JP5825618B1 - Field agitation method using electrodes and this field stirred - Google Patents

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JP5825618B1 JP2015022163A JP2015022163A JP5825618B1 JP 5825618 B1 JP5825618 B1 JP 5825618B1 JP 2015022163 A JP2015022163 A JP 2015022163A JP 2015022163 A JP2015022163 A JP 2015022163A JP 5825618 B1 JP5825618 B1 JP 5825618B1
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佳弘 南谷
佳弘 南谷
博 南條
博 南條
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秋田県
国立大学法人秋田大学
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Abstract

【課題】大面積の液滴を効率よく撹拌する技術を提供する。 To provide a technique for stirring efficiently droplets of large area.
【解決手段】液滴に変動電界を印加して撹拌を行うために用いる電界撹拌用電極400において、電極部400の形状が以下のA)〜D)のいずれかの形状を有する。 In the field stirred electrode 400 used to perform stirring by applying a variation field in A droplet, the shape of the electrode portion 400 has any of shapes of the following A) to D). A)電極部400が液滴2に向けて突出した2つ以上の凸部又はエッジ10を有する形状。 Shape A) electrode 400 has two or more protrusions or edges 10 which protrudes toward the drop 2. B)電極部400が液滴2の分離した2箇所以上を覆うように形成されている形状。 Shape B) electrode 400 is formed to cover the two or more portions separated droplet 2. C)電極部400の各部位に異なる変動電圧を供給できるように分割された形状。 It divided form so that it can supply different varying voltage to each part of C) electrode 400. D)前記A)〜C)の形状のうち2つ以上の形状が組み合わされた形状。 D) wherein A) -C) 2 or more shapes are combined shape of the shape.
【選択図】図1 .FIELD 1

Description

本発明は、液滴(ドロップ)に変動電界を印加して液滴を撹拌するために用いる電界撹拌用電極であって、電界強度を偏在させることができる形状を有する電界撹拌用電極に関する。 The present invention relates to a field-stirring electrode used for stirring the liquid droplets by applying a variation electric field to droplets (drop), a field stirred electrode having a shape which can be localized field strength.
また、本発明は、この電界撹拌用電極を有する電界撹拌装置、及びこの電界撹拌用電極を用いた電界撹拌方法に関する。 Further, the present invention is a field stirrer device having the field stirring electrode, and a field stirring method using this field stirring electrode.

本発明者らは以前に、液滴に変動電界を印加して液滴を震動させることにより、液滴の撹拌を行う電界撹拌方法(非接触撹拌方法ともいう)を開発し、この電界撹拌方法を、核酸ハイブリダイゼーション、ELISA、細胞培養等に応用できることを見出した(特許文献1)。 The present inventors have previously by vibration droplets by applying a variation electric field to droplets, to develop an electric field agitation method of performing agitation of the droplets (also referred to as a non-contact stirring method), a method this field stirred was found nucleic acid hybridization, ELISA, that can be applied to cell culture or the like (Patent Document 1).
この電界撹拌方法は、生体組織中の抗体と抗原とを反応させて目的のタンパク質の検出を行う「免疫組織化学」(いわゆる免疫染色)に応用することもでき、この方法によれば、染色時間を大幅に短縮することができるだけでなく、使用する抗体の量を少なくすることができるという、優れた効果を奏する方法である(特許文献2、非特許文献1)。 The electric field agitation method can also be applied to by reacting the antibody and antigen in a biological tissue to detect the protein of interest "Immunohistochemistry" (so-called immunostaining), according to this method, the dyeing time the well can be greatly shortened, that it is possible to reduce the amount of antibody used is a method that exhibits an excellent effect (Patent Document 2, non-Patent Document 1).

また、本発明者らは、スライドガラス上に特定のはっ水フレームを設けることにより、形成した液滴の径寸法のばらつきを抑制する技術も開発している(特許文献3)。 Further, the present inventors have found that by providing a specific water-repellent frame on a slide glass, a technique for suppressing variations in the diameter of the formed droplets have also developed (Patent Document 3).
さらに、本発明者らは、抗原抗体反応を行った後に未反応の抗体を洗浄する工程において、洗浄液の液滴に変動電界を印加して撹拌することにより、効率よく洗浄を行う方法も開発している(特許文献4)。 Furthermore, the present inventors have found that in the step of washing the unreacted antibodies after the antigen-antibody reaction, by stirring by applying a variation electric field to droplets of the cleaning liquid, also developed a method to efficiently perform cleaning and that (Patent Document 4).

本発明者らが以前に開発した電界撹拌方法の概要を、図9を用いて説明する。 Description of the electric field agitation method which the present inventors have previously developed, will be described with reference to FIG. 図9において、スライドガラス(1)上には液滴(2)が形成されている。 9, the droplet (2) is formed on a glass slide (1). 液滴(2)は偏極するため、液滴の表面にはマイナス電荷(3)が存在している。 Since droplets (2) is polarized, the surface of the droplets are present negative charge (3). また、液滴(2)の内部に溶解した分子にはマイナスにチャージする分子も存在する。 Further, the molecules dissolved inside the droplet (2) also present molecules negatively charged. そして、液滴(2)の上部には、絶縁層となる空間を隔てて、上部の平板電極(4)が設置され、スライドガラス(1)の下部には、下部の平板電極(5)が設置されている。 Then, the upper portion of the droplet (2), with a space serving as the insulating layer, is installed the upper portion of the plate electrode (4), the bottom of the slide glass (1), the lower portion of the plate electrode (5) is set up. これらの上下の平板電極(4,5)は、リード線(6)を介して、高圧アンプ(7)の正負の端子に接続されている。 These upper and lower plate electrodes (4, 5), via a lead wire (6), is connected to the positive and negative terminals of the high-voltage amplifier (7). そして、高圧アンプ(7)にはファンクションジェネレータ(8)が接続されており、このファンクジェネレータ(8)で発生させた信号を高圧アンプ(7)で昇圧させて、これら上下の平板電極(4,5)に供給している。 Then, and function generator (8) is connected to the high-pressure amplifier (7), the signal generated by the function generator (8) by boosting at high pressure amplifier (7), the upper and lower plate electrodes (4, is supplied to 5). ファンクションジェネレータ(8)で発生させた信号は周期的に変動する波形となっているが、プラスに偏っているため、上部の平板電極(4)に供給される電圧信号は、常にプラスの値であり、その大きさが周期的に変動している。 Although signal generated by the function generator (8) has a waveform that varies periodically, because the image is too positive, the voltage signal is supplied to the upper portion of the plate electrode (4) is always positive value There, its size is changed periodically. 一方、下部の平板電極(5)に供給される電圧信号は、上部の平板電極(4)に供給される電圧信号と符号が逆の電圧信号であり、常にマイナスの値となっており、その大きさが周期的に変動している。 On the other hand, the voltage signal supplied to the lower portion of the plate electrode (5) is a voltage signal and the voltage signal of opposite sign supplied to the upper portion of the plate electrode (4), is always a negative value, the size fluctuates periodically.

図9(A)は、上下の平板電極(4,5)に供給されている電圧信号の絶対値が最小となっている時を示す断面図である。 9 (A) is a sectional view showing when the absolute value of the voltage signal supplied to the upper and lower plate electrode (4,5) is the minimum. 上部の平板電極(4)には、プラスの電圧信号が供給されるため、プラス電荷(9)が帯電している。 At the top of the plate electrode (4), since the positive voltage signal is supplied, positive charges (9) is charged. 一方、下部の平板電極(5)には、マイナスの電圧信号が供給されるため、マイナス電荷(3´)が帯電している。 On the other hand, the lower portion of the plate electrode (5), since the negative voltage signal is supplied, the negative charges (3 ') is charged. これらの電荷により上下の平板電極(4,5)の間には電界が発生している。 Electric field is generated between the upper and lower plate electrodes by these charges (4, 5).
このため、液滴(2)に存在しているマイナス電荷(3)は、上部の平板電極(4)に帯電しているプラス電荷(9)に引き付けられるのと同時に、下部の平板電極(5)に帯電しているマイナス電荷(3´)と反発し、上向きの弱いクーロン力が液滴(2)に働く。 Therefore, negative charge present in the droplets (2) (3), at the same time as attracted to the positive charge (9) which are charged on top of the plate electrode (4), the lower portion of the plate electrode (5 ) to repel the charged and has negative charge (3 '), an upward weak Coulomb force acts on the droplet (2).

図9(B)は、上下の平板電極(4,5)に供給されている電圧信号の絶対値が最大となっている時を示す断面図である。 FIG. 9 (B), the absolute value of the voltage signal supplied to the upper and lower plate electrode (4,5) is a sectional view showing a case that the maximum. 上部の平板電極(4)に帯電するプラス電荷(9)は最大となっており、下部の平板電極(5)に帯電するマイナス電荷(3´)も最大となっている。 Positive charges charged on the top of the plate electrode (4) (9) is the largest, the negative charges charged on the bottom of the plate electrode (5) (3 ') also has a maximum.
このため、液滴(2)に存在しているマイナス電荷(3)は、上部の平板電極(4)に帯電しているプラス電荷(9)に大きく引き付けられるのと同時に、下部の平板電極(5)に帯電しているマイナス電荷(3´)と大きく反発し、上向きの強いクーロン力が液滴(2)に働く。 Therefore, negative charge present in the droplets (2) (3), at the same time the greater attracted to the positive charge (9) which are charged on top of the plate electrode (4), the lower portion of the plate electrode ( 5) charged by that negative charge (3 ') greatly repelled upward strong Coulomb force acts on the droplet (2). これにより、液滴(2)の中央部が大きく盛り上がった形状となる。 Thus, the central portion is larger raised shape of the droplet (2).

上下の平板電極(4,5)に帯電する電荷は、これらの電極に供給される電圧信号に応じて周期的に変動し、図9(A)の状態と図9(B)の状態の間を周期的に往復することとなる。 Charges charged on the upper and lower plate electrodes (4,5) during the state of periodically vary according to a voltage signal supplied to these electrodes, the state and the diagram of FIG. 9 (A) 9 (B) the so that the periodically reciprocating. このため、液滴(2)は、この周期に従って振動することとなる。 Therefore, the droplet (2), so that the oscillating according to the period.
このようにして、変動電界の印加により、液滴を撹拌することが可能となる。 In this way, by applying the variation field, it is possible to stir the liquid droplets.

特開2010−119388号公報 JP 2010-119388 JP 特開2012−013598号公報 JP 2012-013598 JP 特開2014−160060号公報 JP 2014-160060 JP 特開2014−160061号公報 JP 2014-160061 JP

本発明者らが開発した従来の電界撹拌方法は、スライドガラス上に円形の液滴を形成し、平板電極を用いて液滴全面に一様な変動電界を印加することにより、液滴を撹拌する方法である。 Conventional field agitation method developed by the inventors is to form a circular droplet on a glass slide, by applying a uniform change field to droplet entire surface with flat electrodes, stirring the droplets it is a method of. しかし、その撹拌方法は、液滴の中央部のピークが上下に振動するという単調な撹拌方法であった。 However, the stirring method, the peak of the central portion of the droplet was monotonous agitation method that vibrates up and down. また、従来の電界撹拌方法は、液滴の容量が大きくなると上下に大きく振動させる必要があり、効率が悪いものであった。 Also, conventional field agitation method, it is necessary to largely vibrate up and down the volume of the droplet is large, efficiency was poor.
そこで、本発明は、液滴をより効率よく撹拌することができる新たな技術を開発すること目的とする。 The present invention aims to develop a new technology which can be stirred more efficiently the droplets.

