(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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する共有流路を備え、
前記第１循環流路は、前記共有流路と、前記共有流路より流路距離が短く前記第２循環流路と流路を共有しない非共有流路と、からなり、前記非共有流路において第１バルブを備え、
前記第２循環流路は、前記共有流路と、前記第１バルブの両端の近傍に設けられて前記共有流路と接続する第２バルブおよび第３バルブと、前記第２バルブおよび第３バルブを介して前記共有流路と接続する迂回流路と、からなる、
流体デバイス。
【請求項２】
前記第１循環流路は、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、
前記第２循環流路の前記迂回流路は、溶液を充填することにより定量可能に構成され、前記第１のループ流路に対して一の方向に延びた位置に配置され、
前記一の方向とほぼ直交する方向に延びた位置に配置される第２のループ流路から構成される第３循環流路をさらに含み、
前記第２のループ流路は、
前記第１のループ流路の一部と流路を共有する共有流路と、
試料物質を捕捉する捕捉部および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３循環流路は、前記第１循環流路および前記第２循環流路において循環させた後に溶液を循環させるよう構成される、
請求項１に記載の流体デバイス。
【請求項３】
前記第１循環流路のうち、前記第２循環流路と流路を共有する共有流路は、前記第１循環流路のうち前記第２循環流路と流路を共有しない非共有流路に対して流路長が長い、請求項２に記載の流体デバイス。
【請求項４】
前記第１循環流路および前記第３循環流路の２つの流路を接続する接続部は、前記第１循環流路および前記第３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２または３に記載の流体デバイス。
【請求項５】
前記三角形状の底面は、前記第１循環流路および前記第３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４に記載の流体デバイス。
【請求項６】
前記第３循環流路に対して前記一の方向に延びた位置に配置される第２の迂回流路と、を更に備える、請求項２から５のいずれか一項に記載の流体デバイス。
【請求項７】
前記第１循環流路から前記第３循環流路のうち少なくとも１つの流路は、２以上の定量バルブを有し、前記定量バルブのそれぞれは、前記定量バルブで区切られる循環流路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、請求項２から６のいずれか一項に記載の流体デバイス。
【請求項８】
前記定量バルブで区切られる循環流路の区画のすべてに、少なくとも１つの導入流路および排出流路が接続している、請求項７に記載の流体デバイス。
【請求項９】
前記導入流路および排出流路は、前記定量バルブ近傍に配置されている、請求項８に記載の流体デバイス。
【請求項１０】
前記捕捉部は、担体粒子に結合した試料物質を捕捉する、請求項２から９のいずれか一項に記載の流体デバイス。
【請求項１１】
前記捕捉部の近傍に、磁力を制御可能に構成された磁石を配置可能な、請求項１０に記載の流体デバイス。
【請求項１２】
請求項１から１１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１３】
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する共有流路を備え、前記第１循環流路は、前記共有流路と、前記共有流路より流路距離が短く前記第２循環流路と流路を共有しない非共有流路と、からなり、前記非共有流路において第１バルブを備え、前記第２循環流路は、前記共有流路と、前記第１バルブの両端の近傍に設けられて前記共有流路と接続する第２バルブおよび第３バルブと、前記第２バルブおよび第３バルブを介して前記共有流路と接続する迂回流路と、からなる流体デバイスであって、前記第１循環流路は、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、前記第２循環流路の前記迂回流路は、溶液を充填することにより定量可能に構成され、前記第１のループ流路に対して一の方向に延びた位置に配置され、前記一の方向とほぼ直交する方向に延びた位置に配置される第２のループ流路から構成される第３循環流路をさらに含み、前記第２のループ流路は、前記第１のループ流路の一部と流路を共有する共有流路と、試料物質を捕捉する捕捉部および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３循環流路は、前記第１循環流路および前記第２循環流路において循環させた後に溶液を循環させるよう構成される、流体デバイスを用いて、溶液に含まれる試料物質を精製する精製方法であって、
前記第１循環流路に前記試料物質を含む溶液を導入する工程と、
前記第１循環流路において、前記試料物質を含む溶液と、前処理用溶液とを循環及び混合して第１混合溶液を得る工程と、
前記第２循環流路において、前記第１混合溶液と、前記試料物質に結合する担体粒子を含む溶液と、を循環させて、前記試料物質と担体粒子の複合体を含む第２混合溶液を得る工程と、
前記第２循環流路内において、前記第２混合溶液をさらに循環させ、前記複合体を捕捉部に捕捉する工程と、
前記第１循環流路と前記第３循環流路が共有する共有流路から、前記第２混合溶液を除去する工程と、を含む精製方法。
【請求項１４】
前記第３循環流路において、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１３に記載の精製方法。
【請求項１５】
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する共有流路を備え、前記第１循環流路は、前記共有流路と、前記共有流路より流路距離が短く前記第２循環流路と流路を共有しない非共有流路と、からなり、前記非共有流路において第１バルブを備え、前記第２循環流路は、前記共有流路と、前記第１バルブの両端の近傍に設けられて前記共有流路と接続する第２バルブおよび第３バルブと、前記第２バルブおよび第３バルブを介して前記共有流路と接続する迂回流路と、からなる流体デバイスであって、前記第１循環流路は、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、前記第２循環流路の前記迂回流路は、溶液を充填することにより定量可能に構成され、前記第１のループ流路に対して一の方向に延びた位置に配置され、前記一の方向とほぼ直交する方向に延びた位置に配置される第２のループ流路から構成される第３循環流路をさらに含み、前記第２のループ流路は、前記第１のループ流路の一部と流路を共有する共有流路と、試料物質を捕捉する捕捉部および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３循環流路は、前記第１循環流路および前記第２循環流路において循環させた後に溶液を循環させるよう構成される、流体デバイスを用いて、溶液に含まれる試料物質を検出する検出方法であって、
前記第１循環流路に前記試料物質を含む溶液を導入する工程と、
