(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留部及び液滴形成流路を有する検体処理チップを用いて検体中の対象成分を処理するための検体処理方法であって、
前記対象成分と、前記対象成分を１分子毎又は１個毎に液滴中に包含させるための所定量の希釈液との混合液を前記貯留部に貯留し、
平板状の前記検体処理チップの主平面における長手方向または短手方向のいずれかを重力方向に一致させた状態で、前記貯留部内の前記混合液を加熱し、前記貯留部内に熱対流を生じさせて前記対象成分と前記希釈液とを混合し、
前記液滴形成流路において、希釈された前記対象成分と、前記対象成分と反応する試薬とを含む液滴を分散媒体中に形成する、検体処理方法。
【請求項２】
前記貯留部のうち、重力方向の下側部分の前記混合液を加熱することにより、前記貯留部内に熱対流を生じさせるための温度分布を形成する、請求項１に記載の検体処理方法。
【請求項３】
重力方向に沿う方向を前記貯留部の縦方向とし、前記長手方向または前記短手方向のいずれか他方に沿う方向を前記貯留部の横方向とした場合に、
前記混合液が前記貯留部に占める縦方向の長さと、前記混合液が前記貯留部に占める横方向の長さとのアスペクト比が、０．１以上１０以下となる所定量の混合液を、前記貯留部に貯留する、請求項１または２に記載の検体処理方法。
【請求項４】
前記混合液を５０℃以上８５℃以下の温度に加熱して前記貯留部内に熱対流を発生させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の検体処理方法。
【請求項５】
１０分未満の所定時間の間、前記混合液を加熱することにより、前記対象成分と前記希釈液との混合を完了させる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の検体処理方法。
【請求項６】
検体処理装置に設置され、前記検体処理装置により供給される検体中の対象成分を処理するための検体処理チップであって、
前記検体処理チップの主平面を構成する平板状の基板と、
前記主平面に沿って形成され、前記対象成分と、前記対象成分を１分子毎又は１個毎に液滴中に包含させるための所定量の希釈液との混合液を貯留するための貯留部を有し、前記検体処理装置に配置された加熱部により発生する熱によって前記貯留部内に熱対流を生じさせ、前記対象成分と前記希釈液とを混合するための希釈流路と、
前記希釈流路において希釈された前記対象成分と、前記対象成分と反応する試薬とを含む液滴を分散媒体中に形成するための液滴形成流路と、を備え、
前記主平面における長手方向または短手方向のいずれかを重力方向に一致させた状態で前記検体処理装置に設置されるように構成されている、検体処理チップ。
【請求項７】
前記希釈流路および前記液滴形成流路がそれぞれ形成された複数の流体モジュールと、
前記基板に配置された各々の前記流体モジュールを接続し、前記希釈流路から前記液滴形成流路に希釈された前記対象成分を移動させるための接続流路とを備える、請求項６に記載の検体処理チップ。
【請求項８】
前記基板の厚さは、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下である、請求項６または７に記載の検体処理チップ。
【請求項９】
直列に接続された複数の前記希釈流路を備え、
前段の前記希釈流路で希釈された前記対象成分と前記希釈液との混合液のうち、所定量の混合液が後段の前記希釈流路に供給される、請求項６〜８のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１０】
前記複数の希釈流路は、全体として、個々の前記希釈流路の希釈倍率を乗じて得られる希釈倍率で前記対象成分を希釈する、請求項９に記載の検体処理チップ。
【請求項１１】
前記複数の希釈流路は、全体として、１０3倍以上１０7倍以下の希釈倍率で前記対象成分を希釈する、請求項９または１０に記載の検体処理チップ。
【請求項１２】
前記希釈流路は、２５倍以上１５００倍以下の希釈倍率で前記対象成分を希釈する、請求項６〜１１のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１３】
前記希釈流路は、前記基板の主表面に沿って延びるように形成されており、前記貯留部に液体を供給するための第１流路を含み、
前記貯留部は、前記主表面に沿う方向において、前記第１流路の流路幅に対して前記貯留部の流路幅が拡大する形状を有している、請求項６に記載の検体処理チップ。
【請求項１４】
前記貯留部は、前記主表面の長手方向に沿う前記貯留部の第１長さと短手方向に沿う第２長さとのアスペクト比が、０．１以上１０以下となる形状を有する、請求項１３に記載の検体処理チップ。
【請求項１５】
前記希釈流路は、前記貯留部内の液体を前記液滴形成流路に送り出すための第２流路をさらに含み、
前記第２流路は、前記貯留部の最大流路幅よりも小さい流路幅を有する、請求項６〜１４のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１６】
前記液滴形成流路は、前記対象成分と前記試薬との混合液が流れる第１チャネルと、前記混合液に対して非混和性を有する前記分散媒体が流れる第２チャネルと、前記第１チャネルと前記第２チャネルとが交わる交差部分とを含む、請求項６〜１５のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１７】
前記希釈流路は、シクロオレフィンポリマーまたはシクロオレフィンコポリマーにより形成されている、請求項６〜１６のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項１８】
前記希釈流路と前記液滴形成流路とは、互いに異なる材料により形成された前記流体モジュールにそれぞれ設けられている、請求項７に記載の検体処理チップ。
【請求項１９】
前記対象成分は、核酸であり、
前記検体処理装置により供給される検体中の前記核酸を、所定量以上の前記液滴を形成するのに必要な数まで増幅するための第１流路をさらに備え、
前記希釈流路は、前記第１流路により増幅された前記核酸と所定量の前記希釈液とを混合する、請求項６〜１８のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項２０】
前記対象成分は、核酸であり、
前記液滴形成流路により形成された前記液滴中の前記核酸を増幅するための第２流路と、
前記第２流路による前記核酸の増幅産物がプライマーに結合した担体を含む前記液滴と、前記液滴を破壊するための試薬とを混合し、前記液滴を破壊するための第３流路と、をさらに備える、請求項６〜１９のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
【請求項２１】
破壊された前記液滴から取り出された前記担体を集めるための第４流路と、
集められた前記担体上の前記増幅産物と標識物質とを反応させるための第５流路と、をさらに備える、請求項２０に記載の検体処理チップ。
【請求項２２】
請求項６〜２１のいずれかに記載の検体処理チップを用いて、検体中の対象成分を処理するための検体処理装置であって、
前記検体処理チップが設置される設置部と、
前記対象成分を含む液体と、前記対象成分を希釈するための希釈液とを前記検体処理チップに供給して移送するための送液部と、
前記検体処理チップ内の貯留部に供給された前記対象成分と前記希釈液との混合液を加熱して、前記貯留部内に熱対流を生じさせるための加熱部とを備え、
前記設置部は、平板状の前記検体処理チップの主平面における長手方向または短手方向のいずれかを重力方向に一致させた状態で、前記検体処理チップを保持するように構成されている、検体処理装置。
【請求項２３】
前記加熱部は、前記検体処理チップの前記貯留部の一部を部分的に加熱することにより、前記貯留部内に熱対流を生じさせるための温度分布を形成する、請求項２２に記載の検体処理装置。
【請求項２４】
前記加熱部は、前記貯留部のうち、重力方向下側の略半分を加熱する、請求項２２または２３に記載の検体処理装置。
【請求項２５】
前記加熱部は、５０℃以上８５℃以下の温度に発熱して、前記混合液を加熱する、請求項２２〜２４のいずれか１項に記載の検体処理装置。
【請求項２６】
前記加熱部は、１０分未満の所定時間の間、前記混合液を加熱することにより、熱対流による前記対象成分と前記希釈液との混合を完了させる、請求項２２〜２５のいずれか１項に記載の検体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
検体処理チップを用いて複数の成分を混合する技術がある（たとえば、特許文献１参照）
【背景技術】
【０００２】
上記特許文献１は、検体処理チップの送液チャネルに複数の成分を注入し、送液チャネル内で複数の成分を混合する技術を開示する。複数の成分は、送液チャネルとよばれる流路内で搬送される過程で混合される。
【０００３】
検体処理チップを用いて複数の成分を混合する技術は、例えば、処理対象の成分を希釈するために、対象成分と希釈液とを混合するために用いられる。近年、検体中の対象成分を、１分子毎又は１個毎に検出する技術（以下、「デジタル検出」という）が求められている。対象成分は、例えば、核酸、タンパク質、細胞などである。デジタル検出では、例えば、対象成分を１分子毎又は１個毎に１つの液滴内に包含させる。このことは、個々の液滴により構成される単位領域内に対象成分を１分子又は１個ずつ配置することから、対象成分を１分子毎又１個毎に「区画化」するという。対象成分を１分子毎又は１個毎に区画化するためには、対象成分を高い希釈倍率で希釈することが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許発明第６５１７２３４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１では、複数の成分を流路内で搬送させながら混合しているため、複数の成分を十分均一に混合するためには、流路の構造や、混合する成分または液体の搬送制御が複雑となる。そのため、検体処理チップを用いてデジタル検出を実行するための処理を行うために、流路構造や対象成分および希釈液の搬送制御を複雑化せずに、対象成分および希釈液を混合することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の第１の局面による検体処理方法は、貯留部及び液滴形成流路を有する検体処理チップを用いて検体中の対象成分を処理するための検体処理方法であって、対象成分と、対象成分を１分子毎又は１個毎に液滴中に包含させるための所定量の希釈液との混合液を貯留部に貯留し、平板状の検体処理チップの主平面における長手方向または短手方向のいずれかを重力方向に一致させた状態で、貯留部内の混合液を加熱し、貯留部内に熱対流を生じさせて対象成分と希釈液とを混合し、液滴形成流路において、希釈された対象成分と、対象成分と反応する試薬とを含む液滴を分散媒体中に形成する。
【０００７】
この発明の第２の局面による検体処理チップは、検体処理装置に設置され、検体処理装置により供給される検体中の対象成分を処理するための検体処理チップであって、検体処理チップの主平面を構成する平板状の基板と、主平面に沿って形成され、対象成分と、対象成分を１分子毎又は１個毎に液滴中に包含させるための所定量の希釈液との混合液を貯留するための貯留部を有し、検体処理装置に配置された加熱部により発生する熱によって貯留部内に熱対流を生じさせ、対象成分と希釈液とを混合するための希釈流路と、希釈流路において希釈された対象成分と、対象成分と反応する試薬とを含む液滴を分散媒体中に形成するための液滴形成流路と、を備え、主平面における長手方向または短手方向のいずれかを重力方向に一致させた状態で検体処理装置に設置されるように構成されている。
【０００８】
この発明の第３の局面による検体処理装置は、上記第２の局面による検体処理チップを用いて、検体中の対象成分を処理するための検体処理装置であって、検体処理チップが設置される設置部と、対象成分を含む液体と、対象成分を希釈するための希釈液とを検体処理チップに供給して移送するための送液部と、検体処理チップ内の貯留部に供給された対象成分と希釈液との混合液を加熱して、貯留部内に熱対流を生じさせるための加熱部とを備え、設置部は、平板状の検体処理チップの主平面における長手方向または短手方向のいずれかを重力方向に一致させた状態で、検体処理チップを保持するように構成されている。                                                        
【発明の効果】
【０００９】
検体処理チップを用いてデジタル検出を実行するための処理を行う場合にも、流路構造や対象成分および希釈液の搬送制御を複雑化せずに、対象成分および希釈液を混合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】検体処理チップの概要を説明するための図である。
【図２】検体処理装置の概要を説明するための図である。
【図３】検体処理チップの構成例を示した斜視図である。
【図４】検体処理チップの基板の構成例を示した平面図である。
【図５】流体モジュールの構成例を示した平面図である。
【図６】基板への流体モジュールの配置例を示した模式的な平面図である。
【図７】基板への流体モジュールの配置例を示した模式的な縦断面図である。
【図８】検体処理チップの第１の変形例を示した縦断面図である。
【図９】検体処理チップの第２の変形例を示した縦断面図である。
【図１０】検体処理装置の構成例を示したブロック図である。
【図１１】バルブの構成例を示した断面図である。
【図１２】液体リザーバーの構成例を示した縦断面図である。
【図１３】液体リザーバー用の蓋の第１の構成例を示した縦断面図である。
【図１４】液体リザーバー用の蓋の第２の構成例を示した縦断面図である。
【図１５】設置部の蓋の第１の構成例を示した縦断面図である。
【図１６】設置部の蓋の第２の構成例を示した縦断面図である。
【図１７】コネクタの第１の構成例を示した縦断面図である。
【図１８】コネクタの第２の構成例を示した縦断面図である。
【図１９】コネクタの第３の構成例を示した模式図である。
【図２０】固定器具の構成例を示した分解図である。
【図２１】検体処理チップを固定した状態の固定器具を示した図である。
【図２２】図２１における検体処理チップの第２面側の図（Ａ）および第１面側の図（Ｂ）である。
【図２３】各種ユニットの設置例を示した模式図である。
【図２４】固定器具におけるヒーターユニットの配置例を示す図（Ａ）、設置部におけるヒーターユニットの配置例を示す模式的な断面図（Ｂ）、希釈流路に対する加熱部（ヒーターユニット）の配置例を示す模式図（Ｃ）である。
【図２５】固定器具における検出ユニットの配置例を示す図（Ａ）および設置部における検出ユニットの配置例を示す模式的な断面図（Ｂ）である。
【図２６】固定器具における磁石ユニットの配置例を示す図（Ａ）および設置部における検出ユニットの配置例を示す模式的な断面図（Ｂ）である。
【図２７】制御部によるバルブの開閉制御の一例を示したフローチャートである。
【図２８】制御部によるバルブの開閉タイミングの制御の一例を示したフローチャートである。
【図２９】制御部による液体リザーバーへの液体の格納処理の一例を示したフローチャートである。
【図３０】エマルジョンＰＣＲアッセイの一例を示すフローチャートである。
【図３１】エマルジョンＰＣＲアッセイにおける処理の進行過程を説明する図である。
【図３２】エマルジョンＰＣＲアッセイに用いられる検体処理チップの構成例を示す図である。
【図３３】第１流路の構成例を示す図である。
【図３４】希釈流路の構成例（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）を示す図である。
【図３５】希釈流路に対する加熱部の配置例（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）を示す図である。
【図３６】希釈流路の熱対流による混合の実験例を説明するための図である。
【図３７】希釈流路の熱対流による混合に関する第１のシミュレーションを説明するための図（Ａ）および（Ｂ）である。
【図３８】第１のシミュレーションに用いた貯留部の寸法を説明するための図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）である。