上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究をした結果、液滴の全面を覆って一様な電界を印加する平板電極ではなく、特徴ある形状を有する電界撹拌用電極を用い、液滴に印加する変動電界を偏在させることで、液滴の容量が大きくなっても、効率よく液滴を撹拌することができることを見出し、本発明を完成するに到った。 In order to solve the above problems, the present inventors have found that the intensive studies, rather than the flat plate electrode for applying a uniform electric field over the entire surface of the droplet, the electric field agitation electrode having a distinctive shape using, by be localized variations electric field applied to the droplet, even if the volume of the droplet is increased, it found that can be stirred efficiently droplets, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、電界撹拌用電極に関する第1発明と、電界撹拌装置に関する第2発明と、電界撹拌方法に関する第3発明を提供する。 That is, the present invention provides a first invention relates to a field stirring electrode, a second invention relates to a field stirrer, a third invention relates to a field stirring method.
第1発明は、電荷を帯びることができる電極部を有し、液滴に変動電界を印加して撹拌を行うために用いる電界撹拌用電極において、 電極部が液滴の上部に液滴と絶縁層となる空間を隔てて設置され、電極部の形状が、A)電極部が液滴に向けて突出し、先端部の水平面からの高さがそれぞれ異なる 2つ以上の凸部又はエッジを有する形状、 又は B)電極部が液滴の異なる 2箇所以上を覆い、前記液滴を覆う各部位の水平面からの高さがそれぞれ異なるように形成されている形状を有することにより、 液滴を上下振動させながら回転させることができることを特徴とする電界撹拌用電極に関する。 The first invention includes an electrode portion that can carry a charge, in a field stirred electrode used to perform stirring by applying a variation electric field to the droplet, the electrode portion and the droplet on top of the droplet insulation is installed with a space serving as a layer, the shape of the electrode portion, a) the electrode portion has projecting, the heights different two or more projections or edges of the horizontal plane of the distal end portion toward the droplet shape, or B) the electrode portion, not covered with two or more different positions of the droplets, by having a shape whose height from the horizontal plane of the portion covering the droplets are formed differently each droplet a field stirring electrode, characterized in that it is possible to rotation while the vertical vibration.
第1発明の電界撹拌用電極として、A)の形状を有する電極部を用いる場合には、平板に2つ以上のライン状の凸部を有する形状の電極部とすることができる As an electric field agitation electrode of the first invention, when the electrode portion having the shape of A) may be an electrode portion of the flat plate shape having a convex portion of the two or more linear.
1発明の電界撹拌用電極として、B)の形状を有する電極部を用いる場合には、液滴の異なる 3箇所以上を覆うように形成された電極部とすることができる As an electric field agitation electrode of the first invention, B) in the case of using the electrode portion having the shape of it can be a formed electrode portion so as to cover the different three or more sites of the droplets.
2発明は、液滴に変動電界を印加して撹拌を行う電界撹拌装置において、第1発明の電界撹拌用電極と、変動電圧を電界撹拌用電極に供給する変動電圧発生装置とを有することを特徴とする電界撹拌装置に関する The second invention is to have the field stirrer which performs agitation by applying a variation electric field to droplets, and the field stirred electrode of the first invention, a variable voltage generator for supplying a varying voltage to the field stirring electrode a field stirrer according to claim.
3発明は、液滴に変動電界を印加して撹拌を行う電界撹拌方法において、(a)容器内又は基板上に液滴を形成するステップと、(b)容器又は基板の上部に液滴と絶縁層となる空間を隔てて第1発明の電界撹拌用電極を設置するステップと、(c)電界撹拌用電極に変動電圧を供給するステップとを有することを特徴とする電界撹拌方法に関する。 The third invention is, in a field stirring method for performing stirring by applying a variation electric field to droplets, (a) forming a droplet in or on the substrate container, (b) a container or droplets on top of the substrate and a step of installing a field stirrer electrode of the first invention with a space serving as the insulating layer, a field stirring method characterized by a step for supplying a varying voltage to the (c) field stirred electrode.
第3発明の電界撹拌方法においては、(a)のステップにおいて、撥水フレームを設けたスライドガラス上に液滴を形成した電界撹拌方法とすることができる In the field agitation method of the third invention, it is possible to step in, the electric field agitation method of forming a droplet on a glass slide having a water repellent frame (a).

第1発明の電界撹拌用電極は、 これを液滴の電界撹拌に用いることにより、液滴を上下に振動させるだけでなく、液滴を回転させることができるため、効率よく液滴を撹拌することができるという効果を奏する。 Field stirred electrode of the first invention, by using the same in an electroluminescent agitation of the droplet, as well as to vibrate the droplets vertically, it is possible to rotate the droplet is stirred efficiently droplets there is an effect that it is possible.
た、第2発明の電界撹拌装置及び第3発明の電界撹拌方法は、第1発明の電界撹拌用電極を用いた装置及び方法であるので、同様に、 液滴を上下に振動させるだけでなく、液滴を回転させることができるため、効率よく液滴を撹拌することができるという効果を奏する。 Also, the electric field agitation method of a field stirrer and a third invention of the second invention, since the apparatus and method using field stirred electrode of the first invention, likewise, only vibrating the droplets vertically no, it is possible to rotate the droplets, there is an effect that it is possible to stir the efficiency may drop.

電極部が2つの凸部を有する電界撹拌用電極の一実施形態を示す図である。 Electrode portion is a diagram showing an embodiment of a field stirred electrode having two convex portions. 図1(A)は、2つの凸部を有する電界撹拌用電極の斜視図を示し、図1(B)は、撥水フレームを設けたスライドガラスの平面図を示し、図1(C)は、撥水フレームを設けたスライドガラス上に形成した液滴に、2つの凸部を有する電界撹拌用電極を用いて変動電界を印加している状態の断面図を示す。 1 (A) is a perspective view of a field stirred electrode having two protrusions, FIG. 1 (B) shows a plan view of a slide glass having a water repellent frame, FIG. 1 (C) is , the droplets formed on a glass slide having a water repellent frame, shows a cross-sectional view of a state in the application of the fluctuation field by using the field stirred electrode having two convex portions. 電極部が2つの凸部を有する電界撹拌用電極を用いて電界撹拌を行った場合における、液滴の振動の様子を示す図である。 When the electrode portion is subjected to an electric field stirred with a field stirrer electrode having two protrusions is a diagram illustrating a state of vibration of the droplet. 図2(A)は、電極に供給されている電圧信号の絶対値が最大である時を示し、図2(B)は、電極に供給されている電圧信号の絶対値が中間値である時を示し、図2(C)は、電極に供給されている電圧信号の絶対値が最小値である時を示す。 When FIG. 2 (A) shows when the absolute value of the voltage signal supplied to the electrode is at a maximum, Fig. 2 (B), the absolute value of the voltage signal is supplied to the electrodes is an intermediate value are shown, FIG. 2 (C) shows a when the absolute value of the voltage signal supplied to the electrode is a minimum value. 電極部が2つのエッジを有する電界撹拌用電極の一実施形態を示す図である。 Electrode portion is a diagram showing an embodiment of a field stirred electrode having two edges. 図3(A)は、2つのエッジを有する電界撹拌用電極の斜視図を示し、図3(B)は、撥水フレームを設けたスライドガラスの平面図を示し、図3(C)は、撥水フレームを設けたスライドガラス上に形成した液滴に、電極部が2つのエッジを有する電界撹拌用電極を用いて変動電界を印加している状態の断面図を示したものである。 3 (A) is a perspective view of a field stirred electrode having two edges, FIG. 3 (B) shows a plan view of a slide glass having a water repellent frame, FIG. 3 (C) the droplets formed on a glass slide having a water repellent frame, in which the electrode portion is a cross-sectional view of a state where the application of fluctuation field by using the field stirred electrode having two edges. 液滴の2箇所を覆うように形成されている形状の電極部を有する本発明の電界撹拌用電極の一実施形態を示す図である。 Is a diagram illustrating an embodiment of a field stirring electrode according to the present invention having an electrode in the shape which is formed so as to cover the two portions of the droplet. 図4(A)は、撥水フレームを備えたスライドガラスの上部に、電界撹拌用電極を設置した状態を示す平面図である。 FIG. 4 (A), the upper part of the slide glass with a water-repellent frame is a plan view showing an installed state of the electric field stirring electrode. また、図4(B)は、電界撹拌用電極を用いて、液滴に変動電界を印加した状態を示す断面図である。 Further, FIG. 4 (B), using a field stirring electrode is a cross-sectional view showing a state of applying the change electric field to droplets. 液滴の分離した3箇所を覆うように形成された形状の電極部を有する本発明の電界撹拌用電極の一実施形態を示す平面図である。 Is a plan view showing an embodiment of a field stirring electrode according to the present invention having an electrode portion of the formed shape so as to cover the three separated droplet. 液滴の4箇所を覆うように形成された形状の電極部を有する本発明の電界撹拌用電極の一実施形態を示す平面図である。 It is a plan view showing an embodiment of a field stirring electrode according to the present invention having an electrode portion of the formed shape so as to cover the four locations of the droplets. 高さの異なる2つの凸部を有する本発明の電界撹拌用電極の一実施形態を示す図である。 Is a diagram illustrating an embodiment of a field stirring electrode according to the present invention having two protrusions having different heights. 図7(A)は、高さの異なる2つの凸部を有する電界撹拌用電極を用いて、シャーレ中に形成した円形の液滴に変動電界を印加する状態を示す断面図である。 Figure 7 (A) is a sectional view showing a state in which by using an electric field agitation electrode having two convex portions having different heights, to apply the change field in a circular droplets formed in a petri dish. 図7(B)は、2つの凸部を有する電界撹拌用電極をシャーレの蓋を内側から見た平面図である。 Figure 7 (B) is a plan view of the field stirred electrode lid of the petri dish from the inside with two protrusions. 4つに分割された形状の電極部を有する電界撹拌用電極の一実施形態を示す図である。 It is a diagram illustrating an embodiment of a field stirred electrode having an electrode portion of the divided form into four. 図8(A)は、4つに分割された形状の電界撹拌用電極を用いて、シャーレ中に形成した液滴に変動電界を印加する状態を示す断面図である。 FIG. 8 (A) using a field stirrer electrode of divided form into four, it is a cross-sectional view showing a state of applying a variation electric field to droplets formed during dish. また、図8(B)は、4つに分割された形状の電界撹拌用電極を備えたシャーレの蓋を内側から見た平面図である。 Further, FIG. 8 (B) is a plan view of the dish of the lid with a field stirrer electrode of divided form into four from the inside. 本発明者らが以前に開発した電界撹拌方法の概要を示す図である。 The present inventors have a view showing an outline of electric field agitation method developed previously. 図9(A)は、上下の平板電極に供給されている電圧信号の絶対値が最小となっている時の断面図を示し、図9(B)は、上限の平板電極に供給されている電圧信号の絶対値が最大となっている時の断面図を示す。 FIG. 9 (A) shows a cross-sectional view of the absolute value of the voltage signal supplied to the upper and lower plate electrodes becomes minimal, FIG. 9 (B) is supplied to the plate electrodes of the upper It shows a cross-sectional view of the absolute value of the voltage signal is at a maximum.

1. 1. 本発明の電界撹拌用電極 本発明の電界撹拌用電極は、液滴に変動電界を印加して撹拌を行うために用いる電極であって、電荷を帯びることができる電極部を有し、その電極部の形状が以下のA)〜E)のいずれかの形状を有することにより、液滴に印加する電界強度を偏在させることができることを特徴とする。 Field stirred electrode of the field-stirring electrode present invention of the present invention is an electrode used to perform stirring by applying a variation electric field to droplets having an electrode portion that can carry a charge, the electrode by the shape of the part has any shape of the following a) to E), characterized in that it can be localized electric field intensity to be applied to the droplets.
A)電極部が液滴に向けて突出した2つ以上の凸部又はエッジを有する形状、 Shape having two or more projections or edges A) electrode portion protrudes toward the droplet,
B)電極部が液滴の分離した2箇所以上を覆うように形成されている形状、 Shape B) electrode portion is formed so as to cover the two or more portions separated droplets,
C)電極部の各部位に異なる電圧を印加できるように分割された形状、 Divided form to a different voltage to each portion of the C) electrode unit can be applied,
D)前記A)〜C)の形状のうち2つ以上の形状が組み合わされた形状。 D) wherein A) -C) 2 or more shapes are combined shape of the shape.

