(57)【要約】  この検体処理チップは、核酸、核酸の増幅反応のための試薬、及び、核酸と結合するプライマーが付加された担体の混合液を含む液滴を分散媒体中に形成する第１流路と、液滴中の核酸を増幅するための第２流路と、核酸の増幅産物がプライマーに結合した担体を含む液滴と、液滴を破壊するための試薬とを混合し、液滴を破壊するための第３流路とを備える。
2017061620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体処理装置に設置され、前記検体処理装置により供給される検体中の核酸を処理するための検体処理チップであって、
前記核酸、前記核酸の増幅反応のための試薬、及び、前記核酸と結合するプライマーが付加された担体の混合液を含む液滴を分散媒体中に形成する第１流路と、
前記液滴中の前記核酸を増幅するための第２流路と、
前記核酸の増幅産物が前記プライマーに結合した前記担体を含む前記液滴と、前記液滴を破壊するための試薬とを混合し、前記液滴を破壊するための第３流路とを備え、
破壊により前記液滴から取り出された前記担体を集めて、集められた前記担体上の前記増幅産物と、前記増幅産物を検出するための標識物質とを反応させるように構成されている、検体処理チップ。
【請求項２】
前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路は、前記核酸を含む液体が連続的に流れるように接続されている、請求項１に記載の検体処理チップ。
【請求項３】
破壊により前記液滴から取り出された前記担体を集めるための第４流路と、
集められた前記担体上の前記増幅産物と前記標識物質とを結合させるための第５流路と、をさらに備える、請求項１または２に記載の検体処理チップ。
【請求項４】
前記第１流路は、前記混合液が流れる第１チャネルと、前記混合液に対して非混和性を有する前記分散媒体が流れる第２チャネルと、前記第１チャネルと前記第２チャネルとが交わる交差部分とを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項５】
前記交差部分における各チャネルの幅は、５μｍ以上１００μｍ以下である、請求項４に記載の検体処理チップ。
【請求項６】
前記検体処理チップは、前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路を備える流体モジュールと、前記流体モジュールが配置される基板とを備え、
前記基板は、前記流体モジュールに液体を導入するためのポートを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項７】
前記検体処理チップは、複数の流体モジュールと、前記流体モジュールが配置される基板と、前記複数の流体モジュール間を接続して液体を送るための接続流路と、を備え、
前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路は、それぞれ、前記複数の流体モジュールに個別に形成されており、
前記基板は、前記流体モジュールに液体を導入するためのポートを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項８】
前記流体モジュールに液体を導入するためのポートは、前記基板に形成された貫通孔である、請求項６または７に記載の検体処理チップ。
【請求項９】
前記基板の厚さは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である、請求項６〜８のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１０】
前記基板はガラスにより形成されている、請求項６〜９のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１１】
前記基板と前記流体モジュールとは、固相接合により接合されている、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１２】
前記貫通孔は、前記基板上に所定のピッチで形成されている、請求項８に記載の検体処理チップ。
【請求項１３】
前記流体モジュールは、前記基板上に所定のピッチで形成された前記貫通孔に対応する位置に配置され、前記貫通孔と接続する接続部を有する、請求項１２に記載の検体処理チップ。
【請求項１４】
前記第３流路は、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合するための乱流を生成するように曲がった形状を有する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１５】
前記第３流路は、蛇行形状を有する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１６】
前記第３流路は、複数の屈曲部と、前記屈曲部間を接続する複数の直線部とを含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１７】
前記担体は磁性粒子であり、
前記第４流路は、前記磁性粒子を磁力によって捕捉された前記磁性粒子を前記第４流路に沿う方向に往復移動させるための直線部を含む、請求項３に記載の検体処理チップ。
【請求項１８】
前記第４流路は、前記磁性粒子を含む液体を流入させるための外部との接続部を含み、
前記第４流路の直線部は、前記接続部における流路幅よりも大きい流路幅を有する、請求項１７に記載の検体処理チップ。
【請求項１９】
前記第４流路は、
前記直線部の一端側にそれぞれ接続された、洗浄液を供給するための接続部および前記磁性粒子を供給するための接続部と、
前記直線部の他端側にそれぞれ接続された、洗浄液を排出するための接続部および前記磁性粒子を送り出すための接続部と、を含む、請求項１７または１８に記載の検体処理チップ。
【請求項２０】
前記第２流路は、前記液滴が複数の温度ゾーンを交互に通過するように形成されている、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項２１】
前記第２流路は、前記複数の温度ゾーンを横切り、サーマルサイクル数に応じた回数分だけ前記複数の温度ゾーンを往復する形状に形成されている、請求項２０に記載の検体処理チップ。
【請求項２２】
前記第５流路は、液体を流入させるための一方の接続部と、液体を流出させるための他方の接続部と、それぞれの前記接続部の間をつなぐチャネルとを含み、
前記第５流路の前記チャネルは、流路幅が液体の流通方向に沿って変化している、請求項３に記載の検体処理チップ。
【請求項２３】
前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路を通過した液体を回収するためのポートをさらに備える、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれかに記載の検体処理チップを用いて、検体中の核酸を処理するための検体処理装置であって、
前記検体処理チップを設置する設置部と、
前記検体処理チップに前記核酸を含む液体を供給して移送するための送液部と、
前記核酸を含む液体が、前記検体処理チップの前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路を順番に経由して前記検体処理チップ内を移送されるように、前記送液部を制御する制御部とを備える、検体処理装置。
【請求項２５】
前記制御部は、前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路に前記核酸を含む液体が連続的に流れるように、前記送液部を制御する、請求項２４に記載の検体処理装置。
【請求項２６】
前記送液部は、
液体を駆動するための圧力を制御するポンプと、
液体に対する圧力の供給経路を開閉するための複数のバルブと、を含み、
前記制御部は、前記送液部のそれぞれの前記バルブの開閉を制御することにより、圧力により前記検体処理チップ内の液体を前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路に移送させる、請求項２５に記載の検体処理装置。
【請求項２７】
前記制御部は、前記第１流路に前記混合液と前記分散媒体とを圧力を印加して移送し、前記液滴を形成するように、前記送液部による前記混合液と前記分散媒体との供給圧力を制御する、請求項２６に記載の検体処理装置。
【請求項２８】
前記制御部は、６０万個／分以上、１８００万個／分以下の割合で前記液滴を形成するように、前記送液部の圧力を制御する、請求項２７に記載の検体処理装置。
【請求項２９】
前記検体処理チップの前記第２流路に複数の温度ゾーンを形成するためのヒーターをさらに備える、請求項２４〜２８のいずれか１項に記載の検体処理装置。
【請求項３０】
前記担体は磁性粒子であり、
前記磁性粒子に磁力を作用させるための磁石ユニットをさらに備える、請求項２４〜２９のいずれか１項に記載の検体処理装置。
【請求項３１】
前記増幅産物と結合した前記標識物質に起因する標識に基づいて前記核酸を検出するための検出部をさらに備える、請求項２４〜３０のいずれか１項に記載の検体処理装置。
【請求項３２】
第１流路、第２流路および第３流路を備えた検体処理チップを用いて、核酸を処理するための検体処理方法であって、
核酸、前記核酸の増幅反応のための試薬、及び、前記核酸と結合するプライマーが付加された担体の混合液と、分散媒体とを前記第１流路に供給して液滴を形成し、
前記液滴を含むエマルジョンを前記第２流路に供給して前記核酸を増幅させ、
前記核酸の増幅産物が前記プライマーに結合した前記担体を含む前記液滴と、前記液滴を破壊するための試薬とを前記第３流路に供給して前記液滴を破壊し、
破壊により前記液滴から取り出された前記担体を集め、
集められた前記担体上の前記増幅産物と、前記増幅産物を検出するための標識物質とを反応させる、検体処理方法。
【請求項３３】
検体処理装置に設置され、検体中の核酸を処理するための検体処理チップであって、
液滴中で増幅された前記核酸の増幅産物が結合した担体を含む前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合し、前記液滴を破壊するための破壊流路を備える、検体処理チップ。
【請求項３４】
前記破壊流路は、前記液滴を流入させるための接続部、および、前記液滴を破壊するための試薬を流入させるための接続部を含む、請求項３３に記載の検体処理チップ。
【請求項３５】
破壊により前記液滴から取り出された前記担体を集め、集められた前記担体上の前記増幅産物と前記増幅産物を検出するための標識物質とを結合させるための標識流路をさらに備える、請求項３３または３４に記載の検体処理チップ。
【請求項３６】
前記破壊流路および前記標識流路は、前記核酸を含む液体が連続的に流れるように接続されている、請求項３５に記載の検体処理チップ。
【請求項３７】
前記破壊流路は、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合するために曲がった形状を有する、請求項３３〜３６のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項３８】
前記破壊流路は、蛇行形状を有する、請求項３３〜３６のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項３９】
前記破壊流路は、複数の屈曲部と、前記屈曲部間を接続する複数の直線部とを含む、請求項３３〜３６のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項４０】
前記破壊流路は、流路の内壁に、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合するための複数の突起を有する、請求項３３〜３９のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項４１】
前記担体は磁性粒子であり、
前記標識流路は、前記磁性粒子を磁力によって捕捉された前記磁性粒子を前記標識流路に沿う方向に往復移動させるための直線部を含む、請求項３５に記載の検体処理チップ。
【請求項４２】
前記標識流路は、破壊により前記液滴から取り出された前記磁性粒子を含む液体を流入させるための接続部を含み、前記標識流路の直線部は、前記接続部における流路幅よりも大きい流路幅を有する、請求項４１に記載の検体処理チップ。
【請求項４３】
前記破壊流路は、流路の一端側に、洗浄液を供給するための接続部および前記標識物質を供給するための接続部をさらに含み、
前記標識流路は、流路の他端側に、前記担体上の前記増幅産物に標識物質が反応した担体を送り出すための接続部、および洗浄液を排出するための接続部を含む、請求項３５に記載の検体処理チップ。
【請求項４４】
前記検体処理チップは、前記破壊流路および前記標識流路を備える流体モジュールと、前記流体モジュールが配置される基板とを備え、
前記基板は、前記流体モジュールに液体を導入するためのポートおよび前記流体モジュールから液体を送り出すためのポートの少なくとも１つを有する、請求項３５に記載の検体処理チップ。
【請求項４５】
前記流体モジュールに液体を導入するためのポートおよび前記流体モジュールから液体を送り出すためのポートの少なくとも１つは、前記基板に形成された貫通孔である、請求項４４に記載の検体処理チップ。
【請求項４６】
前記ポート上に、流体モジュールに導入する液体を貯留するためのリザーバーまたは流体モジュールから送り出される液体を貯留するためのリザーバーを有する、請求項４４または４５のいずれかに記載の検体処理チップ。
【請求項４７】
前記リザーバーは、上部に前記ポートの径より大きい開口が形成されている、請求項４６に記載の検体処理チップ。
【請求項４８】
前記基板の厚さは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である、請求項４４〜４７のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項４９】
前記基板はガラスにより形成されている、請求項４４〜４８のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項５０】
前記基板は樹脂組成物により形成されている、請求項４４〜４８のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項５１】
前記基板と前記流体モジュールとは、固相接合により接合されている、請求項４４〜５０いずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項５２】
前記貫通孔は、前記基板上に所定のピッチで形成されている、請求項４５に記載の検体処理チップ。
【請求項５３】
前記流体モジュールは、前記基板上に所定のピッチで形成された前記貫通孔に対応する位置に配置され、前記貫通孔と接続する接続部を有する、請求項５２に記載の検体処理チップ。
【請求項５４】
請求項３３〜５３のいずれか１項に記載の検体処理チップを用いて、検体中の核酸を処理するための検体処理装置であって、
前記検体処理チップを設置する設置部と、
前記検体処理チップに前記核酸を含む液体を供給して移送するための送液部と、
前記核酸を含む液体が、前記検体処理チップの前記破壊流路を経由して前記検体処理チップ内を移送されるように、前記送液部を制御する制御部とを備える、検体処理装置。
【請求項５５】
前記検体処理チップは、破壊により前記液滴から取り出された前記担体を集め、集められた前記担体上の前記増幅産物と前記増幅産物を検出するための標識物質とを結合させるための標識流路を備えており、
前記制御部は、前記破壊流路および前記標識流路に前記核酸を含む液体が連続的に流れるように、前記送液部を制御する、請求項５４に記載の検体処理装置。
【請求項５６】
前記制御部は、前記破壊流路に前記核酸を含む液体が流路に沿って往復移動するように、前記送液部を制御する、請求項５４に記載の検体処理装置。
【請求項５７】
前記送液部は、
液体を駆動するための圧力を制御するポンプと、
液体に対する圧力の供給経路を開閉するための複数のバルブと、を含み、
前記制御部は、前記送液部のそれぞれの前記バルブの開閉を制御することにより、圧力により前記検体処理チップ内の液体を前記破壊流路に移送させる、請求項５４〜５６のいずれか１項に記載の検体処理装置。
【請求項５８】
前記検体処理チップは、破壊により前記液滴から取り出された前記担体を集め、集められた前記担体上の前記増幅産物と前記増幅産物を検出するための標識物質とを結合させるための標識流路を備えており、
前記検体処理チップの前記標識流路と重なる位置に配置されるヒーターをさらに備える、請求項５４に記載の検体処理装置。
【請求項５９】
前記担体は磁性粒子であり、
前記検体処理チップの前記標識流路に前記磁性粒子に磁力を作用させるための磁石ユニットをさらに備える、請求項５８に記載の検体処理装置。
【請求項６０】
前記磁石ユニットは、前記検体処理チップの前記標識流路に対して、前記ヒーターと反対側に配置されている、請求項５９に記載の検体処理装置。
【請求項６１】
検体処理チップを用いて、核酸を処理するための検体処理方法であって、
前記核酸、前記核酸の増幅反応のための試薬、および、前記核酸と結合するプライマーが付加された担体の混合液を含む液滴を分散媒体中に形成し、
前記液滴中の前記核酸を増幅し、
前記核酸の増幅産物が前記プライマーに結合した前記担体を含む前記液滴と、前記液滴を破壊するための試薬とを前記検体処理チップが備える破壊流路に供給して前記液滴を破壊する、検体処理方法。
【請求項６２】
前記検体処理チップは標識流路を備えており、
前記破壊流路において破壊により前記液滴から取り出された前記担体を前記標識流路に供給して前記担体上の前記増幅産物と前記増幅産物を検出するための標識物質とを反応させる、請求項６１に記載の検体処理方法。
【請求項６３】
前記核酸、前記核酸の増幅反応のための試薬、および、前記担体の混合液と、前記分散媒体とを、前記破壊流路を備える検体処理チップとは別の検体処理チップが備える液滴形成流路に供給して前記液滴を形成する、請求項６１に記載の検体処理方法。
【請求項６４】
前記液滴と、前記液滴を破壊するための試薬とを前記破壊流路に供給し、前記破壊流路内で前記液滴を破壊するための試薬を往復移動させることにより前記液滴を破壊する、請求項６１〜６３のいずれか１項に記載した検体処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
検体処理チップを用いて核酸検出を行う技術がある（たとえば、特許文献１参照）。
【背景技術】
【０００２】
上記特許文献１は、循環流路を有するＰＣＲ部と、液滴形成部と、検出部とを備えた検体処理装置を開示する。液滴形成部が、核酸とＰＣＲ試薬とを含む混合液を、循環流路を流れる搬送液中に注入する。搬送液は混合液に対して非混和性を有し、搬送液の流れの中で混合液の液滴が形成される。ＰＣＲ部は、液滴を循環させながら液滴内の核酸を増幅させる。増幅された核酸は、循環流路を流れる液滴に包含されたまま、検出部により検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国再発行特許発明第４３３６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１では、核酸を液滴内に包含させたままの状態で核酸検出が行われるので、液滴の粒径や、循環流路内での液滴の生成速度などを正確に制御することが求められる。そのため、液滴の粒径や生成速度などの正確な制御を必要とすることなく核酸検出を行えるように、検体を処理することが望まれている。【０００５】
この発明は、液滴の粒径や生成速度などの正確な制御を必要とすることなく核酸検出を行えるように、検体を処理することに向けたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の第１の局面による検体処理チップは、検体処理装置に設置され、検体処理装置により供給される検体中の核酸を処理するための検体処理チップであって、核酸、核酸の増幅反応のための試薬、及び、核酸と結合するプライマーが付加された担体の混合液を含む液滴を分散媒体中に形成する第１流路と、液滴中の核酸を増幅するための第２流路と、核酸の増幅産物がプライマーに結合した担体を含む液滴と、液滴を破壊するための試薬とを混合し、液滴を破壊するための第３流路とを備え、破壊により液滴から取り出された担体を集めて、集められた担体上の増幅産物と、増幅産物を検出するための標識物質とを反応させるように構成されている。【０００７】
この発明の第２の局面による検体処理装置は、上記第１の局面による検体処理チップを用いて、検体である核酸を処理するための検体処理装置であって、検体処理チップを設置する設置部と、検体処理チップに核酸を含む液体を供給して移送するための送液部と、核酸を含む液体が、検体処理チップの第１流路、第２流路および第３流路を順番に経由して検体処理チップ内を移送されるように、送液部を制御する制御部とを備える。【０００８】
この発明の第３の局面による検体処理方法は、第１流路、第２流路および第３流路を備えた検体処理チップを用いて、検体である核酸を処理するための検体処理方法であって、核酸、核酸の増幅反応のための試薬、及び、核酸と結合するプライマーが付加された担体の混合液と、分散媒体とを第１流路に供給して液滴を形成し、液滴を含むエマルジョンを第２流路に供給して核酸を増幅させ、核酸の増幅産物がプライマーに結合した担体を含む液滴と、液滴を破壊するための試薬とを第３流路に供給して液滴を破壊し、破壊により液滴から取り出された担体を集め、集められた担体上の増幅産物と、増幅産物を検出するための標識物質とを反応させる。【０００９】
この発明の第４の局面による検体処理チップは、検体処理装置に設置され、検体中の核酸を処理するための検体処理チップであって、液滴中で増幅された核酸の増幅産物が結合した担体を含む液滴と液滴を破壊するための試薬とを混合し、液滴を破壊するための破壊流路を備える。【００１０】
この発明の第５の局面による検体処理装置は、上記第４の局面による検体処理チップを用いて、検体中の核酸を処理するための検体処理装置であって、検体処理チップを設置する設置部と、検体処理チップに核酸を含む液体を供給して移送するための送液部と、核酸を含む液体が、検体処理チップの破壊流路を経由して検体処理チップ内を移送されるように、送液部を制御する制御部とを備える。【００１１】
この発明の第６の局面による検体処理方法は、検体処理チップを用いて、核酸を処理するための検体処理方法であって、核酸、核酸の増幅反応のための試薬、および、核酸と結合するプライマーが付加された担体の混合液を含む液滴を分散媒体中に形成し、液滴中の核酸を増幅し、核酸の増幅産物がプライマーに結合した担体を含む液滴と、液滴を破壊するための試薬とを検体処理チップが備える破壊流路に供給して液滴を破壊する。
【発明の効果】
【００１２】
液滴の粒径や生成速度などの正確な制御を必要とすることなく、検体を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】検体処理チップの概要を説明するための図である。
【図２】検体処理装置の概要を説明するための図である。
【図３】検体処理チップの構成例を示した斜視図である。
【図４】検体処理チップの基板の構成例を示した平面図である。
【図５】流体モジュールの構成例を示した平面図である。
【図６】基板への流体モジュールの配置例を示した模式的な平面図である。
【図７】基板への流体モジュールの配置例を示した模式的な縦断面図である。
【図８】検体処理チップの第１の変形例を示した縦断面図である。
【図９】検体処理チップの第２の変形例を示した縦断面図である。
【図１０】検体処理装置の構成例を示したブロック図である。
【図１１】バルブの構成例を示した断面図である。
【図１２】液体リザーバーの構成例を示した縦断面図である。
【図１３】液体リザーバー用の蓋の第１の構成例を示した縦断面図である。
【図１４】液体リザーバー用の蓋の第２の構成例を示した縦断面図である。
【図１５】設置部の蓋の第１の構成例を示した縦断面図である。
【図１６】設置部の蓋の第２の構成例を示した縦断面図である。
【図１７】コネクタの第１の構成例を示した縦断面図である。
【図１８】コネクタの第２の構成例を示した縦断面図である。
【図１９】コネクタの第３の構成例を示した模式図である。
【図２０】固定器具の構成例を示した分解図である。
【図２１】検体処理チップを固定した状態の固定器具を示した図である。
【図２２】図２１における固定器具の上面図（Ａ）および下面図（Ｂ）である。
