JP7071056B2 - 液体送液方法および液体送液装置 - Google Patents

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Description

流路が形成された検体処理チップへ液体を送液する液体送液方法および液体送液装置に関する。
マイクロ流路が形成された検体処理チップを用いて正確な処理を行う場合には、流路を流れる液体の流量を精度よく制御する必要がある。従来、流量センサを流路上に設置し、流路に導入する検体溶液を送液する方法が知られている（たとえば、非特許文献１参照）。この非特許文献１の送液方法では、図６０に示すように、センサ５０６により検体溶液の流量を測定し、測定した検体溶液の流量を制御部５０１がフィードバック制御することにより流路５０５への検体溶液の流量制御が行われている。
非特許文献１のような送液方法では、複数の検体を処理するときには、検体が変わるごとに流量センサを含めて検体導入系統の洗浄を十分行うか、または、流量センサを含む検体導入系統を未使用のものに取り換えるか（ディスポーザブル）などの対策が必要である。洗浄が不十分である場合にはコンタミネーションが発生するという不都合がある。
そこで、流路に導入する液体に空気圧を作用させて送液する方法が知られている（たとえば、非特許文献２参照）。この非特許文献２の送液方法では、図６１に示すように、ポンプ５０２が出力した空気圧をセンサ５０３により測定し、測定した空気圧を制御部５０１がフィードバック制御することにより流路５０５へ導入する液体の流量制御が行われている。
ＡＵＴＥＢＥＲＴ，Ｊｕｌｉｅｎ，ｅｔ ａｌ． Ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ－Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｂｉｏｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｆｉｎｅｄ Ｎａｎｏｌｉｔｅｒ Ｖｏｌｕｍｅｓ ｏｆ Ｒｅａｇｅｎｔｓ． Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０１６，８８．６：３２３５－３２４２． ＹＵＮ， Ｈｏｙｏｕｎｇ，ｅｔ ａｌ． Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｍｕｌｔｉ－Ｍｏｌｅｃｕｌｅ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｕｓｉｎｇ Ｖｏｒｔｅｘ－Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｏｒａｔｉｏｎ． Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ ２０１３．１３．１４： ２７６４－２７７２．
非特許文献２の送液方法では、検体が変わるごとに流量センサを含めて検体導入系統の洗浄を十分行うか、または、流量センサを含む検体導入系統を未使用のものに取り換えるか（ディスポーザブル）などの対策を行わなくても、コンタミネーションの発生を防止することができるものの、流量の測定対象の流体が気体であることから、僅かな圧変動で体積変化が生じるため、流路に導入する液体の流れを精度よく制御することが困難であるという問題点がある。
この発明は、流路が形成された検体処理チップにより液体の処理を行う場合に、複数の検体を処理する場合の検体コンタミネーションの発生を防止しつつ、検体試料や試薬などのチップ内流路へ導入する液体の流れを精度よく制御する液体送液方法および液体送液装置を提供することに向けたものである。
この発明の第１の局面による液体送液方法は、流路（２０１）が形成された検体処理チップ（２００）を受け入れ、蓋によって検体処理チップを上方から覆うことによって、蓋の下面に設けられたコネクタを介して検体処理チップの収容部に接続される液体送液装置を用いた、検体処理チップへの液体送液方法であって、検体処理チップ（２００）内の流路（２０１）に導入する第１の液体（２１）とは異なる第２の液体（２２）であって、コネクタを介して収容部に送液される第２の液体の流れを計測し、計測した流れに基づいて第２の液体（２２）の流れを一定の流量である第１流量に制御し、第１流量に制御された第２の液体（２２）により、第２の液体に直接接触した状態の第１の液体（２１）を収容部から流路に押し出すことで、第１流量よりも多い第２流量に制御された第３の液体が流れる流路（２０１）に第１の液体を一定の流量で導入して、第１の液体を分散質とし、第３の液体を連続相とするエマルジョンを形成する。
第１の局面による液体送液方法では、上記のように、計測した第２の液体（２２）の流れに基づいて第２の液体（２２）の流れを制御し、流れが制御された第２の液体（２２）により第１の液体（２１）を検体処理チップ（２００）内の流路（２０１）に導入する。これにより、第１の液体（２１）が第２の液体（２２）により送液されるので、第１の液体（２１）を気体の圧力を作用させて送液する場合と異なり、第２の液体（２２）が圧縮されるのを抑制することができる。これにより、第１の液体（２１）の流れを精度よく制御することができる。また、第２の液体（２２）の流れを計測して、フィードバック制御することができるので、第１の液体（２１）の流路中にセンサを設ける必要がない。これにより、複数の第１の液体（２１）に対して検体処理チップ（２００）により処理を行う場合でも、処理毎にセンサが設けられた流路を洗浄したり、交換したりする必要がない。その結果、複数の検体を処理する場合の検体コンタミネーションの問題を効果的に解決することができる。これらにより、流路（２０１）が形成された検体処理チップ（２００）により液体の処理を行う場合に、複数の検体を処理する場合の検体コンタミネーションの発生を防止しつつ、検体試料や試薬などのチップ内流路（２０１）へ導入する液体の流れを精度よく制御することができる。このような効果は、流れの制御が細かくなるマイクロ流路に第１の液体（２１）を供給して処理する場合に、特に有効である。
上記第１の局面による液体送液方法において、好ましくは、第２の液体（２２）の流れの制御によって、検体処理チップ（２００）内の流路（２０１）に導入される第１の液体（２１）の流れを制御する。このように構成すれば、気体に比べて圧縮されにくい液体である第２の液体（２２）の流れの制御により、第１の液体（２１）の流れを制御することができるので、第１の液体（２１）の流路（２０１）に流れを計測するセンサを設けることなく、第１の液体（２１）の流れを精度よく制御することができる。
上記第１の局面による液体送液方法において、好ましくは、流れを計測することは、流量、流速および圧力のうち少なくとも１つを計測することである。なお、流量は、単位時間あたりに通過する液体の体積または質量である。また、流速は、液体の代表する線速度である。代表する線速度は、たとえば、平均速度、最大速度などである。圧力は、液体の圧力である。このように構成すれば、第２の液体（２２）の流量、流速および圧力のうち少なくとも１つを含む流れを制御して、第１の液体（２１）の流量、流速および圧力のうち少なくとも１つを含む流れを精度よく制御することができる。
上記第１の局面による液体送液方法において、好ましくは、第２の液体（２２）は、第１の液体（２１）に対して非混和性を有する液体である。なお、第２の液体（２２）が第１の液体（２１）に対して非混和性を有している場合、第２の液体（２２）が第１の液体（２１）に接した場合に、境界が生じ、２つの相が形成される。たとえば、第２の液体（２２）は、第１の液体（２１）に対して、１体積％未満の溶解性を有している。つまり、非混和性とは、完全に混ざらない状態の性質のみならず、略混ざらない状態の性質も含む。つまり、第２の液体（２２）は、第１の液体（２１）に対して僅かであれば混ざってもよい。このように構成すれば、第１の液体（２１）に対して第２の液体（２２）を接触させた場合でも、第１の液体（２１）に第２の液体（２２）が混ざって第１の液体（２１）が希釈されたり、不純物が混入したりするのを抑制することができる。
この場合、好ましくは、第１の液体（２１）は、水相および油相のうち一方の液体であり、第２の液体（２２）は、水相および油相のうち他方の液体である。このように構成すれば、第１の液体（２１）と第２の液体（２２）とのうち、一方を油相にして、他方を水相にすることによって、第１の液体（２１）と第２の液体（２２）とを容易に混ざりにくくすることができる。
上記第２の液体（２２）が第１の液体（２１）に対して混ざりにくい液体である場合において、好ましくは、第２の液体（２２）は、第１の液体（２１）と比重が異なる液体である。このように構成すれば、第１の液体（２１）が収容された容器に第２の液体（２２）を導入した場合でも、比重の違いにより、第１の液体（２１）と第２の液体（２２）とを上下に分離することができる。
上記第１の局面による液体送液方法において、好ましくは、第２の液体（２２）は、検体処理チップ（２００）により複数の検体を処理する場合の各検体の処理に共通して使用される液体である。このように構成すれば、第２の液体（２２）の流れを計測するセンサ（１２）を設ける流路を、検体毎に洗浄したり、交換したりする必要がない。これにより、センサ（１２）を設ける数を最小限にすることができるとともに、作業を簡素化することができる。
上記第１の局面による液体送液方法において、好ましくは、第１の液体（２１）は、検体処理チップ（２００）により複数の検体を処理する場合に、各検体毎に液体の組成または対象成分の由来が互いに異なる液体である。このように構成すれば、成分が互いに異なる第１の液体（２１）の流路（２０１）を検体毎に異なるようにすることにより、異なる検体が混ざり合うのを抑制することができる。
上記第１の局面による液体送液方法において、好ましくは、第１の液体（２１）は、検体、試薬および粒子のうち少なくとも１つを含む溶液である。このように構成すれば、検体、試薬および粒子のうち少なくとも１つを含む溶液の流れを精度よく制御して送液することができる。
この場合、好ましくは、第１の液体（２１）は、血液に由来する核酸、磁性粒子およびポリメラーゼ連鎖反応用試薬を含む溶液である。このように構成すれば、血液に由来する核酸、磁性粒子およびポリメラーゼ連鎖反応用試薬を含む溶液の流れを精度よく制御して送液することができる。
上記第１の局面による液体送液方法において、好ましくは、第２の液体（２２）は、室温において液体状態である油類を含む液体である。なお、室温とは、約２０℃の温度であり、０℃以上４０℃以下の範囲の温度を含む。このように構成すれば、室温において、第１の液体（２１）を処理する場合に、液体状態の第２の液体（２２）により、第１の液体（２１）を容易に送液することができる。
上記第１の局面による液体送液方法において、好ましくは、第１の液体（２１）を、０．１μＬ／分以上５ｍＬ／分以下の流量で検体処理チップ（２００）内の流路（２０１）に導入する。このように構成すれば、０．１μＬ／分以上５ｍＬ／分以下の第１の液体（２１）の流量を精度よく制御することができる。
この場合、好ましくは、第１の液体（２１）を、０．１μＬ／分以上１ｍＬ／分以下の流量で検体処理チップ（２００）内の流路（２０１）に導入する。このように構成すれば、１ｍＬ／分以下の流量で第１の液体（２１）を送液することにより、ＩＶＤにおける高いスループットを実現することができる。
上記第１の局面による液体送液方法において、好ましくは、検体処理チップ（２００）内の第３の液体としての分散媒が流れる流路（２０１）に、第１の液体（２１）を導入してエマルジョンの形成を行い、エマルジョンの形成では、第１の液体（２１）を分散質として６００個／分以上６億個／分以下の割合で形成する。なお、エマルジョンは、液体の微粒子が分散質として、非混和の他の液体に分散した乳状の液体である。また、エマルジョンは、分散媒と、分散質とを含む。分散媒は、分散質を取り囲み連続相を形成する。分散質は、分散媒に対して液滴状に分散している。このように構成すれば、第１の液体（２１）の流れを精度よく制御して第１の液体（２１）を分散質としてエマルジョンを形成することができるので、分散質の粒径のばらつきを抑制することができる。また、６００個／分以上６億個／分以下の割合で、粒径の揃ったエマルジョンを効率よく形成することができる。
この場合、好ましくは、エマルジョンの形成では、第１の液体（２１）を分散質として３０００個／分以上１８００万個／分以下の割合で形成する。このように構成すれば、３０００個／分以上１８００万個／分以下の割合で、粒径の揃ったエマルジョンをより効率よく形成することができる。
上記第１の局面による液体送液方法において、好ましくは、検体処理チップ（２００）内の第３の液体としての分散媒が流れる流路（２０１）に、第１の液体（２１）を導入してエマルジョンの形成を行い、エマルジョンの形成では、平均粒径が０．１μｍ以上５００μｍ以下の分散質を第１の液体（２１）により形成する。このように構成によれば、第１の液体（２１）の流れを精度よく制御して第１の液体（２１）を分散質としてエマルジョンを形成することができるので、分散質の粒径のばらつきを抑制することができる。また、平均粒径が０．１μｍ以上５００μｍ以下の粒径の揃ったエマルジョンを効率よく形成することができる。
この場合、好ましくは、エマルジョンの形成では、平均粒径が０．１μｍ以上２００μｍ以下の分散質を第１の液体（２１）により形成する。このように構成すれば、バイオ測定に適した平均粒径が２００μｍ以下の分散質のエマルジョンを効率よく形成することができる。
上記第１の局面による液体送液方法において、好ましくは、検体処理チップ（２００）内に形成された流路（２０１）は、断面積が０．０１μｍ2以上１０ｍｍ2以下である。なお、流路（２０１）における断面積とは、流路（２０１）における液体の流通方向に直交する断面における断面積である。このように構成すれば、小さい流れで一定に保つのが困難である場合でも、流れを細かく制御して送液することができるので、断面積が０．０１μｍ2以上１０ｍｍ2以下の小さい断面積の流路（２０１）に小さい流れの第１の液体（２１）を送液する場合でも、精度よく流れを制御して送液することができる。
この場合、好ましくは、検体処理チップ（２００）内に形成された流路（２０１）は、断面積が０．０１μｍ2以上１ｍｍ2以下である。このように構成すれば、断面積が１ｍｍ2以下の流路（２０１）により小さい流れの第１の液体（２１）を送液する場合でも、精度よく流れを制御して送液することができる。
上記検体処理チップ（２００）内に形成された流路（２０１）の断面積が０．０１μｍ2以上１ｍｍ2以下である構成において、好ましくは、検体処理チップ（２００）内に形成された流路（２０１）は、高さが１μｍ以上５００μｍ以下であり、幅が１μｍ以上５００μｍ以下である。このように構成すれば、高さが１μｍ以上５００μｍ以下であり、幅が１μｍ以上５００μｍ以下の小さい流路（２０１）に第１の液体（２１）を送液する場合でも、精度よく流れを制御して送液することができる。
この場合、好ましくは、検体処理チップ（２００）内に形成された流路（２０１）は、高さが１μｍ以上２５０μｍ以下であり、幅が１μｍ以上２５０μｍ以下である。このように構成すれば、高さが１μｍ以上２５０μｍ以下であり、幅が１μｍ以上２５０μｍ以下のより小さい流路（２０１）に第１の液体（２１）を送液する場合でも、精度よく流れを制御して送液することができる。
上記第１の局面による液体送液方法において、好ましくは、検体処理チップ（２００）内の流路（２０１）へは、第１の液体（２１）を含む複数種類の液体が導入される。このように構成すれば、検体処理チップ（２００）内に導入される他の液体と第１の液体（２１）との相対量を精度よく制御することができるので、検体処理チップ（２００）における処理を精度よく行うことができる。
