(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液に含まれる試料物質を捕捉または検出するための流体デバイスであって、
体積がそれぞれ異なり得る２種以上の溶液を充填することにより定量し、定量した２種以上の溶液を循環させる第１のループ流路から構成される第１循環流路と、
前記第１のループ流路の一部と流路を共有する一の共有流路と、前記試料物質を捕捉する捕捉部および前記試料物質を検出する検出部の少なくとも一方とを有し、前記第１循環流路において循環させた後に溶液を循環させる第２のループ流路から構成される第２循環流路とを含み、
前記共有流路に、ポンプを有し、
前記第１循環流路のうち、前記第２のループ流路とは流路を共有しない非共有流路の体積は、前記共有流路の体積に対して大きく、
前記第１循環流路の前記非共有流路の末端部のそれぞれには、開閉可能な末端バルブが設けられ、
前記末端バルブは、前記第１循環流路の前記非共有流路と前記共有流路との境界に位置する、流体デバイス。
【請求項２】
前記検出部は、前記捕捉部とともに前記第２循環流路に設けられる、請求項１に記載の流体デバイス。
【請求項３】
前記共有流路に、前記試料物質と結合する検出補助物質を検出する補助物質検出部を有する、請求項１又は２に記載の流体デバイス。
【請求項４】
前記第１循環流路の体積は、前記第２循環流路の体積に対して大きい、請求項１から３のいずれか一項に記載の流体デバイス。
【請求項５】
前記第１循環流路および前記第２循環流路の２つの流路を接続する合流・分岐部は、前記第１循環流路および前記第２循環流路によって三角形状の空間を形成し、三角形の少なくとも２つの頂点の一には流路中の流体の流れを調整するバルブが設けられる、請求項１から４のいずれか一項に記載の流体デバイス。
【請求項６】
前記三角形状の底面は、前記第１循環流路および前記第２循環流路の流路が直線的に連結されることによって形成される、請求項５に記載の流体デバイス。
【請求項７】
前記試料物質が核酸であって、
前記捕捉部は磁石によってシリカ磁性粒子を捕捉する、請求項１から６のいずれか一項に記載の流体デバイス。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の流体デバイスと、バルブの開閉を制御する制御部と、を備えるシステム。
【請求項９】
体積がそれぞれ異なり得る２種以上の溶液を充填することにより定量し、定量した２種以上の溶液を循環させる第１のループ流路から構成される第１循環流路と、前記第１のループ流路の一部と流路を共有する一の共有流路と、試料物質を捕捉する捕捉部および前記試料物質を検出する検出部の少なくとも一方とを有し、前記第１循環流路において循環させた後に溶液を循環させる第２のループ流路から構成される第２循環流路とを含み、前記共有流路に、ポンプを有し、前記第１循環流路のうち、前記第２のループ流路とは流路を共有しない非共有流路の体積は、前記共有流路の体積に対して大きく、前記第１循環流路の前記非共有流路の末端部のそれぞれには、開閉可能な末端バルブが設けられ、前記末端バルブが前記第１循環流路の前記非共有流路と前記共有流路との境界に位置する、流体デバイスを用いて前記試料物質を精製する方法であって、
前記第１循環流路に前記試料物質を含む第１液を導入する工程と、
前記第１循環流路において、前記第１液と、１種以上の前処理用溶液と、を循環し混合して第１混合液を得る工程と、
前記第２循環流路内において、前記第１混合液と、前記試料物質に結合する担体粒子を含む液と、を循環し混合して第２混合液を得る工程と、
前記第２循環流路内において、前記第２混合液をさらに循環させ、前記捕捉部に、前記試料物質と前記担体粒子の複合体を捕捉する工程と、
前記共有流路から、前記第２混合液を除去する工程と、
を含み、
前記第２混合液を得る工程において、前記末端バルブを閉じる、試料物質の精製方法。
【請求項１０】
前記第２循環流路内において、前記担体粒子から前記試料物質を解放する第３液を循環する工程と、
を更に含む、請求項９に記載の試料物質の精製方法。
【請求項１１】
前記試料物質が核酸であって、
前記担体粒子は、シリカ磁性粒子であり、
前記捕捉部は、磁石によって前記担体粒子を捕捉する、請求項９または１０に記載の試料物質の精製方法。
【請求項１２】
前記第１循環流路および前記第２循環流路は、それぞれ所定の容積を有する複数の区画にバルブで区分されており、各区分に液を導入することにより各液が定量される、請求項９から１１のいずれか一項に記載の試料物質の精製方法。
【請求項１３】
体積がそれぞれ異なり得る２種以上の溶液を充填することにより定量し、定量した２種以上の溶液を循環させる第１のループ流路から構成される第１循環流路と、前記第１のループ流路の一部と流路を共有する一の共有流路と、試料物質を捕捉する捕捉部および前記試料物質を検出する検出部の少なくとも一方とを有し、前記第１循環流路において循環させた後に溶液を循環させる第２のループ流路から構成される第２循環流路とを含み、前記共有流路に、ポンプを有し、前記第１循環流路のうち、前記第２のループ流路とは流路を共有しない非共有流路の体積は、前記共有流路の体積に対して大きく、前記第１循環流路の前記非共有流路の末端部のそれぞれには、開閉可能な末端バルブが設けられ、前記末端バルブが前記第１循環流路の前記非共有流路と前記共有流路との境界に位置する流体デバイスを用いて前記試料物質を検出する方法であって、
前記第１循環流路に前記試料物質を含む第１液を導入する工程と、
前記第１循環流路内において、前記第１液と、１種以上の前処理用溶液と、を循環し混合して第１混合液を得る工程と、
前記第２循環流路内において、前記第１混合液と、前記試料物質に結合する担体粒子を含む液と、を循環し混合して第２混合液を得る工程と、
前記第２循環流路内において、前記第２混合液をさらに循環させ、前記捕捉部に、前記試料物質と前記担体粒子の複合体を捕捉する工程と、
前記共有流路から、前記第２混合液を除去する除去工程と、
前記第２循環流路内において、第３液を循環し、前記試料物質もしくは前記試料物質と前記担体粒子の複合体を前記捕捉部から解放して、又は解放せずに、前記試料物質を前記検出部で検出する検出工程と、を含み、
前記第２混合液を得る工程において、前記末端バルブを閉じる、試料物質の検出方法。
【請求項１４】
前記第１循環流路および前記第２循環流路は、それぞれ所定の容積を有する複数の区画にバルブで区分されており、各区分に液を導入することにより各液が定量される、請求項１３に記載の試料物質の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体デバイス、システム、試料物質の検出方法および試料物質の精製方法に関する。
本願は、２０１６年６月６日に出願された日本国特許出願２０１６−１１２６８９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、体外診断分野における試験の高速化、高効率化、および集積化、又は、検査機器の超小型化を目指したμ−ＴＡＳ（Micro-Total Analysis Systems）の開発などが注目を浴びており、世界的に活発な研究が進められている。【０００３】
μ−ＴＡＳは、少量の試料で測定、分析が可能なこと、持ち運びが可能となること、低コストで使い捨て可能なこと等、従来の検査機器に比べて優れている。
更に、高価な試薬を使用する場合や少量多検体を検査する場合において、有用性が高い方法として注目されている。【０００４】
μ−ＴＡＳの構成要素として、ループ状流路と、その流路上に配置されるポンプとを備えたデバイスが報告されている（非特許文献１）。このデバイスでは、ループ状の流路へと複数の溶液を注入し、ポンプを作動させることで、複数の溶液をループ状流路内で混合する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Jong Wook Hong, Vincent Studer, Giao Hang, W French Anderson and Stephen R Quake,Nature Biotechnology 22, 435 - 439 (2004)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
体外診断分野、特に臨床現場即時検査（Point of Care Testing；POCT）では、少量のサンプルで、複数の反応を連続的に短時間で行う必要がある。非特許文献１に記載されたμ−ＴＡＳは、この課題を十分に解決できなかった。【０００７】
本発明の態様は、低コストであり、複数の反応を伴う検査手順を簡易に行うことができ、かつ検査時間を短くできる流体デバイスの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施態様は、下記（１）〜（６）を提供する。
（１）本発明の一実施態様における流体デバイスは、試料物質を含む溶液を循環させる第１循環流路と第２循環流路とを含み、前記第１循環流路と、前記第２循環流路は、少なくとも一部の流路を共有し、前記共有する流路に、前記試料物質を捕捉する捕捉部、前記試料物質を検出する検出部、バルブ、およびポンプからなる群より選択される少なくとも一つを有する。
（２）本発明の一実施態様におけるシステムは、上記流体デバイスと、バルブの開閉を制御する制御部と、を備える。
（３）本発明の一実施態様における試料物質の精製方法は、一部の流路を共有する第１循環流路および第２循環流路を含み、前記第１循環流路と前記第２循環流路との共有流路に、試料物質を捕捉する捕捉部が設けられた、流体デバイスを用いて試料物質を精製する方法であって、前記第１循環流路に前記試料物質を含む第１液を導入する工程と、前記第１循環流路において、前記第１液と、前記試料物質に結合する担体粒子を含む第２液と、を循環し混合して混合液を得る工程と、前記第１循環流路内において、前記混合液をさらに循環させ、前記捕捉部に、前記試料物質と担体粒子の複合体を捕捉する工程と、前記共有流路から、前記混合液を除去する工程と、前記第２循環流路内において、前記担体粒子から前記試料物質を解放する第３液を循環する工程と、を含む。
