(57)【要約】【課題】低コピー数から高コピー数の幅広い範囲において高い精度で測定することができるデバイスの提供。【解決手段】増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満である増幅可能な試薬を含むウェルと、増幅可能な試薬の特定コピー数が１００以上である増幅可能な試薬を含むウェルと、をそれぞれ少なくとも１つ以上有し、前記増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満であるウェルの前記特定コピー数である場合の変動係数のＣＶ値と、前記増幅可能な試薬の平均特定コピー数ｘとが、次式、ＣＶ＜１／√ｘを満たすデバイス。【選択図】図３
2019216704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満である増幅可能な試薬を含むウェルと、
増幅可能な試薬の特定コピー数が１００以上である増幅可能な試薬を含むウェルと、をそれぞれ少なくとも１つ以上有し、
前記増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満であるウェルの前記特定コピー数である場合の変動係数のＣＶ値と、前記増幅可能な試薬の平均特定コピー数ｘとが、次式、ＣＶ＜１／√ｘを満たすことを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記増幅可能な試薬の特定コピー数が１００以上であるウェルの変動係数のＣＶ値が２０％以下である請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満であるウェルの変動係数のＣＶ値が１０％以下である請求項１から２のいずれかに記載のデバイス。
【請求項４】
前記増幅可能な試薬の特定コピー数が１００以上であって、前記特定コピー数である場合の変動係数のＣＶ値と、前記増幅可能な試薬の平均特定コピー数ｘとが、次式、ＣＶ＞１／√ｘを満たす請求項１から３のいずれかに記載のデバイス。
【請求項５】
前記ウェルに充填される前記増幅可能な試薬の特定コピー数が２水準以上である請求項１から４のいずれかに記載のデバイス。
【請求項６】
更に、前記ウェルにおける前記増幅可能な試薬が特定コピー数である場合の前記特定コピー数における不確かさの情報を有する請求項１から５のいずれかに記載のデバイス。
【請求項７】
前記増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満であるウェルの変動係数のＣＶ値の情報、前記増幅可能な試薬の特定コピー数が１００以上であるウェルの変動係数のＣＶ値の情報、及び前記特定コピー数における不確かさの情報の少なくともいずれかを識別可能な識別手段を有する請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記ウェルの開口部を密閉する密閉部材を有する請求項１から７のいずれかに記載のデバイス。
【請求項９】
前記増幅可能な試薬が核酸である請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記核酸が細胞の核中の核酸に組み込まれた請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記細胞が酵母である請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記ウェルが、プライマー及び増幅試薬の少なくともいずれかを有する請求項１から１１のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１３】
前記ウェルが複数であって、
前記各ウェル内の核酸の特定コピー数及び前記核酸の特定コピー数の不確かさを各ウェル毎の情報として有する請求項６から１２のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１４】
前記ウェルが保持される基材を有し、前記識別手段は、前記密閉部材と前記基材との間に配置される請求項８から１３のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１５】
核酸を増幅可能なＰＣＲ装置の評価に用いられるデバイスであって、
少なくとも１つのウェルを有し、
少なくとも１つの前記ウェル内の核酸の特定コピー数及び前記核酸の特定コピー数の不確かさの情報を有することを特徴とするデバイス。
【請求項１６】
前記デバイスによる核酸増幅の結果と、前記核酸の特定コピー数及び前記核酸の特定コピー数の不確かさの情報とを、前記ＰＣＲ装置の管理に用いる請求項１５に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
定量ＰＣＲ法は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）の過程でＤＮＡ増幅に対応した蛍光量を適宜検出する技術であり、ＤＮＡ、ｃＤＮＡ、ＲＮＡの初期量を間接的に定量する方法である。この定量には核酸試料系列とそれに対する測定値との関係を示した検量線が必要である。
【０００３】
正確な定量値を得るためには、各々の測定値のばらつきは変動係数ＣＶにして２０％以内に収まっており、核酸試料系列が３水準以上、同一水準の測定点数が５点以上必要であると報告されている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２参照）。このような核酸試料系列は、既知濃度の核酸試料の系列希釈法により作製される。
例えば、系列希釈法により核酸試料系列を作製し、複数の試料充填部が設けられた容器の該試料充填部に、異なる複数充填コピー数水準の核酸試料が密封されているＰＣＲ反応プレート用容器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、最近、標的核酸配列を導入した細胞をマニピュレーターによって１個ずつ分取することにより、極微量の核酸分子を計測・充填可能とする技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、低コピー数から高コピー数の幅広い範囲において高い精度で測定することができるデバイス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】
【０００５】
本発明のデバイスは、増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満である増幅可能な試薬を含むウェルと、増幅可能な試薬の特定コピー数が１００以上である増幅可能な試薬を含むウェルと、をそれぞれ少なくとも１つ以上有し、前記増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満であるウェルの前記特定コピー数である場合の変動係数のＣＶ値と、前記増幅可能な試薬の平均特定コピー数ｘとが、次式、ＣＶ＜１／√ｘを満たす。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、低コピー数から高コピー数の幅広い範囲において高い精度で測定することができるデバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、ポアソン分布に基づくばらつきを持ったコピー数と変動係数ＣＶとの関係を示すグラフである。
【図２】図２は、特定コピー数が１００未満及び１００以上の場合における平均特定コピー数ｘと変動係数のＣＶ値との関係を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明のデバイスの一例を示す斜視図である。
【図４】図４は、本発明のデバイスの他の一例を示す斜視図である。
【図５】図５は、図４の側面図である。
【図６】図６は、本発明のデバイスの他の一例を示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明のデバイスにおける増幅可能な試薬を充填するウェルの配置の一例を示す図である。
【図８】図８は、本発明のデバイスにおける増幅可能な試薬を充填するウェルの配置の他の一例を示す図である。
【図９】図９は、ＤＮＡ複製済みの細胞の頻度と、蛍光強度との関係の一例を示すグラフである。
【図１０Ａ】図１０Ａは、電磁バルブ方式の吐出ヘッドの一例を示す模式図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、ピエゾ方式の吐出ヘッドの一例を示す模式図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、図１０Ｂにおけるピエゾ方式の吐出ヘッドの変形例の模式図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、圧電素子に印加する電圧の一例を示す模式図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、圧電素子に印加する電圧の他の一例を示す模式図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、液滴の状態の一例を示す模式図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、液滴の状態の一例を示す模式図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、液滴の状態の一例を示す模式図である。
【図１３】図１３は、ウェル内に順次液滴を着弾させるための分注装置の一例を示す概略図である。
【図１４】図１４は、液滴形成装置の一例を示す模式図である。
【図１５】図１５は、図１４の液滴形成装置の制御手段のハードウェアブロックを例示する図である。
【図１６】図１６は、図１５の液滴形成装置の制御手段の機能ブロックを例示する図である。
【図１７】図１７は、液滴形成装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１８】図１８は、液滴形成装置の変形例を示す模式図である。
【図１９】図１９は、液滴形成装置の他の変形例を示す模式図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、飛翔する液滴に２個の蛍光粒子が含まれる場合を例示する図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、飛翔する液滴に２個の蛍光粒子が含まれる場合を例示する図である。
【図２１】図２１は、粒子同士の重なりが生じない場合の輝度値Ｌｉと、実測される輝度値Ｌｅとの関係を例示する図である。
【図２２】図２２は、液滴形成装置の他の変形例を示す模式図である。
【図２３】図２３は、液滴形成装置の他の一例を示す模式図である。
【図２４】図２４は、マイクロ流路中を通過してきた細胞をカウントする方法の一例を示す模式図である。
【図２５】図２５は、吐出ヘッドのノズル部近傍の画像を取得する方法の一例を示す模式図である。
【図２６】図２６は、確率Ｐ（＞２）と平均細胞数の関係を表すグラフである。
【図２７Ａ】図２７Ａは、酵母の着弾液滴の蛍光顕微鏡像による位相差像である。
【図２７Ｂ】図２７Ｂは、酵母の着弾液滴の蛍光顕微鏡像による蛍光像である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（デバイス）
本発明のデバイスは、増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満である増幅可能な試薬を含むウェルと、増幅可能な試薬の特定コピー数が１００以上である増幅可能な試薬を含むウェルと、をそれぞれ少なくとも１つ以上有し、前記増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満であるウェルの前記特定コピー数である場合の変動係数のＣＶ値と、前記増幅可能な試薬の平均特定コピー数ｘとが、次式、ＣＶ＜１／√ｘを満たし、更に必要に応じてその他の部材を有する。
【０００９】
本発明のデバイスは、従来の核酸試料の系列希釈法による検量線を用いた未知濃度試料の定量では、極微量核酸の定量精度が著しく低下してしまうという知見に基づくものである。
このことは、系列希釈法により作製された核酸試料系列を充填する際のばらつき（変動係数）が原因であると考えられる。即ち、核酸試料のような溶質分子は溶媒分子に溶解した状態において、熱ゆらぎによって溶媒分子中を運動している。その際の分子の分布状態は一般的にポアソン分布に従うとされる。このことは、規定濃度の溶液をいかなる精度で量り取り、容器に充填した場合でも、充填された溶液中の核酸試料の特定コピー数は分布、つまり、ばらつき（変動係数）を有することを示している。なお、１分子に複数同じ塩基配列を導入しない場合には「特定コピー数」と同じ意味で「分子数」を用いることもある。
【００１０】
ここで、変動係数とは、細胞を凹部に充填する際に生じる各凹部に充填される細胞数（又は、増幅可能な試薬の数）のばらつきの相対値を意味する。即ち、変動係数とは、凹部に充填した細胞（又は、増幅可能な試薬）の数の充填精度を意味する。変動係数とは、標準偏差σを平均値ｘで除した値である。ここでは、標準偏差σを平均コピー数（平均充填コピー数）ｘで除した値を変動係数ＣＶとすると、下記式１の関係式になる。
【００１１】
【数１】
2019216704.tif 000003
【００１２】
一般的に、細胞（又は、増幅可能な試薬）は分散液中でポアソン分布のランダムな分布状態を取っている。そのため、段階希釈法、即ち、ポアソン分布におけるランダムな分布状態では、標準偏差σは、平均コピー数ｘと下記式２の関係式を満たすとみなすことができる。これより、細胞（又は、増幅可能な試薬）の分散液を段階希釈法により希釈した場合、標準偏差σと平均コピー数ｘとから平均コピー数ｘの変動係数ＣＶ（ＣＶ値）を、上記式１及び式２から導出された下記式３を用いて求めると、表１及び図１に示すようになる。なお、ポアソン分布に基づくばらつきを持ったコピー数の変動係数のＣＶ値は図１から求めることができる。
【００１３】
【数２】
2019216704.tif 000004
【００１４】
【数３】
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【００１５】
【表１】
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【００１６】
表１及び図１の結果から、例えば、ウェルに１００コピー数の増幅可能な試薬を段階希釈法により充填する場合には、最終的に反応溶液中に充填される増幅可能な試薬のコピー数はその他の精度を無視しても、少なくとも１０％の変動係数（ＣＶ値）を持つことがわかる。
【００１７】
また、本発明のデバイスは、特許文献２に記載の技術では、標的核酸配列を導入した細胞をマニピュレーターによって１個ずつ手技により分取するため、核酸試料系列の広い濃度領域において、高い精度で核酸試料を充填できないという知見に基づくものである。
【００１８】
本発明のデバイスは、少なくとも２つのウェルを有し、識別手段、基材を有することが好ましく、更に必要に応じてその他の部材を有する。
なお、本発明のデバイスとしては、検査デバイスと称することもある。
【００１９】
＜ウェル＞
ウェルは、その形状、数、容積、材質、色などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
ウェルの形状としては、増幅可能な試薬を配することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平底、丸底、Ｕ底、Ｖ底等の凹部、基板上の区画などが挙げられる。
ウェルの数は、２以上の複数であることが好ましく、５以上がより好ましく、５０以上が更に好ましい。
ウェルの数が２以上である連結されたマイクロチューブもしくはマルチウェルプレートが好適に用いられる。
連結されたマイクロチューブとしては、例えば、２、３、４、６、８、１２、１６、２４、又は４８連マイクロチューブが挙げられる。
マルチウェルプレートとしては、例えば、２４、４８、９６、３８４、又は１,５３６のウェルプレートが挙げられる。
ウェルの容積としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、一般的な核酸検査装置に用いられる試料量を考慮すると、１０μＬ以上１,０００μＬ以下が好ましい。
ウェルの材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ふっ素樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。
ウェルの色としては、例えば、透明、半透明、着色、完全遮光などが挙げられる。
ウェルの濡れ性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、撥水性であることが好ましい。ウェルの濡れ性が、撥水性であると、ウェル内壁への増幅可能な試薬の吸着を低減化できる。また、ウェルの濡れ性が、撥水性であると、ウェル内の増幅可能な試薬及びプライマー、増幅試薬を溶液状態で移動することができる。
ウェル内壁の撥水化の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ふっ素系樹脂被膜を形成する方法、ふっ素プラズマ処理、エンボス加工が挙げられる。特に、接触角が１００°以上となる撥水化処理を施すことで、液体の取りこぼしによる増幅可能な試薬の減少及び不確かさ（又は変動係数）の増大を抑えることができる。
