構を用いている(例えば、非特許文献1参照)。
国際公開第05/069015号パンフレット 国際公開第03/058875号パンフレット 特開2006−61031号公報 シキダ(M. Shikida),タカヤナギ(K. Takayanagi),イノウチ(K. Inouchi),ホンダ(H. Honda)およびカトウ(K. Sato),「マイクロ化学分析システムにおける磁気ビーズの液滴操作のための膨潤性と界面張力の利用(Using wettability and interfacial tension to handle droplets of magnetic beads in a micro-chemical-analysis system)」,Sens. Actuators, B, 2006年, 113, 563-569.
Shikida et al. Disclose a method in which magnetic particles having a functional surface are used to separate and extract specific components on a droplet basis using magnetic force. Shikida et al. Use a physical droplet control mechanism such as a glass gate to separate magnetic particles from mother droplets in oil (see Non-Patent Document 1, for example).
International Publication No. 05/069015 Pamphlet WO03 / 058875 pamphlet JP 2006-61031 A M. Shikida, K. Takayanagi, K. Inouchi, H. Honda, and K. Sato, “For droplet manipulation of magnetic beads in microchemical analysis systems. Using wettability and interfacial tension to handle droplets of magnetic beads in a micro-chemical-analysis system ”, Sens. Actuators, B, 2006, 113, 563-569.

ところが、上述のように、微量液滴ベースで化学反応を目論むデバイスにおいて、水より比重の小さいオイル等の液体媒体中に液滴を固定するためには、シキダらのように、物理的な障壁、例えばゲート等の流体制御構造を設ける必要がある。特に、磁気粒子を含まない液滴を操作する場合は、磁場による移動制御が困難なため、液滴周囲を物理的に囲うか、液滴が接する基板表面に親水性化学処理を施し、そこへ液滴を吸着させる必要がある。   However, as described above, in a device intended for chemical reaction on the basis of a minute droplet, in order to fix a droplet in a liquid medium such as oil having a specific gravity smaller than that of water, a physical barrier as in Shikida et al. It is necessary to provide a fluid control structure such as a gate. In particular, when manipulating droplets that do not contain magnetic particles, it is difficult to control movement due to a magnetic field. Therefore, a hydrophilic chemical treatment is applied to the substrate surface that physically surrounds the droplets or that contacts the droplets. It is necessary to adsorb droplets.

しかしながら、流体制御構造や基板親水性化学処理を施すと装置が複雑化するため、装置設計の自由度も損なわれる。また、ガラスゲート等を用いて磁気粒子を母液滴から分離する方法では、ゲートの大きさにより、目的としない液体が分離後の磁気粒子に含まれる場合があるため、液滴の分離精度が低くなる。   However, if the fluid control structure or the substrate hydrophilic chemical treatment is performed, the apparatus becomes complicated, and the degree of freedom in designing the apparatus is lost. In addition, in the method of separating magnetic particles from the mother droplet using a glass gate or the like, the liquid particles that are not intended may be included in the separated magnetic particles depending on the size of the gate, so the droplet separation accuracy is low. Become.

一方、磁気粒子を含んだ液滴ベースでの化学反応デバイスでは、複数の液滴を同時に操作する場合もある。即ち、ある1つの液滴は移動させ、もう一方の液滴は定位置に固定させる場合がある。複数の磁石を用いて、それぞれの液滴を独立に制御することも可能であるが、移動制御機構が複雑になる。また、流路等の流体制御構造を設けることも可能であるが、装置の構造が複雑となるため、設計自由度が損なわれ、種々の化学反応に対応可能な装置を実現することが困難である。   On the other hand, a droplet-based chemical reaction device containing magnetic particles may operate a plurality of droplets simultaneously. That is, one droplet may be moved and the other droplet may be fixed in place. Although it is possible to control each droplet independently using a plurality of magnets, the movement control mechanism becomes complicated. In addition, it is possible to provide a fluid control structure such as a flow path, but the structure of the apparatus becomes complicated, so the degree of freedom in design is impaired and it is difficult to realize an apparatus that can handle various chemical reactions. is there.

上記問題点を鑑み、本発明は、物理的な流体制御機構を設けることなく、簡易な構造で、設計自由度が高く、高精度に液滴を操作可能な液滴操作装置および液滴操作方法を提供する。   In view of the above problems, the present invention provides a droplet operation device and a droplet operation method that can operate a droplet with high accuracy with a simple structure, a high degree of design freedom, without providing a physical fluid control mechanism. I will provide a.

上記目的を達成するために、本発明の態様は、磁気粒子を含む水溶液からなる液滴を搬送する搬送面を有する液滴搬送装置と、搬送面の下方に配置された互いに極性の異なる第1及び第2の電極を含み、第1及び第2の電極に電圧を印加して、搬送面の下方から搬送面の上方に及ぶ電場を発生させることにより液滴を搬送面上に固定させる電場手段と、液滴搬送装置の下方から搬送面の上方に及ぶ磁場を発生させる磁場手段とを備え、磁場手段を搬送面に沿って移動させることにより、搬送面上に固定された液滴から磁気粒子を分離する液滴操作装置であることを要旨とする。   In order to achieve the above object, according to an aspect of the present invention, there is provided a droplet transport device having a transport surface for transporting droplets made of an aqueous solution containing magnetic particles, and first polarities different from each other disposed below the transport surface. And a second electrode, and a voltage is applied to the first and second electrodes to generate an electric field extending from below the transport surface to above the transport surface, thereby fixing the droplet on the transport surface. And magnetic field means for generating a magnetic field extending from below the droplet transfer device to above the transfer surface, and by moving the magnetic field means along the transfer surface, the magnetic particles from the droplets fixed on the transfer surface The gist of the present invention is that it is a droplet operating device for separating the liquid.

本発明の他の態様は、液滴搬送装置が有する搬送面上に磁気粒子を含む水溶液からなる液滴を配置するステップと、液滴搬送装置の下方に配置された互いに極性の異なる第1及び第2の電極を含む電場手段に電圧を印加して、搬送面の下方から搬送面の上方に及ぶ電場を発生させることにより、液滴を搬送面上に固定させるステップと、液滴搬送装置の下方から搬送面の上方に及ぶ磁場を発生させる磁場手段を搬送面に沿って移動させることにより、搬送面上に固定された液滴から磁気粒子を分離するステップとを有する液滴操作方法であることを要旨とする。   According to another aspect of the present invention, there are provided a step of disposing a droplet made of an aqueous solution containing magnetic particles on a transport surface of a droplet transport device, and first and different polarities disposed below the droplet transport device. Applying a voltage to the electric field means including the second electrode to generate an electric field extending from the lower side of the transfer surface to the upper side of the transfer surface, thereby fixing the droplet on the transfer surface; And a step of separating magnetic particles from a droplet fixed on the transport surface by moving magnetic field means for generating a magnetic field extending from below to above the transport surface along the transport surface. This is the gist.

本発明の更に他の態様は、液滴搬送装置が有する搬送面上に磁気粒子を含む水溶液からなる液滴を配置するステップと、液滴搬送装置の下方に配置された互いに極性の異なる第1及び第2の電極を含む複数の電場手段にそれぞれ電圧を印加して、搬送面の下方から搬送面の上方に及ぶ電場を発生させ、液滴を搬送面上に固定させるステップと、 液滴搬送装置の下方から搬送面の上方に及ぶ磁場を発生させる磁場手段を、搬送面に沿って、複数の電場手段間で往復移動させるステップとを有し、磁場手段の移動速度を、往路の移動速度に対して復路の移動速度が10倍〜200倍となるように制御する液滴操作方法であることを要旨とする。   According to still another aspect of the present invention, a step of disposing a droplet made of an aqueous solution containing magnetic particles on a transport surface of a droplet transport device, and a first having different polarities disposed below the droplet transport device. And applying a voltage to each of the plurality of electric field means including the second electrode to generate an electric field extending from the lower side of the transfer surface to the upper side of the transfer surface, and fixing the droplet on the transfer surface; And reciprocating the magnetic field means for generating a magnetic field extending from the lower part of the apparatus to the upper part of the conveying surface between the plurality of electric field means along the conveying surface. In contrast, the present invention is summarized as a droplet operation method that controls the moving speed of the return path to be 10 to 200 times.

本願発明の更に他の態様は、液滴搬送装置が有する搬送面上に、表面に核酸が結合した磁気粒子を含む水溶液からなる液滴を配置するステップと、搬送面上に洗浄溶液を配置するステップと、液滴搬送装置の下方に配置された互いに極性の異なる第1及び第2の電極を含む複数の電場手段に電圧を印加して、搬送面の下方から搬送面の上方に及ぶ電場を発生させることにより、液滴及び洗浄溶液をそれぞれ搬送面上に固定させるステップと、液滴搬送装置の下方から搬送面の上方に及ぶ磁場を発生させる磁場手段を搬送面に沿って移動させることにより、搬送面上に固定された液滴から磁気粒子を分離するステップと、磁場手段の移動により、液滴から分離した磁気粒子を洗浄溶液と混合させ、磁気粒子を洗浄するステップとを有する液滴操作方法であることを要旨とする。   According to still another aspect of the present invention, a step of disposing a droplet made of an aqueous solution containing magnetic particles having nucleic acids bound to a surface thereof on a transport surface of a droplet transport device, and a cleaning solution on the transport surface Applying a voltage to the step and a plurality of electric field means including first and second electrodes having different polarities arranged below the droplet conveying device, an electric field extending from below the conveying surface to above the conveying surface is generated. By causing the droplets and the cleaning solution to be fixed on the conveyance surface, and by moving magnetic field means for generating a magnetic field extending from below the droplet conveyance device to above the conveyance surface along the conveyance surface. A step of separating the magnetic particles from the droplets fixed on the conveying surface, and a step of cleaning the magnetic particles by mixing the magnetic particles separated from the droplets with the cleaning solution by the movement of the magnetic field means Control And summarized in that a method.

本発明によれば、物理的な流体制御機構を設けることなく、簡易な構造で、設計自由度が高く、高精度に液滴を操作可能な液滴操作装置および液滴操作方法が提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a droplet operating device and a droplet operating method that can operate a droplet with high accuracy with a simple structure, a high degree of design freedom, without providing a physical fluid control mechanism.

以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、装置やシステムの構成等は現実のものとは異なる。また、図面相互間においても互いの構成等が異なる部分が含まれていることは勿論である。また、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想の構造、配置等を下記のものに特定するものでない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic, and the configuration of the apparatus and system is different from the actual one. Moreover, it is a matter of course that portions having different configurations and the like are included in the drawings. Further, the embodiments of the present invention shown below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the structure, arrangement, etc. of the technical idea of the present invention will be described below. It is not something specific.

(第1の実施の形態)
第1の実施の形態に係る液滴操作装置は、図1に示すように、磁気粒子2aを含む水溶液からなる液滴2を搬送するための搬送面10a(図1では底面)を有する液滴搬送装置10と、液滴搬送装置10の下方から搬送面10aの上方に及ぶ電場を印加し、液滴2を搬送面10a上に固定させる電場手段20と、液滴搬送装置10の下方から搬送面10aの上方に及ぶ磁場を印加し、搬送面10a上に固定された液滴2から磁気粒子2aを分離させる磁場手段3とを備える。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the droplet operating device according to the first embodiment has a transport surface 10a (bottom surface in FIG. 1) for transporting a droplet 2 made of an aqueous solution containing magnetic particles 2a. A transport device 10, an electric field means 20 for applying an electric field extending from below the droplet transport device 10 to the top of the transport surface 10 a to fix the droplet 2 on the transport surface 10 a, and transport from the bottom of the droplet transport device 10 And a magnetic field means 3 for applying a magnetic field extending above the surface 10a to separate the magnetic particles 2a from the droplets 2 fixed on the transport surface 10a.

液滴搬送装置10の形状としては、例えば、2枚の膜の端部が貼り合わされ膜に囲まれた空間を反応場とする膜状反応容器、キャピラリー、平板状基板、平板状基板表面を囲む壁を持つ容器、平板状基板と壁で囲まれた領域を覆う蓋を有する反応容器等が利用可能である。蓋は全体又は一部が開閉可能となっていて、化学反応を行うための試薬や試料を含む液滴を内部に投入できるようになっていてもよい。   The shape of the droplet transfer device 10 includes, for example, a membrane reaction vessel, a capillary, a flat plate substrate, and a flat plate substrate surface in which a space surrounded by the end portions of two films is bonded and surrounded by the film. A container having a wall, a reaction container having a lid that covers a flat substrate and a region surrounded by the wall can be used. The lid may be opened or closed in whole or in part so that a droplet containing a reagent or a sample for performing a chemical reaction can be introduced into the lid.