（４）本発明の一実施態様における試料物質の精製方法は、一部の流路を共有する第１循環流路および第２循環流路を含み、前記第１循環流路と前記第２循環流路との共有流路に、試料物質を捕捉する捕捉部が設けられた流体デバイスであって、ループ流路と、前記ループ流路中に設けられた第１接続部および第２接続部を繋ぐ迂回流路と、を含み、前記第１循環流路は、前記ループ流路を含み、前記第２循環流路は、前記ループ流路のうち第１接続部と第２接続部の間の流路および前記迂回流路を含む、流体デバイスを用いて試料物質を精製する方法であって、前記第１循環流路に前記試料物質を含む第１液を導入する工程と、前記第１循環流路において、前記第１液と、１種以上の前処理用溶液と、を循環し混合して第１混合液を得る工程と、前記第２循環流路内において、前記第１混合液と、前記試料物質に結合する担体粒子を含む液と、を循環し混合して第２混合液を得る工程と、前記第２循環流路内において、前記第２混合液をさらに循環させ、前記捕捉部に、前記試料物質と担体粒子の複合体を捕捉する工程と、前記共有流路から、前記第２混合液を除去する工程と、前記第２循環流路内において、前記担体粒子から前記試料物質を解放する第３液を循環する工程と、を含む。
（５）本発明の一実施態様における試料物質の検出方法は、一部の流路を共有する第１循環流路および第２循環流路を含み、前記第１循環流路と前記第２循環流路との共有流路に、試料物質を捕捉する捕捉部が設けられ、前記第２循環流路に前記試料物質を検出する検出部が設けられた、流体デバイスを用いて試料物質を検出する方法であって、前記第１循環流路に試料物質を含む第１液を導入する工程と、前記第１循環流路内において、前記第１液と、前記試料物質に結合する担体粒子を含む第２液と、を循環し混合して混合液を得る工程と、前記第１循環流路内において、前記混合液をさらに循環させ、前記捕捉部に、前記試料物質と担体粒子の複合体を捕捉する工程と、前記共有流路から、前記混合液を除去する工程と、前記第２循環流路内において、第３液を循環し、前記試料物質もしくは前記試料物質と担体粒子の複合体を前記捕捉部から解放して、又は解放せずに、前記試料物質を前記検出部で検出する工程と、を含む。
（６）本発明の一実施態様における試料物質の検出方法は、一部の流路を共有する第１循環流路および第２循環流路を含み、前記第１循環流路と前記第２循環流路との共有流路に、試料物質を捕捉する捕捉部が設けられ、前記第２循環流路に前記試料物質を検出する検出部が設けられた、流体デバイスであって、ループ流路と、前記ループ流路中に設けられた第１接続部および第２接続部を繋ぐ迂回流路と、を含み、前記第１循環流路は、前記ループ流路を含み、前記第２循環流路は、前記ループ流路のうち第１接続部と第２接続部の間の流路および前記迂回流路を含む、流体デバイスを用いて試料物質を検出する方法であって、前記第１循環流路に試料物質を含む第１液を導入する工程と、前記第１循環流路内において、前記第１液と、１種以上の前処理用溶液と、を循環し混合して第１混合液を得る工程と、前記第２循環流路内において、前記第１混合液と、前記試料物質に結合する担体粒子を含む液と、を循環し混合して第２混合液を得る工程と、前記第２循環流路内において、前記第２混合液をさらに循環させ、前記捕捉部に、前記試料物質と担体粒子の複合体を捕捉する工程と、前記共有流路から、前記第２混合液を除去する除去工程と、前記第２循環流路内において、第３液を循環し、前記試料物質もしくは前記試料物質と担体粒子の複合体を前記捕捉部から解放して、又は解放せずに、前記試料物質を前記検出部で検出する検出工程と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の流体デバイスを模式的に示した平面図である。
【図２】第２実施形態の流体デバイスを模式的に示した平面図である。
【図３】第３実施形態の流体デバイスを模式的に示した平面図である。
【図４】第４実施形態の流体デバイスを模式的に示した平面図である。
【図５】第５実施形態の流体デバイスを模式的に示した平面図である。
【図６】第６実施形態の流体デバイスを模式的に示した平面図である。
【図７】第６実施形態の流体デバイスを用いた検出方法において、第１循環流路に検体液、第１試薬液および第２試薬液を導入する工程を示す図である。
【図８】第６実施形態の流体デバイスを用いた検出方法において、第１循環流路で検体液、第１試薬液および第２試薬液を循環させて混合する工程を示す図である。
【図９】第６実施形態の流体デバイスを用いた検出方法において、第２循環流路で移送液、基質液又は測定液を循環させる工程を示す図である。
【図１０】第７実施形態の流体デバイスを模式的に示した平面図である。
【図１１】第７実施形態の流体デバイスを用いた精製方法において、第１循環流路に検体液、第１試薬液および第２試薬液を導入する工程を示す図である。
【図１２】第７実施形態の流体デバイスを用いた精製方法において、第１循環流路で検体液、第１試薬液および第２試薬液を循環させて混合し第１混合液を得る工程を示す図である。
【図１３】第７実施形態の流体デバイスを用いた精製方法において、第２循環流路に第３試薬液および第４試薬液を導入する工程を示す図である。
【図１４】第７実施形態の流体デバイスを用いた精製方法において、第２循環流路で第１混合液、第３試薬液および第４試薬液を循環させて混合し第２混合液を得る工程を示す図である。
【図１５】第７実施形態の流体デバイスを用いた精製方法において、第２循環流路で第５試薬液を循環させる工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、実施形態に係る流体デバイスについて説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１１】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の流体デバイス１００Ａを模式的に示した平面図である。
本実施形態の流体デバイス１００Ａは、検体試料に含まれる検出対象である試料物質を免疫反応（抗原抗体反応）や核酸のハイブリダイゼーションなどの特異的な反応を利用して検出するデバイスである。試料物質は、例えば、核酸、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ペプチド、タンパク質、細胞外小胞体などの生体分子である。流体デバイス１００Ａは、流路およびバルブが形成された基板９からなる。
【００１２】
流体デバイス１００Ａは、基板９内に形成され、試料物質を含む溶液を循環させる第１循環流路１０と第２循環流路２０を含む。第１循環流路１０と、第２循環流路２０は、少なくとも一部の流路を共有する。すなわち、第１循環流路１０および第２循環流路２０は、互いに共有する共有流路２を有する。また、第１循環流路１０は、第２循環流路２０と共有しない非共有流路１１を有する。同様に、第２循環流路２０は、第１循環流路１０と共有しない非共有流路２１を有する。
【００１３】
（共有流路）
共有流路２は、第１循環流路１０の非共有流路１１の端部同士を繋ぐ。また、共有流路２は、第２循環流路２０の非共有流路２１の端部同士を繋ぐ。流体デバイス１００Ａは、共有流路２に検出部３を有する。共有流路２の一方の端部には、排出流路２３が接続されている。
【００１４】
検出部３は、試料物質を検出するために設けられている。なお、試料物質を検出するとは、試料物質を間接的に検出することも含む意味で用いている。試料物質を間接的に検出する例として、試料物質を、試料物質の検出を補助する検出補助物質と結合させてもよい。標識物質（検出補助物質）を用いる場合、試料物質は、標識物質とともに第１循環流路１０内で循環させ混合することで、検出補助物質と結合させる。
【００１５】
検出部３は、試料物質を光学的に検出するものであってもよく、一例として、対物レンズ、撮像部を備えていてもよい。撮像部は、例えばＥＭＣＣＤ（Electron Multiplying Charge Coupled Device）カメラを備えていてもよい。
また、検出部３は、試料物質を電気化学検出するものであってもよく、一例として、電極を備えていてもよい。
【００１６】
標識物質（検出補助物質）としては、例えば、蛍光色素、蛍光ビーズ、蛍光タンパク質、量子ドット、金ナノ粒子、ビオチン、抗体、抗原、エネルギー吸収性物質、ラジオアイソトープ、化学発光体、酵素等が挙げられる。
蛍光色素としては、ＦＡＭ（カルボキシフルオレセイン）、ＪＯＥ（６−カルボキシ−４’，５’−ジクロロ２’，７’−ジメトキシフルオレセイン）、ＦＩＴＣ（フルオレセインイソチオシアネート）、ＴＥＴ（テトラクロロフルオレセイン）、ＨＥＸ（５’−ヘキサクロロ−フルオレセイン−ＣＥホスホロアミダイト）、Ｃｙ３、Ｃｙ５、Ａｌｅｘａ５６８、Ａｌｅｘａ６４７等が挙げられる。
酵素としては、アルカリフォスファターゼ、ペルオキシダーゼ等が挙げられる。
【００１７】
検出部３は、これらの標識物質を検出することで試料物質を検出可能である。標識物質として酵素を用いる場合、基質との反応により生成される色素や蛍光等の反応産物を検出部３によって検出することで、試料物質を検出可能である。
【００１８】
なお、検出部３は、試料物質を捕捉することができる捕捉部４（図２を基に後段で説明する）とともに設けられていてもよい。検出部３を捕捉部４（図２参照）に向けて配置することで、捕捉部４で捕捉した試料物質を効率的に検出できる。
【００１９】
排出流路２３の端末には、液排出用アウトレット２３ａが設けられている。また、排出流路２３には、バルブＯ１が設けられている。流体デバイス１００Ａは、バルブＯ１の開閉を操作することで、第１循環流路１０内の液を排出できる。
【００２０】
（第１循環流路）
第１循環流路１０は、非共有流路１１に、定量バルブＶ１、Ｖ２、非共有流路端末バルブ（バルブ）Ｗ１、Ｗ２およびポンプＰ１を有する。第１循環流路１０の非共有流路１１には、第１導入流路１２および第２導入流路１３が接続されている。
【００２１】
定量バルブＶ１、Ｖ２は、定量バルブで区切られる第１循環流路１０の区画のそれぞれが所定の体積となるように配置されている。定量バルブＶ１、Ｖ２は、第１循環流路１０を、第１定量区画Ａ１と第２定量区画Ａ２とに区画する。
【００２２】
非共有流路端末バルブ（末端バルブ）Ｗ１、Ｗ２は、第１循環流路１０を、共有流路２と非共有流路１１とに区画する。非共有流路端末バルブＷ１、Ｗ２は、非共有流路１１の端末（末端）に位置する。すなわち、非共有流路端末バルブＷ１、Ｗ２は、第１循環流路１０の共有する流路（共有流路２）の両端の近傍における、第１循環流路１０が共有しない流路（非共有流路１１）に位置する。非共有流路端末バルブＷ１、Ｗ２は、ともに第２定量区画Ａ２に位置する。したがって、共有流路２は、その全域が、第１循環流路１０の第２定量区画Ａ２に内包される。
【００２３】
