(57)【要約】  本発明は、気体のリークを生じさせることなく流体を流路に沿って送液可能な流体デバイスを提供することを目的とする。接合面で接合され少なくとも一方が前記接合面に開口する流路を有する、第１基材及び第２基材と、流路と対向する位置に３つ以上配置され、変形により流路中の流体の流れを調整するバルブ部と、を備える。第１基材は、バルブ部と対向する位置において、第１基材を貫通する貫通孔を有する。バルブ部は、接合面の法線方向に延びる軸線を中心とする同一円周上に配置されている。
2019180879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合面で接合され少なくとも一方が前記接合面に開口する流路を有する、第１基材及び第２基材と、
前記流路と対向する位置に３つ以上配置され、変形により前記流路中の流体の流れを調整するバルブ部と、を備え、
前記第１基材は、前記バルブ部と対向する位置において、前記第１基材を貫通する貫通孔を有し、
前記バルブ部は、前記接合面の法線方向に延びる軸線を中心とする同一円周上に配置されている、流体デバイス。
【請求項２】
前記流体デバイスは、押圧部を有する駆動装置にセットして使用する流体デバイスであって、
前記貫通孔は、押圧部を挿入可能であって、
前記バルブ部は、それぞれが前記押圧部による押圧駆動により変形し、前記押圧のパターンの同期により前記流体を前記流路に沿って送液可能である、請求項１に記載の流体デバイス。
【請求項３】
前記バルブ部は、前記同一円周上に等間隔で配置されている、
請求項１または２に記載の流体デバイス。
【請求項４】
前記バルブ部は弾性材である、
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】
前記バルブ部と前記第１基材とは、一体的に成形された成形体である、
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】
請求項１から５のいずれか一項に記載の流体デバイスと、
前記流体デバイスの前記バルブ部を押圧駆動する駆動装置と、
を備え、
前記駆動装置は、前記流体デバイスをセットした際に、前記貫通孔を介して先端側で前記バルブ部を押圧して前記流路を閉じる第１位置と、前記第１位置から前記軸線方向に退避して前記流路を開放する第２位置との間を移動可能な移動部材と、
前記軸線周りに回転可能な回転装置と、
前記回転装置に前記流体デバイスのバルブ部と同一円周上に配置され、前記移動部材の基端側を支持し前記移動部材を前記軸線方向に移動させるカム部と、
を備えるシステム。
【請求項７】
前記カム部は、前記移動部材を前記第１位置として支持する山部と、前記移動部材を前記第２位置として支持する谷部とを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記カム部は、２以上の前記山部及び前記谷部を備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記カム部は、前記山部と前記谷部との間に傾斜部を備える、
請求項７または８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記バルブ部は、前記軸線を中心として、角度４５°間隔で配置されており、前記山部と前記谷部とは９０°間隔で配置されている、請求項７から９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
周方向で隣り合う３つの前記バルブ部における、中央の前記バルブ部と周方向一方側の前記バルブ部とを結ぶ直線と、前記中央の前記バルブ部と周方向他方側の前記バルブ部とを結ぶ直線との交差角度は１３５°である、請求項７から１０のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体デバイス及びシステムに関するものである。
【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、流路と、該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）。このようなデバイスでは、該流路へ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】
本発明の第１の態様に従えば、接合面で接合され少なくとも一方が前記接合面に開口する流路を有する、第１基材及び第２基材と、前記流路と対向する位置に３つ以上配置され、変形により前記流路中の流体の流れを調整するバルブ部と、を備え、前記第１基材は、前記バルブ部と対向する位置において、前記第１基材を貫通する貫通孔を有し、前記バルブ部は、前記接合面の法線方向に延びる軸線を中心とする同一円周上に配置されている、流体デバイスが提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様に従えば、本発明の第１の態様の流体デバイスと、前記流体デバイスの前記バルブ部を押圧駆動する駆動装置と、を備え、前記駆動装置は、前記流体デバイスをセットした際に、前記貫通孔を介して先端側で前記バルブ部を押圧して前記流路を閉じる第１位置と、前記第１位置から前記軸線方向に退避して前記流路を開放する第２位置との間を移動可能な移動部材と、前記軸線周りに回転可能な回転装置と、前記回転装置に前記流体デバイスのバルブ部と同一円周上に配置され、前記移動部材の基端側を支持し前記移動部材を前記軸線方向に移動させるカム部と、を備えるシステムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る流体デバイス１００Ａを備えたシステムＳＹＳの要部断面図。
【図２】本実施形態に係るシステムＳＹＳを流体デバイス１００Ａ側から視た平面図。
【図３】本実施形態に係る回転駆動源６１及び回転装置６２の概略的な構成図。
【図４】本実施形態に係るカム部６５を軸線Ｃ周りに展開した図。
【図５】本実施形態に係る６相式送液サイクルのカム位置と、流路４０の開閉状態との関係をバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３毎に示すタイミングチャート。
【図６】本実施形態に係る送液サイクルの第１相における断面図。
【図７】本実施形態に係る送液サイクルの第２相における断面図。
【図８】本実施形態に係る送液サイクルの第３相における断面図。
【図９】本実施形態に係る送液サイクルの第４相における断面図。
【図１０】本実施形態に係る送液サイクルの第５相における断面図。
【図１１】本実施形態に係る送液サイクルの第６相における断面図。
【図１２】本実施形態に係る３相式送液サイクルのカム位置と、流路４０の開閉状態との関係をバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３毎に示すタイミングチャート。
