JP2024038734A - マイクロ流路チップ - Google Patents

Abstract

【課題】流路中で２以上の液体が合流する際の気泡の発生が抑制されているマイクロ流路チップを提供すること。【解決手段】流路内で２以上の液体が合流するように構成されているマイクロ流路チップであって、第１の液体のための第１液流路、第２の液体のための第２液流路、及び、これらの流路が流通する合流部を有しており、第１液流路及び第２液流路のうちの少なくとも１つと、合流部との間に、１以上の障壁が設けられており、１以上の障壁は、合流部が気体で充填されているときに、第１の液体が前記合流部へ進入することを阻害し、かつ／又は第２の液体が前記合流部へ進入することを阻害するように構成されており、かつ、マイクロ流路チップは、第１の液体及び第２の液体が互いに接触することによって、気体で充填されている前記合流部へのこれらの液体の進行が促進されるように構成されている、マイクロ流路チップ。【選択図】図２ｂ

Description

本発明は、マイクロ流路チップに関する。

マイクロ流路チップ内において、２以上の液体を合流させることがある。例えば、非特許文献１は、検出対象物質を含有するサンプル液にシース液を合流させて、細胞などの粒子をサイズ等の特性に応じて分離できること、サンプル液に検出用試薬を含有する反応液を合流させて、迅速な攪拌・混合や多段希釈を行うことで検出対象物質の検出処理ができることを示している。

特許文献１は、２以上の反応液同士をマイクロ流路チップ内で合流させ混合することによって、標的分子に対する反応を行うことを記載している。このような構成によれば、２以上の反応液同士が合流するまで標的分子の反応が進行しないので、標的分子の反応を高効率かつ高精度に実施でき、反応生成物の検出を定量性高くかつ好感度に実施できる。

特許文献１は、微小液滴法についても記載している。微小液滴法は、反応液を微小区画に分画し独立して反応を行なう技術であり、微小液滴中に反応液を分画する。この手法は、例えばマイクロ・ナノ粒子の作製などに応用が期待されており、特に、マイクロ流体装置を用いて、標的分子を１分子単位で微小区画化し、微小液滴内で反応を行なうことで、標的分子の有無をシグナルの有無で計測し、標的分子の数の絶対定量を行なうデジタル計測に利用されている。

微小液滴法では、一般に、オイルなどの連続相と、この連続相に分散した水溶液の液滴とから構成されるエマルジョンが使用される。非特許文献２及び３は、このような微小液滴法において液滴を生成する方法について記載している。

特開２０１９－１７０３６３号公報

Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ－ｄｒｉｖｅｎ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｕｓｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎａｌｏｇｙ，Ｌａｂ Ｃｈｉｐ， ２０１２， １２， ５１５-５４５ Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｓｔｅｐ ｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｐｐｌｉｅｄ ｆｏｒ ａｂｓｏｌｕｔｅ ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｕｃｌｅｉｃ ａｃｉｄｓ ｂｙ ｄｉｇｉｔａｌ ｄｒｏｐｌｅｔ ＲＰＡ， Ｌａｂ Ｃｈｉｐ， ２０１５， １５， ２７５９－２７６６ １－Ｍｉｌｌｉｏｎ ｄｒｏｐｌｅｔ ａｒｒａｙ ｗｉｔｈ ｗｉｄｅ－ｆｉｅｌｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｆｏｒ ｄｉｇｉｔａｌ ＰＣＲ、Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ、２０１１、１１、３８３８－３８４５

マイクロ流路チップ内で２以上の液体を合流させることによって、種々の検出・解析をより高精度に行うことができる。上述のとおり、例えば、分析用試料（特には標的分子）を含有する反応液と、検出用試薬を含有する反応液とを、別個にマイクロ流路チップに供給することによって、反応開始のタイミングを良好に制御することができる。

特に、微小液滴法では、２以上の液体をチップ内で合流させた後に、この合流液体に対して非混和性である連続相液から構成される連続相を含むエマルジョンを生成し、エマルジョン中の液滴内の流れを利用してすみやかに攪拌・混合することで、反応開始のタイミングをより良好に制御することができ、標的物質の高精度かつ簡便な検出を行うことができる。

従来のマイクロ流路チップでは、チップ内で液体を合流する際に、気泡の発生が問題となる場合があった。流路中に気泡が存在すると、流路中での対象物質の検出処理（特には液滴中での検出反応）が阻害されるおそれがある。また、液体（特には水溶液）同士をチップ中で接触・合流させ混合する場合には、気泡の発生に伴って流路中における液体（特には水溶液）の進行が阻害されるという大きな問題が生じうる。これは、陰圧送液を行う場合に顕著である。すなわち、エマルジョン形成部を有するマイクロ流路チップにおいて、陰圧送液は、陽圧送液よりも装置構成を簡素化し想定時間を短縮する効果が期待できるが、流路閉塞が生じると、２液の合流及び／又は混合が、より顕著に阻害される。

また、特に、後述するエマルジョン充填法を行う場合には、分散相液（特には水溶液）が、気体で充填された空の流路（例えば空気で充填された流路）を進行するため、分散相液同士を接触・合流・混合させる際に、気泡が発生しやすかった。

さらに、生成された液滴をマイクロ流路チップ内に保持して検出を行う場合（オールインワンチップ）には、発生した気泡がエマルジョン保持流路に滞留して検出反応を阻害する傾向が顕著になる。

上記のような背景において、本発明は、流路中で２以上の液体が合流する際の気泡の発生が抑制されているマイクロ流路チップを提供することを目的とする。特には、本発明は、気体（特には空気）で充填されている流路中で２以上の液体が合流する際の気泡の発生が抑制されているマイクロ流路チップを提供することを目的とする。

本発明に係る上記の課題は、下記の本発明に係る態様によって解決することができる。
＜態様１＞
流路内で２以上の液体を合流させるように構成されているマイクロ流路チップであって、
第１の液体のための第１液流路、第２の液体のための第２液流路、及び、これらの流路が流通する合流部を有しており、
前記第１液流路及び前記第２液流路のうちの少なくとも１つと、前記合流部との間に、１以上の障壁が設けられており、
前記１以上の障壁は、前記合流部が気体で充填されているときに、前記第１の液体が前記合流部へ進入することを阻害し、かつ／又は前記第２の液体が前記合流部へ進入することを阻害するように構成されており、かつ、
前記マイクロ流路チップは、前記第１の液体及び前記第２の液体が互いに接触することによって、気体で充填されている前記合流部へのこれらの液体の進入が促進されるように構成されている、
マイクロ流路チップ。
＜態様２＞
前記第１液流路と前記合流部との間に、前記第１の液体が前記合流部に進入することを阻害する第１の障壁が設けられており、かつ／又は
前記第２液流路と前記合流部との間に、前記第２の液体が前記合流部に進入することを阻害する第２の障壁が設けられている、
態様１に記載のマイクロ流路チップ。
＜態様３＞
前記第１液流路の側部壁面と、前記第２液流路の側部壁面とが、互いに直接に接続している、態様１又は２に記載のマイクロ流路チップ。
＜態様４＞
前記第１液流路の側部壁面と前記第２液流路の側部壁面とを互いに接続する流路接続壁面によって、前記合流部への前記第１液流路の開口部と、前記合流部への前記第２液流路の開口部とが、１００μｍ未満の距離で互いに離間しており、それによって、前記合流部が気体で充填されているときに、前記第１の液体及び前記第２の液体が前記流路接続壁面を介して互いに接触できるようになっている、態様１又は２に記載のマイクロ流路チップ。
＜態様５＞
前記第１液流路と前記第２液流路とが、接触領域を介して互いに接続しており、
前記接触領域は、前記第１の液体と前記第２の液体との間の接触を促進するように構成されており、かつ、前記第２液流路への前記第１の液体の進入、及び前記第１液流路への前記第２の液体の進入を抑制するように構成されており、
前記接触領域は、１つの前記障壁を介して、前記合流部に接続している、
態様１に記載のマイクロ流路チップ。
＜態様６＞
前記１以上の障壁が、段差構造である、態様１～５のいずれか一項に記載のマイクロ流路チップ。
＜態様７＞
前記２以上の液体の少なくともいずれかが、水溶液である、態様１～６のいずれか一項に記載のマイクロ流路チップ。
＜態様８＞
陰圧源を接続するための陰圧源接続部を有し、かつ、前記陰圧源から適用される陰圧によって、流路内で液体を進行させることができるように構成されている、態様１～７のいずれか一項に記載のマイクロ流路チップ。
＜態様９＞
エマルジョン形成部をさらに有する、態様１～８のいずれかに記載のマイクロ流路チップ。
＜態様１０＞
エマルジョン保持流路をさらに有する、態様１～９のいずれかに記載のマイクロ流路チップ。
＜態様１１＞
前記第１液流路及び前記第２液流路が、分散相液のための流路である、態様９又は１０に記載のマイクロ流路チップ。
＜態様１２＞
エマルジョン充填法で用いるための、態様９～１１のいずれかに記載のマイクロ流路チップ。

本発明によれば、流路中で２以上の液体が合流する際の気泡の発生が抑制されているマイクロ流路チップを提供することができる。特には、本発明によれば、気体（特には空気）で充填されている流路中で２以上の液体が合流する際の気泡の発生が抑制されているマイクロ流路チップを提供することができる。

図１は、本発明のうち比較的単純な実施態様に係るマイクロ流路チップ１０の基本的な流路構造を示した平面概略図である。 図２ａは、本発明の１つの実施態様に係るマイクロ流路チップの流路構造の一部を示した平面概略図である。 図２ｂは、本発明の別の実施態様に係るマイクロ流路チップの流路構造の一部を示した平面概略図である。 図３は、本発明の別の実施態様に係るマイクロ流路チップの流路構造の一部を示した平面概略図である。 図４は、図３に示す切断線Ａ－Ａ’に沿う断面図である。 図５は、接触領域を有する本発明の１つの実施態様に係るマイクロ流路チップの流路構造の一部を示した平面概略図である。 図６は、エマルジョン形成部及びエマルジョン保持流路を有する本発明に係る１つの実施態様の平面概略図である。 図７ａは、実施例で用いたマイクロ流路チップのうち、合流部付近の流路構造を示す写真である。 図７ｂは、比較例１で用いたマイクロ流路チップの合流部周辺の流路構造の模式図である。 図８は、実施例１－２の合流部における２つの液体（反応液及び開始液）の合流のようすを示すタイムラプス画像である。 図９は、実施例１－２におけるエマルジョンの生成の様子を示す写真である。

≪マイクロ流路チップ≫
本発明に係るマイクロ流路チップは：
流路内で２以上の液体が合流するように構成されており、
第１の液体のための第１液流路、
第２の液体のための第２液流路、及び
これらの流路が流通する合流部
を有しており、
第１液流路及び第２液流路のうちの少なくとも１つと、合流部との間に、１以上の障壁が設けられており、
１以上の障壁は、合流部が気体で充填されているときに、第１の液体が合流部へ進入することを阻害し、かつ／又は第２の液体が合流部へ進入することを阻害するように構成されており、かつ、
このマイクロ流路チップは、第１の液体及び第２の液体が互いに接触することによって、気体で充填されている合流部へのこれらの液体の進入が促進されるように、構成されている。

上記のとおり、マイクロ流路チップ内で２つ以上（特には２つ）の液体（特には水溶液）を合流させる場合、気泡の発生が問題となる場合があった。特に、（後述するエマルジョン充填法でのように）気体で満たされた流路中で液体を合流させる場合には、空の流路（例えば空気で満たされた流路）をそれぞれ進行する２以上の液（特に水溶液）が合流部で合流・混合される際に、気泡が発生するおそれがあった。

この原因としては、２つ以上（特には２つ）の液体が合流部に到達するタイミングのずれが挙げられる。具体的には、例えば、一方の流路から合流部へと進入した液が、他方の流路からの液が合流部に進入する前に、他方の流路を塞ぎ、その結果として、他方の流路中に気体が発生し残留してしまうことがある。このような場合には、他方の流路が気泡で閉塞され、液の進行が阻害されてしまう。このような流路の閉塞は、特に液体が水溶液である場合や送液圧が陰圧である場合には、解消することが容易ではない。また、流路中の気泡は、マイクロ流路チップで行う検出処理などを阻害する場合がある。

これに対して、本発明によれば、第１液流路及び第２液流路のうちの少なくとも１つと、合流部との間に、液体の進行を阻害する１以上の障壁が設けられている。

この１以上の障壁は、合流部が気体で充填されているときに、第１の液体が合流部へ進入することを阻害し、かつ／又は、第２の液体が合流部へ進入することを阻害するように構成されている。したがって、第１液流路及び第２液流路をそれぞれ進行してくる第１の液体及び第２の液体の供給及び／又は移動のタイミングがずれたとしても、液体のいずれか一方のみが合流部に進入して他方の流路を塞ぐことを、抑制することができる。

したがって、本発明によれば、２つ以上（特は２つ）の液体の間に気体が残留するおそれが低減されるので、気泡の発生を抑制することができる。

また、本発明に係るマイクロ流路チップは、第１の液体及び第２の液体が互いに接触することによって、気体で充填されている合流部へのこれらの液体の進入が促進されるように構成されている。したがって、本発明によれば、流路中に障壁があるにもかかわらず、２以上の液体の合流部への進入が保証される。

以下で、図面を用いて本発明を例示的に説明する。なお、図面は、本発明を説明するための例示的な概略図であり、縮尺どおりではなく、本発明を限定するものではない。別段の記載がない限り、図中、Ｌは長さ方向、Ｗは幅方向、Ｈは高さ方向（特には鉛直方向）を表す。