第１導入流路１２および第２導入流路１３は、第１循環流路１０の非共有流路１１に接続されている。第１導入流路１２は、第１定量区画Ａ１に接続され、第２導入流路１３は、第２定量区画Ａ２に接続されている。また、第１定量区画Ａ１および第２定量区画Ａ２には、それぞれ空気を排出又は導入するための空気流路（図示略）が設けられていてもよい。第１定量区画Ａ１および第２定量区画Ａ２には、液を排出する排出流路がさらに設けられていてもよい。液の導入流路又は排出流路を、空気流路として使用することもできる。
【００２４】
第１導入流路１２の末端には、液導入用インレット１２ａが設けられている。第２導入流路１３の末端には、液導入用インレット１３ａが設けられている。また、第１導入流路１２には、バルブＩ１が設けられている。第２導入流路１３には、バルブＩ２が設けられている。流体デバイス１００Ａは、バルブＩ１、Ｉ２の開閉を操作することで、第１循環流路１０内に液を充填できる。
なお、第１導入流路１２および第２導入流路１３のうち、一方又は両方は、第１循環流路１０から液を排出する排出流路であってもよい。この場合、流体デバイス１００Ａは、バルブＩ１、Ｉ２の開閉を操作することで、第１循環流路１０内の液および空気の排出を制御できる。
【００２５】
第１導入流路１２は、第１定量区画Ａ１に液を導入することで、第１定量区画Ａ１および第２定量区画Ａ２の体積に応じた量の液を定量することができる。同様に、第２導入流路１３は第２定量区画Ａ２に液を導入することで、第２定量区画Ａ２の体積に応じた量の液を定量することができる。
【００２６】
第１導入流路１２は、定量バルブＶ１の近傍に配置されている。第１定量区画Ａ１が空の状態（空気で満たされている状態）で第１導入流路１２から液を導入すると、流路内の空気が液により押し出され、図示略の空気流路から空気が排出される。このとき定量バルブＶ１と第１導入流路１２が離れていると、定量バルブＶ１と第１導入流路１２の間の空気が排出されず、空気溜りが生じやすくなり、液体が定量バルブＶ１まで充填されない可能性がある。第１導入流路１２および第２導入流路１３を定量バルブＶ１の近傍に配置することで、空気溜りが生じることを抑制して、第１定量区画Ａ１の体積と一致する量の液を第１定量区画Ａ１内に充填することができ正確な定量を実現できる。同様の作用により、第２導入流路１３を、定量バルブＶ１の近傍に配置することで、第２定量区画Ａ２内での正確な定量を実現できる。
なお、第１導入流路１２および第２導入流路１３を、液を排出する排出流路として用いる場合においても、定量バルブＶ２の近傍に配置することで、排出時の液残りを抑制することができる。
【００２７】
ポンプＰ１は、第１循環流路１０内の液を送液して循環させる。第１循環流路１０を循環する液は、流路内の流路壁面と溶液の相互作用（摩擦）により、壁面周辺の流速は遅く、流路中央の流速は速くなる。その結果、液体の流速に分布ができるため、溶液の混合が促進される。すなわち、ポンプＰ１を駆動させることによって、第１循環流路１０内の液体には、対流が生じ、複数の液の混合が促進される。ポンプＰ１は、バルブの開閉により送液が可能なポンプバルブであってもよい。
【００２８】
（第２循環流路）
第２循環流路２０は、非共有流路２１に、非共有流路端末バルブ（バルブ）Ｗ３、Ｗ４およびポンプＰ２を有する。第２循環流路２０の非共有流路２１には、第３導入流路２２が接続されている。
【００２９】
非共有流路端末バルブＷ３、Ｗ４は、第２循環流路２０を、共有流路２と非共有流路２１とに区画する。非共有流路端末バルブＷ３、Ｗ４は、非共有流路２１の端末に位置する。すなわち、非共有流路端末バルブＷ３、Ｗ４は、第２循環流路２０の共有する流路（共有流路２）の両端の近傍における、第２循環流路２０が共有しない流路（非共有流路２１）に位置する。
【００３０】
第３導入流路２２は、第２循環流路２０の非共有流路２１に接続されている。第１導入流路１２および第２導入流路１３と同様に、第３導入流路２２には、末端に位置する液導入用インレット２２ａとバルブＩ３が設けられている。流体デバイス１００Ａは、バルブＩ３の開閉を操作することで、第２循環流路２０内に液を充填できる。第３導入流路２２は、第２循環流路２０に液を導入することで、第２循環流路２０の体積に応じた量の液を定量することができる。また、第３導入流路２２は、第２循環流路２０から液を排出する排出流路であってもよい。第２循環流路には、第３導入流路とは別に液を排出する排出流路を設けてもよい。
また、第２循環流路２０には、空気を排出又は導入するための空気流路（図示略）が設けられていてもよい。液の導入流路又は排出流路を、空気流路として使用することもできる。
【００３１】
ポンプＰ２は、第２循環流路２０内の液を循環させる。ポンプＰ２を駆動させることによって、第２循環流路２０内の液体には、対流が生じ、複数の液の混合が促進される。
【００３２】
（検出方法）
次に、本実施形態の流体デバイス１００Ａを用いた試料物質の検出方法を説明する。
まず、第１循環流路１０の定量バルブＶ１、Ｖ２を閉じ、第１循環流路１０の非共有流路端末バルブＷ１、Ｗ２を開き、第２循環流路２０の非共有流路端末バルブＷ３、Ｗ４を閉じる。これにより、第１循環流路１０は、第１定量区画Ａ１と第２定量区画Ａ２とに区切られた状態となる。この状態で、第１導入流路１２から第１定量区画Ａ１に試料物質を含む検体液を導入する（検体液導入工程）。さらに、第２導入流路１３から第２定量区画Ａ２に標識物質（検出補助物質）を含む試薬液を導入する（試薬液導入工程）。検体液導入工程および試薬液導入工程によって、検体液および試薬液を第１定量区画Ａ１および第２定量区画Ａ２の体積に応じて定量することができる。なお、検体液導入工程および試薬液導入工程は、同時に行ってもよいし、順序を逆にして行ってもよい。
【００３３】
次いで、バルブＩ１およびＩ２を閉じ、定量バルブＶ１、Ｖ２を開放する。これにより、第１循環流路１０は、連続した１つのループとなる。この状態で第１循環流路１０のポンプＰ１を駆動させることで、第１循環流路１０内において、検体液と試薬液を循環し混合する（第１循環工程）。
【００３４】
次いで、第２循環流路２０内において、非共有流路端末バルブＷ３、Ｗ４を閉じたまま、第３導入流路２２から基質液を導入する（基質液導入工程）。これにより、基質液を第２循環流路２０の非共有流路２１の体積に応じて定量することができる。なお、基質液は、標識物質と反応により色素や蛍光等の反応産物を生成する基質を含む液である。
【００３５】
次いで、第１循環流路１０の非共有流路端末バルブＷ１、Ｗ２を閉じるとともに、第２循環流路２０の非共有流路端末バルブＷ３、Ｗ４を開く。さらに、第２循環流路２０内において、基質液および共有流路２内の検体液と試薬液との混合液を循環し混合する（第２循環工程）。これにより、基質液に含まれる基質と、試料物質と結合した標識物質とが反応する。次いで、標識物質と反応した反応生成物（例えば色素や蛍光）を、検出部で検出することで、間接的に試料物質を検出する。
【００３６】
以上の手順を経ることで、流体デバイス１００Ａによって、試料物質を検出することができる。
なお、検出部３が捕捉部４（図２参照）と共に設置されている場合には、第１循環流路１０において検体液と試薬液とを混合する第１循環工程の後に、循環を継続しながら捕捉部４で試料物質を捕捉し、さらに捕捉を継続したまま排出流路２３を介して第１循環流路１０から液を排出することで試料物質を検体液と試薬液の混合液から分離してもよい。その後、第２循環流路２０を溶液で満たして循環させることにより、混合液に含まれる不純物を除去できると共に、捕捉部がない場合よりも多量の試料物質を第２循環流路２０での反応に供することができる。
【００３７】
なお、第１循環工程における共有流路２内の液体の流動方向と、第２循環工程における共有流路内の液体の流動方向は、同一であってもよいし反対方向であってもよい。また、「循環する」とは、単に一方向に流動する場合のみならず、循環流路内を一定周期で往復流動する場合も含む。
【００３８】
本実施形態の流体デバイス１００Ａは、共有流路２を共有する第１循環流路１０および第２循環流路２０を有する。これにより、第１循環流路１０において循環し混合した液体の少なくとも一部を、移送工程を経ることなく、第２循環流路２０で循環させることができる。すなわち、移送工程を省略することが可能となり、作業効率を高めるとともに短時間での検出を可能とする。加えて、第１循環流路１０と第２循環流路２０との間に移送するための流路を必要としないため、簡易な構造とすることができ、安価な流体デバイス１００Ａを提供できる。
【００３９】
また、本実施形態の流体デバイス１００Ａによれば、検体液と試薬との混合液は、共有流路２内に存在する一部のみが、第２循環流路２０内を循環する。検体液には不純物が含まれることが多く、また、検体液と試薬液を混合すると、混合液中には、試料物質の検出に不要な異物が生成されることもある。このような不純物や異物は、検出部３における試料物質の検出時にバックグラウンドノイズとなる可能性がある。混合液は、一部のみが第２循環流路２０内に位置しているため、バックグラウンドノイズの濃度を、第２循環流路２０において低下させることができる。これにより、検出部３における試料物質の検出精度を高めることができる。
【００４０】
また、本実施形態の流体デバイス１００Ａは、第１循環流路１０に定量バルブＶ１、Ｖ２が設けられている。これにより、第１循環流路１０において、液体の定量を行うことができる。また、第１循環流路１０は、定量バルブＶ１、Ｖ２を開放することで連続するループとなる。したがって、第１循環流路１０内で、定量した２液を循環することで効率的に混合し反応を促進させることができる。
【００４１】
また、本実施形態の流体デバイス１００Ａにおいて、第１循環流路１０および第２循環流路２０の非共有流路１１、１２の端末には、非共有流路端末バルブＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４が設けられている。これにより、流体デバイス１００Ａは、第１循環流路１０と、第２循環流路２０に、それぞれ独立に液体（溶液）を循環させることができる。
【００４２】
また、本実施形態の流体デバイス１００Ａは、共有流路２に検出部３を有することによって、第１循環流路１０における循環中の混合液が検出部３を通過する。したがって、検出部３が捕捉部４（図２参照）と共に設置されている場合に、捕捉部４の捕捉効率を高めることができ、検出部３における検出精度を高めることができる。
【００４３】
なお、共有流路２には、複数の検出部３、３Ａが設けられていてもよい。この場合、複数の検出部３、３Ａは、それぞれ異なる検出対象を検出することができる。したがって、複数の検出対象を含む検体液を同時に検出することができる。
【００４４】
