JP2018085974A - 検体処理方法および検体処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象成分を処理するための流路を備えた検体処理チップにおいて、対象成分を有する粒子が流路内に残留するのを抑制する。【解決手段】この検体処理チップ１００は、流路２０１が形成された検体処理チップ１００を用いて、検体中の対象成分２０を処理するための検体処理方法であって、対象成分２０の処理に用いる処理液体２１との間で界面２３を形成する流体２４を流路２０１に導入することにより、流路２０１の内壁面１１と接触する界面２３を、対象成分２０を有する粒子２２を含む処理液体２１との間に形成し、形成された界面２３を内壁面１１に接触させた状態で流路２０１に沿って移動させることにより、処理液体２１中に滞留する粒子２２を、導入された流体２４によって押し出す。【選択図】図１

Description

流路が形成された検体処理チップを用いて検体処理を行う検体処理方法および検体処理装置に関する。

従来の検体処理チップ（たとえば、特許文献１参照）では、検体に含まれる対象成分に対する処理が流路内で行われる。対象成分に対する処理を行う際や、処理の前後において、対象成分は流路内の所望の位置まで移送される。上記特許文献１は、微小流路９００が形成されたマイクロリアクター装置において、酵素などを担持した磁性粒子９０１を微小流路９００内に導入し、微小流路９００の外部の磁石９０２により磁力を作用させて磁性粒子９０１を移動させたり、所望の位置で捕捉したりすることを開示する。上記特許文献１では、対象成分に対する処理の実施後、液体を送液した状態で磁石９０２を取り除いて捕捉を解除することにより、磁性粒子９０１を微小流路９００の外に移動させている。

特開２００７−３１９７３５号公報

しかしながら、本願発明者らが検討した結果、上記特許文献１のように微小流路中で液体を送液することにより対象成分を有する磁性粒子などの粒子を移動させる方法では、微小流路内に粒子が残留して、十分な移送量または回収量を得るのが困難であることが分かった。すなわち、上記特許文献１のように液体を送液した状態で磁性粒子の捕捉を解除して磁性粒子を移動させようとすると、磁性粒子が微小流路内に滞留することにより、磁石を取り除いて微小流路内に液体を流しても磁性粒子が残留してしまうことが分かった。

このように検体処理チップの流路内で液体の流れによって粒子を移動させる場合、たとえば流路の内壁面付近は、液体を送液しても流速が低くなり易く、粒子が壁面に付着して凝集することもあるため、粒子を移動させることが難しくなる。そのため、粒子が流路内に残留するのを抑制することが望まれている。

この発明は、対象成分を処理するための流路を備えた検体処理チップにおいて、対象成分を有する粒子が流路内に残留するのを抑制することに向けたものである。

上記課題を解決するために本願発明者らが鋭意検討した結果、流路中に流路の内壁面と接触する界面を形成し、その界面を移動させて処理液体中の粒子を搬送させることによって、粒子が流路内に残留するのを抑制することができるという知見を得た。すなわち、この発明の第１の局面による検体処理方法は、流路（２０１）が形成された検体処理チップ（１００）を用いて、検体中の対象成分（２０）を処理するための検体処理方法であって、対象成分（２０）の処理に用いる処理液体（２１）との間で界面（２３）を形成する流体（２４）を流路（２０１）に導入することにより、流路（２０１）の内壁面（１１）と接触する界面（２３）を、対象成分（２０）を有する粒子（２２）を含む処理液体（２１）との間に形成し、形成された界面（２３）を内壁面（１１）に接触させた状態で流路（２０１）に沿って移動させることにより、処理液体（２１）中に滞留する粒子（２２）を、導入された流体（２４）によって押し出す。「粒子」とは、固体の粒子に限らず、液体の粒子である液滴も含む概念である。「流体」とは、気体および液体を含む概念である。

