JP2018141686A - 検体処理チップを用いた送液方法、検体処理チップの送液装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検体処理チップへ液体を注入する際に、作業の煩雑化を抑制しつつ、速やかに所望量の液体を送液できるようにする。【解決手段】検体処理チップ１００に設けられた液体保持部１２０に保持された第１液体１０を、液体保持部１２０に圧力を付与することによって流路１１０に送液し、検体処理チップ１００に接続された送液装置５００に設置された貯留部６００に圧力を付与することによって、貯留部６００内の第２液体２０を、検体処理チップ１００に設けられた注入口１３０から流路１１０に送液し、流路１１０内に、液体保持部１２０から送液された第１液体１０と、注入口１３０から送液された第２液体２０とを含む流体を形成する。【選択図】図１

Description

カートリッジ式の検体処理チップを用いて検体処理を行うために各種の液体を検体処理チップに送液する技術がある（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１は、図３８に示すように、複数のチャンバ９０１が形成された検体処理チップであるカートリッジ９００を用いて、検体処理を行うために各種の液体を送液する技術を開示する。複数のチャンバ９０１には、チャンバ９０１内で上下移動してチャンバ９０１内外に液体を送液するプランジャ９０２と、外部機器（図示せず）とチャンバ９０１とを接続する毛管９０３（毛細管現象を利用する細管と解される）を接続する毛管コネクタ９０４とが、取り付けられている。各チャンバ９０１は、カートリッジ９００の内部に形成された流体チャネル（図示せず）を介して接続されている。

各チャンバ９０１には、使用者が手作業によって液体を注入できる。この他、上記特許文献１では、毛管９０３および毛管コネクタ９０４を介して外部機器からチャンバ９０１内に各種液体を移動させる。

米国特許第９１２６１６０号明細書

上記特許文献１に記載された技術では、毛細管現象を利用した毛管９０３による送液では流量を大きくするのが困難であるため、所望量の液体を送液するのに時間がかかる。一方、全てのチャンバ９０１に予め各種液体を注入しておく場合には、液体をチャンバ内に注入する作業が煩雑となる。

検体処理チップにおいて使用される液体の量も液体の種類によって様々であるため、検体処理チップへ液体を注入する際に、作業の煩雑化を抑制しつつ、速やかに所望量の液体を送液できるようにすることが望まれる。

この発明は、検体処理チップへ液体を注入する際に、作業の煩雑化を抑制しつつ、速やかに所望量の液体を送液できるようにすることに向けたものである。

この発明の第１の局面による検体処理チップを用いた送液方法は、複数の液体が流入する流路（１１０）を備える検体処理チップ（１００）を用いた送液方法であって、検体処理チップ（１００）に設けられた液体保持部（１２０）に保持された第１液体（１０）を、液体保持部（１２０）に圧力を付与することによって流路（１１０）に送液し、検体処理チップ（１００）に接続された送液装置（５００）に設置された貯留部（６００）に圧力を付与することによって、貯留部（６００）内の第２液体（２０）を、検体処理チップ（１００）に設けられた注入口（１３０）から流路（１１０）に送液し、流路（１１０）内に、液体保持部（１２０）から送液された第１液体（１０）と、注入口（１３０）から送液された第２液体（２０）とを含む流体を形成する。

第１の局面による検体処理チップを用いた送液方法では、上記の構成によって、検体処理に用いる第２液体（２０）を送液装置（５００）に設置された貯留部（６００）に貯留し、貯留部（６００）に圧力を付与することによって、貯留部（６００）から検体処理チップ（１００）の注入口（１３０）を介して流路（１１０）へ送液することができる。これにより、第１液体（１０）および第２液体（２０）のうち、第２液体（２０）については、検体処理チップ（１００）に手作業で注入する必要がないので、検体処理チップ（１００）へ液体を注入する際に、作業の煩雑化を抑制することができる。また、毛管を用いて送液を行う場合と異なり、送液装置（５００）に設置された貯留部（６００）に圧力を付与して第２液体（２０）を送液するため、ポンプなどの圧力源を用いて比較的大きな流量でも容易かつ速やかに送液することができる。以上の結果、検体処理チップ（１００）へ液体を注入する際に、作業の煩雑化を抑制しつつ、速やかに所望量の液体を送液できる。

上記第１の局面による検体処理チップを用いた送液方法において、好ましくは、第１液体（１０）は、生体由来の検体（１１）を含む。このように構成すれば、生体由来の検体（１１）を、送液装置（５００）の送液管などを介することなく、検体処理チップ（１００）に設けられた液体保持部（１２０）から流路（１１０）に直接送液できる。その結果、異なる複数の検体処理チップ（１００）に対して、同じ送液装置（５００）による送液処理を繰り返し行う場合でも、検体（１１）のコンタミネーションが発生することを防止できる。

上記第１の局面による検体処理チップを用いた送液方法において、好ましくは、第１液体（１０）は、検体処理チップ（１００）を用いた検体検査の検査項目に応じた成分（１２）を含む。このように構成すれば、検体検査の検査項目に応じた成分（１２）を、送液装置（５００）の送液管などを介することなく、検体処理チップ（１００）に設けられた液体保持部（１２０）から流路（１１０）に直接送液できる。その結果、異なる検査項目の検体検査を行う複数の検体処理チップ（１００）に対して、同じ送液装置（５００）による送液処理を繰り返し行う場合でも、検査項目に応じた成分（１２）のコンタミネーションが発生することを防止できる。

上記第１の局面による検体処理チップを用いた送液方法において、好ましくは、複数の液体保持部（１２０）に保持された複数種類の第１液体（１０）を、各々の液体保持部（１２０）に圧力を付与することによって、それぞれ流路（１１０）に送液する。このように構成すれば、複数種類の第１液体（１０）を、並列して送液することができる。その結果、速やかに所望量の液体を送液できる。

上記第１の局面による検体処理チップを用いた送液方法において、好ましくは、注入器具（７００）によって第１液体（１０）が注入された液体保持部（１２０）に圧力を付与することによって、第１液体（１０）を流路（１１０）に送液する。このように構成すれば、ウェルプレートなどへの液体の注入と同じように、作業者がピペットなどの注入器具（７００）を用いて、第１液体（１０）を液体保持部（１２０）へ容易に注入することができるので、作業者にとっての利便性が向上する。

上記第１の局面による検体処理チップを用いた送液方法において、好ましくは、複数の貯留部（６００）に貯留された複数種類の第２液体（２０）の各々を、共通の注入口（１３０）を介して流路（１１０）に送液する。このように構成すれば、検体処理チップ（１００）に、複数種類の第２液体（２０）に対応した複数の注入口（１３０）を設ける必要がなく、検体処理チップ（１００）をシンプルかつコンパクトにすることができる。また、送液装置（５００）についても、複数の注入口（１３０）に対応して送液管を複数設けずに済むので、送液装置（５００）の構成を簡素化することができる。つまり、複数種類の第２液体（２０）を用いる場合でも送液に関わる構成を簡素化することができる。

この場合、好ましくは、送液装置（５００）において複数の貯留部（６００）の各々と注入口（１３０）との間に設けられたバルブ（５０７）を切り替えることにより、複数種類の第２液体（２０）の各々を、注入口（１３０）を介して流路（１１０）に送液する。このように構成すれば、たとえば送液装置（５００）内の送液管をつなぎ替えたり、送液する第２液体（２０）を選択するために貯留部（６００）を移動させたりすることなく、バルブ（５０７）の切り替えによって、容易に、複数種類の第２液体（２０）の各々を流路（１１０）に送液できるようになる。

上記第１の局面による検体処理チップを用いた送液方法において、好ましくは、第１液体（１０）を保持する液体保持部（１２０）に付与する圧力、および第２液体（２０）を貯留する貯留部（６００）に付与する圧力の制御により、流路（１１０）内で、第２液体（２０）を分散媒とし、第１液体（１０）を分散質とするエマルジョン状態の流体を形成する。ここで、エマルジョンとは、分散媒中に、分散質が分散した分散系溶液のことである。分散系とは、分散質が分散媒中に浮遊または懸濁している状態を指す。分散質は、分散媒と混合しない。すなわち、分散媒と分散質とは混合により均質な相を形成しない。分散質は、分散媒により互いに分離され、分散媒により周囲を取り囲まれる。そのため、エマルジョン状態では、分散質の液滴が分散媒中に形成される。エマルジョン状態の流体を形成することを、「乳化」という。上記のように構成すれば、流路（１１０）内で第２液体（２０）中に第１液体（１０）の液滴（５０）を分散させたエマルジョン状態の流体を形成することができる。これにより、たとえば検体中の成分を１単位毎に分割して液滴（５０）中に収容することにより、１単位成分ごとの検体処理を検体処理チップ（１００）で実施できる。第１液体（１０）の液滴（５０）を形成するには、第２液体（２０）を相対的に大流量で送液することが好ましいので、送液装置（５００）側の貯留部（６００）から第２液体（２０）を検体処理チップ（１００）に送液できる本発明は、エマルジョン状態の流体を形成する処理を行う場合に適している。なお、１単位毎の成分とは、たとえば検体中の成分が核酸である場合、核酸１分子を単位とすることである。たとえば検体処理として各液滴（５０）に対して核酸増幅処理を行う場合、液滴（５０）中で１分子のみに由来する核酸増幅産物を生成することが可能となる。

この場合、好ましくは、互いに交差する第１チャネル（１１１ａ）と第２チャネル（１１１ｂ）とを備える流路（１１０）において、第１チャネル（１１１ａ）と第２チャネル（１１１ｂ）とに第１液体（１０）と第２液体（２０）とをそれぞれ送液することによって、第２液体（２０）と第１液体（１０）とを含むエマルジョン状態の流体を形成する。このように構成すれば、第１チャネル（１１１ａ）と第２チャネル（１１１ｂ）との交差部分において第２液体（２０）の流れによるせん断力を第１液体（１０）に対して付与することにより、第２液体（２０）中に第１液体（１０）の多数の液滴（５０）を連続的に効率よく生成して、エマルジョン状態を効率的に形成することができる。

上記流路（１１０）内で、第２液体（２０）中に第１液体（１０）の液滴（５０）を形成する構成において、好ましくは、第１液体（１０）が生体由来の検体（１１）を含み、第２液体（２０）がオイル（２１）である。このように構成すれば、生体由来の検体（１１）は、一般に水相となりオイル（２１）との間に界面を形成しやすいので、オイル（２１）中に第１液体（１０）の液滴（５０）が分散したエマルジョン状態を容易に形成することができる。

上記第１の局面による検体処理チップを用いた送液方法において、好ましくは、エマルジョン状態の流体である第１液体（１０）を、液体保持部（１２０）へ付与する圧力により流路（１１０）に送液し、第１液体（１０）を解乳化するための第２液体（２０）を、貯留部（６００）に付与する圧力により、注入口（１３０）から流路（１１０）に送液し、流路（１１０）内で、第１液体（１０）と第２液体（２０）とを混合する。なお、解乳化（demulsification）とは、分散媒中に分散質が存在するエマルジョン状態を破壊（解消）して、相分離させることである。つまり、分散媒中に分散質が分散した状態から、分離した複数の相を形成することを言う。このように構成すれば、解乳化によって、検体処理チップ（１００）内で第１液体（１０）に含まれる液滴（５０）を破壊する処理を行える。ここで、多数の液滴（５０）を効率的に破壊するには、第１液体（１０）に対して第２液体（２０）を相対的に大流量で送液して第１液体（１０）との混合を促進することが好ましいので、送液装置（５００）側の貯留部（６００）から第２液体（２０）を検体処理チップ（１００）に送液できる本発明は、液滴（５０）を破壊する処理（すなわち、解乳化）を行う場合に適している。

この場合、好ましくは、第１液体（１０）は、オイル（２１）中に、生体由来の検体（１１）、および検体（１１）と結合する担体（１３）を含む分散質が存在するエマルジョン状態の流体である。このように構成すれば、１単位成分ごとに検体処理が行われ、担体（１３）に担持された成分が液滴（５０）の状態で存在する第１液体（１０）から、解乳化により液滴（５０）内の成分を取り出して、流路（１１０）中でまとめて処理することができるようになる。

上記解乳化するための第２液体（２０）を流路（１１０）へ送液する構成において、好ましくは、検体処理チップ（１００）に設けられた複数の液体保持部（１２０）のいずれかに保持された第３液体（３０）を、液体保持部（１２０）へ付与する圧力により流路（１１０）に送液し、第２液体（２０）との混合により解乳化された第１液体（１０）と、第１液体（１０）に含まれる検体（１１）を検出するための標識物質（３１）を含む第３液体（３０）とを流路（１１０）内で混合する。このように構成すれば、１単位成分ごとに検体処理が行われた検体（１１）中の成分を標識物質（３１）により標識する処理を、流路（１１０）中で行うことができる。なお、標識物質（３１）は、ターゲットとなる成分によって異なるため、送液装置（５００）側の貯留部（６００）ではなく検体処理チップ（１００）の液体保持部（１２０）に第３液体（３０）を保持させることによって、複数の検体処理チップ（１００）に対する送液を同じ送液装置（５００）により行う場合の標識物質（３１）のコンタミネーションを防止できる。

上記第１の局面による検体処理チップを用いた送液方法において、好ましくは、検体処理チップ（１００）に設けられた排出口（１５０）から、流路（１１０）内の流体を回収する。このように構成すれば、排出口（１５０）を介して、容易に、検体処理チップ（１００）から検体処理後の試料を回収することができる。

上記第１の局面による検体処理チップを用いた送液方法において、好ましくは、貯留部（６００）に貯留された第４液体（４０）を、貯留部（６００）に圧力を付与することによって、注入口（１３０）から流路（１１０）に送液して流路（１１０）内に配置し、第４液体（４０）が流路（１１０）内に配置された後、または第４液体（４０）の流路（１１０）への配置と並行して、第１液体（１０）を液体保持部（１２０）に注入可能な状態にする。このように構成すれば、第１液体（１０）が液体保持部（１２０）に注入された時に、第１液体（１０）が流路（１１０）へ移動しようとするのを第４液体（４０）によって抑制できる。その結果、たとえば検体処理を行う作業者の都合により、液体保持部（１２０）に第１液体（１０）を保持させた後、送液が行われるまでに時間がかかる場合でも、第１液体（１０）を液体保持部（１２０）内に保持しておくことができる。

この場合、好ましくは、第４液体（４０）として、貯留部（６００）に貯留された第２液体（２０）を用いる。このように構成すれば、検体処理に用いる第２液体（２０）を第４液体（４０）として流用することができるので、第２液体（２０）とは別個に、専用の第４液体（４０）を準備しておく必要がない。また、第４液体（４０）を送液するための送液装置（５００）の構成も第２液体（２０）と共通化できるので、送液に関わる構成を簡素化することができる。

上記第４液体（４０）を流路（１１０）内に配置する構成において、好ましくは、流路（１１０）のうち、第１液体（１０）が保持される液体保持部（１２０）との接続部分（１４０）を少なくとも含む範囲において、第４液体（４０）を流路（１１０）内に満たす。このように構成すれば、流路（１１０）内の液体保持部（１２０）との接続部分（１４０）を満たす第４液体（４０）によって、第１液体（１０）が流路（１１０）側に移動することを効果的に抑制することができる。

上記第１の局面による検体処理チップを用いた送液方法において、好ましくは、第２液体（２０）を、第１液体（１０）の流量よりも大きい流量で、貯留部（６００）から注入口（１３０）を介して流路（１１０）に送液する。このように構成すれば、第１液体（１０）よりも大流量で送液される第２液体（２０）を、送液装置（５００）から送液できる。そして、検体処理チップ（１００）の液体保持部（１２０）よりも送液装置（５００）に設ける貯留部（６００）の方が設置スペース等の制約が少なく、容易に大型化することができるので、使用量の大きい第２液体（２０）でも、容易に十分な送液量を確保できる。

上記第１の局面による検体処理チップを用いた送液方法において、好ましくは、貯留部（６００）に圧力を付与することによって、貯留部（６００）内の第２液体（２０）を、検体処理チップ（１００）の複数の流路（１１０）にそれぞれ設けられた複数の注入口（１３０）から、複数の流路（１１０）にそれぞれ送液する。このように構成すれば、たとえば複数の流路（１１０）にそれぞれ第２液体（２０）用の液体保持部を設けて注入する場合と異なり、送液装置（５００）の貯留部（６００）内に第２液体（２０）を貯留するだけで、複数の流路（１１０）に一括して送液することができるので、第２液体（２０）を貯留する作業を簡便にすることができる。また、貯留部（６００）から複数の流路（１１０）に並列的に第２液体（２０）を送液できるので検体処理チップ（１００）が複数の流路（１１０）を備える場合でも速やかな送液が行える。

この発明の第２の局面による検体処理チップの送液装置は、複数の液体が流入する流路（１１０）を備える検体処理チップ（１００）に送液を行うための送液装置（５００）であって、検体処理チップ（１００）に設けられた液体保持部（１２０）に保持された第１液体（１０）を、液体保持部（１２０）に圧力を付与することによって検体処理チップ（１００）の流路（１１０）に送液するための第１送液機構（５１０）と、第２液体（２０）を貯留する貯留部（６００）に圧力を付与することによって、貯留部（６００）内の第２液体（２０）を、検体処理チップ（１００）に設けられた注入口（１３０）から流路（１１０）に送液するための第２送液機構（５２０）とを備え、第１送液機構（５１０）および第２送液機構（５２０）による送液によって、流路（１１０）内に、第１液体（１０）と第２液体（２０）とを含む流体を形成する。