［第２実施形態］
図２は、第２実施形態の流体デバイス１００Ｂを模式的に示した平面図である。なお、図２において、液体を導入する際に、流路内の空気を排出するための空気流路の図示を省略する。
第２実施形態の流体デバイス１００Ｂは、第１実施形態と比較して、共有流路２に、検出部３に代えて捕捉部４が設けられている点が主に異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４５】
第２実施形態の流体デバイス１００Ｂは、第１実施形態と同様に、試料物質を含む溶液を循環させる第１循環流路１０と第２循環流路２０を含む。第１循環流路１０および第２循環流路２０は、互いに共有する共有流路２を有する。共有流路２には、捕捉部４が設けられている。また共有流路２の一方の端部には、排出流路２３が接続されている。
【００４６】
捕捉部４は、第１循環流路１０内を循環している溶液中の試料物質を捕捉・収集する。
また、捕捉部４は、試料物質と結合した担体粒子を捕捉するものであってもよい。捕捉部４が、試料物質自体、又は試料物質と結合された担体粒子を捕捉することで、第１循環流路１０内を循環する液から、試料物質を収集することができる。流体デバイス１００Ｂは、捕捉部４を備えることで、試料物質の濃縮や洗浄、移送を効果的に実現できる。
【００４７】
本実施形態の捕捉部４は、例えば、磁石等の磁力発生源を近付けることによって担体粒子を捕捉できる部分であり、担体粒子は、磁気ビーズ又は磁性粒子である。なお、捕捉部４のその他の例として、担体粒子と結合可能な充填剤を有するカラム、担体粒子を引きつけ可能な電極などが挙げられる。また、捕捉部４は、試料物質が核酸の場合、その核酸とハイブリダイゼーションする核酸を固定した核酸アレイとしてもよい。
【００４８】
担体粒子は、一例として、検出の標的となる試料物質と反応可能な粒子である。担体粒子と試料物質との反応は、例えば、担体粒子と試料物質との結合、担体粒子と試料物質同士の吸着、試料物質による担体粒子の修飾、試料物質による担体粒子の化学変化などが挙げられる。
担体粒子としては、磁気ビーズ、磁性粒子、金ナノ粒子、アガロースビーズ、プラスチックビーズ等が挙げられる。
【００４９】
担体粒子と試料物質との結合には、試料物質に結合又は吸着可能な物質を表面に備えた担体粒子を用いてもよい。例えば、担体粒子とタンパク質を結合させる場合、タンパク質に結合可能な抗体を表面に備えた担体粒子を用いて、担体粒子表面の抗体とタンパク質を結合可能である。試料物質に結合可能な物質は、試料物質の種類に応じて適宜選択すればよい。試料物質に結合又は吸着可能な物質／試料物質又は試料物質に含まれる部位との組み合わせの例としては、アビジンおよびストレプトアビジン等のビオチン結合タンパク質／ビオチン、スクシンイミジル基等の活性エステル基／アミノ基、ヨウ化アセチル基／アミノ基、マレイミド基／チオール基（‐ＳＨ）、マルトース結合タンパク質／マルトース、Ｇタンパク質／グアニンヌクレオチド、ポリヒスチジンペプチド／ニッケルあるいはコバルト等の金属イオン、グルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ／グルタチオン、ＤＮＡ結合タンパク質／ＤＮＡ、抗体／抗原分子（エピトープ）、カルモジュリン／カルモジュリン結合ペプチド、ＡＴＰ結合タンパク質／ＡＴＰ、あるいはエストラジオール受容体タンパク質／エストラジオールなどの、各種受容体タンパク質／そのリガンドなどが挙げられる。
【００５０】
担体粒子と試料物質とは、第１循環流路１０中で反応してもよい。たとえば、担体粒子を含む液と試料物質を第１循環流路１０に導入して、循環流路中で回転混合することで、担体粒子と試料物質とが結合した複合体が形成される。例えば、粒子表面に生体分子が固定されており、液中に粒子表面の生体分子と結合する試料物質が存在する場合、混合することで衝突頻度を増し、両者の結合反応速度を向上させることが可能である。この技術は、例えば単一項目の測定が主流である免疫測定に適している。
【００５１】
捕捉部４の磁力は、好ましくは制御可能にできる。担体粒子に与えられる磁力発生源の磁力を制御することにより、担体粒子の捕捉と解放（非捕捉）を制御できる。すなわち、捕捉部４は、担体粒子に対する親和性を制御可能に構成されている。例えば、捕捉部４は、磁石と循環型流路との距離を変えることにより、担体粒子に与えられる磁力を制御してもよい。担体粒子が捕捉状態から自由な状態になることにより、担体粒子は再度溶液中に分散される。捕捉部４に電磁石を使用する場合には、電流のＯＮ／ＯＦＦおよび電流値の制御により磁力を制御して、捕捉部４による担体粒子の捕捉および解放を行ってもよい。
【００５２】
捕捉部４は、担体粒子を配列可能なアレイ状であってもよい。このような形態としては、担体粒子を捕捉可能な領域がアレイ状に配置されてなるもの、担体粒子を収容可能な孔がアレイ状に配置されてなるもの等が挙げられる。たとえば、担体粒子を捕捉可能な領域はウェル形状でもよく、ウェルのサイズは担体粒子が１個ずつ入るように、担体粒子の径の１〜２倍のサイズであってもよい。また、捕捉手段が複数の磁石がアレイ状に配列された磁石アレイであってもよい。捕捉部４においては担体粒子を捕捉した状態で、担体粒子に結合する試料物質を解析してもよい。担体粒子を配列させて捕捉することで、担体粒子に結合する試料物質の解析が効率化される。
【００５３】
（精製方法）
次に、本実施形態の流体デバイス１００Ｂを用いた試料物質の精製方法を説明する。
まず、バルブＷ３、Ｗ４を閉じ、第１循環流路１０を第１定量区画Ａ１と第２定量区画Ａ２とに区切られた状態として、第１導入流路１２から第１定量区画Ａ１に試料物質を含む検体液（第１液）を導入し（検体液導入工程）、第２導入流路１３から第２定量区画Ａ２に担体粒子を含む第１試薬液（第２液）を導入する（第１試薬液導入工程）。
【００５４】
次いで、バルブＩ１およびＩ２を閉じ、定量バルブＶ１、Ｖ２を開放して、第１循環流路１０のポンプＰ１を駆動させることで、第１循環流路１０内において、検体液と試薬を循環し混合し混合液を得る（第１循環工程）。これにより、検体液中の試料物質と試薬中の担体粒子とが反応し結合して、担体粒子と試料物質との複合体が生成される。
【００５５】
次いで、第１循環流路１０内において混合液をさらに循環させたまま、捕捉部４で試料物質と担体粒子の複合体を捕捉する。試料物質と担体粒子の結合が十分に進んだ後に、捕捉部４において試料物質と担体粒子の複合体を捕捉する。捕捉部４による試料物質と担体粒子の複合体の捕捉は、好ましくは第１循環工程と並行して行われることができる。試料物質と担体粒子の複合体を含む液を循環させることで、捕捉部４での捕捉機会が増加し、高効率に試料物質と担体粒子の複合体の捕捉を行うことができる。
【００５６】
次いで、第１循環流路１０内の混合液の循環および捕捉部４における試料物質の捕捉を継続したまま排出流路２３を介して第１循環流路１０から混合液を排出する。これにより共有流路２では混合液が除去され、試料物質と担体粒子の複合体は、混合液から分離される。
【００５７】
次いで、非共有流路端末バルブＷ１、Ｗ２およびバルブＯ１を閉じて、非共有流路端末バルブＷ３、Ｗ４を開いて、第２循環流路２０を一つながりのループとする。さらに、第３導入流路２２から第２試薬液（第３液）を導入する（第２試薬液導入工程）。なお、本実施形態の第２試薬液は、試料物質と担体粒子の複合体から試料物質を溶出（解放）させる溶出液である。また、第２試薬液は、試料物質の保存に適した溶液や、試料物質を使用する次の工程に好適な溶液としてもよい。
【００５８】
次いで、捕捉部４における捕捉を解除するとともに、ポンプＰ２を駆動させて、第２循環流路２０内で第２試薬液（第３液）と試料物質と担体粒子の複合体とを循環させる。これにより、複合体から試料物質を解放させる。
【００５９】
次いで、捕捉部４において、担体粒子を捕捉する。これにより、液中から担体粒子を除去することができる。さらに、共有流路２に接続された排出流路２３から試料物質が含まれる液を排出し回収する。
なお、本実施形態では、捕捉部４における試料物質と担体粒子の複合体の捕捉を解除して第２試薬液を循環させる場合を例示したが、捕捉部４において複合体を捕捉したまま第２試薬液を循環させてもよい。これにより、試料物質のみ第２試薬液中に解放されるので、共有流路２に接続された排出流路２３から試料物質が含まれる液を排出し回収することができる。
また、第２試薬液の導入前に、第１循環流路１０又は第２循環流路２０に洗浄液を導入し循環させることで、捕捉部４で捕捉された試料物質と担体粒子の複合体を洗浄してもよい。
【００６０】
本実施形態の流体デバイス１００Ｂは、共有流路２を共有する第１循環流路１０および第２循環流路２０を有することにより、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、本実施形態の流体デバイス１００Ｂは、共有流路２に捕捉部４を有する。したがって、第１循環流路１０で混合した２液の生成物（担体粒子が結合した試料物質）を捕捉部４において捕捉した後に、第２循環流路２０を開放することで、生成物を第１循環流路１０から第２循環流路２０に濃縮して移動させることができる。さらに、本実施形態によれば、第２循環流路２０に洗浄液を導入する場合には、容易に洗浄ができる。
【００６１】
［第３実施形態］
図３は、第３実施形態の流体デバイス１００Ｃを模式的に示した平面図である。なお、図３において、液体を導入する際に、流路内の空気を排出するための空気流路の図示を省略する。
第３実施形態の流体デバイス１００Ｃは、第１実施形態と比較して、定量バルブＶ２の構成が主に異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６２】
第３実施形態の流体デバイス１００Ｃは、第１実施形態と同様に、試料物質を含む溶液を循環させる第１循環流路１０と第２循環流路２０を含む。第１循環流路１０および第２循環流路２０は、互いに共有する共有流路２を有する。
【００６３】
流体デバイス１００Ｃの第１循環流路１０は、非共有流路１１に、定量バルブＶ１を有し、共有流路に定量バルブＶ２を有する。また、第１循環流路１０は、非共有流路端末バルブ（バルブ）Ｗ１、Ｗ２を有する。定量バルブＶ１、Ｖ２は、第１循環流路１０を第１定量区画Ａ１と第２定量区画Ａ２とに区画する。定量バルブＶ２が共有流路２に位置するため、第１定量区画Ａ１および第２定量区画Ａ２は、共有流路２と非共有流路１１を跨いで配置される。また、第１定量区画Ａ１には第１導入流路１２が接続され、第２定量区画Ａ２には第２導入流路１３が接続されている。
