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JP5033949B2 - Electric emulsification method - Google Patents

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JP5033949B2
JP5033949B2 JP2005234054A JP2005234054A JP5033949B2 JP 5033949 B2 JP5033949 B2 JP 5033949B2 JP 2005234054 A JP2005234054 A JP 2005234054A JP 2005234054 A JP2005234054 A JP 2005234054A JP 5033949 B2 JP5033949 B2 JP 5033949B2
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彰 水野
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  • Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)

Description

本発明は、油中水型(W/O)エマルジョンを作成する方法に関するものであり、特に、バッチ処理法によりエマルジョンを作成する技術に関する。   The present invention relates to a method for producing a water-in-oil (W / O) emulsion, and more particularly to a technique for producing an emulsion by a batch processing method.

(乳化法)
油と水とを混合して、乳化状態を作る方法としては、機械エネルギーを利用する方法が代表的である。この方法は、油と水の界面に相当量のせん断応力を与えて、W/Oエマルジョンの場合には、微小な水滴を油中に分散させる。そのような機械としては、例えば、低速攪拌機、高速せん断攪拌機(高速ホモジナイザー)、コロイドミル、高圧ホモジナイザーなどがある。操作方法は、低速攪拌機や高速ホモジナイザーはバッチ処理で、コロイドミルや高圧ホモジナイザーは連続処理となる。
(Emulsification method)
A typical method for making an emulsified state by mixing oil and water is a method using mechanical energy. This method applies a considerable amount of shear stress to the interface between oil and water, and in the case of a W / O emulsion, fine water droplets are dispersed in the oil. Examples of such machines include a low speed stirrer, a high speed shear stirrer (high speed homogenizer), a colloid mill, and a high pressure homogenizer. The operation method is batch processing for the low-speed stirrer and high-speed homogenizer, and continuous processing for the colloid mill and high-pressure homogenizer.

次に、バッチ処理を行う低速攪拌機と高速ホモジナイザーの特徴について説明する。低速攪拌機は、3000rpmよりも小さな比較的低速で溶液を回転翼などによって攪拌する。実験室レベルでは、マグネチックスターラーやボルテックスミキサーを用いることが多い。一方、高圧ホモジナイザーは、シャフトの先端に設けられた固定環と、その固定環の内部に沿って配置された回転翼を用いる。このシャフトを溶液内に置き、回転翼を高速回転すると、回転翼によるせん断応力に加え、回転翼と固定環との非常に狭い隙間でズリによるキャビテーションが生じる。こうして、高圧ホモジナイザーでは、せん断応力とキャビテーションの衝撃破壊力によって乳化を行う。高速ホモジナイザーは、高速なせん断応力を有するものの、高エネルギーが発生するために、通常は系の温度上昇を伴う。   Next, features of a low speed stirrer and a high speed homogenizer that perform batch processing will be described. The low-speed stirrer stirs the solution with a rotating blade or the like at a relatively low speed smaller than 3000 rpm. At the laboratory level, a magnetic stirrer or vortex mixer is often used. On the other hand, the high-pressure homogenizer uses a stationary ring provided at the tip of the shaft and a rotating blade disposed along the inside of the stationary ring. When this shaft is placed in the solution and the rotor blades are rotated at high speed, cavitation due to slippage occurs in a very narrow gap between the rotor blades and the stationary ring, in addition to the shear stress caused by the rotor blades. Thus, in the high-pressure homogenizer, emulsification is performed by the shear stress and the impact breaking force of cavitation. Although a high-speed homogenizer has a high-speed shear stress, a high energy is generated, so that it usually accompanies an increase in system temperature.

また、攪拌によらない乳化方法として、電気毛管乳化法がある。これは、機械的攪拌を一切行わず、油あるいは水の界面に適当な電圧を印加することによりエマルジョンを調製する方法である。例えば、W/Oエマルジョンの場合、界面活性剤を含む油の中にリング状電極を置き、金属製の注射針のような毛細管をその上部に設置する。毛細管から水溶液を油中に導入し、その時に毛細管とリング状電極との間に電圧を印加する。この電圧印加によって、油と水との界面張力を低下させて、微小な水滴を油中に分散させる。毛細管からの水溶液の注入はシリンジのようなもので流量を制御しながら、一定の速度で押し出すことが必要である。   An emulsification method that does not rely on stirring is an electrocapillary emulsification method. This is a method for preparing an emulsion by applying an appropriate voltage to the interface of oil or water without any mechanical stirring. For example, in the case of a W / O emulsion, a ring-shaped electrode is placed in oil containing a surfactant, and a capillary tube such as a metal injection needle is placed on the top. An aqueous solution is introduced into the oil from the capillary tube, and a voltage is applied between the capillary tube and the ring electrode at that time. By applying this voltage, the interfacial tension between oil and water is reduced, and minute water droplets are dispersed in the oil. The aqueous solution is injected from the capillary tube like a syringe and needs to be extruded at a constant speed while controlling the flow rate.

(W/Oエマルジョンの分子生物学的手法への利用)
近年、W/Oエマルジョンを分子生物学的手法へ応用する研究が盛んになってきている。これは、W/Oエマルジョン中に分散している微小な水滴のひとつひとつを小さな反応容器とみなして、その中で様々な生化学反応を行う方法である。この研究としては、例えば、非特許文献1(Tawfik,1998)または特許文献1が挙げられる。非特許文献1に開示された技術は、巨大な遺伝子ライブラリーの中から、ある作用を備えた蛋白質を発現する遺伝子を特定する方法である。具体的には、異なる配列を含む遺伝子ライブラリーを用意し、無細胞タンパク合成を行う反応溶液に入れる。この水溶液と界面活性剤を含む油と混合させてW/Oエマルジョンを作成する。エマルジョン中の各水滴には、平均的に1個の遺伝子(DNA)が含まれるように調製する。各水滴内でそれぞれの遺伝子に対応するタンパク質を合成して、その中から目的にあったタンパク質を含む水滴をスクリーニングする。最後に、その水滴に含まれる遺伝子の配列を決定する。
(Use of W / O emulsion for molecular biology)
In recent years, research on applying W / O emulsions to molecular biological techniques has become active. This is a method in which each small water droplet dispersed in a W / O emulsion is regarded as a small reaction vessel and various biochemical reactions are carried out in it. Examples of this research include Non-Patent Document 1 (Tawfik, 1998) or Patent Document 1. The technique disclosed in Non-Patent Document 1 is a method for identifying a gene that expresses a protein having a certain action from a huge gene library. Specifically, a gene library containing different sequences is prepared and placed in a reaction solution for cell-free protein synthesis. The aqueous solution is mixed with an oil containing a surfactant to form a W / O emulsion. Each water droplet in the emulsion is prepared so as to contain one gene (DNA) on average. Proteins corresponding to the respective genes are synthesized in each water droplet, and water droplets containing the desired protein are screened. Finally, the sequence of the gene contained in the water droplet is determined.