第２の局面による検体処理チップの送液装置では、上記構成によって、検体処理に用いる第２液体（２０）を貯留部（６００）に貯留しておき、第２送液機構（５２０）によって貯留部（６００）に圧力を付与することによって、貯留部（６００）から検体処理チップ（１００）の注入口（１３０）を介して流路（１１０）へ送液することができる。これにより、第１液体（１０）および第２液体（２０）のうち、第２液体（２０）については、検体処理チップ（１００）に手作業で注入する必要がないので、検体処理チップ（１００）へ液体を注入する際に、作業の煩雑化を抑制することができる。また、毛管を用いて送液を行う場合と異なり、送液装置（５００）から、第２送液機構（５２０）によって貯留部（６００）に圧力を付与して第２液体（２０）を送液するため、ポンプなどの圧力源を用いて比較的大きな流量でも容易かつ速やかに送液することができる。以上の結果、検体処理チップ（１００）へ液体を注入する際に、作業の煩雑化を抑制しつつ、速やかに所望量の液体を送液できる。

上記第２の局面による検体処理チップの送液装置において、好ましくは、第１送液機構（５１０）は、液体保持部（１２０）に圧力を付与するための第１圧力源（５１１）を含み、第２送液機構（５２０）は、貯留部（６００）に圧力を付与するための第２圧力源（５２１）を含む。このように構成すれば、液体保持部（１２０）に保持された第１液体（１０）の送液と、貯留部（６００）に貯留された第２液体（２０）の送液とを、第１圧力源（５１１）と第２圧力源（５２１）とによって別々に行うことができる。その結果、送液圧力や送液開始タイミングを自由に制御できるので、送液処理の自由度が向上する。

上記第２の局面による検体処理チップの送液装置において、好ましくは、第１送液機構（５１０）は、第１圧力源（５１１）と液体保持部（１２０）とを接続する圧力経路（５１２）を含み、第２送液機構（５２０）は、貯留部（６００）と注入口（１３０）とを接続する送液管（５２２）を含む。このように構成すれば、それぞれ別々の経路で、第１液体（１０）の送液と、第２液体（２０）の送液とを行うことができる。これによっても、送液処理の自由度が向上する。

上記第２の局面による検体処理チップの送液装置において、好ましくは、貯留部（６００）は、第２液体（２０）を収容する液体容器（６１０）を含み、液体容器（６１０）が設置される容器設置部（５０５）をさらに備える。このように構成すれば、送液装置（５００）の容器設置部（５０５）に設置した液体容器（６１０）から直接、第２液体（２０）を送液することができる。そのため、たとえば第２液体（２０）を送液装置（５００）内の液体チャンバなどの貯留部に移し替える場合と比較して、液体容器（６１０）をそのまま貯留部（６００）として利用できるので作業者にとっての利便性が向上する。

上記第２の局面による検体処理チップの送液装置において、好ましくは、貯留部（６００）は、第２液体（２０）を収容する液体容器（６１０）を含み、外部の液体容器（６１０）と第２送液機構（５２０）とを接続するための外部接続部（５０６）をさらに備える。このように構成すれば、第２液体（２０）の貯留部（６００）を装置の外部に配置できるので、貯留部（６００）を装置内に設ける場合と比較して、送液装置（５００）をコンパクトにすることができる。また、たとえば第２液体（２０）を送液装置（５００）内の液体チャンバなどの貯留部に移し替える場合と比較して、液体容器（６１０）をそのまま貯留部（６００）として利用できるので作業者にとっての利便性が向上する。

上記第２の局面による検体処理チップの送液装置において、好ましくは、第１送液機構（５１０）は、生体由来の検体（１１）を含む第１液体（１０）を保持する液体保持部（１２０）に付与する圧力の制御によって、第１液体（１０）を流路（１１０）に送液する。このように構成すれば、生体由来の検体（１１）を、装置内部に取り込むことなく、検体処理チップ（１００）に設けられた液体保持部（１２０）から流路（１１０）に直接送液できる。その結果、異なる複数の検体処理チップ（１００）に対して送液処理を繰り返し行う場合でも、検体（１１）のコンタミネーションが発生することを防止できる。

上記第２の局面による検体処理チップの送液装置において、好ましくは、第１送液機構（５１０）は、検体処理チップ（１００）を用いた検体（１１）検査の検査項目に応じた成分（１２）を含む第１液体（１０）を保持する液体保持部（１２０）に付与する圧力の制御によって、第１液体（１０）を流路（１１０）に送液する。このように構成すれば、検体検査の検査項目に応じた成分（１２）を、装置内部に取り込むことなく、検体処理チップ（１００）に設けられた液体保持部（１２０）から流路（１１０）に直接送液できる。その結果、異なる検査項目の検体検査を行う複数の検体処理チップ（１００）に対して送液処理を繰り返し行う場合でも、検査項目に応じた成分（１２）のコンタミネーションが発生することを防止できる。

上記第２の局面による検体処理チップの送液装置において、好ましくは、第１送液機構（５１０）は、複数の液体保持部（１２０）の各々に貯留された複数種類の第１液体（１０）に付与する圧力の制御によって、複数種類の第１液体（１０）の各々を流路（１１０）に送液する。このように構成すれば、複数種類の第１液体（１０）を、それぞれ別々の圧力によって異なる流速で送液したり、複数種類の第１液体（１０）を、それぞれ別々のタイミングで送液を開始したりすることができる。その結果、複数種類の第１液体（１０）を検体処理チップ（１００）へ自由に送液できるので、様々な検体処理アッセイに適した送液ができる。

上記第２の局面による検体処理チップの送液装置において、好ましくは、第１送液機構（５１０）は、注入器具（７００）によって第１液体（１０）が注入された液体保持部（１２０）に圧力を付与して、第１液体（１０）を流路（１１０）に送液する。このように構成すれば、ウェルプレートなどへの液体の注入と同じように、作業者がピペットなどの注入器具（７００）を用いて、液体保持部（１２０）の開口（１２１）から第１液体（１０）を容易に注入することができるので、作業者にとっての利便性が向上する。

上記第２の局面による検体処理チップの送液装置において、好ましくは、第２送液機構（５２０）は、複数の貯留部（６００）に保持された複数種類の第２液体（２０）の各々を、共通の注入口（１３０）を介して流路（１１０）に送液する。このように構成すれば、複数の注入口（１３０）に対応して送液管を複数設けずに済むので、装置構成を簡素化することができる。つまり、複数種類の第２液体（２０）を用いる場合でも送液に関わる構成を簡素化することができる。

この場合、好ましくは、第２送液機構（５２０）は、共通の注入口（１３０）に対するそれぞれの貯留部（６００）の接続を切り替えるバルブ（５０７）を含み、バルブ（５０７）を切り替えることにより、複数種類の第２液体（２０）の各々を、共通の注入口（１３０）を介して流路（１１０）に送液する。このように構成すれば、たとえば送液装置（５００）内の送液管をつなぎ替えたり、送液する第２液体（２０）を選択するために貯留部（６００）を移動させたりすることなく、バルブ（５０７）の切り替えによって、容易に、複数種類の第２液体（２０）の各々を流路（１１０）に送液できるようになる。

上記第２の局面による検体処理チップの送液装置において、好ましくは、流路（１１０）内で、第２液体（２０）を分散媒とし、第１液体（１０）を分散質とするエマルジョン状態の流体を形成するように、第１送液機構（５１０）により第１液体（１０）を保持する液体保持部（１２０）に付与する圧力、および、第２送液機構（５２０）により第２液体（２０）を貯留する貯留部（６００）に付与する圧力の各々を制御する。このように構成すれば、検体中の成分を１単位毎に分割して微小な液滴（５０）中に収容することにより、１単位成分ごとの検体処理を可能とする検体処理チップ（１００）に対して、流路（１１０）内で第２液体（２０）中に第１液体（１０）の液滴（５０）を分散させたエマルジョン状態の流体を形成することができる。第１液体（１０）の液滴（５０）を形成するには、第２液体（２０）を相対的に大流量で送液することが好ましいので、第２送液機構（５２０）により貯留部（６００）から第２液体（２０）を検体処理チップ（１００）に送液できる本発明は、エマルジョン状態の流体を形成する処理を行う場合に適している。

この場合、好ましくは、第１送液機構（５１０）および第２送液機構（５２０）により、流路（１１０）に設けられた互いに交差する第１チャネル（１１１ａ）と第２チャネル（１１１ｂ）とに第１液体（１０）と第２液体（２０）とをそれぞれ送液することによって、第２液体（２０）と第１液体（１０）とを含むエマルジョン状態の流体を形成する。このように構成すれば、第１チャネル（１１１ａ）と第２チャネル（１１１ｂ）との交差部分において第２液体（２０）の流れによるせん断力を第１液体（１０）に対して付与することにより、第１液体（１０）の多数の液滴（５０）を連続的に効率よく生成して、エマルジョン状態を効率的に形成することができる。

上記流路（１１０）内で、第２液体（２０）中に第１液体（１０）の液滴（５０）を形成する構成において、好ましくは、第１送液機構（５１０）は、生体由来の検体（１１）を含む第１液体（１０）を液体保持部（１２０）への圧力付与により流路（１１０）に送液し、第２送液機構（５２０）は、オイルである第２液体（２０）を貯留部（６００）への圧力付与により流路（１１０）に送液する。このように構成すれば、生体由来の検体（１１）は、一般に水相となりオイルとの間に界面を形成しやすいので、オイル中に第１液体（１０）の液滴（５０）が分散したエマルジョン状態を容易に形成することができる。

上記第２の局面による検体処理チップの送液装置において、好ましくは、第１送液機構（５１０）は、エマルジョン状態の流体である第１液体（１０）を保持する液体保持部（１２０）に圧力を付与して、第１液体（１０）を流路（１１０）に送液し、第２送液機構（５２０）は、第１液体（１０）を解乳化するための第２液体（２０）を貯留する貯留部（６００）に圧力を付与して、第２液体（２０）を注入口（１３０）から流路（１１０）に送液し、第１送液機構（５１０）および第２送液機構（５２０）による送液によって、流路（１１０）内に、第１液体（１０）と第２液体（２０）との混合液が形成される。このように構成すれば、解乳化によって、検体処理チップ（１００）内で第１液体（１０）に含まれる液滴（５０）を破壊する処理を行える。ここで、多数の液滴（５０）を効率的に破壊するには、第１液体（１０）に対して第２液体（２０）を相対的に大流量で送液して第１液体（１０）との混合を促進することが好ましいので、第２送液機構（５２０）により貯留部（６００）から第２液体（２０）を検体処理チップ（１００）に送液できる本発明は、液滴（５０）を破壊する処理（すなわち、解乳化）を行う場合に適している。

この場合、好ましくは、第１送液機構（５１０）は、オイル中に、生体由来の検体（１１）、および検体（１１）と結合する担体（１３）を含む分散質が存在するエマルジョン状態の流体である第１液体（１０）を、流路（１１０）に送液する。このように構成すれば、１単位成分ごとに検体処理が行われ、担体（１３）に担持された成分が液滴（５０）の状態で存在する第１液体（１０）から、解乳化により液滴（５０）内の成分を取り出して、流路（１１０）中でまとめて処理することができるようになる。

上記解乳化するための第２液体（２０）を流路（１１０）へ送液する構成において、好ましくは、第１送液機構（５１０）は、検体処理チップ（１００）に設けられた複数の液体保持部（１２０）のいずれかに保持された第３液体（３０）を、液体保持部（１２０）へ付与する圧力により流路（１１０）に送液し、第１送液機構（５１０）および第２送液機構（５２０）による送液によって、第２液体（２０）との混合により解乳化された第１液体（１０）と、第１液体（１０）に含まれる検体（１１）を検出するための標識物質（３１）を含む第３液体（３０）とを、流路（１１０）内で混合する。このように構成すれば、１単位成分ごとに検体処理が行われた検体（１１）中の成分を標識物質（３１）により標識する処理を、流路（１１０）中で行うことができる。なお、標識物質（３１）は、ターゲットとなる成分によって異なるため、標識物質（３１）を装置内に取り込むことなく、検体処理チップ（１００）の液体保持部（１２０）から第３液体（３０）を流路（１１０）へ送液することによって、複数の検体処理チップ（１００）に対する送液を行う場合の標識物質（３１）のコンタミネーションを防止できる。

上記第２の局面による検体処理チップの送液装置において、好ましくは、検体処理チップ（１００）に設けられた排出口（１５０）から、流路（１１０）に形成された流体を回収するための第３送液機構（５３０）をさらに備える。このように構成すれば、排出口（１５０）を介して、容易に、検体処理チップ（１００）から検体処理後の試料を回収することができる。

上記第２の局面による検体処理チップの送液装置において、好ましくは、貯留部（６００）に貯留された第４液体（４０）を、貯留部（６００）に圧力を付与することによって、注入口（１３０）から流路（１１０）に送液するための第４送液機構（５４０）をさらに備え、第４送液機構（５４０）は、第１液体（１０）が液体保持部（１２０）に保持されていない状態の検体処理チップ（１００）の流路（１１０）内に第４液体（４０）を配置する。このように構成すれば、第１液体（１０）が液体保持部（１２０）に注入された時に、第１液体（１０）が流路（１１０）へ移動しようとするのを第４液体（４０）によって抑制できる。その結果、たとえば検体処理を行う作業者の都合により、液体保持部（１２０）に第１液体（１０）を保持させた後、送液が行われるまでに時間がかかる場合でも、第１液体（１０）を液体保持部（１２０）内に保持しておくことができる。

この場合、好ましくは、第４送液機構（５４０）は、第２送液機構（５２０）により構成されており、貯留部（６００）に貯留された第２液体（２０）を、第４液体（４０）として流路（１１０）に送液する。このように構成すれば、検体処理に用いる第２液体（２０）を第４液体（４０）として流用することができるので、第２液体（２０）とは別個に、専用の第４液体（４０）を準備しておく必要がない。また、第４液体（４０）を送液するための第４送液機構（５４０）の構成を第２送液機構（５２０）と共通化できるので、装置構成を簡素化することができる。

上記第４液体（４０）を流路（１１０）内に配置する構成において、好ましくは、第４送液機構（５４０）は、流路（１１０）のうち、第１液体（１０）が保持される液体保持部（１２０）との接続部分（１４０）を少なくとも含む範囲において、第４液体（４０）を流路（１１０）内に満たす。このように構成すれば、流路（１１０）内の液体保持部（１２０）との接続部分（１４０）を満たす第４液体（４０）によって、第１液体（１０）が流路（１１０）側に移動することを効果的に抑制することができる。

上記第２の局面による検体処理チップの送液装置において、好ましくは、検体処理チップ（１００）が設置される設置部（５５０）と、設置部（５５０）に対応する蓋（５８０）とをさらに備え、蓋（５８０）は、第１送液機構（５１０）および第２送液機構（５２０）と、検体処理チップ（１００）上の液体保持部（１２０）および注入口（１３０）の各々と、を流体的に接続するためのコネクタ（４００）を含む。このように構成すれば、装置内に検体処理チップ（１００）を設置して、蓋（５８０）側のコネクタ（４００）によって容易かつ確実に送液装置（５００）と検体処理チップ（１００）との接続を行うことができる。また、装置内に検体処理チップ（１００）を設置することにより、送液を行うための送液管や圧力経路などが不必要に長くなることを抑制して、送液処理の応答を速くし制御性を高めることができる。

この場合、好ましくは、蓋（５８０）は、設置部（５５０）に対して開閉可能に構成され、設置部（５５０）に対して蓋（５８０）が閉じられることにより、コネクタ（４００）が液体保持部（１２０）および注入口（１３０）の各々と接続される。このように構成すれば、検体処理チップ（１００）を設置部（５５０）に設置して、蓋（５８０）を閉めるだけで、簡単に、送液装置（５００）と検体処理チップ（１００）との接続を行うことができる。そのため、作業者にとっての利便性が向上する。

上記第２の局面による検体処理チップの送液装置において、好ましくは、第２送液機構（５２０）は、第１送液機構（５１０）により送液される第１液体（１０）の流量よりも大きい流量で、第２液体（２０）を流路（１１０）に送液する。このように構成すれば、第１液体（１０）よりも大流量で送液される第２液体（２０）を、貯留部（６００）から送液できる。そして、検体処理チップ（１００）の液体保持部（１２０）よりも送液装置（５００）に設ける貯留部（６００）の方が設置スペース等の制約が少なく、容易に大型化することができるので、使用量の大きい第２液体（２０）でも、容易に十分な送液量を確保できる。

上記第２の局面による検体処理チップの送液装置において、好ましくは、第２送液機構（５２０）は、貯留部（６００）に圧力を付与することによって、貯留部（６００）内の第２液体（２０）を、検体処理チップ（１００）の複数の流路（１１０）にそれぞれ設けられた複数の注入口（１３０）から、複数の流路（１１０）にそれぞれ送液する。このように構成すれば、たとえば複数の流路（１１０）にそれぞれ第２液体（２０）用の液体保持部を設けて注入する場合と異なり、送液装置（５００）の貯留部（６００）内に第２液体（２０）を貯留するだけで、複数の流路（１１０）に一括して送液することができるので、第２液体（２０）を貯留する作業を簡便にすることができる。また、貯留部（６００）から複数の流路（１１０）に並列的に第２液体（２０）を送液できるので検体処理チップ（１００）が複数の流路（１１０）を備える場合でも速やかな送液が行える。