【図２３】各種ユニットの設置例を示した模式図である。
【図２４】固定器具におけるヒーターユニットの配置例を示す下面図（Ａ）および設置部におけるヒーターユニットの配置例を示す模式的な断面図（Ｂ）である。
【図２５】固定器具における検出ユニットの配置例を示す上面図（Ａ）および設置部における検出ユニットの配置例を示す模式的な断面図（Ｂ）である。
【図２６】固定器具における磁石ユニットの配置例を示す下面図（Ａ）および設置部における検出ユニットの配置例を示す模式的な断面図（Ｂ）である。
【図２７】制御部によるバルブの開閉制御の一例を示したフローチャートである。
【図２８】制御部によるバルブの開閉タイミングの制御の一例を示したフローチャートである。
【図２９】制御部による液体リザーバーへの液体の格納処理の一例を示したフローチャートである。
【図３０】エマルジョンＰＣＲアッセイの一例を示すフローチャートである。
【図３１】エマルジョンＰＣＲアッセイにおける反応の進行過程を説明する図である。
【図３２】エマルジョンＰＣＲアッセイに用いられる検体処理チップの構成例を示す図である。
【図３３】第６流路の構成例を示す図である。
【図３４】第１流路の構成例を示す図である。
【図３５】エマルジョンが形成される交差部分の第１の例を示した拡大図である。
【図３６】エマルジョンが形成される交差部分の第２の例を示した拡大図である。
【図３７】第２流路の構成例を示す図である。
【図３８】第３流路の構成例を示す図である。
【図３９】第４流路の構成例を示す図である。
【図４０】第４流路により磁性粒子を洗浄・濃縮する動作例を示す図である。
【図４１】第５流路の構成例を示す図である。
【図４２】破壊流路を備えた検体処理チップを説明するための図である。
【図４３】破壊流路および標識流路を備えた検体処理チップを説明するための図である。
【図４４】破壊流路および標識流路を備えた検体処理チップの構成例を示す図である。
【図４５】液体の混合を促進するための構造の第１の例（Ａ）および（Ｂ）と、第２の例（Ｃ）および（Ｄ）とを示す図である。
【図４６】リザーバーを備える検体処理チップの構成例を示した縦断面図である。
【図４７】検体処理装置の構成例を示したブロック図である。
【図４８】検体処理チップと接続するコネクタを示した縦断面図である。
【図４９】検体処理装置の構成例を示した斜視図である。
【図５０】複数の検体処理チップを用いてエマルジョンＰＣＲアッセイを行う例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
［検体処理チップの概要］
図１を参照して、本実施形態による検体処理チップの概要について説明する。
【００１６】
本実施形態による検体処理チップ１００は、検体処理装置５００（図２参照）に設置され、検体処理装置５００により供給される検体中の対象成分を複数の工程により処理するためのチップである。検体処理チップ１００は、対象成分を含む液体を受け入れ可能に構成されており、検体処理装置５００にセットされることにより、検体処理装置５００による検体処理を行えるようにするためのカートリッジ型のチップである。また、検体処理チップ１００は、後述するように、所望の処理工程を実施するための微細な流路が形成されたマイクロ流体チップである。流路は、たとえば、断面寸法（幅、高さ、内径）が０．１μｍ〜１０００μｍのマイクロ流路である。
【００１７】
検体処理チップ１００は、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）などの核酸を対象成分として、遺伝子検査を行うための所定の検体処理を実施するように構成されている。検体処理チップ１００には、患者から採取された体液や血液（全血、血清または血漿）などの液体、または、採取された体液や血液に所定の前処理を施して得られた液体が検体として注入される。たとえば、血液などから所定の前処理によって核酸を抽出した抽出液が検体処理チップ１００に注入される。核酸の抽出を検体処理チップ１００の内部で行ってもよい。
【００１８】
検体処理チップ１００に注入された核酸を含む液体は、検体処理装置５００によって検体処理チップ１００内を送液される。核酸を含む液体が送液される過程で、複数の工程による処理が所定の順序で実施される。複数の処理工程の結果、検体処理チップ１００内では、核酸を検出するのに適した測定用試料が生成される。
【００１９】
検体処理チップ１００は、第１流路１１０と、第２流路１２０と、第３流路１３０とを備える。第１流路１１０と、第２流路１２０と、第３流路１３０とは、この順序で核酸１０を含む液体が供給されるように直列的に配列されている。なお、第１流路１１０と、第２流路１２０と、第３流路１３０との間に、別の流路が介在してもよい。
【００２０】
検体処理チップ１００の流路は、検体処理チップ１００の入口部分から注入された液体を流すことができればどのような構造であってもよい。流路は、その流路内で行う処理に応じた形状を有する。流路は、その流路内で行う処理に応じた流路幅、流路高さあるいは流路深さ、流路長さ、容積を有するように形成される。流路は、たとえば細長い管状の通路あるいはチャネルにより構成される。チャネルは、直線状、曲線状、ジグザグ形状などの形状とすることができる。後述するが、流路は、たとえば流路幅や高さなどの流路寸法が変化する形状（図３３参照）、流路の一部または全部が平面状に拡がる形状（図３９参照）、流入する液体を貯留可能なチャンバ形状（図示せず）などであってもよい。
【００２１】
第１流路１１０は、対象成分である核酸１０、核酸１０の増幅反応のための試薬１１、及び、核酸１０と結合するプライマー１２が付加された担体１３の混合液を含む液滴１４を分散媒体１５中に形成する。たとえば、第１流路１１０には、核酸１０を含む液体、増幅反応のための試薬１１および担体１３を含む液体が、それぞれ供給され、第１流路１１０内で混合される。これらの液体は、混合液の状態で第１流路１１０に供給されてもよい。増幅反応のための試薬１１は、ＤＮＡポリメラーゼなどのＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  Ｃｈａｉｎ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ）に必要な物質を含んでいる。担体１３には、非磁性の粒子または磁性粒子を用いることができる。
【００２２】
また、第１流路１１０には、分散媒体１５が供給される。たとえば、混合液は水系であり、分散媒体１５は油系である。分散媒体１５には、たとえば混合液に対して非混和性を有するオイルなどの液体が用いられる。たとえば、分散媒体１５の流れ方向と交差する方向から混合液が供給され、混合液の流れが分散媒体１５の流れによってせん断されることにより、分散媒体１５中に混合液の液滴１４が形成される。分散媒体１５の流れの中に微少量の混合液を間欠的に供給して液滴１４を形成してもよい。第１流路１１０では、混合液の液滴１４が分散媒体１５中に分散されたエマルジョンが形成される。エマルジョンとは、分散媒体中に、分散媒体とは混合しない液体が分散した分散系溶液のことである。したがって、エマルジョンは、分散媒体１５と、分散媒体１５中に分散した多数の液滴１４とを含む。
【００２３】
第２流路１２０は、第１流路１１０で形成された液滴１４中の核酸１０を増幅する。たとえば、第２流路１２０において、サーマルサイクルが実施されることにより、核酸１０が増幅される。
【００２４】
たとえば、第２流路１２０の経路上に、増幅処理に適した複数の温度ゾーンが形成され、液滴１４を含むエマルジョンが各温度ゾーンを通過する。また、たとえば、第２流路１２０上に設定された加温位置において、液滴１４を含むエマルジョンが一時的に貯留され、加温位置における温度が周期的に変化される。これにより、第２流路１２０では、各液滴１４内で核酸１０の増幅産物が形成される。増幅された核酸１０は、液滴１４内でプライマー１２を介して担体１３に結合する。第２流路１２０における温度ゾーンの形成や、周期的な温度制御は、検体処理装置５００（図２参照）側で行われる。
【００２５】
第３流路１３０は、核酸１０の増幅産物がプライマー１２に結合した担体１３を含む液滴１４と、液滴１４を破壊するための試薬１６とを混合し、液滴１４を破壊する。液滴１４を破壊するための試薬１６は、たとえば、アルコールや界面活性剤などを含む。第３流路１３０には、液滴１４を含んだエマルジョンと、液滴１４を破壊するための試薬１６とがそれぞれ供給される。エマルジョンと、液滴１４を破壊するための試薬１６とが混合されることにより、エマルジョン中の液滴１４が破壊される（破線により図示）。その結果、第３流路１３０では、核酸１０の増幅産物と結合した担体１３が、それぞれの液滴１４中から分散媒体１５中に取り出される。
【００２６】
検体処理チップ１００は、破壊により液滴１４から取り出された担体１３を集めて、集められた担体１３上の増幅産物と、増幅産物を検出するための標識物質１７とを反応させるように構成されている。
【００２７】
破壊により液滴１４から取り出された担体１３を集める工程と、集められた担体１３上の増幅産物と標識物質１７とを反応させる工程とは、たとえば共通の流路において実施されてもよいし、それぞれの工程を行うための流路が検体処理チップ１００に別個に設けられてもよい。また、これらの工程が、第３流路１３０で行われたり、液体を戻すことにより第１流路１１０や第２流路１２０で行われたりしてもよい。
【００２８】
破壊により液滴１４から取り出された担体１３を集める工程では、たとえば、担体１３を集めた状態で、不要成分を除去する洗浄処理が行われる。洗浄処理は、たとえば、集められた担体１３を洗浄液の流れ中に配置する方法により行われる。これにより、オイルなどの分散媒体１５を担体１３から除去できる。担体１３として磁性粒子を用いる場合、磁力によって担体１３を集めることができる。
【００２９】
集められた担体１３上の増幅産物と標識物質１７とを反応させる工程は、核酸１０と標識物質１７とのハイブリダイゼーションにより行われる。標識物質１７は、検出対象のＤＮＡに特異的に結合するように設計されている。標識物質１７は、たとえば、光学的信号として蛍光を発する物質である。この場合、レーザー照射によって発生した蛍光を検出器によって検出するフローサイトメトリー法などを用いて、標識に基づく核酸検出が可能である。
【００３０】
検体処理チップ１００は、たとえば、各流路に液体を供給するためのポート１０１（図２参照）を備える。検体処理チップ１００は、検体を注入するためのポート１０１を介した検体処理装置５００からの圧力供給などにより、第１流路１１０、第２流路１２０および第３流路１３０における液体の移送を行うように構成されている。すなわち、検体処理チップ１００は、検体処理装置５００との協働によって動作するように構成されている。これにより、検体処理チップ１００側に液体を移送するための構造を設ける必要がなくなるため、検体処理チップ１００を小型化することができる。
【００３１】
また、検体処理チップ１００は、たとえば、第１流路１１０、第２流路１２０および第３流路１３０を通過した液体を回収するためのポート１０２（図２参照）とを備える。液体を回収するためのポート１０２を設けることにより、検体処理チップ１００の外部で核酸検出を行う場合に、標識された核酸１０を含む液体を容易に取り出せる。
【００３２】
以上の構成により、本実施形態の検体処理チップ１００では、第３流路１３０において増幅処理後の液滴１４を破壊することにより、担体１３に担持させた核酸１０を液滴１４中から取り出すことができる。そして、破壊により液滴１４から取り出された担体１３を集めて、集められた担体１３上の増幅産物と標識物質１７とを反応させることによって、液滴１４中から取り出された核酸１０を検出できる。その結果、核酸１０を液滴１４内に包含させたままの状態で核酸１０の検出を行う場合と異なり、液滴１４の粒径や生成速度などの正確な制御を必要とすることなく、検体処理チップ１００内で検体を処理することができる。
【００３３】
［検体処理装置の概要］
次に、図２を参照して、本実施形態による検体処理装置の概要について説明する。
【００３４】
検体処理装置５００は、検体処理チップ１００を用いて対象成分である核酸１０を処理するための検体処理装置である。
【００３５】
検体処理装置５００は、検体処理チップ１００を設置する設置部５１０と、送液部５２０と、送液部５２０を制御する制御部５３０とを備える。
【００３６】
設置部５１０は、検体処理チップ１００に対応させた形状に形成され、検体処理チップ１００を支持する。設置部５１０は、検体処理チップ１００の流路との接続や、検体処理チップ１００内での各種処理工程に用いるユニットを設置するため、検体処理チップ１００の上方および下方の少なくとも一方を開放するような構造を有する。
【００３７】
送液部５２０は、検体処理チップ１００に核酸１０を含む液体を供給して移送する機能を有する。送液部５２０は、たとえば、ポンプおよびバルブの組み合わせにより構成され、圧力により検体処理チップ１００内の液体を移送する。送液部５２０は、核酸を含む液体を供給するだけでなく、たとえば検体処理チップ１００内で使用される各種の試薬を検体処理チップ１００に供給する。送液部５２０は、たとえば、核酸を含む液体を収容するリザーバーや、各種の試薬を収容するリザーバーと接続され、液体および試薬の供給を行う。
【００３８】
また、送液部５２０は、陽圧の供給によって検体処理チップ１００内の液体を工程の順序に従って進めたり、検体処理チップ１００内から液体を排出させたりできる。送液部５２０は、陰圧の供給によって検体処理チップ１００の液体を移送したり、排出させたりしてもよい。
【００３９】
制御部５３０は、核酸１０を含む液体が、検体処理チップ１００の第１流路１１０、第２流路１２０および第３流路１３０を順番に経由して検体処理チップ１００内を移送されるように送液部５２０を制御する。
【００４０】
送液部５２０の制御は、たとえば、液体の供給経路に設けた流量センサや圧力センサなどにより、送液部５２０の供給圧力を制御することにより行う。送液部５２０にシリンジポンプやダイアフラムポンプなどの定量ポンプが用いられる場合などには、流量センサは必ずしも必要でない。
【００４１】
各種処理工程に用いる処理ユニットが検体処理装置５００に設置される場合、制御部５３０がそれらの処理ユニットを制御してもよい。各種処理工程に用いる処理ユニットは、たとえば、第２流路１２０における液体の温度を制御するヒーターユニットまたは冷却ユニット、液体に磁力を作用させる磁石ユニット、液体の撮像を行うカメラユニットなどである。これらの処理ユニットは、複数の流路の少なくともいずれかに対応して設けられ、対応する流路において処理工程を実施する際に作動するように構成される。
【００４２】
検体処理装置５００は、たとえば、増幅産物と結合した標識物質１７に起因する標識に基づいて核酸を検出するための検出部５５０を備える。検出部５５０は、たとえばフローサイトメーターである。この場合、送液部５２０は、検体処理チップ１００から標識された核酸を含む液体を回収し、検出部５５０に供給するように構成されてもよい。これにより、検体処理装置５００内で、検体処理チップ１００を用いた試料調製のための検体処理だけでなく、核酸検出も行えるようになるので、装置の利便性が向上する。
【００４３】
検体処理装置５００は、検出部５５０を備えていなくともよい。つまり、核酸検出は検体処理装置５００の外部の検出装置（図示せず）で行われてもよい。その場合、たとえば、送液部５２０が、検体処理チップ１００から標識された核酸１０を含む液体を回収し、移送用の試料容器３０などに分注するか、送液部５２０と外部の検出装置とがチューブなどの送液部材により接続される。
【００４４】
検体処理装置５００は、検体処理チップ１００を用いて核酸検出のための一連の検体処理を実施する。すなわち、検体処理装置５００は、核酸１０、増幅反応のための試薬１１、及び、プライマー１２が付加された担体１３の混合液と、分散媒体１５とを第１流路１１０に供給して液滴１４を形成する。検体処理装置５００は、液滴１４を含むエマルジョンを第２流路１２０に供給して核酸１０を増幅させる。検体処理装置５００は、核酸１０の増幅産物がプライマー１２に結合した担体１３を含む液滴１４と、液滴１４を破壊するための試薬１６とを第３流路１３０に供給して液滴１４を破壊する。検体処理装置５００は、破壊により液滴１４から取り出された担体１３を集め、集められた担体１３上の増幅産物と標識物質１７とを反応させる。
【００４５】
本実施形態では、検体処理チップ１００の第３流路１３０に液滴１４を含むエマルジョンと液滴１４を破壊するための試薬１６と供給して液滴１４を破壊することにより、担体１３に担持させた核酸１０を液滴１４中から取り出すことができる。そして、破壊により液滴１４から取り出された担体１３を集めて、集められた担体１３上の増幅産物と標識物質１７とを反応させることによって、液滴１４中から取り出された核酸１０を検出できる。その結果、核酸１０を液滴１４内に包含させたままの状態で核酸１０の検出を行う場合と異なり、液滴１４の粒径や生成速度などの正確な制御を必要とすることなく、検体処理チップ１００内で検体を処理することができる。
【００４６】
［検体処理チップの構成例］
図３は、本実施形態の検体処理チップ１００の構成例を示す。検体処理チップ１００は、流体モジュール２００と、基板３００とを含む。基板３００上には、流体モジュール２００が設置される。流体モジュール２００は、たとえば、第１流路１１０、第２流路１２０および第３流路１３０を備える。
【００４７】
図４は、基板３００の構成例を示す。基板３００は、平板形状を有し、主表面である第１面３０１および第２面３０２（図３参照）を有する。第２面３０２は、第１面３０１とは反対の面である。図３では図中の基板３００の上面を第１面３０１としているが、第１面３０１が下面であってもよい。基板３００は、剛性を有する材質で形成される。たとえば、基板３００はガラスにより形成されている。これにより、処理工程に応じて流体モジュール２００に供給する液体の圧力を高くする場合でも、基板３００に十分な耐圧力性能を確保できる。
【００４８】
基板３００の厚さｄ（図３参照）は、たとえば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。これにより、流体モジュール２００に形成される流路の流路高さ（およそ１０μｍ〜５００μｍのオーダー）と比較して、基板３００を十分大きな厚みを有するように形成できる。その結果、容易に、基板３００に十分な耐圧力性能を確保できる。
【００４９】
基板３００は、たとえば、流体モジュール２００に液体を注入するための貫通孔３１０を有する。貫通孔３１０は、基板３００を厚み方向に貫通する貫通孔である。貫通孔３１０は、流体モジュール２００の流路と接続される他、検体処理チップ１００内に液体や試薬を供給するためのポート１０１や、検体処理チップ１００内から液体を回収するためのポート１０２として機能できる。これにより、流路を形成した流体モジュール２００よりも耐圧力性能を確保しやすい基板３００を介して液体を注入できる。そのため、容易に、十分な圧力での液体注入が可能となる。
【００５０】
なお、検体処理チップ１００のポート１０１やポート１０２は、貫通孔３１０以外により構成されてもよい。たとえば、ポート１０１およびポート１０２は、流体モジュール２００に形成されていてもよい。
【００５１】
図４の例では、基板３００は、４行×６列の貫通孔３１０を２組有する。基板３００に貫通孔３１０を複数組設ける場合、流体モジュール２００を、基板３００上に複数列構成できる。この場合、１つの検体処理チップ１００で、検体処理を並列実施できるようになる。基板３００に設けられる貫通孔３１０の個数および組数は、図４の例に限定されない。基板３００は、８行×６列の貫通孔３１０を１組有してもよい。
【００５２】
貫通孔３１０は、たとえば、基板３００上に所定のピッチで配置される。図４の例では、各貫通孔３１０は、縦方向のピッチＶ、横方向のピッチＨで配列されている。この場合、流体モジュール２００を、基板３００上にピッチ単位の任意の位置に配置して、流路を任意の貫通孔３１０に接続できる。そのため、流体モジュール２００の流路形状などの構造を変更する場合でも基板３００側の構造を変更させる必要がなく、設計変更に柔軟に対応できる。
【００５３】
図５は、流体モジュール２００の構成例を示す。この構成例では、流体モジュール２００は、第１流路１１０、第２流路１２０および第３流路１３０を備え、第４流路１４０、第５流路１５０および第６流路１６０をさらに備えている。流体モジュール２００は、検体や試薬等の液体が流れるチャネル２０１と、貫通孔３１０と接続する接続部２０２とを有する。接続部２０２は、液体をチャネル２０１に注入するため、もしくは、チャネル２０１から液体を吸い出すために用いられる。各流路は、これらのチャネル２０１と接続部２０２との組み合わせにより構成されている。流体モジュール２００の詳細は後述する。
【００５４】
接続部２０２は、基板３００上に所定のピッチＶおよびＨで形成された貫通孔３１０に対応する位置に配置され、貫通孔３１０と接続する。すなわち、接続部２０２は、基板３００の貫通孔３１０のピッチＶおよびＨの整数倍のピッチで、流体モジュール２００上に配置される。チャネル２０１は、所定のピッチで配置された接続部２０２の間を接続するように配置される。
【００５５】
図６および図７に、基板３００への流体モジュール２００の配置例を示す。図６の例では、流体モジュール２００の接続部２０２は、それぞれ、基板３００の対応する貫通孔３１０と位置が重なるように配置される。流体モジュール２００の接続部２０２と基板３００の貫通孔３１０とを対応させることにより、別個に形成された流体モジュール２００と基板３００とを接合する場合でも、容易に、それぞれの接続部２０２と、対応する貫通孔３１０とを、まとめて接続させることができる。
【００５６】
貫通孔３１０は、基板３００上に配置される各種流体モジュール２００と接続するために必要な位置にのみ形成されていてもよい。図６の例では、たとえば、流体モジュール２００の接続部２０２ａ〜２０２ｋに対応して、実線で示した貫通孔３１０ａ〜３１０ｋの位置にそれぞれ貫通穴が形成されている。これにより、基板３００の構造をさらに簡素化できる。図４に示したように基板３００の全体に所定のピッチで貫通孔３１０を形成してもよい。
【００５７】
流体モジュール２００は、たとえば、基板３００と固相接合により接続される。固相接合は、たとえば、接合面をプラズマ処理してＯＨ基を形成し、接合面同士を水素結合により接合する方法や、真空圧接などの方法を採用することができる。固相接合により、流体モジュール２００と基板３００とを強固に接合できる。これにより、流体モジュール２００に供給する液体の圧力を高くする場合でも、基板３００に十分な耐圧力性能を確保できる。なお、流体モジュール２００は、接着剤等によって基板３００と接続されてもよい。
【００５８】
基板３００は、複数の工程の少なくとも１つで用いられる検査用の液体を検体処理チップ１００に注入するための貫通孔３１０を含むことができる。液体を注入するための貫通孔３１０は、基板３００に配置された流体モジュール２００の少なくとも１つの接続部２０２と接続される。
【００５９】
図６および図７の例では、基板３００の貫通孔３１０ａ〜３１０ｊが、液体を注入するためのポート１０１として機能する。貫通孔３１０ａ〜３１０ｊは、流体モジュール２００の接続部２０２ａ〜２０２ｊと、それぞれ接続している。貫通孔３１０ｋが、流体モジュール２００の接続部２０２ｋと接続し、液体を回収するためのポート１０２として機能する。
【００６０】
検体や試薬は、コネクタ４００（図７参照）等の冶具を介してポート１０１として機能する貫通孔３１０に注入される。コネクタ４００等の冶具は、貫通孔３１０の流体モジュール２００側の端部とは反対側の端部に接続される。すなわち、コネクタ４００等の冶具は、流体モジュール２００が配置された基板３００の第１面３０１とは反対の第２面３０２に設置される。
【００６１】
第１流路１１０〜第６流路１６０を複数の流体モジュール２００に分割して形成してもよい。たとえば、図８の例では、検体処理チップ１００は、３つの流体モジュール２００ａ、２００ｂおよび２００ｃを備えている。この場合、検体処理チップ１００は、複数の流体モジュール２００ａ〜２００ｃ間を接続して液体を送るための接続流路３５０を備える。
【００６２】
複数の流体モジュール２００は、それぞれ、基板３００に別個に設けられている。つまり、複数の流体モジュール２００は、共通の部材に形成された複数の要素部分ではなく、互いに独立した別部品として構成されている。それぞれの流体モジュール２００は、たとえば樹脂やガラスなどにより形成されたブロック体に流路が形成された構造を有する。また、複数の流体モジュール２００は、互いに離間した状態で、基板３００に設置されている。これらの複数の流体モジュール２００がそれぞれ基板３００に設置され、接続流路３５０を介して接続されることによって、流体モジュール間で液体移送ができる。