【図３９】第１のシミュレーションに用いた貯留部の加熱領域を示した図（Ａ）、（Ｂ）である。
【図４０】貯留部の実施例１および比較例１のシミュレーション結果を示す図である。
【図４１】貯留部の実施例２および比較例２のシミュレーション結果を示す図である。
【図４２】第２のシミュレーションに用いた貯留部（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６）の条件設定を示す図である。
【図４３】第２のシミュレーションの結果（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６）を示す図である。
【図４４】希釈流路の他の構成例を示す図である。
【図４５】液滴形成流路の構成例を示す図である。
【図４６】エマルジョンが形成される交差部分の第１の例を示した拡大図である。
【図４７】エマルジョンが形成される交差部分の第２の例を示した拡大図である。
【図４８】第２流路の構成例を示す図である。
【図４９】第３流路の構成例を示す図である。
【図５０】第４流路の構成例を示す図である。
【図５１】第４流路により磁性粒子を洗浄・濃縮する動作例を示す図である。
【図５２】第５流路の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
［検体処理チップの概要］
図１を参照して、本実施形態による検体処理チップの概要について説明する。
【００１３】
本実施形態による検体処理チップ１００は、検体処理装置５００（図２参照）に設置され、検体処理装置５００により供給される検体中の対象成分を処理するためのチップである。検体処理チップ１００は、対象成分を含む液体を受け入れ可能に構成されており、検体処理装置５００にセットされることにより、検体処理装置５００による検体処理を行えるようにするためのカートリッジ型のチップである。また、検体処理チップ１００は、後述するように、所望の処理工程を実施するための微細な流路が形成されたマイクロ流体チップである。流路は、たとえば、断面寸法（幅、高さ、内径）が０．１μｍ〜１０００μｍのマイクロ流路である。
【００１４】
検体処理チップ１００は、検体中の対象成分を１分子毎又は１個毎に検出するための所定の検体処理を実施するように構成されている。対象成分は、例えば、核酸または細胞などである。検体処理チップ１００には、患者から採取された体液や血液（全血、血清または血漿）などの液体、または、採取された体液や血液に所定の前処理を施して得られた液体が検体として注入される。たとえば、血液などから所定の前処理によって核酸を抽出した抽出液が検体処理チップ１００に注入される。対象成分の抽出を検体処理チップ１００の内部で行ってもよい。
【００１５】
検体処理チップ１００に注入された対象成分を含む液体は、検体処理装置５００によって検体処理チップ１００内を送液される。対象成分を含む液体が送液される過程で、複数の工程による処理が所定の順序で実施される。複数の処理工程の結果、検体処理チップ１００内では、対象成分を検出するのに適した測定用試料が生成される。
【００１６】
検体処理チップ１００は、希釈流路１７０と、液滴形成流路１１０とを備える。希釈流路１７０と、液滴形成流路１１０とは、この順序で対象成分１０を含む液体が供給されるように直列的に配列されている。なお、希釈流路１７０と、液滴形成流路１１０との間に、別の流路が介在してもよい。
【００１７】
検体処理チップ１００の流路は、検体処理チップ１００の入口部分から注入された液体を流すことができればどのような構造であってもよい。流路は、たとえば検体処理チップ１００を構成する基板の表面に形成された溝、または基板の内部に形成された空間として形成される。また、たとえば個々の流路が形成された流体モジュールを基板に取り付けることによって、各流路を備えた検体処理チップ１００が構成されてもよい。
【００１８】
流路は、その流路内で行う処理に応じた形状を有する。流路は、その流路内で行う処理に応じた流路幅、流路高さあるいは流路深さ、流路長さ、容積を有するように形成される。流路は、たとえば細長い管状の通路あるいはチャネルにより構成される。チャネルは、直線状、曲線状、ジグザグ形状などの形状とすることができる。後述するが、流路は、たとえば流路幅や高さなどの流路寸法が変化する形状（図３３参照）、流路の一部または全部が検体処理チップ１００の表面に沿って平面状に拡がる形状（図５０参照）、流入する液体を貯留可能な形状などであってもよい。
【００１９】
対象成分である核酸１０に対してデジタル検出を実行する場合、対象成分である核酸１０の希釈が要求される場合がある。希釈流路１７０は、デジタル検出のために、対象成分である核酸１０を希釈液１８により希釈する。検体処理チップ１００でデジタル検出を実行するため、希釈流路１７０は、対象成分である核酸１０を、たとえば約１０００倍から数万倍あるいは数百万倍の希釈倍率で希釈する。微細なマイクロ流路によって構成されるマイクロ流体チップにおいて、流路の構造や、対象成分１０と希釈液１８の搬送制御が複雑となる場合には、デジタル検出を実行するための上記希釈倍率を達成することは難しい。
【００２０】
希釈液１８により対象成分１０を希釈する場合、対象成分１０と希釈液１８との混合液中で、対象成分１０が十分に混合され分散していることが望ましい。希釈流路１７０は、貯留部１７３を有し、検体処理装置５００に配置された加熱部５６０により発生する熱によって貯留部１７３内に熱対流を生じさせ、対象成分１０と希釈液１８とを混合するように構成されている。この他、希釈流路１７０は、貯留部１７３に液体を供給する流路、貯留部１７３から液体を送り出す流路を含むことができる。
【００２１】
貯留部１７３は、対象成分１０と、対象成分１０を１分子毎又は１個毎に液滴中に包含させるための所定量の希釈液１８との混合液を貯留するように構成されている。対象成分１０が所定量の希釈液１８と混合されることで、対象成分が限界希釈され、統計学的に、液滴形成流路１１０において形成される個々の液滴１４中に対象成分１０が１分子毎又は１個毎に包含されていると言える状態となる。ある濃度に希釈した場合の、液滴１４に包含される対象成分１０の分子数または個数は、統計学的にはポアソン分布に従い、確率的に算出することが可能である。貯留部１７３によって対象成分１０が予め算出された希釈倍率に希釈された場合でも、個々の液滴１４に包含される対象成分１０の数は、０個、１個または複数個の場合がある。しかし、液滴形成流路１１０において形成される多数の液滴１４の各々が包含する対象成分１０の数が、たとえば平均して０より大きく１以下になるとき、統計学的には対象成分１０を包含する液滴１４の大多数が１分子又は１個の対象成分１０を含む。
【００２２】
貯留部１７３は、デジタル検出を実行するための希釈倍率を達成可能な希釈液量に対応する容量を有する。貯留部１７３は、たとえば矩形やひし形、円形状、楕円形状といった簡易な形状である。これにより貯留部１７３内の広い範囲にわたる熱対流を容易に発生させることができる。貯留部１７３には、流路中の強制流れによって複数成分を混合する場合に採用される蛇行形状の流路のような複雑な構造は要しない。希釈流路１７０は、貯留部１７３内に希釈液１８と対象成分である核酸１０とを貯留した状態で、熱対流によって核酸１０と希釈液１８とを混合する。そのため、対象成分１０と希釈液１８とを搬送するために複雑な制御は要しない。
【００２３】
液滴形成流路１１０は、希釈流路１７０において希釈された対象成分１０と、対象成分１０と反応する試薬１１とを含む液滴１４を分散媒体１５中に形成するように構成されている。これにより、液滴形成流路１１０は、対象成分１０を統計学的に１分子毎又は１個毎に液滴１４中に包含させる。
【００２４】
たとえば、対象成分１０が核酸である場合、核酸１０は、希釈流路１７０で希釈されて、液滴形成流路１１０に注入される。対象成分である核酸１０が希釈流路１７０において希釈されているため、核酸１０が液滴１４に包含される場合、液滴１４内には対象成分である核酸１０の１分子のみが液滴１４に包含される。なお、対象成分である核酸１０が希釈流路１７０で希釈されているため、液滴形成流路１１０で形成される全ての液滴１４に核酸１０が包含されるとは限らない。例えば、核酸１０は、液滴形成流路１１０で形成される全液滴１４のうちの約２０％の液滴１４に包含され、核酸１０と担体１３の双方を包含する液滴１４は、液滴形成流路１１０で形成される全液滴１４の約５％以下である。
【００２５】
たとえば、対象成分と試薬との混合液は水系であり、分散媒体１５は油系である。分散媒体１５には、たとえば混合液に対して非混和性を有するオイルなどの液体が用いられる。液滴形成流路１１０では、たとえば、分散媒体１５の流れ方向と交差する方向から混合液が供給され、混合液の流れが分散媒体１５の流れによってせん断されることにより、分散媒体１５中に混合液の液滴１４が形成される。液滴形成流路１１０では、分散媒体１５の流れの中に微少量の混合液を間欠的に供給して液滴１４を形成してもよい。液滴形成流路１１０では、混合液の液滴１４が分散媒体１５中に分散されたエマルジョンが形成される。
【００２６】
対象成分１０が核酸である場合、液滴形成流路１１０は、対象成分である核酸１０、核酸１０の増幅反応のための試薬１１、及び、核酸１０と結合するプライマー１２が付加された担体１３の混合液を含む液滴１４を分散媒体１５中に形成する。たとえば、液滴形成流路１１０には、核酸１０を含む液体、増幅反応のための試薬１１および担体１３を含む液体が、それぞれ供給され、液滴形成流路１１０内で混合される。これらの液体は、混合液の状態で液滴形成流路１１０に供給されてもよい。増幅反応のための試薬１１は、ＤＮＡポリメラーゼなどのＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  Ｃｈａｉｎ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ）に必要な物質を含んでいる。担体１３には、非磁性の粒子または磁性粒子を用いることができる。
【００２７】
液滴形成流路１１０において形成された液滴１４は、デジタル検出を実行するための処理を行う外部装置に移送するために、検体処理チップ１００から排出されてもよいし、検体処理チップ１００内の他の流路に移送されてもよい。デジタル検出を実行するための処理の一例として、液滴形成流路１１０で形成された液滴１４中の核酸１０を液滴１４内で増幅するためのＰＣＲ処理、核酸１０の増幅産物がプライマー１２に結合した担体１３を含む液滴１４を破壊する処理、破壊された液滴１４から取り出された担体１３を集めて、集められた担体１３上の増幅産物と、増幅産物を検出するための標識物質とを反応させるハイブリダイゼーション処理、などが順次行われる。標識物質は、検出対象のＤＮＡに特異的に結合するように設計され、光学的信号として蛍光を発する物質である。この場合、レーザー照射によって発生した蛍光を検出器によって検出するフローサイトメトリー法などを用いて、標識に基づく核酸の検出が可能である。
【００２８】
検体処理チップ１００は、これらの各処理を実施するための流路をさらに備えていてもよい。その場合、デジタル検出を実行するための一連の検体処理の大部分または全部を、検体処理チップ１００によって実施できるようになる。
【００２９】
本実施形態の検体処理チップ１００および検体処理方法において、希釈流路１７０の貯留部１７３では、熱対流によって対象成分１０と希釈液１８とを混合するので、たとえば矩形やひし形といった簡易な形状に形成できる。そのため、貯留部１７３に蛇行形状の流路のような複雑な構造は要しない。希釈流路１７０は、貯留部１７３内に希釈液１８と対象成分１０とを貯留した状態で、熱対流によって対象成分１０と希釈液１８とを混合するため、対象成分１０と希釈液１８とを搬送するために複雑な制御は要しない。その結果、検体処理チップ１００を用いてデジタル検出を実行するための処理を行う場合にも、流路構造や対象成分１０および希釈液１８の搬送制御を複雑化せずに、対象成分１０および希釈液１８を混合することができる。
【００３０】
［検体処理装置の概要］
次に、本実施形態による検体処理装置の概要について説明する。
【００３１】
検体処理装置５００は、検体処理チップ１００を用いて検体中の対象成分を処理するための検体処理装置である。
【００３２】
検体処理装置５００は、検体処理チップ１００が設置される設置部５１０と、送液部５２０と、加熱部５６０とを備える。
【００３３】
設置部５１０は、検体処理チップ１００に対応させた形状に形成され、検体処理チップ１００を支持する。設置部５１０は、検体処理チップ１００の流路との接続や、検体処理チップ１００内での各種処理工程に用いるユニットを設置するため、検体処理チップ１００の主表面および裏面の少なくとも一方を開放するような構造を有する。
【００３４】
送液部５２０は、核酸１０などの対象成分を含む液体と、対象成分１０を希釈するための希釈液１８とを検体処理チップ１００に供給して移送する機能を有する。送液部５２０は、たとえば、ポンプおよびバルブの組み合わせにより構成され、圧力により検体処理チップ１００内の液体を移送する。これにより、送液部５２０は、貯留部１７３内に対象成分１０と希釈液１８とを供給した後で貯留部１７３内に保持させ、熱対流による混合が完了するまでの間、対象成分１０と希釈液１８との混合液を貯留部１７３内に保持できる。
【００３５】
送液部５２０は、対象成分１０を含む液体および希釈液１８を供給するだけでなく、たとえば検体処理チップ１００内で使用される各種の試薬を検体処理チップ１００に供給する。送液部５２０は、たとえば、核酸を含む液体を収容するリザーバーや、希釈液１８を含む各種の試薬を収容するリザーバーと接続され、液体および試薬の供給を行う。
【００３６】
また、送液部５２０は、陽圧の供給によって検体処理チップ１００内の液体を工程の順序に従って進めたり、検体処理チップ１００内から液体を排出させたりできる。送液部５２０は、陰圧の供給によって検体処理チップ１００の液体を移送したり、排出させたりしてもよい。
【００３７】
送液部５２０の制御は、たとえば、液体の供給経路に設けた流量センサや圧力センサなどにより、送液部５２０の供給圧力を制御することにより行う。送液部５２０にシリンジポンプやダイアフラムポンプなどの定量ポンプが用いられる場合などには、流量センサは必ずしも必要でない。
【００３８】
加熱部５６０は、検体処理チップ１００内の貯留部１７３に供給された対象成分１０と希釈液１８との混合液を加熱する。加熱部５６０は、貯留部１７３内の混合液を加熱して、相対的に暖かい領域と相対的に冷たい領域とができるように温度分布を形成する。貯留部１７３内の混合液中に温度分布が形成されることにより、加熱部５６０は、貯留部１７３内に熱対流を生じさせる。混合液の熱対流によって、対象成分１０と希釈液１８との混合が促進される。
【００３９】
加熱部５６０は、たとえば電熱線などの電気エネルギーを熱エネルギーに変換する熱電素子を備え、加熱部５６０自体が発熱して検体処理チップ１００を加熱する。加熱部５６０は、たとえば光または電磁気などを利用して検体処理チップ１００あるいは貯留部１７３内の液体を加熱してもよい。加熱部５６０は、たとえば貯留部１７３の一部分を加熱することにより、貯留部１７３内の混合液中に温度分布を形成する。加熱部５６０自体が温度分布を有している場合、加熱部５６０は、貯留部１７３の全部を加熱してもよい。
【００４０】
検体処理チップ１００において希釈処理および液滴形成処理以外の処理をさらに実施する場合、検体処理装置５００は、実施する処理工程に用いる処理ユニットをさらに備えていてもよい。各種の処理工程に用いる処理ユニットとしては、たとえば、ＰＣＲ処理に際して液体の温度サイクルを制御するヒーターユニットまたは冷却ユニット、液体に磁力を作用させる磁石ユニット、液体の撮像を行うカメラユニットや検出ユニットなどである。これらの処理ユニットは、複数の流路の少なくともいずれかに対応して設けられ、対応する流路において処理工程を実施する際に作動するように構成される。その場合、デジタル検出を実行するための一連の検体処理の大部分または全部を、検体処理装置５００によって実施できるようになる。
【００４１】
検体処理装置５００は、検体処理チップ１００を用いて核酸検出のための一連の検体処理を実施する。すなわち、検体処理装置５００は、送液部５２０により、希釈流路１７０に、対象成分１０と希釈液１８とを供給する。検体処理装置５００は、加熱部５６０により貯留部１７３に熱を与えて、希釈流路１７０の貯留部１７３内に熱対流を発生させる。