本発明において、「電極」とは、電圧源と接続されて電荷を帯びることにより電界を発生させることができる部品をいう。 In the present invention, the term "electrode" refers to a component capable of generating an electric field by carry a charge is connected to the voltage source. 「電極」は、電荷を帯びることができる「電極部」を有し、その他に、リード線等を介して電圧源と接続することができる接続部や、電極の形状を保持するための保持部などを有することもできる。 "Electrode" includes a "electrode portions" which can carry an electric charge, and other, the connection portion can be connected to the voltage source via a lead wire or the like and, holding portion for holding the shape of the electrode it is also possible to have the like.
「電極部」の材料については、電荷を帯びることができる材料であれば、如何なるものでもよいが、加工が容易で安定な金属を用いることが好ましい。 The material of the "electrode section", as long as the material can carry a charge, may be any, but is preferably processing using easy and stable metal. 金属の例としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、Cu、Ni、Alやこれらの合金等を用いることができる。 Examples of metals include, but are not limited to, for example, it is possible to use Cu, Ni, Al and an alloy thereof.

本発明において、「液滴」とは、表面張力により中央が盛り上がったドーム形状の溶液をいう。 In the present invention, the term "droplet" refers to a solution of dome-shaped raised central surface tension. ここで、「溶液」とは、溶媒又は溶媒に他の物質が混合したものであれば如何なるものでもよく、これらに限定されるわけではないが、例えば、合成化合物、天然化合物、金属粒子等の化学物質、核酸、タンパク質、脂質等の生体分子、細胞、微生物、ウイルス、生体組織等の生物試料などが溶媒に混合したものを含む。 Here, the "solution", as long as a mixture other substances in a solvent or solvent may be any one, but are not limited to, for example, synthetic compounds, natural compounds, such as metal particles chemicals, including nucleic acids, proteins, biomolecules such as lipids, cells, microorganisms, viruses, those such as biological samples such as biological tissue are mixed in a solvent.
本発明において、「変動電界」とは、周期的に強さが変動する電界を意味する。 In the present invention, "change field" periodically strength means an electric field that varies. この変動電界により、液滴の表面及び内部の電荷にクーロン力が働き、そのクーロン力の向きが周期的に変動することによって、液滴が振動して液滴内部の溶液が撹拌される。 This variation field, Coulomb force acts on the surface and inside of the charge of the droplets, by the direction of the Coulomb force varies periodically, droplets droplets inside of the solution to vibrate is agitated.

次に本発明の電界撹拌用電極の電極部の特徴となる形状であるA)ついて説明する。 Next is a shape which is characteristic of the electrode portion of the electric field agitation electrode of the present invention A) about to be described.
A)の形状は、電極部が液滴に向けて突出した2つ以上の凸部又はエッジを有する形状である。 The shape of A), the electrode portion has a shape having two or more protrusions or edges protruding toward the droplet.
ここで、「凸部」とは、他の部位から液滴に向けて突出している部分を意味する。 Here, the "convex portion" means a portion that protrudes toward the liquid droplets from the other sites. このような凸部は、液滴に近い位置に存在することとなり、また、エッジ効果により電荷が集中するため、液滴に印加する電界強度を偏在させることができる。 Such projections, will be present at a position closer to the droplet, also, since the electric charge by the edge effect is concentrated, it can be localized electric field intensity to be applied to the droplets. このような凸部は、先端を尖らせることにより、エッジ効果によりさらに電荷を集中させることができる。 Such protrusions, by sharpening the tip, can be concentrated further charge by the edge effect.
また、「エッジを有する」とは、板状又は棒状の部分が液滴に向けて端部(エッジ)を有している状態を意味する。 Furthermore, "has an edge" means the state in which the plate-shaped or rod portion has an end portion toward the droplet (edge). このようなエッジは、液滴に近い位置に存在することとなり、また、エッジ効果により電荷が集中するため、液滴に印加する電界強度を偏在させることができる。 Such edge will be present for a position close to the droplet, also, since the electric charge by the edge effect is concentrated, it can be localized electric field intensity to be applied to the droplets.

本発明のA)の形状を有する電極部を備えた電界撹拌用電極は、このような凸部又はエッジを2つ以上有することにより、電荷が2つの凸部又はエッジに集中し、また、2つの凸部又はエッジは液滴に一番近い位置に存在しているため、液滴に印加される電界は偏在し、2つの凸部又はエッジの周辺における電界強度が強くなっている。 Field agitation electrode with an electrode portion having the shape of A) of the present invention, by having two or more such projections or edges, the charge is concentrated on the two projections or edges, also 2 one of the projections or edges because they present the most close to the droplet, the electric field applied to the liquid droplets is unevenly distributed, the electric field strength in the vicinity of the two projections or edges are becoming stronger. これにより、変動電界により生じる液滴面のピークを2箇所以上において発生させることができる。 Thus, it is possible to generate a peak of droplets surface caused by fluctuations field in two or more places. このため、液滴の振動を分散させて、液滴振動の振幅の大きさを抑えることが可能であり、大面積の液滴を撹拌することができるという効果を奏する。 Therefore, by dispersing the vibrations of the droplets, it is possible to suppress the magnitude of the amplitude of the oscillation drop, there is an effect that it is possible to stir the liquid droplets of a large area. さらに、2つ以上のピークの分離・衝突を伴う振動により、効率よく液滴を撹拌することができるという効果を奏する。 Furthermore, it exhibits a vibration accompanying two or more separation and collision peaks, the effect of efficiently droplets can be stirred.

尚、本発明の電界撹拌用電極は、液滴振動の振幅の大きさを抑えることが可能であるため、電極間距離を狭めることができる。 Note that the field stirrer electrode of the present invention, since it is possible to suppress the magnitude of the amplitude of the oscillation drop can be narrowed distance between the electrodes. また、液滴にタンパク質や細胞が含まれる場合には、液滴振動の振幅の大きさを抑えて、移動距離を短くすることができるため、これらのタンパク質や細胞を壊さずに撹拌することができる。 Further, if it contains proteins and cells in droplets, by suppressing the magnitude of the amplitude of the oscillation drop, since it is possible to shorten the movement distance, be stirred without destroying these proteins and cell it can.

本発明のA)の形状において、「2つ以上の凸部又はエッジ」は、形成する液滴の表面積に応じて、凸部又はエッジの数を増やすことが好ましい。 In the form of A) of the present invention, "two or more projections or edges", depending on the surface area of ​​the droplets that form, it is preferable to increase the number of projections or edges. 液滴の表面積が大きい場合には、凸部又はエッジの数を増やして振動する液滴面のピークの数を増やすことで、効率よく液滴中の溶液を撹拌することが可能となる。 If the surface area of ​​the droplet is large, by increasing the number of peaks of droplets surface which vibrates to increase the number of projections or edges, it is possible to stir the solution efficiently in the droplets.
また、本発明のA)の形状は、平板に2つ以上のライン状の凸部を有する形状とすることができる。 The shape of A) of the present invention may be a flat plate shape having a convex portion of the two or more linear. このような形状の電極部を有する電界撹拌用電極は、撥水フレームを設けたスライドガラス上に長方形の大きな液滴を形成した場合に、これを電界撹拌するために好適に用いられる。 Field stirred electrode having an electrode portion having such a shape, in the case of forming a large droplet of the rectangle on a slide glass having a water repellent frame, it is preferably used to stir the electric field it.

図1は、電極部が液滴に向けて突出した2つの凸部を有する、本発明の電界撹拌用電極の一実施形態を示す図である。 Figure 1 has two protrusions electrode portion protrudes toward the droplet is a diagram showing an embodiment of a field stirring electrode according to the present invention. 図1(A)は、2つの凸部を有する電界撹拌用電極の斜視図を示し、図1(B)は、撥水フレームを設けたスライドガラスの平面図を示し、図1(C)は、撥水フレームを設けたスライドガラス上に形成した液滴に、2つの凸部を有する電界撹拌用電極を用いて変動電界を印加している状態の断面図を示したものである。 1 (A) is a perspective view of a field stirred electrode having two protrusions, FIG. 1 (B) shows a plan view of a slide glass having a water repellent frame, FIG. 1 (C) is , the droplets formed on a glass slide having a water repellent frame, shows a cross-sectional view of a state in the application of the fluctuation field by using the field stirred electrode having two convex portions. 尚、図1(C)の断面図は、図1(B)における点線(X)を含む鉛直面での断面図である。 The sectional view of FIG. 1 (C) is a sectional view of a vertical plane containing the broken line (X) in FIG. 1 (B).

図1(A)に示すように、電界撹拌用電極の電極部(400)は、縦長の平板電極において下方に向けて2つのライン状の凸部(10)が突出した形状となっている。 As shown in FIG. 1 (A), the electrode portion of the electric field agitation electrode (400), two line-shaped convex portion downward in the plate electrodes vertically long (10) has a protruding shape. 液滴に変動電界を印加する際には、この2つの凸部(10)を下向きとして電界撹拌用電極を設置し、2つの凸部(10)が液滴と対向するようにする。 In applying the fluctuation field to droplets, the field stirred electrode was placed the two protrusions (10) facing downward, two protrusions (10) so as to face the liquid droplets.
図1(B)に示すように、液滴を形成するためのスライドガラス(1)上に、撥水フレーム(11)が設けられている。 As shown in FIG. 1 (B), on a slide glass to form a droplet (1), water-repellent frame (11) is provided. 撥水フレーム(11)は、撥水性の材料で作られた長方形の枠状のシールであり、スライドガラス(1)に貼り付けられている。 Water repellent frame (11) is a frame-like seal rectangle made of water-repellent material is stuck to a slide glass (1). この撥水フレーム(11)を設けたことにより、スライドガラス(1)のほぼ全面にわたる容量の大きな液滴を形成することが可能となる。 By this water repellent frame (11) is provided, it is possible to form a substantially large droplet of the entire surface over volume of the slide glass (1). ただし、スライドガラス(1)を指でつまむことができるように、撥水フレーム(11)の大きさはスライドガラス(1)の大きさよりも小さなものとし、余白を残している。 However, the slide glass (1) so that it can pinch a finger, the size of the water-repellent frame (11) is smaller than the size of the glass slide (1), leaving a margin. このような大容量の液滴を形成した場合には、従来の平板電極では効率よく電界撹拌することが難しいものであった。 In the case of forming a droplet of such a large capacity, the conventional plate electrodes were those difficult to efficiently field stirring.