図１は、本発明のうち比較的単純な実施態様に係るマイクロ流路チップ１０の流路構造の基本構造を示した平面概略図である。

図１のマイクロ流路チップ１０は、液体を導入するための２つの導入口１０２及び１０３、これらの導入口にそれぞれ流通する第１液流路１１４及び第２液流路１１５、これらの流路が合流する合流部１１６、合流部１１６に流通する下流側流路１３０、並びに、下流側流路１３０に流通する排出口１５０を有する。

図１のマイクロ流路チップ１０は、流路内で２つの液体が合流するように構成されている。例えば、２つの導入口１０２及び１０３にそれぞれ第１の液体及び第２の液体を供給すると、毛管現象及び／又は液面差圧等によってこれらの液体がそれぞれ第１液流路１１４及び第２液流路１１５を進行し、合流部１１６で合流するようになっている。随意に、マイクロ流路チップに対して外部送液圧を加えてよく、例えば、導入口１０２及び１０３を介して陽圧を印加してよく、かつ／又は、排出孔１５０を介して陰圧を印加してよい。

上記の２つの液体は、好ましくは、気体（特には空気）で充填されている流路中を進行する。すなわち、少なくとも第１液流路１１４及び第２液流路１１５並びに合流部１１６が気体で充填されている状態で、２つの液体を、それぞれ導入口１０２及び１０３に導入し、気体で充填されている第１液流路１１４及び第２液流路１１５をそれぞれ通して、気体で充填されている合流部１１６にまで進行させることができる。この合流部に到達した２つの液体は、合流するとともに、合流部１１６中に存在していた気体を置換しつつ、下流へとさらに進行する。

上述のとおり、本発明によれば、第１液流路及び第２液流路のうちの少なくとも１つと、合流部との間に、１以上の障壁が設けられている。図１では、この障壁は図示しておらず、図２ａ以降を参照して詳細に説明する。

図２ａは、本発明の１つの実施態様に係るマイクロ流路チップの流路構造の一部を示した概略図である。図２ａのマイクロ流路チップは、第１の障壁２２ａ及び第２の障壁２４ａを有する。すなわち、第１液流路２１４ａと合流部２１６ａとの間に、第１の障壁２２ａが設けられており、第２液流路２１５ａと合流部２１６ａとの間に、第２の障壁２４ａが設けられている。

第１の障壁２２ａは、第１の液体が合流部２１６ａに進入することを阻害するように構成されている。第２の障壁２４ａは、第２の液体が合流部２１６ａに進入することを阻害するように構成されている。

ここで、ある流路から合流部への液体の進入が「阻害」されるとは、特には、障害の存在に起因して、気体で充填されている合流部への液体の進入が、障壁が存在しない場合と比較して遅くなること、又は、液体が合流部中に進入できずに合流部の手前で留まることを、意味している。

第１の障壁２２ａ及び第２の障壁２４ａは、例えば、第１液流路２１４ａ及び第２液流路２１５ａから合流部２１６ａへの方向において、流路断面が不連続に（特には急激に）拡大する流路部位である。このような障壁としては、段差構造が挙げられる。段差構造は、例えば、障壁の近傍において、合流部の流路高さに対して、第１液流路及び第２液流路の流路高さを小さく設定することによって、形成することができる。

図２ａのマイクロ流路チップは、さらに、第１の液体及び第２の液体が互いに接触することによって、気体で充填されている合流部へのこれらの液体の進入が促進されるように、構成されている。

より具体的に説明すると、図２ａのマイクロ流路チップの第１液流路２１４ａ及び第２液流路２１５ａは、合流部２１６ａにおいて互いに接触して隣り合って配置されており、より詳細には、第１液流路の１つの側部壁面と、第２液流路の１つの側部壁面とが、合流部に接する箇所（（図２ａの流路接続部２７ａ）で、互いに直接に接続している。なお、「側部壁面」は、特には、流路を構成する壁面のうち、水平方向及び鉛直方向に主に延在する壁面である。

このような態様によれば、例えば、第１液流路２１４ａを通って流れてくる第１の液体が第１障壁２２ａで留まっているときに、第２液流路２１５ａを通って流れてくる第２の液体が遅れて第２障壁２４ａに到達すると、２つの液体が互いに容易に接触することができる。互いに接触した２つの液体は、合流部２１６ａに進入するためのより大きい力を得ることができるので、結果として、合流部２１６ａへの進入が促進される。

第１液流路の側部壁面と第２液流路の側部壁面とは、必ずしも直接に接続していなくてもよく、一定以下の寸法を有する流路接続壁面を介して互いに接続してもよい。図２ｂは、このような実施態様を示す。図２ｂの実施態様では、第１液流路２１４ｂの側部壁面と第２液流路２１５ｂの側部壁面とが、流路接続壁面２７ｂを介して互いに接続しており、それによって、比較的短い一定の距離で互いに離間するようになっている。

図２ｂに示す流路接続壁面２７ｂの寸法（すなわち第１液流路と第２液流路との間の離間距離）は、一定距離以下に抑えられている。例えば、２つの液体が障壁２２ｂ及び２４ｂで留まっている場合、これらの液体は、表面張力によって合流部の方向に突出した液体部分を介して、互いに接触することができる。あるいは、障壁２２ｂ及び２４ｂに起因して２つの液体の合流部への進入が遅くなっている場合には、２つの液体は、流路接続壁面２７ｂに沿って互いの方向に向くことができるので、互いに接触し、合流部を下流方向へと進行することができる。

２つの液体の間の接触を促進する観点から、第１液流路と第２液流路との間の離間距離（特には、合流部におけるこれらの流路の開口部の間の離間距離）は、１００μｍ未満、７５μｍ以下、又はさらには５０μｍ以下であることが好ましい。この場合には、障壁の存在にもかかわらず、第１の液体と第２の液体とを互いに接触させることができる。

図３は、本発明の別の実施態様に係るマイクロ流路チップの流路構造の一部を示した概略図である。図３のマイクロ流路チップは、第１の障壁３２のみを有する。すなわち、第１液流路３１４と合流部３１６との間に、第１の障壁３２が設けられている一方で、第２液流路３１５と合流部３１６との間には障壁が設けられていない。

図３の態様を有するマイクロ流路チップで２つの液体を合流させる場合には、例えば、第１液流路３１４に流通する導入口に第１の液体を導入し、所定の時間が経過した後で、第２液流路３１５に流通する別個の導入口に、第２の液体を導入することができる。この場合、先に導入された第１の液体が第１液流路を進行して障壁３２で留まっている間に、後から導入された第２の液体が第２液流路を進行し、合流部への開口部にまで到達する。

図３の態様では、第１液流路３１４及び第２液流路３１５は、合流部３１６において互いに接触して隣り合って配置されているので、上記のようにして合流部３１６への開口部にまで到達した第２の液体は、障壁３２で留まっている第１の液体と接触することができ、それによって、合流した２つの液体が、合流部３１６に進入できる。このようにして、流路内が気体で充填されている場合であっても、流路閉塞及び気泡の発生を起こすことなく、２つの液体を合流させることができる。

本発明の構成について、下記でさらに詳細に説明する。

＜障壁＞
上述のとおり、本発明に係るマイクロ流路チップは、第１液流路及び第２液流路並びにこれらがそれぞれ流通する合流部を有しており、第１液流路及び第２液流路のうちの少なくとも１つと、合流部との間に、１以上の障壁が設けられている。

マイクロ流路チップは、１以上の障壁を有することができ、好ましくは２つの障壁を有する。障壁は、合流部に流入する流路のうちの少なくとも１つに存在してよく、あるいは、これらの流路それぞれに１つずつ障壁を設けてもよい。

本開示に係る１つの実施態様では、第１液流路及び第２液流路が、それぞれ、障壁を介して、合流部に接続している（図２ａ及び図２ｂの例を参照）。本開示に係る別の実施態様では、第１液流路及び第２液流路のいずれか一方のみが、障壁を介して、合流部に接続している（図３の例を参照）。

２つの流路の片方のみに障壁を設ける場合、合流部の流路接続は流れの向きを軸として非対称な構造になる。これは、層状態の流量比を乱す対流の発生を引き起こし、例えば、微小液滴法では、液滴ごとの混合比の不均一性につながる可能性もある。したがって、マイクロ流路チップの用途等によっては、２つの流路の両方に障壁を設けて合流部周辺の流路構造を対称な設計とすることが有利な場合もある。

流路内の障壁の前後で、第１液流路又は第２液流路から合流部への方向において、流路断面積が急激に増加するように構成されていることが好ましい。

例えば、合流部に隣接する部位における第１液流路又は第２液流路の流路断面の面積に対して、第１液流路又は第２液流路に隣接する部位における合流部の流路断面の面積が、１．５倍以上、２倍以上、３倍以上、４倍以上、若しくは５倍以上になっている。この倍率の上限は特に限定されないが、例えば１００倍以下、又は５０倍以下であってよい。

（段差構造）
本開示に係る１つの実施態様では、１以上の障壁の少なくとも１つが、段差構造である。段差構造は、特には、鉛直方向における段差構造をいう。

本開示に係る１つの実施態様では、第１液流路及び／又は第２液流路が、合流部よりも低い流路高さを有しており、かつ、第１液流路の水平壁面及び／又は第２液流路の水平壁面が、鉛直方向に延在する接続壁面を介して、合流部の水平壁面に接続しており、それによって、段差構造が形成されている。

なお、流路の「水平壁面」は、水平方向に延在する壁面を意味しており、特には「天井面」又は「床面」に対応する。

図４を参照して、段差構造について説明する。図４は、図３に示す切断線Ａ－Ａ’に沿う断面図である。図４で見られるとおり、第１液流路３１４と合流部３１６との間に、段差構造としての障壁３２が設けられている。すなわち、第１液流路３１４の水平壁面の１つである天井面が、鉛直方向（図中の高さＨの方向）に延在する接続壁面４７を介して、合流部３１６の水平壁面である天井面に接続している。

この段差構造では、第１液流路３１４の流路高さが、合流部３１６の流路高さよりも低く設計されており、それによって、第１液流路３１４から合流部３１６への方向において、流路断面が急激に増加するようになっている。このような段差構造を用いることによって、気体で充填されている合流部への液体の進行を特に効果的に阻害することができる。このような段差構造は、液体が水溶液である場合に、特に効果的に作用する。

（合流部と流路との接続：側部壁面）
合流部への液体の進入を抑制する観点からは、第１液流路及び第２液流路それぞれの側部壁面と、合流部の側部壁面とが、（特には一定以上の角度を有する）角部を形成して互いに接続していることも好ましい。この場合には、第１液流路及び／又は第２液流路を流れてくる液体が、開口部で停止又は減速しやすくなる場合があり、その結果として、２つの液体の合流のタイミングを調節することがさらに容易になりうる。

第１液流路及び第２液流路のそれぞれの２つの側部壁面のうち、１つの側部壁面のみが合流部の側部壁面と角部を形成して接続していてもよく、あるいは、２つの側部壁面のいずれもが、合流部の側部壁面と角部を形成して接続してもよい。なお、合流部の側部壁面と、第１液流路及び／又は第２液流路の側部壁面との間に角部が形成されていることのみでは、本発明に係る障壁を構成しない。

壁面が「角部を形成して接続」するとは、例えば、互いに接続している２つの壁面の延在方向が互いに異なることによって、これらの接続部において角が形成されていることを意味している。特には、これらの接続部において、壁面の延在方向が急激に変化する。図２ｂの例を用いて説明すると、第１液流路２１４ｂの２つの側部壁面と、合流部２１６ｂの側部壁面とがそれぞれ角度β１及びβ２で接続しており、それによって角が形成されている。第２液流路２１５ｂについても、同様であり、第１液流路２１４ｂのβ１及びβ２に関する上記及び下記の記載を適用することができる。

合流部の側部壁面と、第１液流路又は第２液流路の側部壁面との間の角度（図２ｂの例では角度β１及びβ２）は、それぞれ、４５°以上、６０°以上、７５°以上、８５°以上、若しくは８９°以上であってよく、かつ／又は、１５０°以下、１２０°以下、１０５°以下、９５°以下、若しくは９２°以下であってよい。この角度は、マイクロ流路チップの製造上の観点から略直角であることが最も好ましい。

また、２つの壁面の接続部に形成される角部の丸みを円と仮定したときの半径、いわゆる角Ｒは、例えば１．０ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、０．３ｍｍ以下、０．１ｍｍ以下、０．０５ｍｍ以下、０．０３ｍｍ以下、０．０１ｍｍ以下、０．００５ｍｍ以下、０．００３ｍｍ以下、又は０．００１ｍｍ以下であることが好ましい。

（合流部への流入の促進）
上述したように、本発明に係るマイクロ流路チップは、第１の液体及び第２の液体が互いに接触することによって、気体で充填されている合流部へのこれらの液体の進行が促進されるように構成されている。

このために、例えば図２ａで例示したように、第１液流路と第２液流路とが合流部で互いに接触するように構成することができる。より具体的には、例えば、第１液流路を構成する側部壁面と第２液流路を構成する側部壁面とを、合流部側で、互いに直接に接触させることができる。

このような態様によれば、障壁の存在にもかかわらず、第１の液体と第２の液体とが、流路の接続部において互いに容易に接触することができ、それによって、合流部へのこれらの液体の進行が促進される。

また、例えば図２ｂで例示したように、第１液流路と第２液流路とが、合流部において互いに一定以下の距離で離間するようにすることができる。より具体的には、第１液流路を構成する側部壁面と第２液流路を構成する側部壁面とを、比較的小さい寸法を有する流路接続壁面を介して、互いに接続させることができる。この流路接続壁面は、水平方向及び鉛直方向に主に延在する壁面、特には幅方向及び鉛直方向に主に延在する壁面であり、合流部の壁面（特には側部壁面）の一部であってよい。