【００６３】
図８の例では、流体モジュール２００ａ、２００ｂおよび２００ｃは、それぞれ、第１流路１１０〜第６流路１６０のうちの１または複数を分担して備えている。たとえば、流体モジュール２００ａ、２００ｂおよび２００ｃのそれぞれに、第１流路１１０、第２流路１２０および第３流路１３０がそれぞれ個別に形成されている。
【００６４】
この例では、基板３００は、隣接する流体モジュール２００ａ、２００ｂおよび２００ｃの間をそれぞれ接続する基板流路３２０を備える。図８の例では、接続流路３５０が基板３００に一体形成された基板流路３２０により構成されている。これにより、基板流路３２０を介して、第１流路１１０〜第６流路１６０のそれぞれに、処理工程の順序に従った所定の順序で液体を移送できる。接続流路３５０は、たとえば流体モジュール２００および基板３００とは別個に設けられる管部材などにより構成されてもよい、基板流路３２０と管部材などとの組み合わせにより流体モジュール２００同士を接続してもよい。
【００６５】
また、図９の構成例では、検体処理チップ１００は、第１流体モジュール２１０が配置された第１面３０１とは反対の第２面３０２に、隣接する第１流体モジュール２１０ａ、２１０ｂおよび２１０ｃの間をそれぞれ接続するための第２流体モジュール２２０を備えている。基板３００には、貫通孔３１０が形成されており、基板流路３２０は形成されていない。図９の例では、接続流路３５０が基板３００に一体形成された貫通孔３１０と、第２流体モジュール２２０とにより構成されている。
【００６６】
第２流体モジュール２２０には、貫通孔３１０と接続するための接続部２２２と、接続部２２２同士をつなぐチャネル２２１とが形成されている。第１流体モジュール２１０ａから排出された液体は、貫通孔３１０および第２流体モジュール２２０を介して、隣接する第１流体モジュール２１０ｂに移送される。第２流体モジュール２２０の一方の接続部２２２に流入した液体は、チャネル２２１を通り、他方の接続部２２２から排出され、貫通孔を通って第１流体モジュール２１０ｂに流入する。同様に、第１流体モジュール２１０ｂから排出された液体は、貫通孔３１０および第２流体モジュール２２０を介して、隣接する第１流体モジュール２１０ｃに移送される。
【００６７】
これにより、第１流路１１０〜第６流路１６０を複数の流体モジュール２００に分割して形成し、基板３００には貫通孔３１０のみを形成する構成であっても、第２流体モジュール２２０を介して、第１流路１１０〜第６流路１６０のそれぞれに処理工程の順序に従った所定の順序で液体を移送できる。
【００６８】
なお、第２流体モジュール２２０に、第１流路１１０〜第６流路１６０のうちの１または複数を形成してもよい。その場合、第１流体モジュール２１０ａ、２１０ｂおよび２１０ｃと、第２流体モジュール２２０とに、それぞれ、第１流路１１０〜第６流路１６０のうちの１または複数が分担して形成される。
【００６９】
図８および図９の構成例のように、第１流路１１０、第２流路１２０および第３流路１３０を、それぞれ、複数の流体モジュール２００や２１０に個別に形成する場合には、個々の流体モジュール２００（２１０）の材料、流路寸法（幅および深さ）、流体モジュール２００（２１０）自体の寸法などの流体モジュールの構造を互いに異ならせることができる。すなわち、それぞれの流体モジュールの構造を、第１流路１１０〜第３流路１３０のそれぞれにおける処理工程に合わせて最適化することができる。
【００７０】
また、図８および図９の構成例においても、流体モジュール２００（２１０）に液体を導入するためのポート１０１を基板３００に設けることにより、流路を形成した流体モジュール２００よりも耐圧力性能を確保しやすい基板３００を介して液体を注入できる。そのため、容易に、十分な圧力での液体注入が可能となる。
【００７１】
［検体処理装置の構成例］
図１０は、検体処理装置５００の構成例を示す。検体処理装置５００は、検体処理チップ１００への液体注入、検体処理チップ１００からの液体回収、検体処理チップ１００内で生じた反応の検出等の機能を有する。
【００７２】
図１０の構成例では、送液部５２０は、液体を駆動するための圧力を制御するポンプ５２１と、液体に対する圧力の供給経路を開閉するためのバルブ５２２とを含む。また、送液部５２０は、検体処理チップ１００に注入する液体を収容するための液体リザーバー５２３と、検体保持部５２４とを含む。また、送液部５２０は、検体処理チップ内を流れる液体のフローレートを計測する流量センサ５２５を備える。
【００７３】
ポンプ５２１、液体リザーバー５２３、バルブ５２２および流量センサ５２５は、送液管５２６により順番に接続されている。検体処理装置５００は、ポンプ５２１、液体リザーバー５２３及びバルブ５２２によって、コネクタ４００を介して、検体処理チップ１００への液体注入や検体処理チップ１００からの液体回収を行う。図１０の例では、一組のポンプ５２１、液体リザーバー５２３およびバルブ５２２が、所定のコネクタ４００に対応する。たとえば、検体処理装置５００は、検体処理チップ１００に接続可能なコネクタ４００の数（即ち、ポートの行数）と同数の組のポンプ５２１、液体リザーバー５２３およびバルブ５２２を有する。但し、少なくとも１つの液体リザーバー５２３は、検体を保持する検体保持部５２４として構成される。
【００７４】
たとえば、１つのポンプ５２１に対して、複数の液体リザーバー５２３および複数のバルブ５２２を接続してもよい。バルブ５２２によって経路切替を行うことにより、共通のポンプ５２１で複数の液体や試薬を検体処理チップ１００に供給できる。
【００７５】
ポンプ５２１は、液体リザーバー５２３や検体保持部５２４に、圧力を付与する。ポンプ５２１が液体リザーバー５２３に陽圧を付加することで、液体リザーバー５２３から液体が送出される。ポンプ５２１が液体リザーバー５２３に陰圧を付加することで、検体処理チップ１００から液体リザーバー５２３に液体が流入する。ポンプ５２１は、たとえば、空気圧を供給するプレッシャーポンプである。この他、ポンプ５２１として、シリンジポンプ、ダイアフラムポンプなどが採用できる。
【００７６】
制御部５３０は、各ポンプ５２１の動作を個別に制御できる。制御部５３０は、各ポンプ５２１を個別に制御することにより、検体処理チップ１００に配置された各流路の各々に対して個別の送液制御が可能となる。
【００７７】
制御部５３０は、たとえば、第１流路１１０、第２流路１２０および第３流路１３０に核酸１０を含む液体が連続的に流れるように、送液部５２０を制御する。これにより、液体が第１流路１１０から第３流路１３０を通過する過程で液体を停止させる間欠的または不連続的な液体移送を行う場合と比較して、液体を第１流路１１０から第３流路１３０まで連続的に流すので、検体処理に要する時間を容易に短縮できる。
【００７８】
図１０の構成では流量センサ５２５は、送液管５２６を流れる液体のフローレート（単位の例：μＬ／ｍｉｎ）を検出する。流量センサ５２５は、フローレートの検出結果をポンプ５２１にフィードバックする。ポンプ５２１は、流量センサ５２５からのフィードバックに応じて、圧力を制御する。
【００７９】
流量センサ５２５は、制御部５３０にフィードバックしてもよい。制御部５３０は、流量センサ５２５により計測されたフローレートに基づいて、液体を移送するための送液部５２０の圧力を制御する。これにより、核酸を含む検体や試薬を検体処理チップ１００に供給する際の供給圧力を正確に制御できる。
【００８０】
コネクタ４００は、たとえば、設置部５１０の後述する蓋６２１に設けられている。コネクタ４００は、送液管５２６と接続している。コネクタ４００は、検体等の液体は、コネクタ４００を介して、検体処理チップ１００に送液される。また、検体処理チップ１００から、コネクタ４００を介して、液体が回収される。
【００８１】
検体処理チップ１００は、設置部５１０にセットされる。たとえば、検体処理チップ１００は基板３００の第２面３０２が上側になるように保持され、貫通孔３１０の第２面３０２側の端部とコネクタ４００とが接続される。
【００８２】
検体処理チップ１００は、設置部５１０に設置するための固定器具４５０を備えてもよい。固定器具４５０は、設置部５１０から分離できてもよいし、設置部５１０に固定されていてもよい。
【００８３】
この他、検体処理装置５００は、モニタ５３１、入力部５３２、および、読取部５３３などを備えることができる。モニタ５３１には、制御部５３０により、検体処理装置５００の動作に応じた所定の表示画面が表示される。検体処理装置５００が外部のコンピュータ（図示せず）と接続され、コンピュータのモニタ上に画面表示をしてもよい。入力部５３２は、たとえばキーボードなどからなり、情報入力を受け付ける機能を有する。読取部５３３は、たとえばバーコードや２次元コードなどのコードリーダ、ＲＦＩＤタグなどのタグリーダからなり、検体処理チップ１００に付与された情報を読み取る機能を有する。読取部５３３は、検体を収容する検体容器（図示せず）などの情報も読み取り可能である。
【００８４】
（バルブの構成例）
図１１は、バルブ５２２の構成例を示す。バルブ５２２は、弁６０１により、液体リザーバー５２３からの液体の送出と、液体リザーバー５２３への液体の流入を制御する。
【００８５】
バルブ５２２は、たとえば、電磁バルブである。バルブ５２２は、コイル６０２を備える。コイル６０２は、コイル６０２に流れる電流により発生する磁界によって、プランジャ６０３を開位置と閉位置との間で動かす。制御部５３０は、コイル６０２に流れる電流を制御する。プランジャ６０３の移動に応じて、弁６０１が送液管５２６を開閉する。
【００８６】
バルブ５２２は、図１０の例のように、検体処理装置５００に複数配置されている。制御部５３０は、各バルブ５２２の開閉を個別に制御できる。
【００８７】
制御部５３０は、送液部５２０のそれぞれのバルブ５２２の開閉を制御することにより、圧力により検体処理チップ１００内の液体を第１流路１１０、第２流路１２０および第３流路１３０に移送させる。これにより、それぞれのバルブ５２２の開閉タイミングを制御するだけで、容易に、第１流路１１０、第２流路１２０および第３流路１３０のそれぞれに対して、複数の液体や試薬を所望のタイミングで検体処理チップ１００に供給できる。
【００８８】
制御部５３０は、たとえば、検体処理チップ１００内に液体を注入してからの経過時間または検体処理チップ１００内への液体の注入量に基づいて、バルブ５２２を開くタイミングを制御する。これにより、フローレートを一定に保った状態での経過時間や、液体の注入量に基づいて、検体処理チップ１００内への液体の供給量を正確に制御できる。その結果、検体処理チップ１００の各流路に適した各種液体の定量供給が可能となる。なお、制御部５３０は、たとえば、検体処理チップ１００内での液体の流れの画像解析の結果に基づいて、各バルブ５２２を開けるタイミングを決定してもよい。
【００８９】
（送液管の構成例）
検体処理装置５００は、たとえば、液体リザーバー５２３ａとバルブ５２２ａの間、および、バルブ５２２ａとコネクタ４００の間に図示されたように、コネクタ４００の穴４０２の数に対応する数の送液管５２６ａを有する。図１０の例では、８本の送液管５２６ａが、液体リザーバー５２３ａとバルブ５２２ａの間およびバルブ５２２ａとコネクタ４００の間にそれぞれ配置される。この場合、バルブ５２２ａは、８本の送液管５２６ａのそれぞれに対して配置される。
【００９０】
検体処理装置５００は、たとえば、液体リザーバー５２３ｂとバルブ５２２ｂの間、および、バルブ５２２ｂとコネクタ４００の間に図示されたように、コネクタ４００の穴４０２に対して分岐する送液管５２６ｂを有してもよい。図１０の例では、１本の送液管５２６ｂが液体リザーバー５２３ｂとバルブ５２２ｂの間に配置され、この送液管５２６ｂはコネクタ４００の穴４０２のそれぞれに対して分岐する。
【００９１】
（液体リザーバーおよび検体保持部の構成例）
図１２は、液体リザーバー５２３および検体保持部５２４の構成例を示す。
【００９２】
検体や試薬等の液体容器６１１は、液体リザーバー５２３および検体保持部５２４内の容器設置部６１２に配置される。図１２のように、容器設置部６１２が複数配置されてもよいし、容器設置部６１２は単一であってもよい。
【００９３】
液体リザーバー５２３および検体保持部５２４は、蓋６１３により気密封止される。蓋６１３には、送液管５２６が設けられており、蓋６１３で液体リザーバー５２３を封止することで、検体や試薬の容器６１１に送液管５２６が挿入される。蓋６１３に設けられた送液管５２６は、バルブ５２２を介して、検体処理チップ１００と接続される。ポンプ５２１により、蓋６１３で封止された液体リザーバー５２３内の圧力が調整される。液体リザーバー５２３内の圧力を高めてバルブ５２２を開放すれば、容器６１１内の液体が検体処理チップ１００側に供給される。
【００９４】
制御部５３０は、たとえば、液体を収容すべき液体リザーバー５２３と、液体リザーバー５２３に収容する液体の種別とを決定し、決定された液体リザーバー５２３および収容する液体の種別を報知する。報知は、たとえば、検体処理装置５００のモニタ５３１や検体処理装置５００に接続されたコンピュータのモニタ（図示せず）に、液体を収容すべき液体リザーバー５２３と、その液体リザーバー５２３に格納する液体の種類とを表示する方法などにより行うことができる。これにより、使用者の誤操作を抑止することができる。
【００９５】
図１３および図１４は、液体リザーバー用の蓋６１３の構成例を示す。
【００９６】
図１３に例示された蓋６１３は、ヒンジ６１４により検体処理装置本体５０１と接続される。蓋６１３は、ヒンジ６１４の回転により移動して、液体リザーバー５２３または検体保持部５２４の内部を開閉できる。蓋６１３に設けられた送液管５２６は、少なくとも一部がラバーチューブ等により構成され、蓋６１３の開閉に応じて変形可能である。
【００９７】
図１４に例示された蓋６１３は、検体処理装置本体５０１と脱着可能である。蓋６１３が検体処理装置本体５０１に装着されると、蓋６１３のコネクタ６１５と、検体処理装置５００側のコネクタ５０２とが接続し、蓋６１３とバルブ５２２との間の送液管５２６が連結される。
【００９８】
蓋６１３が検体処理装置５００と着脱可能なので、送液管５２６が汚れ等で劣化した場合に、蓋６１３を交換するだけで送液管５２６のメンテナンスが可能となる。
【００９９】
（設置部の蓋の構成例）
設置部５１０には、設置部５１０に対応する蓋６２１を設けてもよい。図１５および図１６は、設置部５１０の蓋６２１の構成例を示す。蓋６２１は、設置部５１０にセットされる検体処理チップ１００を覆うように設けられる。
【０１００】
図１５に例示された蓋６２１は、ヒンジ６２２により検体処理装置本体５０１と接続される。蓋６２１は、ヒンジ６２２の回転により開閉される。蓋６２１に設けられた送液管５２６は、少なくとも一部がラバーチューブ等により構成され、蓋６２１の開閉に応じて変形可能である。
【０１０１】
蓋６２１は、検体処理チップ１００上の所定の位置に設けられるポートを介して、液体を供給または回収するためのコネクタ４００を含んでもよい。ポートは、たとえば液体や試薬の注入用のポート１０１として機能する貫通孔３１０や、液体回収用のポート１０２として機能する貫通孔３１０である。バルブ５２２から延びる送液管５２６の先端が、コネクタ４００の穴４０２と接続する。コネクタ４００を介して、検体処理チップ１００と送液管５２６との間で液体が移送される。これにより、設置部５１０の蓋６２１を閉じるだけで、設置部５１０に設置された検体処理チップ１００とコネクタ４００とを接続できる。
【０１０２】
図１６に例示された蓋６２１は、検体処理装置本体５０１に対して着脱可能である。
【０１０３】
蓋６２１が検体処理装置本体５０１に対して装着されると、蓋６２１のコネクタ６２３と、検体処理装置５００のコネクタ５０３とが接続し、蓋６２１とバルブ５２２の間の送液管５２６が連結される。また、蓋６２１のコネクタ４００が検体処理チップ１００のポートと接続する。コネクタ５０３、６２３および４００を介して、検体処理チップ１００と送液管５２６との間で液体が移送される。
【０１０４】
このように蓋６２１を検体処理装置本体５０１と着脱可能に構成すれば、送液管５２６が汚れ等で劣化した場合に、蓋６２１を交換するだけで送液管５２６のメンテナンスが可能となる。
【０１０５】
（コネクタの構成例）
図１７〜図１９は、コネクタ４００の構成例を示す。
【０１０６】
コネクタ４００は、蓋６２１に設けられている。コネクタ４００は、基板３００の貫通孔３１０にアクセスするための穴４０２を有する。コネクタ４００は、基板３００の貫通孔３１０に対応する位置に設置される。コネクタ４００は、任意の貫通孔３１０に対応する位置にのみ設置されてもよい。
【０１０７】
検体や試薬等の液体は、穴４０２を介して、送液管５２６から検体処理チップ１００に注入される。検体処理チップ１００を流れる液体は、穴４０２を介して、検体処理チップ１００から回収される。穴４０２にプラグ４０１（図７等参照）を挿入することで、任意の貫通孔３１０を封止できる。
【０１０８】
コネクタ４００は、検体処理チップ１００との接触面にガスケット４０３などのシール材を有する。ガスケット４０３は、ポート１０１やポート１０２と穴４０２との間での液漏れや異物混入を抑止する。
【０１０９】
コネクタ４００により液体の注入もしくは回収が実行される貫通孔３１０は、検体処理チップ１００に配置された流路の形状に応じて異なる。そのため、全ての貫通孔３１０に対してコネクタ４００を配置することは必要ではない。
【０１１０】
たとえば、蓋６２１は、コネクタ４００を蓋６２１の内部に収容可能であってもよい。図１８の例では、蓋６２１は、複数のコネクタ４００と、複数のコネクタ４００をそれぞれ蓋６２１の内部および外部に進退させる駆動部６２４とを含む。そして、制御部５３０は、検体処理チップ１００のポート位置に基づいて蓋６２１の内部に収容するコネクタ４００を決定し、決定されたコネクタ４００の収容を蓋６２１に指示する。駆動部６２４は、制御部５３０により指定されたコネクタ４００が蓋６２１の外部に突出している場合には、蓋６２１の内部に後退させる。
【０１１１】
この構成によれば、検体処理チップ１００の使用時に必要なコネクタ４００だけを自動的に検体処理チップ１００に接続できる。また、コネクタ４００が誤った位置に設置されることを抑止できる。
【０１１２】
コネクタ４００は、蓋６２１に着脱可能に構成されてもよい。蓋６２１の下面を示した図１９の例では、蓋６２１は、複数のコネクタ４００を着脱可能に構成されている。検体処理装置５００の使用者は、検体処理チップ１００のポート位置に応じて、必要なコネクタ４００を蓋６２１の所定の位置に装着できる。この場合、たとえば、制御部５３０は、検体処理チップ１００のポート位置に基づいて、コネクタ４００を装着する位置を報知する。報知は、検体処理装置５００のモニタ５３１や、検体処理装置５００に接続されたコンピュータのモニタ（図示せず）に、コネクタ４００を装着すべき位置を表示するなどの方法を採用できる。これにより、簡単な構成で、検体処理チップ１００の使用時に必要なコネクタ４００だけを検体処理チップ１００に接続でき、使用者によるコネクタ４００の誤装着を抑止することができる。
【０１１３】
〈固定器具の構成例〉
図２０〜図２２は、検体処理チップ１００を検体処理装置５００に設置するために用いる固定器具４５０の例を示す。
【０１１４】
図２０に示すように、検体処理チップ１００は、たとえば、固定器具４５１および４５２によって固定される。固定器具４５１と４５２とは、嵌合部材４５３によって固定される。たとえば、検体処理チップ１００は、下側の固定器具４５１に形成された位置決め部４５４によって水平方向の位置決めがされる。図２０の例では、位置決め部４５４は、凹状に窪んだ段差部により構成されている。位置決め部４５４により、検体処理チップ１００と固定器具４５１および４５２との相対位置が決まる。
【０１１５】
図２１は、固定器具４５１および４５２で固定された状態の検体処理チップ１００の側面図を示す。基板３００に流体モジュール２００が接合された検体処理チップ１００が、図２１のように、固定器具で固定される。
【０１１６】
図２２（Ａ）に示されるように、固定器具４５２は、基板３００に対応する箇所に貫通穴からなる開口部４５５を有する。検体処理装置５００のコネクタ４００などは、開口部４５５を介して基板３００に上方からアクセス可能である。また、図２２（Ｂ）に示されるように、固定器具４５１は、基板３００および流体モジュール２００に対応する箇所に貫通穴からなる開口部４５６を有しており、開口部４５６を介して基板３００および流体モジュール２００に下方からアクセス可能である。
【０１１７】
固定器具４５１および４５２に保持された検体処理チップ１００が設置部５１０に設置されるか、あるいは、設置部５１０に固定された固定器具４５１に検体処理チップ１００をセットして固定器具４５２を取り付けることにより、検体処理チップ１００が設置部５１０にセットされる。固定器具４５２を設置部５１０の蓋６２１に固定して、蓋６２１の設置と同時に固定器具４５２が固定器具４５１に取り付けられるようにしてもよい。
【０１１８】
図２２に示したように、固定器具４５１および４５２は、検体処理装置５００に設けられる各種処理ユニットを配置するための取付穴４５７を有していてもよい。図２２の例では、取付穴４５７は、開口部４５５の外側で、固定器具４５２（４５１）の長辺に沿って複数設けられている。
【０１１９】
（各種ユニットの設置例）
図２３は、検体処理装置５００の各種処理工程に用いる処理ユニットの設置例を示す。
【０１２０】
図２３に示すように、たとえば、流体モジュール２００内の液体を加温するためのヒーターユニット（ヒーター５４１）、流体モジュール２００内の液体に磁力を作用させるための磁石ユニット５４２、流体モジュール２００内の液体を冷却するための冷却ユニット５４３、検体処理チップ１００内で対象成分の検出を行うための検出ユニット５４４、流体モジュール２００内の液体の流れを撮影するためのカメラユニット５４５などが、取付穴４５７を介して固定器具４５１または４５２に取り付けられる。コネクタ４００を固定器具４５１または４５２に取り付けてもよい。処理ユニットは、これらのうち複数の機能を備えた複合型のユニットであってもよい。たとえば、液体を加温する機能と、液体に磁力を作用させる機能とを備えた処理ユニットが用いられてもよい。
【０１２１】
これらの処理ユニットと検体処理チップ１００とを固定器具４５１および４５２に取り付けるだけで、各処理ユニットと検体処理チップ１００との相対位置決めを、固定器具４５１（４５２）を介して容易に行うことができる。
【０１２２】
取付穴４５７は、たとえば、所定のピッチＷで複数設けられる。これにより、流体モジュール２００に形成される流路の配置や形状が異なる検体処理チップ１００を用いる場合にも、流路構造に応じて、各処理ユニットの位置をピッチＷ単位で自由に変更できる。ピッチＷは、たとえば基板３００の貫通孔３１０のピッチＨと同じかピッチＨの整数倍にしてもよい。その場合、流体モジュール２００の各流路の位置と各処理ユニットの位置とを容易に一致させることが可能となる。
【０１２３】
〈ヒーターユニット〉
図２４は、検体処理装置５００におけるヒーター５４１の配置例を示す。
【０１２４】
ヒーター５４１は、検体処理チップ１００の温度を調整する。たとえば、流体モジュール２００内でＤＮＡをＰＣＲにより増幅するために、ヒーター５４１が検体処理チップ１００を加温する。より具体的には、ヒーター５４１は、検体処理チップ１００の第２流路１２０に複数の温度ゾーンＴＺ１、ＴＺ２、ＴＺ３（図３７参照）を形成する。ヒーター５４１に複数の温度ゾーンＴＺ１、ＴＺ２、ＴＺ３を形成させることにより、第２流路１２０を流れる液体に各温度ゾーンＴＺ１〜ＴＺ３を通過させるだけで、サーマルサイクル処理ができるようになる。この際、各温度ゾーンＴＺ１〜ＴＺ３はそれぞれ異なる一定温度を維持しておくだけでよいので、ヒーター５４１全体の温度を周期的に変化させてサーマルサイクル処理を行う場合と比べて、温度制御を容易にできる。
【０１２５】
ヒーター５４１は、設置部５１０に設けられる。たとえば、ヒーター５４１は、検体処理チップ１００の下面側の固定器具４５１に取り付けられる。ヒーター５４１は、設置部５１０に設置された検体処理チップ１００の下面側から、検体処理チップ１００の温度を調節する。ヒーター５４１は、温度調節の対象となる流路に対応する位置に配置される。
【０１２６】
ヒーター５４１は、移動可能であってもよい。検体処理装置５００の制御部５３０は、検体処理チップ１００に搭載された流体モジュール２００のうち、温度調節の対象となる流路に対応する位置にヒーター５４１が配置されるように、ヒーター５４１を移動する。