【００２０】
＜基材＞
デバイスは、ウェルが基材に設けられたプレート状のものが好ましいが、８連チューブ等の連結タイプのウェルチューブであってもよい。
基材としては、その材質、形状、大きさ、構造などについて特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
基材の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、半導体、セラミックス、金属、ガラス、石英ガラス、プラスチックスなどが挙げられる。これらの中でも、プラスチックスが好ましい。
プラスチックスとしては、例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ふっ素樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。
基材の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、板状、プレート状などが好ましい。
基材の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、単層構造であっても複数層構造であっても構わない。
【００２１】
＜識別手段＞
デバイスは、増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満であるウェルの変動係数のＣＶ値の情報、増幅可能な試薬の特定コピー数が１００以上であるウェルの変動係数のＣＶ値の情報、及び特定コピー数における不確かさの情報の少なくともいずれかを識別可能な識別手段を有することが好ましい。
識別手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メモリ、ＩＣチップ、バーコード、ＱＲコード（登録商標）、Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ（以下、「ＲＦＩＤ」とも称することがある）、色分け、印刷などが挙げられる。
識別手段を設ける位置及び識別手段の数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
識別手段に記憶させる情報としては、増幅可能な試薬がウェルにおいて特定コピー数で充填されている情報以外にも、例えば、分析結果（活性値、発光強度等）、増幅可能な試薬の数（例えば、細胞の数）、細胞の生死、複数のウェルのうちどのウェルに増幅可能な試薬が充填されているのか、増幅可能な試薬の種類、測定日時、測定者の氏名などが挙げられる。
識別手段に記憶された情報は、各種読取手段を用いて読み取ることができ、例えば、識別手段がバーコードであれば読取手段としてバーコードリーダーが用いられる。
【００２２】
識別手段に情報を書き込む方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、手入力、ウェルに増幅可能な試薬を分注する際に増幅可能な試薬の個数を計数する液滴形成装置から直接データを書き込む方法、サーバに保存されているデータの転送、クラウドに保存されているデータの転送などが挙げられる。
【００２３】
＜その他の部材＞
その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、密閉部材などが挙げられる。
【００２４】
−密閉部材−
デバイスは、ウェルへの異物混入は充填物の流出などを防ぐために、密閉部材を有することが好ましい。
密閉部材としては、少なくとも１つのウェルを密閉可能であり、１つ１つのウェルを個別に密閉乃至開封できるように、切り取り線により切り離し可能に構成することが好ましい。
密閉部材の形状としては、ウェル内壁径と一致するキャップ状、又はウェル開口部を被覆するフィルム状であることが好ましい。
密閉部材の材質としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂などが挙げられる。
密閉部材としては、全てのウェルを一度に密閉可能なフィルム状であることが好ましい。また、使用者の誤使用を低減化できるように再開封が必要なウェルと不必要なウェルとの接着強度が異なるように構成されていることが好ましい。
【００２５】
前記ウェル内の増幅可能な試薬、プライマー、及び増幅試薬の状態は、特に限定はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、溶液又は固体のいずれかの状態であってもよい。使用性の観点からは、特に、溶液状態であることが好ましい。溶液状態であると、使用者はすぐに試験に用いることができる。輸送上の観点からは、特に、固体状態であることが好ましく、乾燥状態がより好ましい。固体乾燥状態であると、分解酵素等による増幅試薬可能な試薬の分解の反応速度を低減化することができ、増幅可能な試薬、プライマー、及び増幅試薬の保存性を向上させることができる。
また、固体乾燥状態のデバイスの使用直前に、バッファーや水に溶解させることで、すぐに反応液として用いることができるよう、適正量の増幅可能な試薬、プライマー、及び増幅試薬が充填されていることが望ましい。
乾燥方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、凍結乾燥、加熱乾燥、熱風乾燥、真空乾燥、蒸気乾燥、吸引乾燥、赤外線乾燥、バレル乾燥、スピン乾燥などが挙げられる。
【００２６】
本発明のデバイスは、少なくとも２つのウェルが特定コピー数の増幅可能な試薬を含む。
コピー数とは、前記ウェルに含まれる増幅可能な試薬中の標的もしくは特定の塩基配列の数を意味している。
標的の塩基配列とは、少なくともプライマー及びプローブ領域の塩基配列が決まっているものを指し、特に、塩基配列の全長が定められているものを特定の塩基配列とも呼称する。
特定コピー数とは、前記コピー数のうち、標的の塩基配列の数が一定以上の精度で特定されていることを意味する。
すなわち、実際にウェルに含まれている標的の塩基配列の数として既知ということができる。つまり、本願における特定コピー数は、従来の系列希釈により得られる所定のコピー数（算出推定値）よりも、数としての精度、信頼性が高く、特に、１，０００以下の低コピー数領域であってもポアソン分布によらない制御された値となる。制御された値は、概ね、不確かさを表す変動係数ＣＶが平均コピー数ｘに対し、ＣＶ＜１／√ｘもしくはＣＶ≦２０％のどちらかの値の大きさの中に収まっていることが好ましい。それゆえ、当該特定コピー数の標的の塩基配列を含むウェルを有するデバイスを用いることで、従来よりも正確に標的の塩基配列を有する試料の定性的、定量的な検査を行うことが可能となる。
なお、ここで標的の塩基配列の数とその配列を有する核酸の分子数とが一致する場合には、「コピー数」と「分子数」は対応付けられる場合もある。
具体的には、例えば、ノロウイルスの場合は、ウイルスの個数＝１なら核酸分子数＝１、コピー数＝１で、ＧＩ期の酵母の場合は、酵母数＝１なら核酸分子数（同一の染色体数）＝１、コピー数＝１で、Ｇ０／ＧＩ期のヒト細胞の場合は、ヒト細胞数＝１なら核酸分子数（同一の染色体数）＝２、コピー数＝２である。
さらに、標的の塩基配列を２箇所に導入したＧＩ期の酵母の場合は、酵母数＝１なら核酸分子数（同一の染色体数）＝１、コピー数＝２となる。
また、本発明においては、増幅可能な試薬の特定コピー数は、増幅可能な試薬の絶対数と称することもある。
増幅可能な試薬としては、詳しくは後述するが、核酸が好適に使用できる。
【００２７】
デバイスは、増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満であるウェルと、増幅可能な試薬の特定コピー数が１００以上であるウェルと、を有する。
増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満であるウェルの変動係数のＣＶ値は、前記特定コピー数である場合の変動係数のＣＶ値と、前記増幅可能な試薬の平均特定コピー数ｘとが、次式、ＣＶ＜１／√ｘを満たし、ＣＶ＜１／２√ｘを満たすことが好ましい。また、平均特定コピー数の値に関わらず、増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満であるウェルの変動係数のＣＶ値は、２０％以下であること好ましく、１０％以下がより好ましい。この範囲において、特定コピー数が１００未満であっても高い精度で増幅可能な試薬を充填することができる。
増幅可能な試薬の特定コピー数が１００以上であるウェルの変動係数のＣＶ値は２０％以下が好ましい。この範囲において、特定コピー数が１００以上であっても高い精度で増幅可能な試薬を充填することができる。
【００２８】
ここで、変動係数とは、標準偏差σを平均特定コピー数ｘで除した値であり、略称としてＣＶ値が用いられる。なお、特定コピー数である場合の変動係数のＣＶ値は、図１から求めることができる。
【００２９】
増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満であって、特定コピー数である場合の変動係数のＣＶ値と、増幅可能な試薬の平均特定コピー数ｘとが、次式、ＣＶ＜１／√ｘを満たすことが好ましい。
増幅可能な試薬の特定コピー数が１００以上であるウェルの変動係数のＣＶ値は、２０％以下であることが好ましい。
これにより、デバイスは、図２に示す関係を満たす。
図２は、特定コピー数（ウェルに充填された核酸のコピー数）と変動係数との関係について説明する図である。図２において、平均特定コピー数ｘと変動係数のＣＶ値との関係式：及びＣＶ＝１／√ｘ及びＣＶ＝１／２√ｘと、特定コピー数が１００と、ＣＶ値２０％とをそれぞれ示す。図２から、（１）増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満であって、当該特定コピー数である場合の変動係数のＣＶ値と、増幅可能な試薬の平均特定コピー数ｘとが、次式、ＣＶ＜１／√ｘを満たす領域と、（２）増幅可能な試薬の平均特定コピー数が１００以上であって、当該特定コピー数である場合の変動係数のＣＶ値と、増幅可能な試薬の平均特定コピー数ｘとが、次式、ＣＶ＞１／√ｘかつＣＶ≦２０％を満たす領域とが得られる。これにより、デバイスは、低コピー数から高コピー数の幅広い範囲において高い精度で測定することができる。
【００３０】
ウェルの数が２以上であり、一のウェルにおける増幅可能な試薬の特定コピー数と、他のウェルにおける増幅可能な試薬の特定コピー数とが互いに異なる２水準以上であることが好ましく、例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０の場合、１、３、５、７、９の場合、２、４、６、８、１０の場合などが挙げられる。
ウェルの数が２以上であり、一のウェルにおける増幅可能な試薬の特定コピー数が１０Ｎ１であり、他のウェルにおける増幅可能な試薬の特定コピー数が１０Ｎ２である、（ただし、Ｎ１及びＮ２は互いに連続した整数である）ことが好ましく、例えば、１、１０、１００、１,０００の場合、１００、１,０００、１０,０００、１００,０００、１,０００,０００の場合などが挙げられる。これにより、デバイスは、低コピー数から高コピー数までの広い範囲における検量線の作成が容易に行える。
【００３１】
デバイスは、更に、ウェルにおける増幅可能な試薬が特定コピー数である場合の特定コピー数における不確かさの情報を有することが好ましい。
「不確かさ」とは、「測定の結果に付随した、合理的に測定量に結びつけられ得る値のばらつきを特徴づけるパラメータ」であるとＩＳＯ／ＩＥＣ  Ｇｕｉｄｅ９９：２００７［国際計量計測用語−基本及び一般概念並びに関連用語（ＶＩＭ）］に定義されている。
ここで、「合理的に測定量に結びつけられ得る値」とは、測定量の真の値の候補を意味する。即ち、不確かさとは、測定対象の製造に係る操作、機器などに起因する測定結果のばらつきの情報を意味する。不確かさが大きいほど、測定結果として予想されるばらつきが大きくなる。
不確かさとしては、例えば、測定結果から得られる標準偏差であってもよく、真の値が所定の確率以上で含まれている値の幅として表す信頼水準の半分の値としてもよい。
不確かさを算出する方法としては、Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ  ｉｎ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ（ＧＵＭ：ＩＳＯ／ＩＥＣ  Ｇｕｉｄｅ９８−３）、及びＪａｐａｎ  Ａｃｃｒｅｄｉｔａｔｉｏｎ  Ｂｏａｒｄ  Ｎｏｔｅ  １０  試験における測定の不確かさに関するガイドラインなどに基づき算出することができる。不確かさを算出する方法としては、例えば、測定値などの統計を用いたタイプＡ評価法と、校正証明書、製造者の仕様書、公表されている情報などから得られる不確かさの情報を用いたタイプＢ評価法の２つの方法を適用することができる
不確かさは、操作及び測定などの要因から得られる不確かさを全て標準不確かさに変換することにより、同じ信頼水準で表現することができる。標準不確かさとは、測定値から得られた平均値のばらつきを示す。
不確かさを算出する方法の一例としては、例えば、不確かさを引き起こす要因を抽出し、それぞれの要因の不確かさ（標準偏差）を算出する。さらに、算出したそれぞれの要因の不確かさを平方和法により合成し、合成標準不確かさを算出する。合成標準不確かさの算出において、平方和法を用いるため、不確かさを引き起こす要因の中で不確かさが十分に小さい要因については無視することができる。不確かさは合成標準不確かさを期待値で除した変動係数（ＣＶ値）を用いてもよい。
各ウェルに値付けられる不確かさは、前述の充填方法や系列希釈の作製方法によって適切に算出されることが望ましい。
【００３２】
増幅可能な試薬の特定コピー数における不確かさの情報としては、デバイスの製造に係るすべての要因を考慮することができるが、例えば、以下に掲げる要因に係る情報などが挙げられる。
【００３３】
増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満である場合の不確かさの要因としては、例えば、目的の増幅可能な試薬を細胞に導入して当該細胞を計数及び分注して作製する場合には、細胞内の増幅可能な試薬の数、細胞をデバイスに配置する手段（インクジェット装置、又はその装置の動作のタイミングなどの装置における各部位の動作による結果を含む。）、細胞がデバイスの適切な位置に配置された頻度、細胞が細胞懸濁液中で破壊されることにより増殖可能な試薬が細胞懸濁液中に混入することによるコンタミネーション（夾雑物の混入、以下、「コンタミ」と記載することがある）などが挙げられる。
【００３４】
増幅可能な試薬の特定コピー数が１００以上である場合の不確かさの要因としては、例えば、増幅可能な試薬のコピー数、希釈溶媒及び増幅可能な試薬溶液の密度、重量計測時の電子天秤の操作、ポアソン分布に基づく不確かさ、増幅可能な試薬充填時のピペット操作などが挙げられる。
【００３５】
ウェルは、プライマー及び増幅試薬の少なくともいずれかを含むことが好ましい。
プライマーは、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ)において、鋳型ＤＮＡに特異的な１８塩基〜３０塩基の相補的塩基配列を持つ合成オリゴヌクレオチドであり、増幅したい領域を挟むようにフォワードプライマーとリバースプライマーとの２か所（一対）設定される。
増幅試薬としては、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ)において、例えば、酵素としてＤＮＡポリメラーゼ、基質として４種の塩基（ｄＧＴＰ、ｄＣＴＰ、ｄＡＴＰ、ｄＴＴＰ）、Ｍｇ２＋（２ｍＭの塩化マグネシウム）、最適ｐＨ（ｐＨ７．５〜９．５）を保持するバッファーなどが挙げられる。
【００３６】
デバイスは、増幅可能な試薬のコピー数が０（ゼロ）のネガティブコントロールのウェル、増幅可能な試薬のコピー数が１０以上のポジティブコントロールのウェルを有していることが好ましい。
ネガティブコントロールで検出が検知されたとき、及びポジティブコントロールで不検出が検知されたときは、検出系（試薬や装置）に異常があることが示唆される。ネガティブコントロール及びポジティブコントロールを設けておくことにより、問題が生じたときにユーザーは直ちにそれに気づくことができ、測定を中止して問題がどこにあるかの点検を行うことができる。
【００３７】
増幅可能な試薬は核酸であることが好ましい。核酸は細胞の核中に組み込まれていることが好ましい。
【００３８】
−核酸−
核酸とは、プリン又はピリミジンから導かれる含窒素塩基、糖、及びリン酸が規則的に結合した高分子の有機化合物を意味し、核酸の断片、あるいはこれら核酸又はその断片のアナログなども含まれる。
核酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ｃＤＮＡなどが挙げられる。
【００３９】
核酸又は核酸断片としては、生物から得られる天然物又はそれらの加工物であってもよく、また、遺伝子組換技術を利用して製造されたもの、化学的に合成された人工合成核酸などでもよい。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。人工合成核酸とすることにより、不純物が少なくなり、低分子化することが可能となるため、初期反応効率を向上させることができる。
なお、人工合成核酸としては、天然に存在するＤＮＡ又はＲＮＡと同様の構成成分（塩基、デオキシリボース、リン酸）からなる核酸を人工的に合成した核酸を意味する。人工合成核酸としては、例えば、タンパク質をコードする塩基配列を有する核酸に限らず、任意の塩基配列を有する核酸を含む。