【図１３】本実施形態に係る４相式送液サイクルのカム位置と、流路４０の開閉状態との関係をバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３毎に示すタイミングチャート。
【図１４】本実施形態に係る５相式送液サイクルのカム位置と、流路４０の開閉状態との関係をバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３毎に示すタイミングチャート。
【図１５】本実施形態に係る流体デバイス及びシステムを模式的に示した平面図。
【図１６】本実施形態に係る検出部３に含まれる磁気センサーの平面図。
【図１７】本実施形態に係る流体デバイス及びシステムを模式的に示した平面図。
【図１８】本実施形態に係る流体デバイス及びシステムを模式的に示した平面図。
【図１９】本実施形態に係る流体デバイス及びシステムを模式的に示した平面図。
【図２０】本実施形態に係る抗原・抗体反応時のポンプＰの駆動周波数と磁気センサーが検出する信号強度との関係を示す図。
【図２１】本実施形態に係る抗原・抗体反応時のポンプＰの駆動周波数とセンサー間ばらつき（Ｃ．Ｖ．（％）値）との関係を示す図。
【図２２】本実施形態に係る流体デバイス１００Ａを備えたシステムＳＹＳの変形例を示す要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の流体デバイス及びシステムの実施の形態を、図１ないし図２２を参照して説明する。
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れない。
【００１０】
図１は、流体デバイス１００Ａを備えたシステムＳＹＳの要部断面図である。図２は、システムＳＹＳを流体デバイス１００Ａ側から視た平面図である。
【００１１】
図１に示すように、システムＳＹＳは、流体デバイス１００Ａ及び駆動装置ＤＲを備えている。流体デバイス１００Ａは、駆動装置ＤＲにセットして使用される。流体デバイス１００Ａは駆動装置ＤＲに配置し、固定し、又は押し当てて使用される。駆動装置ＤＲは、流体デバイス１００Ａをセットしたときに、後述するバルブ部と対向する押圧ピン（移動部材）Ｐ１〜Ｐ３を有する。
【００１２】
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ハイブリダイズ、免疫反応および酵素反応などにより検出するデバイスを含む。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や粒子などである。
【００１３】
流体デバイス１００Ａは、第１基材６および第２基材９を備えている。第１基材６および第２基材９は、例えば板状の基材であり、一例として、樹脂材（ポリプロピレン、ポリカーボネイト等の硬質材）で形成されている。第１基材６および第２基材９は、それぞれ第１基板、第２基板と言い換えてもよい。流体デバイス１００Ａは、接合面で接合される第１基材及び第２基材を備えている。例えば、第１基材６と第２基材９とは、超音波溶着やレーザー溶着などの溶着技術により接合されている。第１基材６および第２基材９は、例えば、それぞれ接合方向に貫通し面方向の位置決めが行われる複数（例えば２つ）の位置決め孔（不図示）を有している。第１基材６および第２基材９は、位置決め孔（不図示）に軸部材を挿通させることにより、面方向に互いに位置決めされた状態で積層（多層）可能である。第１基材６又は第２基材９の少なくとも一方は、両基材を接合することにより流路４０を形成する溝を接合面に有する。本実施形態においては、第２基材９は、第１基材６との接合面９ａに開口する流路４０を有している。流路４０は、一例として、数μｍから数百ｍｍ程度の幅又は深さを有した溝である。
【００１４】
なお、以下の説明においては、第１基材６および第２基材９は水平面に沿って配置され、第１基材６は第２基材９の下側（駆動装置ＤＲ側）に配置されるものとして説明する。また、第１基材６を上板、第２基材９を基板と説明することもある。ただし、これは、説明の便宜のために水平方向および上下方向を定義したに過ぎず、本実施形態に係る流体デバイス１００Ａ及びシステムＳＹＳの使用時の向きを限定しない。
【００１５】
流体デバイス１００Ａは、流路４０において溶液を送液するためのポンプＰを有している。ポンプＰは、互いに間隔をあけて配置されたバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３を含む。本実施形態では、３つのバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３を有する。ポンプＰは、少なくとも３つのバルブ部を備えればよく、例えば３〜１２個備えてもよい。バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３は、軟性部材６０で形成れている。軟性部材６０は、弾性材である。軟性部材６０は、３つのバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３を含む大きさのシート状に形成され、流路４０と対向する第１基材６の上面６ａに設けられている。軟性部材６０が、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３で共通した１枚のシートである場合、第１基材６及び第２基材９の間に、シートを挟んだ積層構造により流体デバイスを製造することができる。このため、溝や凹部を形成した板状又はシート状の基材を積層して貼り合わせるという流体デバイスの一般的な製造工程と整合性がある。なお、軟性部材６０は、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３毎に分離して設けられる構成でもよい。すなわち、バルブ部Ｖ１１、Ｖ１２，Ｖ１３はそれぞれ独立して軟性部材６０を備えてもよい。軟性部材６０は、シート状に設けられる場合、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３毎に分離して設けられる場合のいずれについても、第１基材６と一体的に成形された成形体であることが好ましい。軟性部材６０と第１基材６とを一体的に成形することにより、製造効率を向上させることができる。バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３の径は、数μｍから数百ｍｍ程度である。流路４０の幅に対して１．２倍〜３倍のサイズであることが好ましい。例えば流路の幅１．５ｍｍである場合には、使用されるバルブは２ｍｍ径以上であることが好ましい。
【００１６】
第１基材６には、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３と対向する位置に露出部５１〜５３が形成されている。露出部５１〜５３は、第１基材６を上下方向（第１基材６の厚さ方向）に貫通する貫通孔で形成されている。すなわち、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３は、軟性部材６０のうち、露出部５１〜５３によって外側（下側）に露出する軟性部材６０によって形成されている。