図1(C)に示すように、撥水フレーム(11)を備えたスライドガラス(1)上に液滴(2)を形成し、液滴(2)の上部には図1(A)で示した2つの凸部を有する電極部(400)を設置し、液滴(2)の下部には平板電極(5)を設置する。 As shown in FIG. 1 (C), on a slide glass with a water-repellent frame (11) (1) forming a droplet (2), the top of the droplet (2) in FIG. 1 (A) electrode portion having two convex portions showing (400) is installed, the bottom of the droplet (2) placing the plate electrode (5). そして、電圧アンプ(7)とファンクションジェネレータ(8)を用いて、これらの2つの電極(400,5)に変動電界を印加することにより、液滴(2)を震動させて撹拌することができる。 Then, using a function generator (8) and the voltage amplifier (7), by applying the change electric field to these two electrodes (400,5), can be stirred by vibration of the droplet (2) .
2つの凸部を有する電極部(400)にプラスの電圧を印加した場合、エッジ効果により、プラス電荷(9)は2つの凸部(10)に集中し、また、2つの凸部(10)は液滴(2)に一番近い位置に存在しているため、液滴(2)に印加される電界は偏在し、2つの凸部(10)の下部における電界強度が最も強くなっている。 If a positive voltage is applied to the electrode section having two convex portions (400), by the edge effect, positive charge (9) is concentrated in the two protrusions (10), also, two protrusions (10) because present in the closest position to the droplet (2), the electric field applied to the liquid droplets (2) is localized, the electric field strength in the lower of the two protrusions (10) has become the strongest . そのため、液滴(2)の表面又は内部に存在するマイナス電荷(3)には、2つの凸部(10)に引き付けられる方向に、クーロン力が働く。 Therefore, the droplet negative charges on the surface or inside (2) (3) in the direction to be attracted to two protrusions (10), Coulomb force acts. この時、スライドガラス(1)の下部に設けた平板電極(5)には、マイナスの電圧が印加されるため、マイナス電荷(3´)が蓄積する。 At this time, the flat plate electrode provided on the bottom of the slide glass (1) (5), since the negative voltage is applied, negative charges (3 ') is accumulated. そして、液滴(2)の表面又は内部に存在するマイナス電荷(3)には、平板電極(5)のマイナス電荷(3´)と反発するように、上向きのクーロン力が働く。 Then, the droplet negative charges on the surface or inside (2) (3) is to repulse the negative charge of the plate electrode (5) (3 '), an upward Coulomb force acts. これらのクーロン力が合成されて、液滴(2)には、2つの凸部(10)に引き付けられる方向にクーロン力が働き、液滴(2)には二つのピークが形成されることになる。 And these Coulomb forces are combined, the droplet (2), the Coulomb force acts in a direction to be attracted to two protrusions (10), in that the droplets (2) of the two peaks are formed Become.

2つの凸部を有する本発明の電界撹拌用電極を用いて電界撹拌を行った場合における、液滴の振動の様子を図2に示す。 In case of performing field stirred with a field stirrer electrode of the present invention having two protrusions, showing the state of vibration of the droplet in FIG.
図2(A)は、電極に供給されている電圧信号の絶対値が最大である時を示し、図2(B)は、電極に供給されている電圧信号の絶対値が中間値である時を示し、図2(C)は、電極に供給されている電圧信号の絶対値が最小値である時を示す。 When FIG. 2 (A) shows when the absolute value of the voltage signal supplied to the electrode is at a maximum, Fig. 2 (B), the absolute value of the voltage signal is supplied to the electrodes is an intermediate value are shown, FIG. 2 (C) shows a when the absolute value of the voltage signal supplied to the electrode is a minimum value.

図2(A)は、図1(C)と同一の図であり、2つの電極(400,5)に供給されている電圧信号の絶対値が最大となっている。 2 (A) is the same view as FIG. 1 (C), the absolute value of the voltage signal supplied to the two electrodes (400,5) is the largest. このため、2つの凸部(10)に引き付けられるように液滴(2)に働くクーロン力が最大となっており、液滴(2)には2つのピークが形成される。 Therefore, the Coulomb force acting on the droplets (2) to be attracted to two protrusions (10) are at maximum, the droplet (2) two peaks are formed.
図2(B)は、電圧信号の位相が90度進行することにより、2つの電極(400,5)に供給される電圧信号の絶対値が中間値となっている時を示している。 FIG. 2 (B), by the phase of the voltage signal travels 90 degrees, the absolute value of the voltage signal supplied to the two electrodes (400,5) indicates a time that is the intermediate value. この時には、2つの凸部(10)に引き付けられるように液滴(2)に働くクーロン力が弱まり、2つの液滴面のピークは、通常の液滴の形状に戻ろうとして、2つのピーク同士が衝突する。 At this time, it weakened Coulomb force acting on the droplets (2) to be attracted to two protrusions (10), as the peak of the two droplets plane will return to the shape of a normal droplet, two peaks collide with each other. この衝突により、液滴内の溶液は効率よく撹拌されることとなる。 This collision solution within the droplets becomes to be agitated efficiently.
図2(C)は、電圧信号の位相がさらに90度進行することにより、2つの電極(400,5)に供給される電圧信号の絶対値が最小値となっている時を示している。 FIG. 2 (C) shows the case that by the phase of the voltage signal travels further 90 degrees, the absolute value of the voltage signal supplied to the two electrodes (400,5) is the minimum value. この時には、液滴(2)に働くクーロン力は最小となり、液滴(2)は通常の液滴の形状に戻っている。 At this time, Coulomb force acting on the droplet (2) is minimized, the droplet (2) is returned to the shape of the normal droplets.

二つの電極(400,5)に供給される電圧信号は周期的に変化するため、図2(A)→図2(B)→図2(C)→図2(B)→図2(A)というように、液滴(2)の状態が周期的に変動する。 Since the voltage signal supplied to the two electrodes (400,5) that changes periodically, FIG 2 (A) → FIG 2 (B) → FIG. 2 (C) → FIG. 2 (B) → FIG. 2 (A ) so on, the state of the droplet (2) is periodically varied. これにより、液滴(2)は、2つのピークの分離と衝突を繰り返す振動を行うこととなる。 Thus, a droplet (2) becomes possible to perform vibration repeats separation and collision of the two peaks. この振動は、ピークが2つに分散されるため、液滴が上下に振動する振幅の大きさを抑えつつ、大面積の液滴の撹拌を可能とし、また、ピークが衝突する運動を伴うため、効率よく液滴中の溶液を撹拌することができる。 This vibration, because the peaks are distributed in two, while suppressing the size of the amplitude droplets to vibrate up and down, to allow the agitation of the liquid droplets of a large area, and since in motion the peak collide the solution efficiently in the droplets can be stirred.

図3は、電極部が液滴に向けて突出した2つのエッジを有している、本発明の電界撹拌用電極の一実施形態を示す図である。 3, the electrode portion has two edge protruding toward the droplet is a diagram showing an embodiment of a field stirring electrode according to the present invention. 図3(A)は、液滴に向けて2つのエッジを有する電界撹拌用電極の斜視図を示し、図3(B)は、撥水フレームを設けたスライドガラスの平面図を示し、図3(C)は、撥水フレームを設けたスライドガラス上に形成した液滴に、電極部が2つのエッジを有する電界撹拌用電極を用いて変動電界を印加している状態の断面図を示したものである。 3 (A) is a perspective view of a field stirred electrode having two edges toward the droplet, FIG. 3 (B) shows a plan view of a slide glass having a water repellent frame, FIG. 3 (C) is a liquid drop formed on a glass slide having a water repellent frame, the electrode portion is a cross-sectional view of a state where the application of fluctuation field by using the field stirred electrode having two edges it is intended. 尚、図3(C)の断面図は、図3(B)における点線(X)を含む鉛直面での断面図である。 The sectional view of FIG. 3 (C) is a sectional view of a vertical plane containing the broken line (X) in FIG. 3 (B).

図3(A)に示すように、電界撹拌用電極の電極部(410)は、断面が逆U字形となるように、電極版を折り曲げて成型した形状を有しており、下部に向けて2つのエッジ(10´)を有する形状となっている。 As shown in FIG. 3 (A), the electrode portion of the electric field agitation electrode (410), so that the cross section is an inverted U-shape, has a molded shape by bending an electrode plate, towards the lower It has a shape having two edges (10 '). 変動電界を印加する液滴を形成するには、図3(B)に示す撥水フレーム(11)を備えたスライドガラス(1)を用いている。 To form droplets of applying the change field uses a slide glass (1) provided with a water repellent frame (11) shown in Figure 3 (B). このスライドガラス上に形成した液滴に変動電界を印加する際には、図3(C)に示すように、2つのエッジ(10´)を下向きとして電界撹拌用電極を設置し、2つのエッジ(10´)が液滴と対向するようにする。 In applying the fluctuation field the droplet formed on the glass slide, as shown in FIG. 3 (C), the field stirred electrode placed two edges (10 ') facing downward, the two edges (10 ') is to be opposed to the droplet.

図3(C)に示すように、2つのエッジを有する電極部(410)にプラスの電圧信号を印加すると、エッジ効果により、プラス電荷(9)は2つのエッジ(10´)に集中し、また、2つのエッジ(10´)は液滴(2)に一番近い位置に存在しているため、液滴(2)に印加される電界は偏在し、2つのエッジ(10´)の下部における電界強度が最も強くなっている。 As shown in FIG. 3 (C), by applying a positive voltage signal to the electrode portion (410) having two edges, the edge effect, positive charge (9) is focused on two edges (10 '), the lower for two edges (10 ') is present in the closest position to the droplet (2), the electric field applied to the liquid droplets (2) is localized, the two edges (10') the electric field strength has become the strongest in. そのため、液滴(2)の表面又は内部に存在するマイナス電荷(3)には、2つのエッジ(10´)に引き付けられる方向に、クーロン力が働く。 Therefore, the droplet negative charges on the surface or inside (2) (3) in the direction to be attracted to two edges (10 '), the Coulomb force is exerted. その結果、液滴(2)には二つのピークが形成されることになる。 As a result, the two peaks are formed in the droplets (2).

この2つのエッジを有する電極部(410)に供給する電圧を周期的に変動させると、図2に示す場合と同じように、液滴(2)は、2つのピークの分離と衝突を繰り返す振動を行うこととなる。 When cyclically varying the voltage supplied to the electrode portion (410) having two edges, as in the case shown in FIG. 2, the droplet (2) repeats separation and collision of two peaks vibration It becomes possible to perform. この振動は、ピークが2つに分散されるため、液滴が上下に振動する振幅の大きさを抑えつつ、大面積の液滴の撹拌を可能とし、ピーク同士が衝突する運動を伴うため、効率よく液滴中の溶液の撹拌を行うことができる。 This vibration, because the peaks are distributed in two, while suppressing the size of the amplitude droplets to vibrate up and down, to allow the agitation of the liquid droplets of a large area, since in motion the peak collide with each other, it can be efficiently perform stirring of the solution in the droplet.

次に本発明の電界撹拌用電極の電極部の特徴となる形状であるB)ついて説明する。 Next is a shape which is characteristic of the electrode portion of the electric field agitation electrode of the present invention B) about to be described.
B)の形状は、電極部が液滴の分離した2箇所以上を覆うように形成されている形状である。 The shape of B) has a shape electrode portion is formed so as to cover the two or more portions separated droplets.
ここで、「液滴の分離した2箇所以上を覆う」とは、平板電極のように液滴の全面を覆うのではなく、液滴の上部に電極部を設置した場合に、液滴が電極部に覆われる部分と覆われない部分とが生じ、その覆われる部分が分離した2箇所以上であることを意味する。 Here, "separate cover two or more positions of the liquid droplets", rather than covering the entire surface of the droplets as the plate electrode, the case of installing the electrode portion to the upper portion of the droplet, the droplet electrode part to part and uncovered part and is caused to be covered, the portion thereof covered means that at two or more locations separated.
電界を偏在させるために、液滴が電極部に覆われる部分の合計を液滴全体の1〜60%とすることが好ましい。 To be localized electric field, it is preferable that the sum of the parts droplets are covered with the electrode portions 1 to 60% of the total droplet. より好ましくは、5〜40%である。 More preferably, 5 to 40%.

本発明のB)の形状を有する電極部を備えた電界撹拌用電極は、電極部が液滴の分離した2箇所以上を覆うことにより、液滴に印加される変動電界が偏在して電極部が液滴を覆う2箇所以上の部分において強くなっている。 Field agitation electrode with an electrode portion having the shape of B) of the present invention is that the electrode portion covers the two or more portions separated droplet, electrode portions unevenly varies the electric field applied to the droplets There has been strong in two or more locations of the portion covering the droplets. これにより、変動電界により生じる液滴面のピークを2箇所以上において発生させることができる。 Thus, it is possible to generate a peak of droplets surface caused by fluctuations field in two or more places. このため、液滴の振動を分散させて、液滴振動の振幅の大きさを抑えることが可能であり、大面積の液滴を撹拌することができるという効果を奏する。 Therefore, by dispersing the vibrations of the droplets, it is possible to suppress the magnitude of the amplitude of the oscillation drop, there is an effect that it is possible to stir the liquid droplets of a large area. さらに2つ以上のピークの分離・衝突を伴う振動により、効率よく液滴を撹拌することができるという効果を奏する。 Furthermore the vibration accompanying the separation and collision of two or more peaks, an effect that the efficiency drop can be stirred.