反応物の検出、分析等における外部からのコンタミネーションを防ぐためには、完全閉鎖系の反応場を有する容器又は基板を液滴搬送装置10として利用することが特に好ましい。完全閉鎖系の反応場を有する容器又は基板としては、例えば、上述した膜状反応容器の他に、両端が融着され閉鎖された流路を持つ細管状反応容器や反応基板と壁と蓋とが一体成形された反応基板などを好適に用いることができる。   In order to prevent external contamination in detection and analysis of reactants, it is particularly preferable to use a container or substrate having a completely closed reaction field as the droplet transfer device 10. As a container or a substrate having a completely closed reaction field, for example, in addition to the above-described membrane-like reaction vessel, a tubular reaction vessel having a closed channel fused at both ends, a reaction substrate, a wall, a lid, Can be suitably used.

図1の例では、液滴搬送装置10として、厚さ0.3mm、縦幅30mm、横幅90mmのポリプロピレン製の平板に、高さ10mmの壁(側壁)を設け、平板と側壁で囲まれた領域を5mm厚のガラス製の蓋で密閉した直方体状の反応基板(反応容器)を用いている。   In the example of FIG. 1, a 10 mm high wall (side wall) is provided on a polypropylene flat plate having a thickness of 0.3 mm, a vertical width of 30 mm, and a horizontal width of 90 mm as the droplet transfer device 10 and is surrounded by the flat plate and the side wall. A rectangular parallelepiped reaction substrate (reaction vessel) whose region is sealed with a glass lid having a thickness of 5 mm is used.

搬送面10aは、液滴2の移動容易性を考慮して、液滴2と接触する表面が平滑であることが好ましく、特に、表面粗さRa=0.1μm(JIS B 0601-1994)以下であることが好ましい。搬送面10aの表面粗さRa=0.1μm以下とすることにより、例えば、磁場手段3を搬送面10aの下方に近づけて、磁場手段3の移動により液滴2を移動させる場合に、磁場手段3の移動に伴う磁気粒子2aの移動の追従性を向上できる。   The transport surface 10a preferably has a smooth surface in contact with the droplet 2 in consideration of the ease of movement of the droplet 2, and particularly the surface roughness Ra = 0.1 μm (JIS B 0601-1994) or less. It is preferable that By setting the surface roughness Ra of the conveyance surface 10a to 0.1 μm or less, for example, when the magnetic field means 3 is brought close to the lower surface of the conveyance surface 10a and the droplet 2 is moved by the movement of the magnetic field means 3, the magnetic field means The followability of the movement of the magnetic particle 2a accompanying the movement of 3 can be improved.

液滴搬送装置10に用いられる材質としては、使い捨て可能や量産可能の点から、安価に入手可能な材質であることが好ましい。また、液滴2移動の際の移動抵抗を下げるために、撥水性の材質を用いることが好ましい。そのような材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリテトラフロロエチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネートなどの樹脂素材を好適に用いることができる。液滴の吸光度、蛍光、化学発光、生物発光、屈折率の変化などの測定において光学的な検出を行うために、液滴搬送装置10が、光透過性を有する材質で形成されていることが好ましい。   The material used for the droplet transfer device 10 is preferably a material that can be obtained at low cost from the viewpoint of being disposable or mass-produced. Further, it is preferable to use a water-repellent material in order to reduce the movement resistance when the droplet 2 moves. As such a material, for example, resin materials such as polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polyvinyl chloride, polystyrene, and polycarbonate can be suitably used. In order to perform optical detection in measurement of the absorbance, fluorescence, chemiluminescence, bioluminescence, refractive index change, etc. of the droplet, the droplet transport device 10 may be formed of a light-transmitting material. preferable.

液滴2中に配置される磁気粒子2aとしては、表面に生体由来高分子と特異的に結合する化学構造、例えば、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、アビジン、ビオチン、ジゴキシゲニン、プロテインA、プロテインG、錯体化した金属イオン、或いは抗体を有した、若しくは静電気力、ファンデルワールス力により高分子と特異的に結合する様態を呈した表面を持つ磁気に応答する粒子を使用することができる。   The magnetic particles 2a disposed in the droplet 2 include chemical structures that specifically bind to biologically derived polymers on the surface, such as amino groups, carboxyl groups, epoxy groups, avidin, biotin, digoxigenin, protein A, protein G, a complexed metal ion, or a magnetically responsive particle having a surface having a state of specifically binding to a polymer by electrostatic force or van der Waals force can be used.

例えば、磁気粒子2aは、マグネタイト、γ−酸化鉄、マンガン亜鉛フェライト等の磁性体から形成され、表面に水酸基、アミノ基、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基などの親水性基を持つ粒子を使用することができる。具体的には、磁性体およびシリカの混合物からなる磁気粒子、シリカで表面を覆われた磁性体粒子、メルカプト基を介して親水性基を有する金で表面が覆われた磁性体粒子、磁性体を含有し表面にメルカプト基を介して親水性基を持つ金粒子などが好適に用いられる。これらの機能性表面を持った磁気粒子2aは、特定成分を選択的に表面へ吸着できる。磁気粒子2aの大きさとしては、0.1μm〜500μm程度の平均粒径を持つことが好ましい。   For example, the magnetic particle 2a is formed of a magnetic material such as magnetite, γ-iron oxide, manganese zinc ferrite, etc., and has a hydrophilic group such as a hydroxyl group, an amino group, a carboxyl group, a phosphate group, or a sulfonate group on the surface. Can be used. Specifically, magnetic particles composed of a mixture of a magnetic material and silica, magnetic particles whose surfaces are covered with silica, magnetic particles whose surfaces are covered with gold having a hydrophilic group via a mercapto group, and magnetic materials And gold particles having a hydrophilic group on the surface via a mercapto group are preferably used. The magnetic particles 2a having these functional surfaces can selectively adsorb specific components to the surface. The magnetic particle 2a preferably has an average particle size of about 0.1 μm to 500 μm.

磁気粒子2aは、液滴2内に取り込まれ、液滴2と一体化することが可能である。磁気粒子2aと一体化した液滴2は、磁場手段3の移動により、液滴状態を保ちながら磁場の移動方向へ移動することが可能である。ここで、本発明における「液滴」とは、液滴を構成する液体の分子間力によって発生する表面張力により球形、或いはそれに近い形状を持った溶液塊を指す。   The magnetic particles 2 a can be taken into the droplet 2 and integrated with the droplet 2. The droplet 2 integrated with the magnetic particle 2a can move in the moving direction of the magnetic field while maintaining the droplet state by the movement of the magnetic field means 3. Here, the “droplet” in the present invention refers to a solution mass having a spherical shape or a shape close to that due to the surface tension generated by the intermolecular force of the liquid constituting the droplet.

液滴2を構成する水溶液としては、例えば、水やその他、種々の水溶液が用いられる。空気等の気相下において撥水性基板の表面上において液滴2の移動を行う場合は、エタノール等のアルコール類を含む水溶液も用いることも可能であるが、その場合は、直径が5mm程度の液滴2が形成できる程度の表面張力を有する水溶液を用いるのが好ましい。具体的には、エタノール水溶液を用いる場合は、1(v/v)〜50(v/v)%の濃度範囲内が好ましい。   As the aqueous solution constituting the droplet 2, for example, water or other various aqueous solutions are used. When the droplet 2 is moved on the surface of the water-repellent substrate under a gas phase such as air, an aqueous solution containing alcohols such as ethanol can be used. In that case, the diameter is about 5 mm. It is preferable to use an aqueous solution having a surface tension sufficient to form the droplet 2. Specifically, when an ethanol aqueous solution is used, it is preferably within a concentration range of 1 (v / v) to 50 (v / v)%.

液滴2を構成する水溶液は、界面活性剤を含有することが好ましい。界面活性剤としては非イオン性界面活性剤およびイオン性界面活性剤が挙げられる。非イオン性界面活性剤としては、モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタン(トゥウィーン(Tween)20)、オクチルフェノールポリ(エチレングリコールエーテル)n(トリトン(Triton) X−100)が挙げられる。非イオン性界面活性剤は、液滴内で生化学反応を行う際、反応を阻害しない点で好ましい。陰イオン性界面活性剤としては、ドデシル硫酸ナトリウム、N-ラウリルサルコシンが挙げられる。界面活性剤を含有することにより、磁気粒子の含有の有無に関わらず液滴の液滴搬送装置の搬送面への吸着が強くなる現象が観察され、搬送面10a上の一定位置への固定が容易に実現でき、液滴2の操作精度を向上させることができる。界面活性剤の添加は、後述する磁気粒子の含有する液滴からの磁気粒子の分離操作における、母液滴の固定安定性にも寄与する。なお、界面活性剤は、0.001(v/v)〜1(v/v)%程度、液滴2中に添加することが好ましい。   The aqueous solution constituting the droplet 2 preferably contains a surfactant. Surfactants include nonionic surfactants and ionic surfactants. Nonionic surfactants include polyoxyethylene sorbitan monolaurate (Tween 20), octylphenol poly (ethylene glycol ether) n (Triton X-100). Nonionic surfactants are preferred in that they do not inhibit the reaction when performing a biochemical reaction in the droplet. Examples of the anionic surfactant include sodium dodecyl sulfate and N-lauryl sarcosine. By containing a surfactant, a phenomenon is observed in which the adsorption of droplets onto the conveyance surface of the droplet conveyance device becomes strong regardless of the presence or absence of magnetic particles, and fixing to a fixed position on the conveyance surface 10a is observed. This can be easily realized and the operation accuracy of the droplet 2 can be improved. The addition of the surfactant also contributes to the fixing stability of the mother droplet in the separation operation of the magnetic particle from the droplet containing the magnetic particle described later. The surfactant is preferably added to the droplet 2 in an amount of about 0.001 (v / v) to 1 (v / v)%.

図1の液滴搬送装置10内には、液滴と混じり合わず化学的に不活性な液体が封入されている。「化学的に不活性な液体」とは、液体の分取、混合、希釈、撹拌、加熱、冷却などの種々の化学反応を阻害しない物質を指し、例えば、アルカン等の炭化水素類、パーフルオロアルカン類、アルカンの水素原子の一部がフッ素である化学物質、ミネラルオイル、シリコーンオイル、脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、脂肪酸ケトン、脂肪酸アミン類などの疎水性の液体物質があげられる。これらの物質の中でも、比重が1より小さい物質を「化学的に不活性な液体」として用いることが好ましい。比重が1より小さい物質を用いることにより、液滴2が液滴封入媒体中に沈むため、磁場手段3による液滴2の操作性が向上する。   In the droplet transport device 10 of FIG. 1, a chemically inert liquid that does not mix with the droplets is enclosed. “Chemically inert liquid” refers to a substance that does not inhibit various chemical reactions such as liquid separation, mixing, dilution, stirring, heating, cooling, etc., for example, hydrocarbons such as alkanes, perfluoro Hydrophobic liquid substances such as alkanes, chemical substances in which some of the hydrogen atoms of the alkane are fluorine, mineral oils, silicone oils, fatty acids, fatty acid esters, fatty acid amides, fatty acid ketones, and fatty acid amines are listed. Among these substances, a substance having a specific gravity smaller than 1 is preferably used as the “chemically inert liquid”. By using a substance having a specific gravity smaller than 1, the droplet 2 sinks into the droplet encapsulating medium, so that the operability of the droplet 2 by the magnetic field means 3 is improved.

耐熱性酵素を用いた反応等の比較的高温条件下で行われる生化学反応に対しては、揮発性の低い物質、具体的には沸点が200℃以下のミネラルオイル、シリコーンオイル、脂肪酸エステル、油脂などを用いることにより、液滴封入媒体及び液滴の揮発を防ぐことができる。   For biochemical reactions conducted under relatively high temperature conditions such as reactions using thermostable enzymes, substances with low volatility, specifically mineral oils with boiling points of 200 ° C. or lower, silicone oils, fatty acid esters, By using oil or the like, volatilization of the droplet encapsulating medium and the droplet can be prevented.