【００１７】
軟性部材６０を形成する材料としては、例えば、弾性材などの圧力におり変形する材料があげられ、ポリオレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー等の熱可塑性エラストマーを例示することができる。
【００１８】
図２に示すように、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３は、接合面９ａの法線方向に延びる軸線Ｃを中心とする同一円周上に間隔をあけて配置されている。一例として、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３は、軸線Ｃを中心とする角度７５°間隔で配置されている。流路４０の一部は、バルブ部Ｖ１１とバルブ部Ｖ１２、及びバルブ部Ｖ１２とバルブ部Ｖ１３とを結ぶ平面視でく字状（Ｖ字状）の経路で形成されている。バルブ間の距離は、バルブの径の２〜５倍であることが好ましい。
周方向で隣り合うバルブ部Ｖ１１とバルブ部Ｖ１２を結ぶ直線と、周方向で隣り合うバルブ部Ｖ１２とバルブ部Ｖ１３とを結ぶ直線との間の角度は、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３の配置間隔が角度７５°の場合は、１０５°である。
【００１９】
駆動装置ＤＲは、上記押圧ピンＰ１〜Ｐ３、回転駆動源６１、回転装置６２及び保持板６３、６４を備えている。押圧ピンＰ１〜Ｐ３は、同様の構成を有しているため、以下では押圧ピンＰ１についてのみ説明する。押圧ピンＰ１は、先端側から順次配置された押圧部７１、フランジ部７２及び摺動部７３を有している。押圧部７１は、軸線Ｃ方向に延びる円柱状であり、先端が半球状に形成されている。押圧部７１の直径は、露出部５１〜５３の直径よりも小さく形成されている。
【００２０】
フランジ部７２は、押圧部７１の直径よりも大きい直径の円盤状に形成されている。摺動部７３は、フランジ部７２から下側に軸線Ｃ方向に延びる円柱状に形成されている。摺動部７３の下端は半球状に形成されている。摺動部７３の直径は、押圧部７１の直径よりも小さく形成されている。摺動部７３の下端は、後述するように、回転装置６２に設けられたカム部６５に下方から支持される。
【００２１】
保持板６３、６４は、互いに位置合わせされ上下方向に一体的に接合されている。保持板６３は、流体デバイス１００Ａのバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３を駆動する際に第１基材６の下面６ｂに当接してセットされる。保持板６３は、第１基材６がセットされたときにバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３と対向する位置に保持孔７１ａ及び空洞部７２ａをそれぞれ有している。保持孔７１ａは、軸線Ｃ方向に保持板６３を貫通している。保持孔７１ａは、押圧ピンＰ１〜Ｐ３の押圧部７１を軸線Ｃ方向に移動自在に保持する。空洞部７２ａは、底面７２ｂを有し保持板６３の下面６３ａに開口する軸線Ｃ方向に延びる窪みである。空洞部７２ａの直径は、フランジ部７２の直径よりも大きく形成されている。
【００２２】
保持板６４は、保持孔７１ａ及び空洞部７２ａと同軸で形成された保持孔７３ａを有している。保持孔７３ａは、軸線Ｃ方向に保持板６４を貫通している。保持孔７３ａは、押圧ピンＰ１〜Ｐ３の摺動部７３を軸線Ｃ方向に移動自在に保持する。
【００２３】
押圧ピンＰ１〜Ｐ３の長さは、図１に示す押圧ピンＰ１のように、摺動部７３の下端がカム部６５における山部６５ａに支持された第１位置にあるときに、押圧部７１の先端が露出部５１〜５３を介してバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３を下方から押圧して流路４０の底面に当接させて流路４０を閉じる長さである。また、押圧ピンＰ１〜Ｐ３の長さは、図１に示す押圧ピンＰ２、Ｐ３のように、摺動部７３の下端がカム部６５における谷部６５ｂに支持された第２位置にあるときに、押圧部７１の先端がバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３を押圧しない状態で露出部５１〜５３に挿入され流路４０を開放する長さである。
【００２４】
フランジ部７２の厚さ及び軸線Ｃ方向の位置は、押圧ピンＰ１〜Ｐ３が第１位置にあるときに、空洞部７２ａの底面７２ｂに当接せず、押圧ピンＰ１〜Ｐ３が第２位置にあるときに、保持板６４に当接しない厚さ及び位置に設定されている。
【００２５】
空洞部７２ａには、長さ方向の上端が底面７２ｂに当接し、下端がフランジ部７２の上面に当接する圧縮バネ７４が圧縮された状態で付勢部材として設けられている。上端が底面７２ｂに当接する圧縮バネ７４は、常時フランジ部７２を下側に押圧することにより、第１位置及び第２位置にある押圧ピンＰ１〜Ｐ３に対して下側への力を付与する。
【００２６】
図３は、回転駆動源６１及び回転装置６２の概略的な構成図である。回転装置６２は、円盤状に形成されている。回転装置６２は、モーター等の回転駆動源６１の回転駆動により軸線Ｃ周りに回転する。回転装置６２の上面には、カム部６５が突出して設けられている。カム部６５は、軸線Ｃ周りに円環状に突出している。カム部６５は、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３と同一円周上に配置され、押圧ピンＰ１〜Ｐ３の摺動部７３を下方から支持する。押圧ピンＰ１〜Ｐ３は、圧縮バネ７４により常時下側に押圧されているため、回転装置６２が軸線Ｃ周りに回転することより、押圧ピンＰ１〜Ｐ３の摺動部７３は、カム部６５の上面を摺動する。
【００２７】
カム部６５は、押圧ピンＰ１〜Ｐ３を第１位置に支持する山部６５ａと、山部６５ａよりも下側に形成され押圧ピンＰ１〜Ｐ３を第２位置に支持する谷部６５ａとを有している。山部６５ａと谷部６５ｂとは、９０°間隔で交互に配置されている。
【００２８】
図４は、カム部６５を軸線Ｃ周りに展開した図である。図４においては、一例として、山部６５ａの周方向端部を基準としている。
図４に示されるように、カム部６５においては、０°以上、９０°以下、及び１８０°以上２７０°以下の範囲に山部６５ａが配置され、９０°を超えて１８０°未満、及び２７０°を超えて３６０°未満の範囲に谷部６５ｂが配置されている。
【００２９】