【００４２】
以上のように、本実施形態では、検体処理装置５００は、貯留部１７３内に貯留された対象成分１０および希釈液１８の混合液を加熱する加熱部５６０を備えることにより、熱対流によって対象成分１０と希釈液１８とを混合させる。熱対流を利用して混合を行うため、希釈流路１７０の貯留部１７３を、たとえば矩形やひし形といった簡易な形状にすることができる。希釈流路１７０は、上記貯留部１７３内に希釈液１８と対象成分１０とを貯留した状態で、熱対流によって対象成分１０と希釈液１８とを混合するため、対象成分１０と希釈液１８とを搬送するために複雑な制御は要しない。その結果、検体処理チップ１００を用いてデジタル検出を実行するための処理を行う場合にも、流路構造や対象成分１０および希釈液１８の搬送制御を複雑化せずに、対象成分１０および希釈液１８を混合することができる。
【００４３】
［検体処理チップの構成例］
図３は、本実施形態の検体処理チップ１００の構成例を示す。検体処理チップ１００は、流体モジュール２００と、基板３００とを含む。基板３００上には、流体モジュール２００が設置される。流体モジュール２００は、たとえば、希釈流路１７０と、液滴形成流路１１０とを備える。
【００４４】
図４は、基板３００の構成例を示す。基板３００は、平板形状を有し、主表面である第１面３０１および第２面３０２（図３参照）を有する。検体処理チップ１００は、基板３００に平板状の流体モジュール２００が設置された板状の部材である。基板３００の第１面３０１は、検体処理チップ１００の主表面ということができる。以下、第１面３０１を「主表面３０１」と言う場合がある。第２面３０２は、第１面３０１とは反対の面である。図３では図中の基板３００の上面を第１面３０１としているが、第１面３０１が下面であってもよい。基板３００は、剛性を有する材質で形成される。たとえば、基板３００はガラスにより形成されている。これにより、処理工程に応じて流体モジュール２００に供給する液体の圧力を高くする場合でも、基板３００に十分な耐圧力性能を確保できる。基板３００は、たとえば、長手方向Ｙに延びる長辺と、短手方向Ｘに延びる短辺とを含む長方形状を有する。
【００４５】
基板３００の厚さｄ（図３参照）は、たとえば、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。これにより、流体モジュール２００に形成される流路の流路高さ（およそ１０μｍ〜５００μｍのオーダー）と比較して、基板３００を十分大きな厚みを有するように形成できる。容易に、基板３００に十分な耐圧力性能を確保する観点から、基板３００の厚さｄは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましい。
【００４６】
基板３００は、たとえば、流体モジュール２００に液体を注入するための貫通孔３１０を有する。貫通孔３１０は、基板３００を厚み方向に貫通する貫通孔である。貫通孔３１０は、流体モジュール２００の流路と接続される他、検体処理チップ１００内に液体や試薬を供給するためのポート１０１（図７参照）や、検体処理チップ１００内から液体を回収するためのポート１０２（図７参照）として機能できる。これにより、流路を形成した流体モジュール２００よりも耐圧力性能を確保しやすい基板３００を介して液体を注入できる。そのため、容易に、十分な圧力での液体注入が可能となる。
【００４７】
なお、検体処理チップ１００のポート１０１やポート１０２は、貫通孔３１０以外により構成されてもよい。たとえば、ポート１０１およびポート１０２は、流体モジュール２００に形成されていてもよい。
【００４８】
図４の例では、基板３００は、４行×６列の貫通孔３１０を２組有する。基板３００に貫通孔３１０を複数組設ける場合、流体モジュール２００を、基板３００上に複数列構成できる。この場合、１つの検体処理チップ１００で、検体処理を並列実施できるようになる。基板３００に設けられる貫通孔３１０の個数および組数は、図４の例に限定されない。基板３００は、８行×６列の貫通孔３１０を１組有してもよい。
【００４９】
貫通孔３１０は、たとえば、基板３００上に所定のピッチで配置される。図４の例では、各貫通孔３１０は、縦方向のピッチＶ、横方向のピッチＨで配列されている。この場合、流体モジュール２００を、基板３００上にピッチ単位の任意の位置に配置して、流路を任意の貫通孔３１０に接続できる。そのため、流体モジュール２００の流路形状などの構造を変更する場合でも基板３００側の構造を変更させる必要がなく、設計変更に柔軟に対応できる。
【００５０】
図５は、流体モジュール２００の構成例を示す。この構成例では、流体モジュール２００は、希釈流路１７０および液滴形成流路１１０を備え、第１流路１６０、第２流路１２０、第３流路１３０、第４流路１４０および第５流路１５０をさらに備えている。
【００５１】
流体モジュール２００は、検体や試薬等の液体が流れる流路であるチャネル２０１と、貫通孔３１０と接続する接続部２０２とを有する。接続部２０２は、液体をチャネル２０１に注入するため、もしくは、チャネル２０１から液体を吸い出すために用いられる。各流路は、これらのチャネル２０１と接続部２０２との組み合わせにより構成されている。流体モジュール２００の詳細は後述する。
【００５２】
接続部２０２は、基板３００上に所定のピッチＶおよびＨで形成された貫通孔３１０に対応する位置に配置され、貫通孔３１０と接続する。すなわち、接続部２０２は、基板３００の貫通孔３１０のピッチＶおよびＨの整数倍のピッチで、流体モジュール２００上に配置される。チャネル２０１は、所定のピッチで配置された接続部２０２の間を接続するように配置される。
【００５３】
図６および図７に、基板３００への流体モジュール２００の配置例を示す。図６の例では、流体モジュール２００の接続部２０２は、それぞれ、基板３００の対応する貫通孔３１０と位置が重なるように配置される。流体モジュール２００の接続部２０２と基板３００の貫通孔３１０とを対応させることにより、別個に形成された流体モジュール２００と基板３００とを接合する場合でも、容易に、それぞれの接続部２０２と、対応する貫通孔３１０とを、まとめて接続させることができる。
【００５４】
貫通孔３１０は、基板３００上に配置される各種流体モジュール２００と接続するために必要な位置にのみ形成されていてもよい。図６の例では、たとえば、流体モジュール２００の接続部２０２ａ〜２０２ｍに対応して、実線で示した貫通孔３１０ａ〜３１０ｍの位置にそれぞれ貫通穴が形成されている。これにより、基板３００の構造をさらに簡素化できる。図４に示したように基板３００の全体に所定のピッチで貫通孔３１０を形成してもよい。
【００５５】
流体モジュール２００は、たとえば、基板３００と固相接合により接続される。固相接合は、たとえば、接合面をプラズマ処理してＯＨ基を形成し、接合面同士を水素結合により接合する方法や、真空圧接などの方法を採用することができる。固相接合により、流体モジュール２００と基板３００とを強固に接合できる。これにより、流体モジュール２００に供給する液体の圧力を高くする場合でも、基板３００に十分な耐圧力性能を確保できる。なお、流体モジュール２００は、接着剤等によって基板３００と接続されてもよい。
【００５６】
基板３００は、複数の工程の少なくとも１つで用いられる検査用の液体を検体処理チップ１００に注入するための貫通孔３１０を含むことができる。液体を注入するための貫通孔３１０は、基板３００に配置された流体モジュール２００の少なくとも１つの接続部２０２と接続される。
【００５７】
図６および図７の例では、基板３００の貫通孔３１０ａ〜３１０ｊ、３１０ｌおよび３１０ｍが、液体を注入するためのポート１０１として機能する。貫通孔３１０ａ〜３１０ｊ、３１０ｌおよび３１０ｍは、流体モジュール２００の接続部２０２ａ〜２０２ｊ、２０２ｌおよび２０２ｍと、それぞれ接続している。貫通孔３１０ｋが、流体モジュール２００の接続部２０２ｋと接続し、液体を回収するためのポート１０２として機能する。
【００５８】
検体や試薬は、コネクタ４００（図７参照）等の冶具を介してポート１０１として機能する貫通孔３１０に注入される。コネクタ４００等の冶具は、貫通孔３１０の流体モジュール２００側の端部とは反対側の端部に接続される。すなわち、コネクタ４００等の冶具は、流体モジュール２００が配置された基板３００の第１面３０１とは反対の第２面３０２に設置される。
【００５９】
希釈流路１７０、液滴形成流路１１０および第１流路１６０〜第５流路１５０を、複数の流体モジュール２００に分割して形成してもよい。図８に示す例において、検体処理チップ１００は、希釈流路１７０および液滴形成流路１１０がそれぞれ形成された複数の流体モジュール２００と、複数の流体モジュール２００が配置される基板３００と、基板３００に配置された各々の流体モジュール２００を接続し、希釈流路１７０から液滴形成流路１１０に希釈された対象成分を移動させるための接続流路３５０とを備える。これにより、希釈流路１７０および液滴形成流路１１０をそれぞれ別個の流体モジュール２００に形成できるので、レイアウト上の制約を低減してそれぞれの流路形状を容易に最適化することができる。
【００６０】
図８の例では、検体処理チップ１００は、３つの流体モジュール２００ａ、２００ｂおよび２００ｃを備えている。接続流路３５０は、複数の流体モジュール２００ａ〜２００ｃ間を接続して液体を送るように構成されている。
【００６１】
複数の流体モジュール２００は、それぞれ、基板３００に別個に設けられている。つまり、複数の流体モジュール２００は、共通の部材に形成された複数の要素部分ではなく、互いに独立した別部品として構成されている。それぞれの流体モジュール２００は、たとえば樹脂やガラスなどにより形成されたブロック体に流路が形成された構造を有する。また、複数の流体モジュール２００は、互いに離間した状態で、基板３００に設置されている。これらの複数の流体モジュール２００がそれぞれ基板３００に設置され、接続流路３５０を介して接続されることによって、流体モジュール間で液体移送ができる。
【００６２】
図８の例では、流体モジュール２００ａ、２００ｂおよび２００ｃは、それぞれ、液滴形成流路１１０、希釈流路１７０および第１流路１６０〜第５流路１５０のうちの１または複数を分担して備えている。一例としては、流体モジュール２００ａ、２００ｂおよび２００ｃのそれぞれに、第１流路１６０および希釈流路１７０、液滴形成流路１１０および第２流路１２０、第３流路１３０〜第５流路１５０が、それぞれ個別に形成されている。個々の流体モジュール２００に分担させる流路の組み合わせはこれに限られない。
【００６３】
この例では、基板３００は、隣接する流体モジュール２００ａ、２００ｂおよび２００ｃの間をそれぞれ接続する基板流路３２０を備える。図８の例では、接続流路３５０が基板３００に一体形成された基板流路３２０により構成されている。これにより、基板流路３２０を介して、液滴形成流路１１０、希釈流路１７０および第１流路１６０〜第５流路１５０のそれぞれに、処理工程の順序に従った所定の順序で液体を移送できる。接続流路３５０は、たとえば流体モジュール２００および基板３００とは別個に設けられる管部材などにより構成されてもよい、基板流路３２０と管部材などとの組み合わせにより流体モジュール２００同士を接続してもよい。
【００６４】
また、図９の構成例では、検体処理チップ１００は、第１流体モジュール２１０が配置された第１面３０１とは反対の第２面３０２に、隣接する第１流体モジュール２１０ａ、２１０ｂおよび２１０ｃの間をそれぞれ接続するための第２流体モジュール２２０を備えている。基板３００には、貫通孔３１０が形成されており、基板流路３２０は形成されていない。図９の例では、接続流路３５０が基板３００に一体形成された貫通孔３１０と、第２流体モジュール２２０とにより構成されている。
【００６５】
第２流体モジュール２２０には、貫通孔３１０と接続するための接続部２２２と、接続部２２２同士をつなぐチャネル２２１とが形成されている。第１流体モジュール２１０ａから排出された液体は、貫通孔３１０および第２流体モジュール２２０を介して、隣接する第１流体モジュール２１０ｂに移送される。第２流体モジュール２２０の一方の接続部２２２に流入した液体は、チャネル２２１を通り、他方の接続部２２２から排出され、貫通孔を通って第１流体モジュール２１０ｂに流入する。同様に、第１流体モジュール２１０ｂから排出された液体は、貫通孔３１０および第２流体モジュール２２０を介して、隣接する第１流体モジュール２１０ｃに移送される。
【００６６】
これにより、液滴形成流路１１０、希釈流路１７０および第１流路１６０〜第５流路１５０を複数の流体モジュール２００に分割して形成し、基板３００には貫通孔３１０のみを形成する構成であっても、第２流体モジュール２２０を介して、液滴形成流路１１０、希釈流路１７０および第１流路１６０〜第５流路１５０のそれぞれに処理工程の順序に従った所定の順序で液体を移送できる。
【００６７】
なお、第２流体モジュール２２０に、液滴形成流路１１０、希釈流路１７０および第１流路１６０〜第５流路１５０のうちの１または複数を形成してもよい。その場合、第１流体モジュール２１０ａ、２１０ｂおよび２１０ｃと、第２流体モジュール２２０とに、それぞれ、液滴形成流路１１０、希釈流路１７０および第１流路１６０〜第５流路１５０のうちの１または複数が分担して形成される。
【００６８】
図８および図９の構成例のように、液滴形成流路１１０、希釈流路１７０および第１流路１６０〜第５流路１５０を、それぞれ、複数の流体モジュール２００や２１０に個別に形成する場合には、個々の流体モジュール２００（２１０）の材料、流路寸法（幅および深さ）、流体モジュール２００（２１０）自体の寸法などの流体モジュールの構造を互いに異ならせることができる。すなわち、それぞれの流体モジュールの構造を、液滴形成流路１１０、希釈流路１７０および第１流路１６０〜第５流路１５０のそれぞれにおける処理工程に合わせて最適化することができる。
【００６９】
たとえば、第１流体モジュール２１０ａ、２１０ｂおよび２１０ｃが、それぞれ異なる材料により形成される。それぞれの流体モジュールに形成された流路の種類に応じて、好適な材質の材料を選択して流体モジュール２００を形成できる。
【００７０】
具体的には、希釈流路１７０は、貯留部１７３の内壁面に対象成分１０が付着しにくい材質の材料により構成するのが好ましい。そのような材料は、たとえばシクロオレフィンポリマー（ＣＯＣ）またはシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＰ）である。これにより、希釈された混合液を貯留部１７３から移送する際に、対象成分１０が貯留部１７３の内壁面に付着してしまうことを抑制できる。
【００７１】
液滴形成流路１１０において、分散媒体１５としてオイルを使用し、水系の混合液と油系の分散媒体とが存在する場合、液滴形成流路１１０には、疎水性を有する材料や、フッ化処理が施された材料により構成するのが好ましい。そのような材料としては、たとえばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）などである。これにより、混合液の液滴１４が液滴形成流路１１０の内壁面に付着することなく、分散媒体１５中に均一な形状の液滴１４を効率よく形成できる。
【００７２】
たとえば、図９における一構成例では、第１流体モジュール２１０ａおよび２１０ｂに、それぞれ希釈流路１７０と液滴形成流路１１０が形成される。希釈流路１７０を有する第１流体モジュール２１０ａは、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＣ）またはシクロオレフィンコポリマー（ＣＯＰ）により形成される。液滴形成流路１１０を有する流体モジュール２１０ｂは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）またはポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）により形成される。したがって、希釈流路１７０および液滴形成流路１１０が互いに異なる材料により形成された流体モジュール２００（２１０）にそれぞれ設けられている。これにより、検体処理チップ１００において希釈流路１７０および液滴形成流路１１０をそれぞれの機能に適した材料により構成できるので、個々の流路での処理効率が向上し、検体処理チップ１００の処理性能が向上する。
【００７３】
［検体処理装置の構成例］