前記第１循環流路において、前記試料物質を含む溶液と、前処理用溶液とを循環及び混合して第１混合溶液を得る工程と、
前記第２循環流路において、前記第１混合溶液と、前記試料物質に結合する担体粒子を含む溶液と、を循環させて、前記試料物質と担体粒子の複合体を含む第２混合溶液を得る工程と、
前記第２循環流路内において、前記第２混合溶液をさらに循環させ、前記複合体を捕捉部に捕捉する工程と、
前記第１循環流路と前記第３循環流路が共有する共有流路から、前記第２混合溶液を除去する工程と、
前記第３循環流路に検出用溶液を循環させて、前記試料物質もしくは前記複合体を前記捕捉部から解放して、又は解放せずに、前記試料物質を検出する工程と、を含む、検出方法。
【請求項１６】
前記試料物質が、核酸であり、
前記試料物質を含む溶液が、血液、血清、又は血漿であり、
前記前処理用溶液が、細胞溶解液であり、
前記担体粒子が、シリカ磁性粒子であり、
前記捕捉部は、その近傍に磁石を配置可能である、請求項１５に記載の検出方法。
【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、精製方法および検出方法に関する。
本願は、２０１６年６月６日に出願された日本国特許出願２０１６−１１２６０４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】
【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。
【０００８】
本発明の一実施態様は、下記（１）〜（４）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、溶液に含まれる試料物質を捕捉又は検出するための流体デバイスであって、第１循環流路及び第２循環流路からなり、前記第１循環流路に溶液を循環させた後、前記第２循環流路で循環させられるよう構成されている第１種の連続循環流路；および第３循環流路及び第４循環流路からなり、前記第３循環流路に溶液を循環させた後、両循環流路内の溶液を循環して混合させられるよう構成されている第２種の連続循環流路；からなる群より選択される連続循環流路を少なくとも２つ含み、いずれかの循環流路に試料物質を捕捉する捕捉部を有し、および／又は、いずれかの循環流路に試料物質を検出する検出部を有する。
（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流体デバイスは、溶液に含まれる試料物質を捕捉又は検出するための流体デバイスであって、第１循環流路、第２循環流路および第３循環流路を含み、前記第１循環流路と前記第２循環流路は、第１共有流路を共有し、前記第１循環流路と前記第３循環流路は、第２共有流路を共有し、前記第１共有流路又は前記第２共有流路に前記試料物質を捕捉する捕捉部を有し、および／又は、前記第１共有流路又は前記第２共有流路に前記試料物質を検出する検出部を有する。
（４）本発明の一実施態様における試料物質の検出方法は、第１循環流路及び第２循環流路からなり、前記第１循環流路に溶液を循環させた後、両循環流路内の溶液を循環して混合させられるよう構成されている連続循環流路と、前記連続循環流路と、少なくとも一部の流路を共有し、前記連続循環流路で溶液を循環させた後、溶液を循環させられるよう構成されている第３循環流路と、を含み、前記連続循環流路と前記第３循環流路が共有する流路に、試料物質を捕捉する捕捉部を有する流体デバイスを用いて、前記連続循環流路の第１循環流路に前記試料物質を含む溶液を導入する工程と、前記連続循環流路の第１循環流路において、前記試料物質を含む溶液と、前処理用溶液とを循環及び混合して第１混合溶液を得る工程と、前記連続循環流路の前記両循環流路において、前記第１混合溶液と、前記試料物質に結合する担体粒子を含む溶液と、を循環させて、前記試料物質と担体粒子の複合体を含む第２混合溶液を得る工程と、前記連続循環流路内において、前記第２混合溶液をさらに循環させ、前記複合体を捕捉部に捕捉する工程と、前記連続循環流路と前記第３循環流路が共有する流路から、第２混合溶液を除去する工程と、前記第３循環流路に検出用溶液を循環させて、前記試料物質もしくは前記複合体を前記捕捉部から解放して、又は解放しないで、前記試料物質を検出する工程と、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２Ａ】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って、第１循環流路を強調した図である。
【図２Ｂ】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って、第２循環流路を強調した図である。
【図２Ｃ】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って、第３循環流路を強調した図である。
【図２Ｄ】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って、第４循環流路を強調した図である。
【図３】第１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４】第１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５】第１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６】第１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７】第１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。
【図８】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９】第２実施形態の流体デバイスに用いられる捕捉部の模式図である。
【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１００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１００は、検体試料に含まれる試料物質を精製および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１００は、流路及びバルブが形成された基板９からなる。
【００１２】
流体デバイス１００の基板９に形成された流路は、閉じたループ状に形成されたループ流路１と、ループ流路１の一対の接続部１ａ、１ｂを迂回する第１迂回流路６と、ループ流路１の一対の接続部１ｃ、１ｄを迂回する第２迂回流路７と、に分類される。ループ流路１の内側には、廃液槽７０が設けられている。第１迂回流路６の内側には、廃液槽７１が設けられている。
【００１３】
ループ流路１、第１迂回流路６および第２迂回流路７は、第１循環流路１０、第２循環流路２０、第３循環流路３０および第４循環流路４０を構成する。すなわち、流体デバイス１００は、第１循環流路１０、第２循環流路２０、第３循環流路３０および第４循環流路４０を含む。
図２Ａに第１循環流路１０をドット模様により強調して示す。図２Ｂに第２循環流路２０をドット模様により強調して示す。図２Ｃに第３循環流路３０をドット模様により強調して示す。図２Ｄに第４循環流路４０をドット模様により強調して示す。
【００１４】