検体処理チップへ液体を注入する際に、作業の煩雑化を抑制しつつ、速やかに所望量の液体を送液することができる。

送液方法の概要を説明するための図である。 液体保持部への第１液体の注入例を示す図である。 第２液体の送液例を示す図である。 バルブの開閉により送液する第２液体を切り替える例を示す図である。 第４液体を流路に配置する例を示す図である。 検体処理チップの構成例を示した斜視図である。 検体処理チップの基板の構成例を示した平面図である。 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。 検体処理チップにおける流路の第１の配置例を示した平面図である。 検体処理チップにおける流路の第２の配置例を示した平面図である。 送液装置の概要を説明するための図である。 第２送液機構の構成例を示した図である。 第３送液機構を備える構成例を示した図である。 第４送液機構を備える構成例を示した図である。 送液装置の構成例を示したブロック図である。 送液装置の構成例を示した斜視図である。 複数チャンネルを有する検体処理チップに送液する送液装置の構成例を示した図である。 送液装置と検体処理チップとを接続する構成の例を示した縦断面図である。 検体処理チップの構成例を示した斜視図である。 検体処理チップにより液滴形成を行う送液例を示した図である。 液滴を形成するための流路の第１の構成例を示した平面図である。 検体処理チップによりＰＣＲを行う送液例を示した図である。 検体処理チップにより液滴破壊を行う送液例を示した図である。 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。 エマルジョンＰＣＲアッセイにおける反応の進行過程を説明する図である。 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。 Ｐｒｅ−ＰＣＲを行うための流路の構成例を示す図である。 エマルジョン形成を行うための流路の構成例を示す図である。 液滴を形成するための流路の第２の構成例を示した平面図である。 ＰＣＲを行うための流路の構成例を示す図である。 エマルジョンブレークを行うための流路の構成例を示す図である。 洗浄工程（１次洗浄）を行うための流路の構成例を示す図である。 流路において磁性粒子を洗浄・濃縮する動作例を示す図である。 単一細胞解析に用いられる検体処理チップの構成例を示す図である。 免疫測定に用いられる検体処理チップの構成例を示す図である。 免疫測定における反応の進行過程を説明する図である。 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。 従来技術における検体処理チップへ送液するための構成を示す図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。

［送液方法の概要］
図１を参照して、本実施形態による検体処理チップを用いた送液方法の概要について説明する。

本実施形態による送液方法は、複数の液体が流入する流路１１０を備える検体処理チップ１００を用いた送液方法であって、流路１１０内に送液される検体中の対象成分に対して、１または複数の処理工程を含む検体処理を実行するための送液方法である。送液は、検体処理チップ１００とは別個に設けられた送液装置５００により液体に圧力を供給することによって、液体を流路１１０内に移動させることにより行うことができる。

検体処理チップ１００は、対象成分を含む検体を受け入れ可能に構成されたカートリッジ型の検体処理チップである。カートリッジ型の検体処理チップ１００は、たとえば送液装置５００が組み込まれた検体処理装置にセットすることができる。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流体モジュール２００（図６参照）を備え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。

図１に示すように、検体処理チップ１００には、流路１１０と、液体保持部１２０と、注入口１３０とが設けられている。

流路１１０は、検体処理チップ１００に設けられ、所定の経路で液体の流れを形成するように構成される。流路１１０は、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１１０は、その流路内で行う処理に応じた形状を有する。流路１１０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１１０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。流路１１０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、流路の一部または全部が平面状に拡がる形状、流入する液体を貯留可能なチャンバ形状などであってもよい。

液体保持部１２０は、第１液体１０を保持するための所定の容積を有した構造に形成される。液体保持部１２０は、検体処理チップ１００内の流路１１０と接続される。第１液体１０は、液体保持部１２０と流路１１０との接続部分１４０を介して流路１１０内に移動できる。液体保持部１２０は、検体処理チップ１００の表面上に設けられてもよいし、検体処理チップ１００の内部に埋め込まれるように設けられてもよい。検体処理チップ１００の使用時に、第１液体１０が検体処理チップ１００の外部から液体保持部１２０に供給される場合、液体保持部１２０は、検体処理チップ１００の表面上で外部に露出するように形成され、たとえば外部から液体を注入するための開口１２１を有する筒状に形成される。液体保持部１２０への第１液体１０の注入は、作業者による手作業により、または自動化された注入装置を用いて行える。第１液体１０が液体保持部１２０に予め保持された状態で検体処理チップ１００が供給される場合、液体保持部１２０は、検体処理チップ１００の内部に埋め込まれていてもよい。

本実施形態の送液方法では、液体保持部１２０に付与される圧力によって、液体保持部１２０に保持された第１液体１０が流路１１０へ移動される。圧力は、検体処理チップ１００の外部の送液装置５００から液体保持部１２０に供給される。圧力は、送液装置５００と液体保持部１２０とを接続する圧力経路５１２を介して供給される。第１液体１０を移動させるための圧力は、液圧でもガス圧または空気圧でもよい。つまり、液体保持部１２０内に気体を加圧供給することで第１液体１０を移動させてもよいし、液体保持部１２０内に液体を加圧供給することで第１液体１０を移動させてもよい。第１液体１０は、液体保持部１２０内に供給された圧力によって液体保持部１２０内から押し出され、接続部分１４０を介して流路１１０へ移動する。

注入口１３０は、送液装置５００側から第２液体２０を検体処理チップ１００内に注入するためのポートである。注入口１３０は、検体処理チップ１００の表面に開口し、流路１１０に接続される。第２液体２０は、検体処理チップ１００の外部の送液装置５００側から注入口１３０を介して流路１１０内に移動できる。注入口１３０は、検体処理チップ１００の表面に直接形成された開口として設けることができる。注入口１３０は、図１のように、外部の送液装置５００側と接続するのに適した管状部分を検体処理チップ１００の表面に設けて、管状部分の先端に開口する形態で形成されていてもよい。

第２液体２０は、検体処理チップ１００側には保持されず、送液装置５００側の貯留部６００に貯留される。本実施形態の送液方法では、送液装置５００側に設置された貯留部６００に付与される圧力によって、貯留部６００内の第２液体２０が検体処理チップ１００側に移動され、注入口１３０を介して流路１１０内に送液される。貯留部６００は、送液装置５００の内部に設けられてもよいし、送液装置５００の外部に設置されて送液装置５００と接続されてもよい。圧力は、送液装置５００から貯留部６００に供給される。第２液体２０を移動させるための圧力は、液圧でもガス圧または空気圧でもよい。第２液体２０は、圧力によって貯留部６００内から押し出され、送液装置５００と注入口１３０とを接続する送液管５２２を介して供給される。

液体保持部１２０から移動された第１液体１０と、注入口１３０を介して移動された第２液体２０とは、合流して同じ流路１１０内を流れる。その結果、流路１１０内に、液体保持部１２０から送液された第１液体１０と、注入口１３０から送液された第２液体２０とを含む流体が形成される。第１液体１０と第２液体２０との送液に伴って、検体処理チップ１００における検体処理の一部または全部が実施される。検体処理は、たとえばを検体と試薬とを混合する工程、検体と試薬とを反応させる工程、エマルジョン状態の流体を形成する工程、エマルジョンを解乳化する工程、検体に含まれる不要成分を検体から分離して洗浄する工程、などを含む。

本実施形態の送液方法は、上記のように、少なくとも、（Ａ）検体処理チップ１００に設けられた液体保持部１２０に保持された第１液体１０を、液体保持部１２０に圧力を付与することによって流路１１０に送液し、（Ｂ）検体処理チップ１００に接続された送液装置５００に設置された貯留部６００に圧力を付与することによって、貯留部６００内の第２液体２０を、検体処理チップ１００に設けられた注入口１３０から流路１１０に送液し、（Ｃ）流路１１０内に、液体保持部１２０から送液された第１液体１０と、注入口１３０から送液された第２液体２０とを含む流体を形成することにより、実施される。

これにより、検体処理に用いる第２液体２０を送液装置５００に設置された貯留部６００に貯留し、貯留部６００に圧力を付与することによって、貯留部６００から検体処理チップ１００の注入口１３０を介して流路１１０へ送液することができる。その結果、第１液体１０および第２液体２０のうち、第２液体２０については、検体処理チップ１００に手作業で注入する必要がないので、検体処理チップ１００へ液体を注入する際に、作業の煩雑化を抑制することができる。また、毛管を用いて送液を行う場合と異なり、送液装置５００に設置された貯留部６００に圧力を付与して第２液体２０を送液するため、ポンプなどの圧力源を用いて比較的大きな流量でも容易かつ速やかに送液することができる。以上の結果、検体処理チップ１００へ液体を注入する際に、作業の煩雑化を抑制しつつ、速やかに所望量の液体を送液できる。なお、（Ａ）第１液体１０の送液と、（Ｂ）第２流体の送液とは、いずれが先に行われてもよい。

（第１液体）
第１液体１０として用いる液体は、検体処理チップ１００における検体処理に利用される液体であれば特に限定されない。第２液体２０と比較して流路１１０への供給量が小さい液体であって、送液装置５００が複数の検体処理チップ１００に対して送液処理を繰り返し実施する際、検体処理チップ１００毎に異なる液体を用いる場合に、液体保持部１２０から第１液体１０として供給することが好ましい。

たとえば図２の例では、第１液体１０は、生体由来の検体１１を含む。これにより、生体由来の検体１１を、送液装置５００の送液管などを介することなく、検体処理チップ１００に設けられた液体保持部１２０から流路１１０に直接送液できる。その結果、異なる複数の検体処理チップ１００に対して、同じ送液装置５００による送液処理を繰り返し行う場合でも、検体１１のコンタミネーションが発生することを防止できる。

生体由来の検体１１は、たとえば、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などである。検体は、検体処理の対象成分として、たとえば、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）などの核酸、細胞および細胞内物質、抗原または抗体、タンパク質、ペプチドなどを含んでいる。たとえば対象成分が核酸である場合、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、生体由来の検体１１として用いられる。

また、図２の例では、第１液体１０は、検体処理チップ１００を用いた検体検査の検査項目に応じた成分１２を含む。これにより、検体検査の検査項目に応じた成分１２を、送液装置５００の送液管などを介することなく、検体処理チップ１００に設けられた液体保持部１２０から流路１１０に直接送液できる。その結果、異なる検査項目の検体検査を行う複数の検体処理チップ１００に対して、同じ送液装置５００による送液処理を繰り返し行う場合でも、検査項目に応じた成分１２のコンタミネーションが発生することを防止できる。

検体検査の検査項目に応じた成分１２は、検体１１に含まれる対象成分や、検体処理の内容に応じて決定される。検体検査の検査項目に応じた成分１２は、たとえば検体１１に含まれる対象成分と特異的に反応する成分を含む。たとえば検体１１に含まれる対象成分がＤＮＡである場合、検体検査の検査項目に応じた成分１２は、ＰＣＲ増幅用のポリメラーゼやプライマーなどを含む。また、検体１１に含まれる対象成分が抗原または抗体である場合、検体検査の検査項目に応じた成分１２は、対象成分である抗原または抗体と特異的に結合する抗体や抗原などを含む。また、検体検査の検査項目に応じた成分１２は、たとえば検体１１に含まれる対象成分を担持する担体や、担体と対象成分とを結合させる物質などを含んでもよい。

図１の例では、注入器具７００（図２参照）によって第１液体１０が注入された液体保持部１２０に圧力を付与することによって、第１液体１０を流路１１０に送液する。すなわち、図２に示すように、送液に先立って、開口１２１を有する筒状の液体保持部１２０に、第１液体１０が注入器具７００によって開口１２１を介して注入される。注入器具７００は、たとえばピペット、シリンジ、ディスペンサー装置などである。これにより、一般的なウェルプレートなどへの液体の注入と同じように、作業者がピペットなどの注入器具７００を用いて、第１液体１０を液体保持部１２０へ容易に注入することができる。そのため、作業者にとっての利便性が向上する。

また、図２の構成例では、検体処理チップ１００に複数の液体保持部１２０が設けられており、複数の液体保持部１２０がそれぞれ異なる種類の第１液体１０を保持する。それぞれの第１液体１０は、送液により流路１１０内で混合され、所定の検体処理に供される。図２では、検体処理後の試料は、検体処理チップ１００に設けられた液体保持部１６０に送液される。

複数の液体保持部１２０が設けられる場合、図３のように、複数の液体保持部１２０に保持された複数種類の第１液体１０を、各々の液体保持部１２０に圧力を付与することによって、それぞれ流路１１０に送液する。これにより、複数種類の第１液体１０を並列して送液することができる。その結果、速やかに所望量の液体を送液できる。送液装置５００は、たとえば各液体保持部１２０にそれぞれ別々に圧力を付与することにより、複数種類の第１液体１０を異なる流速で送液する。また、送液装置５００は、たとえば各液体保持部１２０にそれぞれ別々のタイミングで圧力を付与することにより、複数種類の第１液体１０を、それぞれ別々のタイミングで送液開始する。これにより、複数種類の第１液体１０を検体処理チップ１００へ自由に送液できるので、様々な検体処理アッセイに適した送液ができる。

なお、複数の液体保持部１２０中の第１液体１０を共通の圧力経路５１２から供給する圧力により流路１１０に送液してもよい。複数の液体保持部１２０に同じ種類の第１液体１０を保持させてもよい。

（第２液体）
第２液体２０として用いる液体は、検体処理チップ１００における検体処理に利用される液体であれば特に限定されない。第１液体１０と比較して流路１１０への供給量が大きい液体であって、複数の検体処理チップ１００に対して送液処理を繰り返し実施する際に共通で利用される液体を用いる場合に、貯留部６００から第２液体２０として供給することが好ましい。

たとえば検体と試薬とを混合する工程や、検体と試薬とを反応させる工程では、検体を含む液体を第１液体１０とし、検体を含まない試薬を第２液体２０として用いる。エマルジョン状態の流体を形成する工程では、液滴を分散させる液媒体を第２液体２０として用いる。エマルジョンを解乳化する工程では、解乳化するための試薬を第２液体２０として用いる。検体に含まれる不要成分を検体から分離して洗浄する工程では、洗浄液などを第２液体２０として用いる。

図１の例では、貯留部６００は、液体保持部１２０よりも大きい容積を有する。また、図１の例では、第２液体２０を、第１液体１０の流量よりも大きい流量で、貯留部６００から注入口１３０を介して流路１１０に送液する。これにより、第１液体１０よりも大流量で送液される第２液体２０を、送液装置５００から送液できる。そして、検体処理チップ１００の液体保持部１２０よりも送液装置５００に設ける貯留部６００の方が設置スペース等の制約が少なく、容易に大型化することができるので、使用量の大きい第２液体２０でも、容易に十分な送液量を確保できる。たとえば第２液体２０の流量は、第１液体１０の流量の２倍以上とされる。

複数種類の第２液体２０を、検体処理チップ１００に供給してもよい。図３に示した例では、複数の貯留部６００に貯留された複数種類の第２液体２０の各々を、共通の注入口１３０を介して流路１１０に送液する。複数種類の第２液体２０は、別々の貯留部６００に貯留されており、送液の過程で共通の送液管５２２を通過して同じ注入口１３０から流路１１０内へ送液される。これにより、検体処理チップ１００に、複数種類の第２液体２０に対応した複数の注入口１３０を設ける必要がなく、検体処理チップ１００をシンプルかつコンパクトにすることができる。また、送液装置５００についても、複数の注入口１３０に対応して送液管を多数設けずに済むので、送液装置５００の構成を簡素化することができる。つまり、複数種類の第２液体２０を用いる場合でも送液に関わる構成を簡素化することができる。

また、図３に示した例では、検体処理チップ１００に設けられた排出口１５０から、流路１１０内の流体を回収する。これにより、排出口１５０を介して、容易に、検体処理チップ１００から検体処理後の試料や排液を回収することができる。

図４の例では、送液装置５００において複数の貯留部６００の各々と注入口１３０との間に設けられたバルブ５０７を切り替えることにより、複数種類の第２液体２０の各々を、注入口１３０を介して流路１１０に送液する。これにより、たとえば送液装置５００内の送液管をつなぎ替えたり、送液する第２液体２０を選択するために貯留部６００を移動させたりすることなく、バルブ５０７の切り替えによって、容易に、複数種類の第２液体２０の各々を流路１１０に送液できるようになる。図４では、バルブ５０７は、複数の貯留部６００の各々に対応して設けられている。また、送液管５２２には、送液の開始または停止を制御するためのバルブ５０７が設けられている。バルブ５０７は、単純な２方弁以外に、多数の経路切り替えが可能な多方弁であってもよい。たとえば３つの貯留部６００と圧力源との間を、１つの４方弁によって切り替え可能に接続してもよい。

バルブ５０７による経路切り替え以外では、たとえば、複数の貯留部６００の間で移動可能な吸引機構を設けて、吸引機構の移動によって、供給する第２液体２０を切り替えてもよい。また、複数の貯留部６００を移動可能にして、吸引機構の配置位置に貯留部６００を選択的に位置付けるようにしてもよい。複数種類の第２液体２０を用いる場合に、それぞれの第２液体２０を別々の注入口１３０に送液してもよい。

図５は、第１液体１０が液体保持部１２０から漏れるのを抑制するために予め第４液体４０を送液する例を示す。第１液体１０は、検体処理チップ１００による検体処理が開始される前に、予め液体保持部１２０に保持される。流路１１０への送液前には、流路１１０内は中空の空間となっているため、液体保持部１２０に第１液体１０が注入された後、送液を開始せずに放置される場合、検体処理チップ１００の構造によっては時間経過に伴って第１液体１０が流路１１０へ自然に移動してしまう可能性がある。