マイクロプレート上に作成されたウェル(反応容器)の数(例えば、96穴や384穴)に比べると、W/Oエマルジョン中の液滴の数は圧倒的に多いことから(例えば、非特許文献1によれば、1ミリリットルあたり1010個の水滴が存在する)、一度に多くの反応を行うことができる。
また、W/Oエマルジョン中の水滴を用いれば、容易に微小容量で反応を行うことができる。例えば、直径10μmで容量が0.5pl(ピコリットル)である。希薄な基質を用いて化学反応を行う場合、反応溶液をエマルジョンの水滴に分散させることで、等価的に高濃度とすることができる。こうすることで、通常の反応溶液中では効率よく起こらない反応を行うことができる。例えば、特許文献1及び非特許文献2では、この方法を使って1分子PCR(Polymerase Chain Reaction)を成功させている。
Compared to the number of wells (reaction vessels) created on the microplate (for example, 96 holes or 384 holes), the number of droplets in the W / O emulsion is overwhelmingly large (for example, non-patent literature) 1, there are 10 10 water droplets per milliliter), and many reactions can be performed at once.
In addition, if water droplets in the W / O emulsion are used, the reaction can be easily performed in a minute volume. For example, the diameter is 10 μm and the capacity is 0.5 pl (picoliter). When a chemical reaction is performed using a dilute substrate, the concentration can be equivalently increased by dispersing the reaction solution in water droplets of the emulsion. By carrying out like this, the reaction which does not occur efficiently in a normal reaction solution can be performed. For example, in Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, single-molecule PCR (Polymerase Chain Reaction) is successfully performed using this method.

特許公表2004-533833Patent publication 2004-533833 特許公開2003-153692Patent Publication2003-153692 Tawfik DS, Griffiths AD: Man-made cell-like compartments for molecular evolution. Nat Biotechnol 1998,16:652-656.Tawfik DS, Griffiths AD: Man-made cell-like compartments for molecular evolution. Nat Biotechnol 1998, 16: 652-656. Nakano M, Komatsu J, Matsuura Shun, Takashima K, Katsura S, Mizuno A: Single-molecule PCR using water-in-oil emulsion. J. Biotechnol 2003,102:117-124Nakano M, Komatsu J, Matsuura Shun, Takashima K, Katsura S, Mizuno A: Single-molecule PCR using water-in-oil emulsion. J. Biotechnol 2003, 102: 117-124

W/Oエマルジョンを機械エネルギーで調製する場合には、攪拌子(ミキサー、回転翼など)やホモジナイザー(シャフト)を溶液内に設置しなければならない。通常、これらは使い捨てにされることなく、洗浄した後、再び異なる試料に対して繰り返し使用される。一方、特にDNAやタンパク質あるいは微生物、ウィルスを扱うような反応系に用いられる実験器具は、一度試料に接触したものを繰り返し使用することはない。これは、汚染物質を反応系に持ち込まないためである。加えて、洗浄作業によって環境中へ放出されることも懸念される。
また、攪拌子やホモジナイザーの小型化には限界があるため、効果的に乳化状態を作り出すためには、数ml以上(例えば3ml以上)の容量あるいは容器を必要とする。
When preparing W / O emulsion with mechanical energy, a stirrer (mixer, rotor blade, etc.) or homogenizer (shaft) must be installed in the solution. Usually, these are not used again but are used again for different samples after washing. On the other hand, in particular, laboratory instruments used in reaction systems that handle DNA, proteins, microorganisms, and viruses do not repeatedly use a sample once in contact with a sample. This is because contaminants are not brought into the reaction system. In addition, there is a concern of being released into the environment by a cleaning operation.
In addition, since there is a limit to miniaturization of a stirrer and a homogenizer, a volume or container of several ml or more (for example, 3 ml or more) is required to effectively create an emulsified state.

攪拌装置ひとつにつき、一度に一種類の容器しか攪拌することができない。複数の容器を同時に攪拌する場合は、その容器の数にあっただけの攪拌装置が必要である。そのため、複数を同時に行う場合は、場所、コスト、電源の確保といった点で問題を生じることがある。   Only one type of container can be stirred at a time for each stirring device. In the case of stirring a plurality of containers at the same time, as many stirring devices as the number of the containers are required. For this reason, when a plurality of processes are performed simultaneously, problems may occur in terms of location, cost, and securing power.

また、W/Oエマルジョンを調製するための電気毛管現象では、シリンジによる注入操作、及び連続相内に電極を設置する操作が必要である。このため、シリンジや毛細管を満たすための容量が必要となり、これがデッドボリュームとなってしまい、少量のW/Oエマルジョンを調製することが困難である。
電気的に乳化状態を作り出す電気毛管現象では、攪拌子やシャフトを用いる必要がない。しかし、この方法は、連続相に分散相を導入しながら乳化させていくために、微細なノズルやポンプ(シリンジなど)などの特殊器具が必要となる。
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、攪拌子やシャフト、または特殊器具を用いることなく、少量かつコンタミネーションの虞の少ないW/Oエマルジョンを作成する方法を提供することである。
Moreover, in the electrocapillary phenomenon for preparing a W / O emulsion, an injection operation with a syringe and an operation of installing an electrode in a continuous phase are required. For this reason, the capacity | capacitance for filling a syringe and a capillary is needed, this becomes a dead volume, and it is difficult to prepare a small amount of W / O emulsion.
In the electrocapillary phenomenon that electrically creates an emulsified state, it is not necessary to use a stirrer or a shaft. However, this method requires special equipment such as a fine nozzle and pump (syringe, etc.) in order to emulsify while introducing the dispersed phase into the continuous phase.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a method for producing a small amount of W / O emulsion with little risk of contamination without using a stirrer, a shaft, or a special instrument. Is to provide.

本発明者らは鋭意検討の結果、交流電界を用いることにより、上記課題を達成することに成功し、基本的には本発明を完成するに至った。
W/Oエマルジョンの作製方法について、これまで様々に検討されている。これらの方法は、大きくバッチ処理法と連続処理法とに分けられる。本発明は、このうちのバッチ処理法に属する技術である。
バッチ処理法の代表としては、低速攪拌機や高速ホモジナイザーがある。低速攪拌機では、攪拌子や回転翼を混合溶液内に設置し、高速ホモジナイザーでは、回転翼と固定環を先端に配置したシャフトを溶液内に設置する。いずれの場合においても、攪拌子やシャフトの小型化に限界があり、また、十分な攪拌性能を得るために、溶液の容量が数ml以上でなければならない。
As a result of intensive studies, the present inventors have succeeded in achieving the above-described problem by using an alternating electric field, and have basically completed the present invention.
Various methods have been studied for preparing W / O emulsions. These methods are roughly divided into a batch processing method and a continuous processing method. The present invention is a technique belonging to the batch processing method.
Typical batch processing methods include a low speed stirrer and a high speed homogenizer. In a low-speed stirrer, a stirrer and a rotary blade are installed in the mixed solution, and in a high-speed homogenizer, a shaft with a rotary blade and a stationary ring arranged at the tip is installed in the solution. In any case, there is a limit to miniaturization of the stirrer and the shaft, and the volume of the solution must be several ml or more in order to obtain sufficient stirring performance.