図２Ａに示すように、第１循環流路１０は、ループ流路１から構成される。すなわち、第１循環流路１０は、ループ流路１の全体を含む。
【００１５】
図２Ｂに示すように、第２循環流路２０は、ループ流路１の一部と、第１迂回流路６から構成される。本実施形態において、第２循環流路２０に含まれるループ流路１の一部とは、ループ流路１において一対の接続部１ａ、１ｂ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。
【００１６】
図２Ｃに示すように、第３循環流路３０は、ループ流路１の一部と、第２迂回流路７から構成される。本実施形態において、第３循環流路３０に含まれるループ流路１の一部とは、ループ流路１において一対の接続部１ｃ、１ｄ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。
【００１７】
図２Ｄに示すように、第４循環流路４０は、ループ流路１の一部と、第１迂回流路６から構成される。本実施形態において、第４循環流路４０に含まれるループ流路１の一部とは、ループ流路１において、第２循環流路２０および第３循環流路３０に含まれない部分流路１１である。部分流路１１は、ループ流路１において第１迂回流路６が接続される一対の接続部１ａ、１ｂ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。第４循環流路４０は、第２循環流路２０と第１迂回流路６を共有する。本実施形態では、第４循環流路４０は単体として液体を循環することはなく、溶液を定量するために主に用いられる。より具体的には後段の検出方法の説明で述べるように、第４循環流路４０は、第１循環流路で溶液を定量および循環させた後に、第１循環流路１０および第４循環流路４０の両循環流路内の溶液を循環して混合させるために設けられている。第１循環流路１０および第４循環流路４０は、両循環流路が繋がることで第２循環流路２０を構成する。ループ流路１における接続部１ａと１ｂの間（短い一方、すなわち部分流路１１）にバルブＶ１を配置し、第２循環流路２０に液体を循環させる際にバルブＶ１を閉じてもよい。これにより、液体が第２循環流路を一方向に流れるようにすることができる。
なお、ループ流路１において、接続部１ａ、１ｂにより区分される２つの流路のうち長い一方の流路における接続部１ａ、１ｂの近傍にそれぞれバルブを配置し、これらのバルブを閉じることによって、第４循環流路４０が単体で液体を循環させる構成としてもよい。
【００１８】
第１循環流路１０と第４循環流路４０とは、第２の連続循環流路（第２種の連続循環流路）Ｓ２を構成する。第２循環流路２０と第３循環流路３０とは、互いに共有する流路（第２共有流路２Ｂ）を有する。第２循環流路２０と第３循環流路３０とは、第２循環流路２０に溶液を循環させた後、第３循環流路３０で循環させられるよう構成されている。第２循環流路２０と第３循環流路３０とは、第１の連続循環流路（第１種の連続循環流路）Ｓ１を構成する。
第１循環流路１０と第２循環流路２０は、互いに共有する第１共有流路２Ａを有する。
第１循環流路１０と第３循環流路３０とは、互いに共有する流路（第２共有流路２Ｂ）を有する。第１共有流路２Ａと第２共有流路２Ｂは、少なくとも一部の流路（重複共有流路２）を共有する。本実施形態において、第２共有流路２Ｂの全長は、重複共有流路２の全長と重なる。
【００１９】
連続循環流路は、第１種の連続循環流路と第２種の連続循環流路とに分類される。第１種の連続循環流路は、２つの循環流路からなり、一方の循環流路に溶液を循環させた後、他方の循環流路でその溶液を循環させられるよう構成されている。また、第２種の連続循環流路は、２つの循環流路からなり、一方の循環流路に溶液を循環させた後、両循環流路内の溶液を循環して混合させられるよう構成されている。なお、第２種の連続循環流路における上記他方の流路は、そこに収容された液体と、上記一方の循環流路に収容された液体とを併せて循環させることができればよく、それ自体独立して液体を循環させる構成でなくてもよい。
【００２０】
本実施形態の流体デバイスは、第１種の連続循環流路および第２種の連続循環流路からなる群より選択される連続循環流路を少なくとも２つ含む。したがって、本実施形態の流体デバイスが連続循環流路を２つ含む場合、第１種の連続循環流路を２つ含むもの、第２種の連続循環流路を２つ含むもの、第１種の連続循環流路と第２種の連続循環流路を１つずつ含むもの、のいずれであってもよい。本実施形態の流体デバイスが連続循環流路を３つ以上含む場合、すべてが第１種の連続循環流路であってもよく、すべてが第２種の連続循環流路であってもよく、第１種と第２種の連続循環流路の両方を含んでもよい。
【００２１】
本実施形態の流体デバイスにおいては、２つ以上の連続循環流路が、循環流路を共有してもよい。例えば、本実施形態の流体デバイスが第１種の連続循環流路と第２種の連続循環流路を含む場合、第１種の連続循環流路の一方の循環流路が、第２種の連続循環流路の一方として用いられてもよい。
【００２２】
第１の連続循環流路Ｓ１は、２つの循環流路（第２循環流路２０および第３循環流路３０）からなる。また、第１の連続循環流路Ｓ１は、一方の循環流路（第２循環流路２０）に溶液を循環させた後、他方の循環流路（第３循環流路３０）で循環させられるよう構成されている。したがって、第１の連続循環流路Ｓ１は、第１種の連続循環流路に分類される。第１の連続循環流路Ｓ１における２つの循環流路（第２循環流路２０および第３循環流路３０）は、一部の流路（第２共有流路２Ｂ）を共有する。
【００２３】
第２の連続循環流路Ｓ２は、２つの循環流路（第１循環流路１０および第４循環流路４０）からなる。第２の連続循環流路Ｓ２は、一方の循環流路（第１循環流路１０）に溶液を循環させた後、第１循環流路１０および第４循環流路４０の両循環流路（すなわち第２循環流路２０）内の溶液を循環し混合するよう構成されている。したがって、第２の連続循環流路Ｓ２は、第２種の連続循環流路に分類される。
【００２４】
（第１循環流路）
第１循環流路１０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、Ｖ５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２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１０の重複共有流路２には、捕捉部４およびポンプＰが配置されている。
【００２５】
定量バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３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。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。
【００２６】
第１循環流路１０の第１定量区画Ａ１には、導入流路４１と排出流路５２と空気流路６１が接続されている。第２定量区画Ａ２には、導入流路４２、４３と排出流路５３が接続されている。第３定量区画Ａ３には、導入流路４４、４５、４８と排出流路５１と排出流路（回収流路）５６が接続されている。特に、導入流路４８および排出流路５６は、第３定量区画Ａ３内の重複共有流路２の両端にそれぞれ配置されている。
【００２７】