本実施形態におけるカム部６５は、回転装置６２が一回転する間に、後述するように、流路４０において溶液を送液する送液サイクルを二回実施可能とするために、山部６５ａ及び谷部６５ｂが二箇所ずつ配置されている。回転装置６２が一回転する間に送液サイクルを二回実施可能とするために、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３が配置される範囲は、１８０°以下の角度であることが好ましく、上述したように、隣り合うバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３が７５°の間隔で配置された総範囲が１５０°以下であることがより好ましい。
【００３０】
谷部６５ｂは、最も下側に位置する領域（押圧ピンＰ１〜Ｐ３を第２位置とする領域）と山部６５ａとの間に設けられた傾斜部を含む。摺動部７３が傾斜部を摺動することにより、山部６５ａと谷部６５ｂとの間で押圧ピンＰ１〜Ｐ３を支持する位置を円滑に切り替えることができる。摺動部７３が傾斜部に支持された場合においては、押圧ピンＰ１〜Ｐ３における押圧部７１が下方に移動することで、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３は弾性変形しつつも流路４０の閉塞が部分的に解除される。以下では、摺動部７３が傾斜部に支持された場合についても、流路４０の少なくとも一部が開放された開状態であるとして説明する。
【００３１】
次に、上記構成のシステムＳＹＳにおけるポンプＰの動作を、図５乃至図１４を参照して説明する。
【００３２】
［６相式送液サイクル］
本実施形態では、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３の開閉状態を６相で切り替えることにより、流路４０において溶液を送液する場合について図５乃至図１１を参照して説明する。
図５は、６相式送液サイクルで溶液を送液する場合の図４に示したカム部６５に対して押圧ピンＰ１〜Ｐ３が支持されたときのカム位置と、流路４０の開閉状態との関係をバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３毎に示すタイミングチャートである。図６乃至図１１は、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３の開閉状態と、流路４０における溶液の流れを示す図である。図６乃至図１１においては、第１基材６及び押圧ピンＰ１〜Ｐ３の図示を省略している。
【００３３】
以下の説明で示す角度は、特に言及しない限り、図５に示したカム部６５における基準に対する角度である。また、図６乃至図１１においては、バルブ部Ｖ１１側を左側、バルブ部Ｖ１３側を右側として流路４０の溶液の流れ方向を説明する。
【００３４】
（第１相）
図６は、送液サイクルの第１相における断面図である。
第１相は、３０°〜６０°の範囲で行われる。第１相では、バルブ部Ｖ１１は流路４０を閉じ、バルブ部Ｖ１２、Ｖ１３は流路を開放する。これにより、流路４０の溶液はバルブ部Ｖ１１で分断される。
【００３５】
（第２相）
図７は、送液サイクルの第２相における断面図である。
第２相は、６０°〜９０°の範囲で行われる。第２相では、第１相に対してバルブ部Ｖ１２が流路４０を閉じる。バルブ部Ｖ１１は流路４０を閉じたままであるため、バルブ部Ｖ１１よりも右側の溶液は、バルブ部Ｖ１２が流路４０を閉じた際に、矢印で示すように右側に送液される。
【００３６】
（第３相）
図８は、送液サイクルの第３相における断面図である。
第３相は、９０°〜１２０°の範囲で行われる。第３相では、第２相に対してバルブ部Ｖ１１が流路４０を開放する。バルブ部Ｖ１２は流路４０を閉じたままであるため、バルブ部Ｖ１１よりも左側の溶液は、バルブ部Ｖ１１が流路４０を開放した際に、矢印で示すようにバルブ部Ｖ１２まで右側に移動して、バルブ部Ｖ１１の弾性変形解除に伴う流路４０の容積増加を補う。
【００３７】
（第４相）
図９は、送液サイクルの第４相における断面図である。
第４相は、１２０°〜１５０°の範囲で行われる。第４相では、第３相に対してバルブ部Ｖ１３が流路４０を閉じる。バルブ部Ｖ１２は流路４０を閉じたままであるため、バルブ部Ｖ１２よりも右側の溶液は、バルブ部Ｖ１３が流路４０を閉じた際に、矢印で示すように右側に送液される。
【００３８】
（第５相）
図１０は、送液サイクルの第５相における断面図である。
第５相は、１８０°〜２１０°の範囲で行われる。第５相では、第４相に対してバルブ部Ｖ１２が流路４０を開放する。バルブ部Ｖ１３は流路４０を閉じたままであるため、バルブ部Ｖ１２よりも左側の溶液は、バルブ部Ｖ１２が流路４０を開放した際に、矢印で示すようにバルブ部Ｖ１３まで右側に移動して、バルブ部Ｖ１２の弾性変形解除に伴う流路４０の容積増加を補う。
【００３９】
（第６相）
図１１は、送液サイクルの第６相における断面図である。
第６相は、２４０°〜２７０°の範囲で行われる。第６相では、第５相に対してバルブ部Ｖ１１が流路４０を閉じる。これにより、バルブ部Ｖ１３よりも左側の流路４０の溶液はバルブ部Ｖ１１で分断される。また、バルブ部Ｖ１３は流路４０を閉じたままであるため、バルブ部Ｖ１１が流路４０を閉じた際に、流路４０の容液は矢印で示すように左側に移動する。
【００４０】
この後、第１相に戻り、バルブ部Ｖ１３が流路４０を開放することにより、バルブ部Ｖ１３よりも右側の溶液が左側に移動して、バルブ部Ｖ１３の弾性変形解除に伴う流路４０の容積増加を補う。
以後、第１相から第６相を繰り返すことにより、流路４０の溶液を右側（バルブ部Ｖ１１側からバルブ部Ｖ１３側）に送液することができる。
【００４１】
［３相式送液サイクル］
次に、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３の開閉状態を３相で切り替えることにより、流路４０において溶液を送液する場合について、図１２を参照して説明する。
図１２は、３相式送液サイクルで溶液を送液する場合のカム部６５に対して押圧ピンＰ１〜Ｐ３が支持されたときのカム位置と、流路４０の開閉状態との関係をバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３毎に示すタイミングチャートである。
【００４２】
３相式送液サイクルの場合、カム部６５においては、０°以上、１２０°以下、及び１８０°以上３００°以下の範囲に山部６５ａが配置され、１２０°を超えて１８０°未満、及び３００°を超えて３６０°未満の範囲に谷部６５ｂが配置されている。
【００４３】
（第１相）
第１相は、０°〜６０°の範囲で行われる。第１相では、６相式送液サイクルの第６相（図１１参照）と同様に、バルブ部Ｖ１１、Ｖ１３は流路４０を閉じ、バルブ部Ｖ１２は流路を開放する。これにより、流路４０の溶液はバルブ部Ｖ１１、Ｖ１３で分断される。
【００４４】
（第２相）
第２相は、６０°〜１２０°の範囲で行われる。第２相では、６相式送液サイクルの第２相（図７参照）と同様に、第１相に対してバルブ部Ｖ１２が流路４０を閉じ、バルブ部Ｖ１３が流路４０を開放する。バルブ部Ｖ１１は流路４０を閉じたままであるため、バルブ部Ｖ１１よりも右側の溶液は、バルブ部Ｖ１２が流路４０を閉じた際に、矢印で示すように右側に送液される。