【００６４】
第１循環流路１０において、定量バルブＶ１と非共有流路端末バルブＷ１と定量バルブＶ２とは、この順で並んでポンプＰ３を構成する。ポンプＰ３は、３つのバルブ（ポンプバルブ）Ｖ１、Ｗ１、Ｖ２を順次開閉することにより、循環流路内において液体を搬送することができる。すなわち、本実施形態において、定量バルブは、ポンプバルブを兼ねている。これにより、バルブの数を削減して、簡素な構造の流体デバイス１００Ｃを提供できる。
【００６５】
流体デバイス１００Ｃの第２循環流路２０は、非共有流路２１に、定量バルブＶ７を有し、共有流路に定量バルブＶ２を有する。また、第２循環流路２０は、非共有流路端末バルブ（バルブ）Ｗ３、Ｗ４を有する。定量バルブＶ７、Ｖ２は、第２循環流路２０を第３定量区画Ａ３と第４定量区画Ａ４とに区画する。定量バルブＶ２が共有流路２に位置するため、第３定量区画Ａ３および第４定量区画Ａ４は、共有流路２と非共有流路１１を跨いで配置される。また、第１定量区画Ａ１には第１導入流路１２が接続され、第２定量区画Ａ２には第２導入流路１３が接続されている。
第２循環流路２０において、定量バルブＶ７と非共有流路端末バルブＷ３と定量バルブＶ２とは、この順に並んでポンプＰ４を構成する。
このように、バルブを共有流路に配置すると、第１循環流路１０および第２循環流路２０の双方において、定量バルブおよび／またはポンプバルブとして使用することができるので、流体デバイスの構成を単純にすることができる。
【００６６】
本実施形態に示すように、共有流路２に定量バルブＶ２を設けることによって、流体デバイス１００Ｃは、各バルブの開閉により多様な区画領域を形成し、多様な定量を行うことができる。
なお、本実施形態の流体デバイス１００Ｃは、共有流路２を共有する第１循環流路１０および第２循環流路２０を有することによる第１実施形態の効果と、同様の効果を奏するものである。
【００６７】
［第４実施形態］
図４は、第４実施形態の流体デバイス１００Ｄを模式的に示した平面図である。なお、図４において、液体を導入する際に、流路内の空気を排出するための空気流路の図示を省略する。
第４実施形態の流体デバイス１００Ｄは、第１実施形態と比較して、共有流路２に、ポンプＰが設けられている点が主に異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６８】
本実施形態の流体デバイス１００Ｄは、第１実施形態と同様に、試料物質を含む溶液を循環させる第１循環流路１０と第２循環流路２０を含む。第１循環流路１０および第２循環流路２０は、互いに共有する共有流路２を有する。流体デバイス１００Ｄは、共有流路２にポンプＰを有し、第１循環流路１０および第２循環流路２０の非共有流路１１、２１にポンプが設けられていない。
【００６９】
本実施形態の流体デバイス１００Ｄによれば、第１循環流路１０および第２循環流路２０内の液体のそれぞれの循環を１つのポンプＰの駆動により行うことができる。本実施形態によれば、流体デバイス１００Ｄに搭載されるポンプの数を減らして、安価な流体デバイス１００Ｄを提供できる。
【００７０】
［第５実施形態］
図５は、第５実施形態の流体デバイス２００を模式的に示した平面図である。なお、図５において、液体を導入する際に、流路内の空気を排出するための空気流路の図示を省略する。本実施形態の説明においては、上述の実施形態と同一態様の構成要素について同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７１】
第５実施形態の流体デバイス２００は、ループ流路１０５と、迂回流路１０６と、を含む。
ループ流路１０５は、図５の左側に位置する環状の流路であり、第１循環流路１１０を構成する。ループ流路１０５の流路中には、迂回流路１０６が接続される第１接続部１０５ａと、第２接続部１０５ｂと、が設けられている。第１接続部１０５ａおよび第２接続部１０５ｂは、三叉路状に、３方向に分岐する分岐部分である。
【００７２】
ループ流路１０５は、上述したように、環状の第１循環流路１１０を含むとともに、後段に説明する第２循環流路１２０の一部を含む。したがって、ループ流路１０５を構成する流路は、第１循環流路１１０および第２循環流路１２０に共有される共有流路１０２と、第１循環流路１１０の一部である一方で第２循環流路１２０を構成しない非共有流路１１１と、に分類される。
【００７３】
ループ流路１０５の共有流路１０２は、定量バルブＶ１１、Ｖ１２およびポンプＰを有する。また、共有流路１０２には、第１導入流路１１２および第２導入流路１１３が接続されている。
ループ流路１０５の非共有流路１１１の端部には、それぞれ非共有流路端末バルブＷ１１、Ｗ１２が設けられている。
【００７４】
迂回流路１０６は、第１接続部１０５ａおよび第２接続部１０５ｂを繋いで迂回するように形成されている。迂回流路１０６の両端末には、非共有流路端末バルブＷ１３、Ｗ１４が設けられている。また、迂回流路１０６には、第３導入流路１２２が接続されている。
【００７５】
迂回流路１０６とループ流路１０５の共有流路１０２とは、第２循環流路１２０を構成する。第２循環流路１２０は、迂回流路１０６と、ループ流路１０５の一部であり第１接続部１０５ａおよび第２接続部１０５ｂにより区分される２つの流路のうち距離が長い一方の流路と、から構成される。
【００７６】
本実施形態によれば、第１循環流路１１０と第２循環流路１２０の共有流路１０２にポンプＰが設けられている。これにより、第１循環流路１１０および第２循環流路１２０内の液体のそれぞれの循環を１つのポンプＰの駆動により行うことができる。また、本実施形態によれば、共有流路１０２に２つの定量バルブＶ１１、Ｖ１２が設けられているため、各バルブの開閉によって第１循環流路１１０および第２循環流路１２０において多様な区画領域を形成することができ多様な定量を行うことができる。
【００７７】
［第６実施形態］
図６は、第６実施形態の流体デバイス３００を模式的に示した平面図である。本実施形態の説明においては、上述の実施形態と同一態様の構成要素について同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７８】
流体デバイス３００は、流路およびバルブが形成された基板２０９を備える。流体デバイス３００は、基板２０９上に形成され、試料物質を含む溶液を循環させる第１循環流路２１０と第２循環流路２２０を含む。第１循環流路２１０および第２循環流路２２０は、互いに共有する共有流路２０２を有する。また、第１循環流路２１０は、第２循環流路２２０と共有しない非共有流路２１１を有する。第２循環流路２２０は、第１循環流路２１０と共有しない非共有流路２２１を有する。
【００７９】
（共有流路）
共有流路２０２は、第１循環流路２１０の非共有流路２１１の端部同士を繋ぐ。また、共有流路２０２は、第２循環流路２２０の非共有流路２２１の端部同士を繋ぐ。共有流路２０２は、ポンプＰと、第１の捕捉部（捕捉部）４と、補助物質検出部５と、を有する。
共有流路２０２には、廃液槽７に繋がる排出流路２２７が接続されている。排出流路２２７には、排出流路バルブＯ３が設けられている。
【００８０】
ポンプＰは、流路中に並んで配置された３つのポンプバルブＰａ、Ｐｂ、Ｐｃから構成されている。ポンプＰは、３つのポンプバルブＰａ、Ｐｂ、Ｐｃの開閉を制御することにより、循環流路内における溶液の送液方向の制御が可能となる。ポンプバルブを構成するバルブの数は、４以上であってもよい。
【００８１】
補助物質検出部５は、試料物質に結合させて試料物質の検出を補助する標識物質（検出補助物質）を検出するために設けられている。標識物質として酵素を用いる場合、保管時間が長くなるにつれて酵素の劣化が生じて、第２循環流路２２０に設けられた検出部３における検出効率が低下する可能性がある。補助物質検出部５は、標識物質を検出して酵素の劣化度を測定する。
【００８２】
（第１循環流路）
第１循環流路２１０は、非共有流路２１１に、複数のバルブＶ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２を有する。これらのバルブのうち、バルブＶ１、Ｖ２、Ｗ２は、定量バルブとして機能する。また、バルブＷ１、Ｗ２は、非共有流路端末バルブとして機能する。すなわち、バルブＷ２は、定量バルブとしても、非共有流路端末バルブとしても機能する。
【００８３】
定量バルブＶ１、Ｖ２、Ｗ２は、定量バルブで区切られる第１循環流路２１０の区画のそれぞれが所定の体積となるように配置されている。定量バルブＶ１、Ｖ２は、第１循環流路２１０を、第１定量区画Ａ１と第２定量区画Ａ２と第３定量区画Ａ３とに区画する。
第１定量区画Ａ１は、共有流路２０２を内包する。
【００８４】
第１定量区画Ａ１の非共有流路２１１には、導入流路２１２、２１３が接続されている。第２定量区画Ａ２には、導入流路２１４と排出流路２１７が接続されている。第３定量区画Ａ３には、導入流路２１５と排出流路２１８と空気流路２１６が接続されている。
【００８５】
導入流路２１２、２１３、２１４、２１５は、第１循環流路２１０内にそれぞれ異なる液を導入するために設けられている。導入流路２１２には、導入流路を開閉する導入流路バルブＩ１が設けられている。導入流路２１３には、導入流路を開閉する導入流路バルブＩ２が設けられている。導入流路２１４には、導入流路を開閉する導入流路バルブＩ３が設けられている。導入流路２１５には、導入流路を開閉する導入流路バルブＩ４が設けられている。また、導入流路２１２の端末には、基板２０９の表面に開口する液導入用インレット２１２ａが設けられている。導入流路２１３の端末には、基板２０９の表面に開口する液導入用インレット２１３ａが設けられている。導入流路２１４の端末には、基板２０９の表面に開口する液導入用インレット２１４ａが設けられている。導入流路２１５の端末には、基板２０９の表面に開口する液導入用インレット２１５ａが設けられている。
【００８６】
空気流路２１６は、第１循環流路２１０から空気を排出又は空気を導入するために設けられている。空気流路２１６には流路を開閉する空気流路バルブＧ１が設けられている。
空気流路２１６の端末には、基板２０９の表面に開口する空気導入用インレット２１６ａが設けられている。
【００８７】
排出流路２１７、２１８は、第１循環流路２１０から液を排出するために設けられている。排出流路２１７には、排出流路を開閉する排出流路バルブＯ１が設けられている。排出流路２１８には、排出流路を開閉する排出流路バルブＯ２が設けられている。排出流路２１７、２１８は、廃液槽７に接続されている。廃液槽７には、外部吸引ポンプ（不図示）と接続されて負圧吸引するために基板表面に開口するアウトレット７ａが設けられている。なお、本実施形態の流体デバイス３００において、廃液槽７は、第１循環流路２１０の内側領域に配置されている。これにより、流体デバイス３００の小型化を図ることができる。