本発明のB)の形状においては、撹拌する液滴の表面積に応じて、液滴の一部を覆う箇所の数を増やすことが好ましい。 In the shape of B) of the present invention, depending on the surface area of ​​the droplets stirring, it is preferable to increase the number of points covering a part of the droplets. 液滴の表面積が大きい場合には、液滴の一部を覆う箇所の数を増やして振動する液滴面のピークの数を増やすことで、効率よく液滴中の溶液を撹拌することが可能となる。 If the surface area of ​​the droplet is large, by increasing the number of peaks of droplets surface which vibrates to increase the number of points covering a portion of the droplets, it is possible to stir the solution efficiently the droplets to become.
液滴の面積が大きい場合には、液滴の分離した3箇所以上を覆うように電極部を形成することが好ましい。 When the area of ​​the droplet is large, it is preferable to form the electrode portion so as to cover three or more locations separated in the droplet.
また、本発明のB)の形状を有する電極部を備えた電界撹拌用電極は、液滴の上部に設置するだけでなく、液滴の下部に設置することもでき、また、液滴に対して斜めになる位置も含む、液滴の周辺位置に設置することができる。 The field agitation electrode with an electrode portion having the shape of B) of the present invention not only placed on top of the drop, also can be placed at the bottom of the droplet, also with respect to the droplet skewed Te position including can be installed in the surroundings of the droplet.

図4は、液滴の2箇所を覆うように形成されている形状を有する本発明の電界撹拌用電極の一実施形態を示す図である。 Figure 4 is a diagram illustrating an embodiment of a field stirring electrode according to the present invention having a shape that is formed so as to cover the two portions of the droplet.
図4(A)は、撥水フレームを備えたスライドガラスの上部に、電界撹拌用電極を設置した状態を示す平面図である。 FIG. 4 (A), the upper part of the slide glass with a water-repellent frame is a plan view showing an installed state of the electric field stirring electrode. また、図4(B)は、電界撹拌用電極を用いて、液滴に変動電界を印加した状態を示す断面図である。 Further, FIG. 4 (B), using a field stirring electrode is a cross-sectional view showing a state of applying the change electric field to droplets. 尚、図4(B)の断面図は、図4(A)における点線(X)を含む鉛直面での断面図である。 The sectional view of FIG. 4 (B) is a cross-sectional view of a vertical plane containing the broken line (X) in FIG. 4 (A).
図4(A)に示すように、電界撹拌用電極の電極部(420)は、スライドガラス上に形成した液滴の上部に設置した場合に、液滴の分離した2箇所のみを覆う形状となっている。 As shown in FIG. 4 (A), the electrode portion of the electric field agitation electrode (420), when placed on top of the droplets formed on a glass slide, and shaped to cover only two places separated in the droplet going on. 電極部(420)には、電圧源と接続するためのリード線(6)が設けられている。 The electrode portion (420), leads for connecting a voltage source (6) is provided. そして、図4(B)に示すように、電極部(420)にプラスの電圧信号を供給した場合、電極部(420)が存在する部分のみが電界強度が強くなる。 Then, as shown in FIG. 4 (B), the case of supplying a positive voltage signal to the electrode portion (420), only the portion where the electrode portion (420) is present field intensity increases. したがって、液滴(2)の表面又は内部に存在するマイナス電荷(3)には、液滴(2)を覆う2箇所の電極部(420)の方向にクーロン力が働くこととなる。 Therefore, the negative charge present on or within the droplet (2) (3), so that the Coulomb force acts in the direction of the electrode portion of the two locations covering the droplets (2) (420). その結果、液滴(2)には二つのピークが形成されることとなる。 As a result, the two peaks are formed in the droplets (2).

この電極部(420)に供給する電圧を周期的に変動させると、図2に示す場合と同じように、液滴(2)は、2つのピークの分離と衝突を繰り返す振動を行うこととなる。 When cyclically varying the voltage supplied to the electrode portion (420), as same as the case shown in FIG. 2, the droplet (2) becomes possible to perform vibration repeats separation and collision of two peaks . この振動は、ピークが2つに分散されるため、液滴が上下に振動する振幅の大きさを抑えつつ、大面積の液滴の撹拌を可能とし、ピーク同士が衝突する運動を伴うため、効率よく液滴中の溶液の撹拌を行うことができる。 This vibration, because the peaks are distributed in two, while suppressing the size of the amplitude droplets to vibrate up and down, to allow the agitation of the liquid droplets of a large area, since in motion the peak collide with each other, it can be efficiently perform stirring of the solution in the droplet.

図5は、液滴の分離した3箇所を覆うように形成されている形状を有する本発明の電界撹拌用電極の一実施形態を示す平面図である。 Figure 5 is a plan view showing an embodiment of a field stirring electrode according to the present invention having a shape that is formed so as to cover the three separated droplet.
図5に示すように、撥水フレーム(11)を有するスライドガラス(1)の上部に、電界撹拌用電極を設置している。 As shown in FIG. 5, the upper portion of the slide glass (1) having a water repellent frame (11), are installed the electric field stirring electrode. 電界撹拌用電極の電極部(430)は、リード線(6)と接続しており、また、保持部(12)によって形状を維持されており、これらにより電界撹拌用電極が構成されている。 Electrode portion of the field stirred electrode (430) is connected with the lead wire (6), also has been maintain the shape by holding unit (12), the electric field stirred electrode is composed of these.
この電界撹拌用電極を用いて液滴に変動電界を印加し、電界撹拌を行った場合には、液滴の液面に3つのピークが生じ、3つのピークの分離と衝突を繰り返す振動を行うこととなる。 The electric field with stirring electrode by applying a variation electric field to droplets, when the electric field agitation was done, occurs three peaks on the liquid surface of the liquid droplet performs vibration repeats separation and collision of three peaks and thus. この振動は、ピークが3つに分散されるため、液滴が上下に振動する振幅の大きさを抑えつつ、大面積の液滴の撹拌を可能とし、ピーク同士が衝突する運動を伴うため、効率よく液滴中の溶液の撹拌を行うことができる。 This vibration, because the peaks are distributed into three, while suppressing the size of the amplitude droplets to vibrate up and down, to allow the agitation of the liquid droplets of a large area, since in motion the peak collide with each other, it can be efficiently perform stirring of the solution in the droplet.

図6は、液滴の4箇所を覆うように形成されている形状の電極部を有する本発明の電界撹拌用電極の一実施形態を示す平面図である。 Figure 6 is a plan view showing an embodiment of a field stirring electrode according to the present invention having an electrode in the shape which is formed so as to cover the four locations of the droplets.
図6に示すように、スライドガラス(1)の上部に電界撹拌用電極を設置している。 As shown in FIG. 6, it is installed an electric field stirring electrode to the top of the glass slide (1). 電極部(440)は、4つの長方形の電極部を有し、それぞれが狭い幅の電極部で連結されるように形成されている。 Electrode portion (440) has an electrode portion of the four rectangular, it is formed to are connected by the electrode portion having a width. そして、電極部(440)はリード線(6)と接続しており、これらの電極部は保持部(12)によって一定の形状に保持されている。 Then, the electrode portion (440) is connected with the lead wire (6), these electrode portions is kept constant shape by the holding portion (12). これらにより電界撹拌用電極が構成されている。 Electric field stirred electrode is composed of these.
この電界撹拌用電極を用いて液滴に変動電界を印加し、電界撹拌を行った場合には、液滴の液面に4つのピークが生じ、4つのピークの分離と衝突を繰り返す振動を行うこととなる。 The electric field with stirring electrode by applying a variation electric field to droplets, when performing field agitation occurs four peaks on the liquid surface of the liquid droplet performs vibrations repeatedly collide with the separation of the four peaks and thus. この振動は、ピークが4つに分散されているため、液滴が上下に振動する振幅の大きさを抑えつつ、大面積の液滴の撹拌を可能とし、ピーク同士が衝突する運動を伴うため、効率よく液滴中の溶液の撹拌を行うことができる。 This vibration, because the peak is dispersed in four, while reducing the magnitude of the amplitude of droplets to vibrate up and down, to allow the agitation of the liquid droplets of a large area, since in motion the peak collide with each other agitation can be performed in solution efficiently in the droplets.

電極部が液滴に向けて突出した2つ以上の凸部又はエッジを有するA)の形状となっている電界撹拌用電極においては、この2つ以上の凸部又はエッジの先端部の水平面からの高さを、それぞれ異なるものとすることができる。 In the field agitation electrode has a shape of A) the electrode portion has two or more protrusions or edges protruding toward the droplet, from the horizontal plane of the distal end portion of the two or more projections or edges the height can be different from each other. このような電界撹拌用電極を用いて、円形の液滴に変動電界を印加すると、液滴が上下に振動するだけでなく、液滴が回転することにより、効率よく液滴を撹拌することができるという効果を奏する。 Using such field stirred electrode, by applying a variation electric field to a circular droplets not only droplets vibrates up and down, by the droplet rotates, be stirred efficiently droplets an effect that can be.
また、電極部が液滴の分離した2箇所以上を覆うように形成されているB)の形状となっている電界撹拌用電極においては、液滴の分離した各箇所を覆う電極部の各部位の水平面からの高さを、それぞれ異なるものとすることができる。 In the field agitation electrode has a shape of B) where the electrode portion is formed so as to cover the two or more portions separated droplets, each part of the electrode portion that covers each location separated droplet of the height from the horizontal plane, it can be different from each other. このような電界撹拌用電極を用いて、円形の液滴に変動電界を印加すると、液滴が上下に振動するだけでなく、液滴が回転することにより、効率よく液滴を撹拌することができるという効果を奏する。 Using such field stirred electrode, by applying a variation electric field to a circular droplets not only droplets vibrates up and down, by the droplet rotates, be stirred efficiently droplets an effect that can be.

ここで、円形の液滴とは、真円の形状の液滴だけでなく、楕円形の形状の液滴であってもよい。 Here, the circular droplets not only droplets of the shape of a perfect circle, it may be a droplet shape oval.
そして、2つ以上の凸部又はエッジの高さ、又は、液滴の分離した各箇所を覆う電極部の各部位の高さは、0.1〜10度の傾斜ができるように、異なる高さとすることが好ましい。 Then, two or more projections or edges of the height, or the height of each portion of the electrode portion that covers each location separated droplets, so it is of from 0.1 to 10 degrees inclination, height different it is preferable to be.

図7は、高さの異なる2つの凸部を有する本発明の電界撹拌用電極の一実施形態を示す図である。 Figure 7 is a diagram illustrating an embodiment of a field stirring electrode according to the present invention having two protrusions having different heights. 図7(A)は、高さの異なる2つの凸部を有する電界撹拌用電極を用いて、シャーレ中に形成した円形の液滴に変動電界を印加する状態を示す断面図である。 Figure 7 (A) is a sectional view showing a state in which by using an electric field agitation electrode having two convex portions having different heights, to apply the change field in a circular droplets formed in a petri dish. 図7(B)は、2つの凸部を有する電界撹拌用電極をシャーレの蓋を内側から見た平面図である。 Figure 7 (B) is a plan view of the field stirred electrode lid of the petri dish from the inside with two protrusions.
図7(A)に示すように、皿状の容器であるシャーレ(13)の隅部に台座(14)を設ける事により、シャーレ(13)に大容量の液滴(2)を形成することができる。 As shown in FIG. 7 (A), by providing a base (14) at the corners of the dish (13) is a dish-shaped container, to form a droplet (2) of a large capacity in a petri dish (13) can. この液滴(2)に変動電界を印加するために、シャーレの蓋(15)の内側には、電界撹拌用電極の電極部(450)が設けられている。 The droplets in order to apply a change electric field (2), on the inside of the dish of the lid (15), the electrode portion of the electric field agitation electrode (450) is provided. そして、シャーレの下部には平板電極(5)が設置されている。 Then, the bottom of the dish plate electrode (5) is installed. 図7(B)に示すように、シャーレの蓋(15)に設けられた電界撹拌用電極の電極部(450)は円形のリング状の電極板に高さの異なる2つの凸部(10)を有する形状を有している。 As shown in FIG. 7 (B), the electrode portion of the electric field agitation electrode provided on the lid (15) of the dish (450) is circular ring-shaped different heights to the electrode plate two protrusions (10) It has a shape having a.