共有流路端末バルブＶ４、Ｖ５は、第１循環流路１０を、重複共有流路２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１０において重複共有流路２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２は、その全域が第１循環流路１０の第３定量区画Ａ３に内包される。
【００２８】
（第２循環流路）
第２循環流路２０は、第１循環流路１０と共有する第１共有流路２Ａと、第１循環流路１０と共有しない第１迂回流路６を有する。
【００２９】
第１共有流路２Ａ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２Ａは、一部が重複共有流路２と重なる。したがって、第１共有流路２Ａは、捕捉部４およびポンプＰを有する。第１共有流路２Ａには、導入流路４１、４２、４３、４４、４５、４８と排出流路５１、５２、５３、５６と空気流路６１が接続されている。
【００３０】
第１迂回流路６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６の端末に位置して第１迂回流路６と第１共有流路２Ａ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６を、所定の体積の２つの領域に区画する。第１迂回流路６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６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４６と排出流路５４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４７と排出流路５５とが接続されている。
【００３１】
（第３循環流路）
第３循環流路３０は、第１循環流路１０と共有する第２共有流路２Ｂと、第１循環流路１０と共有しない第２迂回流路７を有する。
【００３２】
第２共有流路２Ｂは、上述したように重複共有流路２とその全域が一致している。したがって、第２共有流路２Ｂには、捕捉部４およびポンプＰが配置されている。また、第３循環流路３０において第２共有流路２Ｂ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３０を、第２共有流路２Ｂと第２迂回流路７とに区画する。
第２迂回流路７の両端近傍には、それぞれ空気流路６２、６３が接続されている。第２迂回流路７には、検出部３が設けられている。
以下に流路中に設けられた各構成について詳細に説明する。
【００３３】
（ポンプ）
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。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。
【００３４】
ポンプＰは、第１循環流路１０、第２循環流路２０および第３循環流路３０内の液を循環させる。第１循環流路１０、第２循環流路２０および第３循環流路３０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Ｐ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。
【００３５】
（捕捉部）
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、試料物質を回収することができる。流体デバイス１００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。
【００３６】
本実施形態の捕捉部４には、例えば、その近傍に磁石等の磁力発生源を配置することができる。その場合、担体粒子として磁気ビーズ又は磁性粒子を用いれば、磁力によって担体粒子を捕捉することができる。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く、試料物質が抗原の場合、その抗原に対する抗体を固定した抗体アレイとしてもよい。
【００３７】
担体粒子は、一例として、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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として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開放を行ってもよい。
【００４１】
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。
【００４２】
（検出部）
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。検出補助物質としては、標識物質が挙げられる。
【００４３】
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。
【００４４】
検出部３は、上述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。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、対物レンズや撮像部を近傍に配置可能な構成とすることができる。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、近傍に電極を配置可能な構成とすることができる。
【００４５】
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とともに設けられていてもよい。検出部３を捕捉部４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。
【００４６】
（導入流路）
導入流路４１〜４８は、第１循環流路１０、第２循環流路２０又は第３循環流路３０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４１〜４８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４１〜４８の端末には、基板９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。
【００４７】
導入流路４１〜４８は、液体が導入される領域を区画するバルブ（定量バルブ）の近傍に配置されている。定量区画内が空の状態（空気が満たされている状態）で導入流路４１〜４８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と導入流路が離れていると、定量バルブと導入流路の間の空気が排出されず、空気溜りが生じやすくなり、液体が定量バルブまで充填されない可能性がある。導入流路４１〜４８を定量バルブ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、定量バルブで区画された領域の体積と一致する量の液を流路内に充填することができ正確な定量を実現できる。
【００４８】
（排出流路）