【００８８】
第１定量区画Ａ１の非共有流路２１１には、蛇行部２１９が設けられている。蛇行部２１９は、第１定量区画Ａ１の非共有流路２１１の一部であり、左右に蛇行して形成された部分である。蛇行部２１９は、第１定量区画Ａ１の非共有流路２１１の体積を大きくする。
【００８９】
（第２循環流路）
第２循環流路２２０は、非共有流路２２１に、非共有流路端末バルブとして機能するバルブＷ３、Ｗ４と検出部３と第２の捕捉部４Ａとを有する。第２の捕捉部４Ａは、上述の捕捉部４と同様の構成を有する。第２の捕捉部４Ａと検出部３とは互いに重なり合う様に配置されている。
【００９０】
第２循環流路２２０の非共有流路２２１には、導入流路２２２と集約流路２２３とが接続されている。集約流路２２３には、液溜り部２２３ａと、バルブＩ１０と、が設けられている。バルブＩ１０は、液溜り部２２３ａと第２循環流路２２０との間に位置する。液溜り部２２３ａには、導入流路２２４、２２５と空気流路２２６とが接続されている。導入流路２２２の経路中には、導入流路バルブＩ５が設けられる。導入流路２２４の経路中には、導入流路バルブＩ６が設けられる。導入流路２２５の経路中には、導入流路バルブＩ７が設けられる。導入流路２２２の端末には導入用インレット２２２ａが設けられている。導入流路２２４の端末には導入用インレット２２４ａが設けられている。導入流路２２５の端末には導入用インレット２２５ａが設けられている。同様に、空気流路２２６の経路中には、空気流路バルブＧ２が設けられる。空気流路２２６の端末には空気導入用インレット２２６ａが設けられている。
【００９１】
（検出方法）
次に、本実施形態の流体デバイス３００を用いた試料物質の混合方法、捕捉方法および検出方法について説明する。本実施形態の検出方法は、検体試料に含まれる検出対象である抗原（試料物質、生体分子）を免疫反応および酵素反応により検出する。
【００９２】
まず、第１循環流路２１０のバルブＶ１、Ｖ２、Ｗ２を閉じ、バルブＷ１を開くとともに、第２循環流路２２０の非共有流路端末バルブＷ３、Ｗ４を閉じる。これにより、第１循環流路２１０は、第１定量区画Ａ１と第２定量区画Ａ２と第３定量区画Ａ３とに区切られた状態となる。
【００９３】
次いで、図７に示すように、導入流路２１３から第１定量区画Ａ１に試料物質を含む検体液（第１液）Ｌ１を導入する（検体液導入工程）。さらに、導入流路２１４から第２定量区画Ａ２に標識物質（検出補助物質）を含む第２試薬液Ｌ３を導入し（第２試薬液導入工程）、導入流路２１５から第３定量区画Ａ３に担体粒子を含む第１試薬液（第２液）Ｌ２を導入する（第１試薬液導入工程）。
【００９４】
本実施形態において、検体液Ｌ１は、検出対象（試料物質）としての抗原を含む。検体液としては、血液、尿、唾液、血漿、血清等の体液、細胞抽出物、組織破砕液等が挙げられる。
また、本実施形態において、第１試薬液Ｌ２に含まれる担体粒子としては、磁性粒子が用いられる。磁性粒子の表面には、検出対象の抗原（試料物質）に特異的に結合する抗体Ａが固定化されている。
さらに、本実施形態において、第２試薬液Ｌ３は、検出対象の抗原に特異的に結合する抗体Ｂを含有する。抗体Ｂには、アルカリフォスファターゼ（検出補助物質、酵素）が固定化され標識されている。
【００９５】
次いで、図８に示すように、バルブＶ１、Ｖ２、Ｗ２を開放して、共有流路２０２のポンプＰを駆動させることで、第１循環流路２１０内において、検体液Ｌ１、第１試薬液Ｌ２および第２試薬液Ｌ３を循環し混合して混合液Ｌ４を得る（第１循環工程）。検体液Ｌ１、第１試薬液Ｌ２および第２試薬液Ｌ３の混合により、担体粒子に固定化された抗体Ａに抗原が結合し、その抗原に酵素が固定化された抗体Ｂが結合する。これにより、混合液Ｌ４の中では、担体粒子−抗原−酵素複合体が生成される。
また、第１循環工程において、担体粒子−抗原−酵素複合体を形成しない余剰の標識物質を補助物質検出部５において捕捉する。
【００９６】
さらに、試料物質と担体粒子の結合が十分に進んだ後に、第１循環流路２１０内で混合液Ｌ４を循環させたまま、第１の捕捉部４において磁性粒子を捕捉する磁石を流路に近接させる。これにより、第１の捕捉部４は、担体粒子−抗原−酵素複合体を捕捉する。複合体は、第１の捕捉部４における第１循環流路２１０内壁面上に捕捉され、液成分から分離される。
【００９７】
次いで、工程を示す図を省略するが、第１の捕捉部４において担体粒子−抗原−酵素複合体を捕捉したまま、空気流路バルブＧ１および排出流路バルブＯ１、Ｏ２、Ｏ３を開け、廃液槽７のアウトレット７ａから負圧吸引して、液成分を排出する（混合液排出工程）。これにより共有流路２０２では混合液が除去され、担体粒子−抗原−酵素複合体は、混合液から分離される。
【００９８】
次いで、工程を示す図を省略するが、空気流路バルブＧ１および排出流路バルブＯ１、Ｏ２、Ｏ３を閉じ、導入流路２１２から第１循環流路２１０に洗浄液を導入する。さらに、共有流路２０２のポンプＰを駆動させることで、第１循環流路２１０内において、洗浄液を循環させて、担体粒子−抗原−酵素複合体を洗浄する。さらに、一定時間の洗浄液の循環を完了させた後、洗浄液を廃液槽７に排出する。
なお、洗浄液の導入、循環および排出のサイクルは複数回行われてもよい。繰返し、洗浄液の導入、循環、排出を行うことによって、不要物の除去効率を高めることができる。
【００９９】
次いで、図９に示すように、第１循環流路２１０のバルブＷ１、Ｗ２を閉じるとともに、第２循環流路２２０の非共有流路端末バルブＷ３、Ｗ４を開き、導入流路２２２から移送液Ｌ５を導入して第２循環流路２２０を移送液Ｌ５で満たす。次いで、第１の捕捉部４における担体粒子−抗原−酵素複合体の捕捉を解除するとともに、ポンプＰを駆動させることで、担体粒子−抗原−酵素複合体を第２循環流路２２０に移送する。さらに、ポンプＰを駆動させたまま、第２の捕捉部４Ａにおいて、磁性粒子を捕捉する磁石を流路に近接させて担体粒子−抗原−酵素複合体を捕捉する。これにより、担体粒子−抗原−酵素複合体は、第２の捕捉部４Ａの内壁面上に捕捉されて液成分から分離される。担体粒子−抗原−酵素複合体を捕捉部４から捕捉部４Ａに移動させることにより、検体液等による汚染のない、きれいな流路で検出を行うことができる。
【０１００】
次いで、バルブＷ４を閉じ、空気流路２２６の空気流路バルブＧ２および排出流路２２７の排出流路バルブＯ３を開放し、アウトレット７ａから負圧吸引する。これにより、担体粒子−抗原−酵素複合体と分離された移送液Ｌ５の液成分（廃液）を、第２循環流路から右回りに排出する。
【０１０１】
次いで、図９に示すように、第２循環流路２２０の非共有流路端末バルブＷ３、Ｗ４を開き、導入流路２２４から基質液Ｌ６を導入して第２循環流路２２０を基質液Ｌ６で満たす（基質液導入工程）。次いで、ポンプＰを駆動させることで、第２の捕捉部４Ａで捕捉された担体粒子−抗原−酵素複合体と基質液Ｌ６とを反応させる。さらに、反応が十分に完了した後に、移送液Ｌ５と同様の手順を経て、第２循環流路２２０から基質液Ｌ６を排出する。
【０１０２】
基質液Ｌ６には、例えば酵素がアルカリフォスファターゼ（酵素）の場合、基質となる3-(2'-spiroadamantane)-4-methoxy-4-(3''-phosphoryloxy)phenyl-1, 2-dioxetane （ＡＭＰＰＤ）、あるいは4-Aminophenyl Phosphate (pAPP)等が含有されている。基質液Ｌ６は、第２循環流路２２０内で担体粒子−抗原−酵素複合体の酵素と反応する。基質液Ｌ６と担体粒子−抗原−酵素複合体を第２循環流路２２０内で循環させることで、担体粒子−抗原−酵素複合体の酵素と反応させて金属を検出部３に沈着させることができる。
【０１０３】
次いで、図９に示すように、第２循環流路２２０の非共有流路端末バルブＷ３、Ｗ４を開き、導入流路２２５から測定液Ｌ７を導入して第２循環流路２２０を測定液Ｌ７で満たす（測定液導入工程）。測定液には、シグナルを増強させる役割を持つ物質として強電解溶液等が含有されている。次いで、ポンプＰを駆動させることで、第２循環流路２２０内で測定液Ｌ７を循環させるとともに、検出部３に沈着した金属量を検出部３の電極により電気的に分析する。
一方で、補助物質検出部５は、測定液Ｌ７に触れることで、第１循環工程において捕捉された余剰の標識物質を測定する。補助物質検出部５での検出結果を確認することで、標識物質の検出効率を確認することができる。
なお、本実施形態では、酵素と基質の反応の結果生じる金属量を検出したが、検出部では、酵素と基質の反応の結果生じる発色を検出してもよい。
【０１０４】
以上の手順を経ることで、流体デバイス３００によって、試料物質を検出することができる。
なお、本実施形態では、検出を行うに当たり、各流路に順次、第１試薬液Ｌ２、第２試薬液Ｌ３の導入を行う場合について説明した。しかしながら、各液は、予め第１循環流路１０内に導入されていてもよい。
また、本実施形態において、試料物質の検出を行うために第２循環流路を循環させる液（第３液）として、基質液Ｌ６と測定液Ｌ７とをそれぞれ導入して循環させて検出部３で検出を行う場合を例示した。しかしながら、第３液は、一種類の溶液でもよい。また、第２循環流路２２０内に複数の定量区画を設け、各区画に導入および定量して循環および混合した液を第３液としてもよい。
【０１０５】
さらに、本実施形態の検出部３は、第２循環流路２２０の非共有流路２２１に第２の捕捉部４Ａと重なりあうよう配置された場合について説明したが、検出部３を第１捕捉部４と重なりあうように配置してもよい。この場合には、第１捕捉部４で担体粒子−抗原−酵素複合体を捕捉した状態で、第２液としての基質液Ｌ６および測定液Ｌ７を順次導入して検出部３を測定してもよい。
【０１０６】
本実施形態によれば、上述の第１〜第５実施形態に係る効果を奏することができる。
本実施形態において、第１循環流路２１０は、第２循環流路２２０と共有する流路（共有流路２０２）の体積に対し、第２循環流路２２０と共有しない流路（非共有流路２１１）の体積が大きい。第１循環流路２１０において、検体液と試薬液の混合液には、試料物質の検出に不要な異物が含まれうる。この異物は、流路の内壁に残留し、第２循環流路２２０の循環中に液中に流出する場合があるため、検出のバックグラウンドノイズとなる。