図１０は、検体処理装置５００の構成例を示す。検体処理装置５００は、検体処理チップ１００への液体注入、検体処理チップ１００からの液体回収、検体処理チップ１００内で生じた反応の検出等の機能を有する。
【００７４】
図１０の構成例では、送液部５２０は、液体を駆動するための圧力を制御するポンプ５２１と、液体に対する圧力供給のオンオフを制御するためのバルブ５２２とを含む。また、送液部５２０は、検体処理チップ１００に注入する液体を収容するための液体リザーバー５２３と、検体保持部５２４とを含む。また、送液部５２０は、検体処理チップ内を流れる液体のフローレートを計測する流量センサ５２５を備える。
【００７５】
ポンプ５２１、液体リザーバー５２３、バルブ５２２および流量センサ５２５は、送液管５２６により順番に接続されている。検体処理装置５００は、ポンプ５２１、液体リザーバー５２３及びバルブ５２２によって、コネクタ４００を介して、検体処理チップ１００への液体注入や検体処理チップ１００からの液体回収を行う。図１０の例では、一組のポンプ５２１、液体リザーバー５２３およびバルブ５２２が、所定のコネクタ４００に対応する。たとえば、検体処理装置５００は、検体処理チップ１００に接続可能なコネクタ４００の数（即ち、ポートの行数）と同数の組のポンプ５２１、液体リザーバー５２３およびバルブ５２２を有する。但し、少なくとも１つの液体リザーバー５２３は、検体を保持する検体保持部５２４として構成される。
【００７６】
たとえば、１つのポンプ５２１に対して、複数の液体リザーバー５２３および複数のバルブ５２２を接続してもよい。バルブ５２２によって経路切替を行うことにより、共通のポンプ５２１で複数の液体や試薬を検体処理チップ１００に供給できる。
【００７７】
ポンプ５２１は、液体リザーバー５２３や検体保持部５２４に、圧力を付与する。ポンプ５２１が液体リザーバー５２３に陽圧を付加することで、液体リザーバー５２３から液体が送出される。ポンプ５２１が液体リザーバー５２３に陰圧を付加することで、検体処理チップ１００から液体リザーバー５２３に液体が流入する。ポンプ５２１は、たとえば、空気圧を供給するプレッシャーポンプである。この他、ポンプ５２１として、シリンジポンプ、ダイアフラムポンプなどが採用できる。
【００７８】
検体処理装置５００は、制御部５３０を備える。制御部５３０は、各ポンプ５２１の動作を個別に制御できる。制御部５３０は、各ポンプ５２１を個別に制御することにより、検体処理チップ１００に配置された各流路の各々に対して個別の送液制御が可能となる。
【００７９】
制御部５３０は、たとえば、希釈流路１７０での希釈処理の後、液滴形成流路１１０、第２流路１２０および第３流路１３０に核酸１０を含む液体が連続的に流れるように、送液部５２０を制御する。これにより、検体処理に要する時間を容易に短縮できる。
【００８０】
図１０の構成では、流量センサ５２５は、送液管５２６を流れる液体のフローレート（単位の例：μＬ／ｍｉｎ）を検出する。流量センサ５２５は、フローレートの検出結果をポンプ５２１にフィードバックする。ポンプ５２１は、流量センサ５２５からのフィードバックに応じて、圧力を制御する。
【００８１】
流量センサ５２５は、制御部５３０にフィードバックしてもよい。制御部５３０は、流量センサ５２５により計測されたフローレートに基づいて、液体を移送するための送液部５２０の圧力を制御する。これにより、核酸を含む検体や試薬を検体処理チップ１００に供給する際の供給圧力を正確に制御できる。
【００８２】
コネクタ４００は、たとえば、設置部５１０の後述する蓋６２１に設けられている。コネクタ４００は、送液管５２６と接続している。コネクタ４００は、検体等の液体は、コネクタ４００を介して、検体処理チップ１００に送液される。また、検体処理チップ１００から、コネクタ４００を介して、液体が回収される。
【００８３】
検体処理チップ１００は、設置部５１０にセットされる。たとえば、検体処理チップ１００は基板３００の第２面３０２が上側になるように保持され、貫通孔３１０の第２面３０２側の端部とコネクタ４００とが接続される。
【００８４】
また、たとえば、設置部５１０は、平板状の検体処理チップ１００の主平面（すなわち、基板３００の第１面３０１）における長手方向または短手方向のいずれかを重力方向に一致させた状態で、検体処理チップ１００を保持するように構成されている。検体処理チップ１００が矩形板状形状の場合、設置部５１０は、検体処理チップ１００の長辺または短辺を重力方向に略一致させた状態で検体処理チップ１００を保持する。
【００８５】
言い換えると、設置部５１０は、基板３００の第１面３０１および第２面３０２が重力方向に対して略平行となるように、検体処理チップ１００を保持する。これにより、平板状の検体処理チップ１００に沿って形成される希釈流路１７０の貯留部１７３を重力方向に沿って配置できるので、熱対流を効果的に発生させることができる。設置部５１０は、基板３００の第１面３０１および第２面３０２が重力方向に対して９０度未満の所定角度傾くように、検体処理チップ１００を保持してもよい。熱対流のために貯留部１７３をなるべく重力方向に沿って配置することが好ましいので、所定角度は０度に近いほど好ましい。
【００８６】
検体処理チップ１００は、設置部５１０に設置するための固定器具４５０を備えてもよい。固定器具４５０は、設置部５１０から分離できてもよいし、設置部５１０に固定されていてもよい。
【００８７】
この他、検体処理装置５００は、モニタ５３１、入力部５３２、および、読取部５３３などを備えることができる。モニタ５３１には、制御部５３０により、検体処理装置５００の動作に応じた所定の表示画面が表示される。検体処理装置５００が外部のコンピュータ（図示せず）と接続され、コンピュータのモニタ上に画面表示をしてもよい。入力部５３２は、たとえばキーボードなどからなり、情報入力を受け付ける機能を有する。読取部５３３は、たとえばバーコードや２次元コードなどのコードリーダ、ＲＦＩＤタグなどのタグリーダからなり、検体処理チップ１００に付与された情報を読み取る機能を有する。
読取部５３３は、検体を収容する検体容器（図示せず）などの情報も読み取り可能である。
【００８８】
（バルブの構成例）
図１１は、バルブ５２２の構成例を示す。バルブ５２２は、弁６０１により、液体リザーバー５２３からの液体の送出と、液体リザーバー５２３への液体の流入を制御する。
【００８９】
バルブ５２２は、たとえば、電磁バルブである。バルブ５２２は、コイル６０２を備える。コイル６０２は、コイル６０２に流れる電流により発生する磁界によって、プランジャ６０３を開位置と閉位置との間で動かす。制御部５３０は、コイル６０２に流れる電流を制御する。プランジャ６０３の移動に応じて、弁６０１が送液管５２６を開閉する。
【００９０】
バルブ５２２は、図１０の例のように、検体処理装置５００に複数配置されている。制御部５３０は、各バルブ５２２の開閉を個別に制御できる。
【００９１】
制御部５３０は、送液部５２０のそれぞれのバルブ５２２の開閉を制御することにより、圧力により検体処理チップ１００内の液体を希釈流路１７０や液滴形成流路１１０に移送させる。
【００９２】
制御部５３０は、たとえば、検体処理チップ１００内に液体を注入してからの経過時間または検体処理チップ１００内への液体の注入量に基づいて、バルブ５２２を開くタイミングを制御する。これにより、フローレートを一定に保った状態での経過時間や、液体の注入量に基づいて、検体処理チップ１００内への液体の供給量を正確に制御できる。その結果、検体処理チップ１００の各流路に適した各種液体の定量供給が可能となる。なお、制御部５３０は、たとえば、検体処理チップ１００内での液体の流れの画像解析の結果に基づいて、各バルブ５２２を開けるタイミングを決定してもよい。
【００９３】
（送液管の構成例）
検体処理装置５００は、たとえば、液体リザーバー５２３ａとバルブ５２２ａの間、および、バルブ５２２ａとコネクタ４００の間に図示されたように、コネクタ４００の穴４０２の数に対応する数の送液管５２６ａを有する。図１０の例では、８本の送液管５２６ａが、液体リザーバー５２３ａとバルブ５２２ａの間およびバルブ５２２ａとコネクタ４００の間にそれぞれ配置される。この場合、バルブ５２２ａは、８本の送液管５２６ａのそれぞれに対して配置される。
【００９４】
検体処理装置５００は、たとえば、液体リザーバー５２３ｂとバルブ５２２ｂの間、および、バルブ５２２ｂとコネクタ４００の間に図示されたように、コネクタ４００の穴４０２に対して分岐する送液管５２６ｂを有してもよい。図１０の例では、１本の送液管５２６ｂが液体リザーバー５２３ｂとバルブ５２２ｂの間に配置され、この送液管５２６ｂはコネクタ４００の穴４０２のそれぞれに対して分岐する。
【００９５】
（液体リザーバーおよび検体保持部の構成例）
図１２は、液体リザーバー５２３および検体保持部５２４の構成例を示す。
【００９６】
検体、試薬、希釈液等の液体容器６１１は、液体リザーバー５２３および検体保持部５２４内の容器設置部６１２に配置される。図１２のように、容器設置部６１２が複数配置されてもよいし、容器設置部６１２は単一であってもよい。
【００９７】
液体リザーバー５２３および検体保持部５２４は、蓋６１３により気密封止される。蓋６１３には、送液管５２６が設けられており、蓋６１３で液体リザーバー５２３を封止することで、検体や試薬の容器６１１に送液管５２６が挿入される。蓋６１３に設けられた送液管５２６は、バルブ５２２を介して、検体処理チップ１００と接続される。ポンプ５２１により、蓋６１３で封止された液体リザーバー５２３内の圧力が調整される。液体リザーバー５２３内の圧力を高めてバルブ５２２を開放すれば、容器６１１内の液体が検体処理チップ１００側に供給される。
【００９８】
制御部５３０は、たとえば、液体を収容すべき液体リザーバー５２３と、液体リザーバー５２３に収容する液体の種別とを決定し、決定された液体リザーバー５２３および収容する液体の種別を報知する。報知は、たとえば、検体処理装置５００のモニタ５３１や検体処理装置５００に接続されたコンピュータのモニタ（図示せず）に、液体を収容すべき液体リザーバー５２３と、その液体リザーバー５２３に格納する液体の種類とを表示する方法などにより行うことができる。これにより、使用者の誤操作を抑止することができる。
【００９９】
図１３および図１４は、液体リザーバー用の蓋６１３の構成例を示す。
【０１００】
図１３に例示された蓋６１３は、ヒンジ６１４により検体処理装置本体５０１と接続される。蓋６１３は、ヒンジ６１４の回転により移動して、液体リザーバー５２３または検体保持部５２４の内部を開閉できる。蓋６１３に設けられた送液管５２６は、少なくとも一部がラバーチューブ等により構成され、蓋６１３の開閉に応じて変形可能である。
【０１０１】
図１４に例示された蓋６１３は、検体処理装置本体５０１と脱着可能である。蓋６１３が検体処理装置本体５０１に装着されると、蓋６１３のコネクタ６１５と、検体処理装置５００側のコネクタ５０２とが接続し、蓋６１３とバルブ５２２との間の送液管５２６が連結される。
【０１０２】
蓋６１３が検体処理装置５００と着脱可能なので、送液管５２６が汚れ等で劣化した場合に、蓋６１３を交換するだけで送液管５２６のメンテナンスが可能となる。
【０１０３】
（設置部の蓋の構成例）
設置部５１０には、設置部５１０に対応する蓋６２１を設けてもよい。図１５および図１６は、設置部５１０の蓋６２１の構成例を示す。蓋６２１は、設置部５１０にセットされる検体処理チップ１００を覆うように設けられる。
【０１０４】
図１５に例示された蓋６２１は、ヒンジ６２２により検体処理装置本体５０１と接続される。蓋６２１は、ヒンジ６２２の回転により開閉される。蓋６２１に設けられた送液管５２６は、少なくとも一部がラバーチューブ等により構成され、蓋６２１の開閉に応じて変形可能である。
【０１０５】
蓋６２１は、検体処理チップ１００上の所定の位置に設けられるポートを介して、液体を供給または回収するためのコネクタ４００を含んでもよい。ポートは、たとえば液体や試薬の注入用のポート１０１として機能する貫通孔３１０や、液体回収用のポート１０２として機能する貫通孔３１０である。バルブ５２２から延びる送液管５２６の先端が、コネクタ４００の穴４０２と接続する。コネクタ４００を介して、検体処理チップ１００と送液管５２６との間で液体が移送される。これにより、設置部５１０の蓋６２１を閉じるだけで、設置部５１０に設置された検体処理チップ１００とコネクタ４００とを接続できる。
【０１０６】
図１６に例示された蓋６２１は、検体処理装置本体５０１に対して着脱可能である。
【０１０７】
蓋６２１が検体処理装置本体５０１に対して装着されると、蓋６２１のコネクタ６２３と、検体処理装置５００のコネクタ５０３とが接続し、蓋６２１とバルブ５２２の間の送液管５２６が連結される。また、蓋６２１のコネクタ４００が検体処理チップ１００のポートと接続する。コネクタ５０３、６２３および４００を介して、検体処理チップ１００と送液管５２６との間で液体が移送される。
【０１０８】
このように蓋６２１を検体処理装置本体５０１と着脱可能に構成すれば、送液管５２６が汚れ等で劣化した場合に、蓋６２１を交換するだけで送液管５２６のメンテナンスが可能となる。
【０１０９】
（コネクタの構成例）
図１７〜図１９は、コネクタ４００の構成例を示す。
【０１１０】
コネクタ４００は、蓋６２１に設けられている。コネクタ４００は、基板３００の貫通孔３１０にアクセスするための穴４０２を有する。コネクタ４００は、基板３００の貫通孔３１０に対応する位置に設置される。コネクタ４００は、任意の貫通孔３１０に対応する位置にのみ設置されてもよい。
【０１１１】
検体や試薬等の液体は、穴４０２を介して、送液管５２６から検体処理チップ１００に注入される。検体処理チップ１００を流れる液体は、穴４０２を介して、検体処理チップ１００から回収される。穴４０２にプラグ４０１（図７等参照）を挿入することで、任意の貫通孔３１０を封止できる。
【０１１２】
コネクタ４００は、検体処理チップ１００との接触面にガスケット４０３などのシール材を有する。ガスケット４０３は、ポート１０１やポート１０２と穴４０２との間での液漏れや異物混入を抑止する。
【０１１３】
コネクタ４００により液体の注入もしくは回収が実行される貫通孔３１０は、検体処理チップ１００に配置された流路の形状に応じて異なる。そのため、全ての貫通孔３１０に対してコネクタ４００を配置することは必要ではない。
【０１１４】
たとえば、蓋６２１は、コネクタ４００を蓋６２１の内部に収容可能であってもよい。
【０１１５】
図１８の例では、蓋６２１は、複数のコネクタ４００と、複数のコネクタ４００をそれぞれ蓋６２１の内部および外部に進退させる駆動部６２４とを含む。そして、制御部５３０は、検体処理チップ１００のポート位置に基づいて蓋６２１の内部に収容するコネクタ４００を決定し、決定されたコネクタ４００の収容を蓋６２１に指示する。駆動部６２４は、制御部５３０により指定されたコネクタ４００が蓋６２１の外部に突出している場合には、蓋６２１の内部に後退させる。
【０１１６】
コネクタ４００は、蓋６２１に着脱可能に構成されてもよい。蓋６２１の下面を示した図１９の例では、蓋６２１は、複数のコネクタ４００を着脱可能に構成されている。検体処理装置５００の使用者は、検体処理チップ１００のポート位置に応じて、必要なコネクタ４００を蓋６２１の所定の位置に装着できる。この場合、たとえば、制御部５３０は、検体処理チップ１００のポート位置に基づいて、コネクタ４００を装着する位置を報知する。報知は、検体処理装置５００のモニタ５３１や、検体処理装置５００に接続されたコンピュータのモニタ（図示せず）に、コネクタ４００を装着すべき位置を表示するなどの方法を採用できる。これにより、簡単な構成で、検体処理チップ１００の使用時に必要なコネクタ４００だけを検体処理チップ１００に接続でき、使用者によるコネクタ４００の誤装着を抑止することができる。
【０１１７】
〈固定器具の構成例〉
図２０〜図２２は、検体処理チップ１００を検体処理装置５００に設置するために用いる固定器具４５０の例を示す。
【０１１８】
図２０に示すように、検体処理チップ１００は、たとえば、固定器具４５１および４５２によって固定される。固定器具４５１と４５２とは、嵌合部材４５３によって固定される。たとえば、検体処理チップ１００は、図２０の下側の固定器具４５１に形成された位置決め部４５４によって水平方向の位置決めがされる。図２０の例では、位置決め部４５４は、凹状に窪んだ段差部により構成されている。位置決め部４５４により、検体処理チップ１００と固定器具４５１および４５２との相対位置が決まる。
