(57)【要約】      （修正有）【課題】一つの基板内で液滴の生成、ＰＣＲ、および検出を行うことが可能であり、かつ液滴を適切な速度で流動させることが可能な流体取扱装置を提供する。【解決手段】液体中に、核酸および試薬を含むサンプルの液滴を生成するための液滴生成部１１０と、液滴生成部１１０に接続され、液滴中の核酸をＰＣＲにより増幅させるための反応流路２１と、反応流路２１に接続され、液滴内で増幅した核酸を検出するための検出用収容部１３０と、を有し、液滴生成部１１０、反応流路２１、および検出用収容部１３０が、同一基板に配置された流体取扱装置１００とする。液滴生成部１１０は、反応流路２１と接続するように配置された、サンプルを反応流路２１側に流すためのサンプル流路１２を含み、反応流路２１の断面積は、サンプル流路１２の断面積より大きく、検出用収容部１３０の液滴の流れに対して垂直方向の最大断面積は、反応流路２１の断面積より大きい。【選択図】図１
2018007640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体中に、核酸および試薬を含むサンプルの液滴を生成するための液滴生成部と、
前記液滴生成部に接続され、前記液滴中の前記核酸をポリメラーゼ連鎖反応により増幅させるための反応流路と、
前記反応流路に接続され、前記液滴内で増幅した核酸を検出するための検出用収容部と、
を有し、
前記液滴生成部、前記反応流路、および前記検出用収容部は、同一基板に配置され、
前記液滴生成部は、前記反応流路と接続するように配置された、前記サンプルを前記反応流路側に流すためのサンプル流路を含み、
前記反応流路の断面積は、前記サンプル流路の断面積より大きく、
前記検出用収容部の前記液滴の流れに対して垂直方向の最大断面積は、前記反応流路の断面積より大きい、
流体取扱装置。
【請求項２】
前記液滴生成部は、
前記サンプルを導入するためのサンプル導入口と、
前記サンプル導入口および前記反応流路に接続するように配置された前記サンプル流路と、
前記液体を導入するための液体導入口と、
前記液体導入口および前記サンプル流路に接続するように配置された、前記サンプル流路内を流れる前記サンプルを前記液体によって液滴状に分断するために、前記液体を流すための液体流路と、
を含む、請求項１に記載の流体取扱装置。
【請求項３】
前記検出用収容部は、
前記反応流路と接続するように配置された、前記液滴を貯留するための液滴貯留部と、
前記液滴貯留部と接続するように配置された、前記液体を前記液滴貯留部の外部に排出する液体排出部と、
を有し、
前記液滴貯留部の前記液滴の流れに対して垂直方向の最大断面積が、前記反応流路の断面積より大きい、
請求項１または２に記載の流体取扱装置。
【請求項４】
前記サンプル流路、前記反応流路、および前記液滴貯留部は、いずれも前記基板に形成された凹部と、前記凹部上面を覆うフィルムで形成された空間により構成される、
請求項３に記載の流体取扱装置。
【請求項５】
前記反応流路は、平面視したときに蛇行形状を有する、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体取扱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体取扱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種検査や研究のために、ＤＮＡの特定の領域をポリメラーゼ連鎖反応（以下、「ＰＣＲ」とも称する）で増幅することが行われている。ＰＣＲでは通常、ＤＮＡを一本鎖に変性させるステップと、ＤＮＡの所望の領域にプライマーをアニーリングするステップと、ポリメラーゼにより、ＤＮＡを伸長させるステップと、を行う。これらのステップを１サイクル行うと、当該ＤＮＡの特定の領域の数が２倍になり、理論的にはｎサイクルの反応で２ｎ倍となる。
【０００３】