この発明の第２の局面による液体送液装置（１００）は、流路（２０１）が形成された検体処理チップ（２００）を受け入れ、蓋によって検体処理チップを上方から覆うことによって、蓋の下面に設けられたコネクタを介して検体処理チップの収容部へ液体を送液するための液体送液装置（１００）であって、検体処理チップ（２００）内の流路（２０１）に導入する第１の液体（２１）とは異なるとともに、コネクタを介して収容部に送液される第２の液体（２２）の流れを計測するためのセンサ（１２）と、計測した流れに基づいて第２の液体（２２）の流れを一定の流量である第１流量に制御する制御部（１０）と、第１流量に制御された第２の液体（２２）により、第２の液体に直接接触した状態の第１の液体（２１）を収容部から流路に押し出すことで、第１流量よりも多い第２流量に制御された第３の液体が流れる流路（２０１）に第１の液体を一定の流量で導入して、第１の液体を分散質とし、第３の液体を連続相とするエマルジョンを形成する送液部（１１）と、を備える。
第２の局面による液体送液装置（１００）では、上記のように、検体処理チップ（２００）内の流路（２０１）に導入する第１の液体（２１）とは異なる第２の液体（２２）の流れを計測するためのセンサ（１２）と、計測した流れに基づいて第２の液体（２２）の流れを制御する制御部（１０）と、制御された流れに基づいて送液する第２の液体（２２）により第１の液体（２１）を検体処理チップ（２００）内の流路（２０１）に導入する送液部（１１）とを設ける。これにより、第１の液体（２１）が第２の液体（２２）により送液されるので、第１の液体（２１）を気体の圧力を作用させて送液する場合と異なり、第２の液体（２２）が圧縮されるのを抑制することができる。これにより、第１の液体（２１）の流れを精度よく制御することができる。また、第２の液体（２２）の流れを計測して、フィードバック制御することができるので、第１の液体（２１）の流路中にセンサを設ける必要がない。これにより、複数の第１の液体（２１）に対して検体処理チップ（２００）により処理を行う場合でも、処理毎にセンサが設けられた流路を洗浄したり、交換したりする必要がない。その結果、複数の検体を処理する場合の検体コンタミネーションの問題を効果的に解決することができる。これらにより、流路（２０１）が形成された検体処理チップ（２００）により液体の処理を行う場合に、複数の検体を処理する場合の検体コンタミネーションの発生を防止しつつ、検体試料や試薬などのチップ内流路（２０１）へ導入する液体の流れを精度よく制御することができる。このような効果は、流れの制御が細かくなるマイクロ流路に第１の液体（２１）を供給して処理する場合に、特に有効である。
上記第２の局面による液体送液装置（１００）において、好ましくは、制御部（１０）は、送液部（１１）による第２の液体（２２）の送液の流れを制御することにより、検体処理チップ（２００）内の流路（２０１）に導入される第１の液体（２１）の流れを制御する。このように構成すれば、気体に比べて圧縮されにくい液体である第２の液体（２２）の流れの制御により、第１の液体（２１）の流れを制御することができるので、第１の液体（２１）の流路（２０１）に流れを計測するセンサを設けることなく、第１の液体（２１）の流れを精度よく制御することができる。
上記第２の局面による液体送液装置（１００）において、好ましくは、センサは、流量、流速および圧力のうち少なくとも１つを計測して、流れを計測する。なお、流量は、単位時間あたりに通過する液体の体積または質量である。また、流速は、液体の代表する線速度である。代表する線速度は、たとえば、平均速度、最大速度などである。圧力は、液体の圧力である。このように構成すれば、第２の液体（２２）の流量、流速および圧力のうち少なくとも１つを含む流れを制御して、第１の液体（２１）の流量、流速および圧力のうち少なくとも１つを含む流れを精度よく制御することができる。
上記第２の局面による液体送液装置（１００）において、好ましくは、第２の液体（２２）は、第１の液体（２１）に対して非混和性を有する液体である。なお、第２の液体（２２）が第１の液体（２１）に対して非混和性を有している場合、第２の液体（２２）が第１の液体（２１）に接した場合に、境界が生じ、２つの相が形成される。たとえば、第２の液体（２２）は、第１の液体（２１）に対して、１体積％未満の溶解性を有している。つまり、非混和性とは、完全に混ざらない状態の性質のみならず、略混ざらない状態の性質も含む。つまり、第２の液体（２２）は、第１の液体（２１）に対して僅かであれば混ざってもよい。このように構成すれば、第１の液体（２１）に対して第２の液体（２２）を接触させた場合でも、第１の液体（２１）に第２の液体（２２）が混ざって第１の液体（２１）が希釈されたり、不純物が混入したりするのを抑制することができる。
この場合、好ましくは、第１の液体（２１）は、水相および油相のうち一方の液体であり、第２の液体（２２）は、水相および油相のうち他方の液体である。このように構成すれば、第１の液体（２１）と第２の液体（２２）とのうち、一方を油相にして、他方を水相にすることによって、第１の液体（２１）と第２の液体（２２）とを容易に混ざりにくくすることができる。
上記第２の液体（２２）が第１の液体（２１）に対して混ざりにくい液体である場合において、好ましくは、第２の液体（２２）は、第１の液体（２１）と比重が異なる液体である。このように構成すれば、第１の液体（２１）が収容された容器に第２の液体（２２）を導入した場合でも、比重の違いにより、第１の液体（２１）と第２の液体（２２）とを上下に分離することができる。
上記第２の局面による液体送液装置（１００）において、好ましくは、第２の液体（２２）は、検体処理チップ（２００）により複数の検体を処理する場合の各検体の処理に共通して使用される液体である。このように構成すれば、第２の液体（２２）の流れを計測するセンサ（１２）を設ける流路を、検体毎に洗浄したり、交換したりする必要がない。これにより、センサ（１２）を設ける数を最小限にすることができるとともに、作業を簡素化することができる。
上記第２の局面による液体送液装置（１００）において、好ましくは、第１の液体（２１）は、検体処理チップ（２００）により複数の検体を処理する場合に、各検体毎に液体の組成または対象成分の由来が互いに異なる液体である。このように構成すれば、成分が互いに異なる第１の液体（２１）の流路（２０１）を検体毎に異なるようにすることにより、異なる検体が混ざり合うのを抑制することができる。
上記第２の局面による液体送液装置（１００）において、好ましくは、第１の液体（２１）は、検体、試薬および粒子のうち少なくとも１つを含む溶液である。このように構成すれば、検体、試薬および粒子のうち少なくとも１つを含む溶液の流れを精度よく制御して送液することができる。
この場合、好ましくは、第１の液体（２１）は、血液に由来する核酸、磁性粒子およびポリメラーゼ連鎖反応用試薬を含む溶液である。このように構成すれば、血液に由来する核酸、磁性粒子およびポリメラーゼ連鎖反応用試薬を含む溶液の流れを精度よく制御して送液することができる。
上記第２の局面による液体送液装置（１００）において、好ましくは、第２の液体（２２）は、室温において液体状態である油類を含む液体である。なお、室温とは、約２０℃の温度であり、０℃以上４０℃以下の範囲の温度を含む。このように構成すれば、室温において、第１の液体（２１）を処理する場合に、液体状態の第２の液体（２２）により、第１の液体（２１）を容易に送液することができる。
上記第２の局面による液体送液装置（１００）において、好ましくは、送液部（１１）は、第１の液体（２１）を０．１μＬ／分以上５ｍＬ／分以下の流量で検体処理チップ（２００）内の流路（２０１）に導入する。このように構成すれば、０．１μＬ／分以上５ｍＬ／分以下の第１の液体（２１）の流量を精度よく制御することができる。
この場合、好ましくは、送液部（１１）は、第１の液体（２１）を０．１μＬ／分以上１ｍＬ／分以下の流量で検体処理チップ（２００）内の流路（２０１）に導入する。このように構成すれば、１ｍＬ／分以下の流量で第１の液体（２１）を送液することにより、ＩＶＤにおける高いスループットを実現することができる。
上記第２の局面による液体送液装置（１００）において、好ましくは、検体処理チップ（２００）内の第３の液体としての分散媒が流れる流路（２０１）に、第１の液体（２１）が導入されてエマルジョンの形成が行われ、第１の液体（２１）が分散質として６００個／分以上６億個／分以下の割合で形成される。なお、エマルジョンは、液体の微粒子が分散質として、非混和の他の液体に分散した乳状の液体である。このように構成すれば、第１の液体（２１）の流れを精度よく制御して第１の液体（２１）を分散質としてエマルジョンを形成することができるので、分散質の粒径のばらつきを抑制することができる。また、６００個／分以上６億個／分以下の割合で、粒径の揃ったエマルジョンを効率よく形成することができる。
この場合、好ましくは、検体処理チップ（２００）内の第３の液体としての分散媒が流れる流路（２０１）に、第１の液体（２１）が導入されてエマルジョンの形成が行われ、第１の液体（２１）が分散質として３０００個／分以上１８００万個／分以下の割合で形成される。このように構成すれば、３０００個／分以上１８００万個／分以下の割合で、粒径の揃ったエマルジョンをより効率よく形成することができる。
上記第２の局面による液体送液装置（１００）において、好ましくは、検体処理チップ（２００）内の第３の液体としての分散媒が流れる流路（２０１）に、第１の液体（２１）が導入されてエマルジョンの形成が行われ、平均粒径が０．１μｍ以上５００μｍ以下の分散質が第１の液体（２１）により形成される。このように構成すれば、第１の液体（２１）の流れを精度よく制御して第１の液体（２１）を分散質としてエマルジョンを形成することができるので、分散質の粒径のばらつきを抑制することができる。また、平均粒径が０．１μｍ以上５００μｍ以下の粒径の揃ったエマルジョンを効率よく形成することができる。
この場合、好ましくは、検体処理チップ（２００）内の第３の液体としての分散媒が流れる流路（２０１）に、第１の液体（２１）が導入されてエマルジョンの形成が行われ、平均粒径が０．１μｍ以上２００μｍ以下の分散質が第１の液体（２１）により形成される。このように構成すれば、バイオ測定に適した平均粒径が２００μｍ以下の分散質のエマルジョンを効率よく形成することができる。
上記第２の局面による液体送液装置（１００）において、好ましくは、検体処理チップ（２００）内に形成された流路（２０１）は、断面積が０．０１μｍ2以上１０ｍｍ2以下である。なお、流路（２０１）における断面積とは、流路（２０１）における液体の流通方向に直交する断面における断面積である。このように構成すれば、小さい流れで一定に保つのが困難である場合でも、流れを細かく制御して送液することができるので、断面積が０．０１μｍ2以上１０ｍｍ2以下の小さい断面積の流路（２０１）に小さい流れの第１の液体（２１）を送液する場合でも、精度よく流れを制御して送液することができる。
この場合、好ましくは、検体処理チップ（２００）内に形成された流路（２０１）は、断面積が０．０１μｍ2以上１ｍｍ2以下である。このように構成すれば、断面積が１ｍｍ2以下の流路（２０１）により小さい流れの第１の液体（２１）を送液する場合でも、精度よく流れを制御して送液することができる。
上記検体処理チップ（２００）内に形成された流路（２０１）の断面積が０．０１μｍ2以上１ｍｍ2以下である構成において、好ましくは、検体処理チップ（２００）内に形成された流路（２０１）は、高さが１μｍ以上５００μｍ以下であり、幅が１μｍ以上５００μｍ以下である。このように構成すれば、高さが１μｍ以上５００μｍ以下であり、幅が１μｍ以上５００μｍ以下の小さい流路（２０１）に第１の液体（２１）を送液する場合でも、精度よく流れを制御して送液することができる。
この場合、好ましくは、検体処理チップ（２００）内に形成された流路（２０１）は、高さが１μｍ以上２５０μｍ以下であり、幅が１μｍ以上２５０μｍ以下である。このように構成すれば、高さが１μｍ以上２５０μｍ以下であり、幅が１μｍ以上２５０μｍ以下のより小さい流路（２０１）に第１の液体（２１）を送液する場合でも、精度よく流れを制御して送液することができる。
上記第２の局面による液体送液装置（１００）において、好ましくは、検体処理チップ（２００）内の流路（２０１）へは、第１の液体（２１）を含む複数種類の液体が導入される。このように構成すれば、検体処理チップ（２００）内に導入される他の液体と第１の液体（２１）との相対量を精度よく制御することができるので、検体処理チップ（２００）における処理を精度よく行うことができる。
上記第２の局面による液体送液装置（１００）において、好ましくは、センサ（１２）と検体処理チップ（２００）の流路（２０１）入口との間の導入経路上に配置され、第１の液体（２１）を収容する第１容器（１４ａ）を備え、送液部（１１）は、第２の液体（２２）を第１容器（１４ａ）に流入させることにより、第１の液体（２１）を検体処理チップ（２００）内の流路（２０１）へ導入する。このように構成すれば、第１容器（１４ａ）内において第２の液体（２２）により第１の液体（２１）を押し出すことにより送液することができるので、検体処理チップ（２００）の流路（２０１）に第１の液体（２１）を精度よく送液することができる。
上記第２の局面による液体送液装置（１００）において、好ましくは、送液部（１１）とセンサ（１２）との間の導入経路上に配置され、第２の液体（２２）を収容する第２容器（１３）を備え、送液部（１１）は、第２容器（１３）に圧力を付加することにより、第２の液体（２２）を送液する。このように構成すれば、送液部（１１）に第２の液体（２２）を通して圧力を付加する場合と異なり、送液部（１１）に気体が通るので、停止時に送液部（１１）に第２の液体（２２）が残って汚れるのを抑制することができる。
上記第２の局面による液体送液装置（１００）において、好ましくは、第１の液体（２１）は、検体を含む溶液であり、第１の液体（２１）を収容する検体容器および検体処理チップ（２００）が複数設けられている。このように構成すれば、複数の検体を複数の検体処理チップ（２００）により効率よく処理することができる。
上記第２の局面による液体送液装置（１００）において、好ましくは、検体処理チップ（２００）の流路（２０１）入口に接続され、第１の液体（２１）を収容するリザーバ（１４ｂ）を備え、送液部（１１）は、第２の液体（２２）をリザーバ（１４ｂ）に流入させることにより、第１の液体（２１）を流路（２０１）入口より検体処理チップ（２００）内の流路（２０１）へ導入する。このように構成すれば、リザーバ（１４ｂ）内において第２の液体（２２）により第１の液体（２１）を押し出すことにより送液することができるので、検体処理チップ（２００）の流路（２０１）に第１の液体（２１）を精度よく送液することができる。
上記第２の局面による液体送液装置（１００）において、好ましくは、第１の液体（２１）は、検体を含む溶液であり、第１の液体（２１）を収容するリザーバ（１４ｂ）が配置された検体処理チップ（２００）が複数設けられている。このように構成すれば、検体毎にリザーバ（１４ｂ）が設けられた検体処理チップ（２００）を用意して処理を行うことができるので、異なる検体が混ざるのを抑制しながら、複数の検体を効率よく処理することができる。
上記第２の局面による液体送液装置（１００）において、好ましくは、センサ（１２）は、第２の液体（２２）の流路に埋め込まれている。このように構成すれば、第２の液体（２２）の流れを流路に埋め込まれたセンサ（１２）により精度よく計測することができる。
流路が形成された検体処理チップにより液体の処理を行う場合に、検体試料や試薬などのチップ内流路へ導入する液体の流れを精度よく制御するとともに、複数の検体を処理する場合の検体コンタミネーションの問題を解決することができる。