【００４０】
核酸又は核酸断片のアナログとしては、核酸又は核酸断片に非核酸成分を結合させたもの、核酸又は核酸断片を蛍光色素や同位元素等の標識剤で標識したもの（例えば、蛍光色素や放射線同位体で標識されたプライマーやプローブ）、核酸又は核酸断片を構成するヌクレオチドの一部の化学構造を変化させた人工核酸（例えば、ＰＮＡ、ＢＮＡ、ＬＮＡなど）
【００４１】
核酸の形態としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、二本鎖核酸、一本鎖核酸、部分的に二本鎖又は一本鎖核酸などが挙げられ、環状又は直鎖状のプラスミドも使用することができる。
また、核酸は修飾又は変異されていてもよい。
【００４２】
核酸は、特定の塩基配列を有することが好ましい。特定とは、特に定められていることを意味する。
特定の塩基配列としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、感染症検査に用いられる塩基配列、自然界には存在しない非天然の塩基配列、動物細胞由来の塩基配列、植物細胞由来の塩基配列、真菌の細胞由来の塩基配列、細菌由来の塩基配列、ウイルス由来の塩基配列などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
非天然の塩基配列を用いる場合、ＧＣ含有率が特定の塩基配列の３０％以上７０％以下であることが好ましく、ＧＣ含量が一定であることが好ましい（例えば、配列番号１など参照）。
特定の塩基配列の塩基長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、２０塩基対（又はｍｅｒ）以上１０，０００塩基対（又はｍｅｒ）以下の塩基長などが挙げられる。
感染症検査に用いられる塩基配列を用いる場合、その感染症特有の塩基配列を含んでいれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、公定法や通知法で指定されている塩基配列を含んでいることが好ましい（例えば、配列番号２及び３など参照）。
【００４３】
核酸としては、使用する細胞由来の核酸であってもよく、遺伝子導入により導入された核酸であってもよい。核酸として、遺伝子導入により導入された核酸、及びプラスミドを使用する場合は、１細胞に１コピーの核酸が導入されていることを確認することが好ましい。１コピーの核酸が導入されていることの確認方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シーケンサー、ＰＣＲ法、サザンブロット法などを用いて確認することができる。
【００４４】
遺伝子導入により導入される特定の塩基配列を有する核酸の種類は、１種類であってもよいし、２種類以上であってもよい。なお、遺伝子導入により導入される核酸の数が１種類の場合にも、目的に応じてタンデムに同様の塩基配列を導入してもよい。
【００４５】
遺伝子導入の方法としては、特定の核酸配列が狙いの場所に狙いのコピー数導入できれば特に制限がなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、相同組換え、ＣＲＩＳＰＲ／Ｃａｓ９、ＣＲＩＳＰＲ／Ｃｐｆ１、ＴＡＬＥＮ、Ｚｉｎｃ  ｆｉｎｇｅｒ  ｎｕｃｌｅａｓｅ、Ｆｌｉｐ−ｉｎ、Ｊｕｍｐ−ｉｎなどが挙げられる。これらの中でも、酵母菌の場合は、効率の高さ、及び制御のしやすさの点から、相同組換えが好ましい。
【００４６】
−担体−
増幅可能な試薬は、担体に担持された状態で扱われることが好ましい。なお、増幅可能な試薬が核酸である場合には、核酸が粒子形状をした担体(担体粒子）に担持（より好ましくは内包）されている態様などが好ましい。
担体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、細胞、樹脂、リポソーム、マイクロカプセルなどが挙げられる。
【００４７】
−−細胞−−
細胞は、増幅可能な試薬（例えば、核酸）を有し、生物体を形成する構造的及び機能的単位を意味する。
細胞としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、真核細胞、原核細胞、多細胞生物細胞、単細胞生物細胞を問わず、すべての細胞について使用することができる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４８】
真核細胞としては、特に制限はなく、目的応じて適宜選択することができ、例えば、動物細胞、昆虫細胞、植物細胞、真菌、藻類、原生動物などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、動物細胞、真菌が好ましい。
【００４９】
接着性細胞としては、組織や器官から直接採取した初代細胞でもよく、組織や器官から直接採取した初代細胞を何代か継代させたものでもよく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、分化した細胞、未分化の細胞などが挙げられる。
【００５０】
分化した細胞としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、肝臓の実質細胞である肝細胞；星細胞；クッパー細胞；血管内皮細胞；類道内皮細胞、角膜内皮細胞等の内皮細胞；繊維芽細胞；骨芽細胞；砕骨細胞；歯根膜由来細胞；表皮角化細胞等の表皮細胞；気管上皮細胞；消化管上皮細胞；子宮頸部上皮細胞；角膜上皮細胞等の上皮細胞；乳腺細胞；ペリサイト；平滑筋細胞、心筋細胞等の筋細胞；腎細胞；膵ランゲルハンス島細胞；末梢神経細胞、視神経細胞等の神経細胞；軟骨細胞；骨細胞などが挙げられる。
【００５１】
未分化の細胞としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、未分化細胞である胚性幹細胞、多分化能を有する間葉系幹細胞等の多能性幹細胞；単分化能を有する血管内皮前駆細胞等の単能性幹細胞；ｉＰＳ細胞などが挙げられる。
【００５２】
真菌としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カビ、酵母菌などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、細胞周期を調節することができ、１倍体を使用することができる点から、酵母菌が好ましい。
細胞周期とは、細胞が増えるとき、細胞分裂が生じ、細胞分裂で生じた細胞（娘細胞）が再び細胞分裂を行う細胞（母細胞）となって新しい娘細胞を生み出す過程を意味する。
【００５３】
酵母菌としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、Ｇ０／Ｇ１期に同調して同調培養され、Ｇ１期で固定されているものが好ましい。
また、酵母菌としては、例えば、細胞周期をＧ１期に制御するフェロモン（性ホルモン）の感受性が増加したＢａｒ−１欠損酵母が好ましい。酵母菌がＢａｒ−１欠損酵母であると、細胞周期が制御できていない酵母菌の存在比率を低くすることができるため、ウェル内に収容された細胞の特定の核酸の数の増加等を防ぐことができる。
【００５４】
原核細胞としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、真正細菌、古細菌などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００５５】
細胞としては、死細胞が好ましい。死細胞であると、分取後に細胞分裂が起こることを防ぐことができる。
細胞としては、光を受光したときに発光可能な細胞であることが好ましい。光を受光したときに発光可能な細胞であると、細胞の数を高精度に制御してウェル内に着弾させることができる。
受光とは、光を受けることを意味する。
光学センサとは、人間の目で見ることができる可視光線と、それより波長の長い近赤外線や短波長赤外線、熱赤外線領域までの光のいずれかの光をレンズで集め、対象物である細胞の形状などを画像データとして取得する受動型センサを意味する。
【００５６】
−−光を受光したときに発光可能な細胞−−
光を受光したときに発光可能な細胞としては、光を受光したときに発光可能であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、蛍光色素によって染色された細胞、蛍光タンパク質を発現した細胞、蛍光標識抗体により標識された細胞などが挙げられる。
細胞における蛍光色素による染色部位、蛍光タンパク質の発現部位、又は蛍光標識抗体による標識部位としては、特に制限はなく、細胞全体、細胞核、細胞膜などが挙げられる。
【００５７】
−−蛍光色素−−
蛍光色素としては、例えば、フルオレセイン類、アゾ類、ローダミン類、クマリン類、ピレン類、シアニン類などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、フルオレセイン類、アゾ類、ローダミン類、シアニン類が好ましく、エオシン、エバンスブルー、トリパンブルー、ローダミン６Ｇ、ローダミンＢ、ローダミン１２３、Ｃｙ３がより好ましい。
【００５８】
蛍光色素としては、市販品を用いることができ、市販品としては、例えば、商品名：ＥｏｓｉｎＹ（和光純薬工業株式会社製）、商品名：エバンスブルー（和光純薬工業株式会社製）、商品名：トリパンブルー（和光純薬工業株式会社製）、商品名：ローダミン６Ｇ（和光純薬工業株式会社製）、商品名：ローダミンＢ（和光純薬工業株式会社製）、商品名：ローダミン１２３（和光純薬工業株式会社製）などが挙げられる。
【００５９】
−−蛍光タンパク質−−
蛍光タンパク質としては、例えば、Ｓｉｒｉｕｓ、ＥＢＦＰ、ＥＣＦＰ、ｍＴｕｒｑｕｏｉｓｅ、ＴａｇＣＦＰ、ＡｍＣｙａｎ、ｍＴＦＰ１、ＭｉｄｏｒｉｉｓｈｉＣｙａｎ、ＣＦＰ、ＴｕｒｂｏＧＦＰ、ＡｃＧＦＰ、ＴａｇＧＦＰ、Ａｚａｍｉ−Ｇｒｅｅｎ、ＺｓＧｒｅｅｎ、ＥｍＧＦＰ、ＥＧＦＰ、ＧＦＰ２、ＨｙＰｅｒ、ＴａｇＹＦＰ、ＥＹＦＰ、Ｖｅｎｕｓ、ＹＦＰ、ＰｈｉＹＦＰ、ＰｈｉＹＦＰ−ｍ、ＴｕｒｂｏＹＦＰ、ＺｓＹｅｌｌｏｗ、ｍＢａｎａｎａ、ＫｕｓａｂｉｒａＯｒａｎｇｅ、ｍＯｒａｎｇｅ、ＴｕｒｂｏＲＦＰ、ＤｓＲｅｄ−Ｅｘｐｒｅｓｓ、ＤｓＲｅｄ２、ＴａｇＲＦＰ、ＤｓＲｅｄ−Ｍｏｎｏｍｅｒ、ＡｓＲｅｄ２、ｍＳｔｒａｗｂｅｒｒｙ、ＴｕｒｂｏＦＰ６０２、ｍＲＦＰ１、ＪＲｅｄ、ＫｉｌｌｅｒＲｅｄ、ｍＣｈｅｒｒｙ、ｍＰｌｕｍ、ＰＳ−ＣＦＰ、Ｄｅｎｄｒａ２、Ｋａｅｄｅ、ＥｏｓＦＰ、ＫｉｋｕｍｅＧＲなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００６０】
−−蛍光標識抗体−−
蛍光標識抗体としては、蛍光標識されていれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＣＤ４−ＦＩＴＣ、ＣＤ８−ＰＥなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００６１】
細胞の体積平均粒径としては、遊離状態において、３０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましく、７μｍ以下が特に好ましい。体積平均粒径が、３０μｍ以下であれば、インクジェット法やセルソーターなどの液滴吐出手段に好適に用いることができる。
【００６２】
細胞の体積平均粒径としては、例えば、下記の測定方法で測定することができる。
作製した染色済み酵母分散液から１０μＬ取り出してＰＭＭＡ製プラスチックスライドに載せ、自動セルカウンター（商品名：Ｃｏｕｎｔｅｓｓ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｃｅｌｌ  Ｃｏｕｎｔｅｒ、ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社製）を用いることにより体積平均粒径を測定することができる。なお、細胞数も同様の測定方法により求めることができる。
【００６３】
細胞懸濁液における細胞の濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５×１０４個／ｍＬ以上５×１０８個／ｍＬ以下が好ましく、５×１０４個／ｍＬ以上５×１０７個／ｍＬ以下がより好ましい。細胞数が、５×１０４個／ｍＬ以上５×１０８個／ｍＬ以下であると、吐出した液滴中に細胞を確実に含むことができる。細胞数としては、体積平均粒径の測定方法と同様にして、自動セルカウンター（商品名：Ｃｏｕｎｔｅｓｓ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｃｅｌｌ  Ｃｏｕｎｔｅｒ、ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社製）を用いて測定することができる。
【００６４】
核酸を有する細胞の細胞数は、複数であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００６５】
−樹脂−
樹脂としては、増幅可能な試薬（例えば、核酸）を担持することができれば、その材質、形状、大きさ、構造については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００６６】
−リポソーム−
リポソームとは、脂質分子を含む脂質二重層から形成される脂質小胞体であり、具体的には、脂質分子の疎水性基と親水性基の極性に基づいて生じる脂質二重層により外界から隔てられた空間を有する閉鎖された脂質を含む小胞体を意味する。
リポソームは、脂質を用いた脂質二重膜で形成される閉鎖小胞体であり、その閉鎖小胞の空間内に水相（内水相）を有する。内水相には、水等が含まれる。リポソームはシングルラメラ（単層ラメラ、ユニラメラ、二重層膜が一重）であっても、多層ラメラ（マルチラメラ、タマネギ状の構造をした多数の二重層膜で、個々の層は水様の層で仕切られている）であってもよい。
リポソームとしては、増幅可能な試薬（例えば、核酸）を内包することのできるリポソームが好ましく、その形態は特に限定されない。「内包」とは、リポソームに対して核酸が内水相および膜自体に含まれる形態をとることを意味する。例えば、膜で形成された閉鎖空間内に核酸を封入する形態、膜自体に内包する形態などが挙げられ、これらの組合せでもよい。
リポソームの大きさ（平均粒子径）は、増幅可能な試薬（例えば、核酸）を内包することができれば特に限定されないが、球状またはそれに近い形態をとることが好ましい。
リポソームの脂質二重層を構成する成分（膜成分）は、脂質から選ばれる。脂質として、水溶性有機溶媒及びエステル系有機溶媒の混合溶媒に溶解するものであれば任意に使用することができる。脂質として、具体的には、リン脂質、リン脂質以外の脂質、コレステロール類及びそれらの誘導体等が挙げられる。これらの成分は、単一種又は複数種の成分から構成されてよい。
【００６７】
−マイクロカプセル−
マイクロカプセルとは、壁材と中空構造とを有する微小な粒体を意味し、中空構造に増幅可能な試薬（例えば、核酸）を内包することができる。
マイクロカプセルとしては、特に制限はなく、適宜目的に応じて、壁材、大きさ等を選択することができる。
マイクロカプセルの壁材としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリ尿素、ポリ尿素−ポリウレタン樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリスルホンアミド、ポリカーボネート、ポリスルフィネート、エポキシリ、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、酢酸ビニル、ゼラチンなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
マイクロカプセルの大きさとしては、増幅可能な試薬（例えば、核酸）を内包することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
マイクロカプセルの製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ｉｎ−ｓｉｔｕ法、界面重合法、コアセルベーション法などが挙げられる。
【００６８】
ここで、図３は、本発明のデバイスの一例を示す斜視図である。図４は、本発明のデバイスの他の一例を示す斜視図である。図５は、図４のデバイスの側面図である。デバイス１は、基材２に複数のウェル３が設けられており、ウェル３に増幅可能な試薬としての核酸４が特定コピー数で充填されている。なお、図４及び図５中５は、密閉部材である。
ここで、例えば、図４及び図５に示すように、各ウェル３に充填する試薬の特定コピー数とその不確かさ（確からしさ）の情報、もしくはこれらの情報と関連付けられた情報を記憶するＩＣチップ又はバーコード（識別手段６）が、密閉部材５と基材２との間で且つウェルの開口部以外の位置に配置されている。これは、識別手段６の意図しない改変等を防止するのに好適である。
また、デバイスが識別手段を有することで、識別手段を有しない一般のウェルプレートとの区別可能である。このため、取り違えを防止することが可能である。
【００６９】
デバイス１は、増幅可能な試薬（例えば核酸）の数やその不確かさの情報も有することが好ましい。
また、デバイス１の識別手段６が有する情報は、デバイス１の増幅可能な試薬の特定コピー数とその不確かさ情報が、クラウドなどのネットワークのサーバの記憶手段内に記憶され、その情報と関連付けられた一意の情報であってもよい。