排出流路５１〜５６は、第１循環流路１０、第２循環流路２０又は第３循環流路３０から液を排出するために設けられている。排出流路５１〜５６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５１〜５６のうち、重複共有流路２の一端に接続された排出流路５６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）５６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５１〜５５は、それぞれ廃液槽７０又は廃液槽７１に接続されている。廃液槽７０、７１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７０ａ、７１ａが設けられている。なお、本実施形態の流体デバイス１００において、廃液槽７０は、ループ流路１の内側領域に配置され、廃液槽７１は、第１迂回流路６の内側領域に配置されている。これにより、流体デバイス１００の小型化を図ることができる。
排出流路５１〜５６は、導入流路４１〜４８と同様に、定量バルブの近傍に配置されている。これにより、排出流路５１〜５６を定量バルブ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。
【００４９】
（空気流路）
空気流路６１〜６３は、第１循環流路１０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６１〜６３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６１〜６３の端末には、基板９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６１〜６３のうち、空気流路６３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６１、６２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。
【００５０】
（精製方法および検出方法）
次に、本実施形態の流体デバイス１００を用いた試料物質の精製方法および検出方法について説明する。本実施形態によれば、血液などの検体液から、核酸を精製し検出することができる。
【００５１】
まず、第１循環流路１０の定量バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３と、第１迂回流路６の端部に位置するバルブＶ６、Ｖ７と、第２迂回流路７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１０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。
【００５２】
次いで、図３に示すように、導入流路４１から第１定量区画Ａ１に試料物質を含む検体液（溶液）Ｌ１を導入し、導入流路４２から第２定量区画Ａ２に第１試薬液Ｌ２を導入し、導入流路４４から第３定量区画Ａ３に第２試薬液（前処理溶液）Ｌ３を導入する。すなわち、第２の連続循環流路Ｓ２の先の循環流路（第１循環流路１０）に試料物質を含む溶液（検体液Ｌ１）、第１試薬液Ｌ２および第２試薬液Ｌ３を導入する。なお、第１試薬液Ｌ２および第２試薬液Ｌ３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。
【００５３】
本実施形態において、検体液Ｌ１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。
本実施形態において、第１試薬液Ｌ２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Ｌ１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Ｌ３は、検体液Ｌ１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細胞溶解液である。
【００５４】
次いで、図４に示すように、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３を開放して第１循環流路１０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１０内において検体液Ｌ１、第１試薬液Ｌ２および第２試薬液Ｌ３を循環し混合して第１混合溶液Ｌ４を得る。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、試料物質である核酸が抽出される。
【００５５】
次いで、図５に示すように、第２循環流路２０のＶ６、Ｖ７、Ｖ８を閉じて、第２循環流路２０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４６から第４定量区画Ａ４に、担体粒子を含む第３試薬液（溶液）Ｌ５を導入し、導入流路４７から第５定量区画Ａ５に第４試薬液Ｌ６を導入する。この工程は、第４循環流路４０に第３試薬液Ｌ５および第４試薬液Ｌ６を導入する工程と言い換えることができる。なお、第３試薬液Ｌ５および第４試薬液Ｌ６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。
【００５６】
本実施形態において、第３試薬液Ｌ５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Ｌ６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。
【００５７】
次いで、図６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２０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１０内において第１混合溶液Ｌ４、第３試薬液Ｌ５および第４試薬液Ｌ６を循環し混合して第２混合溶液Ｌ７を得る。これにより、第１混合溶液Ｌ４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が生成される。この工程は、第２の連続循環流路Ｓ２において、第１循環流路１０および第４循環流路４０の両循環流路（すなわち第２循環流路）内の溶液を混合して第２混合溶液Ｌ７を得る工程であると言い換えることができる。
【００５８】
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２０内で第２混合溶液Ｌ７を循環させたまま、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、捕捉部４は、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複合体は、捕捉部４の流路内壁面上に捕捉される。
【００５９】
次いで、工程を示す図を省略するが、バルブＶ１、Ｖ６を閉じて、空気流路６１のバルブＧ１を開けて排出流路５４のバルブＯ４を開ける。さらに、廃液槽７１のアウトレット７１ａから負圧吸引することで、第２循環流路から複合体と分離された液成分（廃液）を廃液槽７１に排出する。これにより、第２の連続循環流路Ｓ２と第３循環流路３０が共有する流路（重複共有流路２）から第２混合溶液Ｌ７が除去され、捕捉部４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。
【００６０】