そこで、図５の例では、貯留部６００に貯留された第４液体４０を、貯留部６００に圧力を付与することによって、注入口１３０から流路１１０に送液して流路１１０内に配置する。そして、第４液体４０が流路１１０内に配置された後、または第４液体４０の流路１１０への配置と並行して、第１液体１０を液体保持部１２０に注入可能な状態にする。たとえば図５では、第４液体４０の送液時に、液体保持部１２０の開口１２１が蓋５８０により覆われる。蓋５８０は、ロック機構５８５によって固定される。第４液体４０が流路１１０内に配置された後、または第４液体４０の流路１１０への配置と並行して、ロック機構５８５による蓋５８０のロックが解除される。そのため、蓋５８０を開いて開口１２１を露出させ、注入器具７００（図２参照）によって第１液体１０を液体保持部１２０に注入できるようになる。液体保持部１２０への第１液体１０の注入が完了した場合に、流路１１０内には第４液体４０が配置される。そのため、流路１１０内の第４液体４０によって第１液体１０の流路１１０内への移動が阻害される。

これにより、第１液体１０を液体保持部１２０に保持させた時に、第１液体１０が流路１１０へ移動しようとするのを第４液体４０によって抑制できる。その結果、たとえば検体処理を行う作業者の都合により、液体保持部１２０に第１液体１０を保持させた後、送液が行われるまでに時間がかかる場合でも、第１液体１０を液体保持部１２０内に保持しておくことができる。

流路１１０内に第４液体４０を配置させる送液処理は、第１液体１０が液体保持部１２０に注入される前に完了するのが好ましい。ただし、流路径が小さいマイクロ流路では相対的に流路抵抗が大きくなり、第１液体１０の注入後に第１液体１０が直ちに流路１１０側へ移動するわけではないので、第４液体４０を配置させる送液処理の途中に第１液体１０の液体保持部１２０への注入が開始されてもよい。

好ましくは、流路１１０のうち、第１液体１０が保持される液体保持部１２０との接続部分１４０を少なくとも含む範囲において、第４液体４０を流路１１０内に満たす。すなわち、第１液体１０が保持される液体保持部１２０との間を接続する接続部分１４０において、第４液体４０が充填された状態となる。これにより、流路１１０内の液体保持部１２０との接続部分１４０を満たす第４液体４０によって、第１液体１０が流路１１０側に移動することを効果的に抑制することができる。第４液体４０は、流路１１０の全体に満たされてもよい。

第４液体４０としては、第１液体１０の流路１１０側への移動を抑制するための専用の液体を用いてもよい。その場合、第２液体２０と同じように、貯留部６００に収容した状態で、送液装置５００内に設置するか、外部から送液装置５００に接続する。図５の例では、第４液体４０として、貯留部６００に貯留された第２液体２０を用いる。これにより、検体処理に用いる第２液体２０を第４液体４０として流用することができるので、第２液体２０とは別個に、専用の第４液体４０を準備しておく必要がない。また、第４液体４０を送液するための送液装置５００の構成も第２液体２０と共通化できるので、送液に関わる構成を簡素化することができる。

［検体処理チップの構成例］
図６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、複数の流体モジュール２００と、基板３００とを含む。流体モジュール２００には、流路１１０が形成されている。基板３００上には、１または複数の流体モジュール２００が設置される。図６の例では、対象成分を含む検体や試薬等が、流体モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃを順次流れることにより、複数種類の流体モジュールの組み合わせに対応したアッセイが実行される。流体モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃは、それぞれ、異なる種類の流体モジュールである。つまり、各々の流体モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃにおいて、送液によって実施される検体処理工程が異なる。基板３００に設置する流体モジュール２００の組み合わせを変更することにより、組み合わせに応じた様々なアッセイが実施可能である。基板３００に設置する流体モジュール２００の数に制限はない。流体モジュール２００の形状が種類毎に異なっていてもよい。

図７は、基板３００の構成例を示す。基板３００は、複数の基板流路３１０を有する。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６参照）を有する。第２面３０２は、第１面３０１とは反対の面である。図６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、ガラスまたは樹脂などにより形成される。

基板３００の厚さｄは、たとえば、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１１０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。その結果、容易に、基板３００に十分な耐圧力性能を確保できる。

基板流路３１０は、たとえば、所定のピッチで配置される。図７の例では、各基板流路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１１０を任意の基板流路３１０に接続できる。そのため、流体モジュール２００の組み合わせを変更する場合でも、基板３００上に、流体モジュール２００を任意の組み合わせおよび任意の配列を容易に実現できる。

基板流路３１０は、たとえば、基板３００を厚み方向に貫通する貫通孔である。基板流路３１０は、流体モジュール２００の流路１１０と接続される他、検体処理チップ１００内に第１液体１０を供給するための液体保持部１２０との接続部分１４０や、検体処理チップ１００内に第２液体２０を供給するための注入口１３０との接続部分１４０として構成される。たとえば、第１面３０１および第２面３０２の一方に、流路１１０を有する流体モジュール２００が設置され、第１面３０１および第２面３０２の他方に、液体保持部１２０や注入口１３０が設けられる。基板流路３１０は、流体モジュール２００の流路１１０と、液体保持部１２０および注入口１３０とを接続するように設けられる。

流体モジュール２００はたとえば樹脂材料により形成される。各流体モジュール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。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。

図８の構成例では、検体処理チップ１００は、基板３００の第１面３０１に配置された流体モジュール２００ａ、２００ｂおよび２００ｃと、第２面３０２に配置された流体モジュール２００ｄおよび２００ｅとを備える。各流体モジュール２００は、基板３００の基板流路３１０を介して接続される。このように、検体処理チップ１００は、第１面３０１および第２面３０２の各々に流体モジュール２００を有していてもよい。

図９に示すように、検体処理チップ１００には、所定の処理工程を行う単位構造としての単位流路構造１０１が、並列的に配置されていてもよい。単位流路構造１０１は、流路１１０、液体保持部１２０および注入口１３０、排出口１５０などを含む。図９では、実質的に同等の単位流路構造１０１が、検体処理チップ１００に並んで形成されている。個々の単位流路構造１０１は、別々の流体モジュール２００により形成されていてもよいし、共通の流体モジュール２００に、複数の単位流路構造１０１が並んで配置されていてもよい。複数の単位流路構造１０１は、検体処理チップ１００において、たとえば等間隔で直線状に並んで配列されてもよいし、図１０に示すように縦横に並んでアレイ状に配列されてもよい。

図９および図１０のように、検体処理チップ１００に複数の流路１１０が設けられる場合、貯留部６００に圧力を付与することによって、貯留部６００内の第２液体２０を、検体処理チップ１００の複数の流路１１０にそれぞれ設けられた複数の注入口１３０から、複数の流路１１０にそれぞれ送液する。これにより、たとえば複数の流路１１０にそれぞれ第２液体２０用の液体保持部を設けて注入する場合と異なり、送液装置５００の貯留部６００内に第２液体２０を貯留するだけで、複数の流路１１０に一括して送液することができるので、第２液体２０を貯留する作業を簡便にすることができる。また、貯留部６００から複数の流路１１０に並列的に第２液体２０を送液できるので検体処理チップ１００が複数の流路１１０を備える場合でも速やかな送液が行える。

［送液装置の概要］
次に、本実施形態による送液方法を実現する送液装置の概要について説明する。

送液装置５００は、複数の液体が流入する流路１１０を備える検体処理チップ１００に送液を行うための送液装置である。検体処理の内容は、検体処理チップ１００の構造により決まる。そのため、送液装置５００は、使用する検体処理チップ１００の種類によって、異なる種類の検体処理を行うための送液を実施することが可能である。

送液装置５００は、第１送液機構５１０と、第２送液機構５２０とを備える。第１送液機構５１０および第２送液機構５２０は、圧力源となるポンプ、圧力を供給するための配管、送液を制御するためのバルブなどを含んで構成しうる。

第１送液機構５１０は、検体処理チップ１００に設けられた液体保持部１２０に保持された第１液体１０を検体処理チップ１００の流路１１０に送液する。第１送液機構５１０は、液体保持部１２０に圧力を付与することによって、液体保持部１２０に保持された第１液体１０を流路１１０に送液する。図１１の構成例では、液体保持部１２０にコネクタ４００が取り付けられ、第１送液機構５１０と液体保持部１２０の内部とが接続される。コネクタ４００は、液体保持部１２０の開口１２１を封止する。第１送液機構５１０は、コネクタ４００を介して、液体保持部１２０の開口１２１側から圧力を供給して、第１液体１０を流路１１０側へ押し出す。第１液体１０は、圧力によって接続部分１４０を介して流路１１０内へ移動する。

第２送液機構５２０は、貯留部６００内の第２液体２０を検体処理チップ１００に設けられた注入口１３０から流路１１０に送液する。第２送液機構５２０は、第２液体２０を貯留する貯留部６００に圧力を付与することによって、貯留部６００内の第２液体２０を、注入口１３０を介して流路１１０に送液する。図１１の構成例では、注入口１３０にコネクタ４００が取り付けられ、第２送液機構５２０と注入口１３０とが接続される。コネクタ４００は、注入口１３０を封止する。また、第２送液機構５２０は、貯留部６００の内部と流体的に接続される。第２送液機構５２０は、貯留部６００の内部に圧力を供給して、貯留部６００内の第２液体２０を注入口１３０へ移動させる。第２液体２０は、圧力によって、貯留部６００、注入口１３０を介して、流路１１０内へ移動する。

送液装置５００は、第１送液機構５１０および第２送液機構５２０による送液によって、流路１１０内に、第１液体１０と第２液体２０とを含む流体を形成する。すなわち、液体保持部１２０から移動された第１液体１０と、注入口１３０を介して移動された第２液体２０とは、合流して同じ流路１１０内を流れる。第１液体１０と第２液体２０との送液に伴って、検体処理チップ１００における検体処理の一部または全部が実施される。

本実施形態の検体処理チップ１００の送液装置５００では、上記構成によって、検体処理に用いる第２液体２０を貯留部６００に貯留しておき、第２送液機構５２０によって貯留部６００に圧力を付与することによって、貯留部６００から検体処理チップ１００の注入口１３０を介して流路１１０へ送液することができる。これにより、第１液体１０および第２液体２０のうち、第２液体２０については、検体処理チップ１００に手作業で注入する必要がないので、検体処理チップ１００へ液体を注入する際に、作業の煩雑化を抑制することができる。また、毛管を用いて送液を行う場合と異なり、送液装置５００から、第２送液機構５２０によって貯留部６００に圧力を付与して第２液体２０を送液するため、ポンプなどの圧力源を用いて比較的大きな流量でも容易かつ速やかに送液することができる。以上の結果、検体処理チップ１００へ液体を注入する際に、作業の煩雑化を抑制しつつ、速やかに所望量の液体を送液できる。

図１１の構成例では、第１送液機構５１０は、液体保持部１２０に圧力を付与するための第１圧力源５１１を含む。第２送液機構５２０は、貯留部６００に圧力を付与するための第２圧力源５２１を含む。第１送液機構５１０と第２送液機構５２０とが別々に圧力源を備え、独立して圧力を付与できる。これにより、液体保持部１２０に保持された第１液体１０の送液と、貯留部６００に貯留された第２液体２０の送液とを、第１圧力源５１１と第２圧力源５２１とによって別々に行うことができる。その結果、送液圧力や送液開始タイミングを自由に制御できるので、送液処理の自由度が向上する。

第１圧力源５１１および第２圧力源５２１としては、たとえばプレッシャーポンプ、シリンジポンプ、ダイアフラムポンプなど、各種のポンプを用いることができる。検体処理チップ１００の送液装置５００に用いるポンプとしては、定量性能や流量または圧力の制御性が高いシリンジポンプなどを用いることが好ましい。このほか、第１送液機構５１０と第２送液機構５２０とが共通の圧力源を有していてもよい。この場合、圧力経路５１２の切り替えなどにより、送液する液体を切り替えればよい。

図１１の構成例では、第１送液機構５１０は、第１圧力源５１１と液体保持部１２０とを接続する圧力経路５１２を含む。第２送液機構５２０は、貯留部６００と注入口１３０とを接続する送液管５２２を含む。第１送液機構５１０は、第１圧力源５１１の圧力を、圧力経路５１２を介して液体保持部１２０に供給する。第２送液機構５２０は、第２圧力源５２１の圧力によって、第２液体２０を貯留部６００から送液管５２２を介して注入口１３０へ移動させる。これにより、それぞれ別々の経路で、第１液体１０の送液と、第２液体２０の送液とを行うことができる。したがって、第１送液機構５１０による第１液体１０の送液と、第２送液機構５２０による第２液体２０の送液とを、たとえば共通の経路に対する接続切り替えによって行う場合と異なり、送液処理の自由度が向上する。

圧力経路５１２および送液管５２２は、配管部材によって構成される。圧力経路５１２による圧力の伝達は、ガス圧、空気圧、または液圧を媒体として行うことができる。たとえば、第１圧力源５１１は、不活性ガスや空気などを圧力経路５１２に送り込み、液体保持部１２０内に加圧供給する。第１圧力源５１１は、第１液体１０を加圧するための液媒体を液体保持部１２０内に加圧供給してもよい。送液管５２２は、第２液体２０を流通させるための管部材からなる。第２圧力源５２１による貯留部６００内への圧力供給は、正圧および負圧のいずれでもよい。たとえば図１１では、シリンジポンプなどの第２圧力源５２１の負圧により、貯留部６００内の第２液体２０をシリンジ内に取り込み、正圧により注入口１３０へ向けて第２液体２０を送液管５２２に送り出す。図１２では、プレッシャーポンプなどの第２圧力源５２１の正圧により、貯留部６００内の第２液体２０を押し出し、注入口１３０へ向けて第２液体２０を送液管５２２に送り出す。

図１１に示すように、貯留部６００には、様々な構成を採用することができる。貯留部６００は、送液装置５００の内部に配置されてもよいし、外部に配置されてもよい。たとえば、貯留部６００ａは、第２液体２０を収容する液体容器６１０である。送液装置５００は、液体容器６１０が設置される容器設置部５０５を備える。つまり、送液装置５００は、第２液体２０のボトルをそのまま利用して、検体処理チップ１００への送液を行う。これにより、送液装置５００の容器設置部５０５に設置した液体容器６１０から直接、第２液体２０を送液することができる。作業者は、容器設置部５０５に液体容器６１０をセットするだけでよい。そのため、たとえば第２液体２０を送液装置５００内の液体チャンバなどの貯留部に移し替える場合と比較して、液体容器６１０をそのまま貯留部６００として利用できるので作業者にとっての利便性が向上する。

また、図１１の例では、貯留部６００ｂが、第２液体２０を収容する液体容器６１０であり、送液装置５００は、外部の液体容器６１０と第２送液機構５２０とを接続するための外部接続部５０６を備える。外部接続部５０６は、液体容器６１０内の第２液体２０を送液装置５００内の第２送液機構５２０に移送するための配管を含む。作業者は、外部接続部５０６を液体容器６１０にセットして第２送液機構５２０と接続するだけでよい。これにより、第２液体２０の貯留部６００を装置の外部に配置できるので、貯留部６００を装置内に設ける場合と比較して、送液装置５００をコンパクトにすることができる。また、たとえば第２液体２０を送液装置５００内の液体チャンバなどの貯留部に移し替える場合と比較して、液体容器６１０をそのまま貯留部６００として利用できるので作業者にとっての利便性が向上する。

図１１において、貯留部６００ｃは、送液装置５００内に設けられたチャンバである。第２液体２０は、液体容器６１０からチャンバ内に移し替えられることにより、送液装置５００にセットされる。貯留部６００は、このような構成であってもよい。

第１送液機構５１０は、生体由来の検体１１を含む第１液体１０を保持する液体保持部１２０に付与する圧力の制御によって、第１液体１０を流路１１０に送液する。これにより、生体由来の検体１１を、装置内部に取り込むことなく、検体処理チップ１００に設けられた液体保持部１２０から流路１１０に直接送液できる。その結果、異なる複数の検体処理チップ１００に対して送液処理を繰り返し行う場合でも、検体１１のコンタミネーションが発生することを防止できる。

また、第１送液機構５１０は、検体処理チップ１００を用いた検体検査の検査項目に応じた成分１２を含む第１液体１０を保持する液体保持部１２０に付与する圧力の制御によって、第１液体１０を流路１１０に送液する。これにより、検体検査の検査項目に応じた成分１２を、装置内部に取り込むことなく、検体処理チップ１００に設けられた液体保持部１２０から流路１１０に直接送液できる。その結果、異なる検査項目の検体検査を行う複数の検体処理チップ１００に対して送液処理を繰り返し行う場合でも、検査項目に応じた成分１２のコンタミネーションが発生することを防止できる。

図１１では、第１送液機構５１０は、複数の液体保持部１２０の各々に貯留された複数種類の第１液体１０に付与する圧力の制御によって、複数種類の第１液体１０の各々を流路１１０に送液する。これにより、複数種類の第１液体１０を、それぞれ別々の圧力によって異なる流速で送液したり、複数種類の第１液体１０を、それぞれ別々のタイミングで送液を開始したりすることができる。その結果、複数種類の第１液体１０を検体処理チップ１００へ自由に送液できるので、様々な検体処理アッセイに適した送液ができる。

液体保持部１２０には、注入器具７００（図２参照）によって第１液体１０が注入される。第１送液機構５１０は、注入器具７００によって第１液体１０が注入された液体保持部１２０に圧力を付与して、第１液体１０を流路１１０に送液する。これにより、ウェルプレートなどへの液体の注入と同じように、作業者がピペットなどの注入器具７００を用いて、液体保持部１２０の開口１２１から第１液体１０を容易に注入することができるので、作業者にとっての利便性が向上する。