第１の局面による検体処理方法では、上記のように、対象成分（２０）の処理に用いる処理液体（２１）との間で界面（２３）を形成する流体（２４）を流路（２０１）に導入することにより、流路（２０１）の内壁面（１１）と接触する界面（２３）を、対象成分（２０）を有する粒子（２２）を含む処理液体（２１）との間に形成し、形成された界面（２３）を内壁面（１１）に接触させた状態で流路（２０１）に沿って移動させることにより、処理液体（２１）中に滞留する粒子（２２）を、導入された流体（２４）によって押し出す。これにより、流路（２０１）内で対象成分（２０）の処理に伴って処理液体（２１）中に存在する粒子（２２）が流路（２０１）内に滞留した場合にも、流路（２０１）中に導入された流体（２４）によって、処理液体（２１）との間に内壁面（１１）と接触する界面（２３）を形成することができる。そして、形成された界面（２３）を内壁面（１１）に接触させた状態で流路（２０１）に沿って移動させることにより、流路（２０１）中に滞留する粒子（２２）を、移動する界面（２３）によって処理液体（２１）ごと押し出して搬送することができる。その結果、対象成分（２０）を処理するための流路（２０１）を備えた検体処理チップ（１００）において、対象成分（２０）を有する粒子（２２）が流路（２０１）内に残留するのを抑制することができる。

上記第１の局面による検体処理方法において、好ましくは、処理液体（２１）中に滞留する粒子（２２）を、導入された流体（２４）によって検体処理チップ（１００）の外に押し出す。このように構成すれば、界面（２３）から下流側の処理液体（２１）を滞留した粒子（２２）とともに検体処理チップ（１００）の外に押し出すことができるので、たとえば流路（２０１）中に多量の処理液体（２１）を流通させて滞留した粒子（２２）を押し出す場合と比較して、検体処理チップ（１００）からのサンプル回収量が増大するのを抑制しつつ、多数の粒子（２２）を回収できる。

この場合、好ましくは、検体処理チップ（１００）の外に押し出された粒子（２２）を、フローサイトメーター（４０）により計数する。本発明によれば、検体処理チップ（１００）から最終的に回収される際のサンプル回収量が増大するのを抑制できるので、回収されたサンプル中の粒子（２２）の濃度を高くすることができる。そのため、フローサイトメーター（４０）により計数するのに適した濃度にするために、サンプルを濃縮する処理を別途行う必要がなくなる。

上記第１の局面による検体処理方法において、好ましくは、処理液体（２１）中に存在する粒子（２２）の数が１０万個以上１０００万個以下である。このように多数の粒子（２２）を取り扱う場合にも、粒子（２２）が流路（２０１）内に残留するのを抑制することができる本発明によれば、対象成分（２０）を有する粒子（２２）の回収率を高めて測定感度を向上させることができる。

上記第１の局面による検体処理方法において、好ましくは、処理液体（２１）は、水相の液体と油相の液体とを含む。この場合、水相の液体と油相の液体との一方が流路（２０１）の内壁面（１１）に付着すると、他方との間で界面が形成されるため、粒子（２２）が水相の液体と油相の液体との間にトラップされることにより内壁面（１１）の近傍に滞留しやすい。本発明は、界面（２３）を内壁面（１１）に接触させた状態で流路（２０１）に沿って移動させることにより、内壁面（１１）に滞留した粒子（２２）を移動させることができるので、水相の液体と油相の液体とを含む処理液体（２１）を用いる場合に効果的である。

上記第１の局面による検体処理方法において、好ましくは、界面（２３）を流路（２０１）に沿って移動させることにより、流路（２０１）の内壁面（１１）に滞留する粒子（２２）を内壁面（１１）から移動させて流路（２０１）に沿って搬送する。このように構成すれば、流路（２０１）の内壁面（１１）に滞留する粒子（２２）を、接近する界面（２３）によって内壁面（１１）から押し出して移動させることができる。その結果、特に流速が低く搬送しにくい流路（２０１）の内壁面（１１）に粒子（２２）が滞留する場合でも、粒子（２２）が流路（２０１）内に残留するのを効果的に抑制することができる。