【０１２７】
〈検出ユニット〉
図２５は、検体処理装置５００の検出ユニット５４４の構成例を示す。
【０１２８】
検出ユニット５４４は、たとえば、核酸に結合した標識物質の蛍光を検出する。検出ユニット５４４は、たとえば、フォトマルチプライヤーである。検出ユニット５４４は、たとえば、検体処理チップ１００の上面側の固定器具４５２に取り付けられる。検出ユニット５４４を蓋６２１に設けてもよい。検出ユニット５４４は、検体処理チップ１００に接続されたコネクタ４００の間から蛍光を検出する。検出ユニット５４４は、検体処理チップ１００の下面側の固定器具４５１や、検体処理装置本体５０１に設けられてもよい。この場合、検出ユニット５４４は、検体処理チップ１００の下面側から蛍光を検出する。
【０１２９】
〈磁石ユニット〉
図２６は、検体処理チップ１００内の液体中に含まれる磁性粒子の制御に用いられる磁石ユニット５４２の構成例を示す。磁石ユニット５４２は、担体１３として磁性粒子を用いる場合に、磁性粒子に磁力を作用させて担体１３を集める処理を実行する。これにより、検体処理チップ１００に設けた微小な流路やウェルの中でも、磁力によって液体中の担体１３を容易に集めることができる。
【０１３０】
磁石ユニット５４２は、たとえば、検体処理チップ１００の下面側の固定器具４５１に取り付けられる。磁石ユニット５４２は、検体処理装置本体５０１に設けられてもよい。磁石ユニット５４２は、磁石６４０を含む。磁石６４０は、検体処理チップ１００内の液体に含まれる磁性粒子に磁力を印加する。たとえば、磁石６４０は、磁力によって流体モジュール２００の流路内の所定の位置に磁性粒子を固定する。所定の位置に固定された磁性粒子に対して洗浄用の液体を流すことによって、磁性粒子が洗浄される。磁石ユニット５４２は、たとえば、検体処理チップ１００の長手方向に磁石６４０を移動可能である。
【０１３１】
図示は省略するが、カメラユニット５４５や冷却ユニット５４３についても同様である。
【０１３２】
（検体処理装置の動作）
図２７〜図２９のフローチャートにより、検体処理装置５００の動作例を説明する。
【０１３３】
〈バルブの開閉制御〉
図２７のステップＳ１において、検体処理装置５００は、検体処理チップ１００に付与された識別情報を読み取る。識別情報は、たとえば、バーコードやＱＲコード（登録商標）の形式で付与され、検体処理装置５００は、読取部５３３により識別情報を読み取る。読み取られた情報は、制御部５３０に送られる。
【０１３４】
識別情報は、たとえば、検体処理チップ１００の第１流路１１０〜第６流路１６０の組み合わせや接続部２０２の配置などの流路の構造に応じて決まる情報を含む。識別情報は、検体処理チップ１００の流路の構造に加え、他の要素（たとえば、アッセイ法の種別等）の情報を含んでいてもよい。識別情報は、たとえば、以下の情報を含んでもよい。
・液体を注入する貫通孔３１０のＩＤおよび位置情報
・液体を回収する貫通孔３１０のＩＤおよび位置情報
・液体を注入もしくは回収する順序を表す情報
（順序は、たとえば、上記の貫通孔３１０のＩＤの配列順序により表現される）
・液体を注入もしくは回収するタイミングを表す情報
（タイミングは、たとえば、液体の注入を開始してからの経過時間または注入量により表現される。タイミングは、注入する貫通孔３１０のＩＤ毎に設定される。）
・検査に使用する液体（試薬等）のＩＤ
・検査に使用する液体を格納する位置を示す情報
（格納位置は、たとえば、格納する液体リザーバー５２３を示す番号などにより表現される）
【０１３５】
ステップＳ２において、制御部５３０は、読み取られた識別情報から、バルブの開閉に関する情報を抽出する。制御部５３０は、たとえば、液体の注入または回収に関する貫通孔３１０のＩＤおよび位置情報を抽出する。
【０１３６】
ステップＳ３において、制御部５３０は、対応する情報の有無を判断する。制御部５３０は、バルブの開閉に関する情報が識別情報に含まれていない場合、ステップＳ４に進む。この場合、ステップＳ４において、制御部５３０は、検体処理装置５００のモニタ５３１や検体処理装置５００に接続されたコンピュータのモニタ（図示せず）に、バルブの開閉に関する情報の入力を促す内容を表示する。
【０１３７】
ステップＳ３でバルブの開閉に関する情報が識別情報に含まれていた場合、制御部５３０は、ステップＳ５に進む。ステップＳ５において、制御部５３０は、読取部５３３により検体処理チップ１００から読み取られた識別情報に基づいて、送液部５２０のそれぞれのバルブ５２２の開閉を制御する。バルブの開閉に関する情報を入力部５３２を介して受け付けた場合は、制御部５３０は、入力された識別情報に基づいて、送液部５２０のそれぞれのバルブ５２２の開閉を制御する。
【０１３８】
制御部５３０は、液体の注入または回収に関する貫通孔３１０の位置に対応するバルブ５２２の開閉を制御する。制御部５３０は、液体を注入または回収に関連しない貫通孔３１０の位置に対応するバルブ５２２は、検査中は常時閉じられるように制御する。
【０１３９】
このように、流体モジュール２００の流路の構造を示す識別情報に基づいてバルブ５２２の開閉を制御するように制御部５３０を構成することによって、流体モジュール２００の流路の構造に応じて液体を注入または回収する貫通孔３１０が異なっても、使用者が検体処理チップ１００を使用する度に開閉制御を行うバルブ５２２を個別に指定しなくて済むようになる。
【０１４０】
さらに、入力部５３２に入力された識別情報に基づいて、バルブ５２２の開閉を制御するように制御部５３０を構成することによって、使用者が、検体処理チップ１００の使用時に識別情報を入力するだけで、開閉制御を行うバルブ５２２を決定できるようになる。
【０１４１】
さらに、読取部５３３により検体処理チップ１００から読み取られた識別情報に基づいて、バルブ５２２の開閉を制御するように制御部５３０を構成することによって、検体処理チップ１００の使用時に識別情報を入力する必要もなくなる。このため、バルブ５２２の開閉に関する準備作業が不要となり検体処理装置５００の利便性が向上する。
【０１４２】
〈バルブの開閉タイミングの制御〉
図２８は、制御部５３０がバルブ５２２を開けるタイミングを制御する場合の動作例を示す。
【０１４３】
ステップＳ１０において、制御部５３０は、流体モジュール２００の流路の構造に基づいて、検体処理に使用するバルブ５２２を決定する。制御部５３０は、たとえば、図２７で説明された動作により、流体モジュール２００に液体を注入するために検体処理チップ１００上に設けられたポート１０１の位置を流体モジュール２００の流路の構造に基づいて決定する。つまり、制御部５３０は、液体を注入するためのポート１０１として機能する貫通孔３１０を決定する。制御部５３０は、決定されたポート１０１の位置に基づいて、送液部５２０のそれぞれのバルブ５２２の開閉を制御する。
【０１４４】
ステップＳ１１において、制御部５３０は、使用されないバルブ５２２を閉じる。ステップＳ１２において、制御部５３０は、検体処理に使用するバルブ５２２を開く順序を決定する。制御部５３０は、たとえば、上述の識別情報に含まれる情報（液体を注入もしくは回収する順序を表す情報）に基づいて、バルブ５２２を開ける順序を決定する。
【０１４５】
ステップＳ１３において、制御部５３０は、決定した順序における最終のバルブ５２２の制御を完了したか否かを判断する。最終のバルブ５２２の制御を完了していない場合、制御部５３０は、ステップＳ１４において、検体処理チップ１００への液体注入が開始されてからの経過時間を監視する。制御部５３０は、たとえば、順序が最初のバルブ５２２を開けた時点からの経過時間を監視する。
【０１４６】
ステップＳ１５において、制御部５３０は、検体処理チップ１００への送液タイミングになったか否かを判断する。検体処理チップ１００への送液タイミングになった場合、制御部５３０は、ステップＳ１６において、対応するバルブ５２２を開ける。制御部５３０は、たとえば、上述の経過時間が識別情報から抽出したタイミングになったか否かにより、送液タイミングを判定する。経過時間が送液タイミングに到達していない場合、制御部５３０は、ステップＳ１４に戻って経過時間を監視する。
【０１４７】
制御部５３０は、ステップＳ１４〜Ｓ１６の動作を、検体処理で使用すると決定された全てのバルブ５２２に対して実行するまで繰り返す。最終のバルブ５２２の制御を完了した場合、制御部５３０は、処理を終了する。
【０１４８】
〈液体リザーバーへの液体の格納処理〉
図２９は、検査に使用する液体を液体リザーバーに格納する際の動作例を示す。
【０１４９】
ステップＳ２１は、図２７のステップＳ１と同様の動作である。
【０１５０】
ステップＳ２２において、制御部５３０は、読み取られた識別情報から、液体リザーバー５２３に関する情報を抽出する。制御部５３０は、たとえば、検査に使用する液体（試薬等）を示す情報と検査に使用する液体を格納する位置を示す情報を抽出する。
【０１５１】
ステップＳ２３において、制御部５３０は、対応する情報の有無を判断する。液体リザーバー５２３に関する情報が識別情報に含まれていない場合、ステップＳ２４において、制御部５３０は、液体を入れる液体リザーバー５２３と、液体リザーバー５２３に入れる液体とが不明である旨を、モニタ５３１に表示する。表示は、検体処理装置５００に接続されたコンピュータのモニタ（図示せず）により行ってもよい。
【０１５２】
関連する情報が識別情報に含まれている場合、ステップＳ２５において、制御部５３０は、抽出された情報に基づいて、液体を入れる液体リザーバー５２３と、その液体リザーバー５２３に入れる液体の種別とを、モニタ５３１に表示する。液体リザーバー５２３と液体の種別とを表示することにより、使用者による誤操作が抑止される。表示は、検体処理装置５００に接続されたコンピュータのモニタ（図示せず）により行ってもよい。
【０１５３】
［検体処理チップの構成例］
次に、検体処理チップ１００を具体的な構成例を説明する。上述の検体処理チップ１００を用いてエマルジョンＰＣＲアッセイを実施する例を説明する。
【０１５４】
〈エマルジョンＰＣＲアッセイの説明〉
図３０は、エマルジョンＰＣＲアッセイのフローの例を示す。図３１は、エマルジョンＰＣＲアッセイにおける反応の進行過程を説明する図である。ここでは、核酸１０がＤＮＡであり、担体１３が磁性粒子であるとする。
【０１５５】
ステップＳ３１において、前処理により、血液等の試料からＤＮＡが抽出される（図３１（Ａ）参照）。前処理は、専用の核酸抽出装置を用いて行ってもよいし、検体処理装置５００に前処理機構を設けてもよい。
【０１５６】
ステップＳ３２において、抽出されたＤＮＡは、Ｐｒｅ−ＰＣＲ処理によって増幅される（図３１（Ａ）参照）。Ｐｒｅ−ＰＣＲ処理は、前処理後の抽出液に含まれるＤＮＡを、後続するエマルジョン作成処理が可能となる程度に予備増幅する処理である。Ｐｒｅ−ＰＣＲ処理では、抽出されたＤＮＡと、ポリメラーゼやプライマーを含むＰＣＲ増幅用の試薬とが混合され、サーマルサイクラによる温度制御によって、混合液中のＤＮＡが増幅される。サーマルサイクラは、混合液に対して、複数の異なる温度に変化させる１つのサイクルを複数回繰り返すサーマルサイクル処理を行う。
【０１５７】
ステップＳ３３において、磁性粒子や増幅反応のための試薬１１とＤＮＡとを包含するエマルジョンが形成される（図３１（Ｂ）参照）。つまり、磁性粒子やポリメラーゼ等を含む試薬１１とＤＮＡとの混合液を内部に含む液滴１４が形成され、多数の液滴１４が分散媒体１５中に分散される。液滴１４内に閉じ込められる磁性粒子は、表面に核酸増幅用のプライマー１２が付与されている。液滴１４は、磁性粒子とターゲットＤＮＡ分子とが液滴１４内にそれぞれ１個程度含まれるように形成される。分散媒体１５は混合液に対して非混和性を有する。この例では、混合液は水系であり、分散媒体は油系である。分散媒体１５は、たとえば、オイルである。
【０１５８】
ステップＳ３４において、サーマルサイクラによる温度制御によって、エマルジョンの各液滴１４内で、ＤＮＡが磁性粒子上のプライマー１２と結合し、増幅される（エマルジョンＰＣＲ）（図３１（Ｃ）参照）。これにより、個々の液滴１４内で、ターゲットＤＮＡ分子が増幅する。
【０１５９】
磁性粒子上でＤＮＡを増幅後、ステップＳ３５において、エマルジョンが破壊され、増幅されたＤＮＡを含む磁性粒子が液滴１４から取り出される（エマルジョンブレーク）。液滴１４を破壊するための試薬１６としては、アルコールや界面活性剤などを含む１または複数種類の試薬が用いられる。
【０１６０】
ステップＳ３６において、液滴１４から取り出された磁性粒子は、ＢＦ分離工程により洗浄される（１次洗浄）。ＢＦ分離工程は、増幅されたＤＮＡを含む磁性粒子を磁力によって集磁した状態で洗浄液中を通過させることにより、磁性粒子に付着した不要な物質を除去する処理工程である。１次洗浄工程では、たとえば、アルコールを含む洗浄液が用いられる。アルコールは、磁性粒子上の油膜を除去し、かつ、増幅された二本鎖ＤＮＡを一本鎖に変性させる。
【０１６１】
洗浄後、ステップＳ３７において、磁性粒子上で一本鎖に変性したＤＮＡが、検出用の標識物質１７と結合される（ハイブリダイゼーション）（図３１（Ｄ）参照）。標識物質１７は、たとえば、蛍光を発する物質である。標識物質１７は、検出対象のＤＮＡに特異的に結合するように設計されている。
【０１６２】
ステップＳ３８において、標識物質１７と結合した磁性粒子は、ＢＦ分離工程により洗浄される（２次洗浄）。２次ＢＦ分離工程は、１次ＢＦ分離工程と同様の処理により行われる。２次洗浄工程では、たとえば、ＰＢＳ（リン酸緩衝生理食塩水）が洗浄液として用いられる。ＰＢＳは、ＤＮＡと結合しなかった未反応の標識物質（磁性粒子に非特異的に吸着している標識物質を含む）を除去する。
【０１６３】
ステップＳ３９において、ハイブリダイズされた標識物質１７を介して、ＤＮＡが検出される。ＤＮＡは、たとえば、フローサイトメーターにより検出される。フローサイトメーターにおいて、標識物質１７と結合したＤＮＡを含む磁性粒子がフローセルを流れ、磁性粒子にレーザー光が照射される。照射されたレーザー光によって発せされた標識物質１７の蛍光が検出される。
【０１６４】
ＤＮＡは、画像処理によって検出されてもよい。たとえば、標識物質１７と結合したＤＮＡを含む磁性粒子が平板スライド上あるいは流路上に分散され、分散された磁性粒子がカメラユニットにより撮像される。撮像された画像に基づいて、蛍光を発している磁性粒子数がカウントされる。
【０１６５】
（検体処理チップの流路構成の例）
図３２は、エマルジョンＰＣＲアッセイに用いられる検体処理チップ１００の流路構成の構成例を示す。
【０１６６】
図３２の検体処理チップ１００は、複数種類の機能を有する流体モジュール２００により構成されている。流体モジュールの複数種類の機能は、流体モジュール２００に形成された流路の構成に対応する。図３２の例では、流体モジュール２００は、第１流路１１０、第２流路１２０、第３流路１３０を有する。図３２の例では、流体モジュール２００は、さらに、第４流路１４０、第５流路１５０および第６流路１６０を有する。図３２の例では、各流路は、核酸１０を含む液体の流入側から、第６流路１６０、第１流路１１０、第２流路１２０、第３流路１３０、第４流路１４０、第５流路１５０の順で直列的に接続されている。
【０１６７】
第１流路１１０、第２流路１２０および第３流路１３０は、たとえば、核酸１０を含む液体が連続的に流れるように接続されている。これにより、液体が第１流路１１０から第３流路１３０を通過する過程で液体を停止させる間欠的な液体移送を行う場合と比較して、液体を第１流路１１０から第３流路１３０まで連続的に流すので、検体処理に要する時間を容易に短縮できる。図３２の例の場合、第６流路１６０から第５流路１５０までのすべての流路で液体を連続的に流してもよい。また、図３２の例の場合、たとえば第１流路１１０〜第３流路１３０では液体を連続的に流し、第４流路１４０、第５流路１５０および第６流路１６０のいずれか１つまたは複数では、検体処理のために液体の流れが一時停止されてもよい。
【０１６８】
対象成分であるＤＮＡや試薬等の液体が検体処理チップ１００上の各流体モジュール内の流路を順次流れることにより、エマルジョンＰＣＲアッセイが実行される。図３２の例では、第６流路１６０がＰｒｅ−ＰＣＲを行い、第１流路１１０が液滴１４の形成（エマルジョン化）を行う。第２流路１２０が核酸増幅（ＰＣＲ）を行い、第３流路１３０が液滴１４の破壊（エマルジョンブレーク）を行う。第４流路１４０が担体１３を集める処理（洗浄）を行い、第５流路１５０が増幅産物と標識物質１７との結合（ハイブリダイゼーション）を行う。
【０１６９】
このように、図３２の構成例では、検体処理チップ１００が、破壊により液滴１４から取り出された担体１３を集めるための第４流路１４０と、集められた担体１３上の増幅産物と標識物質１７とを結合させるための第５流路１５０と、をさらに備える。これにより、液滴１４の形成、核酸増幅および液滴１４の破壊のみならず、担体１３を集める処理と増幅産物と標識物質１７とを反応させる処理とを、検体処理チップ１００の流路上で行うことができる。たとえば検体処理チップ１００に形成した多数のウェルに液滴１４を分注するような構成と比較して、これらの流路に液体を流すだけで各処理を行うことができるので、エマルジョンＰＣＲアッセイの一連の処理を容易かつ迅速に行うことができる。
【０１７０】
以下、各流路の構成を、核酸を含む液体が流れる順番に従って説明する。
【０１７１】
〈第６流路〉
図３３は、Ｐｒｅ−ＰＣＲに用いられる第６流路１６０の構成例を示す。第６流路１６０は、チャネル１６１と、試薬や検体を注入する接続部１６２ａおよび１６２ｂと、液体を排出する接続部１６２ｃとを有する。チャネル１６１は、液体の流速制御のため、たとえば菱形に成形されている。
【０１７２】
たとえば、接続部１６２ａから、前処理で抽出されたＤＮＡが注入され、接続部１６２ｂからＰＣＲ増幅用試薬が注入される。ＤＮＡと試薬の混合液は、チャネル１６１を流れる過程で、ヒーター５４１により温度が制御される。温度制御によって、ＤＮＡと試薬が反応し、ＤＮＡが増幅される。増幅されたＤＮＡを含む液体は、接続部１６２ｃを介して、隣接する流体モジュール２００に移送される。
【０１７３】
たとえば、Ｐｒｅ−ＰＣＲが外部の装置により前処理として行われる場合、検体処理チップ１００に第６流路１６０を設けなくてもよい。
【０１７４】
〈第１流路〉
図３４は、エマルジョン形成に用いられる第１流路１１０の構成例を示す。第１流路１１０は、チャネル１１１と、検体や試薬等の液体が注入される接続部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄと、液体が排出される接続部１１２ｅとを有する。なお、第１流路１１０には、接続部１１２ａ又は１１２ｂのいずれかのみが設けられてもよい。チャネル１１１は、たとえば、少なくとも２つのチャネルが交差する交差部分１１３を含む。
【０１７５】
たとえば、Ｐｒｅ−ＰＣＲで増幅されたＤＮＡを含む液体は接続部１１２ａから流入し、担体１３と増幅反応のための試薬１１とを含む液体が接続部１１２ｂから注入される。この例では、担体１３は磁性粒子である。接続部１１２ａと１１２ｂとからそれぞれ注入された液体は、チャネル１１１中で混合され、交差部分１１３に流入する。磁性粒子の粒径は、たとえば、０．５μｍ−３μｍである。接続部１１２ａおよび１１２ｂに送液するために、ポンプ５２１は、圧力Ｐ（１０００ｍｂａｒ≦Ｐ≦１００００ｍｂａｒ）を付加する。
【０１７６】
たとえば、分散媒体１５が、接続部１１２ｃおよび１１２ｄから注入される。分散媒体１５は、たとえばエマルジョン形成用のオイルである。注入されたオイルは、それぞれ、異なる経路で交差部分１１３に流入する。接続部１１２ａにオイルを送液するために、ポンプ５２１は、圧力Ｐ（１０００ｍｂａｒ≦Ｐ≦１００００ｍｂａｒ）を付加する。交差部分１１３において混合液の流れと分散媒体１５の流れとが交差することにより、エマルジョンが形成される。
【０１７７】
ポンプ５２１に付加された圧力への耐性を高めるため、本実施例では、基板３００の厚さｄを２ｍｍ以上にすることが好ましい。たとえば送液の圧力を８０００ｍｂａｒ程度にすると、基板３００が薄すぎる場合には割れが生じるおそれがある。基板３００の厚さｄを２ｍｍ以上にすることにより、基板３００の割れが抑止される。
【０１７８】
図３５は、交差部分１１３の構成例を示す。
【０１７９】
図３５の例では、第１流路１１０は、混合液が流れる第１チャネル１１１ａと、混合液に対して非混和性を有する分散媒体１５が流れる第２チャネル１１１ｂと、第１チャネル１１１ａと第２チャネル１１１ｂとが交わる交差部分１１３とを含む。これにより、混合液の流れに対して、分散媒体１５の流れによってせん断力を付与して、混合液の液滴１４を効率的に形成することができる。
【０１８０】
図３５の例では、交差部分１１３は、第１チャネル１１１ａと第２チャネル１１１ｂとが直交するように形成されている。また、交差部分１１３では、第１チャネル１１１ａと、排出用の接続部１１２ｅにつながる第３チャネル１１１ｃとが直線状に形成され、第２チャネル１１１ｂが第１チャネル１１１ａおよび第３チャネル１１１ｃに対して直交するように接続されている。また、交差部分１１３では、２つの第２チャネル１１１ｂが、１つの第１チャネル１１１ａを両側から挟み込むように交差している。
【０１８１】
交差部分１１３における各チャネル１１１ａ〜１１１ｃの幅Ｗ１は、たとえば、５μｍ以上１００μｍ以下である。これにより、液滴１４の生成速度（つまり、単位時間当たりに生成する液滴数）を十分に確保しつつ、チャネル１１１ａ〜１１１ｃの詰まりを抑制することができる。本実施例では、チャネル１１１ａ〜１１１ｃの幅Ｗ１は約２０μｍである。
【０１８２】
ＤＮＡと試薬の混合液は、第１チャネル１１１ａを流れて交差部分１１３に流れ込む。図３５の上下方向の第２チャネル１１１ｂから交差部分１１３にオイルが流入する。混合液は、交差部分１１３においてオイルによって挟まれることにより生じたせん断力によって分断され、液滴１４となる。分断された液滴１４が交差部分１１３に流入したオイルに包まれることにより、エマルジョンが形成される。エマルジョンとなった試料流は、第３チャネル１１１ｃを進み、接続部１１２ｅを介して、隣接する第２流路１２０に移送される。
【０１８３】
制御部５３０は、第１流路１１０に混合液と分散媒体１５とを圧力を印加して移送し、液滴１４を形成するように送液部５２０による混合液と分散媒体１５との供給圧力を制御する。これにより、たとえばウェルに貯留した分散媒体１５中に混合液を滴下するような構成と比較して、圧力を印加した分散媒体１５中で連続的に液滴１４を形成できる。その結果、高速で液滴１４を生成できる。
【０１８４】
たとえば、ＤＮＡと試薬の混合液は、０．４μＬ／ｍｉｎ〜７μＬ／ｍｉｎのフローレートで交差部分１１３に流入し、オイルは、１μＬ／ｍｉｎ〜５０μＬ／ｍｉｎのフローレートで交差部分１１３に流入する。フローレートは、ポンプ５２１が付加する圧力により制御される。たとえば、ＤＮＡと試薬の混合液を２μＬ／ｍｉｎ（約５２００ｍｂａｒ）、オイルを１４μＬ／ｍｉｎ（約８２００ｍｂａｒ）のフローレートでそれぞれ交差部分１１３に流入させることで、約１千万個／ｍｉｎの液滴１４が形成される。
【０１８５】
制御部５３０は、たとえば６０万個／分以上、１８００万個／分以下の割合で液滴１４を形成するように、送液部５２０の圧力を制御する。このように高速で液滴１４を形成することにより、検体処理に要する時間を短縮することができる。なお、高速で液滴１４を形成する場合には、個々の液滴１４の粒径や、生成速度のばらつきなどを精密に制御することが難しくなる。これに対し、本実施形態では、第３流路１３０において増幅処理後の液滴１４を破壊することにより、液滴１４の粒径や生成速度などの正確な制御を不要とすることができるので、核酸検出の精度に影響を及ぼすことなく、液滴形成を高速化できる。
【０１８６】
このように高速で液滴１４を形成するためには、高い圧力を検体処理チップ１００に印加する必要がある。上記の通り、基板３００の厚みｄの設定や、基板３００の材料の選定により、容易に、高い圧力に耐える基板３００を得ることができる。さらに、基板３００に設けた貫通孔３１０を液体注入用のポート１０１として用いることにより、検体処理チップ１００の液体注入用のポート１０１の耐圧力性能を、容易に高めることができる。貫通孔３１０を厚み方向の貫通孔などの単純な形状に形成することも、耐圧力性能を高める点で効果的である。
【０１８７】