【０１１９】
図２１は、固定器具４５１および４５２で固定された状態の検体処理チップ１００の側面図を示す。基板３００に流体モジュール２００が接合された検体処理チップ１００が、図２１のように、固定器具で固定される。
【０１２０】
図２２（Ａ）に示されるように、固定器具４５２は、基板３００に対応する箇所に貫通穴からなる開口部４５５を有する。検体処理装置５００のコネクタ４００などは、開口部４５５を介して基板３００に第２面３０２側からアクセス可能である。また、図２２（Ｂ）に示されるように、固定器具４５１は、基板３００および流体モジュール２００に対応する箇所に貫通穴からなる開口部４５６を有しており、開口部４５６を介して基板３００および流体モジュール２００に第１面３０１側からアクセス可能である。
【０１２１】
固定器具４５１および４５２に保持された検体処理チップ１００が設置部５１０に設置されるか、あるいは、設置部５１０に固定された固定器具４５１に検体処理チップ１００をセットして固定器具４５２を取り付けることにより、検体処理チップ１００が設置部５１０にセットされる。固定器具４５２を設置部５１０の蓋６２１に固定して、蓋６２１の設置と同時に固定器具４５２が固定器具４５１に取り付けられるようにしてもよい。
【０１２２】
図２２に示したように、固定器具４５１および４５２は、検体処理装置５００に設けられる各種処理ユニットを配置するための取付穴４５７を有していてもよい。図２２の例では、取付穴４５７は、開口部４５５の外側で、固定器具４５２（４５１）の長辺に沿って複数設けられている。
【０１２３】
（各種ユニットの設置例）
図２３は、検体処理装置５００の各種処理工程に用いる処理ユニットの設置例を示す。
【０１２４】
図２３に示すように、たとえば、流体モジュール２００内の液体を加温するためのヒーターユニット５４１、流体モジュール２００内の液体に磁力を作用させるための磁石ユニット５４２、流体モジュール２００内の液体を冷却するための冷却ユニット５４３、検体処理チップ１００内で対象成分の検出を行うための検出ユニット５４４、流体モジュール２００内の液体の流れを撮影するためのカメラユニット５４５などが、取付穴４５７を介して固定器具４５１または４５２に取り付けられる。コネクタ４００を固定器具４５１または４５２に取り付けてもよい。処理ユニットは、これらのうち複数の機能を備えた複合型のユニットであってもよい。たとえば、液体を加温する機能と、液体に磁力を作用させる機能とを備えた処理ユニットが用いられてもよい。
【０１２５】
これらの処理ユニットと検体処理チップ１００とを固定器具４５１および４５２に取り付けるだけで、各処理ユニットと検体処理チップ１００との相対位置決めを、固定器具４５１（４５２）を介して容易に行うことができる。
【０１２６】
取付穴４５７は、たとえば、所定のピッチＷで複数設けられる。これにより、流体モジュール２００に形成される流路の配置や形状が異なる検体処理チップ１００を用いる場合にも、流路構造に応じて、各処理ユニットの位置をピッチＷ単位で自由に変更できる。ピッチＷは、たとえば基板３００の貫通孔３１０のピッチＨと同じかピッチＨの整数倍にしてもよい。その場合、流体モジュール２００の各流路の位置と各処理ユニットの位置とを容易に一致させることが可能となる。
【０１２７】
〈加熱部（ヒーターユニット）〉
図２４は、検体処理装置５００におけるヒーターユニット５４１および加熱部５６０の配置例を示す。
【０１２８】
ヒーターユニット５４１は、検体処理チップ１００の温度を調整する。貯留部１７３を加熱するための加熱部５６０は、ヒーターユニット５４１により構成されている。ヒーターユニット５４１は、貯留部１７３を加熱するための加熱部５６０以外の加熱部として設けられてもよい。たとえば、ヒーターユニット５４１は、流体モジュール２００内でＤＮＡをＰＣＲにより増幅するために、検体処理チップ１００を加温する。より具体的には、ヒーターユニット５４１は、検体処理チップ１００の第２流路１２０に複数の温度ゾーンＴＺ１、ＴＺ２、ＴＺ３（図４８参照）を形成する。ヒーターユニット５４１に複数の温度ゾーンＴＺ１、ＴＺ２、ＴＺ３を形成させることにより、第２流路１２０を流れる液体に各温度ゾーンＴＺ１〜ＴＺ３を通過させるだけで、サーマルサイクル処理ができるようになる。この際、各温度ゾーンＴＺ１〜ＴＺ３はそれぞれ異なる一定温度を維持しておくだけでよいので、ヒーターユニット５４１全体の温度を周期的に変化させてサーマルサイクル処理を行う場合と比べて、温度制御を容易にできる。
【０１２９】
図２４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ヒーターユニット５４１は、設置部５１０に設けられる。たとえば、ヒーターユニット５４１は、検体処理チップ１００の流体モジュール２００が設置された第１面３０１側の固定器具４５１に取り付けられる。ヒーターユニット５４１は、設置部５１０に設置された検体処理チップ１００の第１面３０１側から、検体処理チップ１００の温度を調節する。ヒーターユニット５４１は、温度調節の対象となる流路に対応する位置に配置される。
【０１３０】
ヒーターユニット５４１は、移動可能であってもよい。検体処理装置５００の制御部５３０は、検体処理チップ１００に搭載された流体モジュール２００のうち、温度調節の対象となる流路に対応する位置にヒーターユニット５４１が配置されるように、ヒーターユニット５４１を移動する。
【０１３１】
図２４（Ｃ）に示すように、加熱部５６０を構成するヒーターユニット５４１は、希釈流路１７０の貯留部１７３の一部の領域に対応する位置に配置されるようなサイズで構成されてもよい。加熱部５６０は、検体処理チップ１００の貯留部１７３の一部を部分的に加熱することにより、貯留部１７３内に熱対流を生じさせるための温度分布を形成する。温度分布によって、貯留部１７３に熱対流が発生する。貯留部１７３内に貯留された検体中の対象成分と希釈液１８は、上記熱対流によって混合される。加熱部５６０は、後述の図３５に示すように、貯留部１７３の一部の領域を加熱することができる。このように貯留部１７３の一部を部分的に加熱することにより、加熱部５６０を大型化することなく貯留部１７３内に熱対流を効率的に発生させることができる。
【０１３２】
〈検出ユニット〉
図２５は、検体処理装置５００の検出ユニット５４４の構成例を示す。
【０１３３】
検出ユニット５４４は、たとえば、核酸に結合した標識物質の蛍光を検出する。検出ユニット５４４は、たとえば、フォトマルチプライヤーである。検出ユニット５４４は、たとえば、検体処理チップ１００の第２面３０２側の固定器具４５２に取り付けられる。検出ユニット５４４を蓋６２１に設けてもよい。検出ユニット５４４は、検体処理チップ１００に接続されたコネクタ４００の間から蛍光を検出する。検出ユニット５４４は、検体処理チップ１００の第１面３０１側の固定器具４５１や、検体処理装置本体５０１に設けられてもよい。この場合、検出ユニット５４４は、検体処理チップ１００の第１面３０１側から蛍光を検出する。
【０１３４】
〈磁石ユニット〉
図２６は、検体処理チップ１００内の液体中に含まれる磁性粒子の制御に用いられる磁石ユニット５４２の構成例を示す。磁石ユニット５４２は、担体１３として磁性粒子を用いる場合に、磁性粒子に磁力を作用させて担体１３を集める処理を実行する。これにより、検体処理チップ１００に設けた微小な流路やウェルの中でも、磁力によって液体中の担体１３を容易に集めることができる。
【０１３５】
磁石ユニット５４２は、たとえば、検体処理チップ１００の第１面３０１側の固定器具４５１に取り付けられる。磁石ユニット５４２は、検体処理装置本体５０１に設けられてもよい。磁石ユニット５４２は、磁石６４０を含む。磁石６４０は、検体処理チップ１００内の液体に含まれる磁性粒子に磁力を印加する。たとえば、磁石６４０は、磁力によって流体モジュール２００の流路内の所定の位置に磁性粒子を固定する。所定の位置に固定された磁性粒子に対して洗浄用の液体を流すことによって、磁性粒子が洗浄される。磁石ユニット５４２は、たとえば、検体処理チップ１００の長手方向に磁石６４０を移動可能である。
【０１３６】
図示は省略するが、カメラユニット５４５や冷却ユニット５４３についても同様である。
【０１３７】
（検体処理装置の動作）
図２７〜図２９のフローチャートにより、検体処理装置５００の動作例を説明する。
【０１３８】
〈バルブの開閉制御〉
図２７のステップＳ１において、検体処理装置５００は、検体処理チップ１００に付与された識別情報を読み取る。識別情報は、たとえば、バーコードやＱＲコード（登録商標）の形式で付与され、検体処理装置５００は、読取部５３３により識別情報を読み取る。読み取られた情報は、制御部５３０に送られる。
【０１３９】
識別情報は、たとえば、検体処理チップ１００の流路の組み合わせや接続部２０２の配置などの流路の構造に応じて決まる情報を含む。識別情報は、検体処理チップ１００の流路の構造に加え、他の要素（たとえば、アッセイ法の種別等）の情報を含んでいてもよい。識別情報は、たとえば、以下の情報を含んでもよい。
・液体を注入する貫通孔３１０のＩＤおよび位置情報
・液体を回収する貫通孔３１０のＩＤおよび位置情報
・液体を注入もしくは回収する順序を表す情報
（順序は、たとえば、上記の貫通孔３１０のＩＤの配列順序により表現される）
・液体を注入もしくは回収するタイミングを表す情報
（タイミングは、たとえば、液体の注入を開始してからの経過時間または注入量により表現される。タイミングは、注入する貫通孔３１０のＩＤ毎に設定される。）
・検査に使用する液体（試薬等）のＩＤ
・検査に使用する液体を格納する位置を示す情報
（格納位置は、たとえば、格納する液体リザーバー５２３を示す番号などにより表現される）
【０１４０】
ステップＳ２において、制御部５３０は、読み取られた識別情報から、バルブの開閉に関する情報を抽出する。制御部５３０は、たとえば、液体の注入または回収に関する貫通孔３１０のＩＤおよび位置情報を抽出する。
【０１４１】
ステップＳ３において、制御部５３０は、対応する情報の有無を判断する。制御部５３０は、バルブの開閉に関する情報が識別情報に含まれていない場合、ステップＳ４に進む。この場合、ステップＳ４において、制御部５３０は、検体処理装置５００のモニタ５３１や検体処理装置５００に接続されたコンピュータのモニタ（図示せず）に、バルブの開閉に関する情報の入力を促す内容を表示する。
【０１４２】
ステップＳ３でバルブの開閉に関する情報が識別情報に含まれていた場合、制御部５３０は、ステップＳ５に進む。ステップＳ５において、制御部５３０は、読取部５３３により検体処理チップ１００から読み取られた識別情報に基づいて、送液部５２０のそれぞれのバルブ５２２の開閉を制御する。バルブの開閉に関する情報を入力部５３２を介して受け付けた場合は、制御部５３０は、入力された識別情報に基づいて、送液部５２０のそれぞれのバルブ５２２の開閉を制御する。
【０１４３】
制御部５３０は、液体の注入または回収に関する貫通孔３１０の位置に対応するバルブ５２２の開閉を制御する。制御部５３０は、液体を注入または回収に関連しない貫通孔３１０の位置に対応するバルブ５２２は、検査中は常時閉じられるように制御する。
【０１４４】
このように、流体モジュール２００の流路の構造を示す識別情報に基づいてバルブ５２２の開閉を制御するように制御部５３０を構成することによって、流体モジュール２００の流路の構造に応じて液体を注入または回収する貫通孔３１０が異なっても、使用者が検体処理チップ１００を使用する度に開閉制御を行うバルブ５２２を個別に指定しなくて済むようになる。
【０１４５】
さらに、入力部５３２に入力された識別情報に基づいて、バルブ５２２の開閉を制御するように制御部５３０を構成することによって、使用者が、検体処理チップ１００の使用時に識別情報を入力するだけで、開閉制御を行うバルブ５２２を決定できるようになる。
【０１４６】
さらに、読取部５３３により検体処理チップ１００から読み取られた識別情報に基づいて、バルブ５２２の開閉を制御するように制御部５３０を構成することによって、検体処理チップ１００の使用時に識別情報を入力する必要もなくなる。このため、バルブ５２２の開閉に関する準備作業が不要となり検体処理装置５００の利便性が向上する。
【０１４７】
〈バルブの開閉タイミングの制御〉
図２８は、制御部５３０がバルブ５２２を開けるタイミングを制御する場合の動作例を示す。
【０１４８】
ステップＳ１０において、制御部５３０は、流体モジュール２００の流路の構造に基づいて、検体処理に使用するバルブ５２２を決定する。制御部５３０は、たとえば、図２７で説明された動作により、流体モジュール２００に液体を注入するために検体処理チップ１００上に設けられたポート１０１の位置を流体モジュール２００の流路の構造に基づいて決定する。つまり、制御部５３０は、液体を注入するためのポート１０１として機能する貫通孔３１０を決定する。制御部５３０は、決定されたポート１０１の位置に基づいて、送液部５２０のそれぞれのバルブ５２２の開閉を制御する。
【０１４９】
ステップＳ１１において、制御部５３０は、使用されないバルブ５２２を閉じる。ステップＳ１２において、制御部５３０は、検体処理に使用するバルブ５２２を開く順序を決定する。制御部５３０は、たとえば、上述の識別情報に含まれる情報（液体を注入もしくは回収する順序を表す情報）に基づいて、バルブ５２２を開ける順序を決定する。
【０１５０】
ステップＳ１３において、制御部５３０は、決定した順序における最終のバルブ５２２の制御を完了したか否かを判断する。最終のバルブ５２２の制御を完了していない場合、制御部５３０は、ステップＳ１４において、検体処理チップ１００への液体注入が開始されてからの経過時間を監視する。制御部５３０は、たとえば、順序が最初のバルブ５２２を開けた時点からの経過時間を監視する。
【０１５１】
ステップＳ１５において、制御部５３０は、検体処理チップ１００への送液タイミングになったか否かを判断する。検体処理チップ１００への送液タイミングになった場合、制御部５３０は、ステップＳ１６において、対応するバルブ５２２を開ける。制御部５３０は、たとえば、上述の経過時間が識別情報から抽出したタイミングになったか否かにより、送液タイミングを判定する。経過時間が送液タイミングに到達していない場合、制御部５３０は、ステップＳ１４に戻って経過時間を監視する。
【０１５２】
制御部５３０は、ステップＳ１４〜Ｓ１６の動作を、検体処理で使用すると決定された全てのバルブ５２２に対して実行するまで繰り返す。最終のバルブ５２２の制御を完了した場合、制御部５３０は、処理を終了する。
【０１５３】
〈液体リザーバーへの液体の格納処理〉
図２９は、検査に使用する液体を液体リザーバーに格納する際の動作例を示す。
【０１５４】
ステップＳ２１は、図２７のステップＳ１と同様の動作である。
【０１５５】
ステップＳ２２において、制御部５３０は、読み取られた識別情報から、液体リザーバー５２３に関する情報を抽出する。制御部５３０は、たとえば、検査に使用する液体（試薬等）を示す情報と検査に使用する液体を格納する位置を示す情報を抽出する。
【０１５６】
ステップＳ２３において、制御部５３０は、対応する情報の有無を判断する。液体リザーバー５２３に関する情報が識別情報に含まれていない場合、ステップＳ２４において、制御部５３０は、液体を入れる液体リザーバー５２３と、液体リザーバー５２３に入れる液体とが不明である旨を、モニタ５３１に表示する。表示は、検体処理装置５００に接続されたコンピュータのモニタ（図示せず）により行ってもよい。
【０１５７】
関連する情報が識別情報に含まれている場合、ステップＳ２５において、制御部５３０は、抽出された情報に基づいて、液体を入れる液体リザーバー５２３と、その液体リザーバー５２３に入れる液体の種別とを、モニタ５３１に表示する。液体リザーバー５２３と液体の種別とを表示することにより、使用者による誤操作が抑止される。表示は、検体処理装置５００に接続されたコンピュータのモニタ（図示せず）により行ってもよい。
【０１５８】
［検体処理チップの構成例］
次に、検体処理チップ１００を具体的な構成例を説明する。上述の検体処理チップ１００を用いてエマルジョンＰＣＲアッセイを実施する例を説明する。
【０１５９】
〈エマルジョンＰＣＲアッセイの説明〉
図３０は、エマルジョンＰＣＲアッセイのフローの例を示す。図３１は、エマルジョンＰＣＲアッセイにおける処理の進行過程を説明する図である。ここでは、対象成分１０が核酸のＤＮＡであり、担体１３が磁性粒子であるとする。