【００４５】
（第３相）
第３相は、１２０°〜１８０°の範囲で行われる。第３相では、６相式送液サイクルの第４相（図９参照）と同様に、第２相に対してバルブ部Ｖ１１が流路４０を開放し、バルブ部Ｖ１３が流路４０を閉じる。バルブ部Ｖ１１が流路４０を開放することにより、バルブ部Ｖ１１よりも左側の流路４０の溶液がバルブ部Ｖ１２まで右側に移動して、バルブ部Ｖ１１の弾性変形解除に伴う流路４０の容積増加を補う。また、バルブ部Ｖ１２は流路４０を閉じたままであるため、バルブ部Ｖ１２よりも右側の溶液は、バルブ部Ｖ１３が流路４０を閉じた際に、矢印で示すように右側に送液される。
【００４６】
この後、第１相に戻り、第３相に対してバルブ部Ｖ１２が流路４０を開放し、バルブ部Ｖ１１が流路４０を閉じる。これにより、これにより、流路４０の溶液はバルブ部Ｖ１１、Ｖ１３で分断される。また、バルブ部Ｖ１１が流路４０を閉じた際に、流路４０の容液の一部は矢印で示すように左側に移動し、容液の一部はバルブ部Ｖ１３まで右側に移動して、バルブ部Ｖ１２の弾性変形解除に伴う流路４０の容積増加を補う。
以後、第１相から第３相を繰り返すことにより、流路４０の溶液を右側（バルブ部Ｖ１１側からバルブ部Ｖ１３側）に送液することができる。
【００４７】
［４相式送液サイクル］
次に、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３の開閉状態を４相で切り替えることにより、流路４０において溶液を送液する場合について、図１３を参照して説明する。
図１３は、４相式送液サイクルで溶液を送液する場合のカム部６５に対して押圧ピンＰ１〜Ｐ３が支持されたときのカム位置と、流路４０の開閉状態との関係をバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３毎に示すタイミングチャートである。
【００４８】
４相式送液サイクルの場合、カム部６５においては、図４に示した６相式送液サイクルの場合と同様に、０°以上、９０°以下、及び１８０°以上２７０°以下の範囲に山部６５ａが配置され、９０°を超えて１８０°未満、及び２７０°を超えて３６０°未満の範囲に谷部６５ｂが配置されている。
【００４９】
（第１相）
第１相は、０°〜４５°の範囲で行われる。第１相では、６相式送液サイクルの第１相（図６参照）と同様に、バルブ部Ｖ１１は流路４０を閉じ、バルブ部Ｖ１２、Ｖ１３は流路を開放する。これにより、流路４０の溶液はバルブ部Ｖ１１で分断される。
【００５０】
（第２相）
第２相は、４５°〜９０°の範囲で行われる。第２相では、６相式送液サイクルの第２相（図７参照）と同様に、第１相に対してバルブ部Ｖ１２が流路４０を閉じる。バルブ部Ｖ１１は流路４０を閉じたままであるため、バルブ部Ｖ１１よりも右側の溶液は、バルブ部Ｖ１２が流路４０を閉じた際に、矢印で示すように右側に送液される。
【００５１】
（第３相）
第３相は、９０°〜１３５°の範囲で行われる。第３相では、６相式送液サイクルの第４相（図９参照）と同様に、第２相に対してバルブ部Ｖ１１が流路４０を開放し、バルブ部Ｖ１３が流路４０を閉じる。バルブ部Ｖ１１が流路４０を開放することにより、バルブ部Ｖ１１よりも左側の流路４０の溶液がバルブ部Ｖ１２まで右側に移動して、バルブ部Ｖ１１の弾性変形解除に伴う流路４０の容積増加を補う。また、バルブ部Ｖ１２は流路４０を閉じたままであるため、バルブ部Ｖ１２よりも右側の溶液は、バルブ部Ｖ１３が流路４０を閉じた際に、矢印で示すように右側に送液される。
【００５２】
（第４相）
第４相は、１３５°〜１８０°の範囲で行われる。第４相では、６相式送液サイクルの第５相（図１０参照）と同様に、第３相に対してバルブ部Ｖ１２が流路４０を開放する。バルブ部Ｖ１３は流路４０を閉じたままであるため、バルブ部Ｖ１２よりも左側の溶液は、バルブ部Ｖ１２が流路４０を開放した際に、矢印で示すようにバルブ部Ｖ１３まで右側に移動して、バルブ部Ｖ１２の弾性変形解除に伴う流路４０の容積増加を補う。
【００５３】
この後、第１相に戻り、第４相に対してバルブ部Ｖ１３が流路４０を開放し、バルブ部Ｖ１１が流路４０を閉じる。これにより、流路４０の溶液はバルブ部Ｖ１１で分断される。バルブ部Ｖ１１が流路４０を閉じた際には、流路４０の容液の一部は左側に移動する。また、バルブ部Ｖ１３が流路４０を開放した際には、バルブ部Ｖ１３よりも右側の溶液は左側に移動して、バルブ部Ｖ１３の弾性変形解除に伴う流路４０の容積増加を補う。
以後、第１相から第４相を繰り返すことにより、流路４０の溶液を右側（バルブ部Ｖ１１側からバルブ部Ｖ１３側）に送液することができる。
【００５４】
［５相式送液サイクル］
次に、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３の開閉状態を５相で切り替えることにより、流路４０において溶液を送液する場合について、図１４を参照して説明する。
図１４は、５相式送液サイクルで溶液を送液する場合のカム部６５に対して押圧ピンＰ１〜Ｐ３が支持されたときのカム位置と、流路４０の開閉状態との関係をバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３毎に示すタイミングチャートである。
【００５５】
５相式送液サイクルの場合、カム部６５においては、０°以上、７２°以下、及び１８０°以上２５２°以下の範囲に山部６５ａが配置され、７２°を超えて１８０°未満、及び２５２°を超えて３６０°未満の範囲に谷部６５ｂが配置されている。
【００５６】
（第１相〜第４相）
５相式送液サイクルにおいては、第１相〜第４相は、４相式送液サイクルに対して流路４０の開閉が行われるカム部６５の角度のみが異なり、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３の駆動パターンは同一である。すなわち、５相式送液サイクルにおける第１相は０°〜３６°の範囲で行われ、第２相は３６°〜７２°の範囲で行われる。５相式送液サイクルにおける第３相は７２°〜１０８°の範囲で行われ、第４相は１０８°〜１４４°の範囲で行われる。
【００５７】
（第５相）
第５相は、１４４°〜１８０°の範囲で行われる。第５相では、第４相に対してバルブ部Ｖ１３が流路４０を開放する。これにより、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３の全てで流路４０が開放される。
【００５８】
以後、第１相から第５相を繰り返すことにより、流路４０の溶液を右側（バルブ部Ｖ１１側からバルブ部Ｖ１３側）に送液することができる。
【００５９】