なお、図３５の例では、交差部分１１３は、混合液の流入する第１チャネル１１１ａが１つ、オイルの流入する第２チャネル１１１ｂが２つ、エマルジョンが流出する第３チャネル１１１ｃが１つの、合計４つのチャネル１１１により十字に形成されている。図３６の例では、交差部分１１３が、３つのチャネル１１１によりＴ字状に形成されている。図３６の例では、１つの第１チャネル１１１ａから混合液が流入し、１つの第２チャネル１１１ｂからオイルが流入する。オイルの流れのせん断力により、混合液がオイル中で液滴となり、エマルジョンが形成される。エマルジョン化した試料流が１つの第３チャネル１１１ｃから流出する。
【０１８８】
〈第２流路〉
図３７は、エマルジョンＰＣＲに用いられる第２流路１２０の構成例を示す。第２流路１２０は、チャネル１２１と、液体が流入する接続部１２２ａと、液体が排出される接続部１２２ｂとを有する。
【０１８９】
第２流路１２０は、たとえば、液滴１４が複数の温度ゾーンＴＺを交互に通過するように形成されている。これにより、液滴１４を第２流路１２０内で移送するだけで、サーマルサイクル処理を実施することができる。すなわち、たとえば第２流路１２０中で液滴１４を停止させて、ヒーター５４１の温度を周期的に変化させるような構成と比較して、処理を迅速に行える。また、検体処理チップ１００を扱う検体処理装置５００側の動作制御も簡素化できる。温度ゾーンＴＺは、３つ以外の他の数でもよい。
【０１９０】
図３７の例では、チャネル１２１は、ヒーター５４１により形成される複数の温度ゾーンＴＺ１〜ＴＺ３を複数回経由するような蛇行構造を有する。チャネル１２１が各温度ゾーンＴＺ１〜ＴＺ３を経由する回数は、サーマルサイクル数に対応する。即ち、第２流路１２０は、複数の温度ゾーンＴＺを横切り、サーマルサイクル数に応じた回数分だけ複数の温度ゾーンＴＺを往復する形状に形成されている。これにより、第２流路１２０に液滴１４を含んだエマルジョンを通過させるだけで、容易に、所望のサイクル数のサーマルサイクル処理を実施できる。
【０１９１】
エマルジョンＰＣＲのサーマルサイクル数は、たとえば、４０サイクル程度に設定される。したがって、図３７では簡略化して図示しているが、チャネル１２１は、各温度ゾーンＴＺ１〜ＴＺ３を４０回程度横切るように、サイクル数に応じた回数分の往復形状あるいは蛇行形状に形成される。
【０１９２】
図３７に示すように、それぞれの液滴１４内のＤＮＡは、チャネル１２１を流れる過程で増幅される。増幅されたＤＮＡを含む液滴１４は、接続部１２２ｂを介して、隣接する第３流路１３０に移送される。
【０１９３】
〈第３流路〉
図３８は、エマルジョンのブレークに用いられる第３流路１３０の構成例を示す。第３流路１３０は、複数の液体を混合する機能を有する。第３流路１３０は、チャネル１３１と、エマルジョンや液滴を破壊するための試薬１６が流入する接続部１３２ａ、１３２ｂおよび１３２ｃと、液体が排出される接続部１３２ｄとを含む。
【０１９４】
たとえば、エマルジョンＰＣＲ工程を経たエマルジョンが接続部１３２ｂから流入し、液滴を破壊するための試薬１６が接続部１３２ａおよび１３２ｃから流入する。エマルジョンと、液滴を破壊するための試薬１６は、チャネル１３１を流れる過程で混合され、エマルジョン中の液滴１４が破壊される。チャネル１３１は、液体の混合が促進されるような形状で構成される。
【０１９５】
たとえば、第３流路１３０は、液滴１４と液滴を破壊するための試薬１６とを混合するための乱流を生成するように曲がった形状を有する。これにより、曲がった第３流路１３０を通過する際に液滴１４と液滴を破壊するための試薬１６とを攪拌できるので、混合を促進できる。
【０１９６】
具体的には、第３流路１３０は、たとえば蛇行形状を有する。これにより、第３流路１３０に、湾曲または屈曲した部分を多数設けることができるので、より効果的に、混合を促進できる。図３８の構成例では、第３流路１３０は、複数の屈曲部１３３と、屈曲部１３３間を接続する複数の直線部１３４とを含む。言い換えると、第３流路１３０は、直線部１３４が屈曲部１３３で反対側に折り返された折り返し構造を有する。これにより、液体が直線部１３４と屈曲部１３３とを交互に通過することにより、繰り返し乱流を生成して攪拌できる。その結果、より一層効果的に、混合を促進できる。液滴１４から取り出された磁性粒子は、接続部１３２ｄを介して、隣接の第４流路１４０に移送される。
【０１９７】
〈第４流路〉
図３９は、洗浄工程（１次洗浄）で用いられる第４流路１４０の構成例を示す。第４流路１４０は、チャネル１４１と、液体が流入する接続部１４２ａおよび１４２ｂと、液体が排出される接続部１４２ｃおよび１４２ｄとを含む。
【０１９８】
第４流路１４０は、たとえば、磁性粒子を磁力によって捕捉して、磁性粒子を第４流路１４０に沿う方向に往復移動させるための直線部１４３を含む。これにより、直線部１４３上で磁性粒子を容易に集めて洗浄することができる。また、洗浄液中で磁性粒子を直線部１４３上で往復移動させることにより、磁性粒子が互いに固着して塊状になることが抑止できる。直線部１４３は、たとえば、略長方形の形状など、所定方向に直線状に延びる形状を有する。図３９の例では、チャネル１４１の全体が直線部１４３となっている。直線部１４３がチャネル１４１の一部として形成されていてもよい。
【０１９９】
図３９の例では、流入側の接続部１４２ａおよび１４２ｂが直線部１４３の一端側に接続され、排出側の接続部１４２ｃおよび１４２ｄが直線部１４３の他端側に接続される。接続部１４２ａおよび１４２ｂの一方は、洗浄液を供給するための接続部であり、接続部１４２ａおよび１４２ｂの他方は、磁性粒子を供給するための接続部である。また、接続部１４２ｃおよび１４２ｄの一方は、洗浄液を排出するための接続部であり、接続部１４２ｃおよび１４２ｄの他方は、次の流路へ磁性粒子を送り出すための接続部である。これにより、磁性粒子を第４流路１４０内に送り込む動作、洗浄液を第４流路１４０に流しつつ排出する動作、洗浄後の磁性粒子を第４流路１４０から送り出す動作を、それぞれ同じ方向に液体を流すことにより行うことができる。そのため、液体の逆流が生じないので、洗浄工程を効率的に行える。
【０２００】
また、図３９の例では、直線部１４３は、液体を流入させるための接続部１４２ａにおける流路幅Ｗ２よりも大きい流路幅Ｗ３を有する。これにより、直線部１４３を、磁性粒子を洗浄液に十分に接触させることが可能な幅広形状とすることができる。その結果、洗浄効率を高めることができる。
【０２０１】
図４０は、第４流路１４０により磁性粒子を洗浄・濃縮する動作例を示す。接続部１４２ａから磁性粒子を含む液体がチャネル１４１に流れる。液体中の磁性粒子は、磁石６４０の磁力により濃縮される。磁石６４０は、直線部１４３の長手方向に往復移動できる。磁性粒子は、磁石６４０の往復運動に追従し、直線部１４３内を往復移動しながら凝集される。
【０２０２】
接続部１４２ｂからは、洗浄液が供給される。洗浄液は、接続部１４２ｂから直線部１４３を通過して接続部１４２ｄに向けて連続的に流れる。接続部１４２ｄは、洗浄液を排出するためのドレーンとして機能する。洗浄液の流れの中で磁性粒子が磁石６４０の動作に追従して直線部１４３内を往復移動することにより、洗浄処理が行われる。磁性粒子が磁石６４０の動作に追従して直線部１４３内を往復移動することにより、磁性粒子が互いに固着して塊状になることが抑止される。
【０２０３】
１次洗浄工程では、アルコールを含む洗浄液が用いられる。洗浄液を用いた１次洗浄により、磁性粒子上の油膜が除去され、増幅された二本鎖ＤＮＡが一本鎖に変性される。洗浄・濃縮された磁性粒子は、接続部１４２ｃから排出され、隣接する第５流路１５０に移送される。
【０２０４】
〈第５流路〉
図４１は、ハイブリダイゼーション工程で用いられる第５流路１５０の構成例を示す。磁性粒子は、第５流路１５０において、標識物質を含む試薬と混合され、サーマルサイクルに供される。第５流路１５０は、図３３の第６流路１６０と同様の構成とすることができる。すなわち、第５流路１５０は、液体を流入させるための一方の接続部１５２ａおよび１５２ｂと、液体を流出させるための他方の接続部１５２ｃと、流入側の接続部１５２ａおよび１５２ｂと流出側の接続部１５２ｃとの間をつなぐチャネル１５１とを含む。
【０２０５】
図４１の構成例では、たとえば、接続部１５２ａから磁性粒子を含む液体が移送され、接続部１５２ｂから標識物質１７を含む試薬が注入される。サーマルサイクルによって、磁性粒子上のＤＮＡと標識物質１７が結合する。
【０２０６】
図４１の構成例では、第５流路１５０のチャネル１５１は、流路幅Ｗ４が液体の流通方向に沿って変化している。すなわち、チャネル１５１の上流側から流通方向に沿って徐々に幅が大きくなり、略中央の位置から下流側に向けて徐々に幅が小さくなっている。図４１の例では、チャネル１５１は菱形形状を有する。このように流路幅Ｗ４を流通方向に沿って変化させることにより、チャネル１５１の内部における液体の流速を制御させることができる。その結果、他の流路における流速とは異なる、核酸１０の増幅産物と標識物質１７とを結合させるのに適した流速に制御することができる。
【０２０７】
標識物質１７とのハイブリダイゼーション（結合）後の２次洗浄工程は、第５流路１５０で行うようにしてもよい。たとえば図４１において、磁石６４０（図４０参照）によって磁性粒子をチャネル１５１内に集磁した状態で、接続部１５２ｂから洗浄液が注入される。２次洗浄工程では、ＰＢＳが洗浄液として用いられる。洗浄液を用いた２次洗浄により、ＤＮＡと結合しなかった未反応の標識物質１７（磁性粒子に非特異的に吸着している標識物質を含む）が除去される。この場合、第４流路１４０（図３９参照）と同様に、第５流路１５０にもドレーン用の排出側の接続部１５２を設けるのがよい。２次洗浄後の標識物質１７を含む磁性粒子は、接続部１５２ｃから排出される。
【０２０８】
なお、ハイブリダイゼーションを行う第５流路１５０の下流側に、２次洗浄を行う第４流路１４０を追加してもよい。
【０２０９】
〈流路構成の変形例〉
他の構成例として、１つの第４流路１４０（図３９参照）において、１次洗浄、ハイブリダイゼーションおよび２次洗浄を実施するように構成してもよい。この場合、接続部１４２ａからエマルジョンブレーク後の試料をチャネル１４１に導入して磁石６４０により集磁しておく。接続部１４２ｂから、１次洗浄用のアルコール含有洗浄液、ハイブリダイゼーション用の標識試薬、２次洗浄用の洗浄液（ＰＢＳ）を順番に注入して、各工程の処理を実行する。この場合、第４流路１４０の下流側の第５流路１５０を設ける必要はない。
【０２１０】
（検出工程の説明）
２次洗浄後の標識物質１７を含む磁性粒子は、たとえばフローサイトメーターや画像解析により検出される。フローサイトメーターで検出するため、標識物質１７を含む磁性粒子は、たとえば、検体処理装置５００から回収され、検出部５５０や、装置外に設けられたフローサイトメーターに移送される。また、標識物質１７を含む磁性粒子は、検体処理装置５００の検出ユニット５４４によって標識に基づく蛍光などが検出される。また、標識物質１７を含む磁性粒子は、検体処理装置５００のカメラユニット５４５によって撮像され、検体処理装置５００又は検体処理装置５００に接続されたコンピュータによって撮像された画像が解析される。
【０２１１】
（検体処理チップの他の構成例）
図３２では、第１流路１１０、第２流路１２０、第３流路１３０を有する検体処理チップ１００の構成例を示したが、以下では、検体処理チップの他の構成例について説明する。
【０２１２】
図４２に示す検体処理チップ１００Ａは、検体処理装置５００に設置され、検体中の核酸１０を処理するための検体処理チップである。検体処理チップ１００Ａは、液滴１４中で増幅された核酸１０の増幅産物が結合した担体１３を含む液滴１４と、液滴１４を破壊するための試薬１６とを混合し、液滴１４を破壊するための破壊流路７１０を備える。破壊流路７１０は、上記第３流路１３０と同様の機能を有し、図３８に示した上記第３流路１３０と同様の構成を採用することができる。検体処理チップ１００Ａは、図４２のように破壊流路７１０のみを備えている構成であってよい。
【０２１３】
この構成により、本実施形態の検体処理チップ１００Ａでは、液滴１４中で増幅された核酸１０の増幅産物が結合した担体１３を含む液滴１４が破壊流路７１０に流入し、液滴１４を破壊するための試薬１６が破壊流路７１０に流入する。液滴１４および液滴１４を破壊するための試薬１６は、破壊流路７１０において混合される。液滴１４と試薬１６との混合によって液滴１４が破壊される。液滴１４が破壊されることによって、液滴１４中で増幅された核酸１０の増幅産物が結合した担体１３が破壊流路７１０中に取り出される。このように、破壊流路７１０において増幅処理後の液滴１４を破壊することにより、担体１３に担持させた核酸１０を液滴１４中から取り出すことができる。
【０２１４】
破壊流路７１０によって、担体１３に担持させた核酸１０を液滴１４中から取り出すことができるので、たとえば取り出された担体１３を検体処理チップ１００Ａから取り出して集め、集めた担体１３上の増幅産物と標識物質１７とを結合させることにより、液滴１４中から取り出された核酸１０を検出できる。その結果、核酸１０を液滴１４内に包含させたままの状態で核酸１０の検出を行う場合と異なり、液滴１４の粒径や生成速度などの正確な制御を必要とすることなく、検体処理チップ１００Ａ内で検体を処理することができる。
【０２１５】
破壊流路７１０は、たとえば、液滴１４を流入させるための接続部１３２ｂ、および、液滴１４を破壊するための試薬１６を流入させるための接続部１３２ａを含む。
【０２１６】
この構成により、本実施形態の検体処理チップ１００Ａでは、接続部１３２ｂから、液滴１４中で増幅された核酸１０の増幅産物が結合した担体１３を含む液滴１４が流入し、接続部１３２ａから、液滴１４を破壊するための試薬１６が流入する。接続部１３２ａおよび接続部１３２ｂには、たとえば外部の検体処理装置５００の送液管５２６などを介して液体が供給される。これにより、外部の検体処理装置５００を用いて自動的な液体移送を行う際、破壊流路７１０への液滴１４および試薬１６の移送を容易に行うことができる。
【０２１７】
図４３の構成例では、検体処理チップ１００Ａは、破壊により液滴１４から取り出された担体１３を集め、集められた担体１３上の増幅産物と増幅産物を検出するための標識物質１７とを結合させるための標識流路７２０をさらに備える。標識流路７２０には、上記第４流路１４０と同様の構成を採用することができる。つまり、検体処理チップ１００Ａは、第３流路１３０および第４流路１４０を備える構成であってもよい。
【０２１８】
この場合、破壊流路７１０での液滴破壊によって液滴１４中から取り出された担体１３を含む液体は、標識流路７２０に流入する。標識流路７２０では、流入した担体１３が集められ、集められた担体１３上の増幅産物と標識物質１７とが結合する。これにより、標識物質１７の存在を検出することによって液滴１４中から取り出された核酸１０を検出できる。
【０２１９】
検体処理チップ１００Ａが、破壊流路７１０に加えて標識流路７２０を備えることにより、液滴１４中で増幅された核酸１０の増幅産物が結合した担体１３を液滴１４中から取り出す処理だけでなく、取り出された担体１３を集めて担体１３上の増幅産物と標識物質１７とを結合させる処理を、検体処理チップ１００Ａの流路上で行うことができる。たとえば検体処理チップに形成した多数のウェルに液滴１４を分注して液滴１４を破壊した後で、別のウェルに液滴１４から取り出された担体１３を集めて増幅産物と標識物質１７とを結合させる処理を行うような構成と比較して、これらの流路に液体を流すだけで各処理を行うことができるので、エマルジョンＰＣＲアッセイに関わる処理を検体処理チップ１００Ａ内で容易かつ迅速に行うことができる。
【０２２０】
〈検体処理チップの流路構成例〉
図４４は、検体処理チップ１００Ａの流路構成の例を示す。図４４の検体処理チップ１００Ａは、破壊流路７１０および標識流路７２０を備える流体モジュール２００と、流体モジュール２００が配置される基板３００（図３参照）とを備える。図４４の例では、流体モジュール２００には、破壊流路７１０および標識流路７２０が一体的に形成されている。破壊流路７１０が形成された流体モジュール２００と、標識流路７２０が形成された流体モジュール２００とが基板３００に配置されてもよい。基板３００には、流体モジュール２００に液体を導入するためのポート１０１（図７参照）および流体モジュール２００から液体を送り出すためのポート１０２（図７参照）の少なくとも１つが設けられている。これにより、液体の導入や液体の回収が容易にできる。
【０２２１】
破壊流路７１０および標識流路７２０は、核酸１０を含む液体の流入側からこの順で直列的に接続されている。破壊流路７１０および標識流路７２０は、核酸１０を含む液体が連続的に流れるように接続されている。これにより、破壊流路７１０におけるエマルジョンブレーク処理後の液体が、他の流路を介さずに、標識流路７２０に直接流入する。液体を連続的に流すので、検体処理に要する時間を容易に短縮できる。
【０２２２】
図４４の構成例においても、破壊流路７１０は、図３８の第３流路１３０と基本的に同様の構造を有している。すなわち、第３流路１３０は、チャネル１３１と、エマルジョンや液滴を破壊するための試薬１６が流入する接続部１３２ａ、１３２ｂおよび１３２ｃと、液体が排出される接続部１３２ｄとを含む。
【０２２３】
図４４の構成例では、破壊流路７１０は、流路の一端側に、洗浄液を供給するための接続部および標識物質１７を供給するための接続部を含む。ここで、図４４の構成例では、破壊流路７１０の接続部１３２ａが、液滴を破壊するための試薬１６および洗浄液の共通の接続部となっている。接続部１３２ａには、破壊流路７１０において液滴を破壊するための試薬１６、標識流路７２０における１次洗浄工程（図３０参照）に用いるアルコールを含む洗浄液、および、標識流路７２０における２次洗浄工程（図３０参照）に用いる洗浄液であるＰＢＳが供給される。接続部１３２ｂには、液滴１４を含むエマルジョンが供給される。接続部１３２ｃには、標識物質１７が供給される。洗浄液や標識物質１７は、破壊流路７１０を通過し、破壊流路７１０の他端側の接続部１３２ｄを介して標識流路７２０に流入する。
【０２２４】
破壊流路７１０は、たとえば、液滴１４と液滴１４を破壊するための試薬１６とを混合するために曲がった形状を有する。曲がった破壊流路７１０を液滴１４と試薬１６とが通過する際に攪拌されるので、混合が促進される。破壊流路７１０は、たとえば蛇行形状を有する。つまり、破壊流路７１０に、逆向きに曲がる部分が交互に設けられる。破壊流路７１０を通過する液滴１４と試薬１６との流れが交互に逆向きに曲げられることにより、攪拌される。その結果、混合が促進される。破壊流路７１０は、たとえば、複数の屈曲部１３３と、屈曲部１３３間を接続する複数の直線部１３４とを含む。直線部１３４での直線状の流れを屈曲部１３３において強制的に曲げることにより液滴１４と試薬１６との攪拌が促進される。このように、これらの流路形状の１つを採用し、または複数を組み合わせる場合、破壊流路７１０を通過する際に液滴１４と液滴を破壊するための試薬１６とを攪拌できるので、液体の混合を促進できる。
【０２２５】
標識流路７２０は、図３９の第４流路１４０と同様の構造を有している。標識流路７２０は、チャネル１４１と、液体が流入する接続部１４２ａと、液体が排出される接続部１４２ｃおよび１４２ｄとを含む。
【０２２６】
標識流路７２０は、磁性粒子を磁力によって捕捉された磁性粒子を標識流路７２０に沿う方向に往復移動させるための直線部１４３を含む。これにより、流路が屈曲している場合と異なり、直線状の流れの中で磁性粒子を集めることができる。そのため、直線部１４３において磁性粒子を容易に集めて洗浄することができる。また、洗浄液中で磁性粒子を直線部１４３上で往復移動させることにより、磁性粒子が互いに固着して塊状になることが抑止できる。直線部１４３の流路幅と、接続部１４２ａの流路幅との関係は、図３９の第４流路１４０と同様である。幅広形状の直線部１４３によって、十分な量の洗浄液で流路中に供給できるので、磁性粒子と洗浄液とが十分に接触する。その結果、洗浄効率を高めることができる。
【０２２７】
標識流路７２０は、流路の一端側に、破壊により液滴１４から取り出された磁性粒子を含む液体、洗浄液および標識物質１７を流入させるための接続部１４２ａを含む。標識流路７２０は、流路の他端側に、担体１３上の増幅産物に標識物質１７が反応した担体１３を送り出すための接続部１４２ｃ、および洗浄液を排出するための接続部１４２ｄを含む。これにより、破壊により液滴１４に含まれていた磁性粒子を標識流路７２０内に送り込む動作、洗浄液を標識流路７２０に流しつつ排出する動作、ハイブリダイゼーション後の担体１３を標識流路７２０から送り出す動作において液体の逆流が生じない。つまり、液体を同一方向にのみ流して処理を行うことができるので、各処理工程を効率的に行える。
【０２２８】
〈混合を促進するための構造〉
破壊流路７１０および上記第３流路１３０（図３８参照）には、流路の内壁に液滴１４と試薬１６との混合を促進するための構造を設けてもよい。図４５の構成例では、破壊流路７１０は、流路の内壁に、液滴１４と液滴１４を破壊するための試薬１６とを混合するための複数の突起７１５を有する。複数の突起７１５によって液滴１４および試薬１６の流れの中で乱流を生成することができる。液滴１４および試薬１６の流れが乱流となることによって、液滴１４と試薬１６とが攪拌されて混合が促進されるので、液滴１４を効率的に破壊できる。その結果、破壊流路７１０の流路長さを短縮することができる。
【０２２９】
図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）は、複数の突起７１５の第１の構成例を示す。第１の構成例では、破壊流路７１０には、流路の内壁に平板状の突起７１５が複数形成されている。突起７１５は、流路の内側面から内側に向けて突出するように形成されている。突起７１５は、流路の下流側に向けて傾斜している。複数の突起７１５の各々は、流路に沿って所定間隔を隔てて概ね平行に並んで配置されている。複数の突起７１５は、流路の一方の内側面と、流路の一方の内側面に対向する他方の内側面とに設けられている。液滴１４および試薬１６の流れが、複数の突起７１５によって流路内で蛇行するように乱されることにより、液滴１４および試薬１６が攪拌される。
【０２３０】
図４５（Ｃ）および図４５（Ｄ）は、複数の突起７１５の第２の構成例を示す。第２の構成例では、破壊流路７１０には、流路の内壁に半球状の突起７１５が複数形成されている。突起７１５は、流路の内底面から上側に向けて半球状に突出するように形成されている。複数の半球状の突起７１５は、流路内で規則的またはランダムに配置されている。複数の突起７１５によって乱流が形成されることにより、液滴１４および試薬１６が攪拌される。
【０２３１】
〈リザーバー構造〉
図４６は、検体処理チップ１００Ａに液体を貯留可能なリザーバー７５０を設けた構成例を示す。図４６の構成例では、検体処理チップ１００Ａは、ポート上に、流体モジュール２００に導入する液体を貯留するためのリザーバー７５０ａまたは流体モジュール２００から送り出される液体を貯留するためのリザーバー７５０ｂを有する。
【０２３２】
リザーバー７５０は、流体モジュール２００に供給する液滴や試薬などを貯留し、または流路での処理を経て流体モジュール２００から送り出された液体を貯留するためのものである。流体モジュール２００に導入する液体を貯留するためのリザーバー７５０ａを設ける場合、流体モジュール２００に供する液滴を、ピペッターを用いて簡便に投入することができる。リザーバー７５０ａが検体処理チップ１００Ａの表面上に配置されるので、ピペッターを用いるユーザが、液体をリザーバー７５０ａ内に容易に分注できる。流体モジュール２００から送り出される液体を貯留するためのリザーバー７５０ｂを設ける場合、流路での処理を終えた液体を、次の処理に移るまで貯留させておくことができる。次の処理のためにリザーバー７５０ｂから液体を取り出す作業も、ピペッターを用いて容易におこなうことができる。
【０２３３】
また、検体を含んだ液体を貯留するための構造を検体処理チップ１００Ａに設けることができるので、検体処理装置５００の送液管５２６などの送液経路を利用することなく、検体を含んだ液体をリザーバー７５０ａから流体モジュール２００に送り込むことができる。検体処理装置５００の送液管５２６を利用して検体を流体モジュール２００に送り込む場合、送液管５２６中に残留した検体が、次に処理を行う他の検体と混ざる可能性がある。このため、検体処理装置５００の送液管５２６を利用して検体を流体モジュール２００に送り込む場合、検体処理を行う度に送液管５２６内を洗浄する処理を行うとか、送液管５２６を交換するようにすることが望ましい。検体処理チップ１００Ａがリザーバー７５０ａを備える構成では、検体を検体処理装置５００側から送り込む必要がないため、送液管５２６の洗浄や、送液管５２６の交換を行うことなく、検体処理チップ１００Ａへ検体を送り込む際のコンタミネーションを防止できる。流体モジュール２００での処理を終えた検体を含む液体を回収する場合も、検体を含む液体を、検体処理装置５００の送液管５２６を利用して送り出すことなく、検体処理チップ１００Ａのリザーバー７５０ｂに貯留することができる。そのため、送液管５２６の洗浄や、送液管５２６の交換を行うことなく、検体処理チップ１００Ａから検体を回収する際のコンタミネーションを防止できる。