この場合、好ましくは、界面（２３）を流路（２０１）に沿って移動させ、内壁面（１１）に滞留する粒子（２２）と、移動する界面（２３）とを接触させることにより、粒子（２２）を内壁面（１１）から移動させる。このように構成すれば、粒子（２２）が流路（２０１）の内壁面（１１）に付着する場合でも、移動する界面（２３）との接触によって、内壁面（１１）から粒子（２２）をはぎ取るように外力を作用させることができる。その結果、流路（２０１）の内壁面（１１）に粒子（２２）が付着する場合でも、粒子（２２）が流路（２０１）内に残留するのをより一層効果的に抑制することができる。

上記第１の局面による検体処理方法において、好ましくは、流路（２０１）内の粒子（２２）が滞留する領域において、流体（２４）の界面（２３）を内壁面（１１）に沿って往復移動させる。なお、「粒子が滞留する領域」は、処理に伴って粒子（２２）が滞留する可能性のある領域であり、流路（２０１）中の局所領域のみならず、流路（２０１）の全体であってもよい。このように構成すれば、粒子（２２）が流路（２０１）の内壁面（１１）に付着する場合でも、往復移動する界面（２３）を粒子（２２）に接触させて、粒子（２２）に繰り返し外力を作用させることができる。その結果、粒子（２２）が流路（２０１）内に残留するのをさらに効果的に抑制することができる。

上記第１の局面による検体処理方法において、好ましくは、対象成分（２０）を有する粒子（２２）は、内部に対象成分（２０）を有する液滴（２５）である。このように構成すれば、内部に対象成分（２０）を有する液滴（２５）を処理液体（２１）中に存在させた場合に、流路（２０１）中で滞留する液滴（２５）を移動する界面（２３）によって押し出すように搬送することができる。したがって、粒子（２２）が磁性粒子（２６ａ）のような固体以外の液滴（２５）の場合でも、流路（２０１）内に残留するのを効果的に抑制することができる。また、移動する界面（２３）によって滞留した液滴（２５）を搬送できるので、滞留を解消するために液滴（２５）に過度な外力が作用することを抑制できる。

上記第１の局面による検体処理方法において、好ましくは、対象成分（２０）を有する粒子（２２）は、表面に対象成分（２０）が結合した固体状の担体（２６）である。このように構成すれば、検体中の対象成分（２０）との結合によって互いに凝集し易く、流路（２０１）の内壁面（１１）に付着しやすい担体（２６）が、流路（２０１）内に残留するのを効果的に抑制することができる。

この場合、好ましくは、対象成分（２０）の処理は、流路（２０１）中で担体（２６）を捕捉する処理を含み、担体（２６）を捕捉する処理の後、捕捉が解除された担体（２６）を流体（２４）の界面（２３）によって移動させる。流路（２０１）中で担体（２６）を捕捉する場合、捕捉された担体（２６）が流路（２０１）中で凝集して沈降したり、内壁面（１１）に付着したりし易くなる。そこで、上記構成のように捕捉が解除された担体（２６）を流体（２４）の界面（２３）によって移動させることにより、流路（２０１）中で滞留しやすい捕捉解除後の担体（２６）が流路（２０１）内に残留するのを効果的に抑制することができる。

この場合、より好ましくは、担体（２６）が磁性粒子（２６ａ）であり、流路（２０１）中の磁性粒子（２６ａ）を、磁力によって捕捉した後、磁力による捕捉が解除された磁性粒子（２６ａ）を流体（２４）の界面（２３）によって移動させる。このように構成すれば、磁力によって流路（２０１）の内壁面（１１）に捕捉された磁性粒子（２６ａ）が内壁面（１１）に付着した場合でも、流体（２４）の界面（２３）によって内壁面（１１）から移動させることができる。その結果、内壁面（１１）に捕捉された磁性粒子（２６ａ）が流路（２０１）内に残留するのを効果的に抑制することができる。