以上のように、本実施形態の流体デバイス１００Ａ及びシステムＳＹＳにおいては、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３を軸線Ｃを中心とする同一円周上に配置し、回転駆動源６１の回転駆動により軸線Ｃ周りに回転するカム部６５及び押圧ピンＰ１〜Ｐ３を介してバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３を同期駆動して流路４０を開閉するため、エア等の流体を用いてバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３を駆動する場合のように流体のリークを生じさせることなく、流路４０の溶液を送液することが可能となる。
【００６０】
また、本実施形態の流体デバイス１００Ａ及びシステムＳＹＳにおいては、回転駆動源６１が電動駆動されることにより、流体を用いてバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３を駆動する場合のようにガスボンベやコンプレッサー等の気体圧縮機器を設置する必要がなく汎用性を広げることができる。回転駆動源を用いる場合には、回転速度を調整してバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３の駆動周期を変更することにより、溶液の送液速度を容易に変更することが可能になる。
【００６１】
また、本実施形態の流体デバイス１００Ａ及びシステムＳＹＳにおいては、山部６５ａ及び谷部６５ｂの配置パターンが異なるカム部６５を有する回転装置６２を適宜選択することにより、上述したように、６相式、３相式、４相式等の駆動パターンを任意に選択することができる。
【００６２】
［流体デバイス及びシステムの実施例］
次に、流体デバイス及びシステムの実施例について、図１５乃至図２１を参照して説明する。
図１５は、流体デバイス３００を模式的に示した平面図である。
【００６３】
図１５に示すように、流体デバイス３００は、流路およびバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３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を有し、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。
【００６４】
（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。
【００６５】
ポンプＰは、流路中に並んで配置された上述した３つのバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３から構成されている。バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３は、上述した駆動装置ＤＲ（図１５乃至図１８ではカム部６５のみ図示）によって駆動される。バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３は、カム部６５と同一円周上に配置されている。ポンプＰは、３つのバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３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。バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３の数は、４以上であってもよい。第１の捕捉部４は、第１循環流路２１０内を循環している溶液中の試料物質を捕捉・収集する。第１の捕捉部４の構成は、例えば、磁石等の磁力発生源（不図示）を含む。磁力発生源は、下側から共有流路２０２に近接して配置される。
【００６６】
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に設けられた磁気センサーを含む検出部３における検出効率が低下する虞がある。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。
【００６７】
（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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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、２１３、２１４、２１５には、それぞれ導入流路を開閉する導入流路バルブＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４が設けられている。また、導入流路２１２、２１３、２１４、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２１２ａ、２１３ａ、２１４ａ、２１５ａが設けられている。
【００７１】
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。
【００７２】
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、２１８にはそれぞれ、排出流路を開閉する排出流路バルブＯ１，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。
【００７３】
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。
【００７４】
（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と第２の捕捉部４Ａとを有する。第２の捕捉部４Ａは、非共有流路２２１を流動している溶液中の試料物質を捕捉・収集する。第２の捕捉部４Ａ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。第２の捕捉部４Ａ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、非共有流路２２１を流動する溶液から、試料物質を収集することができる。流体デバイス３００は、第２の捕捉部４Ａ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。
【００７５】
担体粒子は、磁気ビーズ又は磁性粒子である。なお、第２の捕捉部４Ａ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、第２の捕捉部４Ａは、試料物質が核酸の場合、当該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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
第２の捕捉部４Ａで捕捉された試料物質は、磁気センサーを含む検出部３で検出される。試料物質を検出する例として、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２循環流路２２０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。