第１液流路を構成する側部壁面と第２液流路を構成する側部壁面とが流路接続壁面を介して互いに接続される場合、合流部における第１液流路の開口部と、合流部における第２液流路の開口部とは、一定以下の距離で互いに離間し、それによって、合流部が気体で充填されているときに、第１の液体及び第２の液体が、流路接続壁面を介して互いに接触できるようになっている。

この離間距離は、好ましくは、１００μｍ未満、７５μｍ以下、又はさらには５０μｍ以下である。この離間距離の下限は、特に限定されないが、２μｍ以上、又は５μｍ以上であってよい。

この離間距離は、特には、第１液流路（特には合流部における第１液流路の開口部）を出た液体が、第２液流路（特には合流部における第２液流路の開口部）に到達するまでに要する進行距離である。

例えば図２ｂで示されるように、流路接続壁面が、幅方向及び鉛直方向に主に延在する壁面である場合には、第１の液体と第１の液体との接触を促進するために、「流路接続壁面の幅」は、１００μｍ未満、７５μｍ以下、又はさらには５０μｍ以下であることが好ましい。この「流路接続壁面の幅」の下限は、特に限定されないが、２μｍ以上、又は５μｍ以上であってよい。

なお、第１液流路及び／又は第２液流路の側部壁面と流路接続壁面との接続部が丸みを帯びている場合には、この丸み（特には上記の角Ｒ）を含めて、流路接続壁面の幅を決定することができる。

「幅方向」は、水平方向で、流路の「合流方向」に直交する方向である。「流路接続壁面の幅」は、水平方向で、流路の「合流方向」に直交する方向における流路接続壁面の長さを計測することによって、決定することができる。図２ｂでは、これは、幅方向Ｗに対応する。

「合流方向」は、合流部に流入するそれぞれの流路の開口部における流路方向を足し合わせた方向である。例えば、図２ｂの態様では、第１液流路２１４ｂの流路方向と第２液流路２１５ｂの流路方向とを足し合わせると、図の幅方向Ｗにおける方向成分が打ち消され、合流方向は、図中の長さ方向Ｌに一致する。ただし、合流方向は流路接触壁面などの流路構造を規定するための定義であり、送液時の合流部における流れの向きと必ずしも合致しない。

送液時の合流部における流れの向きは、合流部内の流れ方向に対する上流から下流までの位置によって異なる場合があるが、一定方向に一致していることが好ましく、特に、前記の合流方向と一致していることが好ましい。これは、２液合流時に形成する界面の流れの向きに延在する平面となる（曲率や角を有しない）ため、界面付近で流れの乱れが起きにくく、理想的な層流状態になりやすい、すなわち混合比（特に液滴内混合比）を制御しやすいためである。マイクロ流路チップにおいては、合流部及び合流部に流入する流路が、水平方向での液体の全体的な流れ方向に対して対称的な構造を有することが好ましい。

＜接触領域＞
本開示に係る好ましい１つの実施態様では、第１液流路と第２液流路とが、接触領域を介して互いに接続している。この接触領域は、１つの障壁を介して、合流部に接続することができる。

接触領域は、第２液流路への第１の液体の進入、及び第１液流路への第２の液体の進入を抑制するように構成されている一方で、第１の液体と第２の液体との間の接触を促進するように構成されている。接触領域は、少なくとも１つの水平壁面を有することができる。

接触領域を用いることによって、障壁の機能、すなわち合流部への２つの液体の流入を阻害する機能を保持しつつ、２つの液体の間の接触を促進することができ、その結果として、合流部への２つの液体の流入をよりスムーズに行うことが可能になる。特に、第１液流路及び第２液流路の両方に障壁が設けられている場合には、両流路を流れてくる液体が接触するまでの時間にばらつきが生じることがあったが、接触領域を用いることによって、比較的遅れて進行してくる液体が合流部への開口部に到達するとすぐに両液体が接触し、合流部へスムーズに進行することが見いだされた。

図５を参照してこの接触領域について説明する。図５は、接触領域を有する本発明の実施態様に係るマイクロ流路チップの流路構造の一部を示した平面概略図である。

図５では、第１液流路５１４と第２液流路５１５が、接触領域５８を介して互いに接続している。より具体的には、接触領域の水平壁面（天井面及び底面）が、第１液流路５１４及び第２液流路５１５の水平壁面（天井面及び底面）に直接に接続している。換言すると、第１液流路の水平壁面（天井面及び底面）と、第２液流路の水平壁面（天井面及び底面）とが、接触領域を介して、連続的な平面を構成するようになっている。

そして、図５で見られるとおり、接触領域５８と合流部５１６との間に障壁５２が設けられている。図５の態様では、接触領域５８が図のような形状を有していることによって、第１液流路５１４及び第２液流路５１５をそれぞれ進行してくる第１の液体及び第２の液体が単独で合流部５１６へ進入することが阻害されるようになっている。

また、図５で見られるとおり、接触領域５８の形状に起因して、第１液流路５１４と第２液流路５１５との間に、比較的狭い通路が形成されるようになっている。液体（特には水溶液）は、単独でこの通路を通過することはできないものの、この通路中に部分的に進入することができるようになっている。このような態様によれば、第２液流路への第１の液体の進入、及び第１液流路への第２の液体の進入が抑制される一方で、第１の液体と第２の液体との間の接触が促進される。このような構成は、液体が水溶液である場合に、特に効果的に作用する。より具体的には、例えば、合流部５１６に向かって第２液流路５１５を流れてくる液体が未だ合流部に到達していないときに、第１液流路５１４を流れてくる液体が、接触領域５８に進入し、かつ接触領域５８によって形成される上記の通路を通過した場合であっても、この第１液流路５１４を流れてくる液体が、第２液流路５１５の壁面と合流部５１６の壁面との接続部（図５で５１５ｂによって示されている箇所）に第２液流路５１５を流れてくる液体よりも早く到達しない限り、流路閉塞（そしてそれによる気泡発生）の可能性は著しく抑制される。

本開示に係る１つの実施態様では、合流方向における接触領域の最大長さが、５μｍ～１００μｍである。この最大長さは、１０μｍ以上、２０μｍ以上、３０μｍ以上、若しくは４０μｍ以上であってよく、かつ／又は９０μｍ以下、８０μｍ以下、７０μｍ以下、若しくは６０μｍ以下であってよい。

また、本開示に係る１つの実施態様では、合流方向における接触領域の最大長さが、第１液流路及び第２液流路の幅の１／５０以上、若しくは１／１０以上であり、かつ／又は、１／２以下、より好ましくは１／３以下、さらに好ましくは１／４以下である。

合流方向における接触領域の最大長さが上記の範囲内である場合には、液体による流路閉塞を特に良好に抑制しつつ、液体の接触を特に良好に促進することができる。

「合流方向」は、上述のとおり、合流部に流入するそれぞれの流路の流路方向を足し合わせた方向である。例えば、図５の態様では、第１液流路５１４の流路方向と第２液流路５１５の流路方向を足し合わせると、図の幅方向Ｗにおける方向成分が打ち消され、合流方向は、図中の長さ方向Ｌに一致する。

好ましくは、接触領域が、水平方向に１００～２０００μｍ^２の面積を有する。この面積は、１５０μｍ^２以上、２００μｍ^２以上、３００μｍ^２以上、４００μｍ^２以上、若しくは５００μｍ^２以上であってよく、かつ／又は、１５００μｍ^２以下、１０００μｍ^２以下、若しくは７５０μｍ^２以下であってよい。

接触領域と合流部との間に存在する障壁は、例えば、段差構造であってよい。段差構造については、第１液流路及び第２液流路と合流部との間に存在する段差構造に関する上記の記載を参照することができる。

接触領域と合流部との間に存在する障壁は、特には、第１の液体及び第２の液体のいずれか一方のみの合流部への進行を阻害する一方で、これらの液体が互いに接触している場合には、合流部へのこれらの液体の進入が促進されるように構成されている。

なお、２つの液体の接触を促進する観点からは、接触領域と、第１液流路及び第２液流路それぞれとの間に、障壁が存在しないことが好ましい。

（第１液流路及び第２液流路）
第１液流路及び第２液流路は、それぞれ、第１の液体及び第２の液体がその中を流れるように構成されている。

第１液流路及び第２液流路のそれぞれの寸法、形状などは、用いる液体の種類などによって適宜設定することができる。

本開示に係る１つの実施態様では、第１液流路及び第２液流路が、それぞれ、合流部に隣接する流路部位（又は接触領域と隣接する流路部位）において、１０μｍ～１０００μｍの幅を有する。この幅は、より好ましくは、２０μｍ以上、３０μｍ以上、４０μｍ以上、若しくは５０μｍ以上であり、かつ／又は、５００μｍ以下、３００μｍ以下、若しくは２００μｍ以下である。

流路の幅は、マイクロ流路チップの使用状態において、液体の流れ方向に対して水平方向で直交する方向での長さを計測することによって、決定することができる。

本開示に係る１つの実施態様では、第１液流路及び第２液流路が、それぞれ、合流部に隣接する流路部位（又は接触領域と隣接する流路部位）において、１０μｍ～５００μｍの高さを有する。この高さはより好ましくは、２０μｍ以上、３０μｍ以上、４０μｍ以上、若しくは５０μｍ以上であり、かつ／又は、３００μｍ以下、２００μｍ以下、若しくは１００μｍ以下である。

流路の高さは、マイクロ流路チップの使用状態において、流路の鉛直方向の長さを計測することによって決定することができる。

本開示に係る１つの実施態様では、障壁に隣接する流路部位における第１液流路及び第２液流路それぞれの、幅と高さとの比（幅／高さ）が、１０未満である。この比は、好ましくは、９以下、８以下、７以下、若しくは６以下であってよく、かつ／又は、１超、２以上、３以上、４以上、若しくは５以上であってよい。

本開示に係る１つの実施態様では、合流部への第１液流路の流入方向と、合流部への第２液流路の流入方向が、それぞれ、０°以上１８０°以下の角度を形成している。この角度は、好ましくは、５°以上、１０°以上、２０°以上、４０°以上、若しくは６０°以上であってよく、かつ／又は、１７０°以下、１６０°以下、１５０°以下、若しくは１２０°以下であってよい。

合流部における液体の良好な合流・混合の観点からは、第１液流路及び第２液流路が、合流部における液体の流れ方向に対して水平方向で対称に配置されていることが好ましい。

（開口部）
第１液流路及び第２液流路は、合流部に設けられた開口部を介して合流部に接続することができる。

本開示に係る１つの実施態様では、第１液流路が、合流部に設けられた第１開口部を介して合流部に直接に流通しており、かつ／又は、第２液流路が、合流部に設けられた第２開口部を介して合流部に直接に流通している。

例えば、図２ｂの態様では、第１開口部及び第２開口部が、合流部の上流側の側部壁面に設けられている。図２ｂの態様では、第１開口部と第２開口部とが、合流部を構成する壁面（流路接続壁面２７ｂ）によって、互いに隔てられている（離間している）。

このような構成によれば、第２液流路への第１の液体の進入、及び第１液流路への第２の液体の進入をさらに効果的に抑制することができるので、その結果として、気泡の発生を特に良好に抑制又は回避することができる。

（追加の流路）
マイクロ流路チップは、合流部に接続する２超の流路を有することもできる。本開示に係る１つの実施態様では、マイクロ流路チップが、合流部に接続している追加の流路（特には第３液流路）をさらに有している。

（合流部）
合流部は、マイクロ流路チップを構成する流路の一部であり、第１液流路及び第２液流路に流通している。第１液流路及び第２液流路を通ってそれぞれ流れる第１の液体及び第２の液体が、合流部に流入する。

本開示に係る１つの実施態様では、合流部が、第１液流路及び第２液流路と隣接する部位において、５０μｍ～２０００μｍの幅を有する。この幅は、１００μｍ以上、２００μｍ以上、３００μｍ以上、若しくは４００μｍ以上であってよく、かつ／又は、２０００μｍ以下、１８００μｍ以下、１６００μｍ以下、１４００μｍ以下、１２００μｍ以下、若しくは１０００μｍ以下であってよい。

「合流部の幅」は、マイクロ流路チップの使用状態における液体の全体的な流れ方向に対して水平方向で直交する方向において、合流部を構成する２つの側部壁面の間の距離を計測することによって、決定することができる。

本開示に係る１つの実施態様では、合流部が、第１液流路及び第２液流路と隣接する部位において、２０μｍ～１０００μｍの高さを有する。この高さは、３０μｍ以上、４０μｍ以上、５０μｍ以上、若しくは６０μｍ以上であってよく、かつ／又は、５００μｍ以下、３００μｍ以下、２００μｍ以下、若しくは１００μｍ以下であってよい。

「合流部の高さ」は、マイクロ流路チップの使用状態において、鉛直方向の流路長さを計測することによって決定することができる。例えば、合流部を構成する２つの水平壁面（特には天井と床）の間の距離を計測することによって、合流部の高さを決定することができる。

本開示に係る１つの実施態様では、第１液流路及び第２液流路と隣接する部位において、合流部の幅と高さとの比（幅／高さ）が、１０未満である。この比は、好ましくは、９以下、８以下、７以下、若しくは６以下であってよく、かつ／又は、１超、２以上、３以上、４以上、若しくは５以上であってよい。