図7(A)に示すように、高圧アンプ(7)とファンクションジェネレータ(8)を用いて、シャーレの蓋(15)に設けられた電極部(450)とシャーレの下部に設けられた平板電極(5)に変動電界を印加することにより、大容量の液滴を振動させて撹拌することができる。 As shown in FIG. 7 (A), using a function generator (8) and high pressure amplifier (7), the electrode portion provided on the cover (15) of the dish (450) and the flat plate electrode provided on the bottom of the petri dish (5) by applying a variation electric field, it can be agitated by vibrating the droplets of large volume. このとき断面から見ると、一方の凸部(10)の方が液滴に近くなっているため、2つの凸部のうち液滴に近い位置にある凸部の方が若干強い変動電界を液滴に印加することとなる。 Viewed this time from the cross section, because the direction of one of the projections (10) becomes closer to the droplet, the liquid somewhat strong variation electric field towards the protrusion in a position close to the out droplets of the two protrusions the applying the droplet. このため、図7(A)の矢印に示すように、2つの凸部(10)に液滴(2)が引き付けられる力は、一方の方が若干大きくなる。 Therefore, as shown in an arrow of FIG. 7 (A), a force drop (2) into two protrusions (10) are attracted, towards one increases slightly. このため、液滴(2)には上下の振動だけでなく、回転運動が生じ、効率よく液滴(2)を撹拌することが可能となる。 Therefore, the droplet (2) as well as vibration of the vertical, rotational motion occurs, it is possible to stir the efficient droplet (2).

次に本発明の電界撹拌用電極の電極部の特徴となる形状であるC)ついて説明する。 Next is a shape which is characteristic of the electrode portion of the electric field agitation electrode of the present invention C) about to be described.
C)の形状は、電極部の各部位に異なる電圧を供給できるように分割された形状である。 The shape of C) is a divided form so that it can supply a different voltage to each part of the electrode portion. C)の形状は、液滴の少なくとも2箇所以上を覆う電極部からなり、それぞれの部位が電気的に連続していない形状であれば、どのようなものでもよい。 The shape of C) consists electrode unit covering the at least two positions of the droplets, each site have a shape that is not electrically continuous, may be of any type. C)の形状の例としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、円をn+2個(以下、nは正の整数)に分割したものしたもの、正方形をn+1の2乗個に分割したものなどが挙げられる。 Examples of the shape of C), but are not limited to split, for example, a circular n + 2 pieces (hereinafter, n represents those those that have been divided into a positive integer), a square (n + 1) 2-th power such as the ones and the like. 円を分割する場合には、扇形に分割することもでき、また、半径のそれぞれ異なる複数のリングに分割することもできる。 When dividing the circle it can also be sectored, or can be divided into a plurality of different rings of radius. 好ましくは、円を均等に3つの扇形に分割することが好ましい。 Preferably, it is preferable to divide equally into three sector circles. 分割した電極は、ある程度距離を隔てて配置してもよく、また、それぞれの部位の形状をつなぎあわせた場合に特定の形状となることを要せず、それぞれの部位が関連性のない形状であってもよい。 Divided electrodes may be arranged at a certain distance, also without requiring to be a particular shape when allowed Awa connecting the shape of the respective portions in the form respective portions is not relevant it may be.

本発明のC)の形状を有する電極部を備えた電界撹拌用電極は、それぞれの部位に異なる電圧を供給することができるので、液滴に印加される変動電界を偏在させて、変動電界により生じる液滴面のピークを、異なる2箇所以上において発生させることができる。 Field agitation electrode with an electrode portion having the shape of C) of the present invention, it is possible to supply different voltages to each of the sites, by localized variations electric field applied to the droplet, the variation field the peak of the droplet surface occurring, can be generated in two or more different locations. このため、液滴の振動を各部位で分散して行い、液滴振動の振幅を抑えることが可能であり、大面積の液滴を撹拌することができるという効果を奏する。 Therefore, perform vibration of the droplets dispersed in each part, it is possible to suppress the amplitude of the oscillation drop, there is an effect that it is possible to stir the liquid droplets of a large area. さらに、複雑な液滴の振動を行うことができるため、効率よく液滴を撹拌することができるという効果を奏する。 Furthermore, since it is possible to perform vibration of the complex droplets, an effect that can be stirred efficiently droplets.

特に、回転対称となるように分割されている電極部を有する電界撹拌用電極を用いた場合には、変動電圧を供給する部位を右回り又は左回りに順次切り替えていくことにより、電界強度が偏在している箇所を回転させることができる。 In particular, when using a field stirrer electrode having an electrode portion is divided so as to be rotationally symmetrical, by sequentially switching the clockwise or counterclockwise the location for supplying variable voltage, the electric field strength is can rotate the locations are unevenly distributed. これにより、液滴において上下に震動している位置を回転させることができ、回転運動によっても撹拌をすることができるという効果を奏する。 Thus, it is possible to rotate the position that vibration vertically in a droplet, also an effect that it is possible to agitation by a rotating movement.
また、それぞれの部位に供給する変動電界の位相をずらすことによっても、液滴を回転させることもできるという効果を奏する。 Also, by shifting the phase of the fluctuation field supplied to each site, an effect that can also rotate the droplet. 例えば、円を3つの扇形に均等に分割した電極部を有する電界撹拌用電極を用い、それぞれの部位に供給する電圧信号の位相を120度ずつずらすことによって、液滴を回転させることができる。 For example, using a field stirrer electrode having an electrode portion which is equally divided into three sector circles, the phase of the voltage signal supplied to each of the sites by shifting by 120 degrees, it is possible to rotate the droplet.

図8は、4つに分割された形状の電極部を有する電界撹拌用電極の一実施形態を示す図である。 Figure 8 is a diagram illustrating an embodiment of a field stirred electrode having an electrode portion of the divided form into four. 図8(A)は、4つに分割された形状の電界撹拌用電極を用いて、シャーレ中に形成した液滴に変動電界を印加する状態を示す断面図である。 FIG. 8 (A) using a field stirrer electrode of divided form into four, it is a cross-sectional view showing a state of applying a variation electric field to droplets formed during dish. また、図8(B)は、4つに分割された形状の電界撹拌用電極を備えたシャーレの蓋を内側から見た平面図である。 Further, FIG. 8 (B) is a plan view of the dish of the lid with a field stirrer electrode of divided form into four from the inside.

図8(A)に示すように、シャーレ(13)の内側の周辺部に台座(14)を設けることにより、シャーレ(13)に大容量の液滴(2)を形成している。 As shown in FIG. 8 (A), by providing a base (14) on the periphery of the inner dish (13) to form a droplet (2) of a large capacity in a petri dish (13). そして、この液滴(2)に変動電界を印加するため、シャーレの蓋(15)には、電界撹拌用電極が設けられている。 Then, the droplet (2) for applying a variation electric field, the petri dish lid (15), the electric field stirred electrodes are provided. そして、シャーレの下部には円形の平板電極(5)が設置されている。 Then, the bottom of the petri dish circular plate electrode (5) is installed. 図8(B)に示すように、電界撹拌用電極の電極部(461,462,463,464)は円が4つに分割された扇形の形状を有しており、それぞれが電気的に分離している。 As shown in FIG. 8 (B), the electrode portion of the electric field agitation electrodes (461,462,463,464) has a fan shape circle is divided into four, each electrically isolated doing. そして、分割された4つの部位のそれぞれが、リード線(6)を介してスイッチング回路(16)に連結されている。 Then, each of the divided four sites have been connected to the switching circuit (16) via a lead wire (6). このスイッチング回路(16)は、電圧信号を印加する4つのリード線(6)への接続を切り替えることにより、任意の電極部に電圧を印加できるようになっている。 The switching circuit (16), by switching the connection to the four lead wires for applying a voltage signal (6), so that a voltage can be applied to any electrode portions. 例えば、電極部(461)にのみ電圧を印加した場合には、図8(A)の矢印の方向に液滴(2)が引き付けられるクーロン力が働くこととなる。 For example, when a voltage is applied only to the electrode portion (461) becomes the Coulomb force droplet (2) is attracted in the direction of the arrow shown in FIG. 8 (A) works.

高圧アンプ(7)とファンクションジェネレータ(8)を用いて、シャーレの蓋(15)に設けられた電極部(461,462,463,464)に電圧信号を印加する。 Using a high-pressure amplifier (7) and function generator (8), applies a voltage signal to the electrode portion provided on the lid (15) of the dish (461,462,463,464). このとき、スイッチング回路(16)により、電圧を印加する部位が右回り又は左回りに回転するように切り替えを行う。 At this time, the switching circuit (16), is part of applying the voltage to switch to rotate clockwise or counterclockwise. これにより、電圧信号を印加された電極部の下部において振動が生じるが、その振動の位置が回転することとなる。 Thus, although the vibration in the lower part of the unit electrode applied voltage signals occurs, so that the its position of vibration is rotated. このため、上下の運動だけでなく、回転運動によっても撹拌をすることができるため、液滴振動の振幅の大きさを抑えつつ、大面積の液滴の撹拌を可能とし、効率よく液滴を撹拌することができる。 Therefore, not only the vertical movement, it is possible to agitation by rotary motion, while suppressing the magnitude of the amplitude of the oscillation drop, to allow the agitation of the droplets having a large area efficiently droplets it can be stirred.

次に本発明の電界撹拌用電極の電極部の特徴となる形状であるD)ついて説明する。 Next is a shape which is characteristic of the electrode portion of the electric field agitation electrode of the present invention D) with be described.
D)の形状は、前述のA)〜C)の形状のうちの2つ以上の形状が組み合わされた形状である。 The shape of D) has a shape in which two or more shapes in combination of the shape of A) -C) above. ここで、「組み合わせた形状」とは、A)〜C)の特徴のうち2つ以上の特徴を有する1つ電極部の形状を意味するだけでなく、A)〜C)のいずれかの特徴を有する電極部とA)〜C)のうちその他の特徴を有する電極部とを組み合わせて電界撹拌用電極に用いることも意味する。 Here, the "combined shape", A) -C) means not only one electrode portion having a shape having two or more features of the features of, A) -C any of the features of) in combination with the electrode portion having the other characteristics of the electrode portion and a) -C) have also meant for use in the field stirred electrode.