【００７９】
図１６は、検出部３に含まれる磁気センサーの平面図である。
図１６に示すように、検出部３は、８個×１０個の格子状（マトリクス状）に配列された合計８０個の磁気センサー３ａ、３ｂを有している。磁気センサー３ａ、３ｂは、縦方向及び横方向に交互に配置されている。磁気センサー３ａには、ヒト組織免疫染色用抗体 (Anti-EGFR Antibody) 等の抗体Ａが固定されている。Ｒと表示された磁気センサー３ｂは、参照（Reference）用であり、抗体は固定されていない。磁気センサー３ａ、３ｂは、第２の捕捉部４Ａにおいて非共有流路２２１に臨んで設けられている。
【００８０】
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、β−ガラクトシダーゼ等が挙げられる。
【００８１】
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、２２４、２２５の経路中には、導入流路バルブＩ５，Ｉ６，Ｉ７が設けられ、端末には導入用インレット２２２ａ、２２４ａ、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、端末には空気導入用インレット２２６ａが設けられている。
【００８２】
（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。
【００８３】
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。
【００８４】
次いで、図１７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を導入して定量する（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を導入して定量する（第１試薬液導入工程）。
【００８５】
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Ａ１（例えば、ストレプトアビジン等のビオチン結合タンパク質）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Ａ２を含有する。抗体Ａ２には、例えば、ビオチン（検出補助物質）が固定化され標識されている。
【００８６】
次いで、図１８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、ビオチンが固定化された抗体Ａ２が抗原に結合し、担体粒子に固定化された抗体Ａ１がビオチンを介して抗原に結合する。これにより、混合液Ｌ４の中では、担体粒子−抗原−タンパク質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−タンパク質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。
【００８７】
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−タンパク質複合体を捕捉する。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。
【００８８】
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−タンパク質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−タンパク質複合体は、混合液から分離される。
【００８９】
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−タンパク質複合体を洗浄する。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。
【００９０】
次いで、図１９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−タンパク質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−タンパク質複合体を第２循環流路２２０に移送する。
【００９１】
第２循環流路２２０に移送された担体粒子−抗原−タンパク質複合体は、検出部３において、磁気センサー３ａに固定された抗体Ａと抗原が結合する。
【００９２】
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−タンパク質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。
【００９３】
この後、複数の磁気センサー３ａのそれぞれにおいて得られる信号を検出することにより、磁気センサー３ａに固定された抗体Ａに吸着した磁性粒子（すなわち、抗原）の量を測定することができる。
【００９４】
上記の検出方法では、抗原を含む検体液Ｌ１と、抗体Ａ１が固定化された担体粒子を含む第１試薬液Ｌ２と、抗体Ａ２を含有する第２試薬液Ｌ３とを混合して担体粒子−抗原−タンパク質複合体を生成し、当該担体粒子−抗原−タンパク質複合体を磁気センサー３ａに固定された抗体Ａに吸着させる手順を例示したが、この手順に限定されない。例えば、まず、抗原を含む検体液Ｌ１と、抗体Ａ２を含有する第２試薬液Ｌ３とを循環流路２２０で循環し混合して、抗体Ａ２が固定化された抗原を抗体Ａに結合させる（抗原・抗体混合）。
【００９５】
次に、循環流路２２０を排液した後に、抗体Ａ１が固定化された担体粒子を含む第１試薬液Ｌ２を循環流路２２０で循環し、磁気センサー３ａにおける抗体Ａに結合した抗原に固定された抗体Ａ２に抗体Ａ１を結合させる（抗原・抗体反応）ことにより、抗原に担体粒子を吸着させてもよい。この手順を採った場合についても、複数の磁気センサー３ａのそれぞれにおいて得られる信号を検出することにより、磁気センサー３ａに固定された抗体Ａに吸着した磁性粒子（すなわち、抗原）の量を測定することができる。
【００９６】
なお、検出部３が磁気センサーではなく、例えば、光を透過する部材で構成されており、外部装置に撮像素子を備える場合には、抗体Ａ２に酵素を用い、担体粒子が吸着する抗原と抗体Ａとが結合した後に、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）。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)、4-Nitrophenyl Phosphate(pNPP)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第２の捕捉部４Ａで発色させることができる。この発色を撮像素子で撮像することにより、反応生成物を検出できる。
【００９７】