近年、細胞に含まれるＤＮＡ断片またはＲＮＡ断片の量を特定する手法として、デジタルＰＣＲと称される技術が提案されている。デジタルＰＣＲでは、検体を十分に希釈し、当該希釈液を多数の液滴（もしくは多数のウェル）に分配する。このとき、ＤＮＡ断片（もしくはｃＤＮＡ断片）を１つのみ含む液滴（もしくはウェル）、およびＤＮＡ断片を含まない液滴（もしくはウェル）が生成される。そして、これらの液滴についてＰＣＲを行うと、所望のＤＮＡ断片またはＲＮＡ断片を含む液滴（もしくはウェル）中でのみ、ＤＮＡが増幅する。したがって、検出部により、液滴（もしくはウェル）中でのＤＮＡの増幅の有無を確認することで、検体に含まれるＤＮＡ断片またはＲＮＡ断片の量を特定できる。
【０００４】
このようなデジタルＰＣＲを行う装置として、所望の液体中にＤＮＡ断片等を含む液滴を生成するための液滴生成部と、ＰＣＲを行う反応流路と、を有するマイクロ流体デバイスが提案されている（特許文献１）。また、当該技術では、当該マイクロ流体デバイスの反応流路の出口に、液滴中で増幅したＤＮＡ断片を検出するための検出器を配置することも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１０７１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、デジタルＰＣＲでは、液滴の生成、ＰＣＲ、および液滴内で増幅したＤＮＡ断片の検出を行う。しかしながら、液滴の生成に要する時間や、ＰＣＲに要する時間、液滴内で増幅したＤＮＡ断片の検出に要する時間はそれぞれ異なる。そこで、これらを異なる装置で行うことが一般的である。しかしながら、ピペッティング等により液滴を移動させると、液滴の破壊やロスが生じやすく、精度よくＤＮＡ断片またはＲＮＡ断片の量を特定することが難しい。一方で、特許文献１に記載の技術のように、液滴の生成部、反応流路、および検出機器を単純に接続しただけでは、デバイス内部で液滴を適切な速度で移動させることが難しい。そのため、ＤＮＡ断片の増幅量が不十分となったり、検出漏れが生じることがある。つまり、当該技術によっても、精度よくＤＮＡ断片またはＲＮＡ断片の量を特定することは難しかった。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、一つの基板内で核酸および試薬を含む液滴の生成、ＰＣＲ、および検出を行うことが可能であり、かつ液滴を適切な速度で流動させることが可能な流体取扱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る流体取扱装置は、液体中に、核酸および試薬を含むサンプルの液滴を生成するための液滴生成部と、前記液滴生成部に接続され、前記液滴中の前記核酸をポリメラーゼ連鎖反応により増幅させるための反応流路と、前記反応流路に接続され、前記液滴内で増幅した核酸を検出するための検出用収容部と、を有する。前記液滴生成部、前記反応流路、および前記検出用収容部は、同一基板に配置されており、前記液滴生成部は、前記反応流路と接続するように配置された、前記サンプルを前記反応流路側に流すためのサンプル流路を含む。また、前記反応流路の断面積は、前記サンプル流路の断面積より大きく、前記検出用収容部の前記液滴の流れに対して垂直方向の最大断面積は、前記反応流路の断面積より大きい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の流体取扱装置によれば、一つの基板内で核酸および試薬を含む液滴の生成、ＰＣＲ、および増幅した核酸の検出を行うことが可能であり、当該流体取扱装置内では、液滴を適切な速度で流動させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の流体取扱装置の一実施形態の平面図である。
【図２】図２は、本発明の流体取扱装置の液滴生成部の部分拡大平面図である。
【図３】図３は、本発明の流体取扱装置の液滴生成部の部分拡大平面図である。
【図４】図４は、本発明の流体取扱装置の反応流路の拡大平面図である。