共有流路２０２の体積を小さくすることで、第２循環流路２２０内に移送される異物の量を少なくして、検出の精度を高めることができる。なお、本実施形態において、第１循環流路の非共有流路２１１に蛇行部２１９を設けることで、共有流路２０２に対する非共有流路２１１の体積比をさらに大きくしている。
【０１０７】
また、本実施形態において、第１循環流路２１０の体積は、第２循環流路２２０の体積より、大きい。これにより、試料物質を第１循環流路２１０から検出部３を含む第２循環流路２２０に移送させる際に試料物質の濃度を高めることができ、検出部３における検出を容易とし検出精度を高めることができる。なお、本実施形態において、第１循環流路の非共有流路２１１に蛇行部２１９を設けることで、第２循環流路２２０に対する第１循環流路２１０の体積比をさらに大きくしている。
【０１０８】
本実施形態によれば、補助物質検出部５が、第１循環流路２１０と第２循環流路２２０が共有する流路（共有流路２０２）に設けられている。補助物質検出部５は、第１循環流路２１０における混合液の循環中に捕捉した余剰の検出補助物質（酵素）を、第２循環流路２２０において基質液および測定液に接触させて検出することができる。これにより、検出補助物質（酵素）の検出効率を測定し劣化度合いを検査して、検出部３における試料物質の検出精度を担保することができる。
【０１０９】
［システム］
図６に示すように、本発明の一実施態様におけるシステム２０７は、流体デバイス３００と、制御部２０８を備える。制御部２０８は、図示略の接続ラインを介して流体デバイス３００に設けられたバルブと接続されており、バルブの開閉を制御する。本実施形態のシステム２０７によれば、流体デバイス３００における混合、捕捉、および検出を行うことができる。
【０１１０】
［第７実施形態］
図１０は、第７実施形態の流体デバイス４００を模式的に示した平面図である。本実施形態の説明においては、上述の実施形態と同一態様の構成要素について同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１１１】
本実施形態の流体デバイス４００は、検体試料に含まれる検出対象である試料物質を捕捉、検出又は精製するデバイスである。試料物質は、例えば、核酸、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ペプチド、タンパク質、細胞外小胞体などの生体分子である。流体デバイス４００は、流路およびバルブが形成された基板３０９からなる。
【０１１２】
流体デバイス４００の基板３０９に形成された流路は、ループ状に形成されたループ流路３０１と、ループ流路３０１の一対の接続部３０１ａ、３０１ｂとを迂回する第１迂回流路３０６と、ループ流路３０１の一対の接続部３０１ｃ、３０１ｄとを迂回する第２迂回流路３０７と、に分類される。ループ流路３０１の内側には、廃液槽３７０が設けられている。また、第１迂回流路３０６の内側には、廃液槽３７１が設けられている。
【０１１３】
ループ流路３０１、第１迂回流路３０６および第２迂回流路３０７から構成される流路には、試料物質を含む溶液を循環させる第１循環流路（第１の循環流路）３１０と第２循環流路（第２の循環流路）３２０と第３循環流路（第３の循環流路）３３０が含まれる。
すなわち、流体デバイス４００は、第１循環流路３１０、第２循環流路３２０および第３循環流路３３０を含む。
【０１１４】
第１循環流路３１０は、ループ流路３０１から構成される。すなわち、第１循環流路３１０は、ループ流路３０１の全体を含む。
第２循環流路３２０は、ループ流路３０１の一部と、第１迂回流路３０６から構成される。本実施形態において、第２循環流路３２０に含まれるループ流路３０１の一部とは、ループ流路３０１において一対の接続部３０１ａ、３０１ｂにより区分される２つの流路のうち距離が長い一方の流路である。
また、第３循環流路３３０は、ループ流路３０１の一部と、第２迂回流路３０７から構成される。本実施形態において、第３循環流路３３０に含まれるループ流路３０１の一部とは、ループ流路３０１において一対の接続部３０１ｃ、３０１ｄにより区分される２つの流路のうち距離が短い一方の流路である。
【０１１５】
第１循環流路３１０および第２循環流路３２０は、互いに共有する第１共有流路（第１の共有流路）３０２Ａを有する。第１循環流路３１０および第３循環流路３３０は、互いに共有する第２共有流路（第２の共有流路）３０２Ｂを有する。また、第１共有流路３０２Ａと第２共有流路３０２Ｂは、少なくとも一部の流路（重複共有流路３０２）を共有する。本実施形態において、第２共有流路３０２Ｂの全長は、重複共有流路３０２の全長と重なる。
【０１１６】
（第１循環流路）
第１循環流路３１０には、第２循環流路３２０とも第３循環流路３３０とも共有しない非共有流路３１１が含まれる。非共有流路３１１は、ループ流路３０１において第１迂回流路３０６が接続される一対の接続部３０１ａ、３０１ｂにより区分される２つの流路のうち距離が短い一方の流路である。
【０１１７】
第１循環流路３１０には、複数のバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５が設けられている。複数のバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４のうち、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３は、定量バルブとして機能し、バルブＶ４、Ｖ５は、重複共有流路３０２をその他の領域から区画する共有流路端末バルブとして機能する。
また、第１循環流路３１０の重複共有流路３０２には、捕捉部３０４およびポンプＰが配置されている。
【０１１８】
定量バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３は、第１循環流路３１０を、第１定量区画Ａ１と第２定量区画Ａ２と第３定量区画Ａ３とに区画する。すなわち、定量バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３は、定量バルブで区切られる第１循環流路３１０の区画のそれぞれが所定の体積となるように配置されている。より具体的には、定量バルブＶ１、Ｖ２の間には、第１定量区画Ａ１が形成される。定量バルブＶ２、Ｖ３の間には、第２定量区画Ａ２が形成される。定量バルブＶ１、Ｖ３の間には、第３定量区画Ａ３が形成される。
【０１１９】
第１循環流路３１０の第１定量区画Ａ１には、導入流路３４１と排出流路３５２と空気流路３６１が接続されている。第２定量区画Ａ２には、導入流路３４２、３４３と排出流路３５３が接続されている。第３定量区画Ａ３には、導入流路３４４、３４５、３４８と排出流路３５１と排出流路（回収流路）３５６が接続されている。特に、導入流路３４８および排出流路３５６は、第３定量区画Ａ３内の重複共有流路３０２の両端にそれぞれ配置されている。
【０１２０】
共有流路端末バルブＶ４、Ｖ５は、第１循環流路３１０を、重複共有流路３０２とその他の領域とに区画する。共有流路端末バルブＶ４、Ｖ５は、第１循環流路３１０において重複共有流路３０２の両端に位置する。共有流路端末バルブＶ４、Ｖ５は、ともに第３定量区画Ａ３に位置する。重複共有流路３０２は、その全域が第１循環流路３１０の第３定量区画Ａ３に内包される。
【０１２１】
（第２循環流路）
第２循環流路３２０は、第１循環流路３１０と共有する第１共有流路３０２Ａと、第１循環流路３１０と共有しない第１迂回流路３０６を有する。
【０１２２】
第１共有流路３０２Ａには、上述した、複数のバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５が設けられている。また、第１共有流路３０２Ａは、一部が重複共有流路３０２と重なる。
したがって、第１共有流路３０２Ａは、捕捉部３０４およびポンプＰを有する。第１共有流路３０２Ａには、導入流路３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４８と排出流路３５１、３５２、３５３、３５６と空気流路３６１が接続されている。
【０１２３】
第１迂回流路３０６には、複数のバルブＶ６、Ｖ７、Ｖ８が設けられている。複数のバルブＶ６、Ｖ７、Ｖ８のうち、バルブＶ６、Ｖ７は、第１迂回流路３０６の端末に位置して第１迂回流路３０６と第１共有流路３０２Ａとを区画する第１迂回流路端末バルブとして機能する。また、バルブＶ８は、定量バルブとして機能する。定量バルブＶ８は、第１迂回流路３０６を、所定の体積の２つの領域に区画する。第１迂回流路３０６において、定量バルブＶ８と第１迂回流路端末バルブＶ６との間には、第４定量区画Ａ４が形成される。第１迂回流路３０６において、定量バルブＶ８と第１迂回流路端末バルブＶ７との間には、第５定量区画Ａ５が形成される。第４定量区画Ａ４の両端近傍には、それぞれ導入流路３４６と排出流路３５４とが接続されている。同様に、第５定量区画Ａ５の両端近傍には、それぞれ導入流路３４７と排出流路３５５とが接続されている。
【０１２４】
（第３循環流路）
第３循環流路３３０は、第１循環流路３１０と共有する第２共有流路３０２Ｂと、第１循環流路３１０と共有しない第２迂回流路３０７を有する。
【０１２５】
第２共有流路３０２Ｂは、上述したように重複共有流路３０２とその全域が一致している。したがって、第２共有流路３０２Ｂには、捕捉部３０４およびポンプＰが配置されている。また、第３循環流路３３０において第２共有流路３０２Ｂの両端には、バルブＶ９、Ｖ１０が設けられている。バルブＶ９、Ｖ１０は、共有流路端末バルブとして機能する。すなわち、共有流路端末バルブＶ９、Ｖ１０は、第３循環流路３３０を、第２共有流路３０２Ｂと第２迂回流路３０７とに区画する。
第２迂回流路３０７の両端近傍には、それぞれ空気流路３６２、３６３が接続されている。
【０１２６】
（導入流路）
導入流路３４１〜３４８は、第１循環流路３１０、第２循環流路３２０又は第３循環流路３３０内にそれぞれ異なる液を導入するために設けられている。導入流路３４１〜３４８には、それぞれ導入流路を開閉する導入流路バルブＩ１〜Ｉ８が設けられている。また、導入流路３４１〜３４８の端末には、基板３０９の表面に開口する液導入用インレットが設けられている。
【０１２７】
（排出流路）