なお、合流部は、合流部における液体の全体的な流れ方向で計測したときに、４０μｍ～５０００μｍの長さを有することができる。この長さは、６０μｍ以上、１００μｍ以上、１５０μｍ以上、若しくは２００μｍ以上であってよく、かつ／又は、３０００μｍ以下、２０００μｍ以下、若しくは１０００μｍ以下であってよい。

＜マイクロ流路チップ＞
本発明に係るマイクロ流路チップは、流路内で２以上の液体が合流するように構成されている。

マイクロ流路チップの流路内で２つの液体を合流させる態様は、特に限定されない。例えば、合流部の下流側に陰圧を適用して第１の液体及び第２の液体を第１流路及び第２流路を通して合流部へと送液し、それによって、合流部又はその下流において、第１の液体と第２の液体とを合流させることができる。陰圧等の外部送液圧を適用せずに、毛管現象及び／又は液面差圧を介して、第１の液体及び第２の液体を流路内で進行させることもできる。

（液体）
マイクロ流路チップ中で合流する液体は特に限定されない。

好ましくは、２つ液体のうちの少なくともいずれかが、水溶液である。

水溶液はその表面張力や粘性に起因して液体中の気泡を下方に押し出すのが困難であるため、液体として水溶液を用いた場合には、流路の閉塞及び気泡を解消することが困難となりうる。これに対して、本願によれば、流路中で２以上の液体が合流する際の流路の閉塞及び気泡の発生が抑制される。したがって、本発明は、液体として水溶液を用いる場合に、特に有利である。

また、水溶液は一般的に比較的表面張力が大きいので、液体として水溶液を用いることによって、本発明に係る障壁の機能を十分に発揮することができる。

液体は、随意に、界面活性剤、有機溶剤、増粘剤、血清、酵素などを含有することができる。液体は、反応液であってよく、例えば、後述する検出処理において検出対象となる試料を含有する液体、検出用の試薬を含有する液体（特には水溶液）であってよい。

また、本発明に係るマイクロ流路チップが微小液滴法で用いられる場合には、合流部で合流する２つの液体は、分散相液であってよい。

＜流路構造＞
上述のとおり、本発明に係るマイクロ流路チップは、第１の液体のための第１液流路、第２の液体のための第２液流路、及び、これらの流路が接続する合流部を有している。

マイクロ流路チップの流路構造は、マイクロ流路チップの使用用途に応じて種々の追加の構成を有することができる。基本的な流路構造の例については、図１に関して上述したとおりである。

本開示に係るマイクロ流路チップは、例えば、基材、及び基材の上に配置されている上部構造体を有している。好ましくは、上部構造体が、流路構造、すなわち、第１液流路、第２液流路、及び合流部、並びにその他の構造（例えば導入口、排出口、下流側流路）を有している。基材は、ガラスからできていてよい。上部構造体は、樹脂からできていてよい。マイクロ流路チップは、例えば、樹脂製の上部構造体と、マイクロ流路チップの底部を構成するガラス基材とを貼り合わせて作製することができる。

マイクロ流路チップを構成する流路の大きさ（幅及び深さなど）は、目的とする液滴の体積などを考慮して適宜決定することができ、特には、標的物質の反応形態を考慮して適宜決定することができる。例えば、後述する微小液滴法において、標的物質がＤＮＡやＲＮＡなどの核酸であり、標的物質の反応が当該核酸のデジタル増幅反応（１分子単位での増幅反応）である場合は、ｐＬオーダー又はｎＬオーダーの液滴を作製することが必要なため、エマルジョン形成部の周辺の流路の幅及び深さが、それぞれ、０．１μｍ～１０００μｍ、特には１μｍ～３００μｍの範囲であることが好ましい。

マイクロ流路チップは、流路構造を正確かつ容易に作製可能なモールディング若しくはエンボッシングなどの鋳型を用いた技術、又は、フォトリソグラフィー、ソフトフォトリソグラフィー、ウェットエッチング、ドライエッチング、ナノインプリンティング、レーザー加工、電子線直接描画、積層造形法（Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ、ＡＭ）、機械加工など、当業者が通常用いる技術を組み合わせて作製することができる。

マイクロ流路チップの作製に用いる材料として、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）及びアクリルなどのポリマー材料、ステンレスなどの金属材料、ガラス、シリコーン、セラミックスなどがあげられる。これらの中でも、ポリマー材料は、流路自体を安価に作製でき、ディスポーザブルな態様としやすい。したがって、ポリマー材料を少なくとも部分的に用いることが好ましい。

なお、マイクロ流路チップを構成する流路は、液体（特には後述する分散相液）に対して親和性の低い流路壁面にすると好ましい。液体（特には分散相液）に対して親和性の低い材料を用いてマイクロ流路チップを作製してもよく、液体（特には分散相液）に対して親和性の低い材料で流路壁面に相当する部分を表面処理してもよい。例えば、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、アクリル、シクロオレフィンポリマー、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのポリマー材料を用いてマイクロ流路チップを作製してもよく、炭化水素系シラン化剤、フッ化炭素系シラン化剤等によって流路壁面の表面処理を行なってもよい。

本発明に係るマイクロ流路チップは、例えば、反応制御、粒子分離、多段希釈、微小液滴法などに用いることができる。また、本発明に係るマイクロ流路チップの具体的な用途として、マイクロ化学反応プロセス技術、イムノアッセイや遺伝子検出等の診断技術、細胞・微生物・ウィルス等の分離・検出技術も挙げられる。

＜微小液滴法＞
反応液を微小区画に分画し独立して反応を行なう技術として、微小液滴中に反応液を分画する微小液滴法が知られている。この手法は、例えばマイクロ・ナノ粒子の作製などに応用が期待されており、特に、マイクロ流体装置を用いて、標的分子を１分子単位で微小区画化し、微小液滴内で反応を行なうことで、標的分子の有無をシグナルの有無で計測し、標的分子の数の絶対定量を行なうデジタル計測に利用されている。

特に、微小液滴法に関して、近年、装置の簡便化・迅速化の観点から、検出領域に液滴を単層に整列させて簡便にシグナルを測定する液滴アレイ測定が注目されている。

本開示に係る１つの実施態様のマイクロ流路チップは、微小液滴法で用いるように構成されており、分散相液及び連続相液をマイクロ流路チップに供給することによって、エマルジョンの生成及び／又は保持を行うことができるように構成されている。

（エマルジョン形成部）
好ましくは、マイクロ流路チップが、分散相液保持部、分散相液流路、連続相液保持部、連続相液流路、エマルジョン形成部、エマルジョン流路、及び排出口を有しており、
分散相液保持部が、分散相液流路を介して、エマルジョン形成部（「液滴生成部」ともいう。）に接続しており、
連続相液保持部が、連続相液流路を介して、エマルジョン形成部に接続しており、
エマルジョン流路が、排出口に接続している。

この実施態様に係るマイクロ流路チップは：
分散相液保持部に分散相液を供給し、連続相液保持部に連続相液を供給し、かつマイクロ流路チップに外部送液駆動力（例えば排出口への陰圧）を適用したときに、エマルジョン形成部において、分散相液から構成される液滴及び連続相液から構成される連続相を含むエマルジョンが生成され、このようにして生成されたエマルジョンが、エマルジョン流路に輸送されるように構成されている。

また、この実施態様に係るマイクロ流路チップは、２つ以上の分散相液保持部、及びそれらにそれぞれ対応する２つ以上の分散相液流路を有することができる。

すなわち、マイクロ流路チップが、第一分散相液保持部及び第二分散相液保持部を有し、分散相液流路が、第一分散相液保持部に接続されている第一分散相液流路、第二分散相液保持部に接続されている第二分散相液流路、及び分散相液合流部を有することができる。第一分散相液流路及び第二分散相液流路は、それぞれ、分散相液合流部を介して、エマルジョン形成部に接続することができる。

この場合、第一分散相液流路、第二分散相液流路、及び分散相液合流部が、それぞれ、本発明に係る、第１液流路、第２液流路、及び合流部に対応する。本発明によれば、第一分散相液流路及び第二分散相液流路のうちの少なくとも１つと、分散相液合流部との間に、１以上の障壁が設けられる。

（エマルジョン保持流路）
本開示に係るさらに好ましい実施態様では、
マイクロ流路チップが、液滴保持部であるエマルジョン保持流路をさらに有し、
エマルジョン形成部が、エマルジョン流路を介して、エマルジョン保持流路に接続し、
エマルジョン保持流路が、排出口に接続している。

この場合、マイクロ流路チップは、
分散相液保持部に分散相液を供給し、連続相液保持部に連続相液を供給し、かつマイクロ流路チップに外部送液駆動力（例えば排出口への陰圧）を適用したときに、エマルジョン形成部において、分散相液から構成される液滴及び連続相液から構成される連続相を含むエマルジョンが生成され、このようにして生成されたエマルジョンが、エマルジョン流路を介して、気体で充填された状態のエマルジョン保持流路に輸送されるように、構成されている。

本開示に係る特に好ましい実施態様に係るマイクロ流路チップは、エマルジョン充填法で用いるためのマイクロ流路チップである。

「エマルジョン充填法」では、エマルジョン形成部で生成されるエマルジョン（液滴＋連続相）が、気体で充填されているエマルジョン保持流路に輸送される。エマルジョン充填法では、エマルジョン形成部で生成されたエマルジョンが、気体で充填されているエマルジョン保持流路の中を排出口の方向に向かって移動し、エマルジョン保持流路を充填する。すなわち、エマルジョン保持流路を充填している気体とエマルジョンとによって形成される「気液界面」が、エマルジョン保持流路の下流（又は排出口）に向かって移動する。

図６に示すマイクロ流路チップを用いて、エマルジョン形成部及びエマルジョン保持流路を有する態様について具体的に説明する。

図６のマイクロ流路チップ６０は、平面型の構成を有しており、すなわち、エマルジョンの生成、輸送及び保持が、実質的に１つの平面内で行われるようになっている。図６のマイクロ流路チップ６０は、第一分散相液保持部６０２、第二分散相液保持部６０３、（第一分散相液流路６１４、第二分散相液流路６１５、及び分散相液合流部６１６からなる）分散相液流路、連続相液保持部６０１、連続相液流路６１１、エマルジョン形成部６２０、エマルジョン流路６３０、エマルジョン保持流路６４０、及び排出口を６５０有している。なお、エマルジョン保持流路は随意の構成要素である。分散相液保持部６０２、６０３が、それぞれ、第一分散相液流路６１４及び第二分散相液流路６１５を介して、エマルジョン形成部６２０に接続しており、連続相液保持部６０１が、連続相液流路６１１を介して、エマルジョン形成部６２０に接続している。図６に係る態様では、連続相液流路６１１が、第一連続相液流路６１２及び第二連続相液流路６１３からなる。エマルジョン形成部６２０が、エマルジョン流路６３０を介して、エマルジョン保持流路６４０に接続しており、エマルジョン保持流路６４０が、排出口６５０に接続している。なお、図６では、本発明に係る障壁の図示は省略している。

本開示に係る１つの態様によれば、検出対象となる物質を含有する水溶性反応液などの分散相液を、分散相液保持部６０２、６０３に供給し、オイルなどの連続相液を、連続相液保持部６０１に供給する。この時点で、マイクロ流路チップ６０の各流路には気体（特には空気）が充填されている（すなわち、「空」のマイクロ流路チップを用いる）。

なお、空のマイクロ流路チップとは、流路内が気体（特には空気）で充填された状態のことを指し、流路全体に液体（例えば、分散相液、連続相液など）がない状態、すなわち流路全体が気体で充填されている状態が好ましい。なお、マイクロ流路チップの流路内に表面処理や空気中の水の凝結等によって液体が残留・発生していてもこの限りではないが、少なくとも流路の一部が液体によって閉塞していないことが好ましく、特に、分散相液流路、連続相液流路、エマルジョン形成部が閉塞していないことが好ましい。

本発明に係る１つの態様では、外部送液駆動力（特には陰圧）の適用の前に、エマルジョン保持流路が（少なくとも部分的に）気体で充填されている。この方法は、マイクロ流路チップの流路全体を連続相液であらかじめ充填する従来の方法とは異なっており、従来必要とされていた、連続相液の充填及び過剰な連続相液の除去といった準備工程を省略することができる。

図６のマイクロ流路チップ６０は、保持部に供給された液体（分散相液及び連続相液）を、毛細管力及び／又は液面差圧によってエマルジョン形成部にまで移動させることができるように構成されている。この場合には、追加的な装置を必要とすることなく、容易に、予備充填液並びに分散相液及び連続相液の移動を制御することができる。

例えばマイクロ流路チップの流路構造（流路表面の特性、流路の圧力損失など）を適宜設定することによって、所望の毛細管力を得ることができる。また、例えば各相液保持部に供給される液量（特には液面高さ）を調節することによって、所望の液面差圧を得ることができる。

毛細管力は、特には、キャピラリー力とも呼ばれる力であり、大きく開けた保持部内の気液界面とより小さい断面を有する流路内の気液界面の表面張力差によって発生する流路に侵入する方向に働く力である。よって、毛細管力は各流路の特性だけでなく保持部の構造も影響し、特にエマルジョン充填法ではエマルジョンの気液界面の移動を制御するため、送液（液滴生成）中及び送液停止後の液滴保持中においても毛細管力が大きく影響する。

また、液面差圧は、静水圧とも呼ばれる力であり、一般に静止状態の液体中に重力によって発生する圧力、すなわち各保持部への各相液の供給量（重量）に依存した圧力を指す。

例えば、排出口６５０に外部送液駆動力（陰圧）を適用することによって、エマルジョン形成部６２０において、分散相液から構成される液滴及び連続相液から構成される連続相を含むエマルジョンを生成し、このようにして生成されたエマルジョンを、エマルジョン流路６３０を介して、気体で充填された状態のエマルジョン保持流路６４０に輸送することができる。