溶液の混合に用いられる攪拌子やシャフトは、十分に洗浄した後で、繰り返し使用されることが多い。同一の試料を繰り返し攪拌する場合は、大きな問題になることは少ないが、様々な試料に対して使用する場合は、洗浄作業に厳密さが要求される。特に、遺伝子、タンパク質を用いる実験に供する場合には、試料のコンタミネーションが問題となる。加えて、洗浄作業工程が煩雑となり、廃棄物が多くなってしまうという問題がある。
本発明では、W/Oエマルジョンを作成する方法として交流電界を用いる。電界を用いた乳化方法としては、電気毛管現象を利用した方法があるが、これは連続処理法であり、バッチ処理として利用することはできない。
In many cases, the stirrer and the shaft used for mixing the solution are repeatedly used after being thoroughly cleaned. When the same sample is repeatedly stirred, there is little problem, but when used for various samples, strictness is required for the cleaning operation. In particular, sample contamination is a problem when used for experiments using genes and proteins. In addition, there is a problem that the cleaning process becomes complicated and waste increases.
In the present invention, an alternating electric field is used as a method for producing a W / O emulsion. As an emulsification method using an electric field, there is a method using electrocapillarity, but this is a continuous processing method and cannot be used as a batch processing.

本発明では、W/Oエマルジョン化させる油と水溶液とを入れた容器の内部または外部に電極を配置し、その電極に交流電圧を印加することで容器内の溶液をW/Oエマルジョン化する。この方法は、機械的攪拌を伴わない乳化方法である。
ここで用いる電極は、基本的には金属線一本でよい。これは非常に安価であるので、使い捨てにすることができる。生物学的実験に乳化を取り入れた場合、攪拌子などの洗浄は特に厳密である必要があり、汚染物質が他の試料、あるいは、環境中に導入されることを防がなくてはならない。攪拌に用いる部分(ここでは電極)を使い捨てにすることで、溶液内に電極を配置した場合であっても、汚染を低コストで防ぐことができる。
In the present invention, an electrode is disposed inside or outside a container containing oil and an aqueous solution to be emulsified, and an AC voltage is applied to the electrode to emulsify the solution in the container. This method is an emulsification method without mechanical stirring.
The electrode used here may basically be a single metal wire. This is so cheap that it can be made disposable. When emulsification is incorporated into biological experiments, cleaning of the stirrer or the like must be particularly rigorous and must prevent contaminants from being introduced into other samples or the environment. By disposing a part (here, an electrode) used for stirring, the contamination can be prevented at low cost even when the electrode is disposed in the solution.

一本の金属線を配置するだけでよいので、低速攪拌機や高速ホモジナイザーに比べて非常に構造が簡単である。そのため、機械のメンテナンスが容易であり、コストも低くすることができる。
本発明を用いることで、少量の試料を乳化させることができる。少量とは全量で3ml、好ましくは2ml、更に好ましくは1ml以下を示している。特に、全量を数百マイクロリットル以下とすれば、生化学実験用のマイクロチューブ(容量1.5ml)を容器として用いることができるので便利である。なお、後述する実施例では、3ml(5mlチューブ)、1ml(5mlチューブ)、500μl(1.5mlマイクロチューブ)、100μl(0.2mlマイクロチューブ)、及び10μl(0.2mlマイクロチューブ)でW/Oエマルジョンを作成した結果を示している。
また、本発明によれば、電極を配置した容器を電源に対して並列に配置することで、複数のW/Oエマルジョンを同時に作成することができる。
Since only one metal wire needs to be arranged, the structure is very simple compared to a low-speed stirrer and a high-speed homogenizer. Therefore, the maintenance of the machine is easy and the cost can be reduced.
By using the present invention, a small amount of sample can be emulsified. A small amount means a total amount of 3 ml, preferably 2 ml, more preferably 1 ml or less. In particular, if the total amount is several hundred microliters or less, a microtube (capacity 1.5 ml) for biochemical experiments can be used as a container. In the examples described below, the W / O emulsion was added in 3 ml (5 ml tube), 1 ml (5 ml tube), 500 μl (1.5 ml microtube), 100 μl (0.2 ml microtube), and 10 μl (0.2 ml microtube). The created result is shown.
In addition, according to the present invention, a plurality of W / O emulsions can be created at the same time by arranging the container in which the electrodes are arranged in parallel to the power source.

本発明においては、電極を容器の外部に配置することもできる。例えば、図5には、プラスチックのような誘電体で形成された容器を用い、容器の外部に電極を配置した様子を示した。容器内に油と水溶液を導入しておき、外部電極に交流電圧を印加することで、容器内部の溶液を乳化させる。
このようにすれば、溶液内に攪拌子などの混合に必要な機器を設置する必要がないので、溶液への機器からの汚染物質の混入が全くなくなる。従って、本発明による方法を用いれば、機器の洗浄が不要となる。
In the present invention, the electrode can also be disposed outside the container. For example, FIG. 5 shows a state in which an electrode is disposed outside the container using a container formed of a dielectric material such as plastic. Oil and aqueous solution are introduced into the container, and an alternating voltage is applied to the external electrode to emulsify the solution inside the container.
In this way, it is not necessary to install a device necessary for mixing such as a stirrer in the solution, so that no contaminants from the device are mixed into the solution. Thus, using the method according to the invention eliminates the need for equipment cleaning.

また、容器内部に電極を配置する場合と同じように、電源に対して並列に電極を配置することで、同時に複数の試料を処理することができる。本発明による方法は、少量(1ml以下)で乳化することができる。
電極や容器は様々な形状のものが利用できる。電極や容器の形状によって形成される電界が異なり、それによって作成されるW/Oエマルジョン中の水滴の大きさが変化することが考えられる。
Further, as in the case of arranging the electrodes inside the container, a plurality of samples can be processed simultaneously by arranging the electrodes in parallel with the power source. The process according to the invention can be emulsified in small amounts (1 ml or less).
Various shapes of electrodes and containers can be used. It is conceivable that the electric field formed varies depending on the shape of the electrode and the container, and the size of the water droplets in the W / O emulsion created thereby changes.