電場手段20は、搬送面10aの下方に沿って配置され互いに異なる極性を有する第1及び第2の電極4a、4bと、第1及び第2の電極4a、4bと絶縁され第1及び第2の電極4a、4bに関し搬送面10aとは反対側に搬送面10aに沿って配置された導電性薄板5とを含む。   The electric field means 20 is insulated from the first and second electrodes 4a and 4b and the first and second electrodes 4a and 4b which are arranged along the lower side of the transport surface 10a and have different polarities from each other. The conductive thin plate 5 disposed along the transport surface 10a on the opposite side of the transport surface 10a with respect to the electrodes 4a and 4b.

第1の電極4a及び第2の電極4bとしては、図1に示すように、例えば縦30mm、横幅3mm、厚さ40μmのアルミニウム製の帯状の電極を用いることができる。図1の第1の電極4aと第2の電極4bは2mm間隔で平行に離間しており、それぞれ電源7に接続されている。例えば、液滴2を図1の紙面左側から右側へ移動させる場合は、第1の電極4aを負極(グランド)に接続し、第2の電極4bを正極に接続する。そして、電源7から第1の電極4aと第2の電極4b間に電場(電界)を印加することにより、電極4の上方の搬送面10a上に液滴2を固定させる。   As the 1st electrode 4a and the 2nd electrode 4b, as shown in FIG. 1, the strip | belt-shaped electrode made from aluminum of 30 mm long, 3 mm wide, and 40 micrometers in thickness can be used, for example. The first electrode 4a and the second electrode 4b in FIG. 1 are spaced apart in parallel by an interval of 2 mm, and are connected to the power source 7, respectively. For example, when the droplet 2 is moved from the left side to the right side in FIG. 1, the first electrode 4a is connected to the negative electrode (ground), and the second electrode 4b is connected to the positive electrode. Then, by applying an electric field (electric field) between the first electrode 4 a and the second electrode 4 b from the power source 7, the droplet 2 is fixed on the transport surface 10 a above the electrode 4.

電場(電界)の強度は、磁場を印加させた場合に、電極4上に液滴2を固定することができる程度に十分に高いことが好ましい。ただし、電場の強度は、高くしすぎると絶縁が不十分で漏電が起こり、液滴2の固定が困難になる。逆に、電場の強度を低くしすぎると、電場手段20による液滴2の固定が困難になる。よって、第1の電極4aと第2の電極4bとの間に印加する電圧の大きさとしては0.5〜10kV、更には1.0〜8kV、更には1.5〜5kVを、搬送面10aの上方に印加することが好ましい。   The strength of the electric field (electric field) is preferably high enough to fix the droplet 2 on the electrode 4 when a magnetic field is applied. However, if the electric field strength is too high, insulation is insufficient and electric leakage occurs, making it difficult to fix the droplet 2. Conversely, if the electric field strength is too low, it becomes difficult to fix the droplet 2 by the electric field means 20. Therefore, the magnitude of the voltage applied between the first electrode 4a and the second electrode 4b is 0.5 to 10 kV, further 1.0 to 8 kV, and further 1.5 to 5 kV. It is preferable to apply above 10a.

導電性薄板5としては、例えば縦幅30mm、横幅25mmの平板状のアルミニウム箔を用いることができる。図2(c)に示すように、導電性薄板5は、絶縁体6を介して第1の電極4a及び第2の電極4bの約0.2mm下方に配置されている。絶縁体6としては、例えば、厚さ0.2mmの塩化ビニル膜を用いることができる。第1の電極4aを接地して導電性薄板5を接地しないようにすることで、導電性薄板5を接地する場合に比べて液滴2の電極4上への固定をより確実にすることができ、液滴の操作精度を向上させることができる。   As the conductive thin plate 5, for example, a flat aluminum foil having a vertical width of 30 mm and a horizontal width of 25 mm can be used. As shown in FIG. 2C, the conductive thin plate 5 is disposed about 0.2 mm below the first electrode 4a and the second electrode 4b with the insulator 6 interposed therebetween. As the insulator 6, for example, a vinyl chloride film having a thickness of 0.2 mm can be used. By grounding the first electrode 4a and not grounding the conductive thin plate 5, it is possible to more reliably fix the droplet 2 on the electrode 4 than when the conductive thin plate 5 is grounded. It is possible to improve the operation accuracy of the droplet.

磁場手段3としては、永久磁石又は電磁石アレイ等を用いることができる。磁場手段3の移動は手動で制御してもよいし、図1に示さない制御手段により電気的に制御しても構わない。磁場手段3が電磁石アレイの場合、磁場手段の移動は、アレイ状の電磁石に順に電圧を印加することにより達成することができる。   As the magnetic field means 3, a permanent magnet or an electromagnet array can be used. The movement of the magnetic field means 3 may be controlled manually or may be electrically controlled by a control means not shown in FIG. When the magnetic field means 3 is an electromagnet array, the movement of the magnetic field means can be achieved by sequentially applying a voltage to the arrayed electromagnet.

図1に示す液滴操作装置によれば、電場手段20が発生させる電場により、搬送面10aの電極4a上方に液滴2を固定させた状態で、磁場手段3により磁場を発生させながら、搬送面10a上に沿って紙面左側から紙面右側に向かって磁場手段3を移動させることにより磁気粒子2aを牽引する。この際、液滴2の水溶液成分は、負極である第1の電極4aに固定されたまま、磁気粒子2aと磁気粒子2aに付着した微量の液体のみが、磁場手段3の移動により分離されるため、物理的な流体制御機構を設けることなく、液滴2から磁気粒子2aを分離でき、装置の簡素化が図れる。   According to the droplet manipulation device shown in FIG. 1, the electric field generated by the electric field means 20 is transported while the magnetic field means 3 generates a magnetic field while the droplet 2 is fixed above the electrode 4a on the transport surface 10a. The magnetic particles 2a are pulled by moving the magnetic field means 3 along the surface 10a from the left side to the right side. At this time, while the aqueous solution component of the droplet 2 is fixed to the first electrode 4a that is the negative electrode, only the magnetic particles 2a and a very small amount of liquid adhering to the magnetic particles 2a are separated by the movement of the magnetic field means 3. Therefore, the magnetic particles 2a can be separated from the droplets 2 without providing a physical fluid control mechanism, and the apparatus can be simplified.

また、電場と磁場の引力を利用して液滴2中の磁気粒子を分離することで、ゲート等の流体制御機構により物理的に分離する場合に比べて余分な液体を多量に抽出することがない。よって、目的とする特定成分を吸着させた磁気粒子を効率よく抽出できる。   Further, by separating the magnetic particles in the droplet 2 using the attractive force of the electric field and the magnetic field, a large amount of excess liquid can be extracted as compared with the case where the particles are physically separated by a fluid control mechanism such as a gate. Absent. Therefore, it is possible to efficiently extract the magnetic particles on which the target specific component is adsorbed.

更に、電場手段20は、操作者の都合に応じて位置や数を自由に変更可能であるので、種々の化学反応に対応させることができ、装置の自由度も高い。例えば、電場手段20を搬送面10aの下方に複数個配置することにより、1つの液滴搬送装置10内で、複数の化学反応を起こすことができるため、コンビナトリアルケミストリ用ラブ・オン・チップ(lab on chip)デバイス等に応用できる。   Furthermore, since the electric field means 20 can be freely changed in position and number according to the convenience of the operator, it can be adapted to various chemical reactions, and the degree of freedom of the apparatus is high. For example, by arranging a plurality of electric field means 20 below the transfer surface 10a, a plurality of chemical reactions can occur in one droplet transfer device 10, so that a lab-on-chip for combinatorial chemistry (lab on chip) devices.

更に、磁場手段3及び電場手段20は、液滴搬送装置10の外部に配置されるため、液滴搬送装置10として完全閉鎖系の反応容器を用いることにより、クロスコンタミネーション対策を大きな課題とする遺伝子増幅法を利用した臨床検査利用等に応用できる。   Further, since the magnetic field means 3 and the electric field means 20 are disposed outside the droplet transport device 10, using a completely closed reaction vessel as the droplet transport device 10 makes it a major issue to take measures against cross contamination. It can be applied to clinical tests using gene amplification.

次に、図2(a)〜図2(d)を用いて、図1に示す液滴操作装置を用いた液滴操作方法を説明する。以下に述べる液滴操作方法は一例であり、これ以外の種々の液滴操作方法により実現可能であることは勿論である。   Next, a droplet manipulation method using the droplet manipulation device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2 (a) to 2 (d). The droplet manipulation method described below is an example, and it is needless to say that the droplet manipulation method can be realized by various other droplet manipulation methods.

まず、図2(a)に示す液滴2の元となる磁気粒子懸濁液を用意した。磁気粒子の材料としては、東洋紡から販売されているMFX−9600−Magnia−自動核酸抽出装置の専用試薬キットにある磁性シリカビーズを使用した。磁性シリカビーズを10倍量の純水で懸濁させた後、500×g、1分間の遠心操作により洗浄し、洗浄を2回繰り返した。その後、得られた液体を元の容量に戻した。液滴2中の粒子濃度は、洗浄後の懸濁液をさらに10倍希釈となるように、液滴2の一部となる液体に予め添加し、懸濁させ、これを磁気粒子懸濁液とした。このように調整した磁気粒子懸濁液中の磁気粒子の濃度は、30μg/μlである。   First, a magnetic particle suspension was prepared as a source of the droplet 2 shown in FIG. As the magnetic particle material, magnetic silica beads in a dedicated reagent kit of MFX-9600-Magnia-automatic nucleic acid extraction apparatus sold by Toyobo were used. The magnetic silica beads were suspended in 10 times the amount of pure water and then washed by centrifugation at 500 × g for 1 minute, and the washing was repeated twice. Thereafter, the obtained liquid was returned to its original volume. The particle concentration in the droplet 2 is preliminarily added to and suspended in the liquid that becomes a part of the droplet 2 so that the suspension after washing is further diluted 10 times. It was. The concentration of the magnetic particles in the magnetic particle suspension thus adjusted is 30 μg / μl.

図2(a)に示すように、厚さ0.8mmの撥水性の底板の表面(上面)を搬送面10aとするポリプロピレン製の液滴搬送装置10内にシリコーンオイル(信越シリコーン KF96−20CS)を入れ、シリコーンオイル中に、磁気粒子2aが30μg/μlの濃度で分散した純水10μlを封入して、搬送面10a上に直径2.5mmの液滴2を配置した。   As shown in FIG. 2A, silicone oil (Shin-Etsu Silicone KF96-20CS) is placed in a polypropylene droplet transfer device 10 having a surface (upper surface) of a water-repellent bottom plate having a thickness of 0.8 mm as a transfer surface 10a. Was added, and 10 μl of pure water in which magnetic particles 2a were dispersed at a concentration of 30 μg / μl was sealed in silicone oil, and a droplet 2 having a diameter of 2.5 mm was placed on the transport surface 10a.

次に、表面が平坦な搬送面10aの下方に磁場手段3を近づけ、搬送面10aに沿って水平方向に移動させる。磁場手段3としては、例えばネオジム製永久磁石を用いることができる。磁場手段3の移動により、図2(b)に示すように、液滴2内の磁気粒子2aが紙面右側に集まり、液滴2全体を右側へ動かそうとする力が働く。このとき、撥水性の搬送面10aでは液滴2と搬送面10a間の抵抗が少ないため、磁気粒子2aが液滴2から飛び出すことなく、結果として液滴2全体が移動する。   Next, the magnetic field means 3 is brought close to the lower surface of the transport surface 10a having a flat surface and moved in the horizontal direction along the transport surface 10a. As the magnetic field means 3, for example, a neodymium permanent magnet can be used. Due to the movement of the magnetic field means 3, as shown in FIG. 2 (b), the magnetic particles 2a in the droplet 2 gather on the right side of the page, and a force that moves the entire droplet 2 to the right side acts. At this time, since the resistance between the droplet 2 and the conveyance surface 10a is small on the water-repellent conveyance surface 10a, the magnetic particle 2a does not jump out of the droplet 2, and as a result, the entire droplet 2 moves.