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１０を一連なりの閉じたループとした後に導入流路４３又は導入流路４５から洗浄液を導入して第１循環流路１０で洗浄液を満たす。さらに、ポンプＰを駆動させることで第１循環流路１０内において、洗浄液を循環させて、捕捉部４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７０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１０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２０内で洗浄液を循環させて洗浄を行ってもよい。
【００６１】
次いで、図７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３０を一連なりのループとした後に、導入流路４８から溶出液と標識物質（検出補助物質）を含む第５試薬液（検出用溶液）Ｌ８を導入して第３循環流路３０を第５試薬液Ｌ８で満たす。
【００６２】
本実施形態において、第５試薬液Ｌ８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Ｌ８は、核酸（試料物質）と結合して検出部における検出を補助する標識物質を含む。また、第５試薬液Ｌ８は、核酸の保存に適した溶液であってもよい。
【００６３】
次いで、捕捉部４において核酸と磁性粒子との複合体を解放して、又は解放しないで、ポンプＰを駆動させることで、第３循環流路３０内で第５試薬液Ｌ８を循環させる。これにより、核酸と磁性粒子との複合体から核酸を溶出させるとともに、核酸に標識物質が結合し、試料物質と標識物質の複合体が生成される。捕捉部４において核酸と磁性粒子との複合体を解放して循環させた場合には、次工程として、再度捕捉部４により捕捉を開始することで、磁性粒子を再び捕捉する。これにより、液体から磁性粒子を除去して、液中に標識物質と結合した核酸のみが残留した状態とすることができる。
以上の工程を経ることで核酸を精製することができる。なお、第５試薬液Ｌ８に、標識物質を含まない純水を用いる場合には、水中に核酸のみが含まれた溶液を精製できる。この場合、精製した溶液を、排出流路（回収流路）５６から回収することができる。
【００６４】
次いで、検出部３において標識物質を検出することで、標識物質と結合した核酸を間接的に検出する。検出部３は、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、核酸を検出可能である。
以上の手順を経ることで、流体デバイス１００によって、試料物質を検出することができる。
【００６５】
なお、第１〜第３循環流路１０、２０、３０でそれぞれ溶液を循環させる場合の重複共有流路２内の溶液の流動方向は、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。
【００６６】
本実施形態の流体デバイス１００は、図１に示すように、一部の流路（第２共有流路２Ｂ）を共有する２つの連続した循環流路（第２循環流路２０および第３循環流路３０）からなる第１の連続循環流路Ｓ１を含む。第１の連続循環流路Ｓ１は、先の循環流路（第２循環流路２０）に溶液を循環させた後、後の循環流路（第３循環流路３０）で循環させられるよう構成されている。第１の連続循環流路Ｓ１は、先の循環流路と後の循環流路とに第２共有流路２Ｂを有するため、先の循環流路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、後の循環流路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２循環流路２０と第３循環流路３０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１００を提供できる。
【００６７】
本実施形態の流体デバイス１００は、２つの連続した循環流路（第１循環流路１０および第４循環流路４０）からなる第２の連続循環流路Ｓ２を含む。第２の連続循環流路Ｓ２は、先の循環流路（第１循環流路１０）に溶液を循環させた後、両循環流路（第１循環流路１０および第４循環流路４０）内の溶液を循環して混合させられるよう構成されている。これにより、第１循環流路１０で混合した溶液に加えて、第４循環流路４０内の溶液を更に加えて循環し混合することができる。なお、両循環流路は、第２循環流路２０を構成している。
【００６８】
本実施形態において、２つの連続循環流路Ｓ１、Ｓ２は、第２の連続循環流路Ｓ２、第１の連続循環流路Ｓ１の順で溶液を循環させる。また、先の連続循環流路（第２の連続循環流路Ｓ２）の後の循環流路（第２循環流路２０）は、後の連続循環流路（第１の連続循環流路Ｓ１）の先の循環流路と兼用される。これにより、３以上の複数の循環流路（第１循環流路１０、第２循環流路２０および第３循環流路３０）で、試料物質を順次移動させて、各循環流路で前処理と精製又は検出を連続的に行うことができる。
本実施形態の流体デバイス１００は、第１の連続循環流路Ｓ１及び第２の連続循環流路Ｓ２を含むので、液体の定量と混合を必要とする複数のシーケンシャルな反応を１つのデバイスの中で順次行うことができる。
なお、本実施形態においては、第１の連続循環流路Ｓ１と第２の連続循環流路Ｓ２とは、液体を循環させる順序が実施形態に示した順序と反対であってもよい。また、本実施形態では、流体デバイス１００が、２種類の連続循環流路をそれぞれ１つずつ合計２つ含む場合を例示したが、３つ以上含んでいてもよく、循環流路以外の流路（例えば直線的な流路）をさらに含んでいてもよい。
【００６９】
本実施形態において、第１の連続循環流路Ｓ１を構成する第２循環流路２０および第３循環流路３０は、互いに共有する第２共有流路２Ｂに、捕捉部４を有する。したがって、第２循環流路２０における循環により生成された担体粒子が結合した試料物質を、捕捉部４で捕捉して第３循環流路３０に濃縮して移動させることができる。
【００７０】
本実施形態において、第１の連続循環流路Ｓ１の全ての循環流路（第２循環流路２０および第３循環流路３０）および第２の連続循環流路Ｓ２のうち液体が循環する全ての循環流路（第１循環流路１０および第２循環流路２０）が共有する流路（すなわち重複共有流路２）にポンプＰが配置されている。これにより、第１および第２の連続循環流路Ｓ１、Ｓ２の全ての循環流路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。すなわち、本実施形態によれば、流体デバイス１００に搭載されるポンプの数を減らして、簡易な構造で安価な流体デバイス１００を提供できる。
【００７１】
本実施形態において、第１の連続循環流路Ｓ１は、後の循環流路（第３循環流路３０）における先の循環流路（第２循環流路２０）と共有しない流路（第２迂回流路７）に、試料物質を検出する検出部３が配置されている。第１の連続循環流路Ｓ１において、検体液Ｌ１と第１〜第４試薬液Ｌ２、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ６を混合して前処理を行うと、試料物質の検出に不要な異物が生成される。この異物は、流路の内壁に残留し検出のバックグラウンドノイズとなる虞がある。検出部３が、第２迂回流路７に設けられていることで、異物の残留がない流路内で検出を行うことができ、バックグラウンドノイズの影響を低減し、検出精度を高めることができる。
【００７２】