また、識別手段の一意の情報により、遠隔ネットワークのサーバの記憶手段から情報を取得する。
認識手段（認識部）は、デバイス１そのものに設ける構成としてもよいし、デバイスに別添してもよく、デバイス１と別添の認識手段とで検査キットとしてもよい。
増幅可能な試薬の絶対数とその不確かさの情報を容器と関連付けさせた情報を識別可能になる。これにより、特定塩基配列を含んだ核酸を既知コピー数含んだ容器により分析検査・分析装置の校正や精度保証などを行う場合に、関連付けを行うことが可能となる。
図６は、本発明のデバイスの他の一例を示す斜視図である。この図６のデバイスでは、増幅可能な試薬のコピー数水準が１００、１０２、１０４、１０６、１０８の５水準設けられている。
【００７０】
図７は、本発明のデバイスの増幅可能な試薬を充填するウェルの配置の一例を示す図である。図７中のウェル内の数字は増幅可能な試薬の特定コピー数を表し、１、２、３、１０、５０の特定コピー数が１００未満のウェルと、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６の特定コピー数１００以上のウェルが設けられている。図７中の数字が記載していないウェルは試料やコントロール測定用のウェルである。
図８は、本発明のデバイスの増幅可能な試薬を充填するウェルの配置の他の一例を示す図である。図８中のウェル内の数字は増幅可能な試薬の特定コピー数を表し、１、３、５、１０、５０の特定コピー数が１００未満のウェルと、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６の特定コピー数１００以上のウェルが設けられている。図８中の数字が記載していないウェルは試料やコントロール測定用のウェルである。
【００７１】
＜デバイスの製造方法＞
デバイスの製造方法としては、以下の「希釈法による増幅可能な試薬の調製」と「吐出法による増幅可能な試薬の調製」とがあり、１つのプレート内において、両者を同時に行ってもよく、順次別々に行ってもよい。
【００７２】
＜＜希釈法による増幅可能な試薬の調製＞＞
１つのウェルにおける増幅可能な試薬の特定コピー数が１００以上の場合には増幅可能な試薬を希釈法により調製することが好ましい。この場合、増幅可能な試薬の特定コピー数は、１００以上であり、１００〜１０１０が好ましい。
希釈法としては、試料調製手段によって系列希釈を作製する方法などが挙げられる。
試料調製手段としては、例えば、ピペットを用いたマニュアル操作、マイクロピペッター（エッペンドルフ株式会社製）、ピペットマン（エッペンドルフ株式会社製）などが挙げられる。
【００７３】
＜＜吐出法による増幅可能な試薬の調製＞＞
１つのウェルにおける増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満の場合には増幅可能な試薬を吐出法により調製することが好ましい。この場合、増幅可能な試薬の特定コピー数は、１００未満であり、５０以下が好ましく、１０以下がより好ましく、５以下が更に好ましい。
吐出法としては、例えば、インクジェット吐出法、セルソーター、又はフローサイトメーターなどが挙げられる。
【００７４】
以下、吐出法による増幅可能な試薬として特定コピー数が１００未満の特定の核酸を有する細胞を用いたデバイスの製造方法について詳細に説明する。
デバイスの製造方法は、特定の核酸を有する複数の細胞、及び溶剤を含む細胞懸濁液を調製する細胞懸濁液調製工程と、細胞懸濁液を液滴として吐出することによりプレートのウェル内に液滴を順次着弾させる液滴着弾工程と、液滴の吐出後、かつ液滴のウェルへの着弾前に、液滴に含まれる細胞数をセンサによって計数する細胞数計数工程と、ウェル内の細胞から核酸を抽出する核酸抽出工程と、を更に含み、細胞懸濁液調製工程、液滴着弾工程、及び細胞数計数工程における推定する核酸の数の確からしさを算出する工程、出力工程、記録工程を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の工程を含む。
【００７５】
＜＜＜細胞懸濁液調製工程＞＞＞
細胞懸濁液調製工程は、特定の核酸を有する複数の細胞、及び溶剤を含む細胞懸濁液を調製する工程である。
溶剤とは、細胞を分散させるために用いる液体を意味する。
細胞懸濁液における懸濁とは、細胞が溶剤中に分散して存在する状態を意味する。
調製とは、作り出すことを意味する。
【００７６】
−細胞懸濁液−
細胞懸濁液は、特定の核酸を有する複数の細胞、及び溶剤を含み、添加剤を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含む。
特定の核酸を有する複数の細胞については、上述したとおりである。
【００７７】
−−溶剤−−
溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水、培養液、分離液、希釈液、緩衝液、有機物溶解液、有機溶剤、高分子ゲル溶液、コロイド分散液、電解質水溶液、無機塩水溶液、金属水溶液、及びこれらの混合液体などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、水、緩衝液が好ましく、水、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）、Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ緩衝液（ＴＥ）がより好ましい。
【００７８】
−−添加剤−−
添加剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、界面活性剤、核酸、樹脂などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００７９】
界面活性剤は、細胞同士の凝集を防止し、連続吐出安定性を向上することができる。
【００８０】
界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、添加量にもよるが、タンパク質を変性及び失活させない点から、非イオン性界面活性剤が好ましい。
【００８１】
イオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、アルファスルホ脂肪酸エステルナトリウム、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキル硫酸エステルナトリウム、アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウムなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、脂肪酸ナトリウムが好ましく、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）がより好ましい。
【００８２】
非イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルグリコシド、アルキルポリオキシエチレンエーテル（Ｂｒｉｊシリーズ等）、オクチルフェノールエトキシレート（Ｔｒｉｔｏｎ  Ｘシリーズ、Ｉｇｅｐａｌ  ＣＡシリーズ、Ｎｏｎｉｄｅｔ  Ｐシリーズ、Ｎｉｋｋｏｌ  ＯＰシリーズ等）、ポリソルベート類（Ｔｗｅｅｎ２０等のＴｗｅｅｎシリーズなど）、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、アルキルマルトシド、ショ糖脂肪酸エステル、グリコシド脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリドなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリソルベート類が好ましい。
【００８３】
界面活性剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、細胞懸濁液全量に対して、０．００１質量％以上３０質量％以下が好ましい。含有量が、０．００１質量％以上であると、界面活性剤の添加による効果を得ることができ、３０質量％以下であると、細胞の凝集を抑制することができるため、細胞懸濁液中の核酸のコピー数を厳密に制御することができる。
【００８４】
核酸としては、検出対象の核酸の検出に影響しないものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＣｏｌＥ１  ＤＮＡなどが挙げられる。核酸であると、標的の塩基配列を有する核酸が、ウェルの壁面などに付着することを防ぐことができる。
【００８５】
樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエチレンイミドなどが挙げられる。
【００８６】
−−その他の材料−−
その他の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、架橋剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、酸化防止剤、浸透圧調整剤、湿潤剤、分散剤などが挙げられる。
【００８７】
［細胞を分散する方法］
細胞を分散する方法としては、特に制限がなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビーズミル等のメディア方式、超音波ホモジナイザー等の超音波方式、フレンチプレス等の圧力差を利用する方式などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、細胞へのダメージが少ないことから超音波方式がより好ましい。メディア方式では、解砕能力が強く、細胞膜や細胞壁を破壊する可能性やメディアがコンタミとして混入することがある。
【００８８】
［細胞のスクリーニング方法］
細胞のスクリーニング方法としては、特に制限がなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、湿式分級、セルソーター、フィルタによるスクリーニングなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、細胞へのダメージが少ないことから、セルソーター、フィルタによるスクリーニングが好ましい。
【００８９】
細胞は、細胞の細胞周期を測定することにより、細胞懸濁液に含まれる細胞数から標的の塩基配列を有する核酸の数を推定することが好ましい。
細胞周期を測定するとは、細胞分裂による細胞数を数値化することを意味する。
核酸の数を推定するとは、細胞数から、核酸のコピー数を求めることを意味する。
【００９０】
計数対象が細胞数ではなく標的の塩基配列が何個入っているかであってもよい。通常は、標的の塩基配列は細胞１個につき１つの領域が入っているものを選択する、あるいは遺伝子組み換えにより導入するため、標的の塩基配列の数は細胞数と等しいと考えてよい。ただし、細胞は特定の周期で細胞分裂を起こすために細胞内で核酸の複製が行われる。細胞周期は細胞の種類によって異なるが、細胞懸濁液から所定量の溶液を抜き取り複数細胞の周期を測定することによって、細胞１個中に含まれる標的の塩基配列数に対する期待値及びその確からしさを算出することが可能である。これは、例えば、核染色した細胞をフローサイトメーターによって観測することによって可能である。
確からしさとは、いくつかの事象の生じる可能性がある時、特定の１つの事象が起こる可能性の程度を事前に予測して、その事象の起こる確率を意味する。
算出とは、計算して求める数値を出すことを意味する。
【００９１】
図９は、ＤＮＡ複製済みの細胞の頻度と、蛍光強度との関係の一例を示すグラフである。図９に示すように、ヒストグラム上で標的の塩基配列の複製有無により２つのピークが現れるため、ＤＮＡ複製済みの細胞がどの程度の割合で存在するかを算出することが可能である。この算出結果から１細胞中に含まれる平均的な標的の塩基配列数を算出することが可能であり、前述の細胞数計数結果に乗じることにより、標的の塩基配列の推定数を算出することが可能である。
また、細胞懸濁液を作製する前に細胞周期を制御する処理を行うことが好ましく、前述のような複製が起きる前、又は後の状態に揃えることによって、標的の塩基配列の数を細胞数からより精度良く算出することが可能になる。
【００９２】
推定する特定コピー数は、確からしさ（確率）を算出することが好ましい。確からしさ（確率）を算出することにより、これらの数値に基づき確からしさを分散又は標準偏差として表現して出力することが可能である。複数因子の影響を合算する場合には、一般的に用いられる標準偏差の二乗和平方根を用いることが可能である。例えば、因子として吐出した細胞数の正答率、細胞内のＤＮＡ数、吐出された細胞がウェル内に着弾する着弾率などを用いることができる。これらの中で影響の大きい項目を選択して算出することもできる。
【００９３】
＜＜＜液滴着弾工程＞＞＞
液滴着弾工程は、細胞懸濁液を液滴として吐出することによりプレートのウェル内に液滴を順次着弾させる工程である。
液滴とは、表面張力によりまとまった液体のかたまりを意味する。
吐出とは、細胞懸濁液を液滴として飛翔させることを意味する。
順次とは、次々に順序どおりにすることを意味する。
着弾とは、液滴をウェルに到達させることを意味する。
【００９４】
吐出手段としては、細胞懸濁液を液滴として吐出する手段（以下、「吐出ヘッド」とも称することがある）を好適に用いることができる。
【００９５】
細胞懸濁液を液滴として吐出する方式としては、例えば、インクジェット法におけるオンデマンド方式、コンティニュアス方式などが挙げられる。これらの中でも、コンティニュアス方式の場合、安定的な吐出状態に至るまでの空吐出、液滴量の調整、ウェル間を移動する際にも連続的に液滴形成を行い続ける等の理由から、用いる細胞懸濁液のデッドボリュームが多くなる傾向にある。本発明では、細胞数を調整する観点からデッドボリュームによる影響を低減させることが好ましく、そのため上記２つの方式では、オンデマンド方式の方がより好適である。
【００９６】
オンデマンド方式としては、例えば、液体に圧力を加えることによって液体を吐出する圧力印加方式、加熱による膜沸騰によって液体を吐出するサーマル方式、静電引力によって液滴を引っ張ることによって液滴を形成する静電方式等の既知の複数の方式などが挙げられる。これらの中でも、以下の理由から、圧力印加方式が好ましい。
【００９７】
静電方式は、細胞懸濁液を保持して液滴を形成する吐出部に対向して電極を設置する必要がある。デバイスの製造方法では、液滴を受けるためのプレートが対向して配置されており、プレート構成の自由度を上げるため電極の配置は無いほうが好ましい。
サーマル方式は、局所的な加熱が発生するため生体材料である細胞への影響や、ヒーター部への焦げ付き（コゲーション）が懸念される。熱による影響は、含有物やプレートの用途に依存するため、一概に除外する必要はないが、圧力印加方式は、サーマル方式よりヒーター部への焦げ付きの懸念がないという点から好ましい。
【００９８】
圧力印加方式としては、ピエゾ素子を用いて液体に圧力を加える方式、電磁バルブ等のバルブによって圧力を加える方式などが挙げられる。細胞懸濁液の液滴吐出に使用可能な液滴生成デバイスの構成例を図１０Ａ〜図１０Ｃに示す。
図１０Ａは、電磁バルブ方式の吐出ヘッドの一例を示す模式図である。電磁バルブ方式の吐出ヘッドは、電動機１３ａ、電磁弁１１２、液室１１ａ、細胞懸濁液３００ａ、及びノズル１１１ａを有する。
電磁バルブ方式の吐出ヘッドとしては、例えば、ＴｅｃｈＥｌａｎ社のディスペンサなどを好適に用いることができる。
また、図１０Ｂは、ピエゾ方式の吐出ヘッドの一例を示す模式図である。ピエゾ方式の吐出ヘッドは、圧電素子１３ｂ、液室１１ｂ、細胞懸濁液３００ｂ、及びノズル１１１ｂを有する。
ピエゾ方式の吐出ヘッドとしては、Ｃｙｔｅｎａ社のシングルセルプリンターなどを好適に用いることができる。
これらの吐出ヘッドのいずれも用いることが可能であるが、電磁バルブによる圧力印加方式では高速に繰り返し液滴を形成することができないため、プレートの生成のスループットを上げるためにはピエゾ方式を用いることが好ましい。また、一般的な圧電素子１３ｂを用いたピエゾ方式の吐出ヘッドでは、沈降によって細胞濃度のムラが発生することや、ノズル詰まりが生じることが問題として生じることがある。
このため、より好ましい構成として図１０Ｃに示した構成などが挙げられる。図１０Ｃは、図１０Ｂにおける圧電素子を用いたピエゾ方式の吐出ヘッドの変形例の模式図である。図１０Ｃの吐出ヘッドは、圧電素子１３ｃ、液室１１ｃ、細胞懸濁液３００ｃ、及びノズル１１１ｃを有する。
図１０Ｃの吐出ヘッドでは、図示していない制御装置からの圧電素子１３ｃに対して電圧印加することにより、紙面横方向に圧縮応力が加わりメンブレンを紙面上下方向に変形させることができる。
【００９９】
オンデマンド方式以外の方式としては、例えば、連続的に液滴を形成させるコンティニュアス方式などが挙げられる。コンティニュアス方式では、液滴を加圧してノズルから押し出す際に圧電素子やヒーターによって定期的なゆらぎを与え、それによって微小な液滴を連続的に作り出すことができる。更に、飛翔中の液滴の吐出方向を電圧印加によって制御することにより、ウェルに着弾させるか、回収部に回収するかを選ぶことも可能である。このような方式は、セルソーター、又はフローサイトメーターで用いられており、例えば、ソニー株式会社製の装置名：セルソーターＳＨ８００Ｚを用いることができる。
【０１００】