【図５】図５は、本発明の流体取扱装置を用いたＰＣＲ装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明するが、本発明は、以下の実施の形態に限定されない。
【００１２】
本実施形態の流体取扱装置の平面図を図１に示す。図１に示すように、本実施形態の流体取扱装置１００は、核酸（例えばＤＮＡ）および試薬を含む液滴を生成するための液滴生成部１１０と、一定速度で液滴を流動させて、液滴中の核酸の特定領域を増幅させるための反応流路２１を含む反応流路部１２０と、液滴を保持し、液滴中で増幅した核酸をデジタルＰＣＲ装置の液滴検出部等に検出させるための検出用収容部１３０と、を有する。本実施形態の流体取扱装置１００では、液滴生成部１１０、反応流路部１２０、および検出用収容部１３０が、同一の基板４０に配置されており、当該基板４０内で、液滴生成、液滴中の核酸の増幅、および液滴中で増幅した核酸の検出、を全て行うことができる。
【００１３】
また、本実施形態の流体取扱装置１００では、後述するように、反応流路部１２０の反応流路２１の断面積が、液滴生成部１１０の液滴の流路（サンプル流路１２）の断面積より大きい。さらに、検出用収容部１３０（液滴貯留部３１）の液滴の流れに対して垂直方向の最大断面積が、反応流路部１２０の反応流路２１の断面積より大きい。そのため、流体取扱装置１００内での液滴の流動速度を、各領域ごとに調整することが可能である。つまり、流体取扱装置１００内で液滴を適切な速度で流動させることが可能である。なお、本明細書における流路の「断面積」とは、流体の流れに垂直方向の断面形状を観察したときの流路の面積とする。
以下、本実施形態の流体取扱装置１００の各構成について説明する。
【００１４】
（液滴生成部）
液滴生成部１１０は、液体中に、核酸および試薬を含むサンプルの液滴を生成するための領域である。本実施形態の液滴生成部１１０は、図１に示すように、核酸および試薬を含むサンプルを導入するためのサンプル導入口１１と、サンプル導入口１１および反応流路部１２０の反応流路２１と接続するように配置され、反応流路２１側にサンプルを流すためのサンプル流路１２と、液体を導入するための液体導入口１３と、液体導入口１３およびサンプル流路１２に接続するように配置され、液体を流すための液体流路１４と、を含む。当該液滴生成部１１０では、サンプル流路１２を流動するサンプルが、液体流路１４から流入する液体によって液滴状に分断される。
【００１５】
ここで、上記サンプル導入口１１および液体導入口１３は、それぞれサンプルおよび液体を供給するための開口部を有していれば、その形状は特に制限されず、例えばサンプルや液体を一次的に収容するためのウェルとして機能するものであってもよい。本実施形態では、サンプル導入口１１および液体導入口１３が、基板４０に設けられた円柱状の凹部からなり、サンプルや液体を一次的に貯留する構造となっている。なお、サンプル導入口１１および液体導入口１３の開口部には、サンプル流路１２側または液体流路１４側にサンプルまたは液体を送り出すためのポンプ（図示せず）が接続されていてもよい。
【００１６】
また、サンプル流路１２は、一方の端部が後述の反応流路部１２０の反応流路２１と接続し、他方の端部がサンプル導入口１１と接続するように配置されている流路である。本実施形態では、サンプル流路１２が、基板４０に形成された溝と、この溝の上面を覆うフィルム（図示せず）とから構成されている。ただし、サンプル流路１２の構造は、当該構造に限定されず、サンプル流路１２が基板４０の内部に形成されていてもよい。なお、サンプル流路１２の断面形状は特に制限されず、半円状や矩形状、円形状等、いずれの形状であってもよい。また、サンプル流路１２の流路幅や断面積は、液滴を適切に生成する観点から、適宜設定される。
【００１７】
一方、液体流路１４は、一方の端部が上記サンプル流路１２と接続し、他方の端部が液体導入口１３と接続するように配置されている流路である。本実施形態では、液体流路１４が、基板４０に形成された溝と、この溝の上面を覆うフィルム（図示せず）とから構成されている。ただし、液体流路１４の構造は、当該構造に限定されず、液体流路１４が基板４０の内部に形成されていてもよい。なお、液体流路１４の断面形状も特に制限されず、半円状や矩形状、円形状等、いずれの形状であってもよい。また、液体流路１４の流路幅や断面積は、液滴を適切に生成する観点から、適宜設定される。