本実施形態の流体デバイス１００は、第１循環流路１０および第４循環流路４０に定量バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ８が設けられている。これにより、第１循環流路１０および第４循環流路４０において、液体の定量を行うことができる。また、本実施形態によれば、定量バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ８を開放することで連続するループを形成することができるため、循環流路内で定量した液を循環して効率的に混合し反応を促進させることができる。
【００７３】
本実施形態の流体デバイス１００は、ポンプＰを構成するポンプバルブＰａ、Ｐｂ、Ｐｃのうち何れかを、溶液を定量する定量バルブとして用いることができる。一例として、第１循環流路１０の第３定量区画Ａ３において、ポンプバルブＰａを閉じることで、第３定量区画Ａ３をさらに二つの区画に区分することができる。この場合には、第３定量区画Ａ３の区分されたそれぞれの区画で別の溶液を定量することができる。ポンプバルブＰａ、Ｐｂ、Ｐｃのうち何れかを、定量バルブを用いる場合には、これらが重複共有流路２に設けられているため、少ないバルブ数で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。
【００７４】
本実施形態の流体デバイス１００は、定量バルブで区切られる循環流路の区画（第１〜第５の定量区画Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５）のすべてに、少なくとも１つの導入流路および排出流路が接続している。これにより排出流路より負圧吸引することで導入流路からスムーズに各区画に溶液を充填することができる。
【００７５】
［システム］
図１に示すように、本発明の一実施態様におけるシステム９１は、流体デバイス１００と、制御部９０を備える。制御部９０は、図示略の接続ラインを介して流体デバイス１００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９１によれば、流体デバイス１００における混合、捕捉、および検出を行うことができる。
【００７６】
［第１実施形態の変形例］
次に、第１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１実施形態と比較して、捕捉部４とともに、さらに第２の検出部３Ａ（図１の二点鎖線）が設けられている点が主に異なる。
【００７７】
第２の検出部３Ａは、捕捉部４と重なり合う様に配置されている。第２の検出部３Ａは、試料物質を検出するために設けられている。なお、第２の検出部３Ａは、第２迂回流路７の検出部３（以下、第１の検出部３）と異なる試料物質を検出するために設けられている。第１の検出部３は、バックグラウンドノイズの影響を受けやすい試料物質を検出する検出部として用いられ、一方で、第２の検出部３Ａは、バックグラウンドノイズの影響を受けにくい試料物質を検出する検出部として好ましくは用いられることができる。
【００７８】
本変形例の流体デバイスでは、第１実施形態の検出方法と同様に、第２混合溶液Ｌ７（図６）を排出し捕捉部４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２０内に、試料物質の検出を行うための溶液を導入し循環させて、第２の検出部３Ａで検出を行うことができる。
なお、この場合、第２の検出部３Ａは、試料物質を捕捉部４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４から解放せずに試料物質の検出を行ってもよい。
【００７９】
［第２実施形態］
図８は、第２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。
第２実施形態の流体デバイス２００は、第１実施形態と比較して、３つの連続循環流路Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を有し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。
【００８０】
本実施形態の流体デバイス２００は、ループ流路１、第１迂回流路６および第２迂回流路７に加えてさらに第３迂回流路１０８を含む。第３迂回流路１０８は、第２迂回流路７の一対の接続部７ａ、７ｂを接続して迂回する。第３迂回流路１０８の流路中には、第２の捕捉部１０４が設けられている。また、第２の捕捉部１０４は、検出部１０３を兼ねている。
【００８１】
ループ流路１、第１迂回流路６、第２迂回流路７および第３迂回流路１０８は、第１循環流路１０、第２循環流路２０、第３循環流路３０、第４循環流路４０、第５循環流路１５０および第６循環流路１６０を構成する。
【００８２】
第１〜第４循環流路１０、２０、３０、４０は、第１実施形態と同様の構成を有する。
第５循環流路１５０および第６循環流路１６０は、ともに第３循環流路３０の一部と第３迂回流路１０８を含む。第５循環流路１５０に含まれる第３循環流路３０の一部と、第６循環流路１６０に含まれる第３循環流路３０の一部とは互いに異なる。第５循環流路１５０に含まれる第３循環流路３０の一部とは、一対の接続部７ａ、７ｂ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。これに対し、第６循環流路１６０に含まれる第３循環流路３０の一部とは、一対の接続部７ａ、７ｂ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。第６循環流路１６０は、溶液を定量するために主に用いられる。本実施形態においては、第６循環流路１６０が単体として液体を循環させることはないが、第３循環流路３０において、接続部７ａ、７ｂ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における接続部７ａ、７ｂの近傍にそれぞれバルブを配置し、これらのバルブを閉じることによって、第６循環流路１６０が、単体として液体を循環させる構成としてもよい。
【００８３】
第６循環流路１６０は、第３循環流路で溶液を循環させた後に、第３循環流路３０および第６循環流路１６０の両循環流路内の溶液を循環して混合させるために設けられている。第３循環流路３０および第６循環流路１６０の両循環流路が繋がることにより、第５循環流路１５０を構成する。
第３循環流路における接続部１ａと１ｂの間（短い一方）にバルブを配置し、第５循環流路に液体を循環させる際に、そのバルブを閉じてもよい。これにより、液体が第５循環流路を一方向に流れるようにすることができる。
【００８４】
第２循環流路２０と第３循環流路３０とは、第１の連続循環流路Ｓ１を構成する。第１循環流路１０と第４循環流路４０とは、第２の連続循環流路Ｓ２を構成する。第３循環流路３０と第６循環流路１６０とは、第３の連続循環流路（第２種の連続循環流路）Ｓ３を構成する。
【００８５】
第１実施形態と同様に、第１の連続循環流路Ｓ１は、第１種の連続循環流路に分類され、第２の連続循環流路Ｓ２は、第２種の連続循環流路に分類される。
第３の連続循環流路Ｓ３は、２つの連続した循環流路（第３循環流路３０および第６循環流路１６０）からなる。第３の連続循環流路Ｓ３は、先の循環流路（第３循環流路３０）に溶液を循環させた後、第３循環流路３０および第６循環流路１６０の両循環流路（すなわち第５循環流路１５０）内の溶液を循環し混合するよう構成されている。したがって、第３の連続循環流路Ｓ３は、第２種の連続循環流路に分類される。