図１１Ａは、圧電素子に印加する電圧の一例を示す模式図である。また、図１１Ｂは、圧電素子に印加する電圧の他の一例を示す模式図である。図１１Ａは、液滴を形成するための駆動電圧を示す。電圧（ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ）の強弱により、液滴を形成することができる。図１１Ｂは、液滴の吐出を行わずに細胞懸濁液を撹拌するための電圧を示している。
【０１０１】
液滴を吐出しない期間中に、液滴を吐出するほどには強くない複数のパルスを入力することによって、液質内の細胞懸濁液を撹拌することが可能であり、細胞沈降による濃度分布の発生を抑制することができる。
【０１０２】
本発明において使用することができる吐出ヘッドの液滴形成動作に関して、以下に説明する。
吐出ヘッドは、圧電素子に形成された上下電極に、パルス状の電圧を印加することにより液滴を吐出することができる。図１２Ａ〜図１２Ｃは、それぞれのタイミングにおける液滴の状態を示す模式図である。
図１２Ａは、まず、圧電素子１３ｃに電圧を印加することにより、メンブレン１２ｃが急激に変形することによって、液室１１ｃ内に保持された細胞懸濁液とメンブレン１２ｃとの間に高い圧力が発生し、この圧力によってノズル部から液滴が外に押し出される。
次に、図１２Ｂに示すように、圧力が上方に緩和するまでの時間、ノズル部からの液押し出しが続き液滴が成長する。
最後に、図１２Ｃに示すように、メンブレン１２ｃが元の状態に戻る際に細胞懸濁液とメンブレン１２ｃとの界面近傍の液圧力が低下し、液滴３１０’が形成される。
【０１０３】
デバイスの製造方法では、ウェルが形成されたプレートを移動可能なステージ上に固定し、ステージの駆動と吐出ヘッドとからの液滴形成を組み合わせることにより、凹部に順次液滴を着弾させる。ここで、ステージの移動としてプレートを移動させる方法を示したが、当然のことながら吐出ヘッドを移動させてもよい。
【０１０４】
プレートとしては、特に制限はなく、バイオ分野において一般的に用いられるウェルが形成されたものを用いることが可能である。
プレートにおけるウェルの数は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、単数であってもよく、複数であってもよい。
【０１０５】
図１３は、プレートのウェル内に順次液滴を着弾させるための分注装置４００の一例を示す概略図である。
図１３に示すように、液滴を着弾させるための分注装置４００は、液滴形成装置４０１と、プレート７００と、ステージ８００と、制御装置９００とを有している。
【０１０６】
分注装置４００において、プレート７００は、移動可能に構成されたステージ８００上に配置されている。プレート７００には液滴形成装置４０１の吐出ヘッドから吐出された液滴３１０が着滴する複数のウェル７１０（凹部）が形成されている。制御装置９００は、ステージ８００を移動させ、液滴形成装置４０１の吐出ヘッドとそれぞれのウェル７１０との相対的な位置関係を制御する。これにより、液滴形成装置４０１の吐出ヘッドからそれぞれのウェル７１０中に順次、蛍光染色細胞３５０を含む液滴３１０を吐出することができる。
【０１０７】
制御装置９００は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メインメモリ等を含む構成とすることができる。この場合、制御装置９００の各種機能は、ＲＯＭ等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現できる。ただし、制御装置９００の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。又、制御装置９００は、物理的に複数の装置等により構成されてもよい。
【０１０８】
吐出する液滴としては、ウェル内に細胞懸濁液を着弾させる際に、複数の水準を得るように液滴をウェル内に着弾させることが好ましい。
複数の水準とは、標準となる複数の基準を意味する。
複数の水準としては、ウェル内に特定の核酸を有する複数の細胞が所定の濃度勾配を有することが好ましい。濃度勾配を有することにより、検量線用試薬として好適に使用することができる。複数の水準は、センサによって計数される値を用いて制御することができる。
【０１０９】
プレートとしては、１穴マイクロチューブ、８連チューブ、９６穴、３８４穴のウェルプレートなどを用いることが好ましいが、ウェルが複数である場合には、これらのプレートにおけるウェルには同じ個数の細胞を分注することも可能であるし、異なる水準の個数を入れることも可能である。また、細胞が含まれないウェルが存在していてもよい。特に核酸の量を定量的に評価するリアルタイムＰＣＲ装置やデジタルＰＣＲ装置の評価に用いるプレートを作成する際には、複数水準の数の核酸が分注されたものを用いることが好ましい。例えば、細胞（又は核酸）が、おおよそ１個、２個、４個、８個、１６個、３２個、６４個の７水準で分注したプレートを作製することが考えられる。このようなプレートを用いることによって、リアルタイムＰＣＲ装置やデジタルＰＣＲ装置の定量性、線形性、評価下限値などを調べることが可能である。
【０１１０】
＜＜＜細胞数計数工程＞＞＞
細胞数計数工程は、液滴の吐出後、かつ液滴のウェルへの着弾前に、液滴に含まれる細胞数をセンサによって計数する工程である。
センサとは、自然現象や人工物の機械的・電磁気的、熱的、音響的、又は化学的性質、或いはそれらにより示される空間情報・時間情報を、何らかの科学的原理を応用して、人間や機械が扱い易い別媒体の信号に置き換える装置を意味する。
計数とは、数を数えることを意味する。
【０１１１】
細胞数計数工程としては、液滴の吐出後、かつ液滴のウェルへの着弾前に、液滴に含まれる細胞数をセンサによって計数すれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、吐出前に細胞を観測する処理、着弾後の細胞をカウントする処理を含んでもよい。
【０１１２】
液滴の吐出後、かつ液滴のウェルへの着弾前に、液滴に含まれる細胞数の計数としては、液滴がプレートのウェルに確実に入ることが予測されるウェル開口部の直上の位置にあるタイミングにて液滴中の細胞を観測することが好ましい。
【０１１３】
液滴中の細胞を観測する方法としては、例えば、光学的に検出する方法、電気的・磁気的に検出方法などが挙げられる。
【０１１４】
−光学的に検出する方法−
図１４、図１８、及び図１９を用いて、光学的に検出する方法に関して以下に述べる。
図１４は、液滴形成装置４０１の一例を示す模式図である。図１８、及び図１９は、液滴形成装置４０１Ａ、４０１Ｂの他の一例を示す模式図である。図１４に示すように、液滴形成装置４０１は、吐出ヘッド（液滴吐出手段）１０と、駆動手段２０と、光源３０と、受光素子６０と、制御手段７０とを有する。
【０１１５】
図１４では、細胞懸濁液として細胞を特定の色素によって蛍光染色した後に所定の溶液に分散した液を用いており、吐出ヘッドから形成した液滴に光源から発せられる特定の波長を有する光を照射し細胞から発せられる蛍光を受光素子によって検出することによって計数を行う。このとき、蛍光色素によって細胞を染色する方法に加え、細胞中に元々含まれる分子が発する自家蛍光を利用してもよいし、細胞に蛍光タンパク質（例えば、ＧＦＰ（Ｇｒｅｅｎ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｐｒｏｔｅｉｎ））を生産するための遺伝子を予め導入しておき細胞が蛍光を発するようにしておいてもよい。
光を照射とは、光をあてることを意味する。
【０１１６】
吐出ヘッド１０は、液室１１と、メンブレン１２と、駆動素子１３とを有しており、蛍光染色細胞３５０を懸濁した細胞懸濁液３００を液滴として吐出することができる。
【０１１７】
液室１１は、蛍光染色細胞３５０を懸濁した細胞懸濁液３００を保持する液体保持部であり、下面側には貫通孔であるノズル１１１が形成されている。液室１１は、例えば、金属やシリコン、セラミック等から形成することができる。蛍光染色細胞３５０としては、蛍光色素によって染色された無機微粒子や有機ポリマー粒子などが挙げられる。
【０１１８】
メンブレン１２は、液室１１の上端部に固定された膜状部材である。メンブレン１２の平面形状は、例えば、円形とすることができるが、楕円状や四角形等としてもよい。
【０１１９】
駆動素子１３は、メンブレン１２の上面側に設けられている。駆動素子１３の形状は、メンブレン１２の形状に合わせて設計することができる。例えば、メンブレン１２の平面形状が円形である場合には、円形の駆動素子１３を設けることが好ましい。
【０１２０】
駆動素子１３に駆動手段２０から駆動信号を供給することにより、メンブレン１２を振動させることができる。メンブレン１２の振動により、蛍光染色細胞３５０を含有する液滴３１０を、ノズル１１１から吐出させることができる。
【０１２１】
駆動素子１３として圧電素子を用いる場合には、例えば、圧電材料の上面及び下面に電圧を印加するための電極を設けた構造とすることができる。この場合、駆動手段２０から圧電素子の上下電極間に電圧を印加することによって紙面横方向に圧縮応力が加わり、メンブレン１２を紙面上下方向に振動させることができる。圧電材料としては、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）を用いることができる。この他にも、ビスマス鉄酸化物、ニオブ酸金属物、チタン酸バリウム、或いはこれらの材料に金属や異なる酸化物を加えたもの等、様々な圧電材料を用いることができる。
【０１２２】
光源３０は、飛翔中の液滴３１０に光Ｌを照射する。なお、飛翔中とは、液滴３１０が液滴吐出手段１０から吐出されてから、着滴対象物に着滴するまでの状態を意味する。飛翔中の液滴３１０は、光Ｌが照射される位置では略球状となっている。又、光Ｌのビーム形状は略円形状である。
【０１２３】
ここで、液滴３１０の直径に対し、光Ｌのビーム直径が１０倍〜１００倍程度であることが好ましい。これは、液滴３１０の位置ばらつきが存在する場合においても、光源３０からの光Ｌを確実に液滴３１０に照射するためである。
【０１２４】
ただし、液滴３１０の直径に対し、光Ｌのビーム直径が１００倍を大きく超えることは好ましくない。これは、液滴３１０に照射される光のエネルギー密度が下がるため、光Ｌを励起光として発する蛍光Ｌｆの光量が低下し、受光素子６０で検出し難くなるからである。
【０１２５】
光源３０から発せられる光Ｌはパルス光であることが好ましく、例えば、固体レーザー、半導体レーザー、色素レーザー等が好適に用いられる。光Ｌがパルス光である場合のパルス幅は１０μｓ以下が好ましく、１μｓ以下がより好ましい。単位パルス当たりのエネルギーとしては、集光の有無等、光学系に大きく依存するが、概ね０．１μＪ以上が好ましく、１μＪ以上がより好ましい。
【０１２６】
受光素子６０は、飛翔中の液滴３１０に蛍光染色細胞３５０が含有されていた場合に、蛍光染色細胞３５０が光Ｌを励起光として吸収して発する蛍光Ｌｆを受光する。蛍光Ｌｆは、蛍光染色細胞３５０から四方八方に発せられるため、受光素子６０は蛍光Ｌｆを受光可能な任意の位置に配置することができる。この際、コントラストを向上するため、光源３０から出射される光Ｌが直接入射しない位置に受光素子６０を配置することが好ましい。
【０１２７】
受光素子６０は、蛍光染色細胞３５０から発せられる蛍光Ｌｆを受光できる素子であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、液滴に特定の波長を有する光を照射して液滴内の細胞からの蛍光を受光する光学センサが好ましい。受光素子６０としては、例えば、フォトダイオード、フォトセンサ等の１次元素子が挙げられるが、高感度な測定が必要な場合には、光電子増倍管やアバランシェフォトダイオードを用いることが好ましい。受光素子６０として、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、ゲートＣＣＤ等の２次元素子を用いてもよい。
【０１２８】
なお、光源３０が発する光Ｌと比較して蛍光染色細胞３５０の発する蛍光Ｌｆが弱いため、受光素子６０の前段（受光面側）に光Ｌの波長域を減衰させるフィルタを設置してもよい。これにより、受光素子６０において、非常にコントラストの高い蛍光染色細胞３５０の画像を得ることができる。フィルタとしては、例えば、光Ｌの波長を含む特定波長域を減衰させるノッチフィルタ等を用いることができる。
【０１２９】
また、前述のように、光源３０から発せられる光Ｌはパルス光であることが好ましいが、光源３０から発せられる光Ｌを連続発振の光としてもよい。この場合には、連続発振の光が飛翔中の液滴３１０に照射されるタイミングで受光素子６０が光を取り込み可能となるように制御し、受光素子６０に蛍光Ｌｆを受光させることが好ましい。
【０１３０】
制御手段７０は、駆動手段２０及び光源３０を制御する機能を有している。また、制御手段７０は、受光素子６０が受光した光量に基づく情報を入手し、液滴３１０に含有された蛍光染色細胞３５０の個数（ゼロである場合も含む）を計数する機能を有している。以下、図１５〜図１７を参照し、制御手段７０の動作を含む液滴形成装置４０１の動作について説明する。
【０１３１】
図１５は、図１４の液滴形成装置の制御手段のハードウェアブロックを例示する図である。図１６は、図１４の液滴形成装置の制御手段の機能ブロックを例示する図である。図１７は、液滴形成装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【０１３２】
図１５に示すように、制御手段７０は、ＣＰＵ７１と、ＲＯＭ７２と、ＲＡＭ７３と、Ｉ／Ｆ７４と、バスライン７５とを有している。ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、及びＩ／Ｆ７４は、バスライン７５を介して相互に接続されている。
【０１３３】
ＣＰＵ７１は、制御手段７０の各機能を制御する。記憶手段であるＲＯＭ７２は、ＣＰＵ７１が制御手段７０の各機能を制御するために実行するプログラムや、各種情報を記憶している。記憶手段であるＲＡＭ７３は、ＣＰＵ７１のワークエリア等として使用される。また、ＲＡＭ７３は、所定の情報を一時的に記憶することができる。Ｉ／Ｆ７４は、液滴形成装置４０１を他の機器等と接続するためのインターフェイスである。液滴形成装置４０１は、Ｉ／Ｆ７４を介して、外部ネットワーク等と接続されてもよい。
【０１３４】
図１６に示すように、制御手段７０は、機能ブロックとして、吐出制御手段７０１と、光源制御手段７０２と、細胞数計数手段（細胞数検知手段）７０３とを有している。
【０１３５】
図１６及び図１７を参照しながら、液滴形成装置４０１の細胞数計数について説明する。
まず、ステップＳ１１において、制御手段７０の吐出制御手段７０１は、駆動手段２０に吐出の指令を出す。吐出制御手段７０１から吐出の指令を受けた駆動手段２０は、駆動素子１３に駆動信号を供給してメンブレン１２を振動させる。メンブレン１２の振動により、蛍光染色細胞３５０を含有する液滴３１０が、ノズル１１１から吐出される。
【０１３６】
次に、ステップＳ１２において、制御手段７０の光源制御手段７０２は、液滴３１０の吐出に同期して（駆動手段２０から液滴吐出手段１０に供給される駆動信号に同期して）光源３０に点灯の指令を出す。これにより、光源３０が点灯し、飛翔中の液滴３１０に光Ｌを照射する。
【０１３７】
なお、ここで、同期するとは、液滴吐出手段１０による液滴３１０の吐出と同時に（駆動手段２０が液滴吐出手段１０に駆動信号を供給するのと同時に）発光することではなく、液滴３１０が飛翔して所定位置に達したときに液滴３１０に光Ｌが照射されるタイミングで、光源３０が発光することを意味する。つまり、光源制御手段７０２は、液滴吐出手段１０による液滴３１０の吐出（駆動手段２０から液滴吐出手段１０に供給される駆動信号）に対して、所定時間だけ遅延して発光するように光源３０を制御する。
【０１３８】
例えば、液滴吐出手段１０に駆動信号を供給した際に吐出する液滴３１０の速度ｖを予め測定しておく。そして、測定した速度ｖに基づいて液滴３１０が吐出されてから所定位置まで到達する時間ｔを算出し、液滴吐出手段１０に駆動信号を供給するタイミングに対して、光源３０が光を照射するタイミングをｔだけ遅延させる。これにより、良好な発光制御が可能となり、光源３０からの光を確実に液滴３１０に照射することができる。
【０１３９】
次に、ステップＳ１３において、制御手段７０の細胞数計数手段７０３は、受光素子６０からの情報に基づいて、液滴３１０に含有された蛍光染色細胞３５０の個数（ゼロである場合も含む）を計数する。ここで、受光素子６０からの情報とは、蛍光染色細胞３５０の輝度値（光量）や面積値である。
【０１４０】
細胞数計数手段７０３は、例えば、受光素子６０が受光した光量と予め設定された閾値とを比較して、蛍光染色細胞３５０の個数を計数することができる。この場合には、受光素子６０として１次元素子を用いても２次元素子を用いても構わない。
【０１４１】
受光素子６０として２次元素子を用いる場合は、細胞数計数手段７０３は、受光素子６０から得られた２次元画像に基づいて、蛍光染色細胞３５０の輝度値或いは面積を算出するための画像処理を行う手法を用いてもよい。この場合、細胞数計数手段７０３は、画像処理により蛍光染色細胞３５０の輝度値或いは面積値を算出し、算出された輝度値或いは面積値と、予め設定された閾値とを比較することにより、蛍光染色細胞３５０の個数を計数することができる。
【０１４２】
なお、蛍光染色細胞３５０は、細胞や染色細胞であってもよい。染色細胞とは、蛍光色素によって染色された細胞、又は、蛍光タンパク質を発現可能な細胞を意味する。
【０１４３】