本発明では、電界を用いてW/Oエマルジョンを作成する。ここで用いる電界は交流電界である。あらかじめ油と水溶液を導入した容器に交流電界を作用させることで、内部の溶液を乳化させる。
水溶液と油の2層に分かれているところに交流電界を印加すると、水溶液に対して静電配向力が働き、電界方向に引き伸ばされる。これは、水の誘電率がおよそ80であるのに対して、油の誘電率が2〜3であることに起因する。この電界が十分に大きい場合、引き伸ばされた水溶液はその先端から微小な液滴を噴出したり、引き伸ばされた水溶液が途切れて水滴化したりする。これらの水滴も交流電界中に置かれているため、同じ原理によりその水滴からも微小な液滴が噴出される。この作用によって、油と水溶液の2層の状態から細かな水滴が分散したW/Oエマルジョンへと乳化される。
In the present invention, a W / O emulsion is prepared using an electric field. The electric field used here is an alternating electric field. By applying an AC electric field to a container into which oil and an aqueous solution have been introduced in advance, the internal solution is emulsified.
When an AC electric field is applied to the two layers of the aqueous solution and oil, an electrostatic orientation force acts on the aqueous solution and it is stretched in the direction of the electric field. This is due to the fact that the dielectric constant of water is approximately 80 while the dielectric constant of water is approximately 80. When this electric field is sufficiently large, the stretched aqueous solution ejects fine droplets from the tip thereof, or the stretched aqueous solution breaks and becomes water droplets. Since these water droplets are also placed in an alternating electric field, minute droplets are ejected from the water droplets by the same principle. This action emulsifies from a two-layer state of oil and aqueous solution into a W / O emulsion in which fine water droplets are dispersed.

容器の外部に電極を配置した場合、容器がプラスチックのような誘電体で形成されていれば、周波数効果により、容器内部に壁に沿ったような形の電場を形成することができる。このときの周波数は、容器材料の誘電率や厚みに依存するが、肉厚0.3〜0.5mmのポリプロピレンの場合は、100Hz以上であればよい。容器内部に導入した油と水溶液の2層になっている溶液に、内壁に沿って形成された電界を作用させることで、上述の原理と同じように水溶液が水滴化してW/Oエマルジョン化する。   When the electrode is arranged outside the container, if the container is made of a dielectric material such as plastic, an electric field shaped like a wall can be formed inside the container due to the frequency effect. The frequency at this time depends on the dielectric constant and thickness of the container material, but in the case of polypropylene having a wall thickness of 0.3 to 0.5 mm, it may be 100 Hz or more. By applying an electric field formed along the inner wall to the oil and aqueous solution introduced into the container, the aqueous solution becomes water droplets and becomes a W / O emulsion as in the above principle. .

本発明によれば、撹拌子やシャフト、または特殊器具を用いることなく、かつ少量でW/Oエマルジョンを作成することができる。このため、試料のコンタミネーションのおそれが減少する。更に、容器を並列に配置することにより、複数のW/Oエマルジョンを同時に作成することができる。   According to the present invention, a W / O emulsion can be prepared in a small amount without using a stirrer, a shaft, or a special instrument. This reduces the risk of sample contamination. Furthermore, a plurality of W / O emulsions can be created simultaneously by arranging the containers in parallel.

次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明するが、本発明の技術的範囲は、これらの実施形態によって限定されるものではなく、発明の要旨を変更することなく様々な形態で実施することができる。また、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
本実施形態においては、機械的攪拌を伴わないバッチ式の乳化方法を用いる。図1には、電圧電極7を容器6の内部に挿入するときの構成を示した。容器6としては、生化学実験用のマイクロチューブを用いることができる。また、チューブラック8として、導電性のもの(例えば、アルミ製のもの)を用いることができる。図1(B)に示すように、容器6の上面に細孔を設け、ここから電圧電極7を容器6の内部に挿入した後、容器6をチューブラック8の装着孔9に挿入する。ここで、電圧電極7を交流電源10に接続し、チューブラック8を接地11する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited by these embodiments, and various forms are possible without changing the gist of the invention. Can be implemented. Further, the technical scope of the present invention extends to an equivalent range.
In this embodiment, a batch type emulsification method without mechanical stirring is used. FIG. 1 shows a configuration when the voltage electrode 7 is inserted into the container 6. As the container 6, a microtube for biochemical experiments can be used. Moreover, as the tube rack 8, a conductive material (for example, an aluminum material) can be used. As shown in FIG. 1 (B), a pore is provided on the upper surface of the container 6, and after the voltage electrode 7 is inserted into the container 6, the container 6 is inserted into the mounting hole 9 of the tube rack 8. Here, the voltage electrode 7 is connected to the AC power source 10 and the tube rack 8 is grounded 11.

油と水とを乳化する際には、反応に必要なだけの容量を容器6に入れる。なお、電圧電極7は、容器6の外方に設置することもできる。
容器6には、例えば、プラスチックのような誘電体で形成されているものを用いることができる(例えば、1.5mlマイクロチューブや0.2mlマイクロチューブ)。容器6内に油相(例えば、有機溶媒、油など)と水溶液とを入れ(図中の番号5)、容器6内または容器6外に設置した電圧電極7に交流電圧を印加することで、容器6内部の油と水溶液を混合させて、乳化状態を作り出す。
When emulsifying oil and water, a volume necessary for the reaction is placed in the container 6. The voltage electrode 7 can also be installed outside the container 6.
As the container 6, for example, a container formed of a dielectric material such as plastic can be used (for example, a 1.5 ml microtube or a 0.2 ml microtube). By putting an oil phase (for example, an organic solvent, oil, etc.) and an aqueous solution in the container 6 (No. 5 in the figure), and applying an AC voltage to the voltage electrode 7 installed inside or outside the container 6, The oil in the container 6 and the aqueous solution are mixed to create an emulsified state.

容器6に入れる油と水の容量は、3ml〜10μlの少量とすることができる。従来の機械操作を用いたW/Oエマルジョン作成方法では、少量(例えば、3ml以下)の場合には、対応することが困難であった。
電圧電極7に印加する交流電圧の周波数としては、特に限定されないが、例えば容器6としてマイクロチューブ(肉厚0.3〜0.5mmのポリプロピレン)を用いる場合には、100Hz以上であればよい。
このようにして調製されたW/Oエマルジョンについては、水滴中において、化学反応(例えば、PCR反応、或いはコンビナトリアル反応など)を行うことができる。
次に、実施例により、本発明を更に詳細に説明する。
The volume of oil and water put into the container 6 can be as small as 3 ml to 10 μl. In the conventional W / O emulsion preparation method using machine operation, it has been difficult to cope with a small amount (for example, 3 ml or less).
The frequency of the AC voltage applied to the voltage electrode 7 is not particularly limited. For example, when a microtube (polypropylene having a thickness of 0.3 to 0.5 mm) is used as the container 6, it may be 100 Hz or more.
The W / O emulsion thus prepared can be subjected to a chemical reaction (for example, a PCR reaction or a combinatorial reaction) in a water droplet.
Next, the present invention will be described in more detail by way of examples.