液滴2を磁場手段3によりさらに移動させていき、図2(c)に示すように、例えば、8kVの電圧を第1の電極4aと第2の電極4bとの間に印加して、第1の電極4aと第2の電極4b上を通過させる。電圧印加により、液滴2を構成する水には負電極(第1の電極4a)への固定力が生じる。磁場手段3をそのまま紙面右方向に移動させると、図2(c)に示すように、磁気粒子2aが液滴2の右側に集中する。更に磁場手段3を右側へ移動させると、図2(d)に示すように、液滴2から磁気粒子2aが分離されて、その結果、液滴2が母液滴12と小液滴11とに分離される。磁気粒子2aは、小液滴11内に捕集される。   The droplet 2 is further moved by the magnetic field means 3, and as shown in FIG. 2C, for example, a voltage of 8 kV is applied between the first electrode 4a and the second electrode 4b, and the first The first electrode 4a and the second electrode 4b are passed. By applying voltage, the water constituting the droplet 2 has a fixing force to the negative electrode (first electrode 4a). When the magnetic field means 3 is moved in the right direction on the paper as it is, the magnetic particles 2a are concentrated on the right side of the droplet 2 as shown in FIG. When the magnetic field means 3 is further moved to the right side, as shown in FIG. 2D, the magnetic particles 2a are separated from the droplets 2, and as a result, the droplets 2 become mother droplets 12 and small droplets 11. To be separated. The magnetic particles 2 a are collected in the small droplet 11.

図2(a)〜図2(d)に示す液滴操作方法によれば、搬送面10aに電場及び磁場を発生させることにより、物理的な流体制御機構を設けることなく、簡易な構造で高精度に液滴2を操作できる。   According to the droplet operation method shown in FIGS. 2 (a) to 2 (d), an electric field and a magnetic field are generated on the transport surface 10a, so that a simple structure can be used without providing a physical fluid control mechanism. The droplet 2 can be manipulated with high accuracy.

(第2の実施の形態)
第2の実施の形態に係る液滴操作装置は、図3に示すように、液滴搬送装置10の搬送面10aに近接配置された平板状(円盤状)の第1の電極4aと、第1の電極4aと互いに異なる極性であって第1の電極4aと対向し、第1の電極よりも外周が大きい枠状(リング状)の第2の電極4bと、第1の電極4a及び第2の電極4bと絶縁され、第1の電極4a及び第2の電極4bに関し、搬送面10aとは反対側に、搬送面に沿って配置された平板状(円盤状)の導電性薄板5とを電場手段20として含む点が、図1に示す液滴操作装置と異なる。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 3, the droplet operating device according to the second embodiment includes a first electrode 4 a having a flat plate shape (disc shape) disposed close to the transport surface 10 a of the droplet transport device 10, A first electrode 4a having a polarity different from that of the first electrode 4a, facing the first electrode 4a and having a larger outer periphery than the first electrode, a second electrode 4b having a frame shape (ring shape), the first electrode 4a and the first electrode 4a A flat plate-shaped (disc-shaped) conductive thin plate 5 that is insulated from the second electrode 4b and is disposed on the opposite side of the transport surface 10a with respect to the first electrode 4a and the second electrode 4b. Is different from the droplet operating device shown in FIG.

第1の電極4aとしては、例えば直径5mm、厚さ40μmのアルミニウム製電極を用いることができる。第1の電極4aは、電源7の負極(グランド)側に接続されている。第2の電極4bとしては、例えば直径9mm、中空部分の直径5mm、厚さ40μmのアルミニウム製電極を用いることができる。第2の電極4bは、電源7の正極側に接続されている。   As the first electrode 4a, for example, an aluminum electrode having a diameter of 5 mm and a thickness of 40 μm can be used. The first electrode 4 a is connected to the negative electrode (ground) side of the power supply 7. As the second electrode 4b, for example, an aluminum electrode having a diameter of 9 mm, a hollow portion having a diameter of 5 mm, and a thickness of 40 μm can be used. The second electrode 4 b is connected to the positive electrode side of the power source 7.

第1の電極4aを取り巻くリング状の第2の電極4bの中空構造は、液滴2の搬送面10aへの吸着の安定化に寄与する。図示を省略しているが、第1の電極4a、第2の電極4b、導電性薄板5は、それぞれ厚さ0.5mmの塩化ビニル膜で絶縁してある。   The hollow structure of the ring-shaped second electrode 4b surrounding the first electrode 4a contributes to stabilization of the adsorption of the droplet 2 on the transport surface 10a. Although not shown, the first electrode 4a, the second electrode 4b, and the conductive thin plate 5 are insulated by a vinyl chloride film having a thickness of 0.5 mm.

導電性薄板5は、厚さ40μm、直径9mmの円盤状アルミニウム箔であり、0.5mm塩化ビニル膜を介して第1の電極4a及び第2の電極4bから絶縁されている。導電性薄板5は、接地せずに、第2の電極4bと重なる様に配置されている。   The conductive thin plate 5 is a disc-shaped aluminum foil having a thickness of 40 μm and a diameter of 9 mm, and is insulated from the first electrode 4a and the second electrode 4b through a 0.5 mm vinyl chloride film. The conductive thin plate 5 is disposed so as to overlap the second electrode 4b without being grounded.

なお、第1の電極4aの平面形状は、楕円形、三角形、矩形、多角形等の種々の形状が採用できる。第2の電極4bの形状も、中心部に中空部分を有する枠形状であればよく、例えば、楕円形、三角形、矩形、多角形等の形状を有していてもよい。他は、図1に示す液滴操作装置と実質的に同様であるので記載を省略する。   Various shapes such as an ellipse, a triangle, a rectangle, and a polygon can be adopted as the planar shape of the first electrode 4a. The shape of the second electrode 4b may be a frame shape having a hollow portion at the center, and may be, for example, an ellipse, a triangle, a rectangle, or a polygon. The rest of the configuration is substantially the same as that of the droplet manipulation device shown in FIG.

図3に示す電場手段20を用いた液滴操作装置によれば、電場を発生させて液滴2を平板状の第1の電極4a上方の搬送面10a上に固定させながら、磁場を発生させて磁気粒子2aを搬送面10上に水平方向に牽引することにより、物理的な流体制御機構を設けることなく、簡易な構造で高精度に液滴を操作することができる。   According to the droplet manipulation device using the electric field means 20 shown in FIG. 3, a magnetic field is generated while an electric field is generated and the droplet 2 is fixed on the transport surface 10a above the flat plate-like first electrode 4a. By pulling the magnetic particles 2a horizontally on the transport surface 10, the droplets can be manipulated with high accuracy with a simple structure without providing a physical fluid control mechanism.

また、図3に示すように、平板又は枠形状の第1の電極4a、第2の電極4bを用いることにより、図1に示すような帯状の第1の電極4a,4bを用いた場合に生じ得る、電極の延伸(帯)方向への液滴2の移動を抑制できるため、液滴2の制御効率をより向上させることもできる。   Further, as shown in FIG. 3, by using the flat or frame-shaped first electrode 4a and second electrode 4b, the band-shaped first electrodes 4a and 4b as shown in FIG. 1 are used. Since the movement of the droplet 2 in the extending (banding) direction of the electrode that can occur can be suppressed, the control efficiency of the droplet 2 can be further improved.

次に、図4(a)〜図4(d)を用いて、図3に示す電場手段20を用いた液滴操作方法を説明する。なお、以下に述べる液滴操作方法は一例であり、これ以外の種々の液滴操作方法により実現可能であることは勿論である。   Next, a droplet operation method using the electric field means 20 shown in FIG. 3 will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (d). The droplet operation method described below is an example, and it is needless to say that it can be realized by various other droplet operation methods.

まず、撥水性の底板(厚さ0.8mm)を搬送面10aとするポリプロピレン製の液滴搬送装置10内にシリコーンオイル(信越シリコーン KF96−20CS)を入れる。搬送面10a上へは第1の電極4a及び第2の電極4bを介して電場(電界)を発生させておく。   First, silicone oil (Shin-Etsu Silicone KF96-20CS) is put into a polypropylene droplet transfer device 10 having a water-repellent bottom plate (thickness 0.8 mm) as a transfer surface 10a. An electric field (electric field) is generated on the transport surface 10a via the first electrode 4a and the second electrode 4b.

電場印加後、0.01(v/v)%の界面活性剤(Tween20)を含む磁気粒子濃度30μg/μlの磁気粒子懸濁液を、マイクロピペットにより、第1の電極4a直上の搬送面10aに滴下することにより、シリコーンオイル中に、図4(a)に示す液滴2を形成した。液滴2から抽出される磁気粒子を洗浄するための洗浄用液滴8も搬送面10a上に配置した。   After application of the electric field, a magnetic particle suspension containing 0.01 (v / v)% surfactant (Tween 20) and having a magnetic particle concentration of 30 μg / μl is transferred by a micropipette to the transport surface 10a immediately above the first electrode 4a. The droplet 2 shown in FIG. 4A was formed in the silicone oil. A cleaning droplet 8 for cleaning magnetic particles extracted from the droplet 2 was also disposed on the transport surface 10a.

電場を発生させた状態で、搬送面10aの下方から磁場手段3(図示せず)を近づけ、搬送面10aに沿って紙面左側から右側方向へ磁場手段3を秒速2mmで移動させる。磁場手段3の移動により、図4(b)に示すように、液滴2内の磁気粒子2aが右側に集まり、液滴2全体を右側へ動かそうとする力が働く。   With the electric field generated, the magnetic field means 3 (not shown) is approached from below the transport surface 10a, and the magnetic field means 3 is moved along the transport surface 10a from the left side to the right side of the paper at a speed of 2 mm per second. Due to the movement of the magnetic field means 3, as shown in FIG. 4B, the magnetic particles 2 a in the droplet 2 gather on the right side, and a force that moves the entire droplet 2 to the right side acts.

電場を発生させた状態で、磁場手段3を用いて液滴2をさらに紙面右方向へ移動させ、図4(c)に示すように、液滴2を小液滴11と母液滴12とに分離させる。小液滴11は、磁気粒子2aと若干の液滴2の溶媒(水)を伴っていた。更に、磁場手段3を紙面右方向に移動させて、図4(d)に示すように、小液滴11と洗浄液滴8とを合体させることにより、磁気粒子2aを含む混合液滴18を形成した。   With the electric field generated, the magnetic field means 3 is used to move the liquid droplet 2 further to the right in the drawing, and the liquid droplet 2 is changed into a small liquid droplet 11 and a mother liquid droplet 12 as shown in FIG. Separate. The small droplet 11 was accompanied by magnetic particles 2a and some solvent (water) of the droplet 2. Further, the magnetic field means 3 is moved rightward on the paper surface, and as shown in FIG. 4D, the small droplet 11 and the cleaning droplet 8 are combined to form the mixed droplet 18 including the magnetic particles 2a. did.

図4(a)〜図4(d)に示す液滴操作方法によれば、搬送面10aに電場及び磁場を発生させて液滴2の移動を操作することにより、物理的な流体制御機構を設けることなく、簡易な構造で高精度に液滴中の磁気粒子を分離できる。なお、図4(a)〜図4(d)に示す操作は、上述した液滴の分離の他にも、液滴の分取、希釈あるいは磁気粒子表面に吸着した特定成分の抽出等、種々の化学反応に利用できることは勿論である。   According to the droplet operation method shown in FIGS. 4A to 4D, an electric field and a magnetic field are generated on the transport surface 10a to operate the movement of the droplet 2, thereby providing a physical fluid control mechanism. Without providing, magnetic particles in the droplet can be separated with high accuracy with a simple structure. The operations shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d) are not limited to the above-described separation of the droplets, but may include various operations such as droplet separation, dilution, or extraction of specific components adsorbed on the magnetic particle surface. Of course, it can be used for the chemical reaction.

(第3の実施の形態)
第3の実施の形態に係る液滴操作装置は、図5(a)〜図5(e)に示すように、液滴搬送装置10の搬送面10aに沿って複数個、それぞれ離間して配置された電場手段20を有する点が、第1及び第2の実施の形態に係る液滴操作装置と異なる。
(Third embodiment)
As shown in FIGS. 5A to 5E, a plurality of droplet manipulation devices according to the third embodiment are arranged apart from each other along the conveyance surface 10a of the droplet conveyance device 10. The point which has the electric field means 20 made is different from the droplet operating device according to the first and second embodiments.