＜エマルジョン＞
生成されるエマルジョンは、分散性溶液であり、分散相液から構成される液滴、及び連続相液から構成される連続相を含む。エマルジョン中で、分散相液から構成される液滴が、連続相液から構成される連続相に分散している。

（分散相液）
分散相液は、エマルジョンに含有される液滴を構成する液体である。

分散相液は、例えば、水溶液である。分散相液は、随意に、界面活性剤、有機溶剤、増粘剤、血清、酵素などを含有することができる。分散相液は、反応液であってよく、例えば、後述する検出処理において検出対象となる試料を含有する液体、検出用の試薬を含有する液体、又はこれらの混合液であってよい。

（連続相液）
連続相液は、エマルジョンに含有される連続相を構成する液体である。

連続相液は、分散相液と混和しない非混和性液体であることが好ましい。例えば、分散相液が水溶液である場合、連続相液はオイルであってよく、この場合、ウォーターインオイル（Ｗ／Ｏ）型エマルジョンが形成される。

連続相液がオイルである場合、オイルとしては、シリコーンオイル、鉱油、フッ素系分散媒、植物油、又はこれらの組み合わせが挙げられる。

フッ素系分散媒としては、フルオロカーボン、特には、ペルフルオロヘキサン、ヘキサフルオロベンゼン、ペルフルオロメチルシクロヘキサン、ペルフルオロオクタン、及びペルフルオロトリペンチルアミンが挙げられる。

市販されているフルオロカーボンとしては、ＦＣ－３２８３（フロリナート（商品名）３Ｍ社製）、ＦＣ－４０（フロリナート（商品名）３Ｍ社製）、及びＨＦＥ－７５００（３Ｍ^ＴＭＮｏｖｅｃ^ＴＭ高機能性液体、３Ｍ社製）が挙げられる。

連続相液としてフッ素系分散媒、特に上記のフルオロカーボンを使用した場合には、特に安定かつ迅速な液滴生成が可能となる。また、極性溶媒や無極性溶媒に対して極めて相溶性が低い特徴を有するため、エマルジョン内の液滴の成分が連続相液を介して他の液滴に移動してしまう問題（クロストーク、コンタミ）を抑制することができる。また、炭化水素系分散媒やシリコーンオイルで表面張力や粘性の低い液体を選択する場合、一般的に可燃性等の危険物としてのリスクが増大するが、フッ素系分散媒は消火剤や冷却媒として利用されるほど安全性が高いのが特徴である。

連続相液がオイル（特にはフッ素系分散媒）を含有する場合、オイル（特にはフッ素系分散媒）は、連続相液に対して、５０．０～９９．９質量％であってよく、又はさらには８０～９９．０質量％であってよい。

なお、液滴の熱安定性の目的などのために、界面活性剤などの添加剤を連続相液に添加することもできる。これらの添加剤は、液滴における検出反応を阻害しないものであることが好ましい。界面活性剤としては、非イオン界面活性剤である、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールのブロックコポリマーであるＰＬＵＲＯＮＩＣ（登録商標）およびＴＥＴＲＯＮＩＣ（登録商標）やＴｗｅｅｎ（登録商標）、Ｓｐａｎ、Ｚｏｎｙｌ（登録商標）など挙げられる。連続相液としてフッ素系分散媒を使用する場合、フッ素系界面活性剤、特にはフッ化炭素系界面活性剤を使用するのが好ましく、例えばパーフルオロポリエーテルとポリエチレングリコールのブロックコポリマー等が挙げられる。

連続相液が界面活性剤を含む場合、界面活性剤は、連続相液に対して、１～２０質量％であってよく、又はさらには２～１０質量％であってよい。

（液滴）
エマルジョンに含有される液滴は、分散相液から構成される。液滴は、例えば、分散相液が連続相液との接触を介してカプセル封入されることによって形成される。

液滴は、例えば、検出対象となる試料を含有する。液滴中で、試料中に含有される標的物質と試薬とを反応させ、その反応の有無及び／又は反応の程度を示す検出可能なシグナル（例えば、蛍光シグナル）を介して、試料の分析を行うことができる。この反応は、例えば、化学反応、結合反応、表現型の変化、又はこれらの組み合わせであってよい。

液滴の体積は、標的物質（標的分子）をおおむね１つ（例えば１分子）保持できるだけの体積を有することが好ましい。具体的には、平均体積が、０．００００１ｎＬ以上、０．０００１ｎＬ以上、０．００１ｎＬ以上、０．０１ｎＬ以上、０．１ｎＬ以上、０．５ｎＬ以上、若しくは１ｎＬ以上、かつ／又は、１００ｎＬ以下、５０ｎＬ以下、若しくは１０ｎＬ以下であることが好ましい。なお、液滴内における標的物質の反応を均一に行なう観点から、形成する液滴の体積は単分散性が高いと好ましい。ここでいう単分散性とは、具体的には、液滴体積の変動係数（ＣＶ）が２０％以下、１０％以下、５％以下、２％以下、又は１％以下のことをいう。なお、下記では説明をわかりやすくするため、液滴を球状として取り扱うが、流路構造や周囲の流れによって液滴が非球状になっていても同様に考えてよい。

液滴は、少なくとも標的物質の反応温度条件下で液滴の形状を維持できるだけの熱安定性を有していることが好ましい。具体例として、検出処理において、ＴＲＣ法による核酸増幅を行う場合は、４０℃～４８℃の温度条件下で、ＰＣＲ法による核酸増幅を行う場合は、５０℃～１００℃の温度条件下で、それぞれ、形状を維持できるだけの熱安定性を液滴が有していることが好ましい。

＜エマルジョン形成部及び随意にエマルジョン保持流路を有するマイクロ流路チップ＞

分散相液保持部、分散相液流路、連続相液保持部、連続相液流路、エマルジョン形成部、エマルジョン流路、随意のエマルジョン保持流路、及び排出口は、互いに流体的に接続され、全体として１つの流路構造を形成する。

特には、この流路構造は、分散相液保持部、連続相液保持部、及び排出口のみを介して、外部雰囲気（特には外部大気）に接続しうるようになっている。

（分散相液保持部）
分散相液保持部は、エマルジョンを生成するための材料となる分散相液を保持する部分である。分散相液保持部は、導入口であってよく、分散相液保持部を介して、液体をマイクロ流路チップに導入することができる。分散相液保持部は、例えば、マイクロ流路チップの使用状態において鉛直方向に延在する穴部及び／又はウェルであってよく、この穴部及び／又はウェル内に、分散相液を供給しかつ保持することができるようになっている。分散相液保持部は、例えば、直径０．１ｍｍ～２０ｍｍの穴部及び／又はウェルから構成されていてよい。分散相液保持部が穴部及びウェルから構成される場合、鉛直方向に延在するウェルが、鉛直方向に延在する穴部を介して、分散相液流路に接続することができる。

（分散相液の供給）
分散相液保持部に、分散相液を供給することができる。１つの実施態様では、分散相液は、連続相液が分散相液保持部まで移動した後で、供給される。

分散相液保持部に分散相液を供給するために、分散相液を保持するために別個に用意される別容器（相液保持容器）を用いることもできる。このような容器は、保管中及び操作中における液の流出を防止する観点から、分散相液を保持した状態で完全に又は可変的に密閉されていることが好ましい。

また、分散相液の供給（及び／又は連続相液の供給）は、分注手段によって行うことができる。分注手段の使用は、分散相液の残量を抑制し、測定時間及び／又は試薬（分散相液）間のコンタミを抑制できる点で好ましい。

例えば、分注手段を用いて各保持部に各相液を滴下し、又は、各保持部の壁面に沿って各相液を導入することができる。これは、送液を陰圧で行う場合に、特に有利である。従来の供給方法、特に、各保持部にチューブ又はマニフォールドを流体接続（密閉接続）させて各保持部への液導入及び送液圧力を同時に行う方法では、接続時の不意の圧力変動及び圧力の安定化までに要する時間に起因して、送液を開始する前に早期に液滴が生成してしまうことがあった。これに対して、分注手段を用い、かつ送液を陰圧で行う場合には、各保持部に相液供給用装置及び圧力源を接続する際の圧力の変動がなくなるので、送液を開始する前の早期の液滴生成を抑制することができる。

分注手段は、保持部における圧力変動を生じないものであることが好ましい。分注手段は、例えばピペットであってよい。好ましくは、分注手段（特に、分注手段を構成する液吐出口）が、各保持部に対して流体接続（密閉接続）されておらず、空間的に離されている。

例えば、分注手段は、ポンプ、アクチュエーター、ピペットを含む機構であってよく、別容器に保持された各相液をポンプによって吸い上げ、アクチュエーターによって各保持部までピペット先端を移動した後、ポンプによって各保持部に各相液を押し出す動作を行うことが好ましい。加えて、各相液が接触したピペット等の一部は、取り外し可能で使用毎に取り換えることができると、コンタミが抑制できるので好ましい。さらに、分注手段のポンプを送液手段として併用すると、装置構成が簡便化できるため好ましい。また、繰り返し使用が意図される場合、使い捨てのピペットを含む分注手段によって相液を添加しても良いし、共通のラインを使用して相液保持容器からマイクロ流路チップへ添加を行っても良い。後者の場合、連続相液への分散相液のコンタミ抑制のため、マイクロ流路チップへの接続部までの共用のラインを洗浄する工程を含んでいることが好ましい。また、ピペットを含まない分注手段として、外力によって、相液を保持した容器から直接保持部に各液体を添加（滴下）する方法も好ましい（例えば、容器の熱圧着した部位を圧力によって破断させ容器内の液体を押し出す手段など）。また、例えばＴＲＣ反応やＰＣＲ反応を行う場合、水溶液サンプルの精製手段や調製手段として分注手段を併用してもよい。

（分散相液流路）
分散相液流路は、分散相液保持部とエマルジョン形成部とを接続している。分散相液流路は、分散相液がその中を通るように構成されている。

分散相液流路の寸法は、使用する分散相液の種類及び特性などに応じて適宜設定することができる。分散相液流路は、例えば、１０～１０００μｍ、１０～５００μｍ、又は５０～２００μｍの幅を有することができ、１ｍｍ～５００ｍｍ、又は１０～２００ｍｍの長さを有することができる。また、分散相液流路は、１～５００μｍ、１～２００μｍ、又は１０～１００μｍの流路高さを有することができる。分散相液流路は、１つ以上の場所で屈曲してもよく、蛇行形状を有してもよい。

（連続相液保持部）
連続相液保持部は、エマルジョンを生成／保持するための連続相液を保持する部分である。連続相液保持部は、導入口であってよく、連続相液保持部を介して、液体をマイクロ流路チップに導入することができる。連続相液保持部の構造は、連続相液を保持することができれば特に限定されない。連続相液保持部は、穴部又はウェルであってよく、例えば垂直方向に延在する穴部又はウェルであってよく、この穴部又はウェル内に連続相液を供給し、かつ保持することができるようになっている。連続相液保持部は、例えば、直径０．１ｍｍ～２０ｍｍの穴部又はウェルであってよい。

なお、連続相液は、一般に表面張力及び粘性が小さい液体を使用するため、連続相液保持部における界面形状の変化に伴う表面張力の変化量は小さい。したがって、連続相液保持部の形状は、送液に大きな影響を与えない。加えて、本発明において例えばエマルジョンを保持し検出反応などを行う場合、連続相液保持部の連続相液が枯渇しないように十分な量の連続相液を供給するため、送液中に保持部の連続相液の残量が少なくなり界面形状が変化しやすい状況になることもない。したがって、やはり、連続相液保持部の形状は、送液に大きな影響は与えにくい。

（連続相液流路）
連続相液流路は、連続相液保持部とエマルジョン形成部とを接続している。連続相液流路は、連続相液がその中を通るように構成されている。

連続相液流路の寸法は、使用する連続相液の種類及び特性などに応じて適宜設定することができる。連続相液流路は、例えば、１０～５００μｍ、又は５０～２００μｍの幅を有することができ、１ｍｍ～５００ｍｍ、又は１０～２００ｍｍの長さを有することができる。また、連続相液流路は、１～２００μｍ、又は１０～１００μｍの流路高さを有することができる。連続相液流路は、１つ以上の場所で屈曲してもよく、少なくとも部分的に蛇行形状を有してもよい。

マイクロ流路チップは、２つ以上の連続相液流路を有することができる。特には、本開示に係るマイクロ流路チップが、第一連続相液流路及び第二連続相液流路を有しており、これらの流路が、それぞれ、連続相液保持部とエマルジョン形成部とを接続している。

図６の例示的な実施態様を参照すると、連続相液流路６１１が２つの流路（第一連続相液流路６１２及び第二連続相液流路６１３）から構成されている。これら２つの流路６１２、６１３は、エマルジョン形成部６２０において互いに対向するようになっており、かつ、エマルジョン形成部６２０に接続している分散相液流路（より正確には、分散相液合流部６１６）に対して実質的に直交するようになっている。図６の実施態様では、第一連続相液流路６１２と第二連続相液流路６１３とが、実質的に同一の構造及び流路長を有しており、それにより、それぞれの流路を移動する連続相液の速度が、実質的に同一となるようになっている。また、上述のようにエマルジョン生成前における分散相液同士の混合を抑制したい場合、分散相液合流部６１６の下流部とエマルジョン形成部６２０とを連結する流路の長さは比較的短い方が好ましく（例えば、３ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下）、流路内で分散相液が別々に層流状態を保っているのが好ましい。