図１１の構成例では、第２送液機構５２０は、第１送液機構５１０により送液される第１液体１０の流量よりも大きい流量で、第２液体２０を流路１１０に送液する。これにより、第１液体１０よりも大流量で送液される第２液体２０を、貯留部６００から送液できる。そして、検体処理チップ１００の液体保持部１２０よりも送液装置５００に設ける貯留部６００の方が設置スペース等の制約が少なく、容易に大型化することができるので、使用量の大きい第２液体２０でも、容易に十分な送液量を確保できる。

図１１の構成例では、第２送液機構５２０は、複数の貯留部６００に保持された複数種類の第２液体２０の各々を、共通の注入口１３０を介して流路１１０に送液する。貯留部６００の数は、送液装置５００から検体処理チップ１００へ供給する第２液体２０の種類に応じた数だけ設けることができる。これにより、複数の注入口１３０に対応して送液管を複数設けずに済むので、装置構成を簡素化することができる。つまり、複数種類の第２液体２０を用いる場合でも送液に関わる構成を簡素化することができる。

たとえば図１２に示すように、第２送液機構５２０は、共通の注入口１３０に対するそれぞれの貯留部６００の接続を切り替えるバルブ５０７を含み、バルブ５０７を切り替えることにより、複数種類の第２液体２０の各々を、共通の注入口１３０を介して別々に流路１１０に送液する。

図１２では、第２送液機構５２０の第２圧力源５２１が、複数（３つ）の貯留部６００とそれぞれ接続される。３つの貯留部６００は、それぞれ異なる種類の第２液体２０を収容している。３つの貯留部６００は、それぞれバルブ５０７を介して、一端が分岐した共通の送液管５２２と接続されている。送液管５２２の他端が検体処理チップ１００の注入口１３０に接続される。貯留部６００から送液管５２２への液体の移動を許容または遮断する３つのバルブ５０７を選択的に開くことによって、注入口１３０へ送液する第２液体２０を選択することができる。

共通の注入口１３０に対するそれぞれの貯留部６００の接続を切り替えるバルブ５０７を設けることにより、たとえば送液装置５００内の送液管をつなぎ替えたり、送液する第２液体２０を選択するために貯留部６００を移動させたりすることなく、バルブ５０７の切り替えによって、容易に、複数種類の第２液体２０の各々を流路１１０に送液できるようになる。

図１３の構成例では、送液装置５００は、検体処理チップ１００に設けられた排出口１５０から、流路１１０に形成された流体を回収するための第３送液機構５３０を備える。たとえば、液滴５０を形成する工程に用いるオイル、対象成分を洗浄する工程に用いる洗浄液などは、第３送液機構５３０を介して、回収容器６１１に回収できる。これにより、排出口１５０を介して、容易に、検体処理チップ１００から検体処理後の試料を回収することができる。

図１３では、第３送液機構５３０が、排出口１５０と回収容器６１１とを接続する送液管５３１およびバルブ５３２を含む。また、検体処理チップ１００は、検体処理が完了した試料を保持するための液体保持部１６０を備えている。検体処理が完了した試料を保持するための液体保持部１６０は、バルブ５０８によって、開放および密閉が切り替えられる。回収容器６１１に回収される流体は、バルブ５０８を閉じた状態で、バルブ５３２を開放し、送液を行うことによって流路１１０から排出口１５０を介して回収容器６１１へ送られる。検体処理が完了した試料は、バルブ５３２を閉じると共にバルブ５０８を開放して、送液を行うことによって、液体保持部１６０へ送られる。第３送液機構５３０は、必ずしも圧力源を含んでいなくてもよい。第１送液機構５１０や第２送液機構５２０からの圧力によって、流路１１０から第３送液機構５３０へ流体を送ることができる。

図１４では、第４液体４０を流路１１０内に配置することが可能な送液装置５００の例を示す。図１４の例では、送液装置５００は、貯留部６００に貯留された第４液体４０を、貯留部６００に圧力を付与することによって、注入口１３０から流路１１０に送液するための第４送液機構５４０を備える。

第４送液機構５４０は、第１液体１０が液体保持部１２０に保持されていない状態の検体処理チップ１００の流路１１０内に第４液体４０を配置する。第４送液機構５４０は、たとえば、第１液体１０が液体保持部１２０内に注入される前に、予め第４液体４０を流路１１０内に配置する。第４送液機構５４０は、第１液体１０が液体保持部１２０内に注入されるのと並行して、第４液体４０を流路１１０内に配置してもよい。流路１１０内の第４液体４０によって第１液体１０の流路１１０内への移動が阻害される。

これにより、第１液体１０を液体保持部１２０に保持させた時に、第１液体１０が流路１１０へ移動しようとするのを第４液体４０によって抑制できる。その結果、たとえば検体処理を行う作業者の都合により、液体保持部１２０に第１液体１０を保持させた後、送液が行われるまでに時間がかかる場合でも、第１液体１０を液体保持部１２０内に保持しておくことができる。図１４では、第４送液機構５４０による第４液体４０の送液中は、送液装置５００が蓋５８０のロック機構５８５を作動させて、液体保持部１２０内への第１液体１０の注入が禁止される。第４液体４０を流路１１０内に配置すると、送液装置５００がロック機構５８５を解除する。その結果、蓋５８０を開いて液体保持部１２０への第１液体１０の注入が可能となる。

図１４では、第４送液機構５４０は、第２送液機構５２０により構成されており、貯留部６００に貯留された第２液体２０を、第４液体４０として流路１１０に送液する。言い換えると、第２送液機構５２０が、第４送液機構５４０としても機能する。第２送液機構５２０は、検体処理の際に検体処理チップ１００の流路１１０に第２液体２０を送液するほか、検体処理の前、第１液体１０が液体保持部１２０に注入される際に、貯留部６００に貯留された第２液体２０を第４液体として用いて、流路１１０内に配置する。これにより、検体処理に用いる第２液体２０を第４液体４０として流用することができるので、第２液体２０とは別個に、専用の第４液体４０を準備しておく必要がない。また、第４液体４０を送液するための第４送液機構５４０の構成を第２送液機構５２０と共通化できるので、装置構成を簡素化することができる。なお、第４送液機構５４０を第２送液機構５２０とは別個に設けてもよい。

図１４では、第４送液機構５４０は、流路１１０のうち、第１液体１０が保持される液体保持部１２０との接続部分１４０を少なくとも含む範囲において、第４液体４０を流路１１０内に満たす。これにより、流路１１０内の液体保持部１２０との接続部分１４０を満たす第４液体４０によって、第１液体１０が流路１１０側に移動することを効果的に抑制することができる。図１４では、第４送液機構５４０は、第４液体４０を流路１１０の全体に満たす例を示している。

（送液装置の構成例）
次に、送液装置５００の具体的な装置構成例を示す。図１５では、送液装置５００は、検体処理チップ１００を設置する設置部５５０と、送液部５６０と、送液部５６０を制御する制御部５７０とを備える。

設置部５５０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５５０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処理ユニットを設置するため、検体処理チップ１００の上方および下方の少なくとも一方を開放するような構造を有する。設置部５５０は、たとえば検体処理チップ１００の周縁部を支持する凹状あるいは枠状の構造とすることができる。

送液部５６０は、検体処理チップ１００に対象成分を含む検体を供給して移送する機能を有する。すなわち、送液部５６０は、第１送液機構５１０、第２送液機構５２０を少なくとも含む各送液機構を備えている。第１送液機構５１０および第２送液機構５２０は、それぞれ複数設けられていてもよい。送液部５６０は、第３送液機構５３０、第４送液機構５４０をそれぞれ含みうる。

制御部５７０は、検体処理チップ１００の構造に応じた所定の１または複数の処理工程が実施されるように、検体処理チップ１００内に検体および試薬などの各種液体を供給し、流路１１０に順次移送するように送液部５６０を制御する。検体および試薬などの各種液体は、第１液体１０や第２液体２０として流路１１０へ送液される。

送液部５６０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５６０の供給圧力を制御することにより行う。図１５では、送液部５６０は、送液する液体のフローレートを計測する流量センサ５６１を備える。送液部５６０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。

図１５の構成では、流量センサ５６１は、送液を行う送液機構（第１送液機構５１０、第２送液機構５２０など）にフィードバックする。送液機構は、流量センサ５６１からのフィードバックに応じて、圧力を制御する。

流量センサ５６１は、制御部５７０にフィードバックしてもよい。制御部５７０は、流量センサ５６１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５６０の圧力を制御する。これにより、対象成分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。

各種処理工程に用いる処理ユニットが送液装置５００に設置される場合、制御部５７０がそれらの処理ユニットを制御してもよい。各種処理工程に用いるユニットは、たとえば、液体の温度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、液体中の検体や標識の検出を行う検出ユニットなどである。これらの処理ユニットは、検体処理チップ１００の流路１１０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。

この他、送液装置５００は、モニタ５７１、入力部５７２、および、読取部５７３などを備えることができる。モニタ５７１には、制御部５７０により、送液装置５００の動作に応じた所定の表示画面が表示される。送液装置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５７２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５７３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５７３は、対象成分を含んだ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。

このような装置構成により、制御部５７０が送液部５６０を制御して、検体処理チップ１００に対象成分を含む検体および試薬を、検体処理チップ１００内に送液させる。これにより、検体処理チップ１００において、検体処理チップ１００の流路構成に応じた１または複数の処理工程が実施される。

図１６は、送液装置５００の外観を示した模式図である。図１６において、送液装置５００は、検体処理チップ１００が設置される設置部５５０と、設置部５５０に対応する蓋５８０とを備える。送液装置５００は、装置本体５０１と、装置本体５０１と接続された蓋５８０とを含む。箱状の装置本体５０１の上面に、設置部５５０が配置されている。

蓋５８０は、第１送液機構５１０および第２送液機構５２０と、検体処理チップ１００上の液体保持部１２０および注入口１３０の各々と、を流体的に接続するためのコネクタ４００を含む。すなわち、コネクタ４００は、検体処理チップ１００の液体保持部１２０との接続口や、注入口１３０との接続口を含んでいる。設置部５５０に設置された検体処理チップ１００の液体保持部１２０および注入口１３０に対して、それぞれコネクタ４００を接続することにより、第１送液機構５１０による液体保持部１２０への圧力供給、および第２送液機構５２０による注入口１３０への第２液体２０の送液が可能となる。

これにより、装置内に検体処理チップ１００を設置して、蓋５８０側のコネクタ４００によって容易かつ確実に送液装置５００と検体処理チップ１００との接続を行うことができる。また、装置内に検体処理チップ１００を設置することにより、送液を行うための送液管や圧力経路などが不必要に長くなることを抑制して、送液処理の応答を速くし制御性を高めることができる。コネクタ４００は、蓋５８０に着脱可能に取り付けられてもよいし、蓋５８０に固定されていてもよい。コネクタ４００は、１つの液体保持部１２０または注入口１３０と接続されるように、複数設けられていてもよい。

図１６では詳細な図示を省略するが、流路１１０、液体保持部１２０および注入口１３０を含んだ単位流路構造１０１を複数チャンネル備えた検体処理チップ１００が、設置部５５０にセットされる。コネクタ４００は、蓋５８０の下面に設けられている。コネクタ４００は、複数チャンネルの単位流路構造１０１の各々に設けられた液体保持部１２０および注入口１３０とに一括で接続可能なマニホールドとして構成されている。つまり、コネクタ４００は、検体処理チップ１００のチャンネル数分の複数の液体保持部１２０との接続口、および、チャンネル数分の複数の注入口１３０との接続口を、一体で含んでいる。蓋５８０を閉じることにより、コネクタ４００と、複数チャンネルの単位流路構造１０１の各々に設けられた液体保持部１２０および注入口１３０とが、一括で接続される。

このように、図１６の例では、蓋５８０は、設置部５５０に対して開閉可能に構成され、設置部５５０に対して蓋５８０が閉じられることにより、コネクタ４００が液体保持部１２０および注入口１３０の各々と接続される。これにより、検体処理チップ１００を設置部５５０に設置して、蓋５８０を閉めるだけで、簡単に、送液装置５００と検体処理チップ１００との接続を行うことができる。そのため、作業者にとっての利便性が向上する。図１６の例では、蓋５８０は、ヒンジ５８１により装置本体５０１と接続され、ヒンジ５８１を中心に回動することにより開閉される。

図１７は、流路１１０、液体保持部１２０および注入口１３０を含んだ単位流路構造１０１を複数チャンネル備えた検体処理チップ１００に送液する送液装置５００の構成例を示している。図１７では、検体処理チップ１００が１２チャンネル構成となっており、１２個の単位流路構造１０１を備える。

図１７の例では、第１送液機構５１０は、各チャンネルの液体保持部１２０に一括して圧力を付与するように構成されている。第１送液機構５１０は、多連のシリンジ５１１ａと、多連のシリンジ５１１ａを一括して駆動するモータ５１１ｂとを含むシリンジポンプからなる第１圧力源５１１を備えている。第１送液機構５１０は、第１圧力源５１１の各シリンジ５１１ａと、それぞれ各チャンネルの液体保持部１２０とを個別に接続する複数の（１２本）の圧力経路５１２を含む。各チャンネルの単位流路構造１０１には、複数の液体保持部１２０が設けられており、各々の圧力経路５１２は、多方弁からなるバルブ５０７ａを介して、チャンネル毎に設けられた複数の液体保持部１２０と接続されている。第１送液機構５１０は、バルブ５０７ａの切り替えと、第１圧力源５１１の駆動とにより、複数チャンネルの単位流路構造１０１の各液体保持部１２０に圧力を一括で供給する。図１７では、第１圧力源５１１のシリンジ５１１ａはエア経路と接続されており、第１圧力源５１１は空気圧を供給する。

第２送液機構５２０は、各チャンネルの注入口１３０に一括して第２液体２０を送液するように構成されている。第２送液機構５２０は、多連のシリンジ５２１ａと、多連のシリンジを一括して駆動するモータ５２１ｂとを含むシリンジポンプからなる第２圧力源５２１を備えている。第２送液機構５２０は、第２圧力源５２１の各シリンジ５２１ａと、それぞれ各チャンネルの注入口１３０とを個別に接続する複数の（１２本）の送液管５２２を含む。図１７の例では、装置本体５０１の外部に、それぞれ異なる種類の第２液体２０を貯留した３つの貯留部６００が設置されている例を示している。第２送液機構５２０は、バルブ５０７ｂを含む外部接続部５０６を介して各貯留部６００と接続されている。第２送液機構５２０は、バルブ５０７ｂの切り替えによって送液する第２液体２０を切り替え、第２圧力源５２１の駆動とバルブ５０７ｃの切り替えにより、複数チャンネルの単位流路構造１０１の各注入口１３０に選択した第２液体２０を一括で送液する。この構成により、第２送液機構５２０は、第４送液機構５４０としても機能しうる。

このように、第２送液機構５２０は、貯留部６００に圧力を付与することによって、貯留部６００内の第２液体２０を、検体処理チップ１００の複数の流路１１０にそれぞれ設けられた複数の注入口１３０から、複数の流路１１０にそれぞれ送液する。これにより、たとえば複数の流路１１０にそれぞれ第２液体２０用の液体保持部を設けて注入する場合と異なり、送液装置５００の貯留部６００内に第２液体２０を貯留するだけで、複数の流路１１０に一括して送液することができるので、第２液体２０を貯留する作業を簡便にすることができる。また、貯留部６００から複数の流路１１０に並列的に第２液体２０を送液できるので検体処理チップ１００が複数の流路１１０を備える場合でも速やかな送液が行える。

以上のように、図１７の送液装置５００は、検体処理チップ１００の各チャンネルに設けられた液体保持部１２０に一括して第１送液機構５１０の圧力を付与することができる。送液装置５００は、各チャンネルに設けられた注入口１３０に一括して第２送液機構５２０による第２液体２０の送液を行うことができる。また、図１７では、各チャンネルの排出口１５０から一括して流体を回収容器６１１へ送液可能な第３送液機構５３０が設けられている例を示している。

（検体処理チップとの接続構造）
図１８は、設置部５５０に設置された検体処理チップ１００と、設置部５５０に対応する蓋５８０に設けられたコネクタ４００とを示す。図１８は、たとえば図１７に示した１２チャンネルの検体処理チップ１００における単位流路構造１０１の１つを示している。マニホールド型のコネクタ４００には、複数の送液管５２２および圧力経路５１２が設けられている。蓋５８０を閉じた状態では、送液管５２２および各圧力経路５１２と、検体処理チップ１００の注入口１３０および各液体保持部１２０とが、コネクタ４００を介して一括で接続される。

コネクタ４００は、バルブ５０７または流量センサ５６１を備えていてもよい。図１８のコネクタ４００内には、バルブ５０７、５０８、５３２および流量センサ５６１が設けられている。

図１８では、検体処理チップ１００側の液体保持部１２０の上面（開口１２１の形成位置）、および、注入口１３０が形成された管部１３１の上面の基板３００からの高さ位置が、略一致している。これにより、検体処理チップ１００との接続位置が略同一面内に配置されるため、コネクタ４００の検体処理チップ１００側の表面は、概ね平坦面上に形成されている。コネクタ４００と液体保持部１２０の上面との間、および、コネクタ４００と管部１３１の上面との間は、たとえばＯリングやガスケットのようなシール部材４０１によりシールされる。