液体送液方法の第１例を示した図である。 液体送液方法の第２例を示した図である。 液体送液方法の第３例を示した図である。 液体送液方法の第４例を示した図である。 液体送液方法の第１の液体の容器の第１例を示した図である。 液体送液方法の第１の液体の容器の第２例を示した図である。 液体送液方法の第１の液体の容器の第３例を示した図である。 液体送液方法の第１の液体の容器の第４例を示した図である。 第１の液体が液滴を含む例を示す図である。 第１の液体が担体を含む例を示す図である。 第１の液体が核酸の増幅産物と結合した担体を含む例を示す図である。 流路の構成例を示した模式的な平面図である。 図１２の流路のチャネルの断面を示した模式的な拡大斜視断面図である。 検体処理チップの構成例を示す斜視図である。 検体処理チップの基板の構成例を示す平面図である。 流体モジュールの構成例を示す平面図である。 検体処理チップの構成例を示す縦断面図である。 液体送液装置の構成例を示すブロック図である。 液体送液装置の他の構成例を示すブロック図である。 液体送液装置のさらに他の構成例を示すブロック図である。 液体送液装置の構成例を示した斜視図である。 第１の液体の注入例を示す図である。 液体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。 センサの構成例を示す断面図である。 検体保持部の構成例を示す縦断面図である。 バルブの構成例を示す断面図である。 設置部の構成例を示す縦断面図である。 コネクタの構成例を示す図である。 固定器具の構成例を示す分解図である。 検体処理チップを固定した状態の固定器具を示す図である。 図３０における固定器具の上面図（Ａ）および下面図（Ｂ）である。 ヒーターユニットの配置例を示す下面図（Ａ）および設置部におけるヒーターユニットの配置例を示す模式的な断面図（Ｂ）である。 検出ユニットの配置例を示す上面図（Ａ）および設置部における検出ユニットの配置例を示す模式的な断面図（Ｂ）である。 磁石ユニットの配置例を示す下面図（Ａ）および設置部における検出ユニットの配置例を示す模式的な断面図（Ｂ）である。 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に用いられる流体モジュールの構成例を示す図である。 エマルジョン形成に用いられる流体モジュールの構成例を示す図である。 エマルジョンが形成される交差部分の第１例を示した拡大図である。 エマルジョンが形成される交差部分の第２例を示した拡大図である。 エマルジョンＰＣＲに用いられる流体モジュールの構成例を示す図である。 エマルジョンブレークに用いられる流体モジュールの構成例を示す図である。 洗浄工程（１次洗浄）で用いられる流体モジュールの構成例を示す図である。 流体モジュールにより磁性粒子を洗浄・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。 各工程と第１の液体および第２の液体との対応の一例を示した表である。 実施例１および２における液体送液装置を示した図である。 実施例１の実験条件を示した表である。 実施例２の実験条件を示した表である。 実施例１の実験結果を説明するための図である。 実施例２の実験結果を説明するための図である。 比較例１および２における液体送液装置を示した図である。 比較例１の実験条件を示した表である。 比較例２の実験条件を示した表である。 比較例１の実験結果を説明するための図である。 比較例２の実験結果を説明するための図である。 従来技術における液体送液方法を説明するための図である。 従来技術における他の液体送液方法を説明するための図である。
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
［液体送液方法の概要］
図１を参照して、本実施形態による液体送液方法の概要について説明する。
本実施形態による液体送液方法は、流路２０１が形成された検体処理チップ２００へ液体を送液する方法である。
検体処理チップ２００は、液体送液装置１００に設置され、液体送液装置１００により供給される第１の液体２１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チップである。検体処理チップ２００は、対象成分を含む第１の液体２１を受け入れ可能に構成されており、液体送液装置１００にセットされることにより、液体送液装置１００による検体処理を行えるようにするためのカートリッジ型の検体処理チップである。また、検体処理チップ２００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。
検体処理チップ２００には、患者から採取された体液や血液（全血、血清または血漿）などの液体、または、採取された体液や血液に所定の前処理を施して得られた検体が注入される。対象成分は、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、ペプチドなどである。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検体処理チップ２００に注入される。
検体処理チップ２００に注入された対象成分を含む検体は、液体送液装置１００によって検体処理チップ２００内を送液される。検体が送液される過程で、１または複数の工程による対象成分の処理が所定の順序で実施される。対象成分の処理の結果、検体処理チップ２００内では、検体を分析するのに適した測定用試料、または、別の装置を用いた後続の処理に適した液体試料が生成される。
本実施形態の液体送液方法は、液体送液装置１００により第１の液体２１を検体処理チップ２００内の流路２０１に送液する。液体送液装置１００は、図１に示すように、制御部１０と、送液部１１と、センサ１２と、第２容器１３と、第１容器１４ａとを備える。
液体送液装置１００は、第１の液体２１の流量、流速および圧力のうち少なくとも１つを含む流れを精度よく制御して検体処理チップ２００内の流路２０１に送液する。検体処理チップ２００の流路２０１は、マイクロ流路であり、流入する液体の流量も小さくなる。本実施形態の液体送液方法、このような流量を精度よく制御する。
本実施形態では、検体処理チップ２００内の流路２０１に導入する第１の液体２１とは異なる第２の液体２２の流量、流速および圧力のうち少なくとも１つを含む流れを取得する。具体的には、第２の液体２２の流路１５ｂに設けられたセンサ１２により、第２の液体２２の流れを計測する。具体的には、センサ１２は、流量、流速および圧力のうち少なくとも１つを計測して、流れを計測する。計測した流れに基づいて第２の液体２２の流れを制御する。具体的には、制御部１０により、取得した第２の液体２２の流れに基づいて、送液部１１をフィードバック制御する。そして、制御された流れに基づいて送液される第２の液体２２により第１の液体２１を検体処理チップ２００内の流路２０１に導入する。
これにより、第１の液体２１が第２の液体２２により送液されるので、第１の液体２１を気体の圧力を作用させて送液する場合と異なり、第２の液体２２が圧縮されるのを抑制することができる。これにより、第１の液体２１の流れを精度よく制御することができる。また、第２の液体２２の流れを計測して、フィードバック制御することができるので、第１の液体２１の流路中にセンサを設ける必要がない。これにより、複数の第１の液体２１に対して検体処理チップ２００により処理を行う場合でも、処理毎にセンサが設けられた流路を洗浄したり、交換したりする必要がない。その結果、複数の検体を処理する場合の検体コンタミネーションの問題を効果的に解決することができる。これらにより、流路２０１が形成された検体処理チップ２００により液体の処理を行う場合に、複数の検体を処理する場合の検体コンタミネーションの発生を防止しつつ、検体試料や試薬などのチップ内流路２０１へ導入する液体の流れを精度よく制御することができる。このような効果は、流れの制御が細かくなるマイクロ流路に第１の液体２１を供給して処理する場合に、特に有効である。
また、第２の液体２２の流れの制御によって、検体処理チップ２００内の流路２０１に導入される第１の液体２１の流れを制御する。これにより、気体に比べて圧縮されにくい液体である第２の液体２２の流れの制御により、第１の液体２１の流れを制御することができるので、第１の液体２１の流路２０１に流れを計測するセンサを設けることなく、第１の液体２１の流れを精度よく制御することができる。
第２の液体２２は、第１の液体２１に対して非混和性を有する液体である。なお、非混和性とは、完全に混ざらない状態の性質のみならず、略混ざらない状態の性質も含む。つまり、第２の液体（２２）は、第１の液体（２１）に対して僅かであれば混ざってもよい。これにより、第１の液体２１に対して第２の液体２２を接触させた場合でも、第１の液体２１に第２の液体２２が混ざって第１の液体２１が希釈されたり、不純物が混入したりするのを抑制することができる。
たとえば、第１の液体２１は、水相および油相のうち一方の液体であり、第２の液体２２は、水相および油相のうち他方の液体である。これにより、第１の液体２１と第２の液体２２とのうち、一方を油相にして、他方を水相にすることによって、第１の液体２１と第２の液体２２とを容易に混ざりにくくすることができる。
また、たとえば、第２の液体２２は、第１の液体２１と比重が異なる液体である。これにより、第１の液体２１が収容された容器に第２の液体２２を導入した場合でも、比重の違いにより、第１の液体２１と第２の液体２２とを上下に分離することができる。
第２の液体２２は、検体処理チップ２００により複数の検体を処理する場合の各検体の処理に共通して使用される液体である。これにより、第２の液体２２の流れを計測するセンサ１２を設ける流路を、検体毎に洗浄したり、交換したりする必要がない。これにより、センサ１２を設ける数を最小限にすることができるとともに、作業を簡素化することができる。
第２の液体２２は、室温において液体状態である油類を含む液体である。なお、室温とは、約２０℃の温度であり、０℃以上４０℃以下の範囲の温度を含む。室温において、第１の液体２１を処理する場合に、液体状態の第２の液体２２により、第１の液体２１を容易に送液することができる。
具体的には、第２の液体２２は、チップ流路へ導入する第１の液体２１と異なる液体である。第１の液体２１としての検体溶液、試薬溶液は、通常親水性であるため、第２の液体２２としては、疎水性の液体が挙げられる。たとえば、第２の液体２２としては、油が挙げられ、鉱物油、合成炭化水素油、ジエステル油、ポリオールエステル油、ポリグリコール油、フェニルエーテル油、シリコーン油、フッ素油などを用いることができる。なかでも、第２の液体２２として、ｎ－ヘキサデカン、鉱物油、炭素数１０以上２０以下のオレフィン系炭化水素およびシリコーン油を用いることが好ましい。第１の液体２１として、親油性の液体が用いられる場合は、第２の液体２２として、親水性の液体が用いられてもよい。
また、第２の液体２２により、第１の液体２１を押し出すようにして送液する。この場合、第２の液体２２と、第１の液体２１との間に気体の相が無いことが好ましい。つまり、第１の液体２１と、第２の液体２２が接触して境界層が形成されていることが好ましい。ただし、第１の液体２１と第２の液体２２との間に空気、他の液体などが存在し、非連続的あってもよい。つまり、第１の液体２１と第２の液体２２との間に少しの空気が存在したとしても、圧力により圧縮される量は、小さく、かつ、常に一定量圧縮されるため、第１の液体２１の流れは、第２の液体２２の流れと略等しくなる。また、第１の液体２１と、第２の液体２２との間に他の液体があったとしても、液体は圧縮されにくいため、第１の液体２１の流れは、第２の液体２２の流れと略等しくなる。
第１の液体２１は、検体処理チップ２００により複数の検体を処理する場合に、各検体毎に液体の組成または対象成分の由来が互いに異なる液体である。つまり、第１の液体２１は、他の検体とのコンタミネーションが起こらないことが好ましい液体である。成分が互いに異なる第１の液体２１の流路２０１を検体毎に異なるようにすることにより、異なる検体が混ざり合うのを抑制することができる。
また、第１の液体２１は、検体、試薬および粒子のうち少なくとも１つを含む溶液である。検体、試薬および粒子のうち少なくとも１つを含む溶液の流れを精度よく制御して送液することができる。これにより、試薬および粒子のうち少なくとも１つを含む第１の溶液を精度よく処理することができる。
また、第１の液体２１は、血液に由来する核酸、磁性粒子およびポリメラーゼ連鎖反応用試薬を含む溶液である。患者から採取された血液に由来する核酸、磁性粒子およびポリメラーゼ連鎖反応用試薬を含む溶液の流れを精度よく制御して送液することができる。これにより、患者から採取された血液に由来する核酸、磁性粒子およびポリメラーゼ連鎖反応用試薬を含む第１の溶液を精度よく処理することができる。
図１に示す液体送液方法の例では、第２の液体２２は、第２容器１３に収容される。第２容器１３には、流路１５ａを介して送液部１１により空気が圧送される。そして、空気が圧送されることにより、第２容器１３から、第２の液体２２が流路１５ｂを介して第１容器１４ａに送液される。第２の液体２２が送液される場合に、流路１５ｂに設けられたセンサ１２により、第２の液体２２の流れが計測される。計測された第２の液体２２の流れは、制御部１０に送信される。制御部１０は、第２の液体２２の流れに基づいて、送液部１１をフィードバック制御する。
第１の液体２１は、第１容器１４ａに収容される。第１容器１４ａには、流路１５ｂを介して第２容器１３から第２の液体２２が流入される。そして、第２の液体２２が流入する量だけ、第１容器１４ａから、第１の液体２１が流路１５ｃを介して検体処理チップ２００の流路２０１に送液される。
図２に示す液体送液方法の例では、第２の液体２２は、第２容器１３に収容される。第２容器１３には、流路１５ａを介して送液部１１により空気が圧送される。そして、空気が圧送されることにより、第２容器１３から、第２の液体２２が流路１５ｂを介してリザーバ１４ｂに送液される。第２の液体２２が送液される場合に、流路１５ｂに設けられたセンサ１２により、第２の液体２２の流れが計測される。計測された第２の液体２２の流れは、制御部１０に送信される。制御部１０は、第２の液体２２の流れに基づいて、送液部１１をフィードバック制御する。
第１の液体２１は、リザーバ１４ｂに収容される。リザーバ１４ｂには、流路１５ｂを介して第２容器１３から第２の液体２２が流入される。そして、第２の液体２２が流入する量だけ、リザーバ１４ｂから、第１の液体２１が検体処理チップ２００の流路２０１に送液される。
図３に示す液体送液方法の例では、第２の液体２２は、第２容器１３に収容される。第２容器１３の第２の液体２２は、送液部１１により吸引されて流路１５ｂに送液される。第２の液体２２が送液される場合に、流路１５ｂに設けられたセンサ１２により、第２の液体２２の流れが計測される。計測された第２の液体２２の流れは、制御部１０に送信される。制御部１０は、第２の液体２２の流れに基づいて、送液部１１をフィードバック制御する。
第１の液体２１は、第１容器１４ａに収容される。第１容器１４ａには、流路１５ｂを介して第２容器１３から第２の液体２２が流入される。そして、第２の液体２２が流入する量だけ、第１容器１４ａから、第１の液体２１が流路１５ｃを介して検体処理チップ２００の流路２０１に送液される。
図４に示す液体送液方法の例では、第２の液体２２は、第２容器１３に収容される。第２容器１３には、流路１５ａを介して送液部１１により空気が圧送される。そして、空気が圧送されることにより、第２容器１３から、第２の液体２２が流路１５ｂを介して第１容器１４ａに送液される。第２の液体２２が送液される場合に、流路１５ｂに設けられたセンサ１２により、第２の液体２２の流れが計測される。計測された第２の液体２２の流れは、制御部１０に送信される。制御部１０は、第２の液体２２の流れに基づいて、バルブ１６をフィードバック制御する。これにより、第２の液体２２の流れが制御される。つまり、フィードバック制御によりバルブ１６の開度を調整することにより、バルブ１６を通過する第２の液体２２の流れが制御される。
第１の液体２１は、第１容器１４ａに収容される。第１容器１４ａには、流路１５ｂを介して第２容器１３から第２の液体２２が流入される。そして、第２の液体２２が流入する量だけ、第１容器１４ａから、第１の液体２１が流路１５ｃを介して検体処理チップ２００の流路２０１に送液される。
図５～図８を参照して、液体送液方法の第１の液体２１の送液方法について説明する。