【０１６０】
ステップＳ３１において、前処理により、血液等の試料からＤＮＡが抽出される（図３１（Ａ）参照）。前処理は、専用の核酸抽出装置を用いて行ってもよいし、検体処理装置５００に前処理機構を設けてもよい。
【０１６１】
ステップＳ３２において、抽出されたＤＮＡは、Ｐｒｅ−ＰＣＲ処理によって増幅される（図３１（Ｂ）参照）。Ｐｒｅ−ＰＣＲ処理は、前処理後の抽出液に含まれるＤＮＡを、後続するエマルジョン作成処理が可能となる程度に予備増幅する処理である。Ｐｒｅ−ＰＣＲ処理では、抽出されたＤＮＡと、ポリメラーゼやプライマーを含むＰＣＲ増幅用の試薬とが混合され、サーマルサイクラによる温度制御によって、混合液中のＤＮＡが増幅される。サーマルサイクラは、混合液に対して、複数の異なる温度に変化させる１つのサイクルを複数回繰り返す処理を行う。増幅後のＤＮＡ数を安定させるためには、エマルジョン作成処理に必要とされる以上の十分な数まで増幅することが好ましい。そのため、Ｐｒｅ−ＰＣＲ処理によって増幅したＤＮＡを、希釈処理によって所定倍率まで希釈する。
【０１６２】
ステップＳ３３において、ＤＮＡが希釈液によって希釈される（図３１（Ｃ）参照）。ステップＳ３３の希釈処理は、図３１（Ｂ）の処理と図３１（Ｄ）のエマルジョン化の処理の間に実行される。ＤＮＡは、たとえば約１０００倍から数十万倍の希釈倍率で希釈される。希釈処理によって、Ｐｒｅ−ＰＣＲ処理により増幅されたＤＮＡが、エマルジョン作成処理に必要とされる所定濃度（混合液の単位体積当たりのＤＮＡ数）になるまで希釈される。
【０１６３】
ステップＳ３４において、磁性粒子や増幅反応のための試薬１１とＤＮＡとを包含するエマルジョンが形成される（図３１（Ｄ）参照）。つまり、磁性粒子やポリメラーゼ等を含む試薬１１とＤＮＡとの混合液を内部に含む液滴１４が形成され、多数の液滴１４が分散媒体１５中に分散される。液滴１４内に閉じ込められる磁性粒子は、表面に核酸増幅用のプライマー１２が付与されている。液滴１４は、磁性粒子とターゲットＤＮＡ分子とが液滴１４内にそれぞれ１個程度含まれるように形成される。分散媒体１５は混合液に対して非混和性を有する。この例では、混合液は水系であり、分散媒体は油系である。分散媒体１５は、たとえば、オイルである。
【０１６４】
ステップＳ３５において、サーマルサイクラによる温度制御によって、エマルジョンの各液滴１４内で、ＤＮＡが磁性粒子上のプライマー１２と結合し、増幅される（エマルジョンＰＣＲ）（図３１（Ｅ）参照）。これにより、個々の液滴１４内で、ターゲットＤＮＡ分子が増幅する。
【０１６５】
磁性粒子上でＤＮＡを増幅後、ステップＳ３６において、エマルジョンが破壊され、増幅されたＤＮＡを含む磁性粒子が液滴１４から取り出される（エマルジョンブレーク）（図３１（Ｆ）参照）。液滴１４を破壊するための試薬１６としては、アルコールや界面活性剤などを含む１または複数種類の試薬１６が用いられる。
【０１６６】
ステップＳ３７において、液滴１４から取り出された磁性粒子は、ＢＦ分離工程により洗浄される（１次洗浄）。ＢＦ分離工程は、増幅されたＤＮＡを含む磁性粒子を磁力によって集磁した状態で洗浄液中を通過させることにより、磁性粒子に付着した不要な物質を除去する処理工程である。１次洗浄工程では、たとえば、アルコールを含む洗浄液が用いられる。アルコールは、磁性粒子上の油膜を除去し、かつ、増幅された二本鎖ＤＮＡを一本鎖に変性させる（図３１（Ｇ）参照）。
【０１６７】
洗浄後、ステップＳ３８において、磁性粒子上で一本鎖に変性したＤＮＡが、検出用の標識物質１７と結合される（ハイブリダイゼーション）（図３１（Ｈ）参照）。標識物質１７は、たとえば、蛍光を発する物質である。標識物質１７は、検出対象のＤＮＡに特異的に結合するように設計されている。
【０１６８】
ステップＳ３９において、標識物質１７と結合した磁性粒子は、ＢＦ分離工程により洗浄される（２次洗浄）。２次ＢＦ分離工程は、１次ＢＦ分離工程と同様の処理により行われる。２次洗浄工程では、たとえば、ＰＢＳ（リン酸緩衝生理食塩水）が洗浄液として用いられる。ＰＢＳは、ＤＮＡと結合しなかった未反応の標識物質（磁性粒子に非特異的に吸着している標識物質を含む）を除去する。
【０１６９】
ステップＳ４０において、ハイブリダイズされた標識物質１７を介して、ＤＮＡが検出される。ＤＮＡは、たとえば、フローサイトメーターにより検出される。フローサイトメーターにおいて、標識物質１７と結合したＤＮＡを含む磁性粒子がフローセルを流れ、磁性粒子にレーザー光が照射される。照射されたレーザー光によって発せされた標識物質１７の蛍光が検出される。
【０１７０】
ＤＮＡは、画像処理によって検出されてもよい。たとえば、標識物質１７と結合したＤＮＡを含む磁性粒子が平板スライド上あるいは流路上に分散され、分散された磁性粒子がカメラユニットにより撮像される。撮像された画像に基づいて、蛍光を発している磁性粒子数がカウントされる。
【０１７１】
（検体処理チップの流路構成の例）
図３２は、エマルジョンＰＣＲアッセイに用いられる検体処理チップ１００の流路構成の構成例を示す。
【０１７２】
図３２の検体処理チップ１００は、複数種類の機能を有する流体モジュール２００により構成されている。流体モジュールの複数種類の機能は、流体モジュール２００に形成された流路の構成に対応する。図３２の例では、流体モジュール２００は、希釈流路１７０および液滴形成流路１１０を有する。図３２の例では、流体モジュール２００は、さらに、第１流路１６０、第２流路１２０、第３流路１３０、第４流路１４０および第５流路１５０を有する。図３２の例では、各流路は、ＤＮＡを含む液体の流入側から、第１流路１６０、希釈流路１７０、液滴形成流路１１０、第２流路１２０、第３流路１３０、第４流路１４０、第５流路１５０の順で直列的に接続されている。
【０１７３】
液滴形成流路１１０、第２流路１２０および第３流路１３０は、たとえば、ＤＮＡを含む液体が連続的に流れるように接続されている。これにより、液体を液滴形成流路１１０から第３流路１３０まで連続的に流すので、検体処理に要する時間を容易に短縮できる。図３２の例の場合、第１流路１６０から第５流路１５０までのすべての流路で液体を連続的に流してもよい。また、図３２の例の場合、たとえば液滴形成流路１１０〜第３流路１３０では液体を連続的に流し、第４流路１４０、第５流路１５０、第１流路１６０および希釈流路１７０のいずれか１つまたは複数では、検体処理のために液体の流れが一時停止されてもよい。たとえば、希釈流路１７０では、熱対流による混合のため、液体の流れが所定時間の間、一時停止される。
【０１７４】
対象成分であるＤＮＡや試薬等の液体が検体処理チップ１００上の各流体モジュール内の流路を順次流れることにより、エマルジョンＰＣＲアッセイが実行される。図３２の例では、第１流路１６０がＰｒｅ−ＰＣＲを行い、希釈流路１７０が希釈を行い、液滴形成流路１１０が液滴１４の形成（エマルジョン化）を行う。第２流路１２０が核酸増幅（ＰＣＲ）を行い、第３流路１３０が液滴１４の破壊（エマルジョンブレーク）を行う。第４流路１４０が担体１３を集める処理（洗浄）を行い、第５流路１５０が増幅産物と標識物質１７との結合（ハイブリダイゼーション）を行う。
【０１７５】
このように、図３２の構成例では、検体処理装置５００により供給される検体中の核酸１０を、所定量以上の液滴１４を形成するのに必要な数まで増幅するための第１流路１６０を検体処理チップ１００が備える。希釈流路１７０は、第１流路１６０により増幅された核酸１０と所定量の希釈液１８とを混合する。これにより、外部装置によって核酸を予め増幅しておく必要がなくなるので、検体処理チップ１００の利便性を向上させることができる。このように検体処理チップ１００内でｐｒｅ−ＰＣＲ処理を行う場合でも、希釈流路１７０によって所望の希釈倍率まで核酸を希釈できるので、核酸を１分子だけ含んだ液滴１４を安定して形成することができる。
【０１７６】
また、図３２の上記構成例では、検体処理チップ１００は、液滴形成流路１１０により形成された液滴１４中の核酸１０を増幅するための第２流路１２０と、第２流路１２０による核酸１０の増幅産物がプライマー１２に結合した担体１３を含む液滴１４と、液滴１４を破壊するための試薬とを混合し、液滴を破壊するための第３流路１３０と、をさらに備える。これにより、液滴１４内の核酸を増幅するＰＣＲ処理と、ＰＣＲ処理後の液滴１４を破壊するエマルジョンブレーク処理とを、単一の検体処理チップ１００によって実施できる。そのため、液滴形成流路１１０により形成された液滴を検体処理チップ１００から取り出して、ＰＣＲ処理とエマルジョンブレーク処理とを外部装置によって実施する場合と比べて、検体処理チップ１００の利便性を向上させることができ、エマルジョンＰＣＲアッセイの一連の処理を迅速に行うことができる。
【０１７７】
また、図３２の上記構成例では、検体処理チップ１００が、破壊された液滴１４から取り出された担体１３を集めるための第４流路１４０と、集められた担体１３上の増幅産物と標識物質１７とを反応させるための第５流路１５０と、をさらに備える。これにより、担体１３を集める処理と増幅産物と標識物質１７とを反応させる処理とを、検体処理チップ１００の流路上で行うことができる。たとえば検体処理チップ１００に形成した多数のウェルに液滴１４を分注するような構成と比較して、これらの流路に液体を流すだけで各処理を行うことができるので、エマルジョンＰＣＲアッセイの一連の処理を容易かつ迅速に行うことができる。
【０１７８】
以下、各流路の構成を、核酸を含む液体が流れる順番に従って説明する。
【０１７９】
〈第１流路〉
図３３は、Ｐｒｅ−ＰＣＲに用いられる第１流路１６０の構成例を示す。第１流路１６０は、チャネル１６１と、試薬や検体を注入する接続部１６２ａおよび１６２ｂと、液体を排出する接続部１６２ｃとを有する。チャネル１６１は、液体の流速制御のため、たとえば菱形に成形されている。
【０１８０】
たとえば、接続部１６２ａから、前処理で抽出されたＤＮＡが注入され、接続部１６２ｂからＰＣＲ増幅用試薬が注入される。ＤＮＡと試薬の混合液は、チャネル１６１を流れる過程で、ヒーターユニット５４１により温度が制御される。温度制御によって、ＤＮＡと試薬が反応し、ＤＮＡが増幅される。増幅されたＤＮＡを含む液体は、接続部１６２ｃを介して、隣接する流体モジュール２００に移送される。
【０１８１】
たとえば、Ｐｒｅ−ＰＣＲが外部の装置により前処理として行われる場合、検体処理チップ１００に第１流路１６０を設けなくてもよい。
【０１８２】
〈希釈流路〉
図３４（Ａ）〜（Ｄ）は、希釈に用いられる希釈流路１７０の構成例として、１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃおよび１７０Ｄを示す。１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃおよび１７０Ｄのいずれも貯留部１７３を有する。
【０１８３】
図３４の構成例では、希釈流路１７０は、基板３００の主表面３０１（図３参照）に沿って延びるように形成されており、貯留部１７３に液体を供給するための第１流路（チャネル）１７１を含む。貯留部１７３は、主表面３０１に沿う方向において、第１流路１７１の流路幅Ｗ１１に対して貯留部１７３の流路幅が拡大する形状を有している。貯留部１７３の流路幅は、流路幅Ｗ１１から拡大して最大流路幅Ｗ１２になる。これにより、平板状の検体処理チップ１００にマイクロ流路からなる希釈流路１７０が形成される場合でも、所望の希釈倍率を実現するのに十分な容量の貯留部１７３を扁平な形状で形成できる。なお、流路幅は、流路中の液体が流れる方向と直交する方向の幅である。
【０１８４】
希釈流路１７０は、貯留部１７３内の液体を液滴形成流路１１０に送り出すための第２流路１７４をさらに含む。第２流路１７４は、貯留部１７３の最大流路幅Ｗ１２よりも小さい流路幅Ｗ１３を有する。これにより、貯留部１７３から液滴形成流路１１０に送り出される液体の流速を容易に高めることができる。その結果、液滴形成流路１１０において効率的に液滴１４を形成できるようになる。
【０１８５】
図３４の構成例では、希釈流路１７０は、対象成分を含む液体および希釈液を注入するための接続部１７２ａおよび１７２ｂと、希釈後の混合液を排出する接続部１７２ｃとを有する。接続部１７２ａおよび１７２ｂは第１流路１７１を介して貯留部１７３に接続し、貯留部１７３は第２流路１７４を介して接続部１７２ｃに接続している。貯留部１７３で希釈されたＤＮＡを含む液体は、第２流路１７４を進み、接続部１７２ｃを介して、隣接する液滴形成流路１１０に移送される。
【０１８６】
希釈流路１７０Ａは、略菱形の貯留部１７３を有する。希釈流路１７０Ｂおよび１７０Ｃは、略六角形の貯留部１７３を有する。略六角形の貯留部１７３は、所定の２辺が他の辺よりも長くなるような形状を有する。希釈流路１７０Ｃおよび１７０Ｄは、それぞれ、概略形状が希釈流路１７０Ｂおよび１７０Ａと同様の六角形および菱形であるが、貯留部１７３の外縁部が丸みを帯びた形状に形成されている。つまり、希釈流路１７０Ｃおよび１７０Ｄには角部がない。外縁部が丸みを帯びた形状となることにより、熱対流による混合後の液体を貯留部１７３から排出する際に、貯留部１７３内にＤＮＡが残りにくくなる。希釈流路１７０Ｂと１７０Ｃとは、貯留部１７３の長辺の方向が異なっている。
【０１８７】
このように、希釈流路１７０の貯留部１７３は、図３４に示した略菱形や略六角形などの簡易な形状で形成でき、蛇行流路といった複雑な構造は要しない。希釈流路１７０は、上記貯留部１７３内に希釈液１８と対象成分１０であるＤＮＡとを貯留した状態で、熱対流によってＤＮＡと希釈液とを混合するため、ＤＮＡと希釈液とを搬送するために複雑な制御は要しない。その結果、検体処理チップ１００を用いてデジタル検出を実行するために、チャネル構造や混合成分の搬送制御を複雑化せずに、複数成分を混合することができる。
【０１８８】
希釈流路１７０は、たとえば、２５倍以上１５００倍以下の希釈倍率で対象成分を希釈する。希釈倍率とは、希釈前の対象成分濃度と希釈後の対象成分濃度の比（希釈倍率＝希釈前の対象成分濃度／希釈後の対象成分濃度）である。これにより、予め増幅されたＤＮＡを、容易に所望の濃度まで希釈できる。
【０１８９】
貯留部１７３には、たとえば、接続部１７２ａから、第１流路１６０で増幅されたＤＮＡ（＝対象成分１０）を含む溶液が注入される。接続部１７２ｂから、デジタル検出を実行するための希釈倍率を達成可能な量の希釈液１８が注入される。接続部１７２ｂから注入される希釈液１８の量は、要求される希釈倍率と、接続部１７２ａから注入される溶液の量によって決定される。たとえば、接続部１７２ａから注入される溶液の量が１μＬで、要求される希釈倍率が５０倍の場合、接続部１７２ｂから４９μＬの希釈液１８が注入される。
【０１９０】
図３５（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、希釈流路１７０は、好ましくは、重力方向Ｇと略平行になるように配置される。つまり、設置部５１０が、平板状の検体処理チップ１００の主平面３０１における長手方向Ｙまたは短手方向Ｘ（図３２参照）のいずれかを重力方向Ｇに一致させた状態で、検体処理チップ１００を保持する。そして、加熱部５６０が貯留部１７３内の混合液を加熱して貯留部１７３内に熱対流を生じさせる。
【０１９１】
加熱部５６０は、貯留部１７３の一部の領域を加熱できる。たとえば、加熱部５６０は、貯留部１７３のうち、重力方向Ｇの下側の略半分を加熱する。これにより、貯留部１７３を、相対的に高温の下側領域と、相対的に低温の上側領域とに２分割できる。その結果、貯留部１７３内に局所的な熱対流が複数形成されることを抑制し、貯留部１７３の内部全体に渡る大きな熱対流を形成し易くなる。これにより、貯留部１７３内の液体の混合をより速やかに行い、対象成分の濃度を均一化できる。
【０１９２】
熱対流を発生させるためには、加熱温度は高い方が好ましい。一方、温度が高すぎる場合、ＤＮＡの増幅が開始する可能性がある。そのため、加熱部５６０の上限温度は増幅温度の下限値よりも低い値が好ましい。増幅温度の下限値は、たとえば９０℃である。そこで、加熱部５６０は、たとえば、５０℃以上８５℃以下の温度に発熱して、混合液を加熱する。これにより、ＤＮＡの増幅を防止しながら効率的な混合ができる。加熱温度は、５０℃以上８５℃以下の範囲内で、なるべく高い方が好ましく、たとえば約８０℃が好ましい。
【０１９３】