搬送面10aの下面側には、第1の電極4aと、第1の電極4aと異なる極性を有し、第1の電極4aと向き合って離間する第2の電極4bと、第1の電極4a及び第2の電極4bと絶縁され、搬送面10aに対向する導電性薄板5とを含む電場手段20が配置されている。第1の電極4a及び第2の電極4bの周囲には、絶縁体6が形成されている。絶縁体6を介して第1の電極4a及び第2の電極4bから絶縁される導電性薄板5は、1枚のアルミニウム箔等で形成され、搬送面10aに沿って並んで配置された3つの電極4をそれぞれ覆うように配置されている。   On the lower surface side of the transport surface 10a, a first electrode 4a, a second electrode 4b having a polarity different from that of the first electrode 4a, facing and spaced apart from the first electrode 4a, and the first electrode 4a And the electric field means 20 including the conductive thin plate 5 that is insulated from the second electrode 4b and faces the transport surface 10a is disposed. An insulator 6 is formed around the first electrode 4a and the second electrode 4b. The conductive thin plate 5 that is insulated from the first electrode 4a and the second electrode 4b via the insulator 6 is formed of a single aluminum foil or the like, and is arranged in parallel along the transport surface 10a. It arrange | positions so that the electrode 4 may be covered, respectively.

例えば図5(a)に示すように、搬送面10aに沿って3つ並んで配置された第1の電極4aのそれぞれは、電極の中心部からそれぞれ互いに約13mm離間するように配置されている。他は、第1及び第2の実施の形態に係る液滴操作装置と実質的に同様であるので重複した記載を省略する。   For example, as shown in FIG. 5A, each of the three first electrodes 4a arranged side by side along the transport surface 10a is arranged so as to be separated from the center of the electrode by about 13 mm. . Others are substantially the same as those of the droplet manipulating apparatus according to the first and second embodiments, and thus redundant description is omitted.

図5(a)〜図5(e)に示す液滴操作装置によれば、搬送面10aに沿って電場手段20を複数並べて配置することにより、1つの搬送面10aで複数の化学反応を進行させることができるため、化学反応回路のデザインにおいて柔軟性の高いシステムを構築できる。   According to the droplet operation device shown in FIGS. 5A to 5E, a plurality of electric field means 20 are arranged side by side along the transfer surface 10a, thereby causing a plurality of chemical reactions to proceed on one transfer surface 10a. Therefore, a highly flexible system can be constructed in the design of the chemical reaction circuit.

次に、図5(a)〜図5(e)に示す液滴操作装置を用いた液滴操作方法を説明する。以下に述べる液滴操作方法は一例であり、これ以外の種々の液滴操作方法により実現可能であることは勿論である。   Next, a droplet manipulation method using the droplet manipulation device shown in FIGS. 5 (a) to 5 (e) will be described. The droplet manipulation method described below is an example, and it is needless to say that the droplet manipulation method can be realized by various other droplet manipulation methods.

まず、撥水性の底板(厚さ0.8mm)を搬送面10aとするポリプロピレン製の液滴搬送装置10内にシリコーンオイル(信越シリコーン KF96−20CS)を入れた。次に、図5(a)に示すように、3つの第1の電極4a直上の搬送面10a上に、それぞれ液滴2、洗浄液滴8、9を滴下した。図中左側の第1の電極4a上には、例えば、キシレンシアノール0.05%(w/v)、0.01%(v/v)Tween20水溶液及び磁気粒子2aの濃度が30μg/μlの混合液からなる液滴2を滴下した。図5(a)中の中央側及び右側の第1の電極4a上には、それぞれ0.01%(v/v)Tween20水溶液からなる液滴(洗浄液滴)8、9を滴下した。液滴2、8、9の滴下量は、それぞれ10μlとした。液滴2、8、9を滴下する要領は、第2の実施の形態と同様とした。また、第1の電極4a及び第2の電極4bへの印加電圧はすべて8kVとした。   First, silicone oil (Shin-Etsu Silicone KF96-20CS) was placed in a polypropylene droplet transfer device 10 having a water-repellent bottom plate (thickness 0.8 mm) as a transfer surface 10a. Next, as shown in FIG. 5A, droplets 2 and cleaning droplets 8 and 9 were respectively dropped on the transport surface 10a immediately above the three first electrodes 4a. On the left first electrode 4a in the figure, for example, the concentration of xylene cyanol 0.05% (w / v), 0.01% (v / v) Tween 20 aqueous solution and magnetic particles 2a is 30 μg / μl. Droplet 2 made of the mixed solution was dropped. Droplets (cleaning droplets) 8 and 9 made of 0.01% (v / v) Tween 20 aqueous solution were dropped on the center-side and right-side first electrodes 4a in FIG. The amount of droplets 2, 8, and 9 dropped was 10 μl. The procedure for dropping the droplets 2, 8, and 9 was the same as in the second embodiment. The applied voltage to the first electrode 4a and the second electrode 4b was all 8 kV.

電場手段20によりそれぞれ搬送面10aへ向けて電場(電界)を印加した状態で、搬送面10aの下方から磁場手段3を近づけ、図5(b)に示すように、搬送面10aに沿って紙面左方向から右方向へ秒速約2mmで磁場手段3を動かすことにより、電場印加による液滴2の第1の電極4a上への固定力と液滴2の表面張力よりも大きな力を磁場手段3が磁気粒子2aに搬送面水平方向に与え、磁気粒子2aを含む液滴2を、母液滴12と磁気粒子2aを含む小液滴11とに分離させた。更に、磁場手段3を紙面右方向に移動させて小液滴11と洗浄用液滴8とを合体させ、図5(c)に示すような磁気粒子2aを含む混合液滴18を形成した。   In a state where an electric field (electric field) is applied to the conveying surface 10a by the electric field means 20, the magnetic field means 3 is brought close to the lower surface of the conveying surface 10a, and as shown in FIG. 5B, the paper surface along the conveying surface 10a. By moving the magnetic field means 3 from the left direction to the right direction at a speed of about 2 mm / s, the magnetic field means 3 generates a force larger than the fixing force of the droplet 2 on the first electrode 4a and the surface tension of the droplet 2 by applying an electric field. Was applied to the magnetic particle 2a in the horizontal direction of the transport surface, and the droplet 2 containing the magnetic particle 2a was separated into the mother droplet 12 and the small droplet 11 containing the magnetic particle 2a. Further, the magnetic field means 3 is moved rightward on the paper surface to combine the small droplet 11 and the cleaning droplet 8 to form a mixed droplet 18 including magnetic particles 2a as shown in FIG. 5C.

電場手段20によりそれぞれ搬送面10aへ向けて電場を印加した状態で、図5(d)に示すように、搬送面10aに沿って更に紙面右方向へ秒速約2mmで磁場手段3を動かし、磁気粒子2aを含む混合液滴18を、母液滴14と磁気粒子2aを含む小液滴13とに分離させた。更に、磁場手段3により小液滴13を紙面右方向に移動させて洗浄液滴9と合体させ、図5(e)に示すような混合液滴19を形成して、磁気粒子2aを洗浄する。   In a state where an electric field is applied to the conveying surface 10a by the electric field means 20, respectively, the magnetic field means 3 is moved at a speed of about 2 mm per second along the conveying surface 10a in the right direction on the paper as shown in FIG. The mixed droplet 18 containing the particles 2a was separated into the mother droplet 14 and the small droplets 13 containing the magnetic particles 2a. Further, the small liquid droplet 13 is moved rightward on the paper surface by the magnetic field means 3 so as to be combined with the cleaning liquid droplet 9 to form a mixed liquid droplet 19 as shown in FIG. 5E, thereby cleaning the magnetic particle 2a.

図5(a)〜図5(e)に示す液滴操作方法によれば、物理的な流体制御機構を設けることなく、1つの搬送面10aで、液滴2中の磁気粒子2aを高精度に分離、洗浄することができる。   According to the droplet operation method shown in FIGS. 5A to 5E, the magnetic particles 2a in the droplet 2 can be accurately detected with one transport surface 10a without providing a physical fluid control mechanism. Can be separated and washed.

−液滴搬送装置を利用した液体の搬送方法−
磁場手段3の移動速度を変えることによって、母液滴から磁気粒子を分離する際に、磁気粒子2aに追従する液体の容量を調整することが可能である。この方法を利用して、複数の液滴間で液体の搬送が可能である。
-Liquid transport method using droplet transport device-
By changing the moving speed of the magnetic field means 3, it is possible to adjust the volume of the liquid following the magnetic particles 2a when separating the magnetic particles from the mother droplet. Using this method, it is possible to transport liquid between a plurality of droplets.

図6(a)〜図6(d)は、図示しない電場手段により搬送面上に固定された液滴30に磁気粒子(鉄粉、粒径45μm)を加え、搬送面の下側から磁場手段3を紙面右側から左側方向へ移動させることにより、液滴30中の磁気粒子(磁気粒子集合体)31を牽引し、液滴30から小液滴を分離させる場合を示す。なお、図6(a)及び図6(b)は、磁場手段3を毎秒1mmで搬送面に沿って移動させる例を示し、図6(c)及び図6(d)は、磁場手段3を毎秒200mmで搬送面に沿って移動させる例を示す。   6 (a) to 6 (d) show a case where magnetic particles (iron powder, particle size 45 μm) are added to the droplet 30 fixed on the conveying surface by an electric field means (not shown), and magnetic field means is applied from the lower side of the conveying surface. 3 shows a case where the magnetic particles (aggregate of magnetic particles) 31 in the droplet 30 are pulled by moving the 3 from the right side to the left side in the drawing, and the small droplets are separated from the droplet 30. 6A and 6B show an example in which the magnetic field means 3 is moved along the transport surface at 1 mm per second, and FIGS. 6C and 6D show the magnetic field means 3. An example of moving along the conveying surface at 200 mm per second is shown.

図6(b)及び図6(d)に示すように、磁気粒子31に付着する液体の画分量は、磁場手段3の移動速度をより遅くした方が多くなる。これは、図6(c)に示すように、磁性粒子31を含んだ液滴30を高速で移動させると液滴の形状が流線型となり、尾部の液が磁性粒子2aに追従できなくなるため、磁気粒子31の周囲に付着する液滴の液量が減少するものと考えられる。また、磁場手段3を高速で移動させると磁気粒子2aの磁力線方向が垂直方向から斜め方向に傾くため、磁気粒子2aの液体保持力が落ちるためとも考えられる。   As shown in FIGS. 6B and 6D, the fraction of the liquid adhering to the magnetic particles 31 increases as the moving speed of the magnetic field means 3 is made slower. As shown in FIG. 6 (c), when the droplet 30 containing the magnetic particles 31 is moved at a high speed, the shape of the droplet becomes streamlined and the tail liquid cannot follow the magnetic particles 2a. It is considered that the amount of liquid droplets attached to the periphery of the particles 31 is reduced. Further, it is considered that when the magnetic field means 3 is moved at a high speed, the magnetic force line direction of the magnetic particles 2a is inclined from the vertical direction to the oblique direction, so that the liquid holding force of the magnetic particles 2a is reduced.

図6(a)〜図6(d)に示す現象を、複数の電場手段200a、200b間における液体の送液に利用した例を図7(a)〜図7(g)に示す。図7(a)〜図7(g)においては、搬送面の下方に、絶縁体66aにより互いに絶縁された第1の電極44a及び第2の電極44bを含む電場手段200aと、絶縁体66bにより互いに絶縁された第1の電極45a及び第2の電極45bを含む電場手段200bとが配置されている。なお、図7は、操作手順の途中を図示するものであり、液滴40は操作開始時においては存在しない。   FIGS. 7A to 7G show examples in which the phenomenon shown in FIGS. 6A to 6D is used for feeding a liquid between the plurality of electric field means 200a and 200b. 7 (a) to 7 (g), the electric field means 200a including the first electrode 44a and the second electrode 44b insulated from each other by the insulator 66a below the transport surface, and the insulator 66b. An electric field means 200b including a first electrode 45a and a second electrode 45b that are insulated from each other is disposed. FIG. 7 illustrates the middle of the operation procedure, and the droplet 40 does not exist at the start of the operation.

図7(a)に示すように、第1の電極44a、45a及び第2の電極44b、46bに電圧を印加して、液滴30、40を搬送面上に固定した状態において、磁場手段3を液滴30の下方から搬送面に沿って、紙面左側から右側方向にゆっくり移動させる。なお、電場手段200a、200bによる液滴の固定方法に関しては、第1から第3の実施の形態において説明した通りである。   As shown in FIG. 7A, in the state where the liquid droplets 30 and 40 are fixed on the transport surface by applying a voltage to the first electrodes 44a and 45a and the second electrodes 44b and 46b, the magnetic field means 3 Are slowly moved from the lower side of the droplet 30 along the conveying surface from the left side to the right side. The method for fixing droplets by the electric field means 200a and 200b is as described in the first to third embodiments.