【００１８】
ここで、図２に、サンプル流路１２と液体流路１４との接続部、すなわち図１において、点線Ａで示す領域の部分拡大平面図を示す。図２では、サンプルの流れ方向を実線の矢印で示し、液体の流れ方向を一点鎖線の矢印で示す。図２に示すように、サンプルは、サンプル流路１２内を、サンプル供給口１１から反応流路２１に向けて流動する。一方、液体は、液体流路１４内を、液体供給口１３からサンプル流路１２との接続部（図２中、αおよびβで表される開口部）に向けて流動した後、サンプル流路１２に流入する。液体流路１４からサンプル流路１２に液体が流入すると、サンプル流路１２内を流れるサンプルの流れが液体によって分断され、サンプルが液滴となる。そして、生成されたサンプルの液滴は液体と共に反応流路２１に流入する。サンプルの液滴の大きさは、サンプルの流量や流動速度、液体の流量、液体の流動速度等によって調整される。また、サンプル流路１２内を流動する液滴の流動速度は、サンプル流路１２の断面積等によっても調整される。
【００１９】
なお、本実施形態では、サンプル流路１２に、２つの液体流路１４が接続しており、一方の液体流路１４のサンプル流路１２側開口部（図２中、αで示される領域）と、他方の液体流路１４のサンプル流路１２側開口部（図２中、βで示される領域）とが、サンプル流路１２を挟んで対向している。そのため、液体流路１４のサンプル流路１２側開口部（図２中、αおよびβで示される領域）近傍では、サンプルの流れに、両側面から剪断力が加わる。したがって、サンプルの流れが液体によって分断されやすく、サンプルは所望の大きさの液滴となる。
【００２０】
ただし、サンプル流路１２および液体流路１４の接続は、上記十字状の構造に制限されるものではなく、例えば図３に示すように、サンプル流路１２および液体流路１４がＴ字状に接続していてもよい。この場合、サンプルの流れに一方向から剪断力が加わる。このような剪断力によっても、液体によってサンプルの流れを十分に分断することが可能であり、上記と同様に、液体によってサンプルを所望の大きさの液滴に分断することが可能である。
【００２１】
ここで、サンプル導入口１１から導入するサンプルは、所望の核酸（例えばＤＮＡ）と、核酸の特定領域を増幅させるための試薬を含んでいればよく、必要に応じて他の成分を含んでいてもよい。試薬は、核酸の特定領域を増幅させるための成分であればよく、試薬の例には、核酸の特定領域を増幅するためのプライマー、ポリメラーゼまたは変異ポリメラーゼ、塩、ｐＨ調整用のバッファ、ヌクレオチド、核酸と結合した場合に蛍光を発する蛍光色素、希釈剤等が含まれる。
【００２２】
また、液体導入口１３から導入する液体は、液体は、サンプル中の成分と相溶し難い成分であれば特に制限されず、その例には、鉱物油、シリコーンオイル等の常温で液状のオイルが含まれる。また、液体は、界面活性剤を添加したオイルであってもよい。
【００２３】
（反応流路部）
反応流路部１２０は、液滴生成部１１０で生成した液滴を液体と共に、一定の速度で流動させるための領域である。反応流路部１２０は、一方の端部が、前述の液滴生成部１１０のサンプル流路１２と接続し、他方の端部が、後述の検出用収容部１３０の液滴貯留部３１と接続するように配置されている反応流路２１を有する。本実施形態では、反応流路２１が、基板４０に形成された溝と、この溝の上面を覆うフィルム（図示せず）から構成されている。ただし、反応流路２１の構造は、当該構造に限定されず、反応流路２１が基板４０の内部に形成されていてもよい。また、反応流路２１の断面形状は特に制限されず、半円状や矩形状、円形状等、いずれの形状であってもよい。ここで、反応流路２１の断面積は、ＰＣＲを十分に行うとの観点から適宜設定される。一般的に、ＰＣＲに要する時間は、前述の液滴の生成に要する時間より長い。したがって、本実施形態の流体取扱装置１００では、反応流路２１の断面積が、液滴生成部１１０のサンプル流路１２の断面積より大きい。サンプル流路１２の幅に対して反応流路２１の幅を十分に広げることで、反応流路２１における液滴の流動速度を、サンプル流路１２における液滴の流動速度より十分に遅くすることができる。その結果、反応流路２１において、液滴中で核酸（例えばＤＮＡ）を十分に増幅させることが可能となる。