【０２３４】
リザーバー７５０が検体処理チップ１００Ａに設けられる構成では、流体モジュール２００に供給する液体を貯留する構造と、流体モジュール２００との間の液体の移動距離を極力短縮できる。たとえば、検体処理装置５００の検体保持部５２４（図１９参照）から送液管５２６を介して検体を送り込む構成では、検体保持部５２４と流体モジュール２００との間を送液管５２６やコネクタ４００などを介して接続するため、リザーバー７５０が検体処理チップ１００Ａに設けられる構成と比較して、液体の移動距離が長くなる。そのため、リザーバー７５０が検体処理チップ１００Ａに設けられる構成では、液体の移動距離を短縮できる分、検体処理装置５００による送液制御の応答性を向上させることができる。ポート上にリザーバー７５０を設ける構成は、図７〜図９に示した構成例に適用してもよい。
【０２３５】
リザーバー７５０は、ポート上で基板３００に接合されている。リザーバー７５０の接合方法には、基板３００と流体モジュール２００との接合方法と同様の、固相接合や接着剤を用いるなどの接合方法が採用できる。リザーバー７５０は、基板３００に一体形成されてもよい。
【０２３６】
流体モジュール２００に導入する液体を貯留するためのリザーバー７５０ａは、流体モジュール２００に液体を導入するためのポート１０１上に形成される。流体モジュール２００から送り出される液体を貯留するためのリザーバー７５０ｂは、流体モジュール２００から液体を送り出すためのポート１０２上に形成される。
【０２３７】
リザーバー７５０は、貯留する液体に応じた容積を有する。リザーバー７５０は、筒状形状の一端でポートと接続され、他端が開放されている。リザーバー７５０は、開放された他端側から供給される液体を貯留できる。
【０２３８】
リザーバー７５０は、上部にポート１０１、１０２の径より大きい開口が形成されている。このようにすることにより、ピペッターによるリザーバー７５０の内部へのアクセスが容易になる。そのため、リザーバー７５０ａに対して、流体モジュール２００に用いる液体を、使用者がピペッターを用いて極めて容易に分注することができる。同様に、リザーバー７５０ｂから、使用者がピペッターを用いて、処理を終えた液体の吸引を極めて容易に行うことができる。
【０２３９】
図４６の構成例では、たとえば、リザーバー７５１が、標識物質１７を含む試薬を貯留するリザーバー７５０ａであり、リザーバー７５２が、液滴１４を含むエマルジョンを貯留するリザーバー７５０ａである。リザーバー７５３が、流体モジュール２００の破壊流路７１０および標識流路７２０を通過して送り出される試料回収用のリザーバー７５０ｂである。
【０２４０】
また、検体処理チップ１００Ａは、ポート上に、検体処理チップ１００Ａに液体を導入するための導入管７６０ａまたは検体処理チップ１００Ａから液体を導出するための導出管７６０ｂを有する。導入管７６０ａは、液体を導入するためのポート１０１上で基板３００に接合され、導出管７６０ｂは、液体を送り出すためのポート１０２上で基板３００に接合されている。図４６の構成例では、導入管７６０ａを介して、液滴を破壊するための試薬１６、１次洗浄工程に用いる洗浄液、および、２次洗浄工程に用いる洗浄液が供給される。導出管７６０ｂを介して、標識流路７２０を通過した洗浄液が排出される。ポート上に導入管７６０ａおよび導出管７６０ｂを設ける構成は、図７〜図９に示した構成例に適用してもよい。
【０２４１】
なお、基板３００は、図３および図４に示したものと同様の構造を採用できる。すなわち、基板３００の厚さｄは、たとえば１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。これにより、流体モジュール２００に形成される流路の流路高さ（およそ１０μｍ〜５００μｍのオーダー）と比較して、基板３００を十分大きな厚みを有するように形成できる。その結果、容易に、基板３００に十分な耐圧力性能を確保できる。流体モジュール２００および基板３００は、ガラスまたは樹脂組成物により形成されている。基板３００がガラスにより形成される場合、処理工程に応じて流体モジュール２００に供給する液体の圧力を高くする場合でも、基板３００に十分な耐圧力性能を確保できる。樹脂組成物は、少なくとも樹脂を含む複数成分からなる物質である。基板３００が樹脂組成物により形成される場合、たとえば流体モジュール２００と同様の材料を採用することができ、その場合には接合が容易になる。樹脂組成物としては、たとえば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）などや、その他の樹脂組成物である。
【０２４２】
基板３００は、流体モジュール２００に液体を導入するためのポート１０１および流体モジュール２００から液体を送り出すためのポート１０２の少なくとも１つを有する。ポート１０１を設ける場合、外部からポート１０１を介して流体モジュール２００に液体が移送される。検体処理チップ１００Ａ側に液体を移送するための構造を設ける必要がなくなるため、検体処理チップ１００Ａを小型化することができる。ポート１０２を設ける場合、流体モジュール２００による処理後の液体が、ポート１０２から流出する。たとえば検体処理チップ１００Ａの外部で核酸検出を行う場合に、標識された核酸１０を含む液体を容易に取り出せる。
【０２４３】
たとえば、流体モジュール２００に液体を導入するためのポート１０１および流体モジュール２００から液体を送り出すためのポート１０２の少なくとも１つは、基板３００に形成された貫通孔３１０である。これにより、流路を形成した流体モジュール２００よりも耐圧力性能を確保しやすい基板３００を介して液体を注入できる。そのため、容易に、十分な圧力での液体注入が可能となる。貫通孔３１０は、たとえば図７に示したように、基板３００上に所定のピッチで形成されている。この場合、流体モジュール２００を、基板３００上にピッチ単位の任意の位置に配置して、流路を任意の貫通孔３１０に接続できる。そのため、流体モジュール２００の流路形状などの構造を変更する場合でも基板３００側の構造を変更させる必要がなく、設計変更に柔軟に対応できる。
【０２４４】
流体モジュール２００は、基板３００上に所定のピッチで形成された貫通孔３１０に対応する位置に配置され、貫通孔３１０と接続する接続部１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１４２ｃおよび１４２ｄを有する。基板３００への流体モジュール２００の配置および接続部と貫通孔３１０との位置は、図５および図６に示した構成例と同様である。流体モジュール２００の各接続部と基板３００の貫通孔３１０とを対応させることにより、別個に形成された流体モジュール２００と基板３００とを接合する場合でも、容易に、それぞれの接続部と、対応する貫通孔３１０とを、まとめて接続させることができる。
【０２４５】
（検体処理装置）
図４６に示した検体処理チップ１００Ａを用いて、検体中の核酸１０を処理するための検体処理装置５００の構成例を図４７に示す。
【０２４６】
検体処理装置５００は、検体処理チップ１００Ａを設置する設置部５１０と、検体処理チップ１００Ａに核酸１０を含む液体を供給して移送するための送液部５２０と、制御部５３０とを備える。検体処理装置５００の制御部５３０は、核酸１０を含む液体が、設置部５１０に設置された検体処理チップ１００Ａの破壊流路７１０を経由して検体処理チップ１００Ａ内を移送されるように、送液部５２０を制御する。
【０２４７】
制御部５３０は、たとえば、送液部５２０を制御して、液滴１４中で増幅された核酸１０の増幅産物が結合した担体１３を含む液滴１４と、液滴１４を破壊するための試薬１６とを破壊流路７１０に供給する。液滴１４および液滴１４を破壊するための試薬１６は、破壊流路７１０において混合され、試薬１６の作用によって液滴１４が破壊される。液滴１４が破壊されることによって、液滴１４中で増幅された核酸１０の増幅産物が結合した担体１３が破壊流路７１０中に取り出される。このように、破壊流路７１０において増幅処理後の液滴１４を破壊することにより、担体１３に担持させた核酸１０を液滴１４中から取り出すことができる。
【０２４８】
破壊流路７１０を経由させることによって、担体１３に担持させた核酸１０を液滴１４中から取り出すことができるので、たとえば取り出された担体１３を検体処理チップ１００Ａから取り出して集め、集めた担体１３上の増幅産物と標識物質１７とを結合させることにより、液滴１４中から取り出された核酸１０を検出できる。その結果、核酸１０を液滴１４内に包含させたままの状態で核酸１０の検出を行う場合と異なり、液滴１４の粒径や生成速度などの正確な制御を必要とすることなく、検体処理チップ１００Ａ内で検体を処理することができる。
【０２４９】
検体処理装置５００の各液体リザーバー５２３ａ、５２３ｂ、・・・、には、流体モジュール２００の破壊流路７１０および標識流路７２０に供給する試薬や洗浄液が貯留される。つまり、液滴を破壊するための試薬１６、１次洗浄工程に用いる洗浄液、および、２次洗浄工程に用いる洗浄液などが、別々の液体リザーバに貯留されている。この構成例では、検体を保持する検体保持部５２４（図１０参照）を検体処理装置５００に設ける代わりに、検体保持部として機能するリザーバー７５０が、検体処理チップ１００Ａのポート１０１上に形成されている。
【０２５０】
また、検体保持部５２４に限らず、他の試薬についても、液体リザーバー５２３に代えて、リザーバー７５０を検体処理チップ１００Ａのポート１０１上に設置してもよい。その場合、検体や試薬をポート１０１上から流路へ直接導入することができる。
【０２５１】
検体処理チップ１００Ａにリザーバー７５０が設けられる構成では、検体処理装置５００は、ポンプ５２１とバルブ５２２との間、およびバルブ５２２とリザーバー７５０との間にそれぞれエア経路５２７を有している。ポンプ５２１は、エア経路５２７を介してリザーバー７５０に圧力を付与することにより、流路に液体を流入させることができる。
【０２５２】
制御部５３０は、送液部５２０のそれぞれのバルブ５２２の開閉を制御することにより、圧力により検体処理チップ１００Ａ内の液体を破壊流路７１０に移送させる。制御部５３０は、たとえば、検体処理チップ１００Ａ内に液体を注入してからの経過時間または検体処理チップ１００Ａ内への液体の注入量に基づいて、バルブ５２２を開くタイミングを制御する。これにより、それぞれのバルブ５２２の開閉タイミングを制御するだけで、容易に、破壊流路７１０に対して、複数の液体や試薬を所望のタイミングで検体処理チップ１００Ａに供給できる。
【０２５３】
〈検体処理チップとの接続構造〉
図４８は、設置部５１０に設置された検体処理チップ１００Ａと、設置部５１０に対応する蓋６２１に設けられたコネクタ４００とを示す。コネクタ４００は、複数の送液管５２６およびエア経路５２７が形成されたマニホールドとして構成されてもよい。検体処理チップ１００Ａのすべてのリザーバー７５０、導入管７６０ａおよび導出管７６０ｂと、対応するエア経路５２７および送液管５２６とを個別に接続可能なコネクタ４００が構成できる。蓋６２１を閉じることにより、送液管５２６およびエア経路５２７と検体処理チップ１００Ａの各部とが、コネクタ４００を介して一括で接続される。
【０２５４】
コネクタ４００は、バルブ５２２または流量センサ５２５を備えていてもよい。図４８のコネクタ４００内には、バルブ５２２および流量センサ５２５が設けられている。これにより、バルブ５２２と検体処理チップ１００Ａの流路との間の経路を短くすることができるので、バルブ５２２の開閉による送液制御の応答性を向上させることができる。
【０２５５】
コネクタ４００は、標識物質１７を含む試薬を貯留するリザーバー７５１に接続されるバルブ５２２、液滴１４を含むエマルジョンを貯留するリザーバー７５２に接続されるバルブ５２２、およびバルブ５２２への経路上に配置された流量センサ５２５を含む。図４８では、バルブ５２２が三方弁となっており、ポンプ５２１からの圧力を、リザーバー７５１またはリザーバー７５２に択一的に供給できる。
【０２５６】
コネクタ４００は、導入管７６０ａに接続される送液管５２６の流量センサ５２５を含む。コネクタ４００は、液滴を破壊するための試薬１６を供給するための送液管５２６、１次洗浄工程に用いる洗浄液を供給するための送液管５２６、および、２次洗浄工程に用いる洗浄液を供給するための送液管５２６と接続されている。コネクタ４００は、これらの送液管５２６を１系統にまとめて、導入管７６０ａと接続する。検体処理装置５００は、各送液管５２６のバルブ５２２の開閉によって、それぞれの液体を導入管７６０ａに択一的に供給できる。
【０２５７】
この他、コネクタ４００は、試料回収用のリザーバー７５３と接続されるバルブ５２２および流量センサ５２５、導出管７６０ｂと接続されるバルブ５２２および流量センサ５２５をそれぞれ含む。検体処理装置５００は、開閉するバルブ５２２の選択によって、流路中の液体をリザーバー７５３または導出管７６０ｂへ選択的に排出できる。
【０２５８】
検体処理チップ１００Ａが破壊流路７１０および標識流路７２０を備える構成では、たとえば、制御部５３０は、破壊流路７１０および標識流路７２０に核酸１０を含む液体が連続的に流れるように、送液部５２０を制御する。この場合、制御部５３０は、送液部５２０を制御して、破壊流路７１０を経由した液体を、停止させることなく標識流路７２０に直接流入させる。これにより、液体が破壊流路７１０および標識流路７２０を通過する過程で液体を停止させる間欠的な液体移送を行う場合と比較して、検体処理に要する時間を容易に短縮できる。
【０２５９】
制御部５３０は、破壊流路７１０に核酸１０を含む液体が流路に沿って往復移動するように、送液部５２０を制御する。制御部５３０は、たとえば図４４に示した破壊流路７１０において、蛇行形状に形成された範囲ＭＡの一端側と他端側との間で、液体を往復させる。これにより、破壊流路７１０の蛇行回数を多くすることなく、液滴１４と試薬１６とを混合することができる。その結果、破壊流路７１０の流路長さを短縮できるので、検体処理チップ１００Ａの小型化を図ることができる。
【０２６０】
〈ヒーターおよび磁石ユニット〉
図４８では、標識流路７２０に対して温度調整を行うヒーター５４１と、標識流路７２０において磁性粒子に磁力を作用させる磁石ユニット５４２を備えた構成例を示している。
【０２６１】
ヒーター５４１は、検体処理チップ１００Ａの標識流路７２０と重なる位置に配置されている。ヒーター５４１は、検体処理チップ１００Ａの上面側または下面側で、標識流路７２０に隣接するように配置される。これにより、標識流路７２０から離れた位置にヒーター５４１が配置される場合と比較して、標識流路７２０の温度調整を効率的に行うことができる。ヒーター５４１は、標識流路７２０において磁性粒子上のＤＮＡと標識物質１７とを所定温度に加温させて、ハイブリダイゼーションを進行させる。標識物質１７は、たとえば、対象成分であるＤＮＡに相補的なＤＮＡからなるプローブに、蛍光物質を結合させたものである。検出対象のＤＮＡは、所定温度に加温された状態で、一本鎖に変性する。ハイブリダイゼーションを行う際の所定温度は、一般に７０℃程度とされる。一本鎖のＤＮＡおよびプローブは、約７０℃から約５０℃〜約４０℃まで温度を低下させることにより、結合する。ヒーター５４１は、たとえば標識流路７２０内の液体を約７０℃に加温し、その後加温を停止して温度を低下させる。液体の温度をたとえば室温程度まで低下させる過程で、ＤＮＡと標識物質１７とが結合する。
【０２６２】
磁石ユニット５４２は、検体処理チップ１００Ａの標識流路７２０と重なる位置に配置されている。磁石ユニット５４２は、検体処理チップ１００Ａの上面側または下面側で、標識流路７２０に隣接するように配置される。これにより、標識流路７２０内の磁性粒子に効率的に磁力を作用させることができる。たとえば、磁石ユニット５４２は、検体処理チップ１００Ａの標識流路７２０に対して、ヒーター５４１と反対側に配置されている。これにより、ヒーター５４１および磁石ユニット５４２の両方を、標識流路７２０に接近した位置に配置することができる。
【０２６３】
たとえば、ヒーター５４１が検体処理チップ１００Ａの上面側に配置され、磁石ユニット５４２が検体処理チップ１００Ａの下面側に配置される。この場合、ヒーター５４１は、直接、またはコネクタ４００を介して、蓋６２１に設置される。ヒーター５４１は、下面側に発熱部を有し、検体処理チップ１００Ａの上面側から標識流路７２０の温度調節を行う。磁石ユニット５４２は、たとえば設置部５１０に設置された検体処理チップ１００Ａの下面側に、移動可能な磁石６４０を含む。磁石ユニット５４２は、基板３００の表面に沿った方向と、基板３００に対して近接および離間する方向とに、磁石６４０を移動させることができる。磁石ユニット５４２は、洗浄処理の際に磁石６４０を移動させ、標識流路７２０の直線部１４３内の洗浄液の流れの中で磁性粒子を往復移動させる。
【０２６４】
図４９は、検体処理装置５００の外観を示した模式図である。検体処理装置５００は、検体処理装置本体５０１とヒンジ６２２により検体処理装置本体５０１と接続された蓋６２１とを含む。
【０２６５】
図４９の構成例では、箱状の検体処理装置本体５０１の上面に、設置部５１０が配置されている。設置部５１０の下部に、磁石ユニット５４２が配置されている。また、検体処理装置本体５０１の内部に、複数のポンプ５２１を含んだポンプユニット５６０が配置されている。図４９では、それぞれ破壊流路７１０および標識流路７２０を含んだ１２チャンネルの流路を備えた検体処理チップ１００Ａが、設置部５１０にセットされている。
【０２６６】
蓋６２１の下面には、コネクタ４００およびヒーター５４１が設けられている。蓋６２１を閉じることにより、コネクタ４００には、１２チャンネルの流路の各々に設けられたリザーバー７５０、導入管７６０ａおよび導出管７６０ｂが、一括で接続される。
【０２６７】
（検体処理方法）
複数の種類の検体処理チップを用いて、図３０に示したエマルジョンＰＣＲアッセイを実行してもよい。
【０２６８】
たとえば、核酸１０、核酸１０の増幅反応のための試薬１１、および、担体１３の混合液と、分散媒体１５とを、破壊流路７１０を備える検体処理チップ１００Ａとは別の検体処理チップ１００Ｂが備える液滴形成流路７３０に供給して液滴１４を形成してもよい。図５０では、破壊流路７１０および標識流路７２０を備えた第１の検体処理チップ１００Ａ、液滴形成流路７３０を備えた第２の検体処理チップ１００Ｂを用いて、エマルジョンＰＣＲアッセイが実行される。
【０２６９】
第２の検体処理チップ１００Ｂの液滴形成流路７３０は、図３４に示した第１流路１１０と同一構成を採用できる。第２の検体処理チップ１００Ｂは、さらに液滴１４中の前記核酸を増幅するための第２流路１２０を備え、エマルジョン形成およびエマルジョンＰＣＲの処理を実施できてもよい。
【０２７０】
このように第１の検体処理チップ１００Ａと、第２の検体処理チップ１００Ｂとを用いてアッセイを実施する構成によれば、検体処理チップ１００Ａの流路に供給する液体の流速を大きく異ならせることができる。第２の検体処理チップ１００Ｂの第１流路１１０では、ＤＮＡと試薬の混合液と、分散媒体１５とによって液滴１４のエマルジョンを形成するため、第１流路１１０の出口では、混合液および分散媒体１５の両方の流量が加算されることにより、流路中の流速が高くなる。一方、第１の検体処理チップ１００Ａの破壊流路７１０では、液滴１４を含むエマルジョンの流速を相対的に低くすることが好ましい。試薬１６に対して液滴１４を含んだエマルジョンの流量を小さくすることによって、液滴１４が効率よく破壊されるためである。第１の検体処理チップ１００Ａと、第２の検体処理チップ１００Ｂとを用いて別々に処理を行う場合、このように、それぞれの処理に適した流速で処理を実行することができる。
【０２７１】
流速が大きく変化する処理としては、ステップＳ３３のエマルジョン形成の処理と、ステップＳ３５のエマルジョンブレークの処理が該当する。そのため、複数の種類の検体処理チップを用いてエマルジョンＰＣＲアッセイを実施する場合には、ステップＳ３３のエマルジョン形成の処理を行う液滴形成流路７３０（第１流路１１０）を含む検体処理チップ１００Ｂと、ステップＳ３５のエマルジョンブレークの処理を行う破壊流路７１０（第３流路１３０）を含む検体処理チップ１００Ａとを、別々に用いることが好ましい。
【０２７２】
第１の検体処理チップ１００Ａと、第２の検体処理チップ１００Ｂとは、同じ検体処理装置５００に設置されてもよく、別々の検体処理装置５００に設置されてもよい。第１の検体処理チップＡと、第２の検体処理チップ１００Ｂとが同じ検体処理装置５００に設置される場合、検体処理装置５００は、第２の検体処理チップ１００Ｂで形成された液滴１４を一旦リザーバー７５０に貯留し、貯留された液滴１４を第１の検体処理チップ１００Ａへと導入してもよい。
【０２７３】
液滴形成が行われる前のＤＮＡを増幅するための予備増幅流路７４０を備えた第３の検体処理チップ１００Ｃをさらに用いてエマルジョンＰＣＲアッセイが実行されてもよい。第３の検体処理チップ１００Ｃは、Ｐｒｅ−ＰＣＲ処理を実施できる。第３の検体処理チップ１００Ｃの予備増幅流路７４０は、図３３に示した第６流路１６０と同一構成を採用できる。
【０２７４】
ステップＳ３１において、核酸抽出装置によってＤＮＡ抽出が行われた後、第３の検体処理チップ１００Ｃに、ＤＮＡを含む検体が供給される。ステップＳ３２において、第３の検体処理チップ１００Ｃが検体処理装置５００にセットされて、Ｐｒｅ−ＰＣＲ処理が行われる。すなわち、予備増幅流路７４０としての第６流路１６０に、前処理で抽出されたＤＮＡおよびＰＣＲ増幅用試薬が注入され、サーマルサイクルによってＤＮＡが増幅される。Ｐｒｅ−ＰＣＲ処理の後、予備増幅されたＤＮＡを含む検体が第２の検体処理チップ１００Ｂに供給される。
【０２７５】
第２の検体処理チップ１００Ｂが検体処理装置５００にセットされて、ステップＳ３３のエマルジョン形成、およびステップＳ３４のエマルジョンＰＣＲの処理が順次実行される。すなわち、ＤＮＡ、ＤＮＡの増幅反応のための試薬１１、および、担体１３の混合液と、分散媒体１５とが液滴形成流路７３０としての第１流路１１０に供給されて液滴１４が形成される。続いて、第２流路１２０におけるサーマルサイクルによって、液滴１４中のＤＮＡが増幅される。エマルジョンＰＣＲ処理の後、増幅されたＤＮＡを包含した液滴１４を含むエマルジョンが、第１の検体処理チップ１００Ａに供給される。
【０２７６】
第１の検体処理チップ１００Ａが検体処理装置５００にセットされて、ステップＳ３５のエマルジョンブレーク、ステップＳ３６の１次洗浄工程、ステップＳ３７のハイブリダイゼーション、およびステップＳ３８の２次洗浄工程が、順次実行される。すなわち、破壊流路７１０において、液滴１４と、液滴１４を破壊するための試薬１６とが混合され、液滴１４が破壊される。破壊流路７１０において破壊により液滴１４から取り出された担体１３（磁性粒子）が標識流路７２０に供給される。磁性粒子が磁石６４０により集められ、アルコールを含む洗浄液が供給されて１次洗浄工程が実施された後、ヒーター５４１の温度制御下で磁性粒子上の増幅産物と標識物質１７とのハイブリダイゼーションが行われる。その後、ＰＢＳが標識流路７２０に供給されて２次洗浄工程が実施される。
【０２７７】
ステップＳ３９において、エマルジョンＰＣＲ処理の後、ハイブリダイズされたＤＮＡを含む検体が検出装置に供給され、ＤＮＡと結合した標識物質１７が検出される。たとえば、検出装置がフローサイトメーターである場合、標識物質１７と結合したＤＮＡを含む磁性粒子がフローセルを流れ、磁性粒子にレーザー光が照射される。照射されたレーザー光によって発せされた標識物質１７の蛍光が検出される。
【０２７８】
このように複数の検体処理チップ１００Ａおよび１００Ｂおよび１００Ｃを用いて一連の検体処理を行う場合には、図４６に示したリザーバー７５０を備えた構造が好ましい。核酸抽出装置による処理後の液体を検体処理チップ１００Ｃに供給する際、検体処理チップ１００Ｃによる処理後の液体を検体処理チップ１００Ｂに供給する際、検体処理チップ１００Ｂによる処理後の液体を検体処理チップ１００Ａに供給する際、の各々において、ピペッターを用いて簡便に液体の移し替えができるようになるためである。流体モジュール２００に導入する液体を貯留するためのリザーバー７５０ａと、流体モジュール２００から送り出される液体を貯留するためのリザーバー７５０ｂとが検体処理チップに設けられている場合、処理後の液体を取り出して次の検体処理チップに供給する作業を円滑に、かつ容易に行うことができる。