（エマルジョン形成部）
エマルジョン形成部（「液滴生成部」ともいう）は、液滴を生成するように構成されている。エマルジョン形成部は、分散相液流路及び連続相液流路を介して、それぞれ分散相液及び連続相液の供給を受ける。また、エマルジョン形成部は、エマルジョン流路に接続されており、エマルジョン形成部で生成されたエマルジョンが、エマルジョン流路に送られる。

エマルジョン形成部は、分散相液流路へと開く１又は複数の開口部、及び、連続相液流路へと開く１又は複数の開口部を有することができる。また、エマルジョン形成部は、エマルジョン流路へと開く１又は複数の開口部を有することができる。

図６の例示的な実施態様を参照して、エマルジョン形成部について説明する。図６のエマルジョン形成部６２０では、２つの流路６１２、６１３から構成される連続相液流路６１１と、分散相液流路（より正確には、分散相液合流部６１６）とが、実質的に直交している。陰圧の適用の間に、連続相液が、２つの互いに実質的に対向する方向からエマルジョン形成部６２０へと流入し、かつ、分散相液が、連続相液の流入方向に対して実質的に直交する方向でエマルジョン形成部６２０に流入する。その結果、エマルジョン形成部６２０において、連続相に分散した液滴（すなわちエマルジョン）が生成される。このようにして生成されたエマルジョンが、エマルジョン流路６３０を通って、気体で充填されているエマルジョン保持流路６４０に進入する。

エマルジョン形成部は、Ｔ－ｊａｎｃｔｉｏｎ、Ｆｌｏｗ－Ｆｏｃｕｓ、ｃｏ－ｆｌｏｗ、ｓｔｅｐ－ｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎなどの一般的な液滴生成法を利用した流路を適宜用いることができる。迅速にエマルジョンを生成するために、複数のエマルジョン形成部を並列して配置してもよい。また、エマルジョン中の液滴を攪拌させるための蛇行流路などを備えていてもよい。

（エマルジョン流路）
エマルジョン流路は、生成されたエマルジョン（液滴及び連続相）が輸送される流路である。本開示に係る１つの態様では、エマルジョン流路は、エマルジョン形成部とエマルジョン保持流路とを接続する。エマルジョン流路のうちエマルジョン形成部に隣接する部位は、好ましくは、分散相液流路（特には分散相液合流部）に対向するように配置される。図６は、そのような態様のエマルジョン流路を示している。また、図６では、エマルジョン流路のうちエマルジョン形成部に隣接する部位が、連続相液流路のエマルジョン形成部への流入部に対して、実質的に直交している。図６の場合、エマルジョンが生成される際に、分散相液流路からエマルジョン形成部に流入してくる分散相液が液滴となり、そのまま流れの角度を変えずに、エマルジョン流路に進入する。

エマルジョン流路は、エマルジョン形成部に隣接する部位の下流側（排出口の方向）で、拡張した幅及び／又は高さを有する流路を有することができ、かつ／又は蛇行していることができる。このような態様によれば、液滴中での攪拌を促進することができるので、好ましい。

（エマルジョン保持流路）
本開示に係る１つの実施態様では、マイクロ流路チップが、液滴保持部であるエマルジョン保持流路を有する。エマルジョン保持流路は、エマルジョン流路を介してエマルジョン形成部に接続しており、エマルジョン形成部で生成されたエマルジョンを保持する機能を有している。また、エマルジョン保持流路は、随意に排出口連通流路を介して、排出口に接続されている。

エマルジョン保持流路の幅及び長さは、保持する液滴の体積・数等に合わせて適宜設定することができ、例えば、幅と長さとがほぼ同等の幅広い単純な流路にしてもよく、連続した単一の長い流路を蛇行状又は渦巻き状に配列させてもよく、分岐させた直線流路を並行させてもよい。

本発明において、エマルジョン保持流路の流路断面は、液滴の中心が流路の中心に沿って流れやすいため、円状、半円状、楕円状、凸型、凹型、長方形、台形が好ましい。

エマルジョン充填法では、一般に、エマルジョン保持流路内の気液界面の移動を制御することでエマルジョン生成と保持を同時に行うため、送液中の気液界面の形状が維持される（移動しながらもその形状に変化が小さい）ように、流路断面形状が一定で屈曲の無い直線流路であることが望ましい。しかし、検出液滴数を増加させるために流路高さに対して流路幅を極端に大きくすると、意図した流路構造を有するチップを安定して製造するのが難しく、かつ／又は、流路の底面及び／若しくは上面が変形して流路側面から遠い流路領域の高さが送液圧やチップへの固定圧などによって変化して測定に悪影響を及ぼす可能性がある（ルーフコラップス）。対策として、例えば、流路高さに対する流路幅の比は、１００以下、より好ましくは５０以下、２５以下、特に好ましくは１０以下であるのが好ましい（下記のピラーが無い場合）。あるいは、流路中央に柱（ピラー）を設けることで、流路高さに対する、柱同士の間隔及び／又は柱と流路側面の間隔の比が、例えば、１００以下、より好ましくは５０以下、２５以下、特に好ましくは１０以下であるのが好ましい。一方で、イメージセンサなどによる一括検出処理を行う場合、エマルジョン保持流路が水平面で(例えば正方形や円形に近い形で）密にパッケージされていると、検出液滴数を増加させられるため好ましい。よって、同じ流路断面形状の連続した単一の長い流路を蛇行状又は渦巻き状に配列させてもよく、分岐させた直線流路を並行させてもよい。この場合、屈曲部が存在するため送液中に界面形状が変化しやすいが、屈曲部における断面形状を調整することでその影響を低減することが可能である。

１つの実施態様では、保持されているエマルジョンに対して検出処理を行うことが意図されている。すなわち、エマルジョン保持流路に保持されたエマルジョンに対して、随意に、後述する検出処理を行うことができる。

好ましくは、エマルジョン保持流路は、保持されているエマルジョンの大部分又は全部がマイクロ流路チップの外部雰囲気（特には外部大気）に触れないように、構成されている。好ましくは、エマルジョン保持流路に保持されている液滴のうち、検出処理の対象となっている液滴が、外部雰囲気（特には外部大気）に触れないようになっている。このために、例えば、エマルジョン保持流路の流路長を比較的長く設定し、エマルジョン保持流路の下流側末端部にのみでエマルジョンが外部雰囲気（特には外部大気）と接触しうるようにすることができる。

好ましくは、エマルジョン保持流路に保持されるエマルジョンが、外部雰囲気（特には外部大気）に対して密封されるようになっている。

好ましくは、エマルジョン保持流路は、エマルジョン保持流路に保持されているエマルジョンに対して検出処理を行うことに適している。

好ましくは、エマルジョン保持流路は、外部大気に開放されていないエマルジョンに対して検出処理を行うことができるように構成されている。より具体的には、例えば、保持されているエマルジョンと検出手段との間に、エマルジョンを外部大気から隔離する構造が存在する。この構造は、例えば、光を透過する材料でできている。なお、この場合、エマルジョン保持流路に保持されているエマルジョンのうち、検出処理の対象とならないエマルジョン、例えばエマルジョン保持流路の排出側末端部に位置するエマルジョンが、外部大気に開放されていてもよい。

好ましくは、エマルジョン保持流路の流路体積が、エマルジョン形成部で生成される液滴の合計体積以上（特には、検出処理において検出の対象となる液滴の合計体積以上）であり、かつ／又は、エマルジョン保持流路の流路体積が、１μＬ以上、５μＬ以上、若しくは１０μＬ以上である。このようなエマルジョン保持流路によれば、検出処理を効率的に行うことができる。なお、エマルジョン保持流路の流路体積の上限は、例えば、１０００μＬ以下であってよい。

好ましくは、エマルジョン保持流路が、平均体積０．１ｎＬ～１０ｎＬ、特には０．３～３ｎＬの液滴の液滴を、５００個以上、１０００個以上、２５００個以上、５０００個以上、若しくは１００００個以上、かつ／又は１０００００個以下、８００００個以下、６００００個以下、若しくは４００００個以下、保持することができる流路体積を有する。エマルジョン保持流路に保持されたこれらの液滴に対して、検出処理を行うことができる。

なお、液滴の平均体積は、デジタルカメラなどの画像取得装置を用いて明視野画像を取得し、取得された画像においてＮ＝１０以上の液滴に関して下記に基づいて算出することができる。

球状の液滴の体積、及びディスク状の液滴の体積（それぞれＶ_ｄｒｏｐ及びＶ_ｄｉｓｋ［ｎＬ］）は、それぞれ、下記の式（１）と式（２）で表わされる。なお、下記式（１）及び式（２）におけるＤ_ｄｒｏｐ、Ｄ_ｄｉｓｋは、それぞれ、マイクロ流路チップの通常の使用状態において、エマルジョン保持流路に保持されている液滴を上方から観察した場合の、球状の液滴の直径、及びディスク状の液滴の直径である。また、式（２）中、ｈは、エマルジョン保持流路の流路高さである。

好ましくは、検出処理で使用される（カメラなどの）検出手段に対して、検出対象となるエマルジョン中の液滴が互いに重ならないようになっており、特には、検出方向に直交する平面で単層を形成している。この場合には、検出精度をさらに向上させることができる。

特に好ましくは、エマルジョン保持流路の「流路高さ」が調節されており、それにより、マイクロ流路チップの使用状態において、エマルジョン保持流路に保持される液滴が垂直方向で互いに重ならない（すなわち、単一の液滴層が形成される）ようになっている。このようなエマルジョン保持流路で検出処理を行う場合には、検出精度がさらに向上する。なお、「流路高さ」は、通常、マイクロ流路チップの使用状態において、垂直方向（鉛直方向）での流路の長さである。

好ましくは、エマルジョン保持流路の流路高さが、検出処理において検出の対象となる液滴の直径に応じた寸法を有することが好ましく、例えば、液滴の直径の１／１０倍～１０倍、１／４倍～４倍、又は１／２倍～２倍の流路高さを有することが好ましい。また、エマルジョン保持流路の流路高さは、流路幅の１／４倍以下であってよい。なお、流路の幅は、通常、マイクロ流路チップの使用状態において流路の長さ方向に直交する水平方向での長さである。液滴の直径は、流路の幅方向で計測することができる。

また、エマルジョン充填法では、エマルジョン形成における連続相液と分散相液の流量比に依存してエマルジョン保持流路にエマルジョンが充填されるため、例えば、エマルジョン形成を安定させるため、分散相液に対する連続相液の流量比を大きくした場合、液滴を水平方向に密にパッケージするため流路高さを通常よりも大きく設計した方が好ましい。例えば、分散相液に対する連続相液の流量比が８～１２である場合、エマルジョン保持流路の高さを、液滴の直径の２～４倍にすることができる。

（送液の停止）
エマルジョン保持流路内にエマルジョンを保持するためには、例えば、エマルジョン保持流路内に所望の量のエマルジョンが充填された時点で、送液を停止し、かつ随意に排出口を閉じる。排出口を外部大気に（少なくとも部分的に）開放することによって、陰圧の適用を停止することもできる。送液の停止は、エマルジョン保持流路を充填していた気体がエマルジョンで完全に置換されてから行うこともできるが、好ましくは、エマルジョン保持流路を充填していた気体がエマルジョンで完全に置換されない間に送液の停止を行う。換言すると、流路内又は排出口内に気体―エマルジョン界面が存在する状態で、送液を停止させる。

（排出口）
排出口は、エマルジョン流路、又は、随意の構成要素であるエマルジョン保持流路に接続する。また、排出口は、マイクロ流路チップに陰圧を適用するための陰圧源接続部としても機能しうる。

好ましくは、排出口が、陰圧源と接続することに適しているように構成されている。この場合、排出口が、印加される圧力に対する耐性を有することがより好ましい。

通常、排出口は、エマルジョン流路の下流側に位置し、又は、随意の構成要素であるエマルジョン保持流路の下流側に位置する。排出口がエマルジョン保持流路の下流側に位置する場合、この排出口に陰圧を適用することによって、エマルジョン保持流路の全長又は大部分を、生成されたエマルジョンで充填することができる。

（送液）
本開示に係る１つの実施態様では、排出口への陰圧の適用によって、エマルジョン形成部において、分散相液から構成される液滴及び連続相液から構成される連続相を含むエマルジョンを生成し、このようにして生成されたエマルジョンを、エマルジョン流路に輸送する。エマルジョン保持流路を有する態様では、このようにして生成されたエマルジョンを、エマルジョン流路を介して、随意の構成要素であるエマルジョン保持流路に輸送する。

排出口に陰圧を適用して送液を行っている間に、分散相液保持部及び連続相液保持部は、外部雰囲気（特には外部大気）に開放されていることができる。

なお、排出口に陰圧を適用して送液を行っている間に、各保持部を常圧にしている方が、装置の簡便性の観点からは好ましいが、陰圧の送液を安定化させるため、かつ／又はエマルジョンの保持のための密閉操作を兼ねるために、非常圧状態に圧力制御してもよい。

陰圧の適用に関して、例えば、圧力タンク又はシリンジポンプを用いて、排出口を介して流体（気体又は連続相液）を吸引することができる。

陰圧源として圧力タンクを用いる場合、圧力タンクの体積は、排出口から圧力タンクまでの流路の体積及びマイクロ流路チップの流路の体積の合計よりも大きいことが好ましい。圧力タンクは、外部雰囲気（外部大気）に開放しうるような設計とすることもできる。また、圧力タンクは例えば、ポンプで圧力タンク内の圧力を制御すると好ましい。また、圧力タンク内の圧力値をモニタリングできるように圧力センサを設けても良い。