染色細胞において、蛍光色素としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フルオレセイン類、ローダミン類、クマリン類、ピレン類、シアニン類、アゾ類などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、エオシン、エバンスブルー、トリパンブルー、ローダミン６Ｇ、ローダミンＢ、ローダミン１２３がより好ましい。
蛍光タンパク質としては、例えば、Ｓｉｒｉｕｓ、ＥＢＦＰ、ＥＣＦＰ、ｍＴｕｒｑｕｏｉｓｅ、ＴａｇＣＦＰ、ＡｍＣｙａｎ、ｍＴＦＰ１、ＭｉｄｏｒｉｉｓｈｉＣｙａｎ、ＣＦＰ、ＴｕｒｂｏＧＦＰ、ＡｃＧＦＰ、ＴａｇＧＦＰ、Ａｚａｍｉ−Ｇｒｅｅｎ、ＺｓＧｒｅｅｎ、ＥｍＧＦＰ、ＥＧＦＰ、ＧＦＰ２、ＨｙＰｅｒ、ＴａｇＹＦＰ、ＥＹＦＰ、Ｖｅｎｕｓ、ＹＦＰ、ＰｈｉＹＦＰ、ＰｈｉＹＦＰ−ｍ、ＴｕｒｂｏＹＦＰ、ＺｓＹｅｌｌｏｗ、ｍＢａｎａｎａ、ＫｕｓａｂｉｒａＯｒａｎｇｅ、ｍＯｒａｎｇｅ、ＴｕｒｂｏＲＦＰ、ＤｓＲｅｄ−Ｅｘｐｒｅｓｓ、ＤｓＲｅｄ２、ＴａｇＲＦＰ、ＤｓＲｅｄ−Ｍｏｎｏｍｅｒ、ＡｓＲｅｄ２、ｍＳｔｒａｗｂｅｒｒｙ、ＴｕｒｂｏＦＰ６０２、ｍＲＦＰ１、ＪＲｅｄ、ＫｉｌｌｅｒＲｅｄ、ｍＣｈｅｒｒｙ、ｍＰｌｕｍ、ＰＳ−ＣＦＰ、Ｄｅｎｄｒａ２、Ｋａｅｄｅ、ＥｏｓＦＰ、ＫｉｋｕｍｅＧＲなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【０１４４】
このように、液滴形成装置４０１では、蛍光染色細胞３５０を縣濁した細胞懸濁液３００を保持する液滴吐出手段１０に、駆動手段２０から駆動信号を供給して、蛍光染色細胞３５０を含有する液滴３１０を吐出させ、飛翔中の液滴３１０に光源３０から光Ｌを照射する。そして、飛翔する液滴３１０に含有された蛍光染色細胞３５０が光Ｌを励起光として蛍光Ｌｆを発し、蛍光Ｌｆを受光素子６０が受光する。更に、受光素子６０からの情報に基づいて、細胞数計数手段７０３が、飛翔する液滴３１０に含有された蛍光染色細胞３５０の個数を計数（カウント）する。
【０１４５】
つまり、液滴形成装置４０１では、飛翔する液滴３１０に含有された蛍光染色細胞３５０の個数を実際にその場で観察するため、蛍光染色細胞３５０の個数の計数精度を従来よりも向上することが可能となる。又、飛翔する液滴３１０に含有された蛍光染色細胞３５０に光Ｌを照射して蛍光Ｌｆを発光させて蛍光Ｌｆを受光素子６０で受光するため、高いコントラストで蛍光染色細胞３５０の画像を得ることが可能となり、蛍光染色細胞３５０の個数の誤計数の発生頻度を低減できる。
【０１４６】
図１８は、図１４の液滴形成装置４０１の変形例を示す模式図である。図１８に示すように、液滴形成装置４０１Ａは、受光素子６０の前段にミラー４０を配置した点が、液滴形成装置４０１（図１４参照）と相違する。なお、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【０１４７】
このように、液滴形成装置４０１Ａでは、受光素子６０の前段にミラー４０を配置したことにより、受光素子６０のレイアウトの自由度を向上することができる。
【０１４８】
例えば、ノズル１１１と着滴対象物を近づけた際に、図１４のレイアウトでは着滴対象物と液滴形成装置４０１の光学系（特に受光素子６０）との干渉が発生するおそれがあるが、図１８のレイアウトにすることで、干渉の発生を回避することができる。
【０１４９】
図１８に示すように、受光素子６０のレイアウトを変更することにより、液滴３１０が着滴する着滴対象物とノズル１１１との距離（ギャップ）を縮めることが可能となり、着滴位置のばらつきを抑制することができる。その結果、分注の精度を向上することが可能となる。
【０１５０】
図１９は、図１４の液滴形成装置４０１の他の変形例を示す模式図である。図１９に示すように、液滴形成装置４０１Ｂは、蛍光染色細胞３５０から発せられる蛍光Ｌｆ１を受光する受光素子６０に加え、蛍光染色細胞３５０から発せられる蛍光Ｌｆ２を受光する受光素子６１を設けた点が、液滴形成装置４０１（図１４参照）と相違する。なお、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【０１５１】
ここで、蛍光Ｌｆ１及びＬｆ２は、蛍光染色細胞３５０から四方八方に発せられる蛍光の一部を示している。受光素子６０及び６１は、蛍光染色細胞３５０から異なる方向に発せられる蛍光を受光できる任意の位置に配置することができる。なお、蛍光染色細胞３５０から異なる方向に発せられる蛍光を受光できる位置に３つ以上の受光素子を配置してもよい。又、各受光素子は同一仕様としてもよいし、異なる仕様としてもよい。
【０１５２】
受光素子が１つであると、飛翔する液滴３１０に複数個の蛍光染色細胞３５０が含まれる場合に、蛍光染色細胞３５０同士が重なることに起因して、細胞数計数手段７０３が液滴３１０に含有された蛍光染色細胞３５０の個数を誤計数する（カウントエラーが発生する）おそれがある。
【０１５３】
図２０Ａ及び図２０Ｂは、飛翔する液滴に２個の蛍光染色細胞が含まれる場合を例示する図である。例えば、図２０Ａに示すように、蛍光染色細胞３５０１と３５０２とに重なりが発生する場合や、図２０Ｂに示すように、蛍光染色細胞３５０１と３５０２とに重なりが発生しない場合があり得る。受光素子を２つ以上設けることで、蛍光染色細胞が重なる影響を低減することが可能である。
【０１５４】
前述のように、細胞数計数手段７０３は、画像処理により蛍光粒子の輝度値或いは面積値を算出し、算出された輝度値或いは面積値と、予め設定された閾値とを比較することにより、蛍光粒子の個数を計数することができる。
【０１５５】
受光素子を２つ以上設置する場合，それぞれの受光素子から得られる輝度値或いは面積値のうち、最大値を示すデータを採択することで、カウントエラーの発生を抑制することが可能である。これに関して、図２１を参照して、より詳しく説明する。
【０１５６】
図２１は、粒子同士の重なりが生じない場合の輝度値Ｌｉと、実測される輝度値Ｌｅとの関係を例示する図である。図２１に示すように、液滴内の粒子同士の重なりがない場合には、Ｌｅ＝Ｌｉとなる。例えば、細胞１個の輝度値をＬｕとすると、細胞数／滴=１個の場合はＬｅ＝Ｌｕであり、細胞数／滴＝ｎ個の場合はＬｅ＝ｎＬｕである（ｎ：自然数）。
【０１５７】
しかし、実際には、ｎが２以上の場合には粒子同士の重なりが発生し得るため、実測される輝度値はＬｕ≦Ｌｅ≦ｎＬｕ（図２１の網掛部分）となる。そこで、細胞数／滴＝ｎ個の場合、例えば閾値を（ｎＬｕ−Ｌｕ／２）≦閾値＜（ｎＬｕ＋Ｌｕ／２）と設定することができる。そして、複数の受光素子を設置する場合、それぞれの受光素子から得られたデータのうち最大値を示すものを採択することで、カウントエラーの発生を抑制することが可能となる。なお、輝度値に代えて面積値を用いてもよい。
【０１５８】
また、受光素子を複数設置する場合、得られる複数の形状データを基に、細胞数を推定するアルゴリズムにより細胞数を決定づけてもよい。
このように、液滴形成装置４０１Ｂでは、蛍光染色細胞３５０が異なる方向に発した蛍光を受光する複数の受光素子を有しているため、蛍光染色細胞３５０の個数の誤計数の発生頻度を更に低減できる。
【０１５９】
図２２は、図１４の液滴形成装置４０１の他の変形例を示す模式図である。図２２に示すように、液滴形成装置４０１Ｃは、液滴吐出手段１０が液滴吐出手段１０Ｃに置換された点が、液滴形成装置４０１（図１４参照）と相違する。なお、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【０１６０】
液滴吐出手段１０Ｃは、液室１１Ｃと、メンブレン１２Ｃと、駆動素子１３Ｃとを有している。液室１１Ｃは、液室１１Ｃ内を大気に開放する大気開放部１１５を上部に有しており、細胞懸濁液３００中に混入した気泡を大気開放部１１５から排出可能に構成されている。
【０１６１】
メンブレン１２Ｃは、液室１１Ｃの下端部に固定された膜状部材である。メンブレン１２Ｃの略中心には貫通孔であるノズル１２１が形成されており、液室１１Ｃに保持された細胞懸濁液３００はメンブレン１２Ｃの振動によりノズル１２１から液滴３１０として吐出される。メンブレン１２Ｃの振動の慣性により液滴３１０を形成するため、高表面張力（高粘度）の細胞懸濁液３００でも吐出が可能である。メンブレン１２Ｃの平面形状は、例えば、円形とすることができるが、楕円状や四角形等としてもよい。
【０１６２】
メンブレン１２Ｃの材質としては特に限定はないが、柔らか過ぎるとメンブレン１２Ｃが簡単に振動し、吐出しないときに直ちに振動を抑えることが困難であるため、ある程度の硬さがある材質を用いることが好ましい。メンブレン１２Ｃの材質としては、例えば、金属材料やセラミック材料、ある程度硬さのある高分子材料等を用いることができる。
【０１６３】
特に、蛍光染色細胞３５０として細胞を用いる際には、細胞やタンパク質に対する付着性の低い材料であることが好ましい。細胞の付着性は一般的に材質の水との接触角に依存性があると言われており、材質の親水性が高い又は疎水性が高いときには細胞の付着性が低い。親水性の高い材料としては各種金属材料やセラミック（金属酸化物）を用いることが可能であり、疎水性が高い材料としてはフッ素樹脂等を用いることが可能である。
【０１６４】
このような材料の他の例としては、ステンレス鋼やニッケル、アルミニウム等や、二酸化ケイ素、アルミナ、ジルコニア等を挙げることができる。これ以外にも、材料表面をコーティングすることで細胞接着性を低下させることも考えられる。例えば、材料表面を前述の金属又は金属酸化物材料でコーティングすることや、細胞膜を模した合成リン脂質ポリマー（例えば、日油株式会社製、Ｌｉｐｉｄｕｒｅ）によってコーティングすることが可能である。
【０１６５】
ノズル１２１は、メンブレン１２Ｃの略中心に実質的に真円状の貫通孔として形成されていることが好ましい。この場合、ノズル１２１の径としては特に限定はないが、蛍光染色細胞３５０がノズル１２１に詰まることを避けるため、蛍光染色細胞３５０の大きさの２倍以上とすることが好ましい。蛍光染色細胞３５０が例えば動物細胞、特にヒトの細胞である場合、ヒトの細胞の大きさは一般的に５μｍ〜５０μｍ程度であるため、ノズル１２１の径を、使用する細胞に合わせて１０μｍ以上が好ましく、１００μｍ以上がより好ましい。
【０１６６】
一方で、液滴が大きくなり過ぎると微小液滴を形成するという目的の達成が困難となるため、ノズル１２１の径は２００μｍ以下であることが好ましい。つまり、液滴吐出手段１０Ｃにおいては、ノズル１２１の径は、典型的には１０μｍ〜２００μｍの範囲となる。
【０１６７】
駆動素子１３Ｃは、メンブレン１２Ｃの下面側に形成されている。駆動素子１３Ｃの形状は、メンブレン１２Ｃの形状に合わせて設計することができる。例えば、メンブレン１２Ｃの平面形状が円形である場合には、ノズル１２１の周囲に平面形状が円環状（リング状）の駆動素子１３Ｃを形成することが好ましい。駆動素子１３Ｃの駆動方式は、駆動素子１３と同様とすることができる。
【０１６８】
駆動手段２０は、メンブレン１２Ｃを振動させて液滴３１０を形成する吐出波形と、液滴３１０を形成しない範囲でメンブレン１２Ｃを振動させる撹拌波形とを駆動素子１３Ｃに選択的に（例えば、交互に）付与することができる。
【０１６９】
例えば、吐出波形及び撹拌波形を何れも矩形波とし、吐出波形の駆動電圧よりも撹拌波形の駆動電圧を低くすることで、撹拌波形の印加により液滴３１０が形成されないようにすることができる。つまり、駆動電圧の高低により、メンブレン１２Ｃの振動状態（振動の程度）を制御することができる。
【０１７０】
液滴吐出手段１０Ｃでは、駆動素子１３Ｃがメンブレン１２Ｃの下面側に形成されているため、駆動素子１３Ｃによりメンブレン１２が振動すると、液室１１Ｃの下部方向から上部方向への流れを生じさせることが可能である。
【０１７１】
この時、蛍光染色細胞３５０の動きは下から上への運動となり、液室１１Ｃ内で対流が発生して蛍光染色細胞３５０を含有する細胞懸濁液３００の撹拌が起きる。液室１１Ｃの下部方向から上部方向への流れにより、沈降、凝集した蛍光染色細胞３５０が液室１１Ｃの内部に均一に分散する。
【０１７２】
つまり、駆動手段２０は、吐出波形を駆動素子１３Ｃに加え、メンブレン１２Ｃの振動状態を制御することにより、液室１１Ｃに保持された細胞懸濁液３００をノズル１２１から液滴３１０として吐出させることができる。又、駆動手段２０は、撹拌波形を駆動素子１３Ｃに加え、メンブレン１２Ｃの振動状態を制御することにより、液室１１Ｃに保持された細胞懸濁液３００を撹拌することができる。なお、撹拌時には、ノズル１２１から液滴３１０は吐出されない。
【０１７３】
このように、液滴３１０を形成していない間に細胞懸濁液３００を撹拌することにより、蛍光染色細胞３５０がメンブレン１２Ｃ上に沈降、凝集することを防ぐと共に、蛍光染色細胞３５０を細胞懸濁液３００中にムラなく分散させることができる。これにより、ノズル１２１の詰まり、及び吐出する液滴３１０中の蛍光染色細胞３５０の個数のばらつきを抑えることが可能となる。その結果、蛍光染色細胞３５０を含有する細胞懸濁液３００を、長時間連続して安定的に液滴３１０として吐出することができる。
【０１７４】
また、液滴形成装置４０１Ｃにおいて、液室１１Ｃ内の細胞懸濁液３００中に気泡が混入する場合がある。この場合でも、液滴形成装置４０１Ｃでは、液室１１Ｃの上部に大気開放部１１５が設けられているため、細胞懸濁液３００中に混入した気泡を、大気開放部１１５を通じて外気に排出できる。これによって、気泡排出のために大量の液を捨てることなく、連続して安定的に液滴３１０を形成することが可能となる。
【０１７５】
即ち、ノズル１２１の近傍に気泡が混入した場合や、メンブレン１２Ｃ上に多数の気泡が混入した場合には吐出状態に影響を及ぼすため、長い時間安定的に液滴の形成を行うためには、混入した気泡を排出する必要がある。通常、メンブレン１２Ｃ上に混入した気泡は、自然に若しくはメンブレン１２Ｃの振動によって上方に移動するが、液室１１Ｃには大気開放部１１５が設けられているため、混入した気泡を大気開放部１１５から排出可能となる。そのため、液室１１Ｃに気泡が混入しても不吐出が発生することを防止可能となり、連続して安定的に液滴３１０を形成することができる。
【０１７６】
なお、液滴を形成しないタイミングで、液滴を形成しない範囲でメンブレン１２Ｃを振動させ、積極的に気泡を液室１１Ｃの上方に移動させてもよい。
【０１７７】
−電気的又は磁気的な検出する方法−
電気的又は磁気的な検出する方法としては、図２３に示すように、液室１１’から細胞懸濁液を液滴３１０’としてプレート７００’に吐出する吐出ヘッドの直下に、細胞計数のためのコイル２００がセンサとして設置されている。細胞は特定のタンパク質によって修飾され細胞に接着することが可能な磁気ビーズによって覆うことにより、磁気ビーズが付着した細胞がコイル中を通過する際に発生する誘導電流によって、飛翔液滴中の細胞の有無を検出することが可能である。一般的に、細胞はその表面に細胞特有のタンパク質を有しており、このタンパク質に接着することが可能な抗体を磁気ビーズに修飾することによって、細胞に磁気ビーズを付着させることが可能である。このような磁気ビーズとしては既製品を用いることが可能であり、例えば、株式会社ベリタス製のＤｙｎａｂｅａｄｓ（登録商標）が利用可能である。
【０１７８】
［吐出前に細胞を観測する処理］
吐出前に細胞を観測する処理としては、図２４に示すマイクロ流路２５０中を通過してきた細胞３５０’をカウントする方法や、図２５に示す吐出ヘッドのノズル部近傍の画像を取得する方法などが挙げられる。図２４はセルソーター装置において用いられている方法であり、例えば、ソニー株式会社製のセルソーターＳＨ８００Ｚを用いることができる。図２４では、マイクロ流路２５０中に光源２６０からレーザー光を照射して散乱光や蛍光を、集光レンズ２６５を用いて検出器２５５により検出することによって細胞の有無や、細胞の種類を識別しながら液滴を形成することが可能である。本方法を用いることによって、マイクロ流路２５０中に通過した細胞の数から所定のウェル中に着弾した細胞の数を推測することが可能である。
また、図２５に示す吐出ヘッド１０’としては、Ｃｙｔｅｎａ社製のシングルセルプリンターを用いることが可能である。図２５では、吐出前において、ノズル部近傍をレンズ２６５’を介して、画像取得部２５５’において画像取得した結果からノズル部近傍の細胞３５０”が吐出されたと推定することや、吐出前後の画像から差分により吐出されたと考えられる細胞の数を推定することによって、所定のウェル中に着弾した細胞の数を推測することができる。図２４に示すマイクロ流路中を通過してきた細胞をカウントする方法では、液滴が連続的に生成されるのに対して、図２５は、オンデマンドで液滴形成が可能であるため、より好ましい。
【０１７９】
［着弾後の細胞をカウントする処理］
着弾後の細胞をカウントする処理としては、プレートにおけるウェルを蛍光顕微鏡などにより観測することにより、蛍光染色した細胞を検出する方法を取ることが可能である。この方法は、例えば、Ｓａｎｇｊｕｎ  ｅｔ  ａｌ．,ＰＬｏＳ  Ｏｎｅ，Ｖｏｌｕｍｅ  ６（３），ｅ１７４５５などに記載されている。
【０１８０】
液滴の吐出前及び着弾後に、細胞を観測する方法では、以下に述べる問題があるが、生成するプレートの種類によっては吐出中の液滴内の細胞を観測することがもっとも好ましい。吐出前に細胞を観測する手法においては、流路中を通過した細胞数や吐出前（及び吐出後）の画像観測から、着弾したと思われる細胞数を計数するため、実際にその細胞が吐出されたのかどうかの確認は行われておらず、思いがけないエラーが発生することがある。例えば、ノズル部が汚れていることにより液滴が正しく吐出せず、ノズルプレートに付着し、それに伴い液滴中の細胞も着弾しない、といったケースが発生する。他にも、ノズル部の狭い領域に細胞が残留することや、細胞が吐出動作によって想定以上に移動し観測範囲外に出てしまうといった問題の発生も起こりうる。