【００２４】
また、反応流路部１２０を平面視したときの反応流路２１の形状は特に制限されず、例えば直線状であってもよく、曲線状であってもよい。本実施形態では、反応流路２１が、図１に示すように、蛇行形状を有している。反応流路２１がこのような蛇行形状を有していると、図４に示すように、デジタルＰＣＲ装置の温度調整部によって、複数の領域を同一の温度に制御することができ、反応流路２１を流動する液滴の温度を、繰り返し変化させることができる。当該実施形態では、Ｔ１、Ｔ２、およびＴ３の３つの領域にわけて、温度を制御している。そして、このような温度制御を行うと、反応流路２１内で、液滴中の核酸を一本鎖に変性するステップ、核酸の所望の領域にプライマーをアニーリングするステップ、プライマーにポリメラーゼを反応させ、核酸を伸長させるステップからなるサイクルを繰返し行うことが可能となり、核酸を十分に増幅させることが可能となる。なお、反応流路２１の長さは、上記サイクルを十分な回数行える長さであればよい。
【００２５】
ここで、本実施形態では、反応流路２１の液滴の流れに垂直方向の断面積が一定であるが、反応流路２１の断面積は、必要に応じて変化していてもよい。例えば、図４に示すような特定の領域ごと（Ｔ１、Ｔ２、およびＴ３で表される領域ごと）に、反応流路２１の断面積が変更されていてもよい。反応流路２１の断面積を特定の領域ごとに変更されていると、各領域を通過する液滴の流動速度が調整されるため、各ステップを確実に行うことができる。ただしこの場合、反応流路２１の全ての領域の断面積が、前述の液滴生成部１１０のサンプル流路１２の断面積より大きいものとする。
【００２６】
（検出用収容部）
検出用収容部１３０は、液滴を保持して、液滴内で増幅した核酸をデジタルＰＣＲ装置の液滴検出部等に検出させるための領域である。本実施形態の検出用収容部１３０は、図１に示すように、反応流路部１２０の反応流路２１に接続するように配置され、液滴を保持するための液滴貯留部３１と、液滴貯留部３１に接続するように配置され、液体を液滴貯留部３１の外部に排出するための液体排出部３２と、液滴貯留部３１と液体排出部３２との間に配置されたフィルター部３３と、を含む。当該検出用収容部１３０では、反応流路１２０側から流入する液滴および液体のうち、液滴はフィルター部３３によって堰き止められて液滴貯留部３１内に貯留され、液体は液体排出部３２から液滴貯留部３１の外部に排出される。
【００２７】
液滴貯留部３１は、一方の端部が反応流路２１と接続し、他方の端部が液体排出部３２と接続するように配置されている空間である。液滴貯留部３１は、液滴を保持可能であり、かつ液滴中で増幅した核酸を十分に検出することが可能であれば、その形状は特に制限されない。ただし、液滴検出部によって、液滴貯留部３１に貯留された液滴を精度よく検出するとの観点から、液滴どうしが重ならないように液滴を貯留可能な形状であることが好ましい。また、本実施形態の液滴貯留部３１は、基板４０に形成された円柱状の凹部と、当該凹部上面を覆うフィルム（図示せず）で形成された空間からなるが、液滴貯留部３１の形状は当該形状に制限されない。ただし、凹部を覆うフィルムは、液滴検出部による核酸の検出を妨げないよう、可視光に対して透明であることが好ましい。また、液滴貯留部３１を構成する基板４０やフィルム（図示せず）は、自家蛍光の少ない材料からなることが好ましい。
【００２８】