適用された陰圧の圧力値をモニタリングするための監視手段を用いて、送液状態の確認、例えばエマルジョンが問題なく生成しているかどうかを確認することができる。

本開示の１つの実施態様では、排出口に陰圧制御手段が流体接続されており、陰圧制御手段が、陰圧源、接続部及び弁から構成されており、陰圧源が、一定の陰圧に制御されており、かつ、この弁が、陰圧源と接続部との間に配置されている。接続部を介して、陰圧制御手段を、排出口に接続することができる。この態様によれば、弁を開放することによって瞬時に陰圧を適用することができるので、陰圧の適用のタイミングをより正確に制御することが可能となる。

弁の具体的態様については特に制限はない。送液停止時の逆流を防止するという観点からは、弁の開閉時の流路における圧力変動を抑制できるもの、例えば開閉動作が比較的遅いものが好ましい。弁は、例えば三方弁であってよく、マイクロ流路チップを陰圧源（例えば圧力タンク）及び外部雰囲気（特には外部大気）のいずれかに接続することができるようになっていてもよい。

（マイクロ流路チップの設置）
マイクロ流路チップは、鉛直方向（天地方向）に水平に設置するのが一般的であるが、エマルジョンの保持等の観点から、一定方向に意図的に傾斜を設けて設置しても良い。例えば、連続相液が分散相液よりも比重が大きい場合（例：フッ素系分散剤を連続相液、水溶液を分散相液として使用）、液滴は比重差によって浮力を有するため、エマルジョン保持流路から液滴が流出しにくいように、意図的に傾斜を設けてマイクロ流路チップを設置しても良い。

＜検出処理＞
マイクロ流路チップ中の液体、特にはエマルジョン中の液滴に対して、検出処理を行うことができる。検出処理は、例えば、液体（特には液滴）中での標的物質の反応、及び当該反応の検出（例えば反応生成物の検出）を含む。エマルジョン保持流路を有する態様では、検出処理は、通常、エマルジョン保持流路に保持されたエマルジョン中の液滴に対して行われる。

標的物質（特には標的分子）としては、核酸、タンパク質、ペプチド、酵素、細胞、細菌、胞子、ウイルス、オルガネラ、高分子アセンブリ、薬物候補、脂質、炭水化物、代謝物、又はこれらの任意の組合せが挙げられる。

標的物質の反応は、特に限定されない。標的物質の反応としては、酵素反応が挙げられ、より具体的には、キナーゼ、ヌクレアーゼ、ヌクレオチドシクラーゼ、ヌクレオチドリガーゼ、ヌクレオチドホスホジエステラーゼ、（ＤＮＡ又はＲＮＡ）ポリメラーゼ、プレニルトランスフェラーゼ、ピロホスパターゼ、レポーター酵素、逆転写酵素、トポイソメラーゼ等を用いた酵素反応が例示できる。標的分子がＤＮＡやＲＮＡなどの核酸であり、標的分子の反応が当該核酸の増幅反応である場合、ＬＡＭＰ法、ＮＡＳＢＡ法、ＴＭＡ法、ＴＲＣ法といった核酸を等温増幅可能な反応が挙げられる。また、ワンステップＲＴ－ＰＣＲの場合、逆転写反応に適した温度で液滴を作製することは、逆転写反応の反応効率、反応時間において好ましい。また、逆転写反応による生成物であるｃＤＮＡをサイクリングプローブ法により検出することも可能である。

反応を行う場合、２種以上の反応液をエマルジョン形成部の上流（例えば分散相液合流部）で合流・混合し、この混合物を用いて液滴を生成することが好ましい。なお、本発明において、反応液とは、標的物質及び標的物質を反応させるのに必要な成分のうち、少なくとも一部を含んだ溶液のことをいう。全ての反応液が混合することで標的物質の反応に必要な成分全てが揃えばよく、標的物質はいずれかの反応液に含まれていればよい。反応液は３種以上であっても問題はない。

例えば、標的物質が特定配列を含む核酸（ＤＮＡ、ＲＮＡ）であり、標的物質の反応がこの特定配列を増幅させる反応である場合、反応液に含まれる成分としては、特定配列の一部と相同的な配列を含むプライマー、特定配列の一部と相補的な配列を含むプライマー、特定配列の一部と相同的又は相補的な配列を含む検出用プローブ、ポリメラーゼ、ヌクレオチド、塩類、及び緩衝液成分があげられる。なお、反応液内で、標的分子、反応基質、酵素などが分解、変質、非特異反応が生じないように組成が工夫されていることが好ましく、装置内での挙動を考慮して、グリセロール、界面活性剤などをさらに添加してもよい。

＜その他の手段＞
（検出手段）
反応の検出のために、例えば、反応による生成物を検出可能な検出手段を用いることができる。

検出方法は、反応生成物に応じて適宜適切な方法を選択することができ、例えば、光学的、Ｘ線、ＭＡＬＤＩ（マトリックス支援レーザー脱離イオン化法）、ＦＣＳ（蛍光相関分光法）、ＦＰ（蛍光偏光）／ＦＣＳ、蛍光法、比色分析、化学ルミネセンス、生物発光、散乱、表面プラズモン共鳴、電気化学法、電気泳動、レーザー、質量分光測定、ラマン分光法、ＦＬＩＰＲ（ＭｏｌｅｃｕｌａｒＤｅｖｉｃｅｓ社）など公知の方法を用いて検出することができる。なお、透過光を用いて検出する場合は、光を透過する材料でマイクロ流路チップを作製すると、マイクロ流路チップを光学検出器に載置するのみで、チップ内の液滴を移動させることなく反応生成物を検出できる点で好ましい。

反応生成物の検出に用いる検出手段（検出器）として、標的物質の反応を記録・測定するためのイメージングセンサ及び随意にその構成部品を用いることができる。検出の一例として、検出対象となる個々のシグナルを空間的に分解するのに適切な照明及び解像度を有するカメラ又はイメージング装置があげられる。カメラ又はイメージング装置としては、公知のものを利用することができ、例えばカメラは、電荷結合素子（ＣＣＤ）、電荷注入装置（ＣＩＤ）、フォトダイオードアレイ（ＰＤＡ）又は相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）を含む任意の一般的な半導体イメージセンサを使用することができる。また、検出の際、励起／放射された光の偏光を使用することによって改善することができる。例えば、蛍光シグナルを発する液滴を検出する場合、その検出領域を大きな視野を持つ光学ユニットによって一括で撮影することで、迅速かつハイスループットなシグナル検出を行なうことが可能になる。

（温調手段）
温調手段は、マイクロ流路チップ内の液体を標的物質の反応に適した温度に保つ役割を有する。温調手段はマイクロ流路チップと近接（好ましくは密着）可能な形状であればよく、必ずしも平板状である必要はない。

温調手段のうち、少なくともマイクロ流路チップと近接（好ましくは密着）する部分は、熱伝導性の高い金属材料で作製することが好ましい。なお、基材と上部構造体とを貼り合わせてマイクロ流路チップが作製されている場合、温調手段に接する基材及び／又は上部構造体の厚さを薄くすると、マイクロ流路チップに設けた流路への熱伝導をより効率的に行なえるので、好ましい。温調手段は、少なくとも、標的物質の反応場であるエマルジョン保持流路を温調できればよいが、相液供給部及び流路も温調できると、標的分子の非特異的反応を抑制できる点で好ましい。具体例として、標的物質の反応が核酸増幅反応の場合、各保持部や流路における温度を、エマルジョン保持流路における標的物質の反応温度よりも高くなるよう、温調手段で温調することで、プライマー／プローブ同士の非特異的なアニールを低減することができる。また、マイクロ流路チップの底面を温調手段によって反応温度に加熱し、かつ光を透過する材料でマイクロ流路チップ上面基板を作製し上面から透過光検出を行う場合、各相液供給前の空のマイクロ流路チップの位置並びに／又は流路構造及び／若しくはチップ内外のゴミの評価、各相液を供給する際の流路内の挙動並びに／又は送液中のエマルジョン生成の挙動の評価、並びに反応中のエマルジョンのシグナル検出結果を利用したデジタル検出の定量上限の向上を装置上簡便に行えるため好ましい。

以下で、実施例を用いて、本発明をさらに詳細に説明する。本発明は、これらの記載に限定されない。

≪実施例１－１≫
≪マイクロ流路チップの作製≫
フォトリソグラフィー及びソフトリソグラフィー技術を用いて、マイクロ流路チップを作製した。具体的な手順を以下に示す。

（１）４インチベアシリコンウェハ（フィルテック社）上へ、フォトレジストＳＵ－８ ３０５０（Ｍｉｃｒｏｃｈｅｍ社）を滴下後、スピンコーター（ＭＩＫＡＳＡ社）を用いてフォトレジスト薄膜を形成した。

（２）マスクアライナー（ウシオ電機社）と、マイクロ流路チップの流路パターンを形成したクロムマスクとを用いて、流路パターンをフォトレジスト膜へ形成させた後、ＳＵ－８ Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ（Ｍｉｃｒｏｃｈｅｍ社）を用いて流路パターンを現像することで、マイクロ流路チップを構成する流路の鋳型を作製した。

（３）ＳＵ－８への吸着を抑えるために、Ｔｒｉｃｈｌｏｒｏ（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ－ｏｃｔｙｌ）ｓｉｌａｎｅ（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社）による蒸着表面処理を行なった。

（４）上記（３）の処理を行なった鋳型へ、ＳＹＬＧＡＲＤ ＳＩＬＩＣＯＮＥ ＥＬＡＳＴＯＭＥＲ ＫＩＴ（東レ・ダウコーニング社）を用いて調製した未硬化のシロキサンモノマーと重合開始剤との混合物（重量比１０：１）を流し込み、８０℃で２時間加熱することで、流路の形状が転写されたポリマー（ＰＤＭＳ）基板を作製した。

（５）得られたポリマー基板を鋳型から慎重に剥がし、カッターで成形後、パンチャーを用いて、分散相液保持部及び連続相液保持部、並びに排出口を形成した。

（６）保持部及び排出口を形成したポリマー基板並びにカバーガラス（松浪硝子社）を酸素プラズマ発生装置（メイワフォーシス社）で表面処理後、ＰＤＭＳ基板のパターン面とカバーガラスとを貼り合わせた。作製したチップは、デシケーター内に保存した。

作製したマイクロ流路チップは、縦３４ｍｍ×横７５ｍｍの大きさであり、分散相液保持部としてはφ４ｍｍの穴を、連続相液保持部としてはφ８ｍｍの穴を、排出口としてはφ１．５ｍｍの穴を、それぞれ有していた。

（流路構造）
マイクロ流路チップは、２つの分散相液保持部、（第一分散相液流路、第二分散相液流路、及び分散相液合流部を有する）分散相液流路、連続相液保持部、２つの連続相液流路、エマルジョン形成部、エマルジョン流路、エマルジョン保持流路、及び排出口を有していた。２つの分散相液保持部が、第一又は第二分散相液流路を介して、エマルジョン形成部に接続しており、連続相液保持部が、２つの連続相液流路を介して、エマルジョン形成部に接続しており、エマルジョン形成部が、エマルジョン流路を介して、エマルジョン保持流路に接続しており、エマルジョン保持流路が、排出口に接続していた。

実施例で使用したマイクロ流路チップは、下記の詳細な構造を有していた。

第一分散相液流路及び第二分散相液流路は高さ８０μｍ、幅１００μｍ、長さ３０ｍｍの蛇行を含む流路であり、分散相液合流部で合流し、８０μｍの流路幅に狭窄され、エマルジョン形成部に合流する。

第一分散相液流路、第二分散相液流路、及び分散相液合流部は、それぞれ、本発明に係る第１液流路、第２液流路、及び合流部である。

２つの連続相液流路はそれぞれ屈曲部を二箇所有した高さ８０μｍ、幅１００μｍ、長さ３０ｍｍの直線流路であり、エマルジョン形成部において、分散相液合流部と２つの連続相液流路とが角度９０度で十字に交差しており、反応液と非混和性液体（オイル）とが合流し、液滴を形成するようになっている。

エマルジョン流路は、エマルジョン形成部に近接する部分で幅８０μｍ×長さ１００μｍ、その下流部分で幅２００μｍ×長さ６８０μｍの直線流路であり、さらにその下流部分ではＲ２７５μｍの円弧曲線で構成された蛇行を含めた幅２００μｍ×長さ１１．５ｍｍの撹拌用流路であり、エマルジョン保持流路に連結する。

エマルジョン保持流路は、流路高さ１３０μｍ、幅２ｍｍ、長さ３５０ｍｍの蛇行流路であり、幅２ｍｍ、長さ１０ｍｍの排出口連通流路を介して、排出口に直接つながっている。エマルジョン保持流路の体積は、９１μＬであった。

（障壁）
図７ａは、実施例１－１で用いたマイクロ流路チップのうち、合流部付近の流路構造の写真である。実施例１－１で用いたマイクロ流路チップは、第１液流路７１４及び第２液流路７１５それぞれと、合流部７１６との間に、第１障壁及び第２障壁（段差構造）を有していた。

具体的には、第１液流路７１４及び第２液流路７１５が合流部７１６に接続している箇所において、第１液流路７１４及び第２液流路７１５が、それぞれ、合流部７１６よりも小さい流路高さを有しており、それによって、それぞれの流路と合流部との間に段差構造が形成されるようになっていた。より詳細には、第１液流路及び第２液流路に隣接する部位における合流部の流路高さが７０μｍである一方で、合流部に隣接する部位における第１液流路及び第２液流路の流路高さがいずれも５０μｍであった。これによって、２０μｍの段差を有する段差構造が形成されていた。