排出流路３５１〜３５６は、第１循環流路３１０、第２循環流路３２０又は第３循環流路３３０から液を排出するために設けられている。排出流路３５１〜３５６にはそれぞれ、排出流路を開閉する排出流路バルブＯ１〜Ｏ６が設けられている。排出流路３５１〜３５６のうち、重複共有流路３０２の一端に接続された排出流路３５６は、反応した液を回収する回収流路として機能する。したがって、排出流路（回収流路）３５６の端末には、回収槽（図示略）が接続されている。その他の排出流路３５１〜３５５は、それぞれ廃液槽３７１、３７２に接続されている。廃液槽３７１、３７２には、外部吸引ポンプ（不図示）と接続されて負圧吸引するために基板表面に開口するアウトレット３７１ａ、３７２ａが設けられている。
【０１２８】
（空気流路）
空気流路３６１〜３６３は、第１循環流路３１０から空気を排出又は空気を導入するために設けられている。空気流路３６１〜３６３には流路を開閉する空気流路バルブＧ１、Ｇ２、Ｇ３が設けられている。空気流路３６１〜３６３の端末には、基板３０９の表面に開口する空気導入用インレットが設けられている。空気流路３６１〜３６３のうち、空気流路３６３は、空気を吸引する為の空気排出流路として機能する。その他の空気流路３６１、３６２は、流路内に空気導入して流路内の液体を押し出す為の空気導入流路として機能する。
【０１２９】
（精製方法）
次に、本実施形態の流体デバイス４００を用いた試料物質の精製方法について説明する。本実施形態の検出方法は、検体試料に含まれる検出対象である核酸を検出する。
【０１３０】
まず、第１循環流路３１０の定量バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３と、第１迂回流路３０６の端部に位置するバルブＶ６、Ｖ７と、第２迂回流路３０７の端部に位置するバルブＶ９、Ｖ１０を閉じる。これにより、第１循環流路３１０は、第１定量区画Ａ１と第２定量区画Ａ２と第３定量区画Ａ３とに区切られた状態となる。
【０１３１】
次いで、図１１に示すように、導入流路３４１から第１定量区画Ａ１に試料物質を含む検体液（第１液）Ｌ１１を導入し、導入流路３４２から第２定量区画Ａ２に第１試薬液Ｌ１２を導入し、導入流路３４４から第３定量区画Ａ３に第２試薬液（第２液）Ｌ１３を導入する。なお、第１試薬液Ｌ１２および第２試薬液Ｌ１３は、それぞれ予め第２定量区画Ａ２および第３定量区画Ａ３に充填されていてもよい。
【０１３２】
本実施形態において、検体液Ｌ１１は、血液、血清又は血漿であり、試料物質としての核酸を含む。
第１試薬液Ｌ１２および第２試薬液Ｌ１３は、前処理用溶液である。本実施形態では、２種の前処理用溶液（第１試薬液Ｌ１２および第２試薬液Ｌ１３）を用いる場合を例示するが、前処理用溶液は１種以上であればよい。
本実施形態において、第１試薬液Ｌ１２は、例えばプロテイナーゼＫの溶液である。プロテイナーゼＫは、核酸を分解する酵素（ヌクレアーゼ）を不活性化する。これにより、検体液Ｌ１１から抽出された核酸が酵素の働きにより分解されることを抑制できる。
本実施形態において、第２試薬液Ｌ１３は、検体液Ｌ１１に含まれる血液、血清又は血漿から核酸を抽出するための溶解液を含む。
【０１３３】
次いで、図１２に示すように、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３を開放して第１循環流路３１０を一連なりのループとした後に、ポンプＰを駆動させることで、第１循環流路３１０内において検体液Ｌ１１、第１試薬液Ｌ１２および第２試薬液Ｌ１３を循環し混合して第１混合液Ｌ１４を得る。検体液Ｌ１１、第１試薬液Ｌ１２および第２試薬液Ｌ１３の混合により、試料物質である核酸が抽出される。
【０１３４】
次いで、図１３に示すように、第２循環流路３２０のＶ６、Ｖ７、Ｖ８を閉じて、第２循環流路３２０を第４定量区画Ａ４と第５定量区画Ａ５とに区切られた状態とする。次いで、導入流路３４６から第４定量区画Ａ４に、試料物質に結合する担体粒子を含む第３試薬液（第３液）Ｌ１５を導入し、導入流路３４７から第５定量区画Ａ５に第４試薬液Ｌ１６を導入する。なお、第３試薬液Ｌ１５および第４試薬液Ｌ１６は、それぞれ予め第４定量区画Ａ４および第５定量区画Ａ５に充填されていてもよい。
【０１３５】
本実施形態において、第３試薬液（第３液）Ｌ１５に含まれる担体粒子としては、磁性粒子（一例としてシリカ磁性粒子）が用いられる。シリカ磁性粒子は、アルコール中で核酸（試料物質）に結合（吸着）する。
本実施形態において、第４試薬液Ｌ１６は、例えばイソプロパノール溶液である。イソプロパノールは、アルコール環境を作り出し、磁性粒子が核酸に結合できる環境を形成する。
【０１３６】
次いで、図１４に示すように、バルブＶ６、Ｖ７、Ｖ８を開放するとともにバルブＶ１を閉塞して第２循環流路３２０を一連なりのループとした後に、ポンプＰを駆動させる。
これにより、第１循環流路３１０内において第１混合液Ｌ１４、第３試薬液Ｌ１５および第４試薬液Ｌ１６を循環し混合して第２混合液Ｌ１７を得る。これにより、第１混合液Ｌ１４中に含まれる核酸（試料物質）に磁性粒子（担体粒子）が結合し、試料物質と担体粒子の複合体を形成する。
【０１３７】
さらに、核酸と磁性粒子との結合が十分に進んだ後に、第２循環流路３２０内で第２混合液Ｌ１７を循環させたまま、捕捉部３０４において磁性粒子を捕捉する磁石を流路に近接させる。これにより、捕捉部３０４に、試料物質と担体粒子の複合体を捕捉させる。
【０１３８】
次いで、工程を示す図を省略するが、バルブＶ１、Ｖ７を閉じて、空気流路３６１の空気流路バルブＧ１を開けて排出流路３５５のバルブＯ５を開ける。さらに、廃液槽３７１のアウトレット３７１ａから負圧吸引することで、第２循環流路から磁性粒子が結合した核酸と分離された液成分（廃液）を廃液槽３７１に排出する。これにより、重複共有流路３０２から第２混合液Ｌ１７が除去され、捕捉部３０４で捕捉された試料物質と担体粒子の複合体が液成分から分離される。
【０１３９】
次いで、工程を示す図を省略するが、バルブＶ６、Ｖ７を閉じて第１循環流路３１０を一連なりの閉じたループとした後に導入流路３４３又は導入流路３４５から洗浄液を導入して第１循環流路３１０を洗浄液で満たす。さらに、ポンプＰを駆動させることで第１循環流路３１０内において、洗浄液を循環させて、捕捉部３０４で捕捉された核酸と磁性粒子との複合体を洗浄する。さらに、一定時間の洗浄液の循環を完了させた後、洗浄液を廃液槽３７０に排出する。
なお、洗浄液の導入、循環および排出のサイクルは複数回行われてもよい。繰返し、洗浄液の導入、循環、排出を行うことによって、不要物の除去効率を高めることができる。
また、本実施形態では、第１循環流路３１０内で洗浄液を循環させる場合を例示したが、第２循環流路３２０内で洗浄液を循環させて洗浄を行ってもよい。
【０１４０】
次いで、図１５に示すように、共有流路端末バルブＶ４、Ｖ５を閉じるとともに共有流路端末バルブＶ９、Ｖ１０を開けて、第３循環流路３３０を一連なりのループとした後に、導入流路３４８から溶出液を含む第５試薬液Ｌ１８を導入して第３循環流路３３０を第５試薬液Ｌ１８で満たす。
【０１４１】
本実施形態において、第５試薬液Ｌ１８に含まれる溶出液は例えば水である。上述したように、シリカ磁性粒子は、アルコール中で核酸に結合する一方で、水中では結合しない。したがって、磁性粒子が結合した核酸を水に浸すことで、磁性粒子から核酸を溶出させることができる。また、第５試薬液Ｌ１８は、試料物質の保存に適した溶液や、試料物質を使用する次の工程に好適な溶液であってもよく、例えば、本実施形態の第５試薬液Ｌ１８に含まれる水は、核酸の保存にも次の工程にも適した液である。
【０１４２】
次いで、捕捉部３０４における核酸と磁性粒子との複合体の捕捉を解除するとともに、ポンプＰを駆動させることで、第３循環流路３３０内で第５試薬液Ｌ１８を循環させる。
次いで、捕捉部３０４において再び、磁性粒子を捕捉する。これにより、液体から磁性粒子を除去して、液中に核酸のみが残留した状態とすることができる。
なお、捕捉部３０４において磁性粒子の捕捉の解除することなく、第３循環流路３３０内で、第５試薬液Ｌ１８を循環させることで、磁性粒子から核酸を溶出させてもよい。
以上の手順を経ることで、流体デバイス３００によって、試料物質を精製することができる。
【０１４３】
［第７実施形態の変形例］
次に、第７実施形態に適用可能な変形例について説明する。本変形例は、第７実施形態と比較して、捕捉部３０４とともに、さらに検出部３０３（図１０の二点鎖線）が設けられている点が主に異なる。
【０１４４】
検出部３０３は、捕捉部３０４と重なり合う様に配置されている。検出部３０３は、試料物質を検出するために設けられている。
本変形例の流体デバイスでは、第７実施形態の精製方法と同様に、第２混合液Ｌ１７（図１４）を排出し捕捉部３０４で捕捉した試料物質と担体粒子の複合体を液成分から分離した後に、第２循環流路３２０内に、試料物質の検出を行うための液（第３液）を導入し循環させて、検出部３０３で検出を行うことができる。
なお、この場合、検出部３０３は、試料物質を捕捉部３０４から解放した状態で、試料物質の検出を行ってもよいし、捕捉部３０４から解放せずに試料物質の検出を行ってもよい。
【０１４５】
以上に、本発明の様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【０１４６】
２，３０２Ａ，３０２Ｂ…共有流路、３，３０３…検出部、４，４Ａ，３０４…捕捉部、５…補助物質検出部、１０，１１０，２１０，３１０…第１循環流路、２０，１２０，２２０，３２０…第２循環流路、１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，２００，３００，４００…流体デバイス、１０５，３０１…ループ流路、１０５ａ，１０５ｂ，３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄ…接続部、１０６，３０６，３０７…迂回流路、２０７…システム、２０８…制御部、３０２…重複共有流路、３３０…第３循環流路、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８，Ｖ９，Ｖ１０，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３，Ｗ１４…バルブ、Ｐ，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…ポンプ、Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ…ポンプバルブ、Ｌ４…混合液、Ｌ１４…第１混合液、Ｌ１７…第２混合液。
【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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