ここで、液滴中で増幅した核酸の検出に要する時間は通常、ＰＣＲの各ステップに要する時間より長い。したがって、本実施形態の流体取扱装置１００では、液滴貯留部３１の液滴の流れ（反応流路２１側から液体排出部３２側への流れ）に対して垂直方向の最大断面積が、反応流路２１の断面積より大きい。反応流路２１の最大断面積をこのように設定することで、反応流路２１側から検出収容部１３０に流入する液滴の流動が非常に遅くなり、液滴貯留部３１内での液滴の流動が実質的に停止する。その結果、液滴検出部によって、液滴中で増幅した核酸を、漏れなく検出することが可能となる。本実施形態では、液滴貯留部３１の液滴の流れに対して垂直方向の最大断面積を十分大きくすることで、液滴貯留部３１内での液滴の流動が実質的に停止する。ただし、反応流路２１から液滴貯留部３１へ到達した液滴が二層以上に重ならないように、液滴貯留部３１の深さは液滴の直径φより大きく（深く）、液滴の２倍未満に形成する必要がある。これは後述するデジタルＰＣＲ装置の液滴検出部等で、液滴中で増幅した核酸を検出する際に、液滴が二層以上に重なっていると正しい検出ができないため、必要な条件である。
【００２９】
一方、本実施形態の液体排出部３２は、液滴貯留部３２と接続するように配置されたウェルであり、基板４０に形成された凹部から構成されている。ただし、液体排出部３２は、当該構造に限定されず、基板４０に設けられた貫通孔等であってもよい。液体排出部３２が基板４０に設けられた貫通孔であると、基板４０の下方から、液体を流体取扱装置１００の外部に排出することが可能となる。また、液体排出部３２は、吸引装置（図示せず）等と接続されていてもよい。液体排出３２が吸引装置と接続されていると、液体を効率よく回収することが可能となる。
【００３０】
また、液滴貯留部３１と液体排出部３２との間に配置されるフィルター部３３は、液滴の液体排出部３２側への侵入を抑制し、液体のみを液体排出部３２側に流動させることが可能であれば、その形状等は特に制限されない。フィルター部３３は、例えば網状の部材等であってもよいが、本実施形態では、複数の柱から構成されている。
【００３１】
ここで、本実施形態の流体取扱装置１００の基板４０は、サンプルからなる液滴や液体に対して安定な材料から形成されていればよく、例えば公知の成形法で成形された樹脂成形体とすることができる。また、本実施形態の流体取扱装置１００の基板４０を覆うフィルムも、サンプルからなる液滴や液体に対して安定な材料から形成されていればよく、公知の樹脂フィルムとすることができる。ここで、フィルムは、基板４０の一方の面を全て覆うものであってもよく、所望の領域のみを覆うものであってもよい。また、フィルムは、基板４０に熱融着や、接着剤（例えば、熱／紫外線硬化性樹脂）等で固定されていてもよい。
【００３２】
（流体取扱装置の使用方法）
上述の実施形態の流体取扱装置１００の使用方法を以下説明する。上述の実施形態の流体取扱装置１００は、図５に示すように、流体取扱装置１００の反応流路２１の温度を調整可能な温度調整部２２０と、流体取扱装置１００の液滴貯留部３１に貯留された液滴の検出が可能な液滴検出部２３０を有するデジタルＰＣＲ装置２００内に設置して使用する。なお、図５では、流体取扱装置１００の構成を明確にするため、流体取扱装置１００については、断面図を表し、他の部材については側面図を表す。
【００３３】
まず、流体取扱装置１００の液滴生成部１１０のサンプル導入口１１から核酸および試薬を含むサンプルを導入すると共に、液体導入口１３から液体を導入する。このとき、サンプル導入口１１および液体導入口１３には、ポンプ（図示せず）等で圧力を負荷する。これにより、液体およびサンプルが、液滴生成部１１０のサンプル流路１２および流路１４内に供給され、サンプル流路１２内で、液体中にサンプルの液滴が生成される。そして、サンプル流路１２を通過した液体および液滴は、反応流路部１２０の反応流路２１に流入する。
【００３４】