図５に示す例では、第１の液体２１は、第１容器１４ａに収容される。第１の液体２１は、第２の液体２２よりも比重が大きく、第１容器１４ａの下側に配置される。この場合、第２の液体２２を第１容器１４ａの上部から供給するとともに、第１の液体２１を第１容器１４ａの下部から流出させる。これにより、第１の液体２１および第２の液体２２が混ざるのを抑制するとともに、第１の液体２１を検体処理チップ２００の流路２０１にスムーズに送液することができる。
図６に示す例では、第１の液体２１は、第１容器１４ａに収容される。第１の液体２１は、第２の液体２２よりも比重が小さく、第１容器１４ａの上側に配置される。この場合、第２の液体２２を第１容器１４ａの下部から供給するとともに、第１の液体２１を第１容器１４ａの上部から流出させる。これにより、第１の液体２１および第２の液体２２が混ざるのを抑制するとともに、第１の液体２１を検体処理チップ２００の流路２０１にスムーズに送液することができる。
図７に示す例では、第１の液体２１は、検体処理チップ２００上方に設けられたリザーバ１４ｂに収容される。第１の液体２１は、第２の液体２２よりも比重が大きく、リザーバ１４ｂの下側に配置される。この場合、第２の液体２２をリザーバ１４ｂの上部から供給するとともに、第１の液体２１をリザーバ１４ｂの下部から流出させる。これにより、第１の液体２１および第２の液体２２が混ざるのを抑制するとともに、第１の液体２１を検体処理チップ２００の流路２０１にスムーズに送液することができる。
図８に示す例では、第１の液体２１は、検体処理チップ２００下方に設けられたリザーバ１４ｂに収容される。第１の液体２１は、第２の液体２２よりも比重が小さく、リザーバ１４ｂの上側に配置される。この場合、第２の液体２２をリザーバ１４ｂの下部から供給するとともに、第１の液体２１をリザーバ１４ｂの上部から流出させる。これにより、第１の液体２１および第２の液体２２が混ざるのを抑制するとともに、第１の液体２１を検体処理チップ２００の流路２０１にスムーズに送液することができる。
検体処理チップ２００内の流路２０１へは、第１の液体２１を含む複数種類の液体が導入される。たとえば、検体処理チップ２００内の流路２０１に、第１の液体２１の導入に加えてエマルジョン形成のための分散媒２３が導入される。検体処理チップ２００内に導入される他の液体と第１の液体２１との相対量を精度よく制御することができるので、検体処理チップ２００における処理を精度よく行うことができる。
（第１の液体）
第１の液体２１は、処理の内容に応じて様々な成分を含む。第１の液体２１の送液は、このような様々な成分を含む第１の液体２１に対して実施されうる。
たとえば、図９に示すように、第１の液体２１は、液滴２４を含む。液滴２４の内部には、処理対象の成分２０が包含されている。
また、たとえば、図１０に示すように、第１の液体２１は、担体２５を含む。担体２５は、処理対象の成分２０が表面に結合した固体状の担体である。
また、たとえば、図１１に示すように、第１の液体２１は、成分２０として核酸を含む。核酸を含む担体２５は、核酸を増幅する処理が行われることにより、増幅産物である核酸が表面を覆うように結合した担体である。
（流路）
検体処理チップ２００は、たとえば、流路２０１が形成された流体モジュール２２０と、基板２１０とを含む。検体処理チップ２００の流路２０１には、対象の成分２０を含んだ液体の他、対象の成分２０の処理に用いる液体や、その他の気体などの各種流体が導入され得る。流路２０１は、内壁面に囲まれた管状形状を有する。
検体処理チップ２００の流路２０１は、検体処理チップ２００の入口部分から注入された液体を流すことができればどのような構造であってもよい。流路２０１は、その流路内で行う処理に応じた形状を有する。流路２０１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２０１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２０１は、たとえば流路幅や高さなどの流路寸法が変化する形状（図１２参照）、流路の一部または全部が平面状に拡がる形状（図３８参照）、流入する液体を貯留可能なチャンバ形状（図示せず）などであってもよい。
図１２に示すように、流路２０１は、たとえば、一端側に設けられる接続部２０２と、第１の液体２１の処理を行うためのチャネル２０３と、他端側に設けられる接続部２０４とを有する。接続部２０２、チャネル２０３および接続部２０４の数は、いくつでもよい。
たとえば、接続部２０２は、液体を流入させるための流入口である。第１の液体２１は、接続部２０２からチャネル２０３内へ流入する。チャネル２０３において、第１の液体２１の処理が行われる。処理を終えた第１の液体２１は、チャネル２０３から接続部２０４に流入する。第１の液体２１は、接続部２０４を介して、次の処理を行うための別の流路２０１や、検体処理チップ２００の外部に送り出される。
チャネル２０３は、たとえば、接続部２０２または接続部２０４における流路幅Ｗ２より大きい流路幅Ｗ１を有する。つまり、チャネル２０３は、流路２０１内で相対的に流路幅が大きい幅広形状を有する。この構成によれば、第１の液体２１をチャネル２０３に幅広く分布させることができるので、第１の液体２１の処理を効率的に行うことができる。
また、図１３に示すように、たとえば、チャネル２０３の断面は、高さ方向寸法Ｈ１よりも幅方向寸法Ｗ１が大きい。すなわち、幅方向に大きい扁平なチャネル２０３が構成される。これにより、第１の液体２１をチャネル２０３に平面的に分布させて処理液体と効率的に接触させることができるので、第１の液体２１の処理を効率的に行うことができる。
たとえば、チャネル２０３（流路２０１）は、断面積Ａｃが０．０１μｍ2以上１０ｍｍ2以下である。なお、「チャネル２０３の断面積」とは、チャネル２０３内の液体の流通方向に直交する断面における断面積である。小さい流れで一定に保つのが困難である場合でも、流れを細かく制御して送液することができるので、断面積が０．０１μｍ2以上１０ｍｍ2以下の小さい断面積の流路２０１に小さい流れの第１の液体２１を送液する場合でも、精度よく流量を制御して送液することができる。好ましくは、チャネル２０３（流路２０１）は、断面積Ａｃが０．０１μｍ2以上１ｍｍ2以下である。より好ましくは、チャネル２０３（流路２０１）は、断面積Ａｃが０．０１μｍ2以上０．２５ｍｍ2以下である。
検体処理チップ２００内に形成された流路２０１は、たとえば、高さが１μｍ以上５００μｍ以下であり、幅が１μｍ以上５００μｍ以下である。高さが１μｍ以上５００μｍ以下であり、幅が１μｍ以上５００μｍ以下の小さい流路２０１に第１の液体２１を送液する場合でも、精度よく流れを制御して送液することができる。好ましくは、流路２０１は、高さが１μｍ以上２５０μｍ以下であり、幅が１μｍ以上２５０μｍ以下である。より好ましくは、流路２０１は、高さが１μｍ以上１００μｍ以下であり、幅が１μｍ以上１００μｍ以下である。
流路２０１は、たとえば、樹脂やガラスなどにより形成されたブロック体に流路２０１が形成された流体モジュールの一部として構成される。流路２０１あるいは流体モジュールを構成する材料は、その流路２０１において実施される処理に適したものを採用するのが好ましい。たとえば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）は疎水性を有する材料として好ましい。ポリカーボネート（ＰＣ）は耐熱性を有する材料として好ましい。ポリカーボネート、ポリスチレン（ＰＳ）などは、耐薬品性を有する材料として好ましい。シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）は、自家蛍光の低い材料として、蛍光検出等に用いるのに好ましい。ガラス、ポリカーボネートなどは、親水性が高いか、親水処理が容易である点で好ましい。
流路２０１内の流体の流れは、層流と乱流とに大別される。本実施形態では、たとえば、第１の液体２１の処理を行う際、流路２０１内の流れを層流とする。
流路２０１内の流れは、レイノルズ数Ｒｅによって表すことができる。レイノルズ数Ｒｅは、下式（１）により定義される。
Ｒｅ＝Ｖ×ｄ／ν ・・・（１）
ここで、Ｖ［ｍ／ｓ］は、流路２０１内の流れの平均速度、ｄ［ｍ］は流路２０１の内径、ν［ｍ2／ｓ］は流体の動粘性係数である。
一般に、レイノルズ数Ｒｅが２３００以下の場合に層流になるとされる。また、レイノルズ数が小さいほど、流路２０１の内径および流速が共に小さい傾向にある。
たとえば、第１の液体２１の処理を行う際、流路２０１内の流れのレイノルズ数が２０００以下である。好ましくは、第１の液体２１の処理を行う際、流路２０１内の流れのレイノルズ数が１００以下である。より好ましくは、第１の液体２１の処理を行う際、流路２０１内の流れのレイノルズ数が１０以下である。さらに好ましくは、第１の液体２１の処理を行う際、流路２０１内の流れのレイノルズ数が１以下である。
流路２０１内に第１の液体２１を流す際には、たとえば、第１の液体２１は、０．１μＬ／分以上５ｍＬ／分以下の流量で検体処理チップ２００内の流路２０１に導入される。流量は、この範囲内で一定でもよいし、変動してもよい。このように本実施形態の液体送液方法は、０．１μＬ／分以上５ｍＬ／分以下の第１の液体２１の流量を精度よく制御することができる。つまり、０．１μＬ／分以上５ｍＬ／分以下の範囲において第２の液体２２の流量をセンサ１２により精度よく測定することが可能であるので、第１の液体２１の流量を０．１μＬ／分以上５ｍＬ／分以下の範囲で精度よく制御することができる。好ましくは、第１の液体２１は、０．１μＬ／分以上１ｍＬ／分以下の流量で検体処理チップ２００内の流路２０１に導入される。これにより、ＩＶＤにおいて高いスループットを実現することが可能である。より好ましくは、第１の液体２１は、０．１μＬ／分以上２００μＬ／分以下の流量で検体処理チップ２００内の流路２０１に導入される。これにより、エマルジョン形成の際に、安定して液滴を形成することが可能である。
［検体処理チップの構成例］
図１４は、本実施形態の検体処理チップ２００の構成例を示す。基板２１０上には、機能が異なる複数種類の流体モジュール２２０が設置される。図１４の例では、第１の液体２１等が、流体モジュール２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ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２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃは、それぞれ、異なる種類の流体モジュールである。基板２１０に設置する流体モジュール２２０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２１０に設置する流体モジュール２２０の数に制限はない。流体モジュール２２０の形状が種類毎に異なっていてもよい。
図１５は、基板２１０の構成例を示す。基板２１０は、複数の基板流路２１１を有する。基板２１０は、平板形状を有し、主表面である第１面および第２面を有する。第２面は、第１面とは反対の面である。たとえば、基板２１０は樹脂またはガラスにより形成されている。
基板２１０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２２０に形成される流路２０１の流路高さ（およそ１０μｍ～５００μｍのオーダー）と比較して、基板２１０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２１０に十分な耐圧力性能を確保できる。
基板流路２１１は、たとえば、基板２１０を厚み方向に貫通する貫通孔である。基板流路２１１は、流体モジュール２２０の流路２０１と接続される他、検体処理チップ２００内に液体や試薬を供給するためのポートや、検体処理チップ２００内から液体を回収するためのポートとして機能できる。
図１５の例では、基板２１０は、４行×６列の基板流路２１１を２組有する。基板２１０に設けられる基板流路２１１の個数および組数は、図１５の例に限定されない。
基板流路２１１は、たとえば、所定のピッチで配置される。図１５の例では、各基板流路２１１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２２０を、基板２１０上にピッチ単位の任意の位置に配置して、流路２０１を任意の基板流路２１１に接続できる。基板流路２１１は、基板２１０上に配置される各種流体モジュール２２０と接続するために必要な位置にのみ形成されていてもよい。
図１６は、流体モジュール２２０の構成例を示す。接続部２０２、２０４および２０５は、基板２１０の基板流路２１１のピッチと一致するように、流体モジュール２２０上に配置される。すなわち、接続部２０２、２０４および２０５は、基板２１０の基板流路２１１のピッチＶおよびＨの整数倍のピッチで、流体モジュール２２０上に配置される。チャネル２０３は、所定のピッチで配置された接続部２０２、２０４および２０５の間を接続するように配置される。所定のピッチで配置された接続部２０２、２０４および２０５と、チャネル２０３とが、流体モジュール２２０に複数組配置されてもよい。
各流体モジュール２２０ａ～２２０ｃは、それぞれ異なる流路形状を有してよい。各流体モジュール２２０は、第１面のみならず第２面にも配置されてよいし、第２面のみに配置されてもよい。
図１７の構成例では、検体処理チップ２００は、流体モジュール２２０ｄをさらに備える。流体モジュール２２０ｄは、流体モジュール２２０ｄが配置される基板２１０の第１面とは反対の第２面に配置されている。流体モジュール２２０ｄは、流路２２１を備え、流体モジュール２２０同士を接続する機能を有する接続モジュールである。接続モジュールとしての流体モジュール２２０ｄには、第１の液体２１の処理工程を実施するための流路が設けられていない。接続モジュールに相当する流路構造を基板２１０に形成してもよい。
各流体モジュール２２０（接続モジュールを含む）は、たとえば、基板２１０と固相接合により接続される。固相接合は、たとえば、接合面をプラズマ処理してＯＨ基を形成し、接合面同士を水素結合により接合する方法や、真空圧接などの方法を採用することができる。固相接合により、流体モジュール２２０と基板２１０とを強固に接合できる。流体モジュール２２０は、接着剤等によって基板２１０と接続されてもよい。
図１７の例では、基板２１０の基板流路２１１が、液体を注入するためのポートとして機能する。また、基板２１０の基板流路２１１が、液体を回収するためのポートとして機能する。ポートは、いくつ設けられてもよい。
第１の液体２１は、コネクタ等の冶具を介して基板流路２１１に注入される。コネクタ等の冶具は、基板流路２１１のうち、流路２０１側の端部とは反対側の端部に接続される。コネクタにプラグを挿入することで、任意の基板流路２１１を封止できる。
［液体送液装置の構成例］
図１８は、液体送液装置１００の概略を示す。
液体送液装置１００は、流路２０１が形成された検体処理チップ２００に、液体を送液するための液体送液装置である。検体処理チップ２００では、第１の液体２１の検体処理が行われる。検体処理の内容は、使用する検体処理チップ２００により決まる。液体送液装置１００は、使用する検体処理チップ２００の種類によって異なる種類の検体処理を行うことが可能である。
液体送液装置１００は、制御部１０と、送液部１１と、センサ１２と、第２容器１３と、第１容器１４ａとを備える。
制御部１０は、検体処理チップ２００の流路２０１内に第１の液体２１を供給し、第１の液体２１の処理が実施されるように各部を制御する。
各種処理工程に用いる処理ユニットが液体送液装置１００に設置される場合、制御部１０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、複数の流体モジュール２２０の少なくともいずれかに対応して設けられ、対応する流体モジュール２２０により処理工程を実施する際に作動するように構成される。