図１８のように、コネクタ４００には、検体処理に用いる処理ユニット５９０を設けることができる。また、検体処理チップ１００が設置される設置部５５０にも、処理ユニット５９０を設けることができる。これらの処理ユニットは、流路１１０において行われる検体処理の内容に応じて設けられる。コネクタ４００および設置部５５０に処理ユニット５９０が設けられなくてもよい。

図１９は、複数チャンネルの単位流路構造１０１の１つを示した検体処理チップ１００の構成例を示す。図１９の構成例では、２つの液体保持部１２０および１つの液体保持部１６０と、注入口１３０が形成された１つの管部１３１と、排出口１５０が形成された１つの管部１３１とを含む。液体保持部１２０および１６０と管部１３１とは、共に、検体処理チップ１００の基板３００の表面に対して上方に延びるように設けられ、筒状形状を有する。３つの液体保持部１２０は、第１液体１０や、検体処理後の試料を収容する。液体保持部１２０は、収容する液体の量に応じた所定の容積を有するように、内径ｄ１を有する。液体保持部１２０は、上端部に開口１２１を有し、下端部に流路１１０との接続部分１４０を有する。

管部１３１には、液体保持部１２０の内径ｄ１よりも小さい内径ｄ２の液体通路が設けられている。管部１３１の上端部には、注入口１３０または排出口１５０が設けられ、下端部が流路１１０に接続されている。図１９の例では、管部１３１の外径は、液体保持部１２０の外径と略等しい。管部１３１の上端部の注入口１３０または排出口１５０では、内径ｄ２よりも大きな内径ｄ３となるように内径が拡大されている。内径ｄ３は、液体保持部１２０の開口１２１の内径ｄ１と略等しい。このため、検体処理チップ１００は、液体保持部１２０とコネクタ４００との接続部、および注入口１３０とコネクタとの接続部における内径が、略一致している。これにより、コネクタ４００側の各接続部の形状や、シール部材４０１の形状を共通にできる。

（送液の例）
図２０では、エマルジョン状態の流体を形成する工程を行う送液の例を示す。つまり、送液により、流路１１０内で、第２液体２０を分散媒とし、第１液体１０を分散質とするエマルジョン状態の流体を形成する。図２０は、エマルジョン形成に用いられる検体処理チップ１００を示す。

液体保持部１２０に第１液体１０が保持される。注入口１３０は、送液装置５００側の貯留部６００に接続される。貯留部６００内に第２液体２０が収容されている。図２０では、第１液体１０を保持する液体保持部１２０に付与する圧力、および第２液体２０を貯留する貯留部６００に付与する圧力の制御により、流路１１０内で、第２液体２０中に第１液体１０の液滴５０（図２１参照）を形成する。送液によって、流路１１０内で第２液体２０中に第１液体１０が分散され、液滴５０となる。つまり、第２液体２０が分散媒となり、第２液体２０中に液滴５０として存在する第１液体１０が分散質となるエマルジョンが形成される。

これにより、流路１１０内で第２液体２０中に第１液体１０の液滴５０を分散させたエマルジョン状態の流体を形成することができる。その結果、たとえば検体中の成分を１単位毎に分割して液滴５０中に収容することにより、１単位成分ごとの検体処理を検体処理チップ１００で実施できる。第１液体１０の液滴５０を形成するには、第２液体２０を相対的に大流量で送液することが好ましい。そのため、送液装置５００側の貯留部６００から第２液体２０を検体処理チップ１００に送液する本実施形態の送液方法は、エマルジョン状態の流体を形成する処理を行う場合に適している。１単位毎の成分に分割して液滴５０中に収容するとは、たとえば検体中の成分が核酸である場合、核酸１分子が個々の液滴５０内に収容されるように希釈する限界希釈（各液滴に対象成分が１または０含まれるような希釈）を行うことである。たとえば検体処理として各液滴５０に対して核酸増幅処理を行う場合、液滴５０中で１分子のみに由来する核酸増幅産物を生成することが可能となる。

送液装置５００は、流路１１０内で第２液体２０を分散媒とし、第１液体１０を分散質とするエマルジョン状態の流体を形成するように、第１送液機構５１０により第１液体１０を保持する液体保持部１２０に付与する圧力、および、第２送液機構５２０により第２液体２０を貯留する貯留部６００に付与する圧力の各々を制御する。これにより、検体中の成分を１単位毎に分割して微小な液滴５０中に収容することにより、１単位成分ごとの検体処理を可能とする検体処理チップ１００に対して、流路１１０内で第２液体２０中に第１液体１０の液滴５０を分散させたエマルジョン状態の流体を形成することができる。第１液体１０の液滴５０を形成するには、第２液体２０を相対的に大流量で送液することが好ましいので、第２送液機構５２０により貯留部６００から第２液体２０を検体処理チップ１００に送液できる本実施形態の送液装置５００は、エマルジョン状態の流体を形成する処理を行う場合に適している。

図２０および図２１の例では、第１液体１０が生体由来の検体１１を含み、第２液体２０がオイル２１である。第１送液機構５１０は、生体由来の検体１１を含む第１液体１０を液体保持部１２０への圧力付与により流路１１０に送液し、第２送液機構５２０は、オイル２１である第２液体２０を貯留部６００への圧力付与により流路１１０に送液する。生体由来の検体１１は、一般に水相となりオイル２１との間に界面を形成しやすいので、オイル２１中に第１液体１０の液滴５０が分散したエマルジョン状態を容易に形成することができる。つまり、第１液体１０と第２液体２０とのエマルジョンを容易に形成できる。

図２１は、第２液体２０中に第１液体１０の液滴５０を形成するための流路１１０への送液例を示している。図２１では、流路１１０は、互いに交差する第１チャネル１１１ａと第２チャネル１１１ｂとを備える。図２１では、第１チャネル１１１ａと第２チャネル１１１ｂとに第１液体１０と第２液体２０とをそれぞれ送液することによって、第２液体２０中に第１液体１０の液滴５０を形成する。つまり、第２液体２０と第１液体１０とを含むエマルジョン状態の流体を形成する。第１チャネル１１１ａと第２チャネル１１１ｂとの交差部分１１２において、第１液体１０の流れに対して横切る方向に第２液体２０が流れる。第１液体１０は、交差部分１１２において第２液体２０の流れによって生じたせん断力によって、液滴状に分断される。その結果、第２液体２０中に第１液体１０の液滴５０が形成される。このように、第１チャネル１１１ａと第２チャネル１１１ｂとの交差部分１１２において第２液体２０の流れによるせん断力を第１液体１０に対して付与することにより、第１液体１０の多数の液滴５０を連続的に効率よく生成して、エマルジョン状態を効率的に形成することができる。第１液体１０の流量と第２液体２０の流量とを適切に制御することにより、均一な直径の液滴５０を連続的に多数形成できる。

送液装置５００は、第１送液機構５１０および第２送液機構５２０により、流路１１０に設けられた互いに交差する第１チャネル１１１ａと第２チャネル１１１ｂとに第１液体１０と第２液体２０とをそれぞれ送液することによって、第２液体２０中に第１液体１０の液滴５０を形成する。これにより、第１チャネル１１１ａと第２チャネル１１１ｂとの交差部分において第２液体２０の流れによるせん断力を第１液体１０に対して付与することにより、第１液体１０の多数の液滴５０を連続的に効率よく生成することができる。

図２１では、第１チャネル１１１ａと第２チャネル１１１ｂとは、互いに直交している。また、第２チャネル１１１ｂが、第１チャネル１１１ａの両側に一対設けられている。一対の第２チャネル１１１ｂにおける第２液体２０の流れが、第１液体１０の流れを挟み込むように交差部分１１２に流れ込むので、液滴５０を形成するためのせん断力が効率的に作用する。第１液体１０の液滴５０と第２液体２０との混合液は、交差部分１１２から第１チャネル１１１ａとは反対側に延びる第３チャネル１１１ｃへ向けて流れる。

図２２は、検体を含んだ第１液体１０の液滴５０に対する検体処理を行う検体処理チップ１００の例を示す。図２２では、第１液体１０として供給される液滴５０が、検体中の対象成分としてＤＮＡを含み、かつ、試薬はＤＮＡをＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）によって増幅するための試薬を含む。増幅するための試薬は、ＤＮＡに応じたプライマーやポリメラーゼなどを含む。

図２２の例では、液体中に液滴５０が存在するエマルジョン状態の流体である第１液体１０を、液体保持部１２０へ付与する圧力により流路１１０に送液する。また、流路１１０中でエマルジョンである第１液体１０を搬送するための第２液体２０を、貯留部６００に付与する圧力により、注入口１３０から流路１１０に送液する。流路１１０内で、第１液体１０が第２液体２０により搬送される。

図２２の場合、図１８に示した処理ユニット５９０として、流路１１０でＤＮＡをＰＣＲにより増幅するためのヒーター５９１が用いられる。ヒーター５９１は、検体処理チップ１００を加温する。流路１１０は、ヒーター５９１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構造を有する。温度ゾーンＴＺは、３つ以外の他の数でもよい。チャネル１１１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。

液体保持部１２０から流路１１０へ導入された第１液体１０は、注入口１３０から送液される第２液体２０に押されて、流路１１０中を所定の速度で移動する。第１液体１０中で分散する液滴５０内のＤＮＡは、流路１１０を流れる過程で増幅される。増幅されたＤＮＡを含む液滴は、回収用の液体保持部１２０に回収される。多数のＤＮＡ分子に対してまとめてＰＣＲ処理を行う場合と異なり、液滴５０中で増幅処理を行うことによって、１分子単位で区分された個々のＤＮＡを、個別に増幅することができる。

図２３では、エマルジョン状態の第１液体１０を解乳化する工程を行う送液の例を示す。たとえばエマルジョン形成の処理の後に、形成されたエマルジョン中の液滴５０を破壊する。液滴５０の破壊により、第１液体１０が解乳化される。図２３は、解乳化に用いられる検体処理チップ１００を示す。

図２３の例では、エマルジョン状態の流体である第１液体１０を、液体保持部１２０へ付与する圧力により流路１１０に送液し、第１液体１０を解乳化するための第２液体２０を、貯留部６００に付与する圧力により、注入口１３０から流路１１０に送液し、流路１１０内で、第１液体１０と第２液体２０とを混合する。第１液体１０が、オイル中に水相の液滴５０が存在するエマルジョンである場合、解乳化するための第２液体２０には、アルコールや界面活性剤などを含む１または複数種類のエマルジョン破壊試薬が用いられる。第１液体１０と第２液体２０とは、蛇行したチャネル１１１ａを通過する過程で攪拌され、十分に混合される。

これにより、検体処理チップ１００内で第１液体１０を解乳化する処理を行える。ここで、多数の液滴５０を効率的に破壊するには、第１液体１０に対して第２液体２０を相対的に大流量で送液して第１液体１０との混合を促進することが好ましいので、送液装置５００側の貯留部６００から第２液体２０を検体処理チップ１００に送液できる本実施形態の送液方法は、エマルジョン状態の流体を解乳化する処理を行う場合に適している。第１液体１０と第２液体２０との混合によって、液滴５０の界面が破壊され、液滴５０内に収容されていた成分が流路１１０中に取り出される。

送液装置５００において、第１送液機構５１０は、エマルジョン状態の流体である第１液体１０を保持する液体保持部１２０に圧力を付与して、第１液体１０を流路１１０に送液し、第２送液機構５２０は、第１液体１０を解乳化するための第２液体２０を貯留する貯留部６００に圧力を付与して、第２液体２０を注入口１３０から流路１１０に送液し、第１送液機構５１０および第２送液機構５２０による送液によって、流路１１０内に、第１液体１０と第２液体２０との混合液が形成される。これにより、検体処理チップ１００内で第１液体１０を解乳化する処理を行える。ここで、多数の液滴５０を効率的に破壊するには、第１液体１０に対して第２液体２０を相対的に大流量で送液して第１液体１０との混合を促進することが好ましいので、第２送液機構５２０により貯留部６００から第２液体２０を検体処理チップ１００に送液できる本実施形態の送液装置５００は、エマルジョン状態の流体を解乳化する処理を行う場合に適している。

図２３の例では、第１液体１０は、オイル２１中に、生体由来の検体１１、および検体１１と結合する担体１３（図２５参照）を含む分散質が存在するエマルジョン状態の流体である。第１送液機構５１０は、オイル中に、生体由来の検体１１、および検体１１と結合する担体１３を含む分散質が存在するエマルジョン状態の流体である第１液体１０を、流路１１０に送液する。これにより、１単位成分ごとに検体処理が行われ、担体１３に担持された成分が液滴５０の状態で存在する第１液体１０から、解乳化により液滴５０内の成分を取り出して、流路１１０中でまとめて処理することができるようになる。

図２３の例では、さらに、解乳化された第１液体１０と、標識物質３１とを反応させる工程を行う。図２３の例では、検体処理チップ１００に設けられた複数の液体保持部１２０のいずれかに保持された第３液体３０を、液体保持部１２０へ付与する圧力により流路１１０に送液し、第２液体２０との混合により解乳化された第１液体１０と、第１液体１０に含まれる検体１１を検出するための標識物質３１を含む第３液体３０とを流路１１０内で混合する。混合により、検体１１中に含まれる対象成分と標識物質３１とが結合され、標識物質３１に基づく検出が可能となる。

標識物質３１は、検体１１中の対象成分と特異的に結合し、検出器により測定可能な物質である。標識としては、たとえば、酵素、蛍光物質、放射性同位元素などである。標識物質３１は、たとえば、対象成分であるＤＮＡに相補的なＤＮＡからなるプローブに、蛍光物質を結合させたものである。

これにより、液滴５０中で１単位成分ごとに検体処理が行われた検体１１中の成分を標識物質３１により標識する処理を、流路１１０中で行うことができる。なお、標識物質３１は、ターゲットとなる成分によって異なるため、送液装置５００側の貯留部６００ではなく検体処理チップ１００の液体保持部１２０に第３液体３０を保持させることによって、複数の検体処理チップ１００に対する送液を同じ送液装置５００により行う場合の標識物質３１のコンタミネーションを防止できる。

送液装置５００において、第１送液機構５１０は、検体処理チップ１００に設けられた複数の液体保持部１２０のいずれかに保持された第３液体３０を、液体保持部１２０へ付与する圧力により流路１１０に送液する。送液装置５００は、第１送液機構５１０および第２送液機構５２０による送液によって、第２液体２０との混合により解乳化された第１液体１０と、第１液体１０に含まれる検体１１を検出するための標識物質３１を含む第３液体３０とを、流路１１０内で混合する。これにより、１単位成分ごとに検体処理が行われた検体１１中の成分を標識物質３１により標識する処理を、流路１１０中で行うことができる。なお、標識物質３１は、ターゲットとなる成分によって異なるため、標識物質３１を装置内に取り込むことなく、検体処理チップ１００の液体保持部１２０から第３液体３０を流路１１０へ送液することによって、複数の検体処理チップ１００に対する送液を行う場合の標識物質３１のコンタミネーションを防止できる。

図２３では、接続部分１４０ａおよび接続部分１４０ｂから、第１液体１０および第３液体３０がそれぞれ流路１１０内に送液され、標識処理を行うための幅広のチャネル１１１ｂで互いに混合される。対象成分と標識物質との結合を促進するため、流路１１０の外部から熱や電界、磁界などを作用させてもよい。第１液体１０と第３液体３０とは、チャネル１１１ｂにおいて混合される。エマルジョン破壊試薬は、接続部分１４０ｃから送液される。

［検体処理チップを用いたアッセイの例］
次に、検体処理チップ１００を用いた具体的なアッセイの例を説明する。

（エマルジョンＰＣＲアッセイ）
上述の送液装置５００と検体処理チップ１００と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。

図２４は、エマルジョンＰＣＲアッセイのフローの例を示す。図２４は、エマルジョンＰＣＲアッセイにおける反応の進行過程を説明する図である。

ステップＳ１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２５（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、送液装置５００に前処理機構を設けてもよい。

ステップＳ２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２５（Ａ）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サーマルサイクル処理を行う。

ステップＳ３は、対象成分である核酸（ＤＮＡ）と、核酸の増幅反応のための試薬と、核酸の担体との混合液を含む液滴を分散質として分散媒中に形成するエマルジョン形成工程である。核酸の増幅反応のための試薬は、ＤＮＡポリメラーゼなどのＰＣＲに必要な物質を含んでいる。ステップＳ３において、磁性粒子やポリメラーゼ等を含む試薬とＤＮＡとを包含するエマルジョンが形成される（図２５（Ｂ）参照）。ステップＳ３では、磁性粒子やポリメラーゼ等を含む試薬とＤＮＡとの混合液を内部に含む液滴が形成され、多数の液滴からなる分散質が分散媒中に分散される。液滴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が付与されている。液滴は、磁性粒子とターゲットＤＮＡ分子とが液滴内にそれぞれ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、分散媒は油系である。分散媒は、たとえば、オイルである。

ステップＳ４は、エマルジョン形成工程により形成された液滴中の核酸（ＤＮＡ）を増幅するエマルジョンＰＣＲ工程である。ステップＳ４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内で、ＤＮＡが磁性粒子上のプライマーと結合し、増幅される（エマルジョンＰＣＲ）（図２５（Ｃ）参照）。これにより、個々の液滴内で、ターゲットＤＮＡ分子が増幅する。すなわち、各液滴内で核酸の増幅産物が形成される。増幅された核酸は、液滴内でプライマーを介して担体に結合する。