次いで、デジタルＰＣＲ装置の温度調整部２２０を制御し、反応流路２１の温度を多段階に温度調整する。温度調整の方法は特に制限されず、例えば反応流路２１全体の温度を、一定時間毎に一様に変化させてもよい。一方で、図４に示すように、反応流路２１を、いくつかの領域（図４では、Ｔ１、Ｔ２、およびＴ３で示される領域）にわけ、領域ごとに温度を変化させてもよい。反応流路２１の温度を段階的に変化させることで、反応流路２１内で、液滴中の核酸を一本鎖に変性させるステップ、核酸の所望の領域にプライマーをアニーリングするステップ、ポリメラーゼにより核酸を伸長させるステップからなるサイクルを繰返し行わせることができ、核酸の特定領域を十分に増幅させることができる。そして、流体取扱装置１００の反応流路部１２０（反応流路２１）を通過した液体および液滴は、流体取扱装置１００の検出用収容部１３０に流入する。このとき、液滴は、液滴貯留部３１内に貯留され、液体は、液滴貯留部３１の外部（液体排出部３２）に排出される。
【００３５】
その後、液滴中で増幅した核酸を、デジタルＰＣＲ装置２００の液滴検出部２３０で検出し、サンプルに含まれていた核酸量を特定する。増幅した核酸の検出方法は、液滴検出部２３０の種類に応じて適宜選択される。例えば、増幅した核酸に蛍光標識が付されている場合には、液滴検出部２３０の光源（図示せず）から蛍光標識を励起させるための励起光を照射する。そして、励起光照射によって生じた蛍光を液滴検出部２３０の受光部（図示せず）で検出し、各液滴中での核酸の増幅の有無を確認する。そして、増幅した核酸を含む液滴の個数等から、サンプルに含まれていた核酸の量を特定する。
【００３６】
（効果）
上述の実施形態の流体取扱装置では、核酸および試薬を含むサンプルの液滴を生成する液滴生成部、液滴内でＰＣＲを行うための反応流路部、および液滴内で増幅した核酸を検出するための検出用収容部が、一つの基板に形成されている。そのため、一つの基板内で、液滴の生成、ＰＣＲ、および検出を連続して行うことが可能であり、液滴の破壊やロスが生じ難い。したがって、効率的に、かつ精度よく核酸の量を特定することが可能である。
【００３７】
また、従来のマイクロ流体デバイスでは、デバイス内部での液滴の流動速度の調整が困難であり、核酸の増幅量が不十分となったり、検出漏れが生じることがあった。これに対し、上述の実施形態の流体取扱装置では、反応流路の断面積がサンプル流路の断面積より大きく設定されていることから、反応流路内における液滴の流動速度を比較的遅くすることができる。つまり、液滴中の核酸を十分に増幅させることが可能である。
【００３８】
さらに、上述の実施形態の流体取扱装置では、検出用収容部の液滴の流れに対して直交方向の最大断面積が、反応流路の断面積より大きく設定されている。そのため、デジタルＰＣＲ装置の液滴検出部により、液滴中で増幅した核酸を検出する際に、液滴が流動し難く、検出漏れが生じ難い。
【００３９】
以上のことから、上述の実施形態の流体取扱装置では、各工程に必要な処理時間に合わせて、液滴の流動速度が調整されており、精度よく核酸の特定領域の量を特定することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の流体取扱装置によれば、一つの基板で核酸（例えばＤＮＡ）および試薬を含む液滴の生成、ＰＣＲ、および増幅したＤＮＡの検出を行うことが可能である。さらに、当該流体取扱装置内では、液滴を適切な速度で流動させることが可能である。したがって、精度よくＤＮＡ断片またはＲＮＡ断片の量を特定することが可能であり、各種検査や研究において、非常に有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１１  サンプル注入口
１２  サンプル流路
１３  液体導入口
１４  液体流路
２１  反応流路
３１  液滴貯留部
３２  液体排出部
３３  フィルター部
４０  基板
１００  流体取扱装置
１１０  液滴生成部
１２０  反応流路部
１３０  検出用収容部
２００  デジタルＰＣＲ装置
２２０  温度調整部
２３０  液滴検出部
【図１】
2018007640.tif 000003
【図２】
2018007640.tif 000004
【図３】
2018007640.tif 000005
【図４】
2018007640.tif 000006
【図５】
2018007640.tif 000007