本実施形態では、制御部１０は、流量、流速および圧力のうち少なくとも１つを含む流れの計測結果に基づいて、第２の液体２２の流れを制御する。具体的には、制御部１０は、検体処理チップ２００内の流路２０１に導入する第１の液体２１とは異なる第２の液体２２の流量、流速および圧力のうち少なくとも１つを含む流れをセンサ１２により計測し、計測結果に基づいて、送液部１１を制御する。つまり、制御部１０は、センサ１２の計測結果に基づいて、第２の液体２２の流れが所望の値になるようにフィードバック制御する。フィードバック制御は、比例制御、積分制御および微分制御のうち少なくとも１つを用いて行ってもよい。
これにより、第１の液体２１が第２の液体２２により送液されるので、第１の液体２１を気体の圧力を作用させて送液する場合と異なり、第２の液体２２が圧縮されるのを抑制することができる。これにより、第１の液体２１の流れを精度よく制御することができる。また、第２の液体２２の流れを計測して、フィードバック制御することができるので、第１の液体２１の流路中にセンサを設ける必要がない。これにより、複数の第１の液体２１に対して検体処理チップ２００により処理を行う場合でも、処理毎にセンサが設けられた流路を洗浄したり、交換したりする必要がない。その結果、複数の検体を処理する場合の検体コンタミネーションの問題を効果的に解決することができる。これらにより、流路２０１が形成された検体処理チップ２００により液体の処理を行う場合に、検体試料や試薬などのチップ内流路２０１へ導入する液体の流れを精度よく制御することができるとともに、複数の検体を処理する場合の検体コンタミネーションの問題を解決することができる。このような効果は、流れの制御が細かくなるマイクロ流路に第１の液体２１を供給して処理する場合に、特に有効である。
また、制御部１０は、送液部１１による第２の液体２２の送液の流れを制御することにより、検体処理チップ２００内の流路２０１に導入される第１の液体２１の流れを制御する。これにより、気体に比べて圧縮されにくい液体である第２の液体２２の流れの制御により、第１の液体２１の流れを制御することができるので、第１の液体２１の流路２０１に流れを計測するセンサを設けることなく、第１の液体２１の流れを精度よく制御することができる。
制御部１０は、各送液部１１の動作を個別に制御できる。制御部１０は、各送液部１１を個別に制御することで、検体処理チップ２００に搭載された流体モジュール２２０の組み合わせに応じた送液制御が可能となる。
送液部１１は、制御された流れに基づいて送液する第２の液体２２により第１の液体２１を検体処理チップ２００内の流路２０１に導入する。送液部１１は、たとえば、ポンプである。また、送液部１１は、気体に圧力を送ることにより、第２の液体２２を送液してもよいし、第２の液体２２を気体を介さずに送ってもよい。
送液部１１は、第２の液体２２に対して、圧力を付与する。送液部１１が陽圧または陰圧を付与することで、第２容器１３から第２の液体２２が送出される。送液部１１は、たとえば、空気圧を供給するプレッシャーポンプである。この他、送液部１１として、シリンジポンプ、ダイアフラムポンプなどが採用できる。
センサ１２は、検体処理チップ２００内の流路２０１に導入する第１の液体２１とは異なる第２の液体２２の流量、流速および圧力のうち少なくとも１つを含む流れを計測する。センサ１２は、第２の液体２２の流路に埋め込まれていてもよい。これにより、第２の液体２２の流れを流路に埋め込まれたセンサ１２により精度よく計測することができる。
図１８の構成ではセンサ１２は、第２の液体２２の流量（単位の例：μＬ／分）を検出する。センサ１２は、流量の検出結果を送液部１１にフィードバックする。送液部１１は、センサ１２からのフィードバックに応じて、圧力を制御する。具体的には、センサ１２は、制御部１０にフィードバックする。制御部１０は、センサ１２により計測された流量に基づいて、液体を移送するための送液部１１の圧力を制御する。センサ１２は、第２の液体２２の流速を計測してもよい。また、センサ１２は、第２の液体２２の圧力を計測してもよい。
第２容器１３は、第２の液体２２を収容するように構成されている。また、第２容器１３は、送液部１１とセンサ１２との間の導入経路上に配置されている。そして、送液部１１は、第２容器１３に圧力を付加することにより、第２の液体２２を送液する。これにより、送液部１１に第２の液体２２を通して圧力を付加する場合と異なり、送液部１１に気体が通るので、停止時に送液部１１に第２の液体２２が残って汚れるのを抑制することができる。
第１容器１４ａは、第１の液体２１を収容するように構成されている。また、第１容器１４ａは、センサ１２と検体処理チップ２００の流路２０１入口との間の導入経路上に配置されている。そして、送液部１１は、第２の液体２２を第１容器１４ａに流入させることにより、第１の液体２１を検体処理チップ２００内の流路２０１へ導入する。これにより、第１容器１４ａ内において第２の液体２２により第１の液体２１を押し出すことにより送液することができるので、検体処理チップ２００の流路２０１に第１の液体２１を精度よく送液することができる。
第１の液体２１は、検体を含む溶液である。また、第１容器１４ａは、第１の液体２１を収容する検体容器である。検体容器および検体処理チップ２００は、複数設けられている。これにより、複数の検体を複数の検体処理チップ２００により効率よく処理することができる。送液部１１、第２容器１３、センサ１２および第１容器１４ａは、複数の検体処理チップ２００毎に設けられている。なお、図１９に示す液体送液装置１００ａのように、送液部１１、第２容器１３およびセンサ１２は、複数の第１容器１４ａおよび複数の検体処理チップ２００に共通に設けられていてもよい。この場合、バルブ１６ａの開閉により、第２の液体２２を送る先の第１容器１４ａが選択可能に構成されている。
この他、液体送液装置１００は、モニタ１７、入力部１８、および、読取部１９などを備えることができる。モニタ１７には、制御部１０により、液体送液装置１００の動作に応じた所定の表示画面が表示される。液体送液装置１００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１８は、たとえばキーボードやマウスなどからなり、情報入力を受け付ける機能を有する。読取部１９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２００に付与された情報を読み取る機能を有する。読取部１９は、第１の液体２１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。
図２０に示すさらに他の例の液体送液装置１００ｂでは、第１容器１４ａの代わりに第１の液体２１を収容するリザーバ１４ｂを備えている。リザーバ１４ｂは、検体処理チップ２００の流路入口に接続されている。リザーバ１４ｂは、検体処理チップ２００に一体的に設けられていてもよい。リザーバ１４ｂは、第１の液体２１が注入されるポート上に筒状の液体リザーバとして設けられる。
送液部１１は、第２の液体２２をリザーバ１４ｂに流入させることにより、第１の液体２１を流路２０１入口より検体処理チップ２００内の流路２０１へ導入するように構成されている。これにより、リザーバ１４ｂ内において第２の液体２２により第１の液体２１を押し出すことにより送液することができるので、検体処理チップ２００の流路２０１に第１の液体２１を精度よく送液することができる。
第１の液体２１は、たとえば、検体を含む溶液である。また、第１の液体２１を収容するリザーバ１４ｂが配置された検体処理チップ２００は、複数設けられている。これにより、検体毎にリザーバ１４ｂが設けられた検体処理チップ２００を用意して処理を行うことができるので、異なる検体が混ざるのを抑制しながら、複数の検体を効率よく処理することができる。送液部１１、第２容器１３、センサ１２およびリザーバ１４ｂは、複数の検体処理チップ２００毎に設けられている。なお、送液部１１、第２容器１３およびセンサ１２は、複数のリザーバ１４ｂおよび複数の検体処理チップ２００に共通に設けられていてもよい。
図２１は、液体送液装置１００の外観を示した模式図である。図２１において、液体送液装置１００は、検体処理チップ２００が設置される設置部と、設置部に対応する蓋３３０とを備える。液体送液装置１００は、装置本体と、装置本体と接続された蓋３３０とを含む。箱状の装置本体の上面に、設置部が配置されている。
蓋３３０は、ヒンジ３３１と、コネクタ３３２とを含む。すなわち、コネクタ３３２は、検体処理チップ２００のリザーバ１４ｂとの接続口を含んでいる。設置部に設置された検体処理チップ２００のリザーバ１４ｂに対して、それぞれコネクタ３３２を接続することにより、第２の液体２２をリザーバ１４ｂに対して送液することが可能となる。
これにより、装置内に検体処理チップ２００を設置して、蓋３３０側のコネクタ３３２によって容易かつ確実に液体送液装置１００と検体処理チップ２００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２００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３３２は、蓋３３０に着脱可能に取り付けられてもよいし、蓋３３０に固定されていてもよい。コネクタ３３２は、複数設けられていてもよい。
図２１では詳細な図示を省略するが、複数チャンネル備えた検体処理チップ２００が、設置部にセットされる。コネクタ３３２は、蓋３３０の下面に設けられている。コネクタ３３２は、複数チャンネルの単位流路構造の各々に設けられたリザーバ１４ｂ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３３２は、検体処理チップ２００のチャンネル数分の複数のリザーバ１４ｂとの接続口を、一体で含んでいる。蓋３３０を閉じることにより、コネクタ３３２と、複数チャンネルの単位流路構造の各々に設けられたリザーバ１４ｂとが、一括で接続される。
このように、図２１の例では、蓋３３０は、設置部に対して開閉可能に構成され、設置部に対して蓋３３０が閉じられることにより、コネクタ３３２がリザーバ１４ｂの各々と接続される。図２１の例では、蓋３３０は、ヒンジ３３１により装置本体と接続され、ヒンジ３３１を中心に回動することにより開閉される。
（第１の液体の供給）
第１の液体２１として用いる液体は、検体処理チップ２００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の液体２１は、検体処理チップ２００のリザーバ１４ｂに供給することが好ましい。
たとえば、図２２の例では、注入器具７００によって第１の液体２１を、検体処理チップ２００のリザーバ１４ｂに供給する。すなわち、図２２に示すように、第１の液体２１の送液に先立って、リザーバ１４ｂに、第１の液体２１が注入器具７００によって注入される。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の液体２１をリザーバ１４ｂ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、この際、リザーバ１４ｂの上方に空気を含まないように、第１の液体２１を注入することが好ましい。これにより、送液時に第１の液体２１と、第２の液体２２との間に空気の層が挟まられるのを抑制することが可能である。なお、第１の液体２１の注入は、検体処理チップ２００を、液体送液装置１００の設置部に設置してから行ってもよいし、設置前に行ってもよい。
（検体処理チップとの接続構造）
図２３は、設置部に設置された検体処理チップ２００と、設置部に対応する蓋３３０に設けられたコネクタ３３２とを示す。図２３は、たとえば、検体処理チップ２００における単位流路構造の１つを示している。マニホールド型のコネクタ３３２には、複数の送液管および圧力経路が設けられている。蓋３３０を閉じた状態では、送液管および各圧力経路と、検体処理チップ２００の各リザーバ１４ｂとが、コネクタ３３２を介して一括で接続される。
図２３に示す例では、コネクタ３３２には、バルブ１６ｂおよびセンサ１２が設けられている。なお、バルブ１６ｂおよびセンサ１２は、コネクタ３３２とは別個に設けられていてもよい。
図２３では、コネクタ３３２とリザーバ１４ｂ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によりシールされる。
（センサの構成例）
図２４は、第２の液体２２の流量、流速および圧力のうち少なくとも１つを含む流れを計測するセンサ１２の構成例を示す。
図２４に示す例では、センサ１２は、たとえば、熱式流量計を含む。センサ１２は、第２の液体２２の流路１５ｂに埋め込まれている。センサ１２は、熱源１２１と、熱測定部１２２ａおよび１２２ｂとを含む。熱測定部１２２ａおよび１２２ｂは、液体の流れ方向に沿って、熱源１２１を挟み込むように配置されている。つまり、熱測定部１２２ａおよび１２２ｂは、熱源１２１に対して一方が上流側に配置され、他方が下流側に配置されている。センサ１２は、熱測定部１２２ａおよび１２２ｂにより測定された温度の温度差に基づいて、流路１５ｂを流れる液体の流量を測定する。つまり、上流から下流に液体が流れるため、熱源１２１により発せられた熱量も流れに沿って移動する。このため、上流では熱が伝わりにくく、下流では熱が伝わりやすくなる。また、流量が大きくなるほど、この上流の温度と下流の温度との差が大きくなる。なお、流路１５ｂを流れる液体は、層流であることが望ましい。なお、センサ１２は、熱式流量計のほか、差圧式の流量計でもよい。また、センサ１２は、音波やレーザを用いた流量計でもよい。また、センサ１２は、電磁式の流量計でもよい。また、計測した流量は、密度を用いて体積流量と質量流量とを相互に変換したり、流路の断面積を用いて流速に変換することができる。また、計測した流量をベルヌーイの式などを用いて圧力に変換することができる。
（検体保持部の構成例）
図２５は、検体保持部３２０の構成例を示す。
検体や試薬等の液体容器３０１は、検体保持部３２０内の容器設置部３０２に配置される。図２５のように、容器設置部３０２が複数配置されてもよいし、容器設置部３０２は単一であってもよい。
容器設置部３０２の蓋３０３に設けられた送液管３０４は、バルブ４００を介して、検体処理チップ２００と接続される。検体保持部３２０内の圧力を高めてバルブ４００を開放すれば、液体容器３０１内の液体が検体処理チップ２００側に供給される。
（バルブの構成例）
バルブ４００は、流体を流路２０１内に導入するためのバルブとして機能する。バルブ４００は、流路毎に複数設けられていてもよい。
図２６は、バルブ４００の構成例を示す。バルブ４００は、たとえば、電磁バルブである。バルブ４００は、弁４０１、コイル４０２、プランジャ４０３を備える。弁４０１が送液管３０４を開閉する。バルブ４００は、液体送液装置１００に複数配置されている。制御部１０は、各バルブ４００の開閉を個別に制御できる。
（検体処理チップの設置部の蓋の構成例）
検体処理チップ２００の設置部には、設置部に対応する蓋３３０を設けてもよい。図２７は、設置部の蓋３３０の構成例を示す。蓋３３０は、設置部にセットされる検体処理チップ２００を覆うように設けられる。
蓋３３０は、ヒンジ３３１により液体送液装置１００と接続される。蓋３３０は、ヒンジ３３１の回転により開閉される。蓋３３０は、コネクタ３３２を含んでもよい。設置部の蓋３３０を閉じるだけで、設置部に設置された検体処理チップ２００とコネクタ３３２とが接続される。蓋３３０は、液体送液装置１００に対して着脱可能であってもよい。この場合ヒンジ３３１は設けなくてよい。
（コネクタの構成例）
図２８は、コネクタ３３２の構成例を示す。コネクタ３３２は、蓋３３０に設けられている。コネクタ３３２は、基板２１０の基板流路２１１にアクセスするための穴３３２ａを有する。コネクタ３３２は、基板２１０の基板流路２１１に対応する位置に設置される。コネクタ３３２は、任意の基板流路２１１に対応する位置にのみ設置されてもよい。コネクタ３３２は、複数の送液管３０４が形成されたマニホールドとして構成されてもよい。この場合、蓋３３０を閉じることにより、各送液管３０４と、検体処理チップ２００のすべてのポートとが、コネクタ３３２を介して一括で接続される。