その結果、図7(b)に示すように、磁気粒子31の周囲に液滴30の一部を付着させた状態で、液滴30から磁気粒子31が抽出される。磁場手段3をそのまま紙面左側から右方向に移動させることにより、図7(c)に示すように、液滴30の一部を伴う磁気粒子31を液滴40と合体させる。   As a result, as shown in FIG. 7B, the magnetic particles 31 are extracted from the droplets 30 with a part of the droplets 30 attached around the magnetic particles 31. By moving the magnetic field means 3 as it is from the left side of the drawing to the right, the magnetic particles 31 accompanied by a part of the droplet 30 are combined with the droplet 40 as shown in FIG.

図7(d)に示すように、今度は、液滴40を搬送面上に固定した状態において、搬送面の下側から磁場手段を図7(a)で移動させた速度よりも速い速度で、図7(a)の移動方向とは逆向き、即ち、紙面右側から左側方向へ移動させる。磁場手段を図7(a)での移動速度よりも速い速度で移動させることにより、図7(e)に示すように、図7(b)に示す液量より少量の液体を磁気粒子31の周囲に付着させた状態で、磁気粒子31が液滴40から分離される。その後、磁場手段をそのまま紙面右側から左側方向へ移動させて、図7(f)に示すように、磁気粒子集合体31を液滴30と合体させる。   As shown in FIG. 7 (d), this time, in a state where the droplet 40 is fixed on the transport surface, the magnetic field means is moved from the lower side of the transport surface at a speed higher than the speed at which the magnetic means is moved in FIG. 7a is moved in the direction opposite to the moving direction of FIG. 7A, that is, moved from the right side to the left side. By moving the magnetic field means at a speed faster than the moving speed in FIG. 7A, as shown in FIG. 7E, a smaller amount of liquid than that shown in FIG. The magnetic particles 31 are separated from the droplets 40 while being attached to the surroundings. Thereafter, the magnetic field means is moved from the right side to the left side as it is, and the magnetic particle aggregate 31 is united with the droplet 30 as shown in FIG.

図7(a)〜図7(f)に示す作業を何度も繰り返すことにより、図7(g)に示すように、液滴30中の液体が徐々に液滴40に取り込まれていき、その結果、電場手段200aから200bへの送液を実現することができる。なお、図7(a)〜図7(f)に示す作業を繰り返して磁気粒子31を液滴30、40間で往復させる回数を多くするほど、磁気粒子31が運搬する全送液量が増加する。   By repeating the operations shown in FIGS. 7A to 7F many times, the liquid in the droplet 30 is gradually taken into the droplet 40 as shown in FIG. As a result, liquid feeding from the electric field means 200a to 200b can be realized. Note that the total amount of liquid transported by the magnetic particles 31 increases as the number of times the magnetic particles 31 are reciprocated between the droplets 30 and 40 by repeating the operations shown in FIGS. To do.

微小液滴を用いたマイクロフルイディクスでは、親水性表面を持った磁気粒子に周囲に水または水溶液を付着させ、磁気粒子を磁力で操作することにより、液滴の送液操作することが知られている。その際、磁気粒子の量に応じて小液滴中の磁気粒子を取り巻く液量が増加するため、任意の容量の液を送液したい場合は、磁気粒子の量を調整することにより制御している。送液量の制御範囲は、磁気粒子の種類にもよるが、およそ0.01〜4μl程度である。   In microfluidics using microdroplets, it is known that liquid or droplets can be fed by attaching water or an aqueous solution to magnetic particles with a hydrophilic surface and manipulating the magnetic particles with a magnetic force. ing. At that time, the amount of liquid surrounding the magnetic particles in the small droplets increases according to the amount of magnetic particles, so if you want to send an arbitrary volume of liquid, control by adjusting the amount of magnetic particles Yes. The control range of the liquid feeding amount is about 0.01 to 4 μl although it depends on the type of magnetic particles.

しかし、ある地点の液滴から他の地点の液滴に送液する場合、1回の小液滴の分離及び液滴同士の合体では送液量が限られるため、多数に分けた磁気粒子を何度も母液滴に付加及び分離させ、目的の液滴とを合体させる必要がある。この作業を何度も繰り返すことにより、目的とする液滴には磁気粒子が蓄積するため、磁気粒子が蓄積した液滴から磁気粒子を除去することが困難となり、以降の化学反応操作において障害となる場合がある。   However, when liquid is transferred from a droplet at one point to a droplet at another point, the amount of liquid transferred is limited by the separation of one small droplet and the combination of droplets. It is necessary to add and separate the mother droplet many times and combine it with the target droplet. By repeating this work over and over, magnetic particles accumulate in the target droplets, making it difficult to remove the magnetic particles from the droplets that have accumulated magnetic particles. There is a case.

これに対し、本発明の実施の形態に係る液滴の送液方法によれば、図7(a)〜図7(g)に示すように、一方の電場手段から他方の電場手段へ磁気粒子を移動させる場合の磁場手段3の移動速度と、他方の電場手段から一方の電場手段へ磁気粒子を移動させる場合の磁場手段3の移動速度とをそれぞれ異なる速度に制御する。即ち、磁場手段3の移動速度は、往路(液体を排出する方の電場手段から液体を蓄える方の電場手段への移動)の移動速度に対して逆に、復路(液体を蓄える方の電場手段から液体を排出する方の電場手段への移動)の移動速度を速くすることで、磁気粒子の周囲に付着する液滴の量に偏りを生じさせる。液滴の量に偏りを生じさせた状態で、磁気粒子を複数の液滴間で往復移動させることにより、任意量の送液が可能となる。   On the other hand, according to the liquid droplet feeding method according to the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 7A to 7G, magnetic particles are transferred from one electric field means to the other electric field means. The moving speed of the magnetic field means 3 when moving the magnetic field and the moving speed of the magnetic field means 3 when moving the magnetic particles from the other electric field means to the one electric field means are controlled to different speeds. That is, the moving speed of the magnetic field means 3 is opposite to the moving speed of the forward path (movement from the electric field means for discharging the liquid to the electric field means for storing the liquid), whereas the moving speed of the magnetic field means 3 is the electric field means for storing the liquid. By increasing the movement speed of the movement of the liquid to the electric field means for discharging the liquid, the amount of droplets adhering around the magnetic particles is biased. An arbitrary amount of liquid can be fed by reciprocating the magnetic particles between a plurality of droplets in a state where the amount of droplets is biased.

本実施形態において、磁場手段の移動速度は、往路の移動速度に対して復路の移動速度が、10倍〜200倍とすることが好ましい。より好ましくは、往路の移動速度に対して復路の移動速度が、50倍〜100倍とすることが好ましい。具体的には、往路を0.1〜10mm/sec、より好ましくは0.5〜5mm/secとし、復路を50〜300mm/secとするのが好ましい。より好ましくは、往路が1〜3mm/sec、復路が150〜200mm/secである。   In this embodiment, it is preferable that the moving speed of the magnetic field means is 10 to 200 times the moving speed of the return path relative to the moving speed of the forward path. More preferably, the moving speed of the return path is 50 to 100 times the moving speed of the forward path. Specifically, the forward path is preferably 0.1 to 10 mm / sec, more preferably 0.5 to 5 mm / sec, and the return path is preferably 50 to 300 mm / sec. More preferably, the forward path is 1 to 3 mm / sec and the backward path is 150 to 200 mm / sec.

図6及び図7に示す送液方法を利用した液滴操作装置の例を図8に示す。直方体状の液滴搬送装置10の搬送面10a上には、厚さ0.05mmのフィルム21が配置されている。フィルム21としては、例えばテフロン(登録商標)フィルムを用いることができる。   FIG. 8 shows an example of a droplet operating device using the liquid feeding method shown in FIGS. On the transport surface 10a of the rectangular parallelepiped droplet transport apparatus 10, a film 21 having a thickness of 0.05 mm is disposed. As the film 21, for example, a Teflon (registered trademark) film can be used.

搬送面10aの下には、円盤(平板)形状を有する2つの第1の電極4aが、搬送面10aに水平方向にそれぞれ離間して配置されている。第1の電極4aの下には、第1の電極4aと異なる極性を有するリング(枠)形状を有する第2の電極4bが配置されている。第2の電極4bの下には、第1の電極4a及び第2の電極4bと絶縁された円盤(平板)状の導電性薄板5が配置されている。第1の電極4aの電極は電源7の負極(グランド)側に接続され、第2の電極は、電源7の正極側に接続されている。   Below the transport surface 10a, two first electrodes 4a each having a disc (flat plate) shape are disposed on the transport surface 10a so as to be spaced apart from each other in the horizontal direction. A second electrode 4b having a ring (frame) shape having a polarity different from that of the first electrode 4a is disposed under the first electrode 4a. A disk (flat plate) -like conductive thin plate 5 insulated from the first electrode 4a and the second electrode 4b is disposed under the second electrode 4b. The electrode of the first electrode 4 a is connected to the negative electrode (ground) side of the power source 7, and the second electrode is connected to the positive electrode side of the power source 7.

図8では図示を省略しているが、図9に示すように、第1の電極4a及び第2の電極4bの周囲は塩化ビニル等の絶縁体6で覆われている。導電性薄板5は、厚さ45μmの1枚のアルミニウム箔等で形成されている。なお、図9の例において、導電性薄板5の直径l4は、9.5mm、第2の電極4bの外径l2が9.0mm、第2の電極4bのリング幅l3が1.2mm、第1の電極4aの直径l1が5.5mmである。また、フィルム21の厚さt1は0.05mm、液滴操作装置10の底面の厚さt2は0.3mm、液滴操作装置10の底面の厚さ方向における第1の電極4aと第2の電極間距離t3は0.36mm、液滴操作装置10の底面の厚さ方向における第2の電極4bと導電性薄板5との距離t4は0.18mmとした。図8及び図9においては図示を省略しているが、図8及び図9に示す液滴操作装置10を用いて液体を送液する場合は、導電性薄膜5の下から搬送面10aに沿って磁石等の磁場手段3を移動させることにより行う。   Although not shown in FIG. 8, as shown in FIG. 9, the periphery of the first electrode 4a and the second electrode 4b is covered with an insulator 6 such as vinyl chloride. The conductive thin plate 5 is formed of a single aluminum foil or the like having a thickness of 45 μm. In the example of FIG. 9, the diameter l4 of the conductive thin plate 5 is 9.5 mm, the outer diameter l2 of the second electrode 4b is 9.0 mm, the ring width l3 of the second electrode 4b is 1.2 mm, The diameter l1 of one electrode 4a is 5.5 mm. The thickness t1 of the film 21 is 0.05 mm, the thickness t2 of the bottom surface of the droplet operating device 10 is 0.3 mm, and the first electrode 4a and the second electrode in the thickness direction of the bottom surface of the droplet operating device 10 are used. The inter-electrode distance t3 was 0.36 mm, and the distance t4 between the second electrode 4b and the conductive thin plate 5 in the thickness direction of the bottom surface of the droplet operating device 10 was 0.18 mm. Although not shown in FIGS. 8 and 9, when liquid is fed using the droplet operating device 10 shown in FIGS. 8 and 9, it is along the transport surface 10 a from below the conductive thin film 5. The magnetic field means 3 such as a magnet is moved.

図10のグラフは、図8及び図9に示す液滴操作装置10を用いて2つの第1の電極4a間で磁場手段3を制御し、磁気粒子(粒径45μmの鉄粉)を磁場手段3の移動速度をもって往復移動させた場合の往復移動1回当たりの送液量を示したものである。磁場手段3の移動速度は往路を毎秒1mmとし、復路をそれぞれ毎秒50mm、毎秒100mm、毎秒200mmとして測定した。図10のグラフ横軸は磁気粒子量、グラフ縦軸は往復移動1回当たりの磁気粒子が搬送する液体容量を示す。実験では、シリコ−ンオイル(信越シリコーン KF96−20CS)中に50μlの純水からなる液滴を、片方の第1の電極4a上に配置し、2つの第1の電極4a各々に直流電圧(8kV)を印加することで液滴を搬送面上に固定させ、搬送面の下方から搬送面に水平方向に磁石を操作して、搬送面上で磁気粒子の移動を制御した結果を示す。磁気粒子を2つの液滴間で10往復させ、1回当たりの平均送液量を算出し、グラフにプロットした。図10の結果に示すように復路の速度が早く磁気粒子量が多いほど、送液量が増加することが分かる。   The graph of FIG. 10 shows that the magnetic field means 3 is controlled between the two first electrodes 4a using the droplet operating device 10 shown in FIGS. 8 and 9, and magnetic particles (iron powder having a particle diameter of 45 μm) are magnetic field means. 3 shows the amount of liquid fed per reciprocating movement when reciprocating at a moving speed of 3. FIG. The moving speed of the magnetic field means 3 was measured with the forward path being 1 mm per second and the return path being 50 mm per second, 100 mm per second, and 200 mm per second, respectively. The horizontal axis of the graph in FIG. 10 indicates the amount of magnetic particles, and the vertical axis of the graph indicates the liquid volume carried by the magnetic particles per reciprocating movement. In the experiment, a droplet made of 50 μl of pure water in silicon oil (Shin-Etsu Silicone KF96-20CS) was placed on one of the first electrodes 4a, and a DC voltage (8 kV) was applied to each of the two first electrodes 4a. ) Is applied to fix the droplet on the transport surface, and the magnet is operated horizontally from below the transport surface to the transport surface to control the movement of the magnetic particles on the transport surface. The magnetic particles were reciprocated 10 times between two droplets, and the average liquid feeding amount per time was calculated and plotted on a graph. As shown in the results of FIG. 10, it can be seen that the faster the return path is, the larger the amount of magnetic particles is, and the more the amount of liquid fed increases.