2. 2. 本発明の電界撹拌装置 本発明の電界撹拌装置は、液滴に変動電界を印加して撹拌を行う装置であって、上記の本発明の電界撹拌用電極と、変動電圧を電界撹拌用電極に供給する変動電圧発生装置とを有することを特徴とする。 Field stirrer field stirrer invention of the present invention is an apparatus for performing stirring by applying a variation electric field to droplets, and the field stirred electrode of the invention described above, a varying voltage to the field stirring electrode and having a supplying varying voltage generator.
ここで、「変動電圧発生装置」としては、変動する電圧を発生させることができるものであればどのようなものでもよく、二つ以上の装置を組み合わせたものであってもよい。 Here, the "fluctuation voltage generating device" may be any as long as it can generate a voltage that varies, it may be a combination of two or more devices. 例えば、変動電圧発生装置として、電圧アンプと、電圧アンプに信号を供給するファンクションジェネレータとを有する装置を用いることが好ましい。 For example, a variable voltage generator, and a voltage amplifier, it is preferable to use a device having a function generator for supplying a signal to the voltage amplifier.
また、本発明の電界撹拌装置は、電界撹拌用電極として、C)電極部の各部位に異なる電圧を供給できるように分割された形状の電極部を有する電界撹拌用電極を用いた場合には、各部位に印加する変動電圧の切り替えができるように、分割された各部位と変動電圧発生装置との接続を切り替えるスイッチング回路をさらに有することが好ましい。 Further, when the electric field stirrer of the present invention, which as a field stirring electrode, using a field stirrer electrode having an electrode portion of the divided form so that it can supply different voltages to each portion of the C) electrode portion , to allow switching of the variable voltage applied to each site may further include a switching circuit for switching the connection of each part divided and varying voltage generator.

3. 3. 本発明の電界撹拌方法 本発明の電界撹拌方法は、液滴に変動電界を印加して撹拌を行う方法であって、下記(a)〜(c)のステップを有することを特徴とする。 Field agitation method of the field stirring method invention of the present invention is a method for stirring by applying a variation electric field to droplets, and having the following steps (a) ~ (c).
(a)容器内又は基板上に液滴を形成するステップ(b)本発明の電界撹拌用電極を、容器又は基板の周辺に設置するステップ、 (A) the field stirred electrode of step (b) the present invention forms droplets within or substrate container, placed around the container or the substrate step,
(c)電界撹拌用電極に変動電圧を供給するステップ。 (C) supplying a varying voltage to the field stirred electrode.
尚、(a)〜(c)のステップは、どのような順序で行ってもよく、例えば、これらに限定されるわけではないが、(a)→(b)→(c)の順序で行っても、(b)→(a)→(c)の順序で行ってもよい。 Incidentally, the step of (a) ~ (c) may be performed in any order, for example, but are not limited to, performed in the order of (a) → (b) → (c) even, may be performed in the order of (b) → (a) → (c).

本発明の電界撹拌方法の(a)のステップにおいて、「容器」や「基板」とは、液滴を形成できるようなものであればどのようなものでもよい。 In step (a) of the electric field agitation method of the present invention, "container" and "substrate" droplet may be any as long as such can be formed. 「容器」の例としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、シャーレ、マイクロタイタープレート、ビーカー、バイアル、ガラス瓶等を挙げることができ、「基板」の例としては、これらに限定されるわけではないが、スライドガラス、プラスチック基板、撥水性材料の基板等を挙げることができる。 Examples of "container", but are not limited to, for example, a petri dish, a microtiter plate, there may be mentioned a beaker, vial, a glass bottle or the like, as examples of the "substrate" is limited to not Ruwake but can include slide glass, a plastic substrate, a substrate of water-repellent material or the like.
基板としてスライドガラスを用いる場合には、大容量の液滴を形成できるように、撥水フレームを設けることが好ましい。 In the case of using a slide glass as the substrate, so as to form droplets of large volume, it is preferable to provide a water repellent frame. 本発明の電界撹拌用電極は、このような大容量の液滴を形成した場合でも、効率よく撹拌することができるという効果を奏する。 Field stirred electrode of the present invention has an effect that such even when forming a droplet of large capacity, can be efficiently stirred.

本発明の電界撹拌方法の(b)のステップにおいて、電界撹拌用電極を設置する「容器又は基板の周辺」とは、容器又は基板に形成された液滴に変動電界を印加できる位置であればどの位置であってもよく、容器又は基板の上部、下部、側部、斜めになる位置であってもよい。 In step (b) of the electric field agitation method of the present invention, placing the field stirred electrode and "peripheral container or substrate", as long as the position can apply a variation electric field to droplets formed on the container or substrate it may be any position, the upper portion of the container or the substrate, the lower, side, or may be a position where the diagonal. しかし、液滴を上下に震動させるためには、容器又は基板の上部又は下部に電界撹拌用電極を設置することが好ましい。 However, in order to vibration droplets up and down, it is preferable to install a field stirring electrode to the top or bottom of the container or substrate. そして、液滴を上部から引っ張ることにより、液滴を崩壊させることなく振動させることが可能なため、容器又は基板の上部に電界撹拌用電極を設置するのがより好ましい。 Then, by pulling the droplets from the top, because it can be vibrated without disrupting the droplet, it is more preferable to install a field stirring electrode to the top of the container or substrate.
電界撹拌用電極は、1つだけ設置すれば変動電界を液滴に印加することが可能である。 Field agitation electrode, it is possible to apply the fluctuation field to a droplet if only one installation. しかし、強い変動電界を印加するためには、液滴を挟んで対となる2つの電極を設置し、それぞれの電極に符号が逆の電圧信号を供給すると、電気力線が必ず液滴を通過して変動電界が印加されることとなるので好ましい。 However, in order to apply a strong fluctuation field has established the two electrodes forming a pair across the droplet, passing the the respective electrodes code supplies the reverse voltage signal, the electric field lines are always droplets It preferred because to vary the electric field is to be applied. この場合、一方の電極として本発明の電界撹拌用電極を用い、他方の電極として平板電極を用いれば、強度が偏在した変動電界を印加することができる。 In this case, using a field stirrer electrode of the present invention as one of the electrodes, the use of plate electrodes as the other electrode, it is possible to apply a change electric field strength is unevenly distributed. 本発明の電界撹拌用電極は、容器又は基板の上部に設置するのが好ましいため、平板電極をさらに用いる場合には、容器又は基板の下部に平板電極を設けることが好ましい。 Field stirred electrode of the present invention, since preferably placed on top of the container or board, when further using the plate electrode, it is preferable to provide a plate electrode at the bottom of the container or substrate. また、電界の偏在状態を予測することが簡単でない場合もあるが、上部の電極と下部の電極の両方とも、本発明の電界撹拌用電極を用いる形態であってもよい。 Although it is sometimes not easy to predict the uneven distribution state of an electric field, both the upper electrode and the lower electrode may be in the form of using the electric field agitation electrode of the present invention.

本発明の電界撹拌方法の(c)のステップにおいて、供給する変動電圧は、液滴を震動させるものであればどのような電圧、周期、波形の条件であってもよい。 In step (c) of the electric field agitation method of the present invention, variable voltage supply is what voltage provided it can vibration droplets, period may be a condition of the waveform. 供給する電圧の大きさは、液滴の大きさにより異なるが、十分に撹拌効果を生じさせるためには、0.35〜2.5kv/mmとするのが好ましい。 The magnitude of the voltage supplied may vary depending on the size of the droplets, to produce a sufficiently stirring effect is preferably set to 0.35~2.5kv / mm. また、変動電圧の周期は、0.1〜800Hzとするのが好ましい。 The period of the varying voltage is preferably in the 0.1~800Hz. 変動電圧を発生させるための信号は、方形波、正弦波、三角波、ノコギリ波などを使用することができるが、撹拌効率を高めるためには、瞬間的な変化の大きい方形波を用いるのが好ましい。 Signal for generating a variable voltage is a square wave, sine wave, triangular wave, may be used, such as sawtooth, in order to enhance the agitation efficiency, it is preferable to use a large square wave instantaneous change . また、液滴に波を生じさせるような動きにより撹拌を行う場合には、正弦波を用いることが好ましい。 Further, when the agitated motion that can cause a wave in the liquid droplets, it is preferable to use a sine wave. 変動電圧を発生させるための信号は、プラスに偏った波形を用いることができ、また、プラスとマイナスの間を反転する波形もしくはマイナスに偏った波形を用いることもできる。 Signal for generating a variable voltage may be used a waveform biased positively, it can also be used a waveform biased to the waveform or minus inverted between positive and negative.
液滴の上下に電極を設けて変動電界を印加する場合、上部の電極には必ずプラスの電圧信号を供給する必要があるわけではない。 When applying the provided electrodes change field and below the droplets do not need to always supply a positive voltage signal on an electrode. 例えば、上部の電極にマイナスに偏った電圧信号を供給して、下部の電極にそれとは符号が逆の電圧信号を印加して、液滴を撹拌することができる。 For example, by supplying a voltage signal that is biased negatively to the upper electrode, from that in the lower portion of the electrode can sign by applying a reverse voltage signal is stirred droplets. また、上部の電極をアースとし、下部の電極のみにマイナスに偏った電圧信号を供給しても、液滴を撹拌することができる。 Further, it is possible to the upper electrode and the ground, be supplied a voltage signal biased negatively only the lower electrode, stirring the droplets.

本発明の電界撹拌方法の(b)のステップにおいて、同一又は異なる種類の電界撹拌用電極を複数個使用して、これらを容器又は基板の周辺に配置し、 In step (b) of the electric field agitation method of the present invention, the same or different types of field stirred electrode using a plurality, it was disposed around the container or substrate,
(c)のステップにおいて、複数個の電界撹拌用電極に、それぞれ異なる変動電圧を供給することができる。 In step (c), the plurality of field agitation electrode can supply different varying voltage. このような電界撹拌方法を用いれば、より複雑な振動を液滴に与えることができ、効率よく撹拌することが可能になるという効果を奏する。 If such a field stirring method, more complex vibrate can be given to the droplets, an effect that efficiently it is possible to stir.
本発明において、「それぞれ異なる変動電圧を供給」とは、それぞれの電極又は部位に、電圧、周波数、波形等が異なる変動電圧を印可することをいう。 In the present invention, the term "supplying different varying voltage respectively" refers to each of the electrodes or site, voltage, frequency, that the wave or the like applies a different variation voltage.

本発明の電界撹拌方法は、2つ以上の凸部又はエッジの先端部の水平面からの高さを、それぞれ異なるものとすることにより、又は、液滴の分離した各箇所を覆う電極部の各部位の水平面からの高さを、それぞれ異なるものとすることにより、液滴を回転させることもできる。 Field agitation method of the present invention, two or more height from the horizontal plane of the tip of the projections or edges, by different from each other, or each of the electrode portions covering each location separated droplet the height from the horizontal plane of the site, by different from each other, it is also possible to rotate the droplet.
すなわち、本発明は、下記(a)〜(c)のステップを有することを特徴とする電界撹拌方法を提供する。 That is, the present invention provides an electric field agitation method characterized by comprising the following steps (a) ~ (c).
(a)容器内又は基板上に円形の液滴を形成するステップ、 (A) vessel or forming a circular droplets on a substrate,
(b)液滴に向けて突出した2つ以上の凸部又はエッジを有し、これらの凸部又はエッジの先端部の水平面からの高さがそれぞれ異なっている電極部を有する電界撹拌用電極、又は、液滴の分離した2箇所以上を覆うように形成され、各部位の水平面からの高さがそれぞれ異なっている電極部を有する電界撹拌用電極を、容器又は基板の周辺に設置するステップ、 (B) has two or more protrusions or edges protruding toward the droplet, the electric field agitation electrode height from the horizontal plane of the distal portion of these projections or edges having an electrode portion which are different from each , or is formed to cover the two or more portions separated in the droplet, the step height from the horizontal plane of the respective parts of the electric field agitation electrode having an electrode portion which are different, is placed around the container or substrate ,
(c)電界撹拌用電極に変動電界を供給するステップ。 (C) supplying a fluctuation field to field stirring electrode.
この電界撹拌方法によれば、液滴が上下に振動するだけでなく、液滴が回転することにより、効率よく液滴を撹拌することができるという効果を奏する。 According to this electric field agitation method, not only the liquid droplets is vibrated up and down, by the droplet rotates, an effect that can be stirred efficiently droplets.