また、着弾後のプレート上の細胞を検出する手法においても問題がある。まず、プレートとして顕微鏡観察が可能であるものを準備する必要がある。観測可能なプレートとして、一般的に底面が透明かつ平坦なプレート、特に底面がガラス製となっているプレートが用いられるが、特殊なプレートとなってしまうため、一般的なウェルを使用することができなくなる問題がある。また、細胞数が数十個など多いときには、細胞の重なりが発生するため正確な計数ができなくなる問題もある。そのため、液滴の吐出後、かつ液滴のウェルへの着弾前に、液滴に含まれる細胞数をセンサ及び細胞数計数手段によって計数することに加えて、吐出前に細胞を観測する処理、着弾後の細胞をカウントする処理を行うことが好ましい。
【０１８１】
また、受光素子としては１又は少数の受光部を有する受光素子、例えば、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、光電子増倍管を用いることが可能であるし、その他に２次元アレイ状に受光素子が設けられたＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｐｕｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、ゲートＣＣＤなど二次元センサを用いることも可能である。
１又は少数の受光部を有する受光素子を用いる際には、蛍光強度から細胞が何個入っているかを予め用意された検量線を用いて決定することも考えられるが、主として飛翔液滴中の細胞有無を二値的に検出することが行われる。細胞懸濁液の細胞濃度が十分に低く、液滴中に細胞が１個又は０個しかほぼ入らない状態で吐出を行う際には、二値的な検出で十分精度よく計数を行うことが可能である。細胞懸濁液中で細胞はランダムに配置していることを前提とすれば、飛翔液滴中の細胞数はポアソン分布に従うと考えられ、液滴中に細胞数が２個以上入る確率Ｐ（＞２）は下記式（１）で表される。図２６は、確率Ｐ（＞２）と平均細胞数の関係を表すグラフである。ここで、λは液滴中の平均細胞数であり、細胞懸濁液中の細胞濃度に吐出液滴の体積を乗じたものになる。
Ｐ（＞２）＝１−（１＋λ）×ｅ−λ  ・・・  式（１）
【０１８２】
二値的な検出で細胞計数を行う場合には、確率Ｐ（＞２）が十分小さい値であることが精度を確保する上では好ましく、確率Ｐ（＞２）が１％以下となるλ＜０．１５であることが好ましい。光源としては、細胞の蛍光を励起できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、水銀ランプやハロゲンランプなどの一般的なランプに特定の波長を照射するようにフィルタをかけたものや、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、レーザーなどを用いることが可能である。ただし、特に１ｎＬ以下の微小な液滴を形成するときには、狭い領域に高い光強度を照射する必要があるため、レーザーを用いるのが好ましい。レーザー光源としては、固体レーザーやガスレーザー、半導体レーザーなど一般的に知られている多種のレーザーを用いることが可能である。また、励起光源としては、液滴が通過する領域を連続的に照射したものであってもよいし、液滴の吐出に同期して液滴吐出動作に対して所定時間遅延を付けたタイミングでパルス的に照射するものであってもよい。
【０１８３】
＜＜＜細胞懸濁液調製工程、液滴着弾工程、及び細胞数計数工程における推定する核酸の数の確からしさを算出する工程＞＞＞
細胞懸濁液調製工程、液滴着弾工程、及び細胞数計数工程における推定する核酸の数の確からしさを算出する工程は、細胞懸濁液調製工程、液滴着弾工程、及び細胞数計数工程それぞれの工程における確からしさを算出する工程である。
当該推定する核酸の数の確からしさの算出は、細胞懸濁液調製工程における確からしさと同様に算出することができる。
なお、確からしさの算出タイミングは、細胞数計数工程の次工程で、纏めて算出してもよいし、細胞懸濁液調製工程、液滴着弾工程、及び細胞数計数工程の各工程の最後に算出し、細胞数計数工程の次工程で各不確かさを合成して算出してもよい。言い換えれば、上記各工程での確からしさは、合成算出までに適宜算出しておけばよい。
【０１８４】
＜＜＜出力工程＞＞＞
出力工程は、ウェル内に着弾した細胞懸濁液に含まれる細胞数を、センサにより測定された検出結果に基づいて細胞数計数手段にて計数された値を出力する工程である。
計数された値とは、センサにより測定された検出結果から、細胞数計数手段にて当該ウェルに含まれる細胞数を意味する。
出力とは、原動機、通信機、計算機などの装置が入力を受けて計数された値を外部の計数結果記憶手段としてのサーバに電子情報として送信することや、計数された値を印刷物として印刷することを意味する。
【０１８５】
出力工程は、プレートの生成時に、プレートにおける各ウェルの細胞数又は核酸数を観察又は推測し、観測値又は推測値、外部の記憶部に出力する。
出力は、細胞数計数工程と同時に行ってもよく、細胞数計数工程の後に行ってもよい。
【０１８６】
＜＜＜記録工程＞＞＞
記録工程は、出力工程において、出力された観測値又は推測値を記録する工程である。
記録工程は、記録部において好適に実施することができる。
記録は、出力工程と同時に行ってもよく、出力工程の後に行ってもよい。
記録とは、記録媒体に情報を付与することだけでなく、記録部に情報を保存することも含む意味である。
【０１８７】
＜＜＜核酸抽出工程＞＞＞
核酸抽出工程は、ウェル内の細胞から核酸を抽出する工程である。
抽出とは、細胞膜や細胞壁などを破壊し、核酸をぬき出すことを意味する。
【０１８８】
細胞から核酸を抽出する方法としては、９０℃〜１００℃で熱処置する方法が知られている。９０℃以下で熱処理するとＤＮＡが抽出されない可能性があり、１００℃以上で熱処理するとＤＮＡが分解される可能性がある。このとき界面活性剤を添加し熱処理することが好ましい。
【０１８９】
界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、添加量にもよるが、タンパク質を変性・失活させない点から、非イオン性界面活性剤が好ましい。
【０１９０】
イオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、アルファスルホ脂肪酸エステルナトリウム、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキル硫酸エステルナトリウム、アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウムなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、脂肪酸ナトリウムが好ましく、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）がより好ましい。
【０１９１】
非イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルグリコシド、アルキルポリオキシエチレンエーテル（Ｂｒｉｊシリーズ等）、オクチルフェノールエトキシレート（Ｔｏｔｉｔｏｎ  Ｘシリーズ、Ｉｇｅｐａｌ  ＣＡシリーズ、Ｎｏｎｉｄｅｔ  Ｐシリーズ、Ｎｉｋｋｏｌ  ＯＰシリーズ等）、ポリソルベート類（Ｔｗｅｅｎ２０等のＴｗｅｅｎシリーズなど）、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、アルキルマルトシド、ショ糖脂肪酸エステル、グリコシド脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリドなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリソルベート類が好ましい。
【０１９２】
界面活性剤の含有量としては、ウェル中の細胞懸濁液全量に対して、０．０１質量％以上５．００質量％以下が好ましい。含有量が、０．０１質量％以上であると、ＤＮＡ抽出に対して効果を発揮でき、５．００質量％以下であると、ＰＣＲの際に増幅の阻害を防止することができるため、両方の効果を得られる数値範囲として上記０．０１質量％以上５．００質量％以下が好適である。
細胞壁を保有している細胞に関しては、上記の方法で十分にＤＮＡ抽出されないことがある。その場合、例えば、浸透圧ショック法、凍結融解法、酵素消化法、ＤＮＡ抽出用キットの使用、超音波処理法、フレンチプレス法、ホモジナイザーなどの方式などが挙げられる。これらの中でも、抽出ＤＮＡのロスが少ないことから、酵素消化法が好ましい。
【０１９３】
＜＜＜その他の工程＞＞＞
その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酵素失活工程などが挙げられる。
【０１９４】
−酵素失活工程−
酵素失活工程は、酵素を失活させる工程である。
酵素としては、例えば、ＤＮａｓｅ、ＲＮａｓｅ、核酸抽出工程において核酸を抽出するために使用した酵素などが挙げられる。
酵素を失活させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知の方法を好適に用いることができる。
【０１９５】
本発明のデバイスは、バイオ関連産業、ライフサイエンス産業、及び医療産業等において幅広く使用され、例えば、装置構成や検量線作成、検査装置の精度管理などに好適に用いることができる。
デバイスとしては、感染症に対して実施する場合は公定法や通知法などに定められている方法に適用することができる。
【実施例】
【０１９６】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【０１９７】
（実施例１）
＜核酸試料の調製＞
−高濃度核酸試料希釈系列の作製−
高濃度核酸試料は、濃厚核酸試料としてＤＮＡ６００−Ｇ（国立研究開発法人産業技術総合研究所製、ＮＭＩＪ  ＣＲＭ  ６２０５−ａ）と、希釈溶媒としてＵｌｔｒａＰｕｒｅ  ＤＮａｓｅ／ＲＮａｓｅ−Ｆｒｅｅ−Ｄｉｓｔｉｌｌｅｄ  Ｗａｔｅｒ（サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製、１０９７７−０１５、以下、「ＮＦＷ」という）とを用いて系列希釈を調製した。
系列希釈試料の濃度は、電子天秤（株式会社エー・アンド・デイ製、ＢＭ−２２）による濃厚溶液と希釈溶媒の重量計測に基づいて決定した。
【０１９８】
−低濃度核酸試料系列用酵母懸濁液の作製−
−−遺伝子組換え酵母−−
出芽酵母ＹＩＬ０１５Ｗ  ＢＹ４７４１（ＡＴＣＣ社製、ＡＴＣＣ４００１４０８）を１コピーの特定核酸配列のキャリア細胞として組換え体の作製に使用した。
特定核酸配列は、上記ＤＮＡ６００−Ｇ配列と選択マーカーとしたＵＲＡ３とがタンデムに並ぶように作出したプラスミドとして、キャリア細胞のＢＡＲ１領域を対象に相同組換えによって１コピーの特定核酸配列を酵母ゲノムＤＮＡに導入し、遺伝子組換え酵母を作製した。
【０１９９】
−−培養及び細胞周期制御−−
５０ｇ／ＬのＹＰＤ培地（タカラバイオ株式会社製、ＣＬＮ−６３０４０９）で培養した遺伝子組換え酵母を９０ｍＬ分取した三角フラスコに、ダルベッコリン酸緩衝生理食塩水（サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製、１４１９０−１４４、以下、「ＤＰＢＳ」と称する）を用いて５００μｇ／ｍＬとなるように調製したα１−Ｍａｔｉｎｇ  Ｆａｃｔｏｒ  ａｃｅｔａｔｅ  ｓａｌｔ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社製、Ｔ６９０１−５ＭＧ、以下、「αファクター」という）を９００μＬ添加した。
次いで、バイオシェイカー（タイテック株式会社製、ＢＲ−２３ＦＨ）を用いて、振盪速度：２５０ｒｐｍ、温度：２８℃にて２時間インキュベートし、酵母をＧ０／Ｇ１期に同調して酵母懸濁液を得た。
【０２００】
−固定化−
同調確認済み酵母懸濁液を遠心管（アズワン株式会社製、ＶＩＯ−５０Ｒ）に４５ｍＬ移し、遠心分離機（株式会社日立製作所製、Ｆ１６ＲＮ）を用いて、回転速度：３０００ｒｐｍにて５分間遠心し、上澄み液を除去して酵母ペレットを得た。
得られた酵母ペレットにホルマリン（和光純薬工業株式会社製、０６２−０１６６１）を４ｍＬ添加し、５分間静置後、遠心して上澄み液を除去し、エタノールを１０ｍＬ添加して懸濁させることにより、固定化済みの酵母懸濁液を得た。
【０２０１】
−核染色−
固定化済み酵母懸濁液を２００μＬ分取し、ＤＰＢＳで１回洗浄した後、４８０μＬのＤＰＢＳに再懸濁した。
次に、２０μＬの２０ｍｇ／ｍＬ  ＲＮａｓｅ  Ａ（株式会社ニッポンジーン製、３１８−０６３９１）を添加後、バイオシェイカーを用いて３７℃で２時間インキュベートした。
次に、２５μＬの２０ｍｇ／ｍＬプロテイナーゼＫ（タカラバイオ株式会社製、ＴＫＲー９０３４）を添加し、プチクール（ワケンビーテック株式会社製、プチクール  ＭｉｎｉＴ−Ｃ）を用いて、５０℃で２時間インキュベートした。
最後に、６μＬの５ｍＭ  ＳＹＴＯＸ  Ｇｒｅｅｎ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ  Ｓｔａｉｎ（サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製、Ｓ７０２０）を加えて、遮光下で３０分間染色した。
【０２０２】
−分散−
染色済みの酵母懸濁液を超音波ホモジナイザー（ヤマト科学株式会社製、ＬＵＨ１５０）を用いて、出力：３０％、１０秒間分散処理して、酵母懸濁インクを得た。
【０２０３】
＜核酸試料の充填＞
−高濃度核酸試料系列の充填−
高濃度核酸試料系列は、マイクロピペッター（エッペンドルフ株式会社製、３１２０００００１１）により、充填容器（９６穴平底プレート（ワトソン株式会社製、４８４６−９６−ＦＳ））の各ウェルに２．５μＬずつ充填した。
【０２０４】
−低濃度核酸試料系列の充填−
−−酵母懸濁液の個数計測分注−−
低濃度の核酸試料系列は、充填容器（９６穴平底プレート（ワトソン株式会社製、４８４６−９６−ＦＳ））に予め細胞壁溶解用の溶解液を各ウェルに４μＬずつ充填した後に、セルソーター（ソニー株式会社製、ＳＨ８００Ｚ）により各ウェルに１細胞ずつ分注した。
次に、細胞壁溶解液としてＴｒｉｓ−ＥＤＴＡ（ＴＥ）  Ｂｕｆｆｅｒ（サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製、ＡＭ９８６１）を用いて、ＣｏｌＥ１  ＤＮＡ（株式会社ニッポンジーン製、３１２−００４３４）を５ｎｇ／μＬとなるようにＣｏｌＥ１／ＴＥを調製し、このＣｏｌＥ１／ＴＥを用いて、Ｚｙｍｏｌｙａｓｅ（Ｒ）  １００Ｔ（ナカライテスク株式会社製、０７６６５−５５）を１ｍｇ／ｍＬとなるように調製したＺｙｍｏｌｙａｓｅ溶液を使用した。
次に、セルソーターによる分注では、励起波長４８８ｎｍで細胞周期の分析を行い、Ｇ０／Ｇ１期の領域のみを選択して、シングルセルモードにより規定の酵母数を分注した。
【０２０５】
−分注酵母からの核酸抽出−
酵母からの核酸抽出は、充填容器を３７℃にて３０分間インキュベートすることにより、細胞壁を溶解（核酸抽出）した後、９５℃で２分間熱処理した。
【０２０６】
＜充填試料の値付け＞
−高濃度核酸試料系列の不確かさ算出−
充填された高濃度核酸試料系列は、以下の不確かさの要因によって特定コピー数水準毎に一定の不確かさを有する。
要因（１）：ＤＮＡ６００−Ｇ原液の濃度に関する不確かさ
本核酸試料は、同位体希釈質量分析法（ＩＤＭＳ）による核酸塩基測定と、誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）によるりん測定によって、総核酸の質量分率が決定された不確かさが値付けされている。
要因（２）：希釈溶媒及び濃厚核酸試料溶液の密度の不確かさ
要因（３）：重量計測時の電子天秤の不確かさ
要因（４）：ポアソン分布に基づく不確かさ
要因（５）：核酸試料充填時のマイクロピペッター（エッペンドルフ株式会社製）の不確かさ
これらの要因の１つずつの不確かさを表２に示した。
不確かさの合成は、一般的な不確かさの合成手法により合成し、最終的に充填される特定コピー数水準の平均特定コピー数と不確かさを算出した。結果を表３に示した。
【０２０７】
【表２】
2019216704.tif 000007
＊表２中要因（３）の「ｘ」は任意の計量値（重量）、要因（４）の「ｘ」は分取した平均特定コピー数（平均充填コピー数）である。
【０２０８】
【表３】
2019216704.tif 000008
＊表３中の略号は、以下の内容である。
・２Ｇ：ＤＮＡ６００Ｇ原液の希釈液
・２００Ｍ：２Ｇの希釈液
・２０Ｍ：２００Ｍの希釈液
・２Ｍ：２０Ｍの希釈液
・２００ｋ：２Ｍの希釈液
・２０ｋ：２００ｋの希釈液
・４ｋ：２０ｋの希釈液
・１ｋ：４ｋの希釈液
・２５０：１ｋの希釈液
・７０：２５０の希釈液
・ＮＦＷ：ＵｌｔｒａＰｕｒｅ  ＤＮａｓｅ／ＲＮａｓｅ−Ｆｒｅｅ−Ｄｉｓｔｉｌｌｅｄ  Ｗａｔｅｒ（サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製、１０９７７−０１５
表３の結果から、充填する核酸試料の平均核酸コピー数とその不確かさを値付けることができた。
【０２０９】
＜低濃度核酸試料系列の不確かさ算出＞
充填された低濃度核酸試料系列は、以下の不確かさの要因によって特定コピー数水準毎に一定の不確かさを有する。