図11のグラフは、往路の移動速度を毎秒1mm、復路の移動速度を毎秒50mm及び毎秒200mmとし、粒径がそれぞれ異なる2種類の磁気粒子を用いて送液量を測ったグラフである。実験条件は、磁気粒子の粒径の違い以外は、図10と同じとした。磁気粒子としては、粒径45μmと粒径150μmの鉄粉を用いた。図11に示すように、磁気粒子の粒子径を大きくするほど送液量が増える傾向にある。また、数十nL〜100nLの液体の送液の場合、磁気粒子量を50μg/50μLから100μg/50μLとすることで達成することができる。遺伝子増幅反応を代表とする生化学反応を目的とした場合、nLオーダーの液体の搬送は非常に有効である。   The graph of FIG. 11 is a graph in which the amount of liquid feeding is measured using two types of magnetic particles having different particle sizes, with the traveling speed of the outgoing path being 1 mm per second, the moving speed of the returning path being 50 mm per second and 200 mm per second. The experimental conditions were the same as those in FIG. 10 except for the difference in the particle size of the magnetic particles. As magnetic particles, iron powder having a particle size of 45 μm and a particle size of 150 μm was used. As shown in FIG. 11, the liquid feeding amount tends to increase as the particle size of the magnetic particles increases. Further, in the case of feeding a liquid of several tens of nL to 100 nL, it can be achieved by changing the amount of magnetic particles from 50 μg / 50 μL to 100 μg / 50 μL. In the case of a biochemical reaction typified by a gene amplification reaction, transport of nL order liquid is very effective.

本発明の実施の形態に係る液体の搬送方法によれば、図8及び図9に示す液滴操作装置10において、磁性粒子の移動速度、移動回数、粒子径、粒子量を制御することで、一定量の液体の送液が可能になる。   According to the liquid transport method according to the embodiment of the present invention, in the droplet operating device 10 shown in FIG. 8 and FIG. 9, by controlling the moving speed, the number of movements, the particle diameter, and the particle amount of the magnetic particles, A certain amount of liquid can be fed.

−核酸の単離方法−
上述の第3の実施の形態に係る液滴操作方法を、シリカ粒子とカオトロピック塩を用いた核酸の単離方法(特開平2−289596)に適用し、単離した遺伝子を鋳型核酸として核酸増幅反応の代表例であるポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を実施した例を以下に説明する。なお、本発明の実施の形態に係る核酸の単離方法においては、図5(a)〜図5(e)に示す液滴操作装置を用いた場合を例に説明する。核酸を含有する生体試料として、口腔スワブを用意した。
-Nucleic acid isolation method-
The droplet manipulation method according to the third embodiment described above is applied to a nucleic acid isolation method (JP-A-2-289596) using silica particles and chaotropic salt, and nucleic acid amplification is performed using the isolated gene as a template nucleic acid. An example in which the polymerase chain reaction (PCR), which is a typical example of the reaction, is described below. In the nucleic acid isolation method according to the embodiment of the present invention, a case where the droplet manipulation device shown in FIGS. 5A to 5E is used will be described as an example. An oral swab was prepared as a biological sample containing nucleic acid.

図5(a)の各液滴の構成は次の通りである。紙面左側の液滴2を、生体試料と細胞溶解液からなる液滴として、6Mグアニジンチオシアネート水溶液2μlと口腔スワブ2μlとの混合液とした。液滴2中の磁気粒子2aとして、磁性シリカ粒子を1μg/μlの濃度となるように添加した。紙面中央の液滴8を磁性シリカ粒子の洗浄液として、200mM塩化カリウム及び50mMトリス−塩酸pH8.0水溶液50μlを用意した。紙面右側の液滴9は、PCR反応液3μlとした。PCR反応液の組成は後述する。磁場手段3の移動速度は2mm/秒とした。   The configuration of each droplet in FIG. 5A is as follows. The droplet 2 on the left side of the paper was a droplet composed of a biological sample and a cell lysate, and was a mixture of 2 μl of 6M guanidine thiocyanate aqueous solution and 2 μl of oral swab. As the magnetic particles 2a in the droplet 2, magnetic silica particles were added to a concentration of 1 μg / μl. A 200 mM potassium chloride and 50 mM Tris-hydrochloric acid pH 8.0 aqueous solution (50 μl) was prepared using the droplet 8 at the center of the paper surface as a magnetic silica particle washing solution. The droplet 9 on the right side of the paper was 3 μl of the PCR reaction solution. The composition of the PCR reaction solution will be described later. The moving speed of the magnetic field means 3 was 2 mm / second.

まず、図5(a)に示すように、液滴2内で口腔スワブに含まれる口腔粘膜細胞を溶解させ、混合液滴中に遊離した核酸を磁気粒子2aの表面に吸着させた。磁場手段3を搬送面10aに沿って移動させることで、図5(b)に示すように、核酸を表面に吸着した磁気粒子2aと少量のグアニジンチオシアネート水溶液を伴う小液滴11を母液滴12から分離させた。グアニジンチオシアネートは、後述する本工程に接続される遺伝子増幅反応を阻害するため、磁場手段3を紙面右方向へ更に移動させることにより、洗浄液から成る洗浄液滴8を通過させ、図5(c)に示すように、混合液滴18を形成した。   First, as shown in FIG. 5A, the oral mucosa cells contained in the oral swab were dissolved in the droplet 2, and the nucleic acid released in the mixed droplet was adsorbed on the surface of the magnetic particle 2a. By moving the magnetic field means 3 along the transport surface 10a, as shown in FIG. 5B, the magnetic droplet 2a having the nucleic acid adsorbed on the surface and the small droplet 11 with a small amount of guanidine thiocyanate aqueous solution are converted into the mother droplet 12. Separated from. Since guanidine thiocyanate inhibits a gene amplification reaction connected to this step, which will be described later, by further moving the magnetic field means 3 in the right direction on the paper surface, the cleaning droplet 8 made of the cleaning liquid is passed, and FIG. As shown, mixed droplets 18 were formed.

磁場手段3を紙面右方向へさらに移動させ、図5(d)に示すように、混合液滴18から小液滴13を分離させた。磁気粒子2aは、表面に核酸を吸着させながら少量の洗浄液を伴っていた。分離された小液滴13は、塩化カリウムとトリス−塩酸緩衝液(pH8.0)を伴っているが、それら成分は酵素反応を大きく阻害することはない。磁場手段3を紙面右方向へ更に移動させることにより、分離された小液滴13を、図5(e)に示すように、PCR反応液からなる液滴9と混合させ、混合液滴19を形成した。   The magnetic field means 3 was further moved rightward on the paper surface, and the small droplets 13 were separated from the mixed droplets 18 as shown in FIG. The magnetic particles 2a were accompanied by a small amount of washing liquid while adsorbing nucleic acids on the surface. The separated small droplet 13 is accompanied by potassium chloride and Tris-hydrochloric acid buffer (pH 8.0), but these components do not greatly inhibit the enzyme reaction. By further moving the magnetic field means 3 to the right in the drawing, the separated small droplet 13 is mixed with the droplet 9 made of the PCR reaction solution as shown in FIG. Formed.

なお、液滴9を構成するPCR反応液としては、20mM Tris-HCl(pH9.5), 8mM MgCl2, 各200μMのdATP, dCTP, dGTP及びdTTP, 0.2(wt/v)%BSA,各0.4μMのprimer, 2.5units/50μl のTaq DNA ポリメラーゼ(TaKaRa Taq: Takara shuzo, Kyoto, Japan)を含むPCR反応液を用意した。鋳型遺伝子をβアクチン遺伝子とし、プライマーとしては、配列番号1の塩基配列からなる第1のβアクチン検出用プライマー及び配列番号2の塩基配列からなる第2のβアクチン検出用プライマーを用意した。 The PCR reaction solution constituting the droplet 9 includes 20 mM Tris-HCl (pH 9.5), 8 mM MgCl 2 , 200 μM each of dATP, dCTP, dGTP and dTTP, 0.2 (wt / v)% BSA, 0.4 each. A PCR reaction solution containing μM primer and 2.5 units / 50 μl Taq DNA polymerase (TaKaRa Taq: Takara shuzo, Kyoto, Japan) was prepared. The template gene was β-actin gene, and as primers, a first β-actin detection primer consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 1 and a second β-actin detection primer consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 2 were prepared.

混合液滴19を94℃から60℃の直線的に温度勾配がかかった搬送面に沿って磁石で往復移動させ、液滴の温度が、94℃2秒、60℃1秒及び72℃5秒からなる温度サイクルを40サイクル繰り返すように液滴の位置を制御してPCRを行った。PCR終了後、反応産物についてアガロースゲル電気泳動を行うことにより、βアクチン遺伝子からの増幅産物(151塩基)が確認できた(図12参照)。ここで、図12において、左のレーンが分子量マーカー、右のレーンが反応産物についてのアガロースゲル電気泳動像である。   The mixed droplet 19 is reciprocated by a magnet along a conveying surface having a linear temperature gradient from 94 ° C. to 60 ° C., and the temperature of the droplet is 94 ° C. 2 seconds, 60 ° C. 1 second, and 72 ° C. 5 seconds. PCR was performed while controlling the position of the droplets so that the temperature cycle consisting of 40 cycles was repeated. After completion of the PCR, amplification products (151 bases) from the β-actin gene could be confirmed by performing agarose gel electrophoresis on the reaction products (see FIG. 12). Here, in FIG. 12, the left lane is a molecular weight marker, and the right lane is an agarose gel electrophoresis image of the reaction product.

本発明の実施の形態に係る核酸の単離方法によれば、磁気粒子2aによる試料のサンプリングから核酸抽出精製そして遺伝子増幅反応を、同一容器内で行うことができた。   According to the nucleic acid isolation method according to the embodiment of the present invention, the sample extraction with the magnetic particles 2a, the nucleic acid extraction purification and the gene amplification reaction could be performed in the same container.

本発明の実施の形態に係る核酸の単離方法において、核酸を単離する生体試料としては、動植物組織、体液、排泄物等をいい、体液には全血、血漿、血清などの血液由来試料、唾液などが含まれる。細胞溶解液としては、グアニジン塩、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム、(イソ)チオシアン酸ナトリウム、及び尿素の各水溶液のいずれか又はその組み合わせを用いることができる。   In the method for isolating nucleic acids according to the embodiments of the present invention, biological samples for isolating nucleic acids include animal and plant tissues, body fluids, excreta, etc., and the body fluids are blood-derived samples such as whole blood, plasma, and serum. , Including saliva. As the cell lysate, any one or a combination of guanidine salt, potassium iodide, sodium iodide, sodium (iso) thiocyanate, and urea can be used.

上記のように、本発明は本発明の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものであり、実施段階においては、その要旨を逸脱しない範囲で変形して具体化できる。   As mentioned above, although this invention was described by embodiment of this invention, it should not be understood that the statement and drawing which make a part of this indication limit this invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operational techniques will be apparent to those skilled in the art. The technical scope of the present invention is determined only by the invention specifying matters according to the appropriate claims from the above description, and can be modified and embodied without departing from the scope of the invention in the implementation stage.

(配列表の説明)
本明細書の配列表に記載された配列番号1及び2は以下の配列を示す。
(Explanation of sequence listing)
Sequence number 1 and 2 described in the sequence table of this specification show the following sequences.