検体や試薬等の液体は、穴３３２ａを介して、送液管３０４から検体処理チップ２００に注入される。検体処理チップ２００を流れる液体は、穴３３２ａを介して、検体処理チップ２００から回収される。コネクタ３３２は、検体処理チップ２００との接触面にガスケット３３３などの液漏れや異物混入を抑止するシール材を有する。
（固定器具の構成例）
図２９～図３１は、検体処理チップ２００を液体送液装置１００に設置するために用いる固定器具４５０の例を示す。
図２９に示すように、検体処理チップ２００は、たとえば、固定器具４５１および４５２によって固定される。固定器具４５１と４５２とは、嵌合部材４５３によって固定される。位置決め部４５４により、検体処理チップ２００と固定器具４５１および４５２との相対位置が決まる。検体処理チップ２００が、図３０のように、固定器具で固定される。
図３１（Ａ）に示されるように、固定器具４５２は、基板２１０に対応する箇所に貫通穴からなる開口部４５５を有する。液体送液装置１００のコネクタ３３２などは、開口部４５５を介して基板２１０に上方からアクセス可能である。また、図３１（Ｂ）に示されるように、固定器具４５１は、基板２１０および流体モジュール２２０に対応する箇所に貫通穴からなる開口部４５６を有しており、開口部４５６を介して基板２１０および流体モジュール２２０に下方からアクセス可能である。
固定器具４５２を設置部の蓋３３０に固定してもよい。固定器具４５１および４５２は、液体送液装置１００に設けられる各種処理ユニットを配置するための取付穴４５７を有していてもよい。
（各種処理ユニットの設置例）
図３２～図３４は、液体送液装置１００の各種処理工程に用いる処理ユニットの設置例を示す。
たとえば、流体モジュール２２０内の液体を加温するためのヒーターユニット（ヒーター４６０）、流体モジュール２２０内の液体に磁力を作用させるための磁石ユニット４８０（図３４参照）、流体モジュール２２０内の液体を冷却するための冷却ユニット（図示せず）、検体処理チップ２００内で対象成分の検出を行うための検出ユニット（検出部４７０、図３３参照）、流体モジュール２２０内の液体の流れを撮影するためのカメラユニット（図示せず）などが、取付穴４５７を介して固定器具４５１または４５２に取り付けられる。コネクタ３３２を固定器具４５１または４５２に取り付けてもよい。ユニットは、これらのうち複数の機能を備えた複合型のユニットであってもよい。たとえば、液体を加温する機能と、液体に磁力を作用させる機能とを備えたユニットが用いられてもよい。
（ヒーターユニット）
図３２は、液体送液装置１００におけるヒーター４６０の配置例を示す。
ヒーター４６０は、検体処理チップ２００の温度を調整する。たとえば、流体モジュール２２０内でＤＮＡをＰＣＲにより増幅するために、ヒーター４６０が検体処理チップ２００を加温する。
ヒーター４６０は、設置部に設けられる。たとえば、ヒーター４６０は、検体処理チップ２００の下面側の固定器具４５１に取り付けられる。ヒーター４６０は、設置部５１０に設置された検体処理チップ２００の下面側から、検体処理チップ２００の温度を調節する。ヒーター４６０は、蓋３３０または上面側の固定器具４５２に取り付けられてもよい。ヒーター４６０は、温度調節の対象となる流体モジュール２２０に対応する位置に配置される。ヒーター４６０は、移動可能であってもよい。
（検出ユニット）
図３３は、液体送液装置１００の検出部４７０の構成例を示す。
検出部４７０は、たとえば、対象成分に結合した標識物質の蛍光を検出する。検出部４７０は、たとえば、フォトマルチプライヤーである。検出部４７０は、たとえば、検体処理チップ２００の上面側の固定器具４５２に取り付けられる。検出部４７０を蓋３３０に設けてもよい。検出部４７０は、検体処理チップ２００に接続されたコネクタ３３２の間から蛍光を検出する。検出部４７０は、検体処理チップ２００の下面側の固定器具４５１や、液体送液装置１００に設けられてもよい。この場合、検出部４７０は、検体処理チップ２００の下面側から蛍光を検出する。
（磁石ユニット）
図３４は、検体処理チップ２００内の液体中に含まれる磁性粒子の制御に用いられる磁石ユニット４８０の構成例を示す。
磁石ユニット４８０は、たとえば、検体処理チップ２００の下面側の固定器具４５１に取り付けられる。磁石ユニット４８０は、液体送液装置１００に設けられてもよい。磁石ユニット４８０は、蓋３３０または上面側の固定器具４５２に取り付けられてもよい。磁石ユニット４８０は、磁石４８１を含む。磁石４８１は、検体処理チップ２００内の液体に含まれる磁性粒子に磁力を作用させる。磁石ユニット４８０は、たとえば、検体処理チップ２００の長手方向に磁石４８１を移動可能である。
図示は省略するが、カメラユニットや冷却ユニットについても同様である。
［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２００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）
上述の検体処理チップ２００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３５は、エマルジョンＰＣＲアッセイのフローの例を示す。図３６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３６（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、液体送液装置１００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３６（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媒体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３６（Ｂ）参照）。エマルジョンとは、分散媒体中に、分散媒体とは混合しない液体が分散した分散系溶液のことである。つまり、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、多数の液滴が分散媒体中に分散される。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。分散媒体は混合液に対して非混和性を有する。この例では、混合液は水系であり、分散媒体は油系である。分散媒体は、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３６（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。すなわち、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（解乳化され）、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３６（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。
［検体処理の例］
以下、各種の検体処理チップ２００を用いた検体処理のアッセイ例を説明する。以下の説明において、検体処理チップ２００への検体、各種試薬、第１の液体２１などの流体の輸送および検体処理チップ２００中での流れ制御は、検体処理チップ２００が設置された液体送液装置１００の制御部１０の制御により行われる。
（エマルジョンＰＣＲアッセイ）
図３７は、エマルジョンＰＣＲアッセイに用いられる検体処理チップ２００の構成例を示す。
図３７の検体処理チップ２００は、機能が異なる複数種類の流体モジュール（２２０Ａ～２２０Ｅ）の組み合わせにより構成されている。具体的には、流体モジュール２２０Ａにおいて、対象成分の処理としてＰｒｅ－ＰＣＲ処理が行われる。流体モジュール２２０Ｂにおいて、対象成分の処理として液滴形成処理が行われる。流体モジュール２２０Ｃにおいて、対象成分の処理としてエマルジョンＰＣＲ処理が行われる。流体モジュール２２０Ｄにおいて、対象成分の処理として液滴破壊処理が行われる。流体モジュール２２０Ｅにおいて、対象成分の処理として洗浄（１次洗浄）処理が行われる。流体モジュール２２０Ａにおいて、対象成分の処理としてハイブリダイゼーション処理および洗浄（２次洗浄）処理が行われる。対象成分であるＤＮＡや試薬等の液体が検体処理チップ２００上の各流体モジュール内を順次流れることにより、エマルジョンＰＣＲアッセイが実行される。流体モジュール２２０Ａ～２２０Ｅを一体化して、単一の流体モジュール２２０にそれぞれの処理を実施するための流路２０１を形成してもよい。
（Ｐｒｅ－ＰＣＲ）
図３８は、Ｐｒｅ－ＰＣＲに用いられる流体モジュール２２０Ａの構成例を示す。流体モジュール２２０Ａの流路２０１は、チャネル２０３と、試薬や検体を注入する接続部２０５ａおよび２０５ｂと、液体を排出する接続部２０５ｃとを有する。チャネル２０３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。
流体モジュール２２０Ａ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２０３の高さは、たとえば、５０μｍ～５００μｍに形成される。
たとえば、接続部２０５ａから、前処理で抽出されたＤＮＡが注入され、接続部２０５ｂからＰＣＲ増幅用試薬が注入される。ＤＮＡと試薬の混合液は、チャネル２０３を流れる過程で、ヒーター４６０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２０５ｃを介して、隣接する流体モジュール２２０に移送される。
（エマルジョン形成）
図３９は、エマルジョン形成に用いられる流体モジュール２２０Ｂの構成例を示す。流体モジュール２２０Ｂの流路２０１は、チャネル２０３と、検体や試薬等の液体が注入される接続部２０５ａ、２０５ｂおよび２０５ｃと、液体が排出される接続部２０５ｄとを有する。チャネル２０３は、少なくとも２つのチャネルが交差する交差部分２０６を有する。交差部分２０６を形成する各チャネルの幅は、数十μｍである。たとえば、チャネルの幅は２０μｍである。なお、流体モジュール２２０Ｂには、接続部２０５ｂまたは２０５ｃのいずれかのみが設けられてもよい。
つまり、検体処理チップ２００内の流路２０１に、第１の液体２１の導入に加えてエマルジョン形成のための分散媒２３を導入してエマルジョンの形成を行う。
流体モジュール２２０Ｂのチャネル２０３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２０３の壁面は疎水性の材料やフッ素により処理されている。流体モジュール２２０Ｂの材料は、たとえばＰＤＭＳやＰＭＭＡ等である。
たとえば、Ｐｒｅ－ＰＣＲで増幅されたＤＮＡを含む液体は接続部２０５ｂから注入され、磁性粒子とＰＣＲ増幅用の試薬とを含む液体が接続部２０５ｃから注入される。接続部２０５ｂと２０５ｃからそれぞれ注入された液体は、チャネル２０３中で混合され、交差部分２０６に流入する。磁性粒子の粒径は、たとえば、平均粒子径で０．５μｍ以上２０μｍ以下の範囲から選択される。平均粒子径は、たとえば、光散乱法により測定された個数平均径を意味する。接続部２０５ｂおよび２０５ｃに送液するために、接続部２０５ｂと２０５ｃからそれぞれ注入された液体の流量が一定となるように制御される。
たとえば、エマルジョンの形成では、平均粒径が０．１μｍ以上５００μｍ以下の分散質の液滴を第１の液体２１により形成する。第１の液体２１の流れを精度よく制御して第１の液体２１を分散質の液滴としてエマルジョンを形成することができるので、液滴の粒径のばらつきを抑制することができる。また、平均粒径が０．１μｍ以上５００μｍ以下の液滴の粒径の揃ったエマルジョンを効率よく形成することができる。好ましくは、エマルジョンの形成では、平均粒径が０．１μｍ以上２００μｍ以下の分散質の液滴を第１の液体２１により形成する。より好ましくは、エマルジョンの形成では、平均粒径が０．１μｍ以上１００μｍ以下の分散質の液滴を第１の液体２１により形成する。これにより、バイオ測定に適したエマルジョンを形成することが可能である。
たとえば、エマルジョン形成用のオイルが、接続部２０５ａから注入される。注入されたオイルは、たとえば、チャネル２０３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２０６に流入する。接続部２０５ａにオイルを送液するために、接続部２０５ａから注入された液体の流量が一定となるように制御される。また、分散質を形成する液体の流量に応じて、分散媒２３としてのオイルの流量が制御される。
図４０は、交差部分２０６でエマルジョンが形成される例を示す。たとえばＤＮＡと試薬の混合液を含む第１の液体２１は、図４０の上下方向からオイルが流入する交差部分２０６に流れ込む。第１の液体２１は、交差部分２０６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２０６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２０５ｄを介して、隣接する流体モジュール２２０に移送される。
たとえば、分散質を形成する第１の液体２１は、０．４μＬ／分～７μＬ／分の範囲内から選択される一定の流量で交差部分２０６に流入し、オイルは、１μＬ／分～５０μＬ／分の範囲内から選択される一定の流量で交差部分２０６に流入する。流量は、制御部１０により制御される。たとえば、第１の液体２１を２μＬ／分（約５２００ｍｂａｒ）、オイルを１４μＬ／分（約８２００ｍｂａｒ）の流量でそれぞれ交差部分２０６に流入させることで、約１千万個／分の液滴が形成される。
たとえば、エマルジョンの形成では、第１の液体２１を分散質の液滴として６００個／分以上６億個／分以下の割合で形成する。第１の液体２１の流れを精度よく制御して第１の液体２１を分散質の液滴としてエマルジョンを形成することができるので、液滴の粒径のばらつきを抑制することができる。また、６００個／分以上６億個／分以下の割合で、液滴の粒径の揃ったエマルジョンを効率よく形成することができる。好ましくは、エマルジョンの形成では、第１の液体２１を分散質の液滴として１０００個／分以上６億個／分以下の割合で形成する。より好ましくは、エマルジョンの形成では、第１の液体２１を分散質の液滴として３０００個／分以上１８００万個／分以下の割合で形成する。さらに好ましくは、エマルジョンの形成では、第１の液体２１を分散質の液滴として５０００個／分以上９００万個／分以下の割合で形成する。
なお、図４０の例では、交差部分２０６は、混合液の流入するチャネル２０３ａが１つ、オイルの流入するチャネル２０３ｂが２つ、エマルジョンが流出するチャネル２０３ｃが１つの、合計４つのチャネル２０３により十字に形成されている。交差部分２０６としては、図４１に示すように、３つのチャネル２０３によりＴ字状に形成されていてもよい。
（ＰＣＲ）
図４２は、エマルジョンＰＣＲに用いられる流体モジュール２２０Ｃの構成例を示す。流体モジュール２２０Ｃの流路２０１は、チャネル２０３と、液体が流入する接続部２０５ａと、液体が排出される接続部２０５ｂとを有する。
流体モジュール２２０Ｃ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２０３の高さは、たとえば、５０μｍ～５００μｍに形成される。
チャネル２０３は、ヒーター４６０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２０３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。図４２では簡略化して図示しているが、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。チャネル２０３は、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。図４２に示すように、それぞれの液滴内のＤＮＡは、チャネル２０３を流れる過程で増幅される。
（エマルジョンブレーク）
図４３は、エマルジョンのブレークに用いられる流体モジュール２２０Ｄの構成例を示す。流体モジュール２２０Ｄの流路２０１は、チャネル２０３と、エマルジョンやエマルジョンブレーク用の試薬が流入する接続部２０５ａ、２０５ｂおよび２０５ｃと、液体が排出される接続部２０５ｄとを含む。