【０２７９】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【符号の説明】
【０２８０】
１０：核酸、１１：核酸の増幅反応のための試薬、１２：プライマー、１３：担体、１４：液滴、１５：分散媒体、１６：液滴を破壊するための試薬、１７：標識物質、１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ：検体処理チップ、１０１：液体を導入するためのポート、１０２：液体を回収するためのポート、１１０：第１流路、１１１ａ：第１チャネル、１１１ｂ：第２チャネル、１１３：交差部分、１２０：第２流路、１３０：第３流路、１３２ａ：液滴を破壊するための試薬を流入させるための接続部、１３２ｂ：核酸の増幅産物が結合した担体を含む液滴を流入させるための接続部、１３３：屈曲部、１３４：直線部、１４０：第４流路、１５０：第５流路、１５１：チャネル、１５２ａ、１５２ｂ：接続部、２００：流体モジュール、２０２：接続部、３００：基板、３１０：貫通孔、５００：検体処理装置、５１０：設置部、５２０：送液部、５２１：ポンプ、５２２：バルブ、５３０：制御部、５４１：ヒーター、５４２：磁石ユニット、５５０：検出部、７１０：破壊流路、７２０：標識流路、７３０：液滴形成流路、７５０ａ：流体モジュールに導入する液体を貯留するためのリザーバー、７５０ｂ：流体モジュールから送り出される液体を貯留するためのリザーバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年8月9日(2017.8.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体処理装置に設置され、前記検体処理装置により供給される検体中の核酸を処理するための検体処理チップであって、
前記核酸、前記核酸の増幅反応のための試薬、及び、前記核酸と結合するプライマーが付加された担体の混合液を含む液滴を分散媒体中に形成する第１流路と、
前記液滴中の前記核酸を増幅するための第２流路と、
前記核酸の増幅産物が前記プライマーに結合した前記担体を含む前記液滴と、前記液滴を破壊するための試薬とを混合し、前記液滴を破壊するための第３流路とを備え、
破壊により前記液滴から取り出された前記担体を集めて、集められた前記担体上の前記増幅産物と、前記増幅産物を検出するための標識物質とを反応させるように構成されている、検体処理チップ。
【請求項２】
前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路は、前記核酸を含む液体が連続的に流れるように接続されている、請求項１に記載の検体処理チップ。
【請求項３】
破壊により前記液滴から取り出された前記担体を集めるための第４流路と、
集められた前記担体上の前記増幅産物と前記標識物質とを結合させるための第５流路と、をさらに備える、請求項１または２に記載の検体処理チップ。
【請求項４】
前記第１流路は、前記混合液が流れる第１チャネルと、前記混合液に対して非混和性を有する前記分散媒体が流れる第２チャネルと、前記第１チャネルと前記第２チャネルとが交わる交差部分とを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項５】
前記交差部分における各チャネルの幅は、５μｍ以上１００μｍ以下である、請求項４に記載の検体処理チップ。
【請求項６】
前記検体処理チップは、前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路を備える流体モジュールと、前記流体モジュールが配置される基板とを備え、
前記基板は、前記流体モジュールに液体を導入するための接続口を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項７】
前記検体処理チップは、複数の流体モジュールと、前記流体モジュールが配置される基板と、前記複数の流体モジュール間を接続して液体を送るための接続流路と、を備え、
前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路は、それぞれ、前記複数の流体モジュールに個別に形成されており、
前記基板は、前記流体モジュールに液体を導入するための接続口を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項８】
前記流体モジュールに液体を導入するための接続口は、前記基板に形成された貫通孔である、請求項６または７に記載の検体処理チップ。
【請求項９】
前記基板の厚さは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である、請求項６〜８のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１０】
前記基板はガラスにより形成されている、請求項６〜９のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１１】
前記基板と前記流体モジュールとは、固相接合により接合されている、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１２】
前記貫通孔は、前記基板上に所定のピッチで形成されている、請求項８に記載の検体処理チップ。
【請求項１３】
前記流体モジュールは、前記基板上に所定のピッチで形成された前記貫通孔に対応する位置に配置され、前記貫通孔と接続する接続部を有する、請求項１２に記載の検体処理チップ。
【請求項１４】
前記第３流路は、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合するための乱流を生成するように曲がった形状を有する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１５】
前記第３流路は、蛇行形状を有する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１６】
前記第３流路は、複数の屈曲部と、前記屈曲部間を接続する複数の直線部とを含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１７】
前記担体は磁性粒子であり、
前記第４流路は、前記磁性粒子を磁力によって捕捉された前記磁性粒子を前記第４流路に沿う方向に往復移動させるための直線部を含む、請求項３に記載の検体処理チップ。
【請求項１８】
前記第４流路は、前記磁性粒子を含む液体を流入させるための外部との接続部を含み、
前記第４流路の直線部は、前記接続部における流路幅よりも大きい流路幅を有する、請求項１７に記載の検体処理チップ。
【請求項１９】
前記第４流路は、
前記直線部の一端側にそれぞれ接続された、洗浄液を供給するための接続部および前記磁性粒子を供給するための接続部と、
前記直線部の他端側にそれぞれ接続された、洗浄液を排出するための接続部および前記磁性粒子を送り出すための接続部と、を含む、請求項１７または１８に記載の検体処理チップ。
【請求項２０】
前記第２流路は、前記液滴が複数の温度ゾーンを交互に通過するように形成されている、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項２１】
前記第２流路は、前記複数の温度ゾーンを横切り、サーマルサイクル数に応じた回数分だけ前記複数の温度ゾーンを往復する形状に形成されている、請求項２０に記載の検体処理チップ。
【請求項２２】
前記第５流路は、液体を流入させるための一方の接続部と、液体を流出させるための他方の接続部と、それぞれの前記接続部の間をつなぐチャネルとを含み、
前記第５流路の前記チャネルは、流路幅が液体の流通方向に沿って変化している、請求項３に記載の検体処理チップ。
【請求項２３】
前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路を通過した液体を回収するための接続口をさらに備える、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれかに記載の検体処理チップを用いて、検体中の核酸を処理するための検体処理装置であって、
前記検体処理チップを設置する設置部と、
前記検体処理チップに前記核酸を含む液体を供給して移送するための送液部と、
前記核酸を含む液体が、前記検体処理チップの前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路を順番に経由して前記検体処理チップ内を移送されるように、前記送液部を制御する制御部とを備える、検体処理装置。
【請求項２５】
前記制御部は、前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路に前記核酸を含む液体が連続的に流れるように、前記送液部を制御する、請求項２４に記載の検体処理装置。
【請求項２６】
前記送液部は、
液体を駆動するための圧力を制御するポンプと、
液体に対する圧力の供給経路を開閉するための複数のバルブと、を含み、
前記制御部は、前記送液部のそれぞれの前記バルブの開閉を制御することにより、圧力により前記検体処理チップ内の液体を前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路に移送させる、請求項２５に記載の検体処理装置。
【請求項２７】
前記制御部は、前記第１流路に前記混合液と前記分散媒体とを圧力を印加して移送し、前記液滴を形成するように、前記送液部による前記混合液と前記分散媒体との供給圧力を制御する、請求項２６に記載の検体処理装置。
【請求項２８】
前記制御部は、６０万個／分以上、１８００万個／分以下の割合で前記液滴を形成するように、前記送液部の圧力を制御する、請求項２７に記載の検体処理装置。
【請求項２９】
前記検体処理チップの前記第２流路に複数の温度ゾーンを形成するためのヒーターをさらに備える、請求項２４〜２８のいずれか１項に記載の検体処理装置。
【請求項３０】
前記担体は磁性粒子であり、
前記磁性粒子に磁力を作用させるための磁石ユニットをさらに備える、請求項２４〜２９のいずれか１項に記載の検体処理装置。
【請求項３１】
前記増幅産物と結合した前記標識物質に起因する標識に基づいて前記核酸を検出するための検出部をさらに備える、請求項２４〜３０のいずれか１項に記載の検体処理装置。
【請求項３２】
第１流路、第２流路および第３流路を備えた検体処理チップを用いて、核酸を処理するための検体処理方法であって、
核酸、前記核酸の増幅反応のための試薬、及び、前記核酸と結合するプライマーが付加された担体の混合液と、分散媒体とを前記第１流路に供給して液滴を形成し、
前記液滴を含むエマルジョンを前記第２流路に供給して前記核酸を増幅させ、
前記核酸の増幅産物が前記プライマーに結合した前記担体を含む前記液滴と、前記液滴を破壊するための試薬とを前記第３流路に供給して前記液滴を破壊し、
破壊により前記液滴から取り出された前記担体を集め、
集められた前記担体上の前記増幅産物と、前記増幅産物を検出するための標識物質とを反応させる、検体処理方法。
【請求項３３】
検体処理装置に設置され、検体中の核酸を処理するための検体処理チップであって、
液滴中で増幅された前記核酸の増幅産物が結合した担体を含む前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合し、前記液滴を破壊するための破壊流路を備える、検体処理チップ。
【請求項３４】
前記破壊流路は、前記液滴を流入させるための接続部、および、前記液滴を破壊するための試薬を流入させるための接続部を含む、請求項３３に記載の検体処理チップ。
【請求項３５】
破壊により前記液滴から取り出された前記担体上の前記増幅産物と前記増幅産物を検出するための標識物質とを結合させるための標識流路をさらに備える、請求項３３または３４に記載の検体処理チップ。
【請求項３６】
前記破壊流路および前記標識流路は、前記核酸を含む液体が連続的に流れるように接続されている、請求項３５に記載の検体処理チップ。
【請求項３７】
前記破壊流路は、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合するために曲がった形状を有する、請求項３３〜３６のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項３８】
前記破壊流路は、蛇行形状を有する、請求項３３〜３６のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項３９】
前記破壊流路は、複数の屈曲部と、前記屈曲部間を接続する複数の直線部とを含む、請求項３３〜３６のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項４０】
前記破壊流路は、流路の内壁に、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合するための複数の突起を有する、請求項３３〜３９のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項４１】
前記担体は磁性粒子であり、
前記標識流路は、前記磁性粒子を磁力によって捕捉された前記磁性粒子を前記標識流路に沿う方向に往復移動させるための直線部を含む、請求項３５に記載の検体処理チップ。
【請求項４２】
前記標識流路は、破壊により前記液滴から取り出された前記磁性粒子を含む液体を流入させるための接続部を含み、前記標識流路の直線部は、前記接続部における流路幅よりも大きい流路幅を有する、請求項４１に記載の検体処理チップ。
【請求項４３】
前記破壊流路は、流路の一端側に、洗浄液を供給するための接続部および前記標識物質を供給するための接続部をさらに含み、
前記標識流路は、流路の他端側に、前記担体上の前記増幅産物に標識物質が反応した担体を送り出すための接続部、および洗浄液を排出するための接続部を含む、請求項３５に記載の検体処理チップ。
【請求項４４】
前記検体処理チップは、前記破壊流路および前記標識流路を備える流体モジュールと、前記流体モジュールが配置される基板とを備え、
前記基板は、前記流体モジュールに液体を導入するための接続口および前記流体モジュールから液体を送り出すための接続口の少なくとも１つを有する、請求項３５に記載の検体処理チップ。
【請求項４５】
前記流体モジュールに液体を導入するための接続口および前記流体モジュールから液体を送り出すための接続口の少なくとも１つは、前記基板に形成された貫通孔である、請求項４４に記載の検体処理チップ。
【請求項４６】
前記接続口上に、流体モジュールに導入する液体を貯留するためのリザーバーまたは流体モジュールから送り出される液体を貯留するためのリザーバーを有する、請求項４４または４５のいずれかに記載の検体処理チップ。
【請求項４７】
前記リザーバーは、上部に前記接続口の径より大きい開口が形成されている、請求項４６に記載の検体処理チップ。
【請求項４８】
前記基板の厚さは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である、請求項４４〜４７のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項４９】
前記基板はガラスにより形成されている、請求項４４〜４８のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項５０】
前記基板は樹脂組成物により形成されている、請求項４４〜４８のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項５１】
前記基板と前記流体モジュールとは、固相接合により接合されている、請求項４４〜５０いずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項５２】
前記貫通孔は、前記基板上に所定のピッチで形成されている、請求項４５に記載の検体処理チップ。
【請求項５３】
前記流体モジュールは、前記基板上に所定のピッチで形成された前記貫通孔に対応する位置に配置され、前記貫通孔と接続する接続部を有する、請求項５２に記載の検体処理チップ。
【請求項５４】
請求項３３〜５３のいずれか１項に記載の検体処理チップを用いて、検体中の核酸を処理するための検体処理装置であって、
前記検体処理チップを設置する設置部と、
前記検体処理チップに前記核酸を含む液体を供給して移送するための送液部と、
前記核酸を含む液体が、前記検体処理チップの前記破壊流路を経由して前記検体処理チップ内を移送されるように、前記送液部を制御する制御部とを備える、検体処理装置。
【請求項５５】
前記検体処理チップは、破壊により前記液滴から取り出された前記担体を集め、集められた前記担体上の前記増幅産物と前記増幅産物を検出するための標識物質とを結合させるための標識流路を備えており、
前記制御部は、前記破壊流路および前記標識流路に前記核酸を含む液体が連続的に流れるように、前記送液部を制御する、請求項５４に記載の検体処理装置。
【請求項５６】
前記制御部は、前記破壊流路に前記核酸を含む液体が流路に沿って往復移動するように、前記送液部を制御する、請求項５４に記載の検体処理装置。
【請求項５７】
前記送液部は、
液体を駆動するための圧力を制御するポンプと、
液体に対する圧力の供給経路を開閉するための複数のバルブと、を含み、
前記制御部は、前記送液部のそれぞれの前記バルブの開閉を制御することにより、圧力により前記検体処理チップ内の液体を前記破壊流路に移送させる、請求項５４〜５６のいずれか１項に記載の検体処理装置。
【請求項５８】
前記検体処理チップは、破壊により前記液滴から取り出された前記担体を集め、集められた前記担体上の前記増幅産物と前記増幅産物を検出するための標識物質とを結合させるための標識流路を備えており、
前記検体処理チップの前記標識流路と重なる位置に配置されるヒーターをさらに備える、請求項５４に記載の検体処理装置。
【請求項５９】
前記担体は磁性粒子であり、
前記検体処理チップの前記標識流路に前記磁性粒子に磁力を作用させるための磁石ユニットをさらに備える、請求項５８に記載の検体処理装置。
【請求項６０】
前記磁石ユニットは、前記検体処理チップの前記標識流路に対して、前記ヒーターと反対側に配置されている、請求項５９に記載の検体処理装置。
【請求項６１】
検体処理チップを用いて、核酸を処理するための検体処理方法であって、
前記核酸、前記核酸の増幅反応のための試薬、および、前記核酸と結合するプライマーが付加された担体の混合液を含む液滴を分散媒体中に形成し、
前記液滴中の前記核酸を増幅し、
前記核酸の増幅産物が前記プライマーに結合した前記担体を含む前記液滴と、前記液滴を破壊するための試薬とを前記検体処理チップが備える破壊流路に供給して前記液滴を破壊する、検体処理方法。
【請求項６２】
前記検体処理チップは標識流路を備えており、
前記破壊流路において破壊により前記液滴から取り出された前記担体を前記標識流路に供給して前記担体上の前記増幅産物と前記増幅産物を検出するための標識物質とを反応させる、請求項６１に記載の検体処理方法。
【請求項６３】
前記核酸、前記核酸の増幅反応のための試薬、および、前記担体の混合液と、前記分散媒体とを、前記破壊流路を備える検体処理チップとは別の検体処理チップが備える液滴形成流路に供給して前記液滴を形成する、請求項６１に記載の検体処理方法。
【請求項６４】
前記液滴と、前記液滴を破壊するための試薬とを前記破壊流路に供給し、前記破壊流路内で前記液滴を破壊するための試薬を往復移動させることにより前記液滴を破壊する、請求項６１〜６３のいずれか１項に記載した検体処理方法。
【請求項６５】
前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路に液体を供給するための接続口と、
前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路を通過した液体を回収するための接続口とをさらに備える、請求項１に記載の検体処理チップ。
【請求項６６】
前記検体処理チップに液体を供給するための接続口と、
前記検体処理チップを通過した液体を回収するための接続口と、をさらに備える、請求項３３に記載の検体処理チップ。
【請求項６７】
前記第３流路は、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合する乱流を生成するための構造を有する、請求項１に記載の検体処理チップ。
【請求項６８】
前記第３流路は、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合する乱流を生成するように曲がった形状を有する、請求項６７に記載の検体処理チップ。
【請求項６９】
前記第３流路は、流路の内壁に、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合する乱流を生成するための突起を有する、請求項６７に記載の検体処理チップ。
【請求項７０】
前記破壊流路は、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合する乱流を生成するための構造を有する、請求項３３に記載の検体処理チップ。
【請求項７１】
前記破壊流路は、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合する乱流を生成するように曲がった形状を有する、請求項７０に記載の検体処理チップ。
【請求項７２】
前記破壊流路は、流路の内壁に、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合する乱流を生成するための突起を有する、請求項７０に記載の検体処理チップ。
【請求項７３】
前記担体は磁性粒子であり、
前記標識流路は、破壊により前記液滴から取り出された前記磁性粒子を集めた状態で、集められた前記磁性粒子上の前記増幅産物と前記増幅産物を検出するための標識物質とを結合させる、請求項３５に記載の検体処理チップ。
【請求項７４】
前記増幅産物と結合した標識物質が発生する蛍光をフローサイトメータまたはカメラにより検出する、請求項３２に記載の検体処理方法。
【請求項７５】
前記増幅産物と結合した標識物質が発生する蛍光をフローサイトメータまたはカメラにより検出する、請求項６２に記載の検体処理方法。
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月19日(2018.1.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体処理装置に設置され、前記検体処理装置により供給される検体中の核酸を処理するための検体処理チップであって、
流路が形成された１または複数の流体モジュールと、前記流体モジュールが第１面に配置される基板とを備え、
前記基板は、前記第１面側で前記流体モジュールの接続部に接続して液体を導入または導出するための貫通孔を有しており、
前記１または複数の流体モジュールの前記流路は、
前記核酸、前記核酸の増幅反応のための試薬、及び、前記核酸と結合するプライマーが付加された担体の混合液を含む液滴を分散媒体中に形成する第１流路と、
前記液滴中の前記核酸を増幅するための第２流路と、
前記核酸の増幅産物が前記プライマーに結合した前記担体を含む前記液滴と、前記液滴を破壊するための試薬とを混合し、前記液滴を破壊するための第３流路とを含み、
破壊により前記液滴から取り出された前記担体を集めて、集められた前記担体上の前記増幅産物と、前記増幅産物を検出するための標識物質とを反応させるように構成されている、検体処理チップ。
【請求項２】
前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路は、前記核酸を含む液体が連続的に流れるように接続されている、請求項１に記載の検体処理チップ。
【請求項３】
破壊により前記液滴から取り出された前記担体を集めるための第４流路と、
集められた前記担体上の前記増幅産物と前記標識物質とを結合させるための第５流路と、をさらに備える、請求項１または２に記載の検体処理チップ。
【請求項４】
前記第１流路は、前記混合液が流れる第１チャネルと、前記混合液に対して非混和性を有する前記分散媒体が流れる第２チャネルと、前記第１チャネルと前記第２チャネルとが交わる交差部分とを含む、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項５】