<実施例1>
(容器内部に電極を置いた場合:タングステン電極)
図1に示した装置を用い、W/Oエマルジョンを作成した。電圧電極7としてタングステン線(直径0.3mm)を用い、容器6として1.5mlマイクロチューブを用いた。1.5mlマイクロチューブ内に油と水溶液を入れた。油には、界面活性剤Tween20を2%含む菜種油を用い、水溶液には純水を用いた。500μlの菜種油と20μlの純水を容器6内に導入した。その容器6の蓋部に穴を開け、電圧電極7をその穴より容器6内に設置した。このとき電圧電極は容器6の中心付近に配置されるようにした。また、接地電極として、アルミ製チューブラック8を用いた。
このとき得られた液滴の粒子径分布を図2に示した。光学顕微鏡を用いて液滴の画像を取得し、その画像から液滴の粒子径を計算した。液滴の平均粒子径は4.78μmで標準偏差は2.34μm、変動係数が48.91%であった。
<Example 1>
(When an electrode is placed inside the container: tungsten electrode)
A W / O emulsion was prepared using the apparatus shown in FIG. A tungsten wire (diameter 0.3 mm) was used as the voltage electrode 7 and a 1.5 ml microtube was used as the container 6. Oil and aqueous solution were placed in a 1.5 ml microtube. As the oil, rapeseed oil containing 2% of the surfactant Tween 20 was used, and pure water was used as the aqueous solution. 500 μl of rapeseed oil and 20 μl of pure water were introduced into the container 6. A hole was made in the lid of the container 6, and the voltage electrode 7 was installed in the container 6 through the hole. At this time, the voltage electrode was arranged near the center of the container 6. An aluminum tube rack 8 was used as the ground electrode.
The particle size distribution of the droplets obtained at this time is shown in FIG. An image of the droplet was obtained using an optical microscope, and the particle size of the droplet was calculated from the image. The average particle size of the droplets was 4.78 μm, the standard deviation was 2.34 μm, and the coefficient of variation was 48.91%.

<実施例2>
(容器内部に電極を置いた場合:ガラスキャピラリー電極)
電圧電極として、裸のタングステン線ではなく、タングステン線をガラスキャピラリー(内径0.5mm、外形1mm)内部に入れ、キャピラリーの先端をシリコーン接着剤で封印したものを用いた。これは、交流電圧を印加することで、絶縁体(誘電体)を介しても電界を形成することができるためである。こうすることで、金属電極と溶液とが接することがなくなり、電極表面における電気化学反応を抑えることができる。また、誘電体を介することで、より均一な電界を形成することができる。
<Example 2>
(When an electrode is placed inside the container: glass capillary electrode)
As the voltage electrode, not a bare tungsten wire but a tungsten wire was put inside a glass capillary (inner diameter 0.5 mm, outer diameter 1 mm) and the capillary tip was sealed with a silicone adhesive. This is because an electric field can be formed through an insulator (dielectric) by applying an alternating voltage. By doing so, the metal electrode and the solution are not in contact with each other, and the electrochemical reaction on the electrode surface can be suppressed. Further, a more uniform electric field can be formed through the dielectric.

実施例1と同様に、図1に示す実験装置でW/Oエマルジョンを作成した。ただし、電圧電極として、タングステン線をガラスキャピラリー内に導入したものを用いた。1.5mlマイクロチューブに菜種油500μlと水溶液20μlを入れた。菜種油には界面活性剤であるTween 80(Sigma)を1%(v/v)加えたものと、加えていないものとを用意した。水溶液としては純水と10mM KCl溶液を用いた。   As in Example 1, a W / O emulsion was prepared using the experimental apparatus shown in FIG. However, a voltage electrode in which a tungsten wire was introduced into a glass capillary was used. In a 1.5 ml microtube, 500 μl of rapeseed oil and 20 μl of an aqueous solution were placed. The rapeseed oil was prepared with and without the addition of 1% (v / v) surfactant Tween 80 (Sigma). As the aqueous solution, pure water and a 10 mM KCl solution were used.

電源には、ネオンインバータトランスを用いて、一次側のスライダックで出力を調節した。水道水中に電圧電極を接地したマイクロチューブを浮かべ、その状態で電圧印加によって乳化する様子を確認した。この際、アルミ製チューブラックの代わりに、マイクロチューブを浮かしている水道水を接地することで、電界を形成できるようにした。
図3には、電圧印加によって、油と水とが乳化している様子を示した。菜種油(500μl)と純水(20μl)をマイクロチューブ中に導入し、静置しておいた状態で、交流高電圧(約17kHz)を印加した。電圧印加と同時に純水が油中に分散し始め、最終的にはW/Oエマルションになった。図3は、7kVpを印加したときの様子を示し、電圧印加後直ちに乳化し始め(図3(B))、10秒後にはほぼ全体が白濁した(図3(C))。
A neon inverter transformer was used as a power source, and the output was adjusted with a primary side slider. A microtube with the voltage electrode grounded was floated in tap water, and the state of emulsification by applying voltage was confirmed. At this time, instead of the aluminum tube rack, the electric field can be formed by grounding the tap water floating the microtube.
FIG. 3 shows a state in which oil and water are emulsified by voltage application. Rapeseed oil (500 μl) and pure water (20 μl) were introduced into the microtube, and an AC high voltage (about 17 kHz) was applied in a state of standing still. At the same time as the voltage was applied, pure water began to disperse in the oil and eventually became a W / O emulsion. FIG. 3 shows the state when 7 kVp was applied, and emulsification started immediately after the voltage application (FIG. 3B), and almost the whole became cloudy after 10 seconds (FIG. 3C).

表1には、印加電圧の大きさを変化させたときの液滴径を示した。このとき、電圧印加時間は5分とし、1%Tween 80(界面活性剤)を含む菜種油(500μl)と純水(20μl)を用いた。10kVpを印加したときに、最も変動係数が小さくなった。   Table 1 shows the droplet diameter when the magnitude of the applied voltage is changed. At this time, the voltage application time was 5 minutes, and rapeseed oil (500 μl) containing 1% Tween 80 (surfactant) and pure water (20 μl) were used. When 10 kVp was applied, the coefficient of variation was the smallest.

表2には、印加電圧値を7kVpに固定したときに、印加時間、界面活性剤、水溶液の導電率を変化させて乳化したときの結果を示した。界面活性剤を含む菜種油と、水相に純水と10mM KCl溶液を用いて、電圧を印加している時間を1、3、5、10分と変化させた。また、界面活性剤を含まない菜種油についても同様の乳化実験を行った。   Table 2 shows the results of emulsification by changing the application time, the surfactant, and the conductivity of the aqueous solution when the applied voltage value was fixed at 7 kVp. Using rapeseed oil containing a surfactant and pure water and a 10 mM KCl solution for the aqueous phase, the voltage application time was changed to 1, 3, 5, and 10 minutes. Moreover, the same emulsification experiment was done also about the rapeseed oil which does not contain surfactant.