流体モジュール２２０Ｄ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２０３の高さは、たとえば、５０μｍ～５００μｍで形成される。
たとえば、エマルジョンＰＣＲ工程を経たエマルジョンが接続部２０５ｂから流入し、エマルジョンブレーク用の試薬が接続部２０５ａおよび２０５ｃから流入する。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２０３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。すなわち、対象成分の処理において、核酸の増幅産物が結合した担体を含む液滴と、液滴を破壊するための試薬を混合することにより、液滴が破壊される。これにより、液滴と液滴を破壊するための試薬とを混合するだけで容易に液滴を破壊することができる。チャネル２０３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２０３は、液体が検体処理チップ２００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２０５ｄを介して、隣接の流体モジュール２２０に移送される。
流体モジュール２２０Ｄにおいて、対象成分の処理として液滴破壊処理が行われる結果、チャネル２０３中には、処理液体中に、粒子および担体としての磁性粒子が分散される。磁性粒子は、破壊により液滴中から取り出されたものであり、核酸の増幅産物である核酸が結合している。チャネル２０３中の処理液体は、オイル、エマルジョンブレーク用の試薬、破壊により液滴中から流出した液体（ＰＣＲ増幅用の試薬やＤＮＡとともに液滴中に包含された液体）などを含む混合液である。
（洗浄（１次洗浄））
図４４は、洗浄工程（１次洗浄）で用いられる流体モジュール２２０Ｅの構成例を示す。流体モジュール２２０Ｅの流路２０１は、液体が流入する接続部２０５ａ、２０５ｂと、液体が排出される接続部２０５ｃ、２０５ｄと、チャネル２０３とを含む。チャネル２０３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２０３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２０５ａ、２０５ｂがチャネル２０３の一端側に配置され、排出側の接続部２０５ｃ、２０５ｄがチャネル２０３の他端側に配置される。
流体モジュール２２０Ｅ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２０３の高さは、たとえば、５０μｍ～５００μｍで形成される。
図４５は、流体モジュール２２０Ｅにより磁性粒子を洗浄・濃縮する動作例を示す。接続部２０５ａから２０５ｃに向けて、磁性粒子を含む液体が流れる。液体中の磁性粒子は、磁石４８１の磁力により濃縮される。磁石４８１は、チャネル２０３の長手方向に往復移動できる。磁性粒子は、磁石４８１の往復運動に追従し、チャネル２０３内を往復移動しながら凝集される。
接続部２０５ｂからは、洗浄液が供給される。洗浄液は、接続部２０５ｂから２０５ｄに向けて連続的に流れる。接続部２０５ｄは、洗浄液を排出するためのドレーンとして機能する。
１次洗浄工程では、アルコールを含む洗浄液が用いられる。洗浄液を用いた１次洗浄により、磁性粒子上の油膜が除去され、増幅された二本鎖ＤＮＡが一本鎖に変性する。
（ハイブリダイゼーション）
磁性粒子は、図３８と同様の構成の流体モジュール２２０Ａ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。たとえば、接続部２０５ａから磁性粒子を含む液体が移送され、接続部２０５ｂから標識物質を含む試薬が注入される。サーマルサイクルによって、磁性粒子上のＤＮＡと標識物質が結合する。
（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次洗浄工程は、流体モジュール２２０Ａで行うようにしてもよい。たとえば図３８において、磁石４８１（図４５参照）によって磁性粒子をチャネル２０３内に集磁した状態で、接続部２０５ｂから洗浄液が注入される。２次洗浄工程では、ＰＢＳが洗浄液として用いられる。洗浄液を用いた２次洗浄により、ＤＮＡと結合しなかった未反応の標識物質（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２０５ｃから排出される。この場合、流体モジュール２２０Ｅ（図４４参照）と同様に、流体モジュール２２０Ａにもドレーン用の排出側の接続部２０５を設けるのがよい。
なお、ハイブリダイゼーションを行う流体モジュール２２０Ａの下流側に、２次洗浄を行う流体モジュール２２０Ｅを追加してもよい。
（１次洗浄、ハイブリダイゼーションおよび２次洗浄の変形例）
他の構成例として、１つの流体モジュール２２０Ｅ（図４４参照）において、１次洗浄、ハイブリダイゼーションおよび２次洗浄を実施するように構成してもよい。この場合、接続部２０５ａからエマルジョンブレーク後の試料をチャネル２０３に導入して磁石４８１により集磁しておく。接続部２０５ｂから、１次洗浄用のアルコール含有洗浄液、ハイブリダイゼーション用の標識試薬、２次洗浄用の洗浄液（ＰＢＳ）を順番に注入して、各工程の処理を実行する。この場合、流体モジュール２２０Ｅの下流側の流体モジュール２２０Ａを設ける必要はない。
（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、液体送液装置１００から回収された後、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、標識物質を含む磁性粒子は、液体送液装置１００の検出部４７０によって標識に基づく蛍光などが検出される。また、標識物質を含む磁性粒子は、液体送液装置１００のカメラユニットによって撮像され、液体送液装置１００又は液体送液装置１００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２００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４６は、単一細胞解析に用いられる検体処理チップ２００の構成例を示す。
検体処理チップ２００は、たとえば、液体混合用の流体モジュール２２０Ｄ、エマルジョン形成用の流体モジュール２２０Ｂ、ＰＣＲ増幅用の流体モジュール２２０Ｃ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体中に形成する工程（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。
流体モジュール２２０Ｄの構成（材質やチャネル高さ等）は、図４３に例示された構成と同様であり、詳細な説明は省略する。血液等の検体が流体モジュール２２０Ｄの接続部２０５ｂから注入され、ＰＣＲ増幅用試薬が接続部２０５ａおよび２０５ｃ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２０３を流れる過程で混合される。
流体モジュール２２０Ｂの構成（材質やチャネル高さ等）は、図３９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、流体モジュール２２０Ｂの接続部２０５ｂから注入される。細胞溶解試薬が、接続部２０５ｃから注入される。接続部２０５ａ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２０６においてオイルに包まれた液滴になり、エマルジョンが形成される。混合液を包み込んだ液滴は、接続部２０５ｃを介して、隣接する流体モジュール２２０Ｃに移送される。液滴内の細胞は、エマルジョンが流体モジュール２２０Ｃ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。
流体モジュール２２０Ｃの構成（材質やチャネル高さ等）は、図４２に例示された構成と同様であり、詳細な説明は省略する。流体モジュール２２０Ｃに移送されたエマルジョンは、流体モジュール２２０Ｃのチャネル２０３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２００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４７は、Ｄｉｇｉｔａｌ ＥＬＩＳＡ（Ｅｎｚｙｍｅ－Ｌｉｎｋｅｄ ＩｍｍｕｎｏＳｏｒｂｅｎｔ Ａｓｓａｙ）に用いられる検体処理チップ２００の構成例を示す。
検体処理チップ２００は、温度制御用の流体モジュール２２０Ａ、ＢＦ分離用の流体モジュール２２０Ｅ、エマルジョン形成用の流体モジュール２２０Ｂ、温度制御用の流体モジュール２２０Ａの組み合わせにより構成される。
図４８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４８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２００により、図４８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体中に形成する工程（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。
流体モジュール２２０Ａの構成（材質やチャネル高さ等）は、図３８に例示された構成と同様であり、詳細な説明は省略する。流体モジュール２２０Ａの接続部２０５ａから抗原を含む検体が注入され、接続部２０５ｂ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２０３で混合される。混合液は、チャネル２０３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２０５ｃを介して、隣接する流体モジュール２２０Ｅに移送される。
流体モジュール２２０Ｅの構成（材質やチャネル高さ等）は、図４４に例示された構成と同様であり、詳細な説明は省略する。流体モジュール２２０Ｅのチャネル２０３において、磁性粒子を含む複合体は磁石４８１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４８１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４８１により集磁し、洗浄する（２次ＢＦ分離）。洗浄後、免疫複合体は、隣接する流体モジュール２２０Ｂに移送される。
流体モジュール２２０Ｂの構成（材質やチャネル高さ等）は、図３９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、流体モジュール２２０Ｂの接続部２０５ｂから注入され、蛍光／発光基質を含む試薬が接続部２０５ｃから注入される。エマルジョン形成用のオイルは、接続部２０５ａ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２０６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２０５ｃから、隣接する流体モジュール２２０Ａに移送される。
流体モジュール２２０Ａに移送されたエマルジョンは、チャネル２０３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。液体送液装置１００の検出部４７０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。
流体モジュール２２０Ａでは、粒子である磁性粒子が、対象成分である抗原または抗体と結合し、処理液体としての検体および試薬の混合液中に分散される。流体モジュール２２０Ｅでは、粒子である磁性粒子が、処理液体としての洗浄液中に分散される。流体モジュール２２０Ｂでは、粒子である液滴が、処理液体としてのオイル中に分散される。流体モジュール２２０Ａでは、粒子である液滴が、処理液体としてのオイル中に分散される。
（第１の液体と第２の液体の組合せ）
図４９を参照して、各工程と第１の液体２１および第２の液体２２との対応の一例について説明する。
図４９に示すように、Ｐｒｅ－ＰＣＲの工程では、第１の液体２１として、ＤＮＡ検体、ＰＣＲ増幅用の試薬を含む混合液が用いられる。この場合、第１の液体２１は、たとえば、２μＬ／分の流量により検体処理チップ２００の流路２０１に送液される。また、Ｐｒｅ－ＰＣＲの工程では、第２の液体２２として、ミネラルオイルを含む混合液が用いられる。Ｐｒｅ－ＰＣＲの工程では、第１の液体２１は、水相であり、第２の液体２２は、油相である。
エマルジョン形成およびエマルジョンＰＣＲの工程では、第１の液体２１として、Ｐｒｅ－ＰＣＲの工程により増幅されたＤＮＡ、磁性粒子およびＰＣＲ増幅用の試薬を含む混合液が用いられる。この場合、第１の液体２１は、たとえば、２μＬ／分の流量により検体処理チップ２００の流路２０１に送液される。また、エマルジョン形成およびエマルジョンＰＣＲの工程では、第２の液体２２として、ミネラルオイルを含む混合液が用いられる。エマルジョン形成およびエマルジョンＰＣＲの工程では、第１の液体２１は、水相であり、第２の液体２２は、油相である。
エマルジョンブレークおよびハイブリダイゼーションの工程では、第１の液体２１として、エマルジョンＰＣＲの工程により増幅されたＤＮＡ検体を含む液滴の混合液が用いられる。この場合の第１の液体２１は、たとえば、２μＬ／分の流量により検体処理チップ２００の流路２０１に送液される。また、エマルジョンブレークおよびハイブリダイゼーションの工程では、第１の液体２１として、標識プローブを含む試薬が用いられる。この場合の第１の液体２１は、たとえば、２０μＬ／分の流量により検体処理チップ２００の流路２０１に送液される。エマルジョンブレークおよびハイブリダイゼーションの工程では、第２の液体２２として、ミネラルオイルを含む混合液が用いられる。
（実施例の説明）
次に、本実施形態の液体送液方法の効果を確認するために行った実施例について説明する。本実施例では、第１の液体２１を分散質として、分散媒２３とともに検体処理チップ２００の流路２０１に導入してエマルジョンを形成する実験を行った。
実施例に用いた構成を図５０に示す。実施例１および２では、第１の液体２１としてＰｒｅ－ＰＣＲにより増幅されたＤＮＡ、磁性粒子およびＰＣＲ増幅用の試薬を含む混合液をチャネル２０３ａに供給した。第１の液体２１は、第２の液体２２としてのミネラルオイルを含む混合液により押し出すことによりチャネル２０３ａに供給した。また、実施例１および２では、図５１および図５２に示すように、エマルジョンを形成する連続相として、ミネラルオイルを含む混合液をチャネル２０３ｂに供給した。チャネル２０３ａと、チャネル２０３ｂとは、交差部分２０６により交差している。交差部分２０６の断面積は、４００μｍ2（２０μｍ×２０μｍ）である。形成されたエマルジョンは、チャネル２０３ｃを通した。形成したエマルジョンは、ＫＥＹＥＮＣＥ ＢＺ－Ｘ７００ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅにより観察した。
実施例１では、第１の液体２１は、検体容器としての第１容器１４ａから供給した。つまり、第１の液体２１が収容された第１容器１４ａに、流量が制御された第２の液体２２を流入させて、第１の液体２１の流量を制御した。また、実施例１では、第１の液体２１の流量を３．２５μＬ／分となるように、第２の液体２２の流量を３．２５μＬ／分に制御した。連続相の流量は、６．５μＬ／分となるように制御した。連続相の流量の制御は、第２の液体２２の流量の制御と同様に、センサ１２ａを用いてフィードバック制御により行った。つまり、連続相が容器１３ａに収容され、容器１３ａに送液部１１ａにより圧力が付加されることにより、連続相が送液される。そして、連続相の流量をセンサ１２ａにより計測し、送液部１１ａをフィードバック制御した。