加熱部５６０は、たとえば、１０分未満の所定時間の間、混合液を加熱することにより、熱対流による対象成分と希釈液との混合を完了させる。液量や希釈倍率にもよるが、１０分未満の所定時間であれば、検体処理チップ１００の全体の処理時間を必要以上に増大させることがなく、速やかな混合が可能である。
【０１９４】
以下、加熱部５６０からの熱によって貯留部１７３内に生じた熱対流を用いてＤＮＡを希釈した実験方法を示す。
【０１９５】
（実験方法１）
図３６に示す丸みを帯びた菱形の貯留部１７３を有する希釈流路１７０Ｄを用いて実験を行った。菱形の貯留部１７３は、２つの対角線がそれぞれ約１２ｍｍ、約１５ｍｍである。また、貯留部１７３の深さ（＝厚み）は約５４０μｍである。図３６に示す希釈流路１７０Ｄにより、ＤＮＡの希釈倍率の目標値（理論値）を３０倍および５０倍に設定してそれぞれ希釈した。なお、希釈倍率とは、希釈前のＤＮＡ濃度と希釈後のＤＮＡ濃度の比（希釈倍率＝希釈前のＤＮＡ濃度／希釈後のＤＮＡ濃度）である。
【０１９６】
菱形貯留部１７３の２つの対角線のうちのいずれかが、重力方向Ｇと平行となるように、希釈流路１７０が配置される。本実験では、図３６に示すように、菱形貯留部の２つの対角線のうちの長い方が重力方向Ｇと平行になるように、希釈流路１７０を配置した。
【０１９７】
接続部１７２ａから、ＤＮＡを含む溶液１μＬを注入した。３０倍の希釈倍率でＤＮＡを希釈する場合は、接続部１７２ｂから、２９μＬの希釈液（Ｎｕｃｌｅａｓｅ  ｆｒｅｅ  Ｗａｔｅｒ、以下同様）を注入した。５０倍の希釈倍率でＤＮＡを希釈する場合は、接続部１７２ｂから、４９μＬの希釈液を注入した。
【０１９８】
ＤＮＡと希釈液を貯留部１７３に貯留した後、加熱部５６０で、貯留部１７３の約半分の面積を加熱した。加熱温度は約８０℃とした。熱により貯留部１７３内に熱対流を生じさせ、約１０分間静置した。
【０１９９】
約１０分間静置後、貯留部１７３内の混合液を回収し、回収した混合液を定量ＰＣＲに供した。定量ＰＣＲにより混合液内のＤＮＡを定量し、希釈倍率（希釈前のＤＮＡ濃度／希釈後のＤＮＡ濃度）を算出した。
【０２００】
３０倍の希釈倍率でＤＮＡを希釈した場合の実験値は、平均２８．７倍であり、５０倍の希釈倍率でＤＮＡを希釈した場合の実験値は、平均６０．６倍であった。希釈流路１７０の貯留部１７３に熱対流を生じさせてＤＮＡと希釈液を混合することで、所望の希釈倍率が得られることが確認された。
【０２０１】
（実験方法２）
希釈流路１７０の貯留部１７３内の熱対流について、コンピューターシミュレーションによる実験も行った。シミュレーションには、熱対流解析用のソフトウェア「ＳＴＡＲ−ＣＣＭ＋（登録商標）」を用いた。
【０２０２】
図３７（Ａ）および（Ｂ）に示すように、矩形の貯留部１７３を解析モデルとした。解析モデルでは、液体が充填された貯留部１７３の約半分の面積に、８０℃の熱を１０分間加えた。貯留部内の液体の初期温度は２５℃、周辺温度は２５℃とした。矩形貯留部の長辺と重力方向が平行となるように、解析モデルを作成した。
【０２０３】
図３８（Ａ）〜（Ｃ）は、解析モデルにおける貯留部１７３の寸法データを示す。本実験では、２種類の矩形貯留部１７３Ａおよび１７３Ｂ（図３８（Ａ）および（Ｂ）参照）の解析モデルを作成した。貯留部１７３に充填された液体の厚み（即ち、貯留部１７３の深さ）は、図３８（Ｃ）に示すとおり、２種類の矩形貯留部１７３Ａおよび１７３Ｂで共通であり、０．５ｍｍとした。
【０２０４】
シミュレーションでは、貯留部１７３内に液体を完全に充填させたため、貯留部１７３の寸法と、貯留部１７３内に充填された液体の寸法とは等しい。図３８（Ａ）の解析モデルでは、貯留部１７３Ａの寸法は３４．４ｍｍ×４．５ｍｍであり、アスペクト比が約７．６である。図３８（Ｂ）の解析モデルでは、貯留部１７３ｂの寸法は１７．２ｍｍ×４．５ｍｍであり、アスペクト比が約３．８である。
【０２０５】
貯留部１７３に充填された液体は、サンプル（ＤＮＡ）と希釈液との混合液である。図３８（Ａ）の解析モデルでは、サンプルが０．０５１６μＬ、希釈液が７７．３４８４μＬに設定した。図３８（Ｂ）の解析モデルでは、サンプルが０．０２５８μＬ、希釈液３８．６７４２μＬに設定した。いずれの場合も、理論上の希釈倍率は１５００倍である。
【０２０６】
図３９（Ａ）および（Ｂ）に示すように、それぞれの解析モデルの矩形貯留部１７３Ａ（実施例１）、１７３Ｂ（実施例２）の長手方向を重力方向Ｇに一致させ、下側の約半分の面積を８０℃に加熱し、熱対流による貯留部内の混合液の攪拌シミュレーションを実行した。また、比較例として、図３９（Ａ）および（Ｂ）のそれぞれの解析モデルにおいて、加熱を行わずに自然拡散させた場合（比較例１、２）についても、シミュレーションを実行した。
【０２０７】
図４０および図４１は、シミュレーションの結果を示すグラフである。
【０２０８】
グラフ縦軸は、体積標準偏差である。体積標準偏差は、貯留部１７３内の混合液中でのサンプル（ＤＮＡ）のばらつきを示す。体積標準偏差が小さくなるほど、混合液中でのサンプルの局所的な偏在の度合いが少なくなる。つまり、体積標準偏差が小さくなるほど、サンプルが混合液中で均一に混合が進んでいることになる。
【０２０９】
グラフ横軸は、混合液を攪拌した時間である。
【０２１０】
図４０および図４１から、加熱を行わない比較例１、２（破線）と比べて、加熱により熱対流を発生させた実施例１、２（実線）の方が、混合が速やかに進むことが確認された。また、図３９（Ａ）の解析モデル（図４０参照）よりも、図３９（Ｂ）の解析モデル（図４１参照）の方が、混合が速やかに進むことが確認された。つまり、貯留部１７３内の混合液のアスペクト比が小さくなるほど（即ち、アスペクト比が１に近づくほど）速やかに混合が進み、希釈効率が向上した。
【０２１１】
（実験方法３）
実験方法２と同様のシミュレーションを、さらに異なる条件で実施した。図４２に示すように、条件の異なる６種類の解析モデルを設定した。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の各解析モデルは、各貯留部１７３の寸法がそれぞれ異なっている。シミュレーションは、各貯留部１７３の寸法が異なる６種類の解析モデルに対して、共通の量の液体を貯留させた条件で実施した。
【０２１２】
各解析モデルは、（縦寸法×横寸法）＝（４３ｍｍ×１１．２５ｍｍ）、（４１．７ｍｍ×１２ｍｍ）、（３３．４ｍｍ×１５ｍｍ）の３種類の寸法バリエーションについて、それぞれ厚みが０．５ｍｍと０．８ｍｍとの２パターンを設定することにより、合計６種類の貯留部１７３（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６）を用意した。重力方向Ｇは図４２の下向きであり、貯留部１７３の長手方向と一致する。貯留部１７３の縦寸法と横寸法とのアスペクト比は、約３．８２（Ｎｏ．１、Ｎｏ．４）、約３．４８（Ｎｏ．２、Ｎｏ．５）、約２．２３（Ｎｏ．３、Ｎｏ．６）である。
【０２１３】
各解析モデルでの貯留部１７３の容量は、図４２の通りである。６種類の解析モデルに対して、１８０μＬの液体を貯留させると、貯留された液体の縦寸法が図４２のハッチング部のように変化する。その結果、貯留された混合液の縦寸法と横寸法とのアスペクト比は、約２．８４（Ｎｏ．１）、２．５（Ｎｏ．２）、１．６（Ｎｏ．３）、約１．７８（Ｎｏ．４）、約１．５６（Ｎｏ．５）、１（Ｎｏ．６）となった。
【０２１４】
図４３は、シミュレーションの結果を示すグラフである。混合の進行速度の目安として、シミュレーション開始から体積標準偏差が１．０×１０-5に到達するまでに要する時間を計算した。到達時間は、長い方からＮｏ．１〜Ｎｏ．６の順番通りの結果となった。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３のグループと、Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６のグループとで混合の進行速度が異なるのは、貯留部１７３の厚みが異なるためと考えられる。
【０２１５】
同一の厚みのグループ内で比較すると、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３のグループでは、アスペクト比が最も小さいＮｏ．３（アスペクト比１．６）が、最も速やかに混合が進んだ（４８４秒）。Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６のグループでも、アスペクト比が最も小さいＮｏ．６（アスペクト比１）が、最も速やかに混合が進んだ（１２２秒）。
【０２１６】
このように、貯留部１７３内に貯留された混合液の縦寸法と横寸法とのアスペクト比が小さくなるほど（即ち、アスペクト比が１に近づくほど）速やかに混合が進み、希釈効率が向上した。この結果から、貯留部１７３の形状に関わらず、貯留部１７３内に貯留された混合液の縦寸法と横寸法とのアスペクト比が所望の値となるように混合液の貯留量を調整することにより、熱対流による混合を効率的に進められることが分かる。
【０２１７】
したがって、本実施形態では、図３９および図４２に示したように、平板状の検体処理チップ１００の主平面３０１（図３参照）における長手方向Ｙまたは短手方向Ｘのいずれか一方（図３２参照）を重力方向Ｇに一致させた状態で、重力方向Ｇに沿う方向を貯留部１７３の縦方向とし、長手方向Ｙまたは短手方向Ｘのいずれか他方に沿う方向を貯留部１７３の横方向とした場合に、混合液が貯留部１７３に占める縦方向の長さＬ１と、混合液が貯留部１７３に占める横方向の長さＬ２とのアスペクト比（Ｌ１／Ｌ２）が、０．１以上１０以下となる所定量の混合液を、貯留部１７３に貯留することが好ましい。これにより、熱対流による混合を速やかに進めることができる。
【０２１８】
また、貯留部１７３自体の縦寸法Ｌ３と横寸法Ｌ４とのアスペクト比が１に近いほど、貯留部１７３の容量上限近くまで混合液を貯留しても混合液のアスペクト比を１に近づけられるため、適量の混合液を貯留させた場合のデッドスペースを削減できることが分かる。
【０２１９】
したがって、本実施形態では、図４２に示したように、貯留部１７３は、第１面３０１の長手方向Ｙに沿う貯留部１７３の第１長さＬ３と短手方向Ｘに沿う第２長さＬ４とのアスペクト比（Ｌ３／Ｌ４）が、０．１以上１０以下となる形状を有することが好ましい。これにより、検体処理チップ１００の長辺または短辺を重力方向に一致させる使用状態において、貯留部１７３のアスペクト比を所望の範囲にすることができる。その結果、貯留部１７３を必要以上に大きくすることなく、貯留部１７３内の混合液のアスペクト比も容易に１に近づけることができる。
【０２２０】
（希釈流路の他の構成例）
図４４は、希釈流路１７０の他の構成例を示す。
【０２２１】
図４４の構成例では、検体処理チップ１００は、直列に接続された複数の希釈流路１７０（１７０Ｅ、１７０Ｆ、１７０Ｇ）を備える。前段の希釈流路１７０Ｅで希釈された対象成分１０と希釈液１８との混合液のうち、所定量の混合液が後段の希釈流路１７０Ｆに供給される。これにより、直列に接続された複数の希釈流路１７０の各々が対象成分１０を順次希釈していくことができるので、単独の希釈流路１７０では得られない高い希釈倍率を容易に実現できる。また、たとえば１つの希釈流路１７０を備える流体モジュール２００の直列接続数を変えるだけで自由に希釈倍率を変えられるので、共通の希釈流路１７０であっても、要求される希釈倍率や用途が異なる各種の検体処理チップ１００に柔軟に対応することができる。
【０２２２】
図４４の例では、３つの希釈流路１７０（１７０Ｅ、１７０Ｆ、１７０Ｇ）が直列に接続されている。複数の希釈流路１７０は、全体として、個々の希釈流路１７０の希釈倍率を乗じて得られる希釈倍率で対象成分１０を希釈する。これにより、高い希釈倍率を容易に実現できる。
【０２２３】
たとえば、希釈流路１７０Ｅの接続部１７２ａからＤＮＡ１μＬを注入し、接続部１７２ｂから希釈液４９μＬを注入し、貯留部１７３内で熱対流により混合すると、希釈倍率５０倍でＤＮＡが希釈される。
【０２２４】
希釈流路１７０Ｅで希釈されたＤＮＡを、希釈流路１７０Ｆに注入する。具体的には、希釈流路１７０Ｅで希釈されたＤＮＡ１μＬを、希釈流路１７０Ｆの接続部１７２ａから注入し、希釈流路１７０Ｆの接続部１７２ｂから４９μＬの希釈液を注入する。ＤＮＡと希釈液との混合液を希釈流路１７０Ｆの貯留部１７３内で熱対流により混合する。希釈流路１７０Ｅで５０倍に希釈されたＤＮＡが、希釈流路１７０Ｆで更に５０倍の倍率で希釈され、結果として、２５００倍（５０2）に希釈されたＤＮＡが得られる。
【０２２５】
希釈流路１７０Ｆで希釈されたＤＮＡを、希釈流路１７０Ｇに注入する。具体的には、希釈流路１７０Ｆで希釈されたＤＮＡ１μＬを、希釈流路１７０Ｇの接続部１７２ａから注入し、希釈流路１７０Ｇの接続部１７２ｂから４９μＬの希釈液を注入する。ＤＮＡと希釈液との混合液を希釈流路１７０Ｇの貯留部１７３内で熱対流により混合する。希釈流路１７０Ｅおよび１７０Ｆで２５００倍に希釈されたＤＮＡが、希釈流路１７０Ｇで更に５０倍の倍率で希釈され、結果として、１２５０００倍（５０3）に希釈されたＤＮＡが得られる。
【０２２６】
直列に接続する希釈流路１７０の数と、各流路に注入するＤＮＡおよび希釈液の量によって、達成される希釈倍率を制御できる。たとえば、希釈流路１７０を２つ（それぞれ、１７０Ｅ、１７０Ｆとする）直列に接続し、希釈流路１７０Ｅに、０．１μＬのＤＮＡと１４９．９μＬの希釈液とを注入して混合する。希釈流路１７０Ｅで希釈された混合液から０．１μＬを希釈流路１７０Ｆに注入し、１４９．９μＬの希釈液で希釈する。結果、２つの希釈流路１７０で達成される希釈倍率は、２２５万倍（１５００2）となる。
【０２２７】
複数の希釈流路１７０は、全体として、１０3倍以上１０7倍以下の希釈倍率で対象成分を希釈することが好ましい。これにより、ｐｒｅ−ＰＣＲの増幅結果が十分安定する程度の数までＤＮＡを予備増幅した場合でも、複数の希釈流路１７０によって、エマルジョン作成処理に必要とされる希釈倍率まで容易に希釈できる。たとえば、ｐｒｅ−ＰＣＲ処理後のＤＮＡ数が１０8〜１０12程度になる場合、１または複数の希釈流路１７０全体で、４６倍〜４６万倍程度が要求される。そのため、特に増幅したＤＮＡ数が多い場合にも、１０3倍以上１０7倍以下の希釈倍率であれば、十分な希釈が可能となる。
【０２２８】
〈液滴形成流路〉
図４５は、エマルジョン形成に用いられる液滴形成流路１１０の構成例を示す。液滴形成流路１１０は、チャネル１１１と、検体や試薬等の液体が注入される接続部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃおよび１１２ｄと、液体が排出される接続部１１２ｅとを有する。なお、液滴形成流路１１０には、接続部１１２ａ又は１１２ｂのいずれかのみが設けられてもよい。チャネル１１１は、たとえば、少なくとも２つのチャネルが交差する交差部分１１３を含む。
【０２２９】
たとえば、Ｐｒｅ−ＰＣＲで増幅されたＤＮＡを含む液体は接続部１１２ａから流入し、担体１３と増幅反応のための試薬１１とを含む液体が接続部１１２ｂから注入される。この例では、担体１３は磁性粒子である。接続部１１２ａと１１２ｂとからそれぞれ注入された液体は、チャネル１１１中で混合され、交差部分１１３に流入する。磁性粒子の粒径は、たとえば、０．５μｍ−３μｍである。接続部１１２ａおよび１１２ｂに送液するために、ポンプ５２１は、圧力Ｐ（１０００ｍｂａｒ≦Ｐ≦１００００ｍｂａｒ）を付加する。
【０２３０】
たとえば、分散媒体１５が、接続部１１２ｃおよび１１２ｄから注入される。分散媒体１５は、たとえばエマルジョン形成用のオイルである。注入されたオイルは、それぞれ、異なる経路で交差部分１１３に流入する。接続部１１２ａにオイルを送液するために、ポンプ５２１は、圧力Ｐ（１０００ｍｂａｒ≦Ｐ≦１００００ｍｂａｒ）を付加する。交差部分１１３において混合液の流れと分散媒体１５の流れとが交差することにより、エマルジョンが形成される。
【０２３１】
ポンプ５２１に付加された圧力への耐性を高めるため、本実施例では、基板３００の厚さｄを２ｍｍ以上にすることが好ましい。たとえば送液の圧力を８０００ｍｂａｒ程度にすると、基板３００が薄すぎる場合には割れが生じるおそれがある。基板３００の厚さｄを２ｍｍ以上にすることにより、基板３００の割れが抑止される。
【０２３２】
図４６は、交差部分１１３の構成例を示す。
【０２３３】