<実施例3>
(容器内部に電極を置いた場合:0.2mlマイクロチューブを用いたとき)
実験装置として、図1に示したものを用い、W/Oエマルジョンを作成するための容器6として、0.2mlマイクロチューブを使用した。電圧電極7にはガラスキャピラリーにタングステン線を通したものを使用した。油には界面活性剤Tween80を1%含む菜種油を、水溶液には純水を用いた。電源には、ネオンインバータトランスを用い、一次側のスライダックで出力値を調節した。
<Example 3>
(When an electrode is placed inside the container: When using a 0.2 ml microtube)
The experimental apparatus shown in FIG. 1 was used, and a 0.2 ml microtube was used as a container 6 for preparing a W / O emulsion. As the voltage electrode 7, a glass capillary with a tungsten wire passed was used. The oil used was rapeseed oil containing 1% of the surfactant Tween 80, and the aqueous solution was pure water. A neon inverter transformer was used as the power source, and the output value was adjusted by the primary side slider.

100μlの菜種油と5μlの純水を0.2mlマイクロチューブ内に入れた。マイクロチューブの蓋に穴を開けて、電圧電極を設置した。
印加電圧を5kVpとし、印加時間は30秒とした。
図4には、このときの液滴の粒子径分布を示した。粒子径は、作成したW/Oエマルジョンを光学顕微鏡で観察し、そこから得られた画像より計算した。平均粒子径が4.62μmで、標準偏差が2.66μm、変動係数が57.58%であった。
100 μl of rapeseed oil and 5 μl of pure water were placed in a 0.2 ml microtube. A hole was made in the lid of the microtube and a voltage electrode was installed.
The applied voltage was 5 kVp, and the application time was 30 seconds.
FIG. 4 shows the particle size distribution of the droplets at this time. The particle size was calculated from an image obtained by observing the prepared W / O emulsion with an optical microscope. The average particle size was 4.62 μm, the standard deviation was 2.66 μm, and the coefficient of variation was 57.58%.

<実施例4>
(外部に電極を置いた場合)
電界によりW/Oエマルジョンを作成するときの電極は、必ずしも容器内部に設置する必要はなく、容器外部に置くこともできる。
図5には、電極3を容器外部に接地する例を示した。予め容器6の内部に油2と水溶液1を入れておく。容器6として、プラスチックのような誘電体で作られたものを用いる。水溶液1は容器6の下部に沈むので、その水溶液を覆うように電圧電極3をアルミテープなどで作成し、油2の上部付近に接地電極4をアルミテープなどで作成した。
<Example 4>
(When electrodes are placed outside)
The electrode for preparing the W / O emulsion by the electric field is not necessarily installed inside the container, and can be placed outside the container.
FIG. 5 shows an example in which the electrode 3 is grounded outside the container. An oil 2 and an aqueous solution 1 are put in the container 6 in advance. The container 6 is made of a dielectric material such as plastic. Since the aqueous solution 1 sinks in the lower part of the container 6, the voltage electrode 3 is made of aluminum tape or the like so as to cover the aqueous solution, and the ground electrode 4 is made of aluminum tape or the like near the upper part of the oil 2.

本実施例では、容器6として、ポリプロピレン製の0.2mlマイクロチューブを用い、電極3、4は、アルミテープで作成した。電源にはネオンインバータトランスを用い、出力は一次側に接続したスライダックで調節した。
油には界面活性剤Tween80を1%加えた菜種油を用い、水溶液には、純水を用いた。100μlの油と5μlの純水を0.2mlマイクロチューブに入れて乳化を行った。
印加電圧は5.5kVpとし、印加時間は30秒とした。
In this example, a 0.2 ml microtube made of polypropylene was used as the container 6, and the electrodes 3 and 4 were made of aluminum tape. A neon inverter transformer was used as the power source, and the output was adjusted with a slidac connected to the primary side.
Rapeseed oil with 1% surfactant Tween 80 added was used as the oil, and pure water was used as the aqueous solution. 100 μl of oil and 5 μl of pure water were put into a 0.2 ml microtube for emulsification.
The applied voltage was 5.5 kVp and the application time was 30 seconds.

図6に、このときの液滴の粒子径分布を示した。液滴の粒子径は、作成したW/Oエマルジョンを光学顕微鏡で観察し、そこから得られた画像より計算した。平均粒子径が4.44μmで、標準偏差が2.58μm、変動係数が56.98%であった。   FIG. 6 shows the particle size distribution of the droplets at this time. The particle size of the droplet was calculated from an image obtained by observing the prepared W / O emulsion with an optical microscope. The average particle size was 4.44 μm, the standard deviation was 2.58 μm, and the coefficient of variation was 56.98%.

<実施例5>
(容量を10μlとした場合)
上記実施例2および3と同様にして、実験装置として、図1に示したものを用い、W/Oエマルジョンを作成するための容器6として、0.2mlマイクロチューブを使用した。電圧電極7にはガラスキャピラリーにタングステン線を通したものを使用した。
<Example 5>
(When the volume is 10 μl)
In the same manner as in Examples 2 and 3, the experimental apparatus shown in FIG. 1 was used, and a 0.2 ml microtube was used as a container 6 for preparing a W / O emulsion. As the voltage electrode 7, a glass capillary with a tungsten wire passed was used.

(1)油には界面活性剤Tween80を1%含む菜種油を、水溶液には純水を用い、10μlの油と1μlの純水をチューブに入れて乳化を行った。電源には、ネオンインバータトランスを用い、一次側のスライダックで出力値を調節した。印加電圧は5kVpとし、印加時間は2分とした。   (1) Rapeseed oil containing 1% of the surfactant Tween 80 was used as the oil, pure water was used as the aqueous solution, and 10 μl of oil and 1 μl of pure water were put into a tube for emulsification. A neon inverter transformer was used as the power source, and the output value was adjusted by the primary side slider. The applied voltage was 5 kVp and the application time was 2 minutes.

(容量を1ml、及び3mlとした場合)
上記実施例2および3と同様にして、実験装置として、図1に示したものを用い、W/Oエマルジョンを作成するための容器6として、5mlチューブ(クライオジェニック)を用い、電圧電極7にはガラスキャピラリーにタングステン線を通したものを使用した。但し、その際の接地電極はチューブ底部にアルミテープを巻きつけることによって作製した。
(When capacity is 1ml and 3ml)
In the same manner as in Examples 2 and 3, the experimental apparatus shown in FIG. 1 was used, and a 5 ml tube (cryogenic) was used as the container 6 for preparing the W / O emulsion. Used a glass capillary with a tungsten wire. However, the ground electrode at that time was prepared by winding an aluminum tape around the bottom of the tube.