[配列番号 :1]第1のβアクチン検出用プライマーの塩基配列。 [SEQ ID NO: 1] Base sequence of first β-actin detection primer.

[配列番号 :2]第2のβアクチン検出用プライマーの塩基配列。 [SEQ ID NO: 2] Base sequence of second β-actin detection primer.

本発明の第1の実施の形態に係る液滴操作装置の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the droplet operation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図2(a)〜図2(d)は、本発明の第1の実施の形態に係る液滴操作方法の一例を示す概略図である。FIG. 2A to FIG. 2D are schematic views showing an example of a droplet manipulation method according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施の形態に係る液滴操作装置の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the droplet operation apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図4(a)〜図4(d)は、本発明の第2の実施の形態に係る液滴操作方法の一例を示す概略図である。FIG. 4A to FIG. 4D are schematic views showing an example of a droplet operating method according to the second embodiment of the present invention. 図5(a)〜図5(e)は、本発明の第3の実施の形態に係る液滴操作装置の一例を示す概略図である。FIG. 5A to FIG. 5E are schematic views showing an example of a droplet manipulation device according to the third embodiment of the present invention. 図6(a)〜図6(d)は、本発明の実施の形態に係る液滴の搬送方法の原理を示す概略図である。FIG. 6A to FIG. 6D are schematic views showing the principle of the droplet transport method according to the embodiment of the present invention. 図7(a)〜図7(g)は搬送面上に固定された2つの液滴間で磁気粒子を往復させ、所定量の液体を送液する方法の一例を表す概略図である。FIG. 7A to FIG. 7G are schematic views showing an example of a method for feeding a predetermined amount of liquid by reciprocating magnetic particles between two droplets fixed on the transport surface. 本発明の実施の形態に係る液滴の搬送方法に好適な液滴操作装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the droplet operation apparatus suitable for the conveyance method of the droplet which concerns on embodiment of this invention. 図8のA−A方向からみた断面図である。It is sectional drawing seen from the AA direction of FIG. 図8及び図9に示す液滴操作を用いて電極上に固定した2つの液滴間に磁気粒子を往復させた場合における往復移動1回当たりの送液量と磁気粒子量との関係を示すグラフである。FIG. 8 and FIG. 9 show the relationship between the amount of liquid transported per reciprocation and the amount of magnetic particles when magnetic particles are reciprocated between two droplets fixed on an electrode using the droplet operation shown in FIG. It is a graph. 図8及び図9に示す液滴操作を用いて電極上に固定した2つの液滴間で磁気粒子を往復させ、復路の速度と粒子径を変化させた場合の総液量と磁気粒子量との関係を示すグラフである。The total liquid amount and magnetic particle amount when the magnetic particles are reciprocated between two droplets fixed on the electrode using the droplet operation shown in FIGS. 8 and 9 and the speed and particle diameter of the return path are changed. It is a graph which shows the relationship. 第3の実施の形態に係る液滴操作装置を用いた核酸の単離方法により得られた液滴について、PCRを行い、その反応産物についてのアガロースゲル電気泳動像である。It is an agarose gel electrophoresis image about the reaction product which PCR is performed about the droplet obtained by the isolation method of the nucleic acid using the droplet operating device concerning a 3rd embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

2…液滴
2a…磁気粒子
3…磁場手段
4a…第1の電極
4b…第2の電極
5…導電性薄板
6…絶縁体
7…電源
8…液滴
9…液滴
10…液滴搬送装置
10a…搬送面
18…混合液滴
19…混合液滴
20…電場手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Droplet 2a ... Magnetic particle 3 ... Magnetic field means 4a ... 1st electrode 4b ... 2nd electrode 5 ... Conductive thin plate 6 ... Insulator 7 ... Power supply 8 ... Droplet 9 ... Droplet 10 ... Droplet conveyance apparatus DESCRIPTION OF SYMBOLS 10a ... Conveyance surface 18 ... Mixed droplet 19 ... Mixed droplet 20 ... Electric field means

Claims (12)

磁気粒子を含む水溶液からなる液滴を搬送する搬送面を有する液滴搬送装置と、
前記搬送面の下方に配置された互いに極性の異なる第1及び第2の電極を含み、前記第1及び第2の電極に電圧を印加して、前記搬送面の下方から前記搬送面の上方に及ぶ電場を発生させることにより前記液滴を前記搬送面上に固定させる電場手段と、
前記液滴搬送装置の下方から前記搬送面の上方に及ぶ磁場を発生させる磁場手段と
を備え、
前記磁場手段を前記搬送面に沿って移動させることにより、前記搬送面上に固定された前記液滴から前記磁気粒子を分離することを特徴とする液滴操作装置。
A droplet transport device having a transport surface for transporting droplets made of an aqueous solution containing magnetic particles;
A first electrode and a second electrode having different polarities disposed below the transport surface, and applying a voltage to the first and second electrodes, from below the transport surface to above the transport surface; An electric field means for fixing the droplet on the transport surface by generating an electric field extending;
Magnetic field means for generating a magnetic field extending from below the droplet transfer device to above the transfer surface,
A droplet operating apparatus, wherein the magnetic particles are separated from the droplet fixed on the transport surface by moving the magnetic field means along the transport surface.
前記電場手段が、前記第1の電極と前記第2の電極との間に0.5〜10kVの電圧を印加することを特徴とする請求項1に記載の液滴操作装置。   2. The droplet operating device according to claim 1, wherein the electric field means applies a voltage of 0.5 to 10 kV between the first electrode and the second electrode. 前記第1及び前記第2の電極が、前記搬送面の下方で互いに平行に離間して配置された帯状の電極であることを特徴とする請求項1又は2に記載の液滴操作装置。   3. The droplet operating device according to claim 1, wherein the first and second electrodes are band-like electrodes arranged in parallel with each other below the transport surface. 前記第1の電極及び前記第2の電極が、平板状の電極であり、
前記第2の電極が、前記搬送面の下方において前記第1の電極の更に下方に配置されているとともに、前記第1の電極よりも表面積が大きいことを特徴とする請求項1又は2に記載の液滴操作装置。
The first electrode and the second electrode are flat electrodes,
3. The second electrode according to claim 1, wherein the second electrode is disposed further below the first electrode below the transport surface and has a larger surface area than the first electrode. Droplet operation device.
前記第1の電極が、平板状の電極であり、
前記第2の電極が、枠状の電極であり、前記搬送面の下方において前記第1の電極の更に下方に配置されているとともに、前記第1の電極よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の液滴操作装置。
The first electrode is a flat electrode;
The second electrode is a frame-shaped electrode, and is disposed below the first surface and below the transport surface, and is larger than the first electrode. The droplet operation device according to claim 1 or 2.
前記搬送面の下方において、前記第1及び第2の電極を挟んで前記搬送面に対向し、前記第1及び前記第2の電極と絶縁された導電性薄板を更に備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の液滴操作装置。   A conductive thin plate is further provided below the transport surface, facing the transport surface across the first and second electrodes and insulated from the first and second electrodes. Item 6. The droplet manipulation device according to any one of Items 1 to 5. 前記第1の電極が接地されており、前記第2の電極が正極であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の液滴操作装置。   The droplet operating device according to claim 1, wherein the first electrode is grounded, and the second electrode is a positive electrode. 前記電場手段が、前記搬送面に沿って複数個配置されており、
前記磁場手段が、前記電場手段間を、往路の移動速度に対して復路の移動速度が、10倍〜200倍で移動することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の液滴操作装置。
A plurality of the electric field means are disposed along the conveying surface;
The magnetic field means moves between the electric field means at a moving speed of the return path of 10 to 200 times with respect to the moving speed of the forward path. Droplet manipulation device.
液滴搬送装置が有する搬送面上に磁気粒子を含む水溶液からなる液滴を配置するステップと、
前記液滴搬送装置の下方に配置された互いに極性の異なる第1及び第2の電極を含む電場手段に電圧を印加して、前記搬送面の下方から前記搬送面の上方に及ぶ電場を発生させることにより、前記液滴を前記搬送面上に固定させるステップと、
前記液滴搬送装置の下方から前記搬送面の上方に及ぶ磁場を発生させる磁場手段を前記搬送面に沿って移動させることにより、前記搬送面上に固定された前記液滴から前記磁気粒子を分離するステップと
を有することを特徴とする液滴操作方法。
Arranging a droplet made of an aqueous solution containing magnetic particles on a transport surface of the droplet transport device;
A voltage is applied to an electric field means including first and second electrodes having different polarities arranged below the droplet transfer device to generate an electric field extending from below the transfer surface to above the transfer surface. Fixing the droplet on the transport surface,
The magnetic particles are separated from the droplets fixed on the transport surface by moving magnetic field means for generating a magnetic field extending from below the droplet transport device to above the transport surface along the transport surface. And a step of performing a droplet operation.
液滴搬送装置が有する搬送面上に磁気粒子を含む水溶液からなる液滴を配置するステップと、
前記液滴搬送装置の下方に配置された互いに極性の異なる第1及び第2の電極を含む複数の電場手段にそれぞれ電圧を印加して搬送面の下方から前記搬送面の上方に及ぶ電場を発生させ、前記液滴を前記搬送面上に固定させるステップと、
前記液滴搬送装置の下方から前記搬送面の上方に及ぶ磁場を発生させる磁場手段を、前記複数の電場手段間で前記搬送面に沿って往復移動させるステップと
を有し、
前記磁場手段の移動速度を、往路の移動速度に対して復路の移動速度が10倍〜200倍となるように制御することを特徴とする液滴操作方法。
Arranging a droplet made of an aqueous solution containing magnetic particles on a transport surface of the droplet transport device;
A voltage is applied to each of a plurality of electric field means including first and second electrodes having different polarities arranged below the droplet transfer device to generate an electric field extending from below the transfer surface to above the transfer surface. Fixing the droplets on the transport surface;
Reciprocating along the transport surface between the plurality of electric field means, magnetic field means for generating a magnetic field extending from below the droplet transport device to above the transport surface,
A droplet operating method, wherein the moving speed of the magnetic field means is controlled so that the moving speed of the return path is 10 to 200 times the moving speed of the forward path.
液滴搬送装置が有する搬送面上に、表面に核酸が結合した磁気粒子を含む水溶液からなる液滴を配置するステップと、
前記搬送面上に洗浄溶液を配置するステップと、
前記液滴搬送装置の下方に配置された互いに極性の異なる第1及び第2の電極を含む複数の電場手段に電圧を印加して、前記搬送面の下方から前記搬送面の上方に及ぶ電場を発生させることにより、前記液滴及び前記洗浄溶液をそれぞれ前記搬送面上に固定させるステップと、
前記液滴搬送装置の下方から前記搬送面の上方に及ぶ磁場を発生させる磁場手段を前記搬送面に沿って移動させることにより、前記搬送面上に固定された前記液滴から前記磁気粒子を分離するステップと、
前記磁場手段の移動により、前記液滴から分離した前記磁気粒子を前記洗浄溶液と混合させ、前記磁気粒子を洗浄するステップと
を有することを特徴とする液滴操作方法。
Disposing droplets made of an aqueous solution containing magnetic particles having nucleic acids bound to the surface on the transport surface of the droplet transport device; and
Placing a cleaning solution on the transport surface;
A voltage is applied to a plurality of electric field means including first and second electrodes having different polarities arranged below the droplet transfer device, and an electric field extending from below the transfer surface to above the transfer surface is generated. Fixing the droplets and the cleaning solution on the transport surface by generating, respectively,
The magnetic particles are separated from the droplets fixed on the transport surface by moving magnetic field means for generating a magnetic field extending from below the droplet transport device to above the transport surface along the transport surface. And steps to
A step of mixing the magnetic particles separated from the droplets with the cleaning solution by the movement of the magnetic field means, and cleaning the magnetic particles.
生体試料と細胞溶解液とからなる液滴に磁気粒子を加え、前記生体試料に含まれる核酸を前記磁気粒子の表面に結合させることにより、前記表面に核酸が結合した前記磁気粒子を用意するステップを更に有することを特徴とする請求項11に記載の液滴操作方法。   A step of preparing the magnetic particles having nucleic acid bound to the surface by adding magnetic particles to a droplet composed of a biological sample and a cell lysate and binding the nucleic acid contained in the biological sample to the surface of the magnetic particle. The droplet operation method according to claim 11, further comprising:
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