図４６の例では、液滴形成流路１１０は、混合液が流れる第１チャネル１１１ａと、混合液に対して非混和性を有する分散媒体１５が流れる第２チャネル１１１ｂと、第１チャネル１１１ａと第２チャネル１１１ｂとが交わる交差部分１１３とを含む。これにより、混合液の流れに対して、分散媒体１５の流れによってせん断力を付与して、混合液の液滴１４を効率的に形成することができる。
【０２３４】
図４６の例では、交差部分１１３は、第１チャネル１１１ａと第２チャネル１１１ｂとが直交するように形成されている。また、交差部分１１３では、第１チャネル１１１ａと、排出用の接続部１１２ｅにつながる第３チャネル１１１ｃとが直線状に形成され、第２チャネル１１１ｂが第１チャネル１１１ａおよび第３チャネル１１１ｃに対して直交するように接続されている。また、交差部分１１３では、２つの第２チャネル１１１ｂが、１つの第１チャネル１１１ａを両側から挟み込むように交差している。
【０２３５】
交差部分１１３における各チャネル１１１ａ〜１１１ｃの幅Ｗ１は、たとえば、５μｍ以上１００μｍ以下である。これにより、液滴１４の生成速度（つまり、単位時間当たりに生成する液滴数）を十分に確保しつつ、チャネル１１１ａ〜１１１ｃの詰まりを抑制することができる。本実施例では、チャネル１１１ａ〜１１１ｃの幅Ｗ１は約２０μｍである。
【０２３６】
ＤＮＡと試薬の混合液は、第１チャネル１１１ａを流れて交差部分１１３に流れ込む。図４６の上下方向の第２チャネル１１１ｂから交差部分１１３にオイルが流入する。混合液は、交差部分１１３においてオイルによって挟まれることにより生じたせん断力によって分断され、液滴１４となる。分断された液滴１４が交差部分１１３に流入したオイルに包まれることにより、エマルジョンが形成される。すなわち、液滴形成流路１１０は、対象成分１０であるＤＮＡを１分子毎に液滴１４中に包含させる。エマルジョンとなった試料流は、第３チャネル１１１ｃを進み、接続部１１２ｅを介して、隣接する第２流路１２０に移送される。
【０２３７】
制御部５３０は、液滴形成流路１１０に混合液と分散媒体１５とを圧力を印加して移送し、液滴１４を形成するように送液部５２０による混合液と分散媒体１５との供給圧力を制御する。これにより、たとえばウェルに貯留した分散媒体１５中に混合液を滴下するような構成と比較して、圧力を印加した分散媒体１５中で連続的に液滴１４を形成できる。その結果、高速で液滴１４を生成できる。
【０２３８】
たとえば、ＤＮＡと試薬の混合液は、０．４μＬ／ｍｉｎ〜７μＬ／ｍｉｎのフローレートで交差部分１１３に流入し、オイルは、１μＬ／ｍｉｎ〜５０μＬ／ｍｉｎのフローレートで交差部分１１３に流入する。フローレートは、ポンプ５２１が付加する圧力により制御される。たとえば、ＤＮＡと試薬の混合液を２μＬ／ｍｉｎ（約５２００ｍｂａｒ）、オイルを１４μＬ／ｍｉｎ（約８２００ｍｂａｒ）のフローレートでそれぞれ交差部分１１３に流入させることで、約１千万個／ｍｉｎの液滴１４が形成される。
【０２３９】
制御部５３０は、たとえば６０万個／分以上、１８００万個／分以下の割合で液滴１４を形成するように、送液部５２０の圧力を制御する。このように高速で液滴１４を形成することにより、検体処理に要する時間を短縮することができる。なお、高速で液滴１４を形成する場合には、個々の液滴１４の粒径や、生成速度のばらつきなどを精密に制御することが難しくなる。これに対し、本実施形態では、第３流路１３０において増幅処理後の液滴１４を破壊することにより、液滴１４の粒径や生成速度などの正確な制御を不要とすることができるので、核酸検出の精度に影響を及ぼすことなく、液滴形成を高速化できる。
【０２４０】
このように高速で液滴１４を形成するためには、高い圧力を検体処理チップ１００に印加する必要がある。上記の通り、基板３００の厚みｄの設定や、基板３００の材料の選定により、容易に、高い圧力に耐える基板３００を得ることができる。さらに、基板３００に設けた貫通孔３１０を液体注入用のポート１０１として用いることにより、検体処理チップ１００の液体注入用のポート１０１の耐圧力性能を、容易に高めることができる。貫通孔３１０を厚み方向の貫通孔などの単純な形状に形成することも、耐圧力性能を高める点で効果的である。
【０２４１】
なお、図４６の例では、交差部分１１３は、混合液の流入する第１チャネル１１１ａが１つ、オイルの流入する第２チャネル１１１ｂが２つ、エマルジョンが流出する第３チャネル１１１ｃが１つの、合計４つのチャネル１１１により十字に形成されている。図４７の例では、交差部分１１３が、３つのチャネル１１１によりＴ字状に形成されている。図４７の例では、１つの第１チャネル１１１ａから混合液が流入し、１つの第２チャネル１１１ｂからオイルが流入する。オイルの流れのせん断力により、混合液がオイル中で液滴となり、エマルジョンが形成される。エマルジョン化した試料流が１つの第３チャネル１１１ｃから流出する。
【０２４２】
〈第２流路〉
図４８は、エマルジョンＰＣＲに用いられる第２流路１２０の構成例を示す。第２流路１２０は、チャネル１２１と、液体が流入する接続部１２２ａと、液体が排出される接続部１２２ｂとを有する。
【０２４３】
第２流路１２０は、たとえば、液滴１４が複数の温度ゾーンＴＺを交互に通過するように形成されている。これにより、液滴１４を第２流路１２０内で移送するだけで、サーマルサイクル処理を実施することができる。すなわち、たとえば第２流路１２０中で液滴１４を停止させて、ヒーターユニット５４１の温度を周期的に変化させるような構成と比較して、処理を迅速に行える。また、検体処理チップ１００を扱う検体処理装置５００側の動作制御も簡素化できる。温度ゾーンＴＺは、３つ以外の他の数でもよい。
【０２４４】
図４８の例では、チャネル１２１は、ヒーターユニット５４１により形成される複数の温度ゾーンＴＺ１〜ＴＺ３を複数回経由するような蛇行構造を有する。チャネル１２１が各温度ゾーンＴＺ１〜ＴＺ３を経由する回数は、サーマルサイクル数に対応する。即ち、第２流路１２０は、複数の温度ゾーンＴＺを横切り、サーマルサイクル数に応じた回数分だけ複数の温度ゾーンＴＺを往復する形状に形成されている。これにより、第２流路１２０に液滴１４を含んだエマルジョンを通過させるだけで、容易に、所望のサイクル数のサーマルサイクル処理を実施できる。
【０２４５】
エマルジョンＰＣＲのサーマルサイクル数は、たとえば、４０サイクル程度に設定される。したがって、図４８では簡略化して図示しているが、チャネル１２１は、各温度ゾーンＴＺ１〜ＴＺ３を４０回程度横切るように、サイクル数に応じた回数分の往復形状あるいは蛇行形状に形成される。
【０２４６】
図４８に示すように、それぞれの液滴１４内のＤＮＡは、チャネル１２１を流れる過程で増幅される。増幅されたＤＮＡを含む液滴１４は、接続部１２２ｂを介して、隣接する第３流路１３０に移送される。
【０２４７】
〈第３流路〉
図４９は、エマルジョンのブレークに用いられる第３流路１３０の構成例を示す。第３流路１３０は、複数の液体を混合する機能を有する。第３流路１３０は、チャネル１３１と、エマルジョンや液滴を破壊するための試薬１６などが流入する接続部１３２ａ、１３２ｂおよび１３２ｃと、液体が排出される接続部１３２ｄとを含む。
【０２４８】
たとえば、エマルジョンＰＣＲ工程を経たエマルジョンが接続部１３２ｂから流入し、液滴を破壊するための試薬が接続部１３２ａおよび１３２ｃから流入する。エマルジョンと、液滴を破壊するための試薬は、チャネル１３１を流れる過程で混合され、エマルジョン中の液滴１４が破壊される。チャネル１３１は、液体の混合が促進されるような形状で構成される。
【０２４９】
たとえば、第３流路１３０は、液滴１４と液滴を破壊するための試薬とを混合するための乱流を生成するように曲がった形状を有する。これにより、曲がった第３流路１３０を通過する際に液滴１４と液滴を破壊するための試薬とを攪拌できるので、混合を促進できる。
【０２５０】
具体的には、第３流路１３０は、たとえば蛇行形状を有する。これにより、第３流路１３０に、湾曲または屈曲した部分を多数設けることができるので、より効果的に、混合を促進できる。図４９の構成例では、第３流路１３０は、複数の屈曲部１３３と、屈曲部１３３間を接続する複数の直線部１３４とを含む。言い換えると、第３流路１３０は、直線部１３４が屈曲部１３３で反対側に折り返された折り返し構造を有する。これにより、液体が直線部１３４と屈曲部１３３とを交互に通過することにより、繰り返し乱流を生成して攪拌できる。その結果、より一層効果的に、混合を促進できる。液滴１４から取り出された磁性粒子は、接続部１３２ｄを介して、隣接の第４流路１４０に移送される。
【０２５１】
〈第４流路〉
図５０は、洗浄工程（１次洗浄）で用いられる第４流路１４０の構成例を示す。第４流路１４０は、チャネル１４１と、液体が流入する接続部１４２ａおよび１４２ｂと、液体が排出される接続部１４２ｃおよび１４２ｄとを含む。
【０２５２】
第４流路１４０は、たとえば、磁性粒子を磁力によって捕捉して、磁性粒子を第４流路１４０に沿う方向に往復移動させるための直線部１４３を含む。これにより、直線部１４３上で磁性粒子を容易に集めて洗浄することができる。また、洗浄液中で磁性粒子を直線部１４３上で往復移動させることにより、磁性粒子が互いに固着して塊状になることが抑止できる。直線部１４３は、たとえば、略長方形の形状など、所定方向に直線状に延びる形状を有する。図５０の例では、チャネル１４１の全体が直線部１４３となっている。直線部１４３がチャネル１４１の一部として形成されていてもよい。
【０２５３】
図５０の例では、流入側の接続部１４２ａおよび１４２ｂが直線部１４３の一端側に接続され、排出側の接続部１４２ｃおよび１４２ｄが直線部１４３の他端側に接続される。接続部１４２ａおよび１４２ｂの一方は、洗浄液を供給するための接続部であり、接続部１４２ａおよび１４２ｂの他方は、磁性粒子を供給するための接続部である。また、接続部１４２ｃおよび１４２ｄの一方は、洗浄液を排出するための接続部であり、接続部１４２ｃおよび１４２ｄの他方は、次の流路へ磁性粒子を送り出すための接続部である。これにより、磁性粒子を第４流路１４０内に送り込む動作、洗浄液を第４流路１４０に流しつつ排出する動作、洗浄後の磁性粒子を第４流路１４０から送り出す動作を、それぞれ同じ方向に液体を流すことにより行うことができる。そのため、液体の逆流が生じないので、洗浄工程を効率的に行える。
【０２５４】
また、図５０の例では、直線部１４３は、液体を流入させるための接続部１４２ａにおける流路幅Ｗ２よりも大きい流路幅Ｗ３を有する。これにより、直線部１４３を、磁性粒子を洗浄液に十分に接触させることが可能な幅広形状とすることができる。その結果、洗浄効率を高めることができる。
【０２５５】
図５１は、第４流路１４０により磁性粒子を洗浄・濃縮する動作例を示す。接続部１４２ａから磁性粒子を含む液体がチャネル１４１に流れる。液体中の磁性粒子は、磁石６４０の磁力により濃縮される。磁石６４０は、直線部１４３の長手方向に往復移動できる。磁性粒子は、磁石６４０の往復運動に追従し、直線部１４３内を往復移動しながら凝集される。
【０２５６】
接続部１４２ｂからは、洗浄液が供給される。洗浄液は、接続部１４２ｂから直線部１４３を通過して接続部１４２ｄに向けて連続的に流れる。接続部１４２ｄは、洗浄液を排出するためのドレーンとして機能する。洗浄液の流れの中で磁性粒子が磁石６４０の動作に追従して直線部１４３内を往復移動することにより、洗浄処理が行われる。磁性粒子が磁石６４０の動作に追従して直線部１４３内を往復移動することにより、磁性粒子が互いに固着して塊状になることが抑止される。
【０２５７】
１次洗浄工程では、アルコールを含む洗浄液が用いられる。洗浄液を用いた１次洗浄により、磁性粒子上の油膜が除去され、増幅された二本鎖ＤＮＡが一本鎖に変性される。洗浄・濃縮された磁性粒子は、接続部１４２ｃから排出され、隣接する第５流路１５０に移送される。
【０２５８】
〈第５流路〉
図５２は、ハイブリダイゼーション工程で用いられる第５流路１５０の構成例を示す。磁性粒子は、第５流路１５０において、標識物質を含む試薬と混合され、サーマルサイクルに供される。第５流路１５０は、図３３の第１流路１６０と同様の構成とすることができる。すなわち、第５流路１５０は、液体を流入させるための一方の接続部１５２ａおよび１５２ｂと、液体を流出させるための他方の接続部１５２ｃと、流入側の接続部１５２ａおよび１５２ｂと流出側の接続部１５２ｃとの間をつなぐチャネル１５１とを含む。
【０２５９】
図５２の構成例では、たとえば、接続部１５２ａから磁性粒子を含む液体が移送され、接続部１５２ｂから標識物質１７を含む試薬が注入される。サーマルサイクルによって、磁性粒子上のＤＮＡと標識物質１７が結合する。
【０２６０】
図５２の構成例では、第５流路１５０のチャネル１５１は、流路幅Ｗ４が液体の流通方向に沿って変化している。すなわち、チャネル１５１の上流側から流通方向に沿って徐々に幅が大きくなり、略中央の位置から下流側に向けて徐々に幅が小さくなっている。図５２の例では、チャネル１５１は菱形形状を有する。このように流路幅Ｗ４を流通方向に沿って変化させることにより、チャネル１５１の内部における液体の流速を制御させることができる。その結果、他の流路における流速とは異なる、核酸１０の増幅産物と標識物質１７とを結合させるのに適した流速に制御することができる。
【０２６１】
標識物質１７とのハイブリダイゼーション（結合）後の２次洗浄工程は、第５流路１５０で行うようにしてもよい。たとえば図５２において、磁石６４０（図５１参照）によって磁性粒子をチャネル１５１内に集磁した状態で、接続部１５２ｂから洗浄液が注入される。２次洗浄工程では、ＰＢＳが洗浄液として用いられる。洗浄液を用いた２次洗浄により、ＤＮＡと結合しなかった未反応の標識物質１７（磁性粒子に非特異的に吸着している標識物質を含む）が除去される。この場合、第４流路１４０（図５０参照）と同様に、第５流路１５０にもドレーン用の排出側の接続部１５２を設けるのがよい。２次洗浄後の標
識物質１７を含む磁性粒子は、接続部１５２ｃから排出される。
【０２６２】
なお、ハイブリダイゼーションを行う第５流路１５０の下流側に、２次洗浄を行う第４流路１４０を追加してもよい。
【０２６３】
〈流路構成の変形例〉
他の構成例として、１つの第４流路１４０（図５１参照）において、１次洗浄、ハイブリダイゼーションおよび２次洗浄を実施するように構成してもよい。この場合、接続部１４２ａからエマルジョンブレーク後の試料をチャネル１４１に導入して磁石６４０により集磁しておく。接続部１４２ｂから、１次洗浄用のアルコール含有洗浄液、ハイブリダイゼーション用の標識試薬、２次洗浄用の洗浄液（ＰＢＳ）を順番に注入して、各工程の処理を実行する。この場合、第４流路１４０の下流側の第５流路１５０を設ける必要はない。
【０２６４】
（検出工程の説明）
２次洗浄後の標識物質１７を含む磁性粒子は、たとえばフローサイトメーターや画像解析により検出される。フローサイトメーターで検出するため、標識物質１７を含む磁性粒子は、たとえば、検体処理装置５００から回収され、検出部５５０や、装置外に設けられたフローサイトメーターに移送される。また、標識物質１７を含む磁性粒子は、検体処理装置５００の検出ユニット５４４によって標識に基づく蛍光などが検出される。また、標識物質１７を含む磁性粒子は、検体処理装置５００のカメラユニット５４５によって撮像され、検体処理装置５００又は検体処理装置５００に接続されたコンピュータによって撮像された画像が解析される。
【０２６５】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【符号の説明】
【０２６６】
１０：対象成分（核酸）、１１：対象成分と反応する試薬、１２：プライマー、１３：担体、１４：液滴、１５：分散媒体、１６：液滴を破壊するための試薬、１７：標識物質、１８：希釈液、１００：検体処理チップ、１１０：液滴形成流路、１１１ａ：第１チャネル、１１１ｂ：第２チャネル、１１３：交差部分、１２０：第２流路、１３０：第３流路、１４０：第４流路、１５０：第５流路、１６０：第１流路、１７０：希釈流路、１７１：第１流路、１７３：貯留部、１７４：第２流路、２００：流体モジュール、３００：基板、３０１：第１面（主表面）、３５０：接続流路、５００：検体処理装置、５１０：設置部、５２０：送液部、５６０：加熱部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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