ステップＳ５は、エマルジョンＰＣＲ工程による核酸（ＤＮＡ）の増幅産物を担持した担体（磁性粒子）を含む液滴を破壊するエマルジョンブレーク工程である。言い換えると、ステップＳ５は、エマルジョンＰＣＲ工程後のエマルジョン状態の流体を解乳化する工程である。ステップＳ４において磁性粒子上でＤＮＡを増幅後、ステップＳ５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から取り出される（エマルジョンブレーク）。エマルジョンの破壊には、アルコールや界面活性剤などを含む１または複数種類のエマルジョン破壊試薬が用いられる。

ステップＳ６は、エマルジョンブレーク工程における破壊により液滴から取り出された担体（磁性粒子）を集める洗浄工程である。ステップＳ６において、液滴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。

ステップＳ７は、洗浄工程により集められた担体（磁性粒子）上の増幅産物と標識物質とを反応させるハイブリダイゼーション工程である。洗浄後、ステップＳ７において、磁性粒子上で一本鎖に変性したＤＮＡが、検出用の標識物質とハイブリダイズされる（ハイブリダイゼーション）（図２５（Ｄ）参照）。標識物質は、たとえば、蛍光を発する物質を含む。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ている。

ステップＳ８において、標識物質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。

ステップＳ９において、ハイブリダイズされた標識物質を介して、ＤＮＡが検出される。ＤＮＡは、たとえば、フローサイトメーターで検出される。フローサイトメーターにおいて、標識物質と結合した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られた標識物質の蛍光が検出される。

ＤＮＡは、画像処理によって検出されてもよい。たとえば、標識物質と結合したＤＮＡを含む磁性粒子が平板スライド上に分散され、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。

以下では、エマルジョンＰＣＲアッセイを行うための流路１１０の構成例および送液方法の例を示す。以下に示す各流路１１０は、図２６に示すように単一の検体処理チップ１００に形成されていてもよいし、図２０、図２２および図２３などに示したように、別々の検体処理チップ１００に形成されていてもよい。異なる処理工程を実施するための流路１１０が単一の検体処理チップ１００に形成されている場合、送液装置５００は、単一の検体処理チップ１００で複数の処理工程をまとめて実施することができる。異なる処理工程を実施するための流路１１０が形成された複数の検体処理チップ１００を用いる場合、処理工程の順序に沿って、１番目の検体処理チップ１００への送液処理を実施し、処理後の試料を２番目の検体処理チップ１００の液体保持部１２０へ注入し、２番目の検体処理チップ１００への送液処理を実施し、３番目以降も同様にする。このように検体処理チップ１００を順次交換して別々の検体処理工程を実施することにより、一連のエマルジョンＰＣＲアッセイを実施することができる。

〈Ｐｒｅ−ＰＣＲ〉
図２７は、Ｐｒｅ−ＰＣＲ処理を行う流路の構成例を示す。流路１１０Ａは、チャネル１１１と、試薬や検体を注入する接続部分１４０ａおよび１４０ｂと、液体を排出する接続部分１４０ｃとを有する。チャネル１１１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。

流路１１０Ａは、たとえばポリカーボネートなどの耐熱性の高い材料により形成される。チャネル１１１の高さは、たとえば、５０μｍ〜５００μｍに形成される。

たとえば、第１送液機構５１０により、第１の液体保持部１２０に接続する接続部分１４０ａから、前処理で抽出されたＤＮＡが第１液体１０として注入され、第２の液体保持部１２０に接続する接続部分１４０ｂからＰＣＲ増幅用試薬が第１液体１０として注入される。ＤＮＡと試薬の混合液は、チャネル１１１を流れる過程で、ヒーター５９１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、接続部分１４０ｃを介して、隣接する流路１１０または試料回収用の液体保持部１６０に移送される。

〈エマルジョン形成〉
図２８は、エマルジョン形成処理を行う流路１１０Ｂの構成例を示す。流路１１０Ｂ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分１４０ａ、１４０ｂ及び１４０ｃと、液体が排出される接続部分１４０ｄとを有する。チャネル１１１は、少なくとも２つのチャネルが交差する交差部分１１２を有する。交差部分１１２を形成する各チャネルの幅は、数十μｍである。本実施例では、チャネルの幅は２０μｍである。なお、流路１１０Ｂには、接続部分１４０ｂ又は１４０ｃのいずれかのみが設けられてもよい。

流路１１０Ｂのチャネル１１１の高さは、たとえば１０μｍ〜２０μｍである。オイルに対する濡れ性を良くするため、たとえば、チャネル１１１の壁面は疎水性の材料やフッ素により処理されている。流路１１０Ｂの材料は、たとえばＰＤＭＳやＰＭＭＡ等である。

たとえば、第１送液機構５１０により、Ｐｒｅ−ＰＣＲで増幅されたＤＮＡを含む第１液体１０が、第１の液体保持部１２０から接続部分１４０ｂへ送液される。第１送液機構５１０により、磁性粒子とＰＣＲ増幅用の試薬とを含む第１液体１０が、第２の液体保持部１２０から接続部分１４０ｃへ送液される。接続部分１４０ｂと１４０ｃ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１１２に流入する。磁性粒子の粒径は、たとえば、０．５μｍ−３μｍである。接続部分１４０ｂおよび１４０ｃに送液するために、第１送液機構５１０の第１圧力源５１１は、圧力Ｐ（１０００ｍｂａｒ≦Ｐ≦１００００ｍｂａｒ）を付加する。

たとえば、第２送液機構５２０により、エマルジョン形成用のオイルである第２液体２０が、注入口１３０と接続する接続部分１４０ａへ送液される。注入されたオイルは、チャネル１１１で複数の経路に分岐され、分岐された複数経路から交差部分１１２に流入する。接続部分１４０ａにオイルを送液するために、第２送液機構５２０の第２圧力源５２１は、圧力Ｐ（１０００ｍｂａｒ≦Ｐ≦１００００ｍｂａｒ）を付加する。

図２１に示したように、第１液体１０の混合液は、交差部分１１２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、液滴状に分断される。分断された液滴が交差部分１１２に流入したオイルに包まれることで、エマルジョンが形成される。エマルジョンとなった試料流は、接続部分１４０ｄを介して、隣接する流路１１０または試料回収用の液体保持部１６０に移送される。

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１１２に流入し、オイルは、１μＬ／ｍｉｎ〜５０μＬ／ｍｉｎのフローレートで交差部分１１２に流入する。フローレートは、第２送液機構５２０が付加する圧力で制御される。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１１２に流入させることで、約１千万個／ｍｉｎの液滴が形成される。液滴は、たとえば約６０万個／ｍｉｎ〜約１８００万個／ｍｉｎ（約１万個／ｓｅｃ〜約３０万個／ｓｅｃ）の割合で形成される。

なお、交差部分１１２としては、図２９に示すように、３つのチャネル１１１によりＴ字状に形成されていてもよい。図２９の場合、チャネル１１１ａから混合液が流入し、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。

〈ＰＣＲ〉
図３０は、エマルジョンＰＣＲ処理を行う流路１１０Ｃの構成例を示す。流路１１０Ｃは、チャネル１１１と、液体が流入する接続部分１４０ａおよび１４０ｂと、液体が排出される接続部分１４０ｃとを有する。

流路１１０Ｃは、たとえばポリカーボネートのような耐熱性の高い材料で形成される。チャネル１１１の高さは、たとえば、５０μｍ〜５００μｍに形成される。

チャネル１１１は、ヒーター５９１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構造を有する。チャネル１１１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。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３０では簡略化して図示しているが、チャネル１１１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。

たとえば、第１送液機構５１０により、磁性粒子とＰＣＲ増幅用の試薬とを含む液滴５０と、オイルとのエマルジョンである第１液体１０が、液体保持部１２０から接続部分１４０ａへ送液される。第２送液機構５２０により、第１液体１０を搬送するための第２液体２０が、注入口１３０を介して接続部分１４０ｂへ送液される。第１液体１０中のそれぞれの液滴５０内のＤＮＡは、チャネル１１１を流れる過程で増幅される。すなわち、図２５（Ｃ）に示したように、個々の液滴５０内で、ＤＮＡが増幅され、ＤＮＡの増幅産物がプライマーを介して磁性粒子に結合する。増幅されたＤＮＡを含む液滴５０を含んだ流体は、接続部分１４０ｃを介して、隣接する流路１１０または試料回収用の液体保持部１６０に移送される。

〈エマルジョンブレーク〉
図３１は、エマルジョンのブレーク処理を行う流路１１０Ｄの構成例を示す。流路１１０Ｄは、複数の液体を混合する機能を有する。流路１１０Ｄは、チャネル１１１と、エマルジョンやエマルジョンブレーク用の解乳化するための試薬が流入する接続部分１４０ａ、１４０ｂおよび１４０ｃと、液体が排出される接続部分１４０ｄとを含む。

流路１１０Ｄは、たとえば、ポリカーボネートやポリスチレンのように耐薬品性の高い材料により形成される。チャネル１１１の高さは、たとえば、５０μｍ〜５００μｍで形成される。

たとえば、第１送液機構５１０により、エマルジョンＰＣＲ工程を経たエマルジョンからなる第１液体１０が、第１液体１０を保持する液体保持部１２０から接続部分１４０ｂへ送液される。第２送液機構５２０により、エマルジョンブレーク用の試薬を含む第２液体２０が、注入口１３０から接続部分１４０ａおよび１４０ｃへ送液される。一例として、たとえばエマルジョンからなる第１液体１０は、約２μＬ／ｍｉｎのフローレートで流路１１０Ｄに送液され、エマルジョンブレーク用の試薬は、約３０μＬ／ｍｉｎフローレートで流路１１０Ｄに送液される。エマルジョンと、エマルジョンブレーク用の試薬は、チャネル１１１を流れる過程で混合され、エマルジョン中の液滴が破壊される。チャネル１１１は、液体の混合が促進されるような形状で構成される。たとえば、チャネル１１１は、液体が検体処理チップ１００の幅方向に複数回往復するように形成される。液滴から取り出された磁性粒子は、接続部分１４０ｄを介して、隣接する流路１１０または試料回収用の液体保持部１６０に移送される。

〈洗浄（１次洗浄）〉
図３２は、洗浄工程（１次洗浄）で用いられる流路１１０Ｅの構成例を示す。流路１１０Ｅは、液体が流入する接続部分１４０ａ、１４０ｂと、液体が排出される接続部分１４０ｃ、１４０ｄと、チャネル１１１とを含む。

チャネル１１１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。また、チャネル１１１は、磁性粒子の集磁や分散が十分にできるように幅広形状を有する。流入側の接続部分１４０ａ、１４０ｂがチャネル１１１の一端側に配置され、排出側の接続部分１４０ｃ、１４０ｄがチャネル１１１の他端側に配置される。

流路１１０Ｅは、たとえば、ポリカーボネートやポリスチレンのように耐薬品性の高い材料で形成される。チャネル１１１の高さは、たとえば、５０μｍ〜５００μｍで形成される。

図３３は、流路１１０ＥによりＤＮＡを担持した磁性粒子を洗浄・濃縮する動作例を示す。接続部分１４０ａから１４０ｃに向けて、磁性粒子を含む液体が流れる。たとえば、第１送液機構５１０により、エマルジョンＰＣＲ工程を経たエマルジョンからなる第１液体１０が、第１液体１０を保持する液体保持部１２０から接続部分１４０ａへ送液される。図３３の場合、図１８に示した処理ユニット５９０として、流路１１０に磁力を作用させる磁石ユニット５９２が用いられる。磁石ユニット５９２は、磁石６４０により流路１１０中の磁性粒子を集磁する。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、チャネル１１１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、チャネル１１１内を往復移動しながら凝集される。

第２送液機構５２０により、アルコールなどの洗浄液からなる第２液体２０が、注入口１３０から接続部分１４０ｂへ送液される。第２送液機構５２０は、洗浄液を、接続部分１４０ｂから１４０ｄに向けて連続的に送液する。接続部分１４０ｄは、排出口１５０に接続しており、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の動作に追従してチャネル１１１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の動作に追従してチャネル１１１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。

１次洗浄工程では、アルコールを含む洗浄液が第２液体２０として用いられる。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が一本鎖に変性する。

〈ハイブリダイゼーション〉
第１送液機構５１０により、標識物質を含む試薬からなる第３液体３０が、第３液体３０を保持する液体保持部１２０から接続部分１４０ａへ送液される。図１８に示した処理ユニット５９０として、流路１１０でＤＮＡをＰＣＲにより増幅するためのヒーター５９１が用いられる。ヒーター５９１は、検体処理チップ１００を加温する。１次洗浄工程後の磁性粒子は、チャネル１１１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。サーマルサイクルによって、磁性粒子上のＤＮＡと標識物質が結合する。

〈洗浄（２次洗浄）〉
標識物質とのハイブリダイゼーション（結合）後の２次洗浄工程が、チャネル１１１において行われる。２次洗浄工程では、ＰＢＳが洗浄液として用いられる。第２送液機構５２０により、ＰＢＳからなる第２液体２０が、注入口１３０から接続部分１４０ｂへ送液される。洗浄液は、磁石６４０（図３３参照）によって磁性粒子をチャネル１１１内に集磁した状態で、チャネル１１１を流れる。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（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。２次洗浄後の標識物質を含む磁性粒子は、接続部分１４０ｃを介して、試料回収用の液体保持部１６０に移送される。

〈検出〉
２次洗浄後の標識物質を含む磁性粒子は、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、標識物質を含む磁性粒子は、たとえば、検体処理チップ１００の試料回収用の液体保持部１６０から回収され、別個に設けられたフローサイトメーターに移送される。また、送液装置５００は、図１８に示した処理ユニット５９０として、流路１１０中の標識物質を含む磁性粒子の標識に基づく蛍光などを検出する検出部を備えてもよい。また、送液装置５００は、処理ユニット５９０として、標識物質を含む磁性粒子を撮像するカメラユニットを備えていてもよい。送液装置５００又は送液装置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。

（単一細胞解析〈Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｅｌｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ〉）
上述の検体処理チップ１００を用いて単一細胞解析を実施する例を説明する。血液などの試料に含まれる個々の細胞を解析対象として、細胞単位での解析を行う手法である。図３４は、単一細胞解析に用いられる検体処理チップ１００の構成例を示す。

検体処理チップ１００は、たとえば、液体混合用の流路１１０Ｄ、エマルジョン形成用の流路１１０Ｂ、ＰＣＲ増幅用の流路１１０Ｃの組み合わせにより構成される。

単一細胞解析は、対象成分である細胞と、細胞中の核酸の増幅反応のための試薬とを混合する工程（第１工程）、第１工程により混合された液体と、細胞溶解試薬との混合液を含む液滴を分散媒中に形成する工程（第２工程）、第２工程によって液滴中で細胞から溶出した核酸を液滴中で増幅する工程（第３工程）、を含む。

流路１１０Ｄの構成（材質やチャネル高さ等）は、図３１に例示された構成と同様であり、詳細な説明は省略する。

血液等の検体が流路１１０Ｄの接続部分１４０ｂから注入され、ＰＣＲ増幅用試薬が接続部分１４０ａおよび１４０ｃから注入される。検体に含まれる細胞とＰＣＲ増幅用試薬がチャネル１１１を流れる過程で混合される。混合された液体は、接続部分１４０ｄを介して、隣接の流路１１０Ｂに移送される。

流路１１０Ｂの構成（材質やチャネル高さ等）は、図２８に例示された構成と同様であり、詳細な説明は省略する。

細胞とＰＣＲ増幅用試薬、蛍光色素の混合液が、流路１１０Ｂの接続部分１４０ｂから注入される。細胞溶解試薬が、接続部分１４０ｃから注入される。接続部分１４０ａから、エマルジョン形成用のオイルが注入される。細胞、ＰＣＲ増幅用試薬および細胞溶解試薬の混合液は、交差部分１１２においてオイルに包まれた液滴５０になり、エマルジョンが形成される。混合液を包み込んだ液滴５０は、接続部分１４０ｄを介して、隣接する流路１１０Ｃに移送される。液滴内の細胞は、エマルジョンが流路１１０Ｃに移送される過程で、細胞溶解試薬によって溶解される。溶解された細胞から、細胞内のＤＮＡがＰＣＲ増幅用試薬を含む液滴内に溶出する。

流路１１０Ｃの構成（材質やチャネル高さ等）は、図３０に例示された構成と同様であり、詳細な説明は省略する。

流路１１０Ｃに移送されたエマルジョンは、流路１１０Ｃのチャネル１１１を流れる過程でサーマルサイクルに供される。サーマルサイクルによって、液滴内で細胞から溶出したＤＮＡが増幅される。液滴内で細胞から溶出されたタンパク質を酵素と変更／基質の反応等によって検出しても良い。

（免疫測定〈Ｄｉｇｉｔａｌ ＥＬＩＳＡ〉）
上述の検体処理チップ１００を用いて免疫測定を実施する例を説明する。免疫測定は、血液などに含まれる抗原や抗体などのタンパク質を対象成分とする。図３５は、Ｄｉｇｉｔａｌ ＥＬＩＳＡ（Ｅｎｚｙｍｅ−Ｌｉｎｋｅｄ ＩｍｍｕｎｏＳｏｒｂｅｎｔ Ａｓｓａｙ）に用いられる検体処理チップ１００の構成例を示す。

検体処理チップ１００は、温度制御用の流路１１０Ａ、ＢＦ分離用の流路１１０Ｅ、エマルジョン形成用の流路１１０Ｂ、温度制御用の流路１１０Ａの組み合わせにより構成される。