要因ｉ：吐出液滴毎の酵母数一致率に関する不確かさ
要因ｉに関する不確かさは、充填方法と同条件にて別容器に吐出し、その着弾液滴内の酵母数と狙いの酵母数の一致率に基づいて算出した。実験条件及び結果は以下の通りである。
【０２１０】
−実験条件及び結果−
充填容器として９６穴平底プレート（ワトソン株式会社製、４８４６−９６−ＦＳ）を用い、上記「酵母懸濁液の個数計測分注」と同様の条件にて、セルソーターにより各ウェルに１粒子（１細胞）を分注した後、蛍光顕微鏡（カールツァイス株式会社製、Ａｘｉｏ  Ｏｂｓｅｒｖｅｒ  Ｄ１）にて４８８ｎｍの励起光により蛍光顕微鏡観察を行った。結果を図２７Ａ及び図２７Ｂに示した。各液滴内に存在する酵母数と狙いの酵母数（１粒子；特定コピー数＝１）の正誤を判定して一致率を求めた。結果を表４に示した。
【０２１１】
【表４】
2019216704.tif 000009
表４の結果から、９９．２％の確率で一致していることがわかった。
【０２１２】
また、本実験系においては、セルソーターによって１ウェルあたりに１細胞（特定コピー数＝１）の酵母を分注する精度は、９９．２％である。なお、これ以上の細胞数（コピー数）の酵母を分注する場合には、特定コピー数の酵母を分注する精度は、この１細胞あたりの精度の積み重ねによって決定されると言える。
以上より、各充填核酸試料の平均特定コピー数及び不確かさを算出した。結果を表５に示した。変動係数ＣＶ値は、不確かさを平均特定コピー数で除することにより求めた。
【０２１３】
【表５】
2019216704.tif 000010
【０２１４】
−各充填部位への不確かさの値付け-
上記「高濃度核酸試料系列の不確かさ算出」及び「低濃度核酸試料系列の不確かさ算出」により算出された不確かさを各ウェルへ値付けした。
以上より、高濃度核酸試料系列及び低濃度核酸試料系列の平均核酸コピー数とその不確かさ算出し、各ウェルへの値付けをすることができた。
【０２１５】
低濃度核酸試料系列の充填においては、以下に示すようにインクジェット方式を用いた場合について説明する。なお、酵母懸濁液の固定化までは、上述したものと同一の方法を用いたため、記載を省略する。
−染色−
固定化済み酵母懸濁液を１．５ｍＬ遮光チューブ（ワトソン株式会社製、１３１−９１５ＢＲ）に５００μＬ移し、遠心分離機を用いて回転速度：３，０００ｒｐｍにて５分間遠心し、上澄み液を除去し、１ｍＭ  ＥＤＴＡ（ＴＯＣＲＩＳ社製、２００−４４９−４）となるように調製したＤＰＢＳ（１ｍＭ  ＥＤＴＡ）を４００μＬ添加し、ピペッティングでよく懸濁した後、遠心分離機を用いて回転速度：３，０００ｒｐｍで５分間遠心し、上澄み液を除去することにより酵母ペレットを得た。得られたペレットに１ｍｇ／ｍＬに調製したエバンスブルー水溶液（和光純薬工業株式会社製、０５４−０４０６１）を１ｍＬ添加し、ボルテックスを用いて５分間撹拌後、遠心分離機を用いて回転速度：３，０００ｒｐｍで５分間遠心し、上澄み液を除去し、ＤＰＢＳ（１ｍＭ  ＥＤＴＡ）を添加し、ボルテックスで撹拌することにより染色済み酵母懸濁液を得た。
−分散−
染色済みの酵母懸濁液を超音波ホモジナイザー（ヤマト科学株式会社製、ＬＵＨ１５０）を用いて、出力：３０％、１０秒間分散処理し、遠心分離機を用いて回転速度：３，０００ｒｐｍにて５分間遠心し、上澄み液を除去し、ＤＰＢＳを１ｍＬ添加して洗浄した。遠心分離、上澄み液の除去を計２回実施し、再度ＤＰＢＳ１ｍＬに懸濁して酵母懸濁インクを得た。
【０２１６】
−分注及び細胞計測−
以下のようにして、液滴中の酵母菌の数を計数（カウント）して、各ウェルに特定コピー数として１、２、４、８、１６、２１、６４、１２８細胞ずつ吐出して細胞数が既知のプレートを作製した。具体的には、図１９に示す液滴形成装置を用いて、９６プレート（商品名：ＭｉｃｒｏＡｍｐ  ９６−ｗｅｌｌ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｐｌａｔｅ、Ｔｈｅｒｍｏｆｉｓｈｅｒ社製）の各ウェルに、液滴吐出手段として圧電印加方式の吐出ヘッド（社内製）を用いて１０Ｈｚにて酵母懸濁インクを順次吐出した。
吐出された液滴中の酵母の受光手段としては高感度カメラ（東京インスツルメンツ株式会社製、ｓＣＭＯＳ  ｐｃｏ．ｅｄｇｅ）を用いて撮影した。光源としてはＹＡＧレーザー（スペクトラ・フィジックス社製、Ｅｘｐｌｏｒｅｒ  ＯＮＥ−５３２−２００−ＫＥ）を用い、撮影した画像の粒子計数手段として画像処理ソフトウェアであるＩｍａｇｅ  Ｊを用いて画像処理して細胞数を計数し、細胞数の既知プレートを作製した。
【０２１７】
−核酸抽出−
Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ（ＴＥ）  Ｂｕｆｆｅｒを用いてＣｏｌＥ１  ＤＮＡ（和光純薬工業株式会社製、３１２−００４３４）を５ｎｇ／μＬとなるようにＣｏｌＥ１／ＴＥを調製し、ＣｏｌＥ１／ＴＥを用いてＺｙｍｏｌｙａｓｅ（Ｒ）  １００Ｔ（ナカライテスク株式会社製、０７６６５−５５）を１ｍｇ／ｍＬとなるようにＺｙｍｏｌｙａｓｅ溶液を調製した。
作製した細胞数既知プレートの各ウェルにＺｙｍｏｌｙａｓｅ溶液を４μＬ添加し、３７．２℃にて３０分間インキュベートすることにより、細胞壁溶解（核酸抽出）後、９５℃で２分間熱処理して、参照デバイスを作製した。
【０２１８】
次に、細胞数既知プレートから得られる結果の信頼性を考慮するために、特定コピー数の細胞をウェルに分注した細胞数既知プレートを製造し、１細胞数における不確かさを算出する。なお、特定コピー数毎に以下に示す方法を用いることにより、様々なコピー数における不確かさを算出することができる。
【０２１９】
−不確かさの算出−
本実施例では、不確かさの要因として、液滴中の細胞数、細胞中の増幅可能な試薬のコピー数、ウェル内の細胞数、コンタミネーションを用いた。
液滴中の細胞数は、吐出手段より吐出された液滴の画像を解析し計数した液滴中の細胞数と、吐出手段で吐出した液滴をスライドガラスに着弾させ着弾した液滴毎に顕微鏡観察し得られた細胞数とを用いた。
細胞中の核酸コピー数（細胞周期）は、細胞周期のＧ１期に該当する細胞の割合（９９．５％）、Ｇ２期に該当する細胞の割合（０．５％）とを用いて算出した。
ウェル内の細胞数は、吐出した液滴がウェル内に着弾する数を計数したが、９６サンプルの計数においてすべての液滴がウェル内に着弾していたため、ウェル内の細胞数の要因は不確かさの計算から除外した。
コンタミネーションは、インクのろ液４μＬをリアルタイムＰＣＲで細胞中の増幅可能な試薬以外の核酸がインク液中に混入していないか３回の試行を行い確認した。その結果、３回すべてにおいて検出下限値となったため、コンタミネーションの要因についても不確かさの掲載から除外した。
不確かさは各要因の測定値から標準偏差を求め、感度係数を乗じて測定量の単位に統一した標準不確かさを平方和法により合成標準不確かさを求める。合成標準不確かさでは、正規分布の約６８％の範囲の値しか含まれないため、合成標準不確かさを２倍した拡張不確かさとすることにより正規分布の約９５％の範囲を考慮した不確かさを得ることができる。下記表６のバジェットシートに結果を示す。
【０２２０】
【表６】
2019216704.tif 000011
【０２２１】
表６中、「記号」とは、不確かさの要因に対応付けた任意の記号を意味する。
表６中、「値（±）」とは、平均値の実験標準偏差であり、算出した実験標準偏差をデータの数の平方根の値で除したものである。
表６中、「確率分布」とは、不確かさの要因がもつ確率分布であり、Ａタイプの不確かさ評価の場合には空欄とし、Ｂタイプの不確かさ評価には、正規分布又は矩形分布のいずれかを記入する。本実施例においてはＡタイプの不確かさ評価のみを行っているため、確率分布の欄は空欄となっている。
表６中、「除数」とは、それぞれ要因から得られる不確かさを正規化する数を意味する。
表６中、「標準不確かさ」とは「値（±）」を「除数」で除した値である。
表６中、「感度係数」とは、測定量の単位に統一するために用いられる値を意味する。
【０２２２】
次に、ウェルに充填した核酸試料の平均特定コピー数及び不確かさを算出した。結果を表７に示す。変動係数ＣＶ値は不確かさの値を平均特定コピー数で除することにより算出した。
【０２２３】
【表７】
2019216704.tif 000012
【０２２４】
インクジェット方式において、特定コピー数が１、即ち、１コピーの核酸試料（１つの酵母）をウェルに分注する精度は、±０．１２８１コピーであることが得られた。ウェルに１コピー以上を充填する場合には、特定コピー数の核酸試料が充填される精度は、この精度の積み重ねにより決定される
【０２２５】
以上の結果から、得られた拡張不確かさを測定のばらつきの指標として、デバイスのデータとして記憶させることで、実験で使用する者が不確かさの指標をウェル毎の測定結果の信頼性の判断基準として用いることができる。上記の信頼性の判断基準を用いることにより、分析検査の性能評価を高精度に行うことができる。
【０２２６】
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
＜１＞  増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満である増幅可能な試薬を含むウェルと、
増幅可能な試薬の特定コピー数が１００以上である増幅可能な試薬を含むウェルと、をそれぞれ少なくとも１つ以上有し、
前記増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満であるウェルの前記特定コピー数である場合の変動係数のＣＶ値と、前記増幅可能な試薬の平均特定コピー数ｘとが、次式、ＣＶ＜１／√ｘを満たすことを特徴とするデバイスである。
＜２＞  前記増幅可能な試薬の特定コピー数が１００以上であるウェルの変動係数のＣＶ値が２０％以下である前記＜１＞に記載のデバイスである。
＜３＞  前記増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満であるウェルの変動係数のＣＶ値が１０％以下である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載のデバイスである。
＜４＞  前記増幅可能な試薬の特定コピー数が１００以上であって、前記特定コピー数である場合の変動係数のＣＶ値と、前記増幅可能な試薬の平均特定コピー数ｘとが、次式、ＣＶ＞１／√ｘを満たす前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載のデバイスである。
＜５＞  前記ウェルに充填される前記増幅可能な試薬の特定コピー数が２水準以上である前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載のデバイスである。
＜６＞  更に、前記ウェルにおける前記増幅可能な試薬が特定コピー数である場合の前記特定コピー数における不確かさの情報を有する前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載のデバイスである。
＜７＞  前記増幅可能な試薬の特定コピー数が１００未満であるウェルの変動係数のＣＶ値の情報、前記増幅可能な試薬の特定コピー数が１００以上であるウェルの変動係数のＣＶ値の情報、及び前記特定コピー数における不確かさの情報の少なくともいずれかを識別可能な識別手段を有する前記＜６＞に記載のデバイスである。
＜８＞  前記ウェルの開口部を密閉する密閉部材を有する前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載のデバイスである。
＜９＞  前記増幅可能な試薬が核酸である前記＜８＞に記載のデバイスである。
＜１０＞  前記核酸が細胞の核中の核酸に組み込まれた前記＜９＞に記載のデバイスである。
＜１１＞  前記細胞が酵母である前記＜１０＞に記載のデバイスである。
＜１２＞  前記ウェルが、プライマー及び増幅試薬の少なくともいずれかを有する前記＜１＞から＜１１＞のいずれかに記載のデバイスである。
＜１３＞  前記ウェルが複数であって、
前記各ウェル内の核酸の特定コピー数及び前記核酸の特定コピー数の不確かさを各ウェル毎の情報として有する前記＜６＞から＜１２＞のいずれかに記載のデバイスである。
＜１４＞  前記ウェルが保持される基材を有し、前記識別手段は、前記密閉部材と前記基材との間に配置される前記＜８＞から＜１３＞のいずれかに記載のデバイスである。
＜１５＞  核酸を増幅可能なＰＣＲ装置の評価に用いられるデバイスであって、
少なくとも１つのウェルを有し、
少なくとも１つの前記ウェル内の核酸の特定コピー数及び前記核酸の特定コピー数の不確かさの情報を有することを特徴とするデバイスである。
＜１６＞  前記デバイスによる核酸増幅の結果と、前記核酸の特定コピー数及び前記核酸の特定コピー数の不確かさの情報とを、前記ＰＣＲ装置の管理に用いる前記＜１５＞に記載のデバイスである。
【０２２７】
前記＜１＞から＜１６＞のいずれかに記載のデバイスによると、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。
【符号の説明】
【０２２８】
１      デバイス
２      基材
３      ウェル
４      増幅可能な試薬
５      密閉部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２２９】
【特許文献１】特開２００８−１４１９６５号公報
【特許文献２】特開２０１５−１９５７３５号公報
【非特許文献】
【０２３０】
【非特許文献１】Ｕ．Ｓ．  Ｆｏｏｄ  ａｎｄ  Ｄｒｕｇ  Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ．“Ｇｕｉｄａｎｃｅ  ｆｏｒ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ：Ｂｉｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ．”：〈ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｄａ．ｇｏｖ／ｄｏｗｎｌｏａｄｓ／Ｄｒｕｇｓ／Ｇｕｉｄａｎｃｅ  Ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ  Ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ／Ｇｕｉｄａｎｃｅｓ／ＵＣＭ０７０１０７．ｐｄｆ〉，  ｃｉｔｅｄ  ５  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，２０１４．
【非特許文献２】Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅｓ  Ａｇｅｎｃｙ．“Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅ  ｏｎ  Ｂｉｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ．”：〈ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｍａ．ｅｕｒｏｐａ．ｅｕ／ｄｏｃｓ／ｅｎ＿ＧＢ／ｄｏｃｕｍｅｎｔ＿ｌｉｂｒａｒｙ／Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ＿ｇｕｉｄｅｌｉｎｅ／２０１１／０８／ＷＣ５００１０９６８６．ｐｄｆ〉，ｃｉｔｅｄ  ５  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，２０１４．
【図１】
2019216704.tif 000013
【図２】
2019216704.tif 000014
【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】
2019216704.tif 000021
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2019216704.tif 000023
【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
2019216704.tif 000025
【図１１Ｂ】
2019216704.tif 000026
【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
2019216704.tif 000029
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2019216704.tif 000033
【図１７】
2019216704.tif 000034
【図１８】
2019216704.tif 000035
【図１９】
2019216704.tif 000036
【図２０Ａ】
2019216704.tif 000037
【図２０Ｂ】
2019216704.tif 000038
【図２１】
2019216704.tif 000039
【図２２】
2019216704.tif 000040
【図２３】
2019216704.tif 000041
【図２４】
2019216704.tif 000042
【図２５】
2019216704.tif 000043
【図２６】
2019216704.tif 000044
【図２７Ａ】
2019216704.tif 000045
【図２７Ｂ】
2019216704.tif 000046
【配列表】
2019216704000001.app