【００８６】
本実施形態の第２の捕捉部１０４は、ＤＮＡマイクロアレイである。第２の捕捉部１０４は、試料物質（本実施形態では核酸、特にＲＮＡ）に相補的にハイブリダイズする遺伝子配列を持つ核酸プローブを流路中に並べたものである。
【００８７】
図９は、第２の捕捉部１０４の模式図である。第２の捕捉部１０４には、捕捉プローブ１７０が形成されている。捕捉プローブ１７０は、検出対象の核酸とハイブリダイズし得る配列を有する。なお、「ハイブリダイズし得る」とは、用いられる捕捉プローブ１７０の一部がストリンジェントな条件下で標的核酸（例えば標的ＲＮＡ）にハイブリダイズし、標的核酸以外の核酸分子にはハイブリダイズしない又はハイブリダイズしにくいことを意味する。「ストリンジェントな条件」とは、例えば、Molecular Cloning-A LABORATORY MANUAL 2nd EDITION（Sambrookら、Cold Spring Harbor Laboratory Press）に記載の条件が挙げられる。
【００８８】
捕捉プローブ１７０は、第１の部分１７１とスペーサ１７４とを有する。第１の部分１７１は、ＲＮＡとハイブリダイズし得る配列からなる。スペーサ１７４は、第１の部分１７１が、ＲＮＡをハイブリダイゼーションするための分子的な自由度を確保するために設けられている。スペーサ１７４の長さは、特に限定されないが、例えば、３塩基〜５０塩基であり、あるいは５塩基〜２５塩基である。なお、スペーサ１７４に用いられる塩基は、同程度の長さと柔らかさを持ったＰＥＧ等のリンカーで代替可能である。係る場合には、スペーサ１７４に用いられる塩基数は０塩基でもよい。
【００８９】
捕捉プローブ１７０は、ＤＮＡでもＲＮＡでもよく、ＤＮＡやＲＮＡと同様の機能を有するものであれば、天然、非天然に限られず、ＰＮＡ（ペプチド核酸）、ＬＮＡ（Ｌｏｃｋｅｄ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ）、ＢＮＡ（Ｂｒｉｄｇｅｄ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ）等の人工核酸を含むものであってもよい。ＤＮＡやＲＮＡと比較して、標的ＲＮＡとの親和性が高く、ＤＮＡ分解酵素やＲＮＡ分解酵素に認識されにくく、Ｔ４ＤＮＡリガーゼ等のＤＮＡリガーゼの基質になり得る観点から、捕捉プローブ１７０は、ＬＮＡ又はＢＮＡを含むものとすることもできる。
【００９０】
本実施形態において第２の捕捉部１０４は、検出部１０３を兼ねている。ＤＮＡマイクロアレイを用いたＲＮＡの定量方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。まず、予め検出対象のＲＮＡに蛍光標識するための検出補助物質（標識物質）を結合させておく。第２の捕捉部１０４にハイブリダイズしたＲＮＡを洗浄した後、蛍光強度を指標にＲＮＡ量を見積もる。すなわち、検出部１０３は、ＲＮＡと結合した検出補助物質を検出することで、ＲＮＡを間接的に検出する。検出補助物質としては、ＲＮＡを蛍光標識する標識物質が挙げられる。
【００９１】
（検出方法）
次に、本実施形態の流体デバイス２００を用いたＲＮＡの検出方法について説明する。
まず、第１実施形態と同様の手順により核酸を精製する。すなわち、第１循環流路１０で、検体液と前処理用溶液とを循環しＲＮＡを抽出して第１混合溶液を得る。次いで、第２循環流路２０で、第２混合溶液と担体粒子を含む溶液とを循環させて、ＲＮＡと担体粒子の複合体を含む第２混合溶液を得る。さらに、第２循環流路２０で第２混合溶液を循環させながら、捕捉部４（以下、第１の捕捉部４）において、複合体を捕捉する。次いで、重複共有流路２から第２混合溶液を除去することで、第１の捕捉部４で捕捉された複合体が液成分から分離される。これにより、重複共有流路２内に複合体が残留した状態となる。
【００９２】
次いで、第１の捕捉部４で捕捉したまま、第３循環流路３０に洗浄液を導入して第３循環流路３０内で循環して、複合体を洗浄する。
次いで、第３迂回流路１０８の両端末に位置するバルブを開放して第５循環流路１５０を一連なりのループとし、溶出液と標識物質（検出補助物質）を含む検出用溶液を第５循環流路１５０で循環させる。これにより、複合体を第１の捕捉部４で捕捉したまま、核酸と磁性粒子との複合体から核酸を溶出させるとともに、核酸に標識物質が結合し、ＲＮＡと標識物質の複合体を生成する。
【００９３】
次いで、第２の捕捉部１０４において、捕捉プローブ１７０にＲＮＡをハイブリダイズさせる。次いで、基板に非特異的に吸着したＲＮＡを洗浄した後、第２の捕捉部１０４を観察し、蛍光強度を指標にＲＮＡ量を見積もることで、ＲＮＡを検出することができる。
なお、本実施形態において、検出対象は、ＲＮＡであるものとしたが、他の生体分子（例えば、ＤＮＡ，ＲＮＡなどの核酸）であっても、同様の構成で検出が可能である。
【００９４】
本実施形態の流体デバイス２００によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、本実施形態において、３つの連続する連続循環流路Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、第２の連続循環流路Ｓ２で循環させた後、第１の連続循環流路Ｓ１を循環させ、さらに第３の連続循環流路Ｓ３を循環させるように構成されている。すなわち、流体デバイス２００は、第２種の連続循環流路、第１種の連続循環流路、および第２種の連続循環流路をこの順で含む。また、先の連続循環流路の後の循環流路は、後の連続循環流路の先の循環流路と兼用される。これにより、４以上の複数の循環流路（第１循環流路１０、第２循環流路２０、第３循環流路３０および第５循環流路１５０）で、試料物質を順次移動させて、各循環流路で前処理と精製又は検出を連続的に行うことができる。
すなわち、本実施形態の流体デバイス２００は、液体の定量と混合を必要とする、より複雑なシーケンシャルな反応を１つのデバイスの中で順次行うことができる。
【００９５】
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】
【００９６】
２…重複共有流路、２Ａ…第１共有流路、２Ｂ…第２共有流路、３，１０３…検出部、４，１０４…捕捉部、１０…第１循環流路、２０…第２循環流路、３０…第３循環流路、４０…第４循環流路、４１〜４８…導入流路、５１〜５６…排出流路、９０…制御部、９１…システム、１００，２００…流体デバイス、１５０…第５循環流路、１６０…第６循環流路、Ｖ１〜Ｖ１０…バルブ、Ｌ１…検体液（溶液）、Ｌ４…第１混合溶液、Ｌ７…第２混合溶液、Ｌ８…第５試薬液（検出用溶液）、Ｐ…ポンプ、Ｐａ…ポンプバルブ、Ｓ１…第１の連続循環流路（第１種の連続循環流路）、Ｓ２…第２の連続循環流路（第２種の連続循環流路）、Ｓ３…第３の連続循環流路（第２種の連続循環流路）。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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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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