図３６は、Ｄｉｇｉｔａｌ ＥＬＩＳＡの概要を示す。ＥＬＩＳＡは、対象成分となる抗原（抗体でもよい）および標識物質を磁性粒子に担持させることにより免疫複合体を形成し、免疫複合体中の標識に基づいて対象成分の検出を行う手法である。Ｄｉｇｉｔａｌ ＥＬＩＳＡは、限界希釈（各微小区画に対象成分が１または０となるような希釈）したサンプルを微小区画内に分散させ、標識に基づく信号がポジティブとなる微小区画の数を直接カウントすることにより、サンプル中の対象成分濃度を絶対的に測定する手法である。図３６の場合、エマルジョン中の個々の液滴が微小区画となる。検体処理チップ１００により、図３６の例に示されるアッセイが実行される。

より具体的には、Ｄｉｇｉｔａｌ ＥＬＩＳＡアッセイは、抗原抗体反応により対象成分（抗原または抗体）と担体とを結合させた免疫複合体を形成する工程（第１工程）、第１工程により形成された免疫複合体と、標識物質とを反応させる工程（第２工程）、第２工程により標識物質が結合した免疫複合体と、標識物質の検出のための基質とを含む液滴を分散媒中に形成する工程（第３工程）、第３工程により形成された液滴中の標識物質に対して基質を反応させる工程（第４工程）、を含む。

流路１１０Ａの構成（材質やチャネル高さ等）は、図２７に例示された構成と同様であり、詳細な説明は省略する。

流路１１０Ａの接続部分１４０ａから抗原を含む検体が注入され、接続部分１４０ｂから一次抗体および磁性粒子を含む試薬が注入される。検体と試薬は、チャネル１１１で混合される。混合液は、チャネル１１１で温度制御に供され、抗原、一次抗体および磁性粒子を含む免疫複合体が生成される。温度は、約４０℃〜約５０℃、より好ましくは約４２℃に制御される。生成された複合体を含む液体は、接続部分１４０ｃを介して、隣接する流路１１０Ｅに移送される。

流路１１０Ｅの構成（材質やチャネル高さ等）は、図３３に例示された構成と同様であり、詳細な説明は省略する。

流路１１０Ｅのチャネル１１１において、磁性粒子を含む複合体は磁石６４０により集磁され、洗浄される（１次ＢＦ分離）。１次ＢＦ分離後、磁石６４０による磁力の影響を排除し、免疫複合体を分散させる。分散された免疫複合体を、酵素標識抗体と反応させる。反応後、再度、免疫複合体を磁石６４０により集磁し、洗浄する（２次ＢＦ分離）。洗浄後、免疫複合体は、隣接する流路１１０Ｂに移送される。

流路１１０Ｂの構成（材質やチャネル高さ等）は、図２８に例示された構成と同様であり、詳細な説明は省略する。

複合体は、流路１１０Ｂの接続部分１４０ｂから注入され、蛍光／発光基質を含む試薬が接続部分１４０ｃから注入される。エマルジョン形成用のオイルは、接続部分１４０ａから注入される。免疫複合体を含む液体と、蛍光／発光基質を含む試薬とは、交差部分１１２において、オイルに包み込まれて液滴となることにより、エマルジョンを形成する。エマルジョンは、接続部分１４０ｃから、隣接する流路１１０Ａに移送される。

流路１１０Ａに移送されたエマルジョンは、チャネル１１１において加温され、個々の液滴内で基質と免疫複合体が反応し、蛍光が発生する。送液装置５００の処理ユニット５９０としての検出部は、蛍光を検出する。この結果、個々の液滴に包含された対象成分の一分子単位の検出が可能となる。

（ＰＣＲアッセイ）
上述の検体処理チップ１００を用いてＰＣＲアッセイを実施する例を説明する。図３７は、ＰＣＲアッセイに用いられる検体処理チップ１００の構成例を示す。

流路１１０Ｄにおいて、対象成分である核酸と遺伝子増幅用試薬とが混合される。たとえばクランプＰＣＲ法による変位遺伝子の増幅では、選択的に変異型遺伝子に結合するプローブを含む遺伝子増幅用試薬と対象成分とが混合される。混合された試料が、接続部分１４０ｄから、隣接する流路１１０Ｃに移送される。流路１１０Ｃにおいて、連続流体内でヒーター５９１の温度制御によりＰＣＲが実施される。図３７の例では、小型の検体処理チップ１００を用いた簡便なリアルタイムＰＣＲが可能となるので、患者の治療現場で検査や診断を行うＰｏｉｎｔ ｏｆ ｃａｒｅ （ＰＯＣ）向けの小型チップが実現可能となる。

検体処理チップ１００を用いたアッセイは、上記の例に限られず、流路１１０の組み合わせにより検体処理チップ１００が他のどのようなアッセイ用に構成されてもよい。

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。

１０：第１液体、１１：検体、１２：検査項目に応じた成分、１３：担体、２０：第２液体、２１：オイル、３０：第３液体、３１：標識物質、４０：第４液体、１００：検体処理チップ、１１０：流路、１１１ａ：第１チャネル、１１１ｂ：第２チャネル、１２０：液体保持部、１２１：開口、１３０：注入口、１４０：接続部分、１５０：排出口、５００：送液装置、５０５：容器設置部、５０６：外部接続部、５０７：バルブ、５１０：第１送液機構、５１１：第１圧力源、５１２：圧力経路、５２０：第２送液機構、５２１：第２圧力源、５２２：送液管、５３０：第３送液機構、５４０：第４送液機構、５５０：設置部、５８０：蓋、６００：貯留部、６１０：液体容器、７００：注入器具

Claims (44)

1. 複数の液体が流入する流路を備える検体処理チップを用いた送液方法であって、
   前記検体処理チップに設けられた液体保持部に保持された第１液体を、前記液体保持部に圧力を付与することによって前記流路に送液し、
   前記検体処理チップに接続された送液装置に設置された貯留部に圧力を付与することによって、前記貯留部内の第２液体を、前記検体処理チップに設けられた注入口から前記流路に送液し、
   前記流路内に、前記液体保持部から送液された前記第１液体と、前記注入口から送液された前記第２液体とを含む流体を形成する、検体処理チップを用いた送液方法。
2. 前記第１液体は、生体由来の検体を含む、請求項１に記載の検体処理チップを用いた送液方法。
3. 前記第１液体は、前記検体処理チップを用いた検体検査の検査項目に応じた成分を含む、請求項１に記載の検体処理チップを用いた送液方法。
4. 複数の前記液体保持部に保持された複数種類の前記第１液体を、各々の前記液体保持部に圧力を付与することによって、それぞれ前記流路に送液する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の検体処理チップを用いた送液方法。
5. 注入器具によって前記第１液体が注入された前記液体保持部に圧力を付与することによって、前記第１液体を前記流路に送液する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の検体処理チップを用いた送液方法。
6. 複数の前記貯留部に貯留された複数種類の前記第２液体の各々を、共通の前記注入口を介して前記流路に送液する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の検体処理チップを用いた送液方法。
7. 前記送液装置において前記複数の貯留部の各々と前記注入口との間に設けられたバルブを切り替えることにより、複数種類の前記第２液体の各々を、前記注入口を介して前記流路に送液する、請求項６に記載の検体処理チップを用いた送液方法。
8. 前記第１液体を保持する前記液体保持部に付与する圧力、および前記第２液体を貯留する前記貯留部に付与する圧力の制御により、前記流路内で、前記第２液体を分散媒とし、前記第１液体を分散質とするエマルジョン状態の流体を形成する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の検体処理チップを用いた送液方法。
9. 互いに交差する第１チャネルと第２チャネルとを備える前記流路において、前記第１チャネルと前記第２チャネルとに前記第１液体と前記第２液体とをそれぞれ送液することによって、前記第２液体と前記第１液体とを含むエマルジョン状態の流体を形成する、請求項８に記載の検体処理チップを用いた送液方法。
10. 前記第１液体が生体由来の検体を含み、前記第２液体がオイルである、請求項８または９に記載の検体処理チップを用いた送液方法。
11. エマルジョン状態の流体である前記第１液体を、前記液体保持部へ付与する圧力により前記流路に送液し、
    前記第１液体を解乳化するための前記第２液体を、前記貯留部に付与する圧力により、前記注入口から前記流路に送液し、
    前記流路内で、前記第１液体と前記第２液体とを混合する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の検体処理チップを用いた送液方法。
12. 前記第１液体は、オイル中に、生体由来の検体、および前記検体と結合する担体を含む分散質が存在するエマルジョン状態の流体である、請求項１１に記載の検体処理チップを用いた送液方法。
13. 前記検体処理チップに設けられた複数の前記液体保持部のいずれかに保持された第３液体を、前記液体保持部へ付与する圧力により前記流路に送液し、
    前記第２液体との混合により解乳化された前記第１液体と、前記第１液体に含まれる検体を検出するための標識物質を含む前記第３液体とを前記流路内で混合する、請求項１１または１２に記載の検体処理チップを用いた送液方法。
14. 前記検体処理チップに設けられた排出口から、前記流路内の前記流体を回収する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の検体処理チップを用いた送液方法。
15. 前記貯留部に貯留された第４液体を、前記貯留部に圧力を付与することによって、前記注入口から前記流路に送液して前記流路内に配置し、
    前記第４液体が前記流路内に配置された後、または前記第４液体の前記流路への配置と並行して、前記第１液体を前記液体保持部に注入可能な状態にする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の検体処理チップを用いた送液方法。
16. 前記第４液体として、前記貯留部に貯留された前記第２液体を用いる、請求項１５に記載の検体処理チップを用いた送液方法。
17. 前記流路のうち、前記第１液体が保持される前記液体保持部との接続部分を少なくとも含む範囲において、前記第４液体を前記流路内に満たす、請求項１５または１６に記載の検体処理チップを用いた送液方法。
18. 前記第２液体を、前記第１液体の流量よりも大きい流量で、前記貯留部から前記注入口を介して前記流路に送液する、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の検体処理チップを用いた送液方法。
19. 前記貯留部に圧力を付与することによって、前記貯留部内の前記第２液体を、前記検体処理チップの複数の前記流路にそれぞれ設けられた複数の前記注入口から、前記複数の流路にそれぞれ送液する、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の検体処理チップを用いた送液方法。
20. 複数の液体が流入する流路を備える検体処理チップに送液を行うための送液装置であって、
    前記検体処理チップに設けられた液体保持部に保持された第１液体を、前記液体保持部に圧力を付与することによって前記検体処理チップの前記流路に送液するための第１送液機構と、
    第２液体を貯留する貯留部に圧力を付与することによって、前記貯留部内の前記第２液体を、前記検体処理チップに設けられた注入口から前記流路に送液するための第２送液機構とを備え、
    前記第１送液機構および前記第２送液機構による送液によって、前記流路内に、前記第１液体と前記第２液体とを含む流体を形成する、検体処理チップの送液装置。
21. 前記第１送液機構は、前記液体保持部に圧力を付与するための第１圧力源を含み、
    前記第２送液機構は、前記貯留部に圧力を付与するための第２圧力源を含む、請求項２０に記載の検体処理チップの送液装置。
22. 前記第１送液機構は、前記第１圧力源と前記液体保持部とを接続する圧力経路を含み、
    前記第２送液機構は、前記貯留部と前記注入口とを接続する送液管を含む、請求項２１に記載の検体処理チップの送液装置。
23. 前記貯留部は、前記第２液体を収容する液体容器を含み、
    前記液体容器が設置される容器設置部をさらに備える、請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の検体処理チップの送液装置。
24. 前記貯留部は、前記第２液体を収容する液体容器を含み、
    外部の前記液体容器と前記第２送液機構とを接続するための外部接続部をさらに備える、請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の検体処理チップの送液装置。
25. 前記第１送液機構は、生体由来の検体を含む前記第１液体を保持する前記液体保持部に付与する圧力の制御によって、前記第１液体を前記流路に送液する、請求項２０〜２４のいずれか１項に記載の検体処理チップの送液装置。
26. 前記第１送液機構は、前記検体処理チップを用いた検体検査の検査項目に応じた成分を含む前記第１液体を保持する前記液体保持部に付与する圧力の制御によって、前記第１液体を前記流路に送液する、請求項２０〜２４のいずれか１項に記載の検体処理チップの送液装置。
27. 前記第１送液機構は、複数の前記液体保持部の各々に貯留された複数種類の前記第１液体に付与する圧力の制御によって、前記複数種類の第１液体の各々を前記流路に送液する、請求項２０〜２６のいずれか１項に記載の検体処理チップの送液装置。
28. 前記第１送液機構は、注入器具によって前記第１液体が注入された前記液体保持部に圧力を付与して、前記第１液体を前記流路に送液する、請求項２０〜２７のいずれか１項に記載の検体処理チップの送液装置。
29. 前記第２送液機構は、複数の前記貯留部に保持された複数種類の前記第２液体の各々を、共通の前記注入口を介して前記流路に送液する、請求項２０〜２８のいずれか１項に記載の検体処理チップの送液装置。
30. 前記第２送液機構は、共通の前記注入口に対するそれぞれの前記貯留部の接続を切り替えるバルブを含み、前記バルブを切り替えることにより、複数種類の前記第２液体の各々を、共通の前記注入口を介して前記流路に送液する、請求項２９に記載の検体処理チップの送液装置。
31. 前記流路内で、前記第２液体を分散媒とし、前記第１液体を分散質とするエマルジョン状態の流体を形成するように、前記第１送液機構により前記第１液体を保持する前記液体保持部に付与する圧力、および、前記第２送液機構により前記第２液体を貯留する前記貯留部に付与する圧力の各々を制御する、請求項２０〜３０のいずれか１項に記載の検体処理チップの送液装置。
32. 前記第１送液機構および前記第２送液機構により、前記流路に設けられた互いに交差する第１チャネルと第２チャネルとに前記第１液体と前記第２液体とをそれぞれ送液することによって、前記第２液体と前記第１液体とを含むエマルジョン状態の流体を形成する、請求項３１に記載の検体処理チップの送液装置。
33. 前記第１送液機構は、生体由来の検体を含む前記第１液体を前記液体保持部への圧力付与により前記流路に送液し、
    前記第２送液機構は、オイルである前記第２液体を前記貯留部への圧力付与により前記流路に送液する、請求項３１または３２に記載の検体処理チップの送液装置。
34. 前記第１送液機構は、エマルジョン状態の流体である前記第１液体を保持する前記液体保持部に圧力を付与して、前記第１液体を前記流路に送液し、
    前記第２送液機構は、前記第１液体を解乳化するための前記第２液体を貯留する前記貯留部に圧力を付与して、前記第２液体を前記注入口から前記流路に送液し、
    前記第１送液機構および前記第２送液機構による送液によって、前記流路内に、前記第１液体と前記第２液体との混合液が形成される、請求項２０〜３３のいずれか１項に記載の検体処理チップの送液装置。
35. 前記第１送液機構は、オイル中に、生体由来の検体、および前記検体と結合する担体を含む分散質が存在するエマルジョン状態の流体である前記第１液体を、前記流路に送液する、請求項３４に記載の検体処理チップの送液装置。
36. 前記第１送液機構は、前記検体処理チップに設けられた複数の前記液体保持部のいずれかに保持された第３液体を、前記液体保持部へ付与する圧力により前記流路に送液し、
    前記第１送液機構および前記第２送液機構による送液によって、前記第２液体との混合により解乳化された前記第１液体と、前記第１液体に含まれる検体を検出するための標識物質を含む前記第３液体とを、前記流路内で混合する、請求項３４または３５に記載の検体処理チップの送液装置。
37. 前記検体処理チップに設けられた排出口から、前記流路に形成された前記流体を回収するための第３送液機構をさらに備える、請求項２０〜３６のいずれか１項に記載の検体処理チップの送液装置。
38. 前記貯留部に貯留された第４液体を、前記貯留部に圧力を付与することによって、前記注入口から前記流路に送液するための第４送液機構をさらに備え、
    前記第４送液機構は、前記第１液体が前記液体保持部に保持されていない状態の前記検体処理チップの前記流路内に前記第４液体を配置する、請求項２０〜３７のいずれか１項に記載の検体処理チップの送液装置。
39. 前記第４送液機構は、前記第２送液機構により構成されており、前記貯留部に貯留された前記第２液体を、前記第４液体として前記流路に送液する、請求項３８に記載の検体処理チップの送液装置。
40. 前記第４送液機構は、前記流路のうち、前記第１液体が保持される前記液体保持部との接続部分を少なくとも含む範囲において、前記第４液体を前記流路内に満たす、請求項３８または３９に記載の検体処理チップの送液装置。
41. 前記検体処理チップが設置される設置部と、
    前記設置部に対応する蓋とをさらに備え、
    前記蓋は、前記第１送液機構および前記第２送液機構と、前記検体処理チップ上の前記液体保持部および前記注入口の各々と、を流体的に接続するためのコネクタを含む、請求項２０〜４０のいずれか１項に記載の検体処理チップの送液装置。
42. 前記蓋は、前記設置部に対して開閉可能に構成され、
    前記設置部に対して前記蓋が閉じられることにより、前記コネクタが前記液体保持部および前記注入口の各々と接続される、請求項４１に記載の検体処理チップの送液装置。
43. 前記第２送液機構は、前記第１送液機構により送液される前記第１液体の流量よりも大きい流量で、前記第２液体を前記流路に送液する、請求項２０〜４２のいずれか１項に記載の検体処理チップの送液装置。
44. 前記第２送液機構は、前記貯留部に圧力を付与することによって、前記貯留部内の前記第２液体を、前記検体処理チップの複数の前記流路にそれぞれ設けられた複数の前記注入口から、前記複数の流路にそれぞれ送液する、請求項２０〜４３のいずれか１項に記載の検体処理チップの送液装置。

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