実施例２では、第１の液体２１は、検体処理チップ２００上のリザーバ１４ｂから供給した。つまり、第１の液体２１が収容されたリザーバ１４ｂに、流量が制御された第２の液体２２を流入させて、第１の液体２１の流量を制御した。また、実施例２では、第１の液体２１の流量を３．６μＬ／分となるように、第２の液体２２の流量を３．６μＬ／分に制御した。連続相の流量は、３．９μＬ／分となるように制御した。連続相の流量の制御は、第２の液体２２の流量の制御と同様に、センサ１２ａを用いてフィードバック制御により行った。
実施例１では、図５３に示すように、約１５μｍの粒径の分散質を有するエマルジョンを形成することができた。また、実施例１では、分散質の粒径がばらつくことなくエマルジョンを形成することができた。つまり、第１の液体２１の流量を精度よく制御することにより、分散質の粒径の揃ったエマルジョンを形成することができた。
実施例２では、図５４に示すように、約８μｍの粒径の分散質を有するエマルジョンを形成することができた。また、実施例２では、分散質の粒径がばらつくことなくエマルジョンを形成することができた。つまり、第１の液体２１の流量を精度よく制御することにより、分散質の粒径の揃ったエマルジョンを形成することができた。
（比較例）
比較例では、第１の液体を分散質として、分散媒とともに検体処理チップ２００の流路２０１に導入してエマルジョンを形成する実験を行った。
比較例に用いた構成を図５５に示す。比較例１および２では、第１の液体としてＰｒｅ－ＰＣＲにより増幅されたＤＮＡ、磁性粒子およびＰＣＲ増幅用の試薬を含む混合液をチャネル５０５ａに供給した。第１の液体は、ポンプ５０２により供給される空気により押し出すことによりチャネル５０５ａに供給した。また、比較例１および２では、図５６および図５７に示すように、エマルジョンを形成する連続相として、ミネラルオイルを含む混合液をチャネル５０５ｂに供給した。チャネル５０５ａと、チャネル５０５ｂとは、交差部分５０７により交差している。交差部分５０７の断面積は、４００μｍ2（２０μｍ×２０μｍ）である。形成されたエマルジョンは、チャネル５０５ｃを通した。形成したエマルジョンは、ＫＥＹＥＮＣＥ ＢＺ－Ｘ７００ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅにより観察した。
また、比較例１および２では、第１の液体は、検体容器５０４から供給した。つまり、第１の液体が収容された検体容器５０４に、圧力が制御された空気を流入させて、第１の液体の流量を制御した。つまり、センサ５０３を用いてフィードバック制御して、検体容器５０４に流入する空気の圧力を制御した。また、連続相の流量の制御は、第１の液体の流量の制御と同様に、センサ５０３ａを用いて連続相を押し出す空気の圧力をフィードバック制御して行った。つまり、連続相が容器５０４ａに収容され、容器５０４ａにポンプ５０２ａにより圧力が付加されることにより、連続相が送液される。そして、連続相を押し出す空気の圧力をセンサ５０３ａにより計測し、ポンプ５０２ａをフィードバック制御した。
比較例１では、第１の液体の圧力を１５００ｍｂａｒとなるように制御した。また、連続相の流体の圧力を１５００ｍｂａｒとなるように制御した。ただし、液体の流量を制御できないため、第１の液体の流量は、不安定であった。また、連続相の流量は、不安定であった。
比較例２では、第１の液体の圧力を１０００ｍｂａｒとなるように制御した。また、連続相の流体の圧力を１５００ｍｂａｒとなるように制御した。ただし、液体の流量を制御できないため、第１の液体の流量は、不安定であった。また、連続相の流量は、不安定であった。
比較例１および２では、第１の液体および連続相の流量の測定対象の流体が気体であり、僅かな圧変動で体積変化が生じるため、導入する第１の液体および連続相の流速を精度よく制御することができなかった。比較例１および２では、導入する液体の流量の制御ができないため、エマルジョンが形成しない場合もあった。また、図５８および図５９に示すように、エマルジョンが形成した場合でも、分散質の粒径が不均一であった。比較例１および２により、エマルジョンを形成すると、形成した分散質の液滴の大きさの均一性が悪く、圧力値への依存性も弱いとの結果が得られた。
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：制御部、１１：送液部、１２：センサ、１３：第２容器、１４ａ：第１容器、１４ｂ：リザーバ、２１：第１の液体、２２：第２の液体、２３：分散媒、１００、１００ａ、１００ｂ：液体送液装置、２００：検体処理チップ、２０１：流路

Claims (50)

  1. 流路が形成された検体処理チップを受け入れ、蓋によって前記検体処理チップを上方から覆うことによって、前記蓋の下面に設けられたコネクタを介して前記検体処理チップの収容部に接続される液体送液装置を用いた、前記検体処理チップへの液体送液方法であって、
    前記検体処理チップ内の流路に導入する第１の液体とは異なる第２の液体であって、前記コネクタを介して前記収容部に送液される前記第２の液体の流れを計測し、
    計測した流れに基づいて前記第２の液体の流れを一定の流量である第１流量に制御し、
    前記第１流量に制御された前記第２の液体により、前記第２の液体に直接接触した状態の前記第１の液体を前記収容部から前記流路に押し出すことで、前記第１流量よりも多い第２流量に制御された第３の液体が流れる前記流路に前記第１の液体を一定の流量で導入して、前記第１の液体を分散質とし、前記第３の液体を連続相とするエマルジョンを形成する、液体送液方法。
  2. 前記第２の液体の流れの制御によって、前記検体処理チップ内の流路に導入される前記第１の液体の流れを制御する、請求項１に記載の液体送液方法。
  3. 流れを計測することは、流量、流速および圧力のうち少なくとも１つを計測することである、請求項１または２に記載の液体送液方法。
  4. 前記第２の液体は、前記第１の液体に対して非混和性を有する液体である、請求項１～３のいずれか１項に記載の液体送液方法。
  5. 前記第１の液体は、水相および油相のうち一方の液体であり、
    前記第２の液体は、水相および油相のうち他方の液体である、請求項４に記載の液体送液方法。
  6. 前記第２の液体は、前記第１の液体と比重が異なる液体である、請求項４または５に記載の液体送液方法。
  7. 前記第２の液体は、前記検体処理チップにより複数の検体を処理する場合の各検体の処理に共通して使用される液体である、請求項１～６のいずれか１項に記載の液体送液方法。
  8. 前記第１の液体は、前記検体処理チップにより複数の検体を処理する場合に、各検体毎に液体の組成または対象成分の由来が互いに異なる液体である、請求項１～７のいずれか１項に記載の液体送液方法。
  9. 前記第１の液体は、検体、試薬および粒子のうち少なくとも１つを含む溶液である、請求項１～８のいずれか１項に記載の液体送液方法。
  10. 前記第１の液体は、血液に由来する核酸、磁性粒子およびポリメラーゼ連鎖反応用試薬を含む溶液である、請求項９に記載の液体送液方法。
  11. 前記第２の液体は、室温において液体状態である油類を含む液体である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の液体送液方法。
  12. 前記第１の液体を、０．１μＬ／分以上５ｍＬ／分以下の流量で前記検体処理チップ内の流路に導入する、請求項１～１１のいずれか１項に記載の液体送液方法。
  13. 前記第１の液体を、０．１μＬ／分以上１ｍＬ／分以下の流量で前記検体処理チップ内の流路に導入する、請求項１２に記載の液体送液方法。
  14. 前記検体処理チップ内の前記第３の液体としての分散媒が流れる流路に、前記第１の液体を導入してエマルジョンの形成を行い、エマルジョンの形成では、前記第１の液体を分散質として６００個／分以上６億個／分以下の割合で形成する、請求項１～１３のいずれか１項に記載の液体送液方法。
  15. エマルジョンの形成では、前記第１の液体を分散質として３０００個／分以上１８００万個／分以下の割合で形成する、請求項１４に記載の液体送液方法。
  16. 前記検体処理チップ内の前記第３の液体としての分散媒が流れる流路に、前記第１の液体を導入してエマルジョンの形成を行い、エマルジョンの形成では、平均粒径が０．１μｍ以上５００μｍ以下の分散質を前記第１の液体により形成する、請求項１～１５のいずれか１項に記載の液体送液方法。
  17. エマルジョンの形成では、平均粒径が０．１μｍ以上２００μｍ以下の分散質を前記第１の液体により形成する、請求項１６に記載の液体送液方法。
  18. 前記検体処理チップ内に形成された流路は、断面積が０．０１μｍ２以上１０ｍｍ２以下である、請求項１～１７のいずれか１項に記載の液体送液方法。
  19. 前記検体処理チップ内に形成された流路は、断面積が０．０１μｍ２以上１ｍｍ２以下である、請求項１８に記載の液体送液方法。
  20. 前記検体処理チップ内に形成された流路は、高さが１μｍ以上５００μｍ以下であり、幅が１μｍ以上５００μｍ以下である、請求項１９に記載の液体送液方法。
  21. 前記検体処理チップ内に形成された流路は、高さが１μｍ以上２５０μｍ以下であり、幅が１μｍ以上２５０μｍ以下である、請求項２０に記載の液体送液方法。
  22. 前記検体処理チップ内の流路へは、前記第１の液体を含む複数種類の液体が導入される、請求項１～２１のいずれか１項に記載の液体送液方法。
  23. 流路が形成された検体処理チップを受け入れ、蓋によって前記検体処理チップを上方から覆うことによって、前記蓋の下面に設けられたコネクタを介して前記検体処理チップの収容部へ液体を送液するための液体送液装置であって、
    前記検体処理チップ内の流路に導入する第１の液体とは異なるとともに、前記コネクタを介して前記収容部に送液される前記第２の液体の流れを計測するためのセンサと、
    計測した流れに基づいて前記第２の液体の流れを一定の流量である第１流量に制御する制御部と、
    前記第１流量に制御された前記第２の液体により、前記第２の液体に直接接触した状態の前記第１の液体を前記収容部から前記流路に押し出すことで、前記第１流量よりも多い第２流量に制御された第３の液体が流れる前記流路に前記第１の液体を一定の流量で導入して、前記第１の液体を分散質とし、前記第３の液体を連続相とするエマルジョンを形成する送液部と、を備える、液体送液装置。
  24. 前記制御部は、前記送液部による前記第２の液体の流れを制御することにより、前記検体処理チップ内の流路に導入される前記第１の液体の流れを制御する、請求項２３に記載の液体送液装置。
  25. 前記センサは、流量、流速および圧力のうち少なくとも１つを計測して、流れを計測する、請求項２３または２４に記載の液体送液装置。
  26. 前記第２の液体は、前記第１の液体に対して非混和性を有する液体である、請求項２３～２５のいずれか１項に記載の液体送液装置。
  27. 前記第１の液体は、水相および油相のうち一方の液体であり、
    前記第２の液体は、水相および油相のうち他方の液体である、請求項２６に記載の液体送液装置。
  28. 前記第２の液体は、前記第１の液体と比重が異なる液体である、請求項２６または２７に記載の液体送液装置。
  29. 前記第２の液体は、前記検体処理チップにより複数の検体を処理する場合の各検体の処理に共通して使用される液体である、請求項２３～２８のいずれか１項に記載の液体送液装置。
  30. 前記第１の液体は、前記検体処理チップにより複数の検体を処理する場合に、各検体毎に液体の組成または対象成分の由来が互いに異なる液体である、請求項２３～２９のいずれか１項に記載の液体送液装置。
  31. 前記第１の液体は、検体、試薬および粒子のうち少なくとも１つを含む溶液である、請求項２３～３０のいずれか１項に記載の液体送液装置。
  32. 前記第１の液体は、血液に由来する核酸、磁性粒子およびポリメラーゼ連鎖反応用試薬を含む溶液である、請求項３１に記載の液体送液装置。
  33. 前記第２の液体は、室温において液体状態である油類を含む液体である、請求項２３～３２のいずれか１項に記載の液体送液装置。
  34. 前記送液部は、前記第１の液体を０．１μＬ／分以上５ｍＬ／分以下の流量で前記検体処理チップ内の流路に導入する、請求項２３～３３のいずれか１項に記載の液体送液装置。
  35. 前記送液部は、前記第１の液体を０．１μＬ／分以上１ｍＬ／分以下の流量で前記検体処理チップ内の流路に導入する、請求項３４に記載の液体送液装置。
  36. 前記検体処理チップ内の前記第３の液体としての分散媒が流れる流路に、前記第１の液体が導入されてエマルジョンの形成が行われ、前記第１の液体が分散質として６００個／分以上６億個／分以下の割合で形成される、請求項２３～３５のいずれか１項に記載の液体送液装置。
  37. 前記検体処理チップ内の前記第３の液体としての分散媒が流れる流路に、前記第１の液体が導入されてエマルジョンの形成が行われ、前記第１の液体が分散質として３０００個／分以上１８００万個／分以下の割合で形成される、請求項３６に記載の液体送液装置。
  38. 前記検体処理チップ内の前記第３の液体としての分散媒が流れる流路に、前記第１の液体が導入されてエマルジョンの形成が行われ、平均粒径が０．１μｍ以上５００μｍ以下の分散質が前記第１の液体により形成される、請求項２３～３７のいずれか１項に記載の液体送液装置。
  39. 前記検体処理チップ内の前記第３の液体としての分散媒が流れる流路に、前記第１の液体が導入されてエマルジョンの形成が行われ、平均粒径が０．１μｍ以上２００μｍ以下の分散質が前記第１の液体により形成される、請求項３８に記載の液体送液装置。
  40. 前記検体処理チップ内に形成された流路は、断面積が０．０１μｍ２以上１０ｍｍ２以下である、請求項２３～３９のいずれか１項に記載の液体送液装置。
  41. 前記検体処理チップ内に形成された流路は、断面積が０．０１μｍ２以上１ｍｍ２以下である、請求項４０に記載の液体送液装置。
  42. 前記検体処理チップ内に形成された流路は、高さが１μｍ以上５００μｍ以下であり、幅が１μｍ以上５００μｍ以下である、請求項４１に記載の液体送液装置。
  43. 前記検体処理チップ内に形成された流路は、高さが１μｍ以上２５０μｍ以下であり、幅が１μｍ以上２５０μｍ以下である、請求項４２に記載の液体送液装置。
  44. 前記検体処理チップ内の流路へは、前記第１の液体を含む複数種類の液体が導入される、請求項２３～４３のいずれか１項に記載の液体送液装置。
  45. 前記センサと前記検体処理チップの流路入口との間の導入経路上に配置され、前記第１の液体を収容する第１容器を備え、
    前記送液部は、前記第２の液体を前記第１容器に流入させることにより、前記第１の液体を前記検体処理チップ内の流路へ導入する、請求項２３～４４のいずれか１項に記載の液体送液装置。
  46. 前記送液部と前記センサとの間の導入経路上に配置され、前記第２の液体を収容する第２容器を備え、
    前記送液部は、前記第２容器に圧力を付加することにより、前記第２の液体を送液する、請求項２３～４５のいずれか１項に記載の液体送液装置。
  47. 前記第１の液体は、検体を含む溶液であり、
    前記第１の液体を収容する検体容器および前記検体処理チップが複数設けられている、請求項２３～４６のいずれか１項に記載の液体送液装置。
  48. 前記検体処理チップの流路入口に接続され、前記第１の液体を収容するリザーバを備え、
    前記送液部は、前記第２の液体を前記リザーバに流入させることにより、前記第１の液体を流路入口より前記検体処理チップ内の流路へ導入する、請求項２３～４７のいずれか１項に記載の液体送液装置。
  49. 前記第１の液体は、検体を含む溶液であり、
    前記第１の液体を収容するリザーバが配置された前記検体処理チップが複数設けられている、請求項２３～４８のいずれか１項に記載の液体送液装置。
  50. 前記センサは、前記第２の液体の流路に埋め込まれている、請求項２３～４９のいずれか１項に記載の液体送液装置。
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