前記交差部分における各チャネルの幅は、５μｍ以上１００μｍ以下である、請求項４に記載の検体処理チップ。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
前記検体処理チップは、複数の前記流体モジュールと、前記複数の流体モジュール間を接続して液体を送るための接続流路と、を備え、
前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路は、それぞれ、前記複数の流体モジュールに個別に形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
前記基板の厚さは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である、請求項１〜５および７のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１０】
前記基板はガラスにより形成されている、請求項１〜５、７および９のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１１】
前記基板と前記流体モジュールとは、固相接合により接合されている、請求項１〜５、７、９および１０のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１２】
前記貫通孔は、前記基板上に所定のピッチで形成されている、請求項１〜５、７、９〜１１のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１３】
前記流体モジュールは、前記基板上に所定のピッチで形成された前記貫通孔に対応する位置に配置され、前記貫通孔と接続する接続部を有する、請求項１２に記載の検体処理チップ。
【請求項１４】
前記第３流路は、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合するための乱流を生成するように曲がった形状を有する、請求項１〜５、７、９〜１３のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１５】
前記第３流路は、蛇行形状を有する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１６】
前記第３流路は、複数の屈曲部と、前記屈曲部間を接続する複数の直線部とを含む、請求項１〜５、７、９〜１４のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１７】
前記担体は磁性粒子であり、
前記第４流路は、前記磁性粒子を磁力によって捕捉された前記磁性粒子を前記第４流路に沿う方向に往復移動させるための直線部を含む、請求項３に記載の検体処理チップ。
【請求項１８】
前記第４流路は、前記磁性粒子を含む液体を流入させるための外部との接続部を含み、
前記第４流路の直線部は、前記接続部における流路幅よりも大きい流路幅を有する、請求項１７に記載の検体処理チップ。
【請求項１９】
前記第４流路は、
前記直線部の一端側にそれぞれ接続された、洗浄液を供給するための接続部および前記磁性粒子を供給するための接続部と、
前記直線部の他端側にそれぞれ接続された、洗浄液を排出するための接続部および前記磁性粒子を送り出すための接続部と、を含む、請求項１７または１８に記載の検体処理チップ。
【請求項２０】
前記第２流路は、前記液滴が複数の温度ゾーンを交互に通過するように形成されている、請求項１〜５、７、９〜１９のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項２１】
前記第２流路は、前記複数の温度ゾーンを横切り、サーマルサイクル数に応じた回数分だけ前記複数の温度ゾーンを往復する形状に形成されている、請求項２０に記載の検体処理チップ。
【請求項２２】
前記第５流路は、液体を流入させるための一方の前記接続部と、液体を流出させるための他方の前記接続部と、それぞれの前記接続部の間をつなぐチャネルとを含み、
前記第５流路の前記チャネルは、流路幅が液体の流通方向に沿って変化している、請求項３に記載の検体処理チップ。
【請求項２３】
前記基板は、前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路を通過した液体を回収するための前記貫通孔をさらに備える、請求項１〜５、７、９〜２２のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項２４】
請求項１〜５、７、９〜２３のいずれかに記載の検体処理チップを用いて、検体中の核酸を処理するための検体処理装置であって、
前記検体処理チップを設置する設置部と、
前記検体処理チップに前記核酸を含む液体を供給して移送するための送液部と、
前記核酸を含む液体が、前記検体処理チップの前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路を順番に経由して前記検体処理チップ内を移送されるように、前記送液部を制御する制御部とを備える、検体処理装置。
【請求項２５】
前記制御部は、前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路に前記核酸を含む液体が連続的に流れるように、前記送液部を制御する、請求項２４に記載の検体処理装置。
【請求項２６】
前記送液部は、
液体を駆動するための圧力を制御するポンプと、
液体に対する圧力の供給経路を開閉するための複数のバルブと、を含み、
前記制御部は、前記送液部のそれぞれの前記バルブの開閉を制御することにより、圧力により前記検体処理チップ内の液体を前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路に移送させる、請求項２５に記載の検体処理装置。
【請求項２７】
前記制御部は、前記第１流路に前記混合液と前記分散媒体とを圧力を印加して移送し、前記液滴を形成するように、前記送液部による前記混合液と前記分散媒体との供給圧力を制御する、請求項２６に記載の検体処理装置。
【請求項２８】
前記制御部は、６０万個／分以上、１８００万個／分以下の割合で前記液滴を形成するように、前記送液部の圧力を制御する、請求項２７に記載の検体処理装置。
【請求項２９】
前記検体処理チップの前記第２流路に複数の温度ゾーンを形成するためのヒーターをさらに備える、請求項２４〜２８のいずれか１項に記載の検体処理装置。
【請求項３０】
前記担体は磁性粒子であり、
前記磁性粒子に磁力を作用させるための磁石ユニットをさらに備える、請求項２４〜２９のいずれか１項に記載の検体処理装置。
【請求項３１】
前記増幅産物と結合した前記標識物質に起因する標識に基づいて前記核酸を検出するための検出部をさらに備える、請求項２４〜３０のいずれか１項に記載の検体処理装置。
【請求項３２】
第１流路、第２流路および第３流路を備えた検体処理チップを用いて、核酸を処理するための検体処理方法であって、
前記検体処理チップは、流路が形成された１または複数の流体モジュールと、前記流体モジュールが第１面に配置される基板とを備え、
前記基板は、前記第１面側で前記流体モジュールの接続部に接続して液体を導入または導出するための貫通孔を有しており、
前記貫通孔を介して、前記核酸、前記核酸の増幅反応のための試薬、及び、前記核酸と結合するプライマーが付加された担体の混合液と、分散媒体とを前記第１流路に供給して液滴を形成し、
前記液滴を含むエマルジョンを前記第２流路に供給して前記核酸を増幅させ、
前記核酸の増幅産物が前記プライマーに結合した前記担体を含む前記液滴と、前記液滴を破壊するための試薬とを前記第３流路に供給して前記液滴を破壊し、
破壊により前記液滴から取り出された前記担体を集め、
集められた前記担体上の前記増幅産物と、前記増幅産物を検出するための標識物質とを反応させる、検体処理方法。
【請求項３３】
検体処理装置に設置され、検体中の核酸を処理するための検体処理チップであって、
液滴中で増幅された前記核酸の増幅産物が結合した担体を含む前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合し、前記液滴を破壊するための破壊流路を含む流体モジュールと、
前記流体モジュールが第１面に配置される基板とを備え、
前記基板は、前記第１面側で前記流体モジュールの接続部に接続して液体を導入または導出するための貫通孔を有する、検体処理チップ。
【請求項３４】
前記破壊流路は、前記液滴を流入させるための接続部、および、前記液滴を破壊するための試薬を流入させるための接続部を含む、請求項３３に記載の検体処理チップ。
【請求項３５】
破壊により前記液滴から取り出された前記担体上の前記増幅産物と前記増幅産物を検出するための標識物質とを結合させるための標識流路をさらに備える、請求項３３または３４に記載の検体処理チップ。
【請求項３６】
前記破壊流路および前記標識流路は、前記核酸を含む液体が連続的に流れるように接続されている、請求項３５に記載の検体処理チップ。
【請求項３７】
前記破壊流路は、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合するために曲がった形状を有する、請求項３３〜３６のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項３８】
前記破壊流路は、蛇行形状を有する、請求項３３〜３６のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項３９】
前記破壊流路は、複数の屈曲部と、前記屈曲部間を接続する複数の直線部とを含む、請求項３３〜３６のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項４０】
前記破壊流路は、流路の内壁に、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合するための複数の突起を有する、請求項３３〜３９のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項４１】
前記担体は磁性粒子であり、
前記標識流路は、前記磁性粒子を磁力によって捕捉された前記磁性粒子を前記標識流路に沿う方向に往復移動させるための直線部を含む、請求項３５に記載の検体処理チップ。
【請求項４２】
前記標識流路は、破壊により前記液滴から取り出された前記磁性粒子を含む液体を流入させるための接続部を含み、前記標識流路の直線部は、前記接続部における流路幅よりも大きい流路幅を有する、請求項４１に記載の検体処理チップ。
【請求項４３】
前記破壊流路は、流路の一端側に、洗浄液を供給するための接続部および前記標識物質を供給するための接続部をさらに含み、
前記標識流路は、流路の他端側に、前記担体上の前記増幅産物に標識物質が反応した担体を送り出すための接続部、および洗浄液を排出するための接続部を含む、請求項３５に記載の検体処理チップ。
【請求項４４】
（削除）
【請求項４５】
（削除）
【請求項４６】
前記貫通孔上に、流体モジュールに導入する液体を貯留するためのリザーバーまたは流体モジュールから送り出される液体を貯留するためのリザーバーを有する、請求項３３〜４３のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項４７】
前記リザーバーは、上部に前記貫通孔の径より大きい開口が形成されている、請求項４６に記載の検体処理チップ。
【請求項４８】
前記基板の厚さは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である、請求項３３〜４３、４６および４７のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項４９】
前記基板はガラスにより形成されている、請求項３３〜４３、４６〜４８のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項５０】
前記基板は樹脂組成物により形成されている、請求項３３〜４３、４６〜４８のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項５１】
前記基板と前記流体モジュールとは、固相接合により接合されている、請求項３３〜４３、４６〜５０のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項５２】
前記貫通孔は、前記基板上に所定のピッチで形成されている、請求項３３〜４３、４６〜５１のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項５３】
前記流体モジュールは、前記基板上に所定のピッチで形成された前記貫通孔に対応する位置に配置され、前記貫通孔と接続する前記接続部を有する、請求項５２に記載の検体処理チップ。
【請求項５４】
請求項３３〜４３、４６〜５３のいずれか１項に記載の検体処理チップを用いて、検体中の核酸を処理するための検体処理装置であって、
前記検体処理チップを設置する設置部と、
前記検体処理チップに前記核酸を含む液体を供給して移送するための送液部と、
前記核酸を含む液体が、前記検体処理チップの前記破壊流路を経由して前記検体処理チップ内を移送されるように、前記送液部を制御する制御部とを備える、検体処理装置。
【請求項５５】
前記検体処理チップは、破壊により前記液滴から取り出された前記担体を集め、集められた前記担体上の前記増幅産物と前記増幅産物を検出するための標識物質とを結合させるための標識流路を備えており、
前記制御部は、前記破壊流路および前記標識流路に前記核酸を含む液体が連続的に流れるように、前記送液部を制御する、請求項５４に記載の検体処理装置。
【請求項５６】
前記制御部は、前記破壊流路に前記核酸を含む液体が流路に沿って往復移動するように、前記送液部を制御する、請求項５４に記載の検体処理装置。
【請求項５７】
前記送液部は、
液体を駆動するための圧力を制御するポンプと、
液体に対する圧力の供給経路を開閉するための複数のバルブと、を含み、
前記制御部は、前記送液部のそれぞれの前記バルブの開閉を制御することにより、圧力により前記検体処理チップ内の液体を前記破壊流路に移送させる、請求項５４〜５６のいずれか１項に記載の検体処理装置。
【請求項５８】
前記検体処理チップは、破壊により前記液滴から取り出された前記担体を集め、集められた前記担体上の前記増幅産物と前記増幅産物を検出するための標識物質とを結合させるための標識流路を備えており、
前記検体処理チップの前記標識流路と重なる位置に配置されるヒーターをさらに備える、請求項５４に記載の検体処理装置。
【請求項５９】
前記担体は磁性粒子であり、
前記検体処理チップの前記標識流路に前記磁性粒子に磁力を作用させるための磁石ユニットをさらに備える、請求項５８に記載の検体処理装置。
【請求項６０】
前記磁石ユニットは、前記検体処理チップの前記標識流路に対して、前記ヒーターと反対側に配置されている、請求項５９に記載の検体処理装置。
【請求項６１】
検体処理チップを用いて、核酸を処理するための検体処理方法であって、
前記検体処理チップは、破壊流路を含む流体モジュールと、前記流体モジュールが第１面に配置される基板とを備え、
前記基板は、前記第１面側で前記流体モジュールの接続部に接続して液体を導入または導出するための貫通孔を有しており、
前記核酸、前記核酸の増幅反応のための試薬、および、前記核酸と結合するプライマーが付加された担体の混合液を含む液滴を分散媒体中に形成し、
前記液滴中の前記核酸を増幅し、
前記貫通孔を介して、前記核酸の増幅産物が前記プライマーに結合した前記担体を含む前記液滴と、前記液滴を破壊するための試薬とを前記破壊流路に供給して前記液滴を破壊する、検体処理方法。
【請求項６２】
前記検体処理チップは標識流路を備えており、
前記破壊流路において破壊により前記液滴から取り出された前記担体を前記標識流路に供給して前記担体上の前記増幅産物と前記増幅産物を検出するための標識物質とを反応させる、請求項６１に記載の検体処理方法。
【請求項６３】
前記核酸、前記核酸の増幅反応のための試薬、および、前記担体の混合液と、前記分散媒体とを、前記破壊流路を備える検体処理チップとは別の検体処理チップが備える液滴形成流路に供給して前記液滴を形成する、請求項６１に記載の検体処理方法。
【請求項６４】
前記液滴と、前記液滴を破壊するための試薬とを前記破壊流路に供給し、前記破壊流路内で前記液滴を破壊するための試薬を往復移動させることにより前記液滴を破壊する、請求項６１〜６３のいずれか１項に記載した検体処理方法。
【請求項６５】
前記基板は、前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路に液体を供給するための前記貫通孔と、
前記第１流路、前記第２流路および前記第３流路を通過した液体を回収するための前記貫通孔とを含む、請求項１に記載の検体処理チップ。
【請求項６６】
前記基板は、前記検体処理チップに液体を供給するための前記貫通孔と、
前記検体処理チップを通過した液体を回収するための前記貫通孔と、を含む、請求項３３に記載の検体処理チップ。
【請求項６７】
前記第３流路は、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合する乱流を生成するための構造を有する、請求項１に記載の検体処理チップ。
【請求項６８】
前記第３流路は、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合する乱流を生成するように曲がった形状を有する、請求項６７に記載の検体処理チップ。
【請求項６９】
前記第３流路は、流路の内壁に、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合する乱流を生成するための突起を有する、請求項６７に記載の検体処理チップ。
【請求項７０】
前記破壊流路は、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合する乱流を生成するための構造を有する、請求項３３に記載の検体処理チップ。
【請求項７１】
前記破壊流路は、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合する乱流を生成するように曲がった形状を有する、請求項７０に記載の検体処理チップ。
【請求項７２】
前記破壊流路は、流路の内壁に、前記液滴と前記液滴を破壊するための試薬とを混合する乱流を生成するための突起を有する、請求項７０に記載の検体処理チップ。
【請求項７３】
前記担体は磁性粒子であり、
前記標識流路は、破壊により前記液滴から取り出された前記磁性粒子を集めた状態で、集められた前記磁性粒子上の前記増幅産物と前記増幅産物を検出するための標識物質とを結合させる、請求項３５に記載の検体処理チップ。
【請求項７４】
前記増幅産物と結合した標識物質が発生する蛍光をフローサイトメータまたはカメラにより検出する、請求項３２に記載の検体処理方法。
【請求項７５】
前記増幅産物と結合した標識物質が発生する蛍光をフローサイトメータまたはカメラにより検出する、請求項６２に記載の検体処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
ップであって、流路が形成された１または複数の流体モジュールと、流体モジュールが第１面に配置される基板とを備え、基板は、第１面側で流体モジュールの接続部に接続して液体を導入または導出するための貫通孔を有しており、１または複数の流体モジュールの流路は、核酸、核酸の増幅反応のための試薬、及び、核酸と結合するプライマーが付加された担体の混合液を含む液滴を分散媒体中に形成する第１流路と、液滴中の核酸を増幅するための第２流路と、核酸の増幅産物がプライマーに結合した担体を含む液滴と、液滴を破壊するための試薬とを混合し、液滴を破壊するための第３流路とを含み、破壊により液滴から取り出された担体を集めて、集められた担体上の増幅産物と、増幅産物を検出するための標識物質とを反応させるように構成されている。
［０００７］
この発明の第２の局面による検体処理装置は、上記第１の局面による検体処理チップを用いて、検体である核酸を処理するための検体処理装置であって、検体処理チップを設置する設置部と、検体処理チップに核酸を含む液体を供給して移送するための送液部と、核酸を含む液体が、検体処理チップの第１流路、第２流路および第３流路を順番に経由して検体処理チップ内を移送されるように、送液部を制御する制御部とを備える。
［０００８］
この発明の第３の局面による検体処理方法は、第１流路、第２流路および第３流路を備えた検体処理チップを用いて、検体である核酸を処理するための検体処理方法であって、検体処理チップは、流路が形成された１または複数の流体モジュールと、流体モジュールが第１面に配置される基板とを備え、基板は、第１面側で流体モジュールの接続部に接続して液体を導入または導出するための貫通孔を有しており、貫通孔を介して、核酸、核酸の増幅反応のための試薬、及び、核酸と結合するプライマーが付加された担体の混合液と、分散媒体とを第１流路に供給して液滴を形成し、液滴を含むエマルジョンを第２流路に供給して核酸を増幅させ、核酸の増幅産物がプライマーに結合した担体を含む液滴と、液滴を破壊するための試薬とを第３流路に供給して液滴を破壊し、破壊により液滴から取り出された担体を集め、集められた担体上の増幅産物と、増幅産物を検出するための標識物質とを反応させる。
［０００９］
この発明の第４の局面による検体処理チップは、検体処理装置に設置され、検体中の核酸を処理するための検体処理チップであって、液滴中で増幅された核酸の増幅産物が結合した担体を含む液滴と液滴を破壊するための試薬とを混合し、液滴を破壊するための破壊流路を含む流体モジュールと、流体モジュールが第１面に配置される基板とを備え、基板は、第１面側で流体モジュールの接続部に接続して液体を導入または導出するための貫通孔を有する。
［００１０］
この発明の第５の局面による検体処理装置は、上記第４の局面による検体処理チップを用いて、検体中の核酸を処理するための検体処理装置であって
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
、検体処理チップを設置する設置部と、検体処理チップに核酸を含む液体を供給して移送するための送液部と、核酸を含む液体が、検体処理チップの破壊流路を経由して検体処理チップ内を移送されるように、送液部を制御する制御部とを備える。
［００１１］
この発明の第６の局面による検体処理方法は、検体処理チップを用いて、核酸を処理するための検体処理方法であって、検体処理チップは、破壊流路を含む流体モジュールと、流体モジュールが第１面に配置される基板とを備え、基板は、第１面側で流体モジュールの接続部に接続して液体を導入または導出するための貫通孔を有しており、核酸、核酸の増幅反応のための試薬、および、核酸と結合するプライマーが付加された担体の混合液を含む液滴を分散媒体中に形成し、液滴中の核酸を増幅し、貫通孔を介して、核酸の増幅産物がプライマーに結合した担体を含む液滴と、液滴を破壊するための試薬とを破壊流路に供給して液滴を破壊する。
発明の効果
［００１２］
液滴の粒径や生成速度などの正確な制御を必要とすることなく、検体を処理することができる。
図面の簡単な説明
［００１３］
［図１］検体処理チップの概要を説明するための図である。
［図２］検体処理装置の概要を説明するための図である。
［図３］検体処理チップの構成例を示した斜視図である。
［図４］検体処理チップの基板の構成例を示した平面図である。
［図５］流体モジュールの構成例を示した平面図である。
［図６］基板への流体モジュールの配置例を示した模式的な平面図である。
［図７］基板への流体モジュールの配置例を示した模式的な縦断面図である。
［図８］検体処理チップの第１の変形例を示した縦断面図である。
［図９］検体処理チップの第２の変形例を示した縦断面図である。
［図１０］検体処理装置の構成例を示したブロック図である。
［図１１］バルブの構成例を示した断面図である。
［図１２］液体リザーバーの構成例を示した縦断面図である。
［図１３］液体リザーバー用の蓋の第１の構成例を示した縦断面図である。
［図１４］液体リザーバー用の蓋の第２の構成例を示した縦断面図である。
【国際調査報告】
2017061620.tif 000053
2017061620.tif 000054
2017061620.tif 000055
2017061620.tif 000056
2017061620.tif 000057
2017061620.tif 000058
2017061620.tif 000059
2017061620.tif 000060
2017061620.tif 000061
2017061620.tif 000062