第１液流路及び第２液流路に隣接する部位における合流部の流路幅は、２８０μｍであり、合流部に隣接する部位における第１液流路及び第２液流路の流路幅は、それぞれ５０μｍであった。

さらに、第１液流路及び第２液流路それぞれの２つの側部壁面は、いずれも、合流部の壁面と、約９０°の角度を有する角部を形成して接続しており、それによって、壁面に角が形成されるようになっていた。

このように、実施例１－１に係るマイクロ流路チップの第１障壁及び第２障壁は、第１液流路を進行する第１の液体が合流部へ進入することを阻害し、かつ、第２液流路を進行する第２の液体が合流部へ進入することを阻害するように構成されていた。

さらに、実施例１－１に係るマイクロ流路チップは、第１の液体及び第２の液体が互いに接触することによって、これらの液体が第１障壁及び第２障壁を超えて合流部へと進行することが促進されるように構成されていた。

具体的には、合流部７１６における第１液流路７１４の開口部と第２液流路７１５の開口部とが互いに比較的近い距離で隣り合って配置されており、これにより、障壁で停止又は減速した第１の液体及び第２の液体が、互いに接触し、それによって、合流部への進行が促進されるようになっていた。

より詳細には、図７ａで見られるとおり、第１液流路７１４の側部壁面と、第２液流路７１５の側部壁面とが、幅方向Ｗにおける長さ５０μｍの流路接続壁面を介して互いに接続されていた。換言すると、第１液流路７１４及び第２液流路７１５が、それぞれ、合流部の壁面に設けられた第１開口部及び第２開口部を介してそれぞれ接続しており、これらの開口部の間の距離が、５０μｍであった。

（流路閉塞性の評価）
上記のマイクロ流路チップを用いて、流路閉塞性を調べた。

具体的には、マイクロ流路チップの流路が気体で充填されている状態において、２つの分散相液保持部の一方のみに水溶液（後述する開始液と同じ組成を有する水溶液）を供給して、第１液流路である第一分散相液流路を通して分散相液合流部にまで進行させ、その一方で、第２液流路である第二分散相液流路には液体を流さずに空のまま（気体で充填されたまま）にした。

そして、第一分散相液流路を通って合流部に進入した水溶液が、気体で充填されている第二分散相液流路に進入するまでの時間（流路閉塞時間）を計測した。

その結果、流路閉塞時間は、５２７±４５秒（ｎ＝４）であった。すなわち、第１液流路を進行する液体が合流部に進入してさらに第２液流路に進入するまでに、５２７±４５秒の時間を要した。

≪比較例１≫
（流路閉塞性の評価）
比較例１では、合流部周辺の流路構造が異なること以外は、実施例１－１のマイクロ流路チップと同様の構成を有するマイクロ流路チップを製造した。図７ｂに、比較例１で用いたマイクロ流路チップの合流部周辺の流路構造を示す。比較例１のマイクロ流路チップでは、分散相液合流部７１６ｂにおいて、第１液流路である第一分散相液流路７１４ｂの開口部（第１開口部）と、第２液流路である第二分散相液流路７１５ｂの開口部（第２開口部）とが形成する角が、倍率５０倍の顕微鏡で確認しても略直角であった（実質的に離間していなかった）。また、第一分散相液流路７１４ｂの流れ方向と、第二分散相液流路７１５ｂの流れ方向とが、平行ではなく、角度（９０°）を形成していた。また、第一分散相液流路７１４ｂ及び第二分散相液流路７１５ｂと、分散相液合流部７１６ｂとの間には、障壁（段差構造）は設けられていなかった。

比較例１に係るこのマイクロ流路チップを用いて、実施例１－１と同様にして流路閉塞時間を計測したところ、４．４±３．２秒（ｎ＝７）で流路閉塞が起こった。

上記の結果から、実施例１－１のマイクロ流路チップでは、合流部に単独で到達した液体が合流部に進入して他方の流路を閉塞することが、特に良好に抑制されていることが分かる。

≪実施例１－２≫
（エマルジョンの生成及び保持）
次に、実施例１－１に係る上記のマイクロ流路チップを用いて、本発明に従って、エマルジョンの生成及び保持を行った。詳細を下記の（１）～（７）に示す。

（分散相液）
（１）分散相液保持部に導入する分散相液として、下記の２種類の組成の水溶液（「開始液」及び「反応液」）を調製した。なお、下記組成の水溶液は、核酸増幅反応の１つであるＴＲＣ反応を使用する際の反応開始液の組成を模している。

（開始液）
３６．８ｍＭ 塩化マグネシウム
１８０．０ｍＭ 塩化カリウム
０．２％（ｗ／ｖ） Ｔｗｅｅｎ ２０（「Ｔｗｅｅｎ」は登録商標）
１８．０％（ｖ／ｖ） ＤＭＳＯ
５．０％（ｖ／ｖ） グリセロール

（反応液）
０．２％（ｗ／ｖ） Ｔｗｅｅｎ ２０（「Ｔｗｅｅｎ」は登録商標）
３００ｎＭ トレハロース
５．０％（ｖ／ｖ） グリセロール

（２）ＴＲＣ反応温度である４６℃で加熱したガラスヒーター（ブラスト社）を倒立型顕微鏡ＩＸ７１（オリンパス社）に設置して、その上にマイクロ流路チップを設置してテープで固定した。

（３）送液手段として、ペリスタポンプ（高砂工業）、電磁弁（高砂工業）、圧力センサ（キーエンス社）で構成された、２００ｍＬ容量のタンク内の圧力を－１～－１０ｋＰａに制御できる装置を使用した。このタンクとマイクロ流路チップの排出口とをＰＴＦＥチューブ（ニチアス社）で接続し、タンク内の圧力を開放することによって、チップに圧力差（陰圧）を適用する。

（４）２つの分散相液保持部に、反応液及び開始液を、２．０～２０．０μＬのピペットマンを使用して、それぞれ１９μＬずつ滴下した。反応液及び開始液は、それぞれ、気体で充填された第１分散相液流路及び第２分散相液流路を通って、気体で充填された合流部に向かって進行した。

（５）反応液及び開始液を滴下してから４００秒後に、連続相液保持部に、ピペットマン（ギルソン社）を使用して、連続相液としてのＤｒｏｐｌｅｔ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒオイル ｆｏｒ ＥｖａＧｒｅｅｎ（Ｂｉｏｒａｄ社、以下、単にオイルとも表記する）を３００μＬ滴下した。
なお、上記のピペットマンは、最大許容誤差が±０．０６μＬに校正されたものを使用した。

（６）オイル滴下から１０秒後に、あらかじめ排出口に接続された上記タンク内の圧力を－５ｋＰａに調整した状態で、陰圧を適用して、液滴生成及び保持を開始した。なお、送液中の各相液保持部は、大気圧開放された状態とした。

（７）オイルと空気との界面（エマルジョンと空気との界面）がエマルジョン保持流路の下流末端部に到達した後（陰圧の適用から約１４０秒後）で、排出口に印加されていた陰圧を常圧開放し、送液を停止した。

（２つの液体の合流）
デジタルＣＭＯＳカメラ（ＯＲＣＡ－ＦＬＡＳＨ（商品名）、浜松フォトニクス社）を用いて、合流部における２つの液体（反応液及び開始液）の合流のようすを明視野画像として取得した（図８）。

図８は、タイムラプス画像であり、図中の数字（１～９）の順番で時間が経過している。図中のカッコ内の値は、経過時間（秒）である。図８で見られるとおり、第１液流路及び第２液流路をそれぞれ通って合流部へと流れる２つの液体（反応液及び開始液）は、気泡を生ずることなく合流部で合流した。また、合流した液体は、気泡を生ずることなく、合流部内に存在していた気体を置換した。

特に、図８で見られるとおり、第１液流路及び第２液流路をそれぞれ通って合流部へと流れる２つの液体が、それぞれの流路と合流部との間に設けられた障壁で留まっている（すなわち進行が遅くなっている）ようすが観察された。

さらに、図８で見られるとおり、それぞれの流路と合流部との間に設けられた障壁で留まっている液体が、第１液流路と第２液流路との間の流路接続壁面を介して互いに接触することによって、合流部へのこれらの液体の進行が促進され、合流部を下流側方向へと流れていく様子が観察された。

（エマルジョンの生成）
デジタルＣＭＯＳカメラ（ＯＲＣＡ－ＦＬＡＳＨ（商品名）、浜松フォトニクス社）を用いて、送液開始時のエマルジョンの生成のようすを明視野画像として取得した（図９）。

図９で見られるとおり、実施例１－２では、良好にエマルジョンの生成を行うことができた。

以上のとおり、実施例１－２では、気体で充填されている流路内で２つの水溶液を合流させているにも関わらず、液体の合流に伴って気泡が発生することなく、マイクロ流路チップにおける良好な処理（液滴の生成）を行うことができた。

１０ マイクロ流路チップ
１０２、１０３ 導入口
１１４ 第１液流路
１１５ 第２液流路
１１６ 合流部
１３０ 下流側流路
１５０ 排出口

２１４ａ、２１４ｂ 第１液流路
２１５ａ、２１５ｂ 第２液流路
２２ａ、２２ｂ 第１障壁
２４ａ、２４ｂ 第２障壁
２１６ａ、２１６ｂ 合流部
２７ａ 流路接続部
２７ｂ 流路接続壁
β１、β２ 第１液流路の側部壁面と合流部の側部壁面との角度

３１４ 第１液流路
３１５ 第２液流路
３２ 障壁（段差構造）
３１６ 合流部
４７ 接続壁面

５１４ 第１液流路
５１５ 第２液流路
５１６ 合流部
５１５ｂ 第２液流路の壁面と合流部の壁面との接続部
５２ 障壁
５８ 接触領域

６０ マイクロ流路チップ
６０１ 連続相液保持部
６０２ 第一分散相液保持部
６０３ 第二分散相液保持部
６１１ 連続相液流路
６１２ 第一連続相液流路
６１３ 第二連続相液流路
６１４ 第一分散相液流路
６１５ 第二分散相液流路
６１６ 分散相液合流部
６２０ エマルジョン形成部（液滴生成部）
６３０ エマルジョン流路
６４０ エマルジョン保持流路（液滴保持部）
６５０ 排出口

７１４、７１４ｂ 第一分散相液流路（第１液流路）
７１５、７１５ｂ 第二分散相液流路（第２液流路）
７１６、７１６ｂ 分散相液合流部（合流部）
７１２、７１３ 連続相液流路
７３０ エマルジョン流路

Ｗ 幅方向
Ｌ 長さ方向
Ｈ 高さ方向

Ａ－Ａ’ 切断線

Claims (12)

1. 流路内で２以上の液体を合流させるように構成されているマイクロ流路チップであって、
   第１の液体のための第１液流路、第２の液体のための第２液流路、及び、これらの流路が流通する合流部を有しており、
   前記第１液流路及び前記第２液流路のうちの少なくとも１つと、前記合流部との間に、１以上の障壁が設けられており、
   前記１以上の障壁は、前記合流部が気体で充填されているときに、前記第１の液体が前記合流部へ進入することを阻害し、かつ／又は前記第２の液体が前記合流部へ進入することを阻害するように構成されており、かつ、
   前記マイクロ流路チップは、前記第１の液体及び前記第２の液体が互いに接触することによって、気体で充填されている前記合流部へのこれらの液体の進入が促進されるように構成されている、
   マイクロ流路チップ。
2. 前記第１液流路と前記合流部との間に、前記第１の液体が前記合流部に進入することを阻害する第１の障壁が設けられており、かつ／又は
   前記第２液流路と前記合流部との間に、前記第２の液体が前記合流部に進入することを阻害する第２の障壁が設けられている、
   請求項１に記載のマイクロ流路チップ。
3. 前記第１液流路の側部壁面と、前記第２液流路の側部壁面とが、互いに直接に接続している、請求項１又は２に記載のマイクロ流路チップ。
4. 前記第１液流路の側部壁面と前記第２液流路の側部壁面とを互いに接続する流路接続壁面によって、前記合流部への前記第１液流路の開口部と、前記合流部への前記第２液流路の開口部とが、１００μｍ未満の距離で互いに離間しており、それによって、前記合流部が気体で充填されているときに、前記第１の液体及び前記第２の液体が前記流路接続壁面を介して互いに接触できるようになっている、請求項１又は２に記載のマイクロ流路チップ。
5. 前記第１液流路と前記第２液流路とが、接触領域を介して互いに接続しており、
   前記接触領域は、前記第１の液体と前記第２の液体との間の接触を促進するように構成されており、かつ、前記第２液流路への前記第１の液体の進入、及び前記第１液流路への前記第２の液体の進入を抑制するように構成されており、
   前記接触領域は、１つの前記障壁を介して、前記合流部に接続している、
   請求項１に記載のマイクロ流路チップ。
6. 前記１以上の障壁が、段差構造である、請求項１又は２に記載のマイクロ流路チップ。
7. 前記２以上の液体の少なくともいずれかが、水溶液である、請求項１又は２に記載のマイクロ流路チップ。
8. 陰圧源を接続するための陰圧源接続部を有し、かつ、前記陰圧源から適用される陰圧によって、流路内で液体を進行させることができるように構成されている、請求項１又は２に記載のマイクロ流路チップ。
9. エマルジョン形成部をさらに有する、請求項１又は２に記載のマイクロ流路チップ。
10. エマルジョン保持流路をさらに有する、請求項１又は２に記載のマイクロ流路チップ。
11. 前記第１液流路及び前記第２液流路が、分散相液のための流路である、請求項９に記載のマイクロ流路チップ。
12. エマルジョン充填法で用いるための、請求項９に記載のマイクロ流路チップ。