(2)容器6として、ポリプロピレン製の5mlチューブ(クライオジェニック)を用い、電極3は、アルミテープで作成した。電源にはネオンインバータトランスを用い、出力は一次側に接続したスライダックで調節した。油には界面活性剤Tween80を1%加えた菜種油を用い、水溶液には、純水を用いた。1mlの油と50μlの純水をチューブに入れて乳化を行った。印加電圧は7kVpとし、印加時間は5分とした。
(3)容器6として、ポリプロピレン製の5mlチューブ(クライオジェニック)を用い、電極3は、アルミテープで作成した。電源にはネオンインバータトランスを用い、出力は一次側に接続したスライダックで調節した。油には界面活性剤Tween80を1%加えた菜種油を用い、水溶液には、純水を用いた。3mlの油と150μlの純水をチューブに入れて乳化を行った。印加電圧は7kVpとし、印加時間は5分とした。
上記(1)〜(3)のいずれの条件においても、良好にエマルジョンが作成されていることを確認した。
(2) A polypropylene 5 ml tube (cryogenic) was used as the container 6 and the electrode 3 was made of aluminum tape. A neon inverter transformer was used as the power source, and the output was adjusted with a slidac connected to the primary side. Rapeseed oil with 1% surfactant Tween 80 added was used as the oil, and pure water was used as the aqueous solution. 1 ml of oil and 50 μl of pure water were put into a tube for emulsification. The applied voltage was 7 kVp and the application time was 5 minutes.
(3) A polypropylene 5 ml tube (cryogenic) was used as the container 6 and the electrode 3 was made of aluminum tape. A neon inverter transformer was used as the power source, and the output was adjusted with a slidac connected to the primary side. Rapeseed oil with 1% surfactant Tween 80 added was used as the oil, and pure water was used as the aqueous solution. 3 ml of oil and 150 μl of pure water were put into a tube for emulsification. The applied voltage was 7 kVp and the application time was 5 minutes.
It was confirmed that the emulsion was formed satisfactorily under any of the above conditions (1) to (3).

<実施例6>
(PCR)
次に、本実施例により得られたW/Oエマルジョンを分子生物学的実験に応用した例を示す。
容器6には0.2mlマイクロチューブを用いた。電圧電極を内部に設置する場合と外部に設置する場合の両方を試みた。容器内部に電圧電極を設置する場合は、ガラスキャピラリーにタングステン線を通したものを使用し、外部に設置する場合は、アルミテープを使用した。電源にはネオンインバータトランスを用い、出力は一次側に接続したスライダックで調節した。容器内部に電圧電極を設置する場合は、図1に示すようにアルミ製チューブラックを接地電極とした。
<Example 6>
(PCR)
Next, an example in which the W / O emulsion obtained in this example is applied to a molecular biological experiment will be shown.
The container 6 was a 0.2 ml microtube. Both the case of installing the voltage electrode inside and the case of installing it outside were tried. When installing a voltage electrode inside the container, a glass capillary with a tungsten wire passed was used, and when installing outside, an aluminum tape was used. A neon inverter transformer was used as the power source, and the output was adjusted with a slidac connected to the primary side. When installing a voltage electrode inside the container, an aluminum tube rack was used as a ground electrode as shown in FIG.

油には、界面活性Tween80を1%加えた菜種油を用い、水溶液には、PCR溶液を用いた。100μlの油と5μlのPCR溶液を0.2mlマイクロチューブに入れてW/Oエマルジョンを作成した。
PCR溶液の組成は、1xPCRバッファー(20mM Tris-HCl (pH 8.8)、2mM MgSO4、10mM KCl、10mM (NH4)2SO4、0.1% TritonX-100、0.1mg/ml nuclease-free BSA)、0.2mM dNTPs、10mM DTT、0.2μM Primer-1(5’-CTTGAGTCCAACCCGGTAAG-3':配列番号1)、0.2μM Primer-2(5’-GGGGAGTCAGGCAACTATGG-3':配列番号2)、pUC19 DNA(5ng)、2.5U PfuTurbo DNA Polymeraseとした。この反応によって、pUC19 DNA をテンプレートとして、Primer-1及びPrimer-2で挟み込んだ領域である522bpの増幅産物を得ることができる。
As the oil, rapeseed oil to which 1% of surfactant Tween 80 was added was used, and as the aqueous solution, a PCR solution was used. 100 μl of oil and 5 μl of PCR solution were placed in a 0.2 ml microtube to make a W / O emulsion.
The composition of the PCR solution was 1x PCR buffer (20 mM Tris-HCl (pH 8.8), 2 mM MgSO 4 , 10 mM KCl, 10 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.1% TritonX-100, 0.1 mg / ml nuclease-free BSA), 0.2 mM dNTPs, 10 mM DTT, 0.2 μM Primer-1 (5′-CTTGAGTCCAACCCGGTAAG-3 ′: SEQ ID NO: 1), 0.2 μM Primer-2 (5′-GGGGAGTCAGGCAACTATGG-3 ′: SEQ ID NO: 2), pUC19 DNA (5 ng), 2.5U PfuTurbo DNA Polymerase was used. By this reaction, an amplification product of 522 bp, which is a region sandwiched between Primer-1 and Primer-2, can be obtained using pUC19 DNA as a template.

PCRは、95℃、3分の初期熱変性の後に、「95℃、30秒の熱変性、60℃、30秒のアニーリング、72℃、1分の増幅反応」を1サイクルとし、これを12サイクル行った。その後、4℃、16000gで1分間の遠心操作を行い、エマルションを破壊した。2層に分離した後、さらにPCRを20サイクル行った。PCR産物は0.8%アガロースゲルで電気泳動して確認した。   In PCR, after initial heat denaturation at 95 ° C. for 3 minutes, “95 ° C., heat denaturation for 30 seconds, 60 ° C., annealing for 30 seconds, 72 ° C., 1 minute amplification reaction” is defined as one cycle. Cycled. Thereafter, centrifugation was performed at 4 ° C. and 16000 g for 1 minute to break the emulsion. After separating into two layers, PCR was further performed for 20 cycles. PCR products were confirmed by electrophoresis on a 0.8% agarose gel.

図7には、電極を容器の外部に設置したときの容器内部の油と水との乳化状態の進行の様子を示した。電圧印加後直ちに水溶液の分裂が始まり、容器内部でW/Oエマルジョン化している様子が確認された。
100μlの菜種油と5μlのPCR溶液を0.2mlマイクロチューブに入れて、様々な印加電圧、印加時間で乳化させたときの液滴径を表3に示した。
FIG. 7 shows the progress of the emulsified state of oil and water inside the container when the electrode is installed outside the container. Immediately after the voltage was applied, the aqueous solution started to split, and it was confirmed that it was emulsified in the container.
Table 3 shows the droplet diameter when 100 μl of rapeseed oil and 5 μl of PCR solution were put into a 0.2 ml microtube and emulsified with various applied voltages and times.

図8には、PCR溶液を乳化した後に、PCR反応を行ったときの溶液を電気泳動したときの結果を示した。左右両端のレーンMは、分子量マーカーのλ/HindIIIである。レーン1は乳化させずにPCRを行った結果である。また、レーン2〜レーン8の番号は、表3に示す方法でW/Oエマルジョン化させてPCRを行った結果である。乳化させていない試料(レーン1)と比較すると、いずれの条件においても明らかなPCRの阻害は確認されなかった。   FIG. 8 shows the results when the PCR solution was electrophoresed after emulsification of the PCR solution. Lanes M at the left and right ends are λ / HindIII of molecular weight markers. Lane 1 shows the results of PCR without emulsification. The numbers in lanes 2 to 8 are the results of PCR using W / O emulsion by the method shown in Table 3. When compared with the sample not emulsified (lane 1), no obvious PCR inhibition was confirmed under any conditions.