図7は、この方法の一実施形態を示す図である。 Figure 7 is a diagram illustrating an embodiment of the method.
前述のように、シャーレ(13)内には、大容量の液滴(2)が形成されており、この液滴(2)に変動電界を印加するために、シャーレの蓋(15)の内側には、電界撹拌用電極の電極部(450)が設けられている。 As described above, in the Petri dish (13), the inside of the large droplet (2) is formed, in order to apply the change electric field to the droplet (2), a petri dish lid (15) the electrode portions of the field stirred electrode (450) is provided. 図7(B)に示すように、シャーレの蓋(15)に設けられた電界撹拌用電極の電極部(450)は円形のリング状の電極板に高さの異なる2つの凸部(10)を有する形状を有している。 As shown in FIG. 7 (B), the electrode portion of the electric field agitation electrode provided on the lid (15) of the dish (450) is circular ring-shaped different heights to the electrode plate two protrusions (10) It has a shape having a. そして、高圧アンプ(7)とファンクションジェネレータ(8)を用いて、シャーレの蓋(15)に設けられた電極部(450)とシャーレの下部に設けられた平板電極(5)に変動電界を印加することにより、大容量の液滴を振動させて撹拌することができる。 Then, using a high-pressure amplifier (7) and function generator (8), applies a change electric field plate electrodes provided on the lower portion of the electrode portion provided on the cover (15) of the petri dish and (450) dish (5) by, it can be agitated by vibrating the droplets of large volume. このとき断面から見ると、一方の凸部(10)の方が液滴に近くなっているため、2つの凸部のうち液滴に近い位置にある凸部の方が若干強い変動電界を液滴に印加することとなる。 Viewed this time from the cross section, because the direction of one of the projections (10) becomes closer to the droplet, the liquid somewhat strong variation electric field towards the protrusion in a position close to the out droplets of the two protrusions the applying the droplet. このため、図7(A)の矢印に示すように、2つの凸部(10)に液滴(2)が引き付けられる力は、一方の方が若干大きくなる。 Therefore, as shown in an arrow of FIG. 7 (A), a force drop (2) into two protrusions (10) are attracted, towards one increases slightly. このため、液滴(2)には上下の振動だけでなく、回転運動が生じ、効率よく液滴(2)を撹拌することが可能となる。 Therefore, the droplet (2) as well as vibration of the vertical, rotational motion occurs, it is possible to stir the efficient droplet (2).

本発明の電界撹拌方法は、回転対称となるように分割されている電極部を有する電界撹拌用電極を用いて、液滴に回転運動を生じさせることもできる。 Field agitation method of the present invention can use a field stirrer electrode having an electrode portion is divided so as to be rotationally symmetrical, also causing a rotational motion into droplets.
すなわち、本発明は、下記(a)〜(c)のステップを有することを特徴とする電界撹拌方法を提供する。 That is, the present invention provides an electric field agitation method characterized by comprising the following steps (a) ~ (c).
(a)容器内又は基板上に液滴を形成するステップ、 (A) forming a droplet in or on the substrate container,
(b)電極部の形状が回転対称となるように分割されており、分割された各部位に異なる電圧を供給できる電界撹拌用電極を、容器又は基板の周辺に設置するステップ、 (B) step the shape of the electrode portion is to be installed is divided so as to be rotationally symmetrical, the field stirred electrode capable of supplying different voltages to the respective regions divided, around the container or substrate,
(c)電界撹拌用電極の分割された電極部の各部位に、変動電圧が印加される部位が右回り又は左回りに順次切り替わるように、変動電圧を印加するステップ。 (C) to each part of the divided electrodes of the field-stirring electrode, as part of variable voltage is applied are sequentially switched to clockwise or counterclockwise, the step of applying a varying voltage.

この方法によれば、変動電圧が印加された電極部の下部において液面のピークを有する振動が生じるが、そのピークの位置が回転することとなる。 According to this method, the vibration having a peak of the liquid level in the lower part of the electrode portion varying voltage is applied occurs, the position of the peak is rotated. このため、上下の運動だけでなく、回転運動によっても撹拌をすることができるため、液滴振動の振幅の大きさを抑えつつ、効率よく液滴を撹拌することができるという効果を奏する。 Therefore, not only the vertical movement, it is possible to agitation by rotary motion, while suppressing the magnitude of the amplitude of the oscillation drop, an effect that the efficiency drop can be stirred.

図8は、この方法の一実施形態を示す図である。 Figure 8 is a diagram illustrating an embodiment of the method.
前述したように、シャーレ(13)内には、大容量の液滴(2)が形成されており、この液滴(2)に変動電界を印加するため、シャーレの蓋(15)には、電界撹拌用電極が設けられている。 As described above, in the Petri dish (13), and a large volume droplet (2) is formed, for applying a variation electric field to the droplet (2), in a petri dish lid (15), electric field stirred electrodes are provided. この電界撹拌用電極の電極部(461,462,463,464)は円が4つに分割された扇形の形状を有しており、それぞれが電気的に分離している。 The electrode portions of the field stirred electrodes (461,462,463,464) has the shape of a sector of a circle is divided into four, each is electrically isolated. そして、分割された4つの部位のそれぞれが、リード線(6)を介してスイッチング回路(16)に連結されている。 Then, each of the divided four sites have been connected to the switching circuit (16) via a lead wire (6). このスイッチング回路は、電圧信号を印加する4つのリード線を切り替えることにより、任意の電極部に電圧を印加できるようになっている。 The switching circuit, by switching the four leads for applying a voltage signal, so that a voltage can be applied to any electrode portions. そして、高圧アンプ(7)とファンクションジェネレータ(8)を用いて、シャーレの蓋(15)に設けられた電極部(461,462,463,464)に電圧信号を印加する。 Then, using a high-pressure amplifier (7) and function generator (8), applies a voltage signal to the electrode portion provided on the lid (15) of the dish (461,462,463,464). このとき、スイッチング回路により、電圧を印加する部位が右回り又は左回りに回転するように切り替えを行う。 At this time, by the switching circuit, the portion for applying a voltage to switch to rotate clockwise or counterclockwise. これにより、電圧信号を印加された電極部の下部において振動が生じるが、その振動の位置が回転することとなる。 Thus, although the vibration in the lower part of the unit electrode applied voltage signals occurs, so that the its position of vibration is rotated. このため、上下の運動だけでなく、回転運動によっても、液滴の撹拌をすることができ、液滴振動の振幅の大きさを抑えつつ、効率よく液滴を撹拌することが可能となる。 Therefore, not only the vertical motion, by the rotation movement, it is possible to agitation of the droplet, while suppressing the magnitude of the amplitude of the oscillation drop, it becomes possible to stir the efficient droplet.

本発明の電界撹拌用電極、電界撹拌装置及び電界撹拌方法は、免疫染色、核酸検出、ELISA等を迅速に行うことを可能とするため、臨床検査又は研究用の装置の分野において、極めて有用である。 Field stirring electrode, the electric field stirrer and field agitation method of the present invention, immunostaining, nucleic acid detection, in order to make it possible to perform the ELISA, etc. quickly, in the field of clinical testing or devices for research, very useful is there.

1 ・・・ スライドガラス2 ・・・ 液滴3 ・・・ マイナス電荷4 ・・・ 上部の平板電極400,410,420,430,440,450,461,462,463,464 1 ... slide glass 2 ... droplet 3 ... negative charges 4 ... upper plate electrodes 400,410,420,430,440,450,461,462,463,464
・・・ 電極部5 ・・・ 下部の平板電極6 ・・・ リード線7 ・・・ 高圧アンプ8 ・・・ ファンクションジェネレータ9 ・・・ プラス電荷10,10´ ・・・ 凸部又はエッジ11 ・・・ 撥水フレーム12 ・・・ 保持部13 ・・・ シャーレ14 ・・・ 台座15 ・・・ シャーレの蓋16 ・・・ スイッチング回路 ... electrode portion 5 ... lower plate electrodes 6 ... lead wire 7 ... pressure amplifier 8 ... function generator 9 ... positive charges 10, 10 '... projection or edge 11, · repellent frame 12 ... holding portion 13 ... petri dish 14 ... base 15 ... petri dish lid 16 ... switching circuit

Claims (8)

  1. 電荷を帯びることができる電極部を有し、液滴に変動電界を印加して撹拌を行うために用いる電界撹拌用電極において、 An electrode portion that can carry a charge, in a field stirred electrode used to perform stirring by applying a variation electric field to droplets,
    前記電極部が、前記液滴の上部に液滴と絶縁層となる空間を隔てて設置され、前記電極部の形状が、以下のA)又はB)の形状を有することにより、前記液滴を上下振動させながら回転させて撹拌することができることを特徴とする電界撹拌用電極: The electrode portion, the liquid droplets to the top of the droplet is placed with a space serving as the insulating layer, the shape of the electrode portion, by having the following A) or B) the shape of the droplet field agitation electrode, characterized in that it can be agitated by rotating while vertical vibrations:
    A) 前記電極部が、前記液滴に向けて突出し、先端部の水平面からの高さがそれぞれ異なる2つ以上の凸部又はエッジを有する形状、又は B) 前記電極部が、前記液滴の異なる 2箇所以上を覆い、前記液滴を覆う各部位の水平面からの高さが、それぞれ異なるように形成されている形状。 A) the electrode portion protrudes toward the droplet, a shape having a height different two or more projections or edges of the horizontal plane of the tip, or B) the electrode portion, of the droplet covering more than two different points, the height from the horizontal plane of the portion covering the droplets are formed differently each shape.
  2. 前記電極部が前記A)の形状を有することを特徴とする、請求項1に記載の電界撹拌用電極。 Wherein the electrode portion has a shape of the A), the field stirred electrode according to claim 1.
  3. 前記電極部が、平板に2つ以上のライン状の凸部を有する形状であることを特徴とする、請求項2に記載の電界撹拌用電極。 The electrode portion, characterized in that a shape having two or more line-shaped protrusions on the flat plate, the electric field stirred electrode according to claim 2.
  4. 前記電極部が前記B)の形状を有することを特徴とする、請求項1に記載の電界撹拌用電極。 Wherein the electrode portion has a shape of said B), field stirred electrode according to claim 1.
  5. 前記電極部が前記液滴の異なる 3箇所以上を覆うように形成されている形状を有することを特徴とする、請求項4に記載の電界撹拌用電極。 And having a shape that the electrode portion is formed so as to cover the different three or more positions of the droplets, the field stirred electrode according to claim 4.
  6. 液滴に変動電界を印加して撹拌を行う電界撹拌装置において、 The field stirrer which performs agitation by applying a variation electric field to droplets,
    請求項1〜5のいずれかに記載の電界撹拌用電極と、 A field stirring electrode according to claim 1,
    変動電圧を前記電界撹拌用電極に供給する変動電圧発生装置を有することを特徴とする電界撹拌装置。 Field stirrer characterized by having a varying voltage generator for supplying a varying voltage to said field stirring electrode.
  7. 液滴に変動電界を印加して撹拌を行う電界撹拌方法において、 In the field stirring method for performing stirring by applying a variation electric field to droplets,
    下記(a)〜(c)のステップを有することを特徴とする電界撹拌方法: Following (a) electric field agitation method characterized by comprising the step of ~ (c):
    (a)容器内又は基板上に液滴を形成するステップ、 (A) forming a droplet in or on the substrate container,
    (b)請求項1〜5のいずれかに記載の電界撹拌用電極を、前記容器又は前記基板の上部に液滴と絶縁層となる空間を隔てて設置するステップ、及び(c)前記電界撹拌用電極に変動電圧を供給するステップ。 (B) a field stirring electrode according to any one of claims 1 to 5, placed at a said container or upper the droplet and the insulating layer in the space of the substrate step, and (c) the field stirred providing a varying voltage to use electrodes.
  8. 前記(a)のステップが、撥水フレームを設けたスライドガラス上に液滴を形成するステップであることを特徴とする、請求項7に記載の電界撹拌方法。 It said step of (a), characterized in that a step of forming a droplet on a glass slide having a water repellent frame, field stirred method of claim 7.
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