［ポンプＰの駆動周波数による磁気センサーの検出変動の検証］
次に、ポンプＰの駆動周波数が磁気センサーの検出ばらつき（変動）に与える影響の検証について説明する。
【００９８】
この検証は、抗原を含む検体液Ｌ１と、ビオチンが標識された抗体Ａ１を含有する第２試薬液Ｌ３とを循環流路２２０で循環し混合して、抗体Ａ１が固定化された抗原を抗体Ａに結合させた後に、ストレプトアビジンが固定化された担体粒子を含む第１試薬液Ｌ２を循環流路２２０で循環し、磁気センサー３ａにおける抗体Ａに結合した抗原に固定された抗体Ａ１のビオチンにストレプトアビジンを結合させることにより、抗原に担体粒子を吸着させる手順を採った。各手順については、［表１］に示す仕様に設定された条件１〜３をＬ１８直交表に割り付けて行い、複数の磁気センサー３ａにおける信号強度の上位１０点を平均化して変動係数（Ｃ．Ｖ．（％））を算出した。表１におけるポンプＰの駆動周波数は、第１相〜第５相を１秒間で駆動する回数を示している。
【００９９】
各条件においては、抗原として濃度２５ｎｇ／ｍｌのEGFR抗原を１０μｌ定量して用い、抗体Ａ２としてEGFR抗体を５７μｌ定量して用い、抗体Ａ１としてストレプトアビジンが固定されたψ３０ｎｍの磁性粒子を６７μｌ定量して用いた。
【０１００】
【表１】
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【０１０１】
図２０は、抗原・抗体反応時のポンプＰの駆動周波数と磁気センサーが検出する信号強度との関係を示す図である。図２０に示されるように、ポンプＰの駆動周波数が高いほど磁気センサーの信号レベルが高いことを確認できた。
【０１０２】
図２１は、抗原・抗体反応時のポンプＰの駆動周波数とセンサー間ばらつき（Ｃ．Ｖ．（％）値）との関係を示す図である。図２１に示されるように、ポンプＰの駆動周波数が高いほど磁気センサー間のばらつきが小さく、例えば、ポンプＰの駆動周波数が２０Ｈｚの場合は１Ｈｚの場合と比較して、ばらつきが半減することを確認できた。
【０１０３】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【０１０４】
例えば、上記実施形態では、バルブ部を３つ配置する構成を例示したが、４つ以上配置する構成であってもよい。また、上記実施形態では、カム部６５は回転装置６２が一回転する間に送液サイクルを二回実施可能である構成を例示したが、この構成に限定されず、回転装置６２が一回転する間に送液サイクルを一回以下実施可能である構成や３回以上実施可能である構成であってもよい。
【０１０５】
また、上記実施形態では、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３が円形状である構成を例示したが、例えば、楕円形状であってもよい。バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３も形状及び大きさは、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３の間で同一であっても異なっていてもよい。例えば、３つのバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３を用いる場合には、中央に位置するバルブ部（Ｖ１２）が両側に位置するバルブ部（Ｖ１１、Ｖ１３）に対して大きい方が、より多くの溶液を流動させることが可能となり、送液効率が高い。
【０１０６】
また、上記実施形態では、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３毎に露出部（貫通孔）５１〜５３を設ける構成としたが、この構成に限定されない。例えば、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３が含まれる大きさの露出部（貫通孔）を一つ設け、この一つの貫通孔を介してバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３を駆動する構成であってもよい。この構成を採る場合には、露出部（貫通孔）をバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３毎に設ける場合と比較して露出部（貫通孔）の位置精度を緩和することができ、流体デバイスの製造効率を向上させることができる。
【０１０７】
また、上記実施形態では、軟性部材６０が３つのバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３を含む大きさのシート状に形成される構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、図２２に示すように、軟性部材６０が３つのバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３毎に分離し、それぞれ独立して設けられる構成であってもよい。
【０１０８】
また、上記実施形態では、バルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３を７５°間隔で配置する構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、４５°間隔で配置し、カム部６５における山部６５ａと谷部６５ｂとを９０°間隔で配置してもよい。この構成を採る場合、周方向で隣り合うバルブ部Ｖ１１とバルブ部Ｖ１２を結ぶ直線と、周方向で隣り合うバルブ部Ｖ１２とバルブ部Ｖ１３とを結ぶ直線との間の角度は、１３５°である。この場合、押圧ピンＰ１〜Ｐ３の摺動部７３の下端がカム部６５における谷部６５ｂに支持された第２位置にあり全てのバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３が流路４０を開放した状態にすることが可能になる。全てのバルブ部Ｖ１１〜Ｖ１３が流路４０を開放した状態を原点とすることで、原点状態にあるときはポンプＰにおいても流路４０の一部とみなすことが可能になり、定量や廃液操作の際にも制御が容易なる。
【符号の説明】
【０１０９】
６…第１基材、  ９…第２基材、  ４０…流路、  ５１〜５３…露出部（貫通孔）、  ６０…軟性部材（弾性材）、  ６２…回転装置、  ６５…カム部、  ６５ａ…山部、  ６５ｂ…谷部、  １００Ａ、３００…流体デバイス、  ＤＲ…駆動装置、  Ｐ１〜Ｐ３…押圧ピン（移動部材）、  Ｖ１１〜Ｖ１３…バルブ部、  ＳＹＳ…システム
【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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【国際調査報告】
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