しかし、マイクロチューブ内部に電極を配置する場合において、印加電圧を7kVpに上昇させると産物を得ることができなかった。このとき、反応終了時の水溶液のpHが酸性(pH指示薬の色からおよそpH3以下)になっていることが確認された。また、図8の結果はPCR溶液中に10mM DTT(dithiothreitol)を含んでいるが、これを添加せずに、5kVpの電圧を印加したときにも増幅産物を得ることができなかった。   However, when an electrode is arranged inside the microtube, the product cannot be obtained when the applied voltage is increased to 7 kVp. At this time, it was confirmed that the pH of the aqueous solution at the end of the reaction was acidic (about pH 3 or less from the pH indicator color). Further, the results of FIG. 8 contained 10 mM DTT (dithiothreitol) in the PCR solution, but no amplification product could be obtained even when a voltage of 5 kVp was applied without adding this.

これらのことから、生化学反応に応用する際は、溶液のpHを変化させないような適当な電圧(6kVp以下、好ましくは5kVp以下)を選び、電界による酸化を防止する対策が必要であることがわかった。
このように本実施形態によれば、攪拌子やシャフト、または特殊器具を用いることなく、交流電源を用いることにより、少ない容量で、かつコンタミネーションの虞の少ないW/Oエマルジョンを作成することができた。
Therefore, when applying to biochemical reactions, it is necessary to select an appropriate voltage (6 kVp or less, preferably 5 kVp or less) that does not change the pH of the solution, and to take measures to prevent oxidation due to an electric field. all right.
Thus, according to the present embodiment, it is possible to create a W / O emulsion with a small capacity and a low risk of contamination by using an AC power supply without using a stirrer, a shaft, or a special instrument. did it.

乳化のための電極配置の例を示す図である。(A)は、容器内に電極を配置する前の様子を示し、(B)は、容器内に電極を配置し、容器をチューブラックに設置した後の様子を示している。It is a figure which shows the example of the electrode arrangement | positioning for emulsification. (A) shows a state before an electrode is placed in the container, and (B) shows a state after the electrode is placed in the container and the container is placed on the tube rack. 1.5mlマイクロチューブとタングステン線を用いて、容量520μlでW/Oエマルジョンを作成したときの液滴径の分布を示すグラフである。It is a graph which shows distribution of a droplet diameter when a W / O emulsion is created with a capacity of 520 μl using a 1.5 ml microtube and a tungsten wire. 電界によりW/Oエマルジョン化する様子を示す写真図である。(A)は、電極の配置の様子を、(B)は、電圧印加3秒後の様子を、(C)は、電圧印加10秒後の様子をそれぞれ示している。It is a photograph figure which shows a mode that W / O emulsion is carried out with an electric field. (A) shows the state of electrode arrangement, (B) shows the state after 3 seconds of voltage application, and (C) shows the state after 10 seconds of voltage application. 0.2mlマイクロチューブとガラスキャピラリーに通したタングステン線を電極して、105μlでW/Oエマルジョンを作成したときの液滴径の分布を示すグラフである。It is a graph which shows distribution of a droplet diameter when a tungsten wire passed through a 0.2 ml microtube and a glass capillary is used to prepare a W / O emulsion with 105 μl.

外部に電極を設置するときの電極配置の例を示す図である。(A)は、電極を設置する前の様子を示し、(B)は、電極を設置した後の様子を示している。It is a figure which shows the example of electrode arrangement | positioning when installing an electrode outside. (A) shows a state before the electrode is installed, and (B) shows a state after the electrode is installed. 外部に電極を設置したときの液滴径の分布(0.2mlマイクロチューブを使用)を示すグラフである。It is a graph which shows distribution of a droplet diameter when an electrode is installed outside (using a 0.2 ml microtube). 外部に電極を設置したときの乳化の様子を示す写真図である。(A)は、電極の配置の様子を、(B)は、電圧印加3秒後の様子を、(C)は、電圧印加10秒後の様子をそれぞれ示している。It is a photograph figure which shows the mode of emulsification when installing an electrode outside. (A) shows the state of electrode arrangement, (B) shows the state after 3 seconds of voltage application, and (C) shows the state after 10 seconds of voltage application. PCR後の溶液を電気泳動したときのゲル写真図である。左右両端のMは分子量マーカーDNAを、レーン1は乳化させずにPCRを行った溶液を、レーン2〜レーン8は、表3中に記載の溶液を電気泳動した結果である。It is a gel photograph when the solution after PCR is electrophoresed. M on the left and right ends are the results of electrophoresis of the molecular weight marker DNA, lane 1 is the result of electrophoresis without emulsification, and lanes 2 to 8 are the results of electrophoresis of the solutions listed in Table 3.

符号の説明Explanation of symbols

1…水溶液、2…油、3…電圧電極、4…接地電極、5…油と水溶液、6…容器(例えば、1.5mlマイクロチューブ)、7…電圧電極(例えば、タングステン線)、8…接地電極(例えば、アルミ製チューブラック) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Aqueous solution, 2 ... Oil, 3 ... Voltage electrode, 4 ... Ground electrode, 5 ... Oil and aqueous solution, 6 ... Container (for example, 1.5 ml microtube), 7 ... Voltage electrode (for example, tungsten wire), 8 ... Ground Electrode (for example, aluminum tube rack)

Claims (4)

4243V以下の交流電界を用い、バッチ処理にて3ml〜10μlの容量で、水相中において化学反応を行うための化学反応用のW/Oエマルジョンを作成することを特徴とするW/Oエマルジョンの作成方法。 A W / O emulsion for a chemical reaction for producing a chemical reaction in a water phase in a volume of 3 ml to 10 μl by batch processing using an AC electric field of 4243 V or less. How to make. 乳化させる油と水が入った溶液の内部に電極を配置し、その電極に交流電圧を印加することで、油と水の乳化を行うことを特徴とする請求項1に記載のW/Oエマルジョンの作成方法。 2. The W / O emulsion according to claim 1, wherein an electrode is disposed inside a solution containing oil and water to be emulsified, and an AC voltage is applied to the electrode to emulsify the oil and water. How to create 乳化させる油と水が入った容器の外部に電極を配置し、その電極に交流電圧を印加することで、油と水の乳化を行うことを特徴とする請求項1に記載のW/Oエマルジョンの作成方法。 2. The W / O emulsion according to claim 1, wherein an electrode is disposed outside a container containing oil and water to be emulsified, and an AC voltage is applied to the electrode to emulsify the oil and water. How to create 水相中において生化学反応を行わせるためのW/Oエマルジョンを提供するための方法であって、請求項1〜3のいずれか一つに記載のW/Oエマルジョンの作成方法。 The method for producing a W / O emulsion according to any one of claims 1 to 3, which is a method for providing a W / O emulsion for causing a biochemical reaction in an aqueous phase.
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