上記第１の局面による検体処理方法において、好ましくは、粒子（２２）と処理液体（２１）との比重が互いに異なり、粒子（２２）の外径が０．１μｍ以上０．１ｍｍ以下である。この場合、粒子（２２）が微小であり、かつ、処理液体（２１）中で流路（２０１）底面側に沈むかまたは流路（２０１）上面側に浮かび易くなる。そのため、粒子（２２）は、流路（２０１）底面側または流路（２０１）上面側の内壁面（１１）近傍に滞留しやすくなる。上記構成によれば、流路（２０１）の底面側または流路（２０１）の上面側の内壁面（１１）近傍に滞留しやすい粒子（２２）であっても、界面（２３）によって粒子（２２）を搬送できるので、粒子（２２）が流路（２０１）内に残留するのを効果的に抑制することができる。粒子（２２）の外径は、平均粒子径を意味し、平均粒子径は、光散乱法により測定された個数平均径を意味する。

上記第１の局面による検体処理方法において、好ましくは、流体（２４）は気体である。このように構成すれば、気体の流体（２４）により、様々な処理液体（２１）に対して容易に界面（２３）を形成することができる。また、液体の流体（２４）を用いる場合と異なり、流路（２０１）内の液量が増加しないので、対象成分（２０）を含んだ粒子（２２）が最終的に回収される際のサンプル回収量が増大するのを抑制できる。そのため、サンプル回収後に、対象成分（２０）を濃縮する処理を別途行う必要がなくなる。

この場合、好ましくは、流体（２４）は空気である。このように構成すれば、空気以外の特定のガスを流体（２４）に用いる場合と異なり、流体（２４）としての空気を容易に入手し、流路（２０１）内に導入することができる。

上記第１の局面による検体処理方法において、好ましくは、流路（２０１）の一端側に設けられた液体を流入させるための接続部（１２）から、粒子（２２）および処理液体（２１）を流入させ、流路（２０１）のチャネル（２０２）において、粒子（２２）が有する対象成分（２０）に対して対象成分（２０）の処理を行い、流路（２０１）の他端側に設けられた液体を送り出すための接続部（１４）へ、処理を終えた粒子（２２）および処理液体（２１）を搬送する。このように構成すれば、粒子（２２）および処理液体（２１）を流路（２０１）の一端側から他端側に向けて流せばよく、往復させる必要がない。そのため、流体（２４）も流路（２０１）の一端側から導入して他端側に向けて移動させるだけでよいので、粒子（２２）の搬送を容易に行うことができる。

この場合、好ましくは、チャネル（２０２）は、接続部（１２、１４）における流路幅（Ｗ２）より大きい流路幅（Ｗ１）を有する。このように構成すれば、チャネル（２０２）を、流路（２０１）内で相対的に流路幅が大きい幅広形状とすることができる。これにより、粒子（２２）をチャネル（２０２）に幅広く分布させて処理液体（２１）と接触させることができるので、対象成分（２０）の処理を効率的に行うことができる。この場合でも、流体（２４）は流路（２０１）の断面形状に合わせて形状を変化させることができるので、チャネル（２０２）内で粒子（２２）が滞留した場合でも、界面（２３）によって効率よく搬送することができる。

上記流路（２０１）がチャネル（２０２）を備える構成において、好ましくは、チャネル（２０２）の断面は、高さ方向寸法（Ｈ１）よりも幅方向寸法（Ｗ１）が大きい。このように構成すれば、幅方向に大きい扁平なチャネル（２０２）が構成される。これにより、粒子（２２）をチャネル（２０２）に平面的に分布させて処理液体（２１）と効率的に接触させることができるので、対象成分（２０）の処理を効率的に行うことができる。この場合でも、流体（２４）は流路（２０１）の断面形状に合わせて形状を変化させることができるので、チャネル（２０２）内で粒子（２２）が滞留した場合でも、界面（２３）によって効率よく搬送することができる。

上記流路（２０１）がチャネル（２０２）を備える構成において、好ましくは、チャネル（２０２）は、断面積（Ａｃ）が０．０１μｍ²以上１０ｍｍ²以下である。ここで、「チャネルの断面積」とは、チャネル（２０２）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。このような大きさのチャネル（２０２）を有する流路（２０１）は、一般にマイクロ流路と呼ばれる。断面積が小さい流路（２０１）では、流路（２０１）中を流す液量が少なく対象成分（２０）の総量も多くないため、流路（２０１）内での粒子（２２）の残留が最終的なサンプルの回収率を低下させる要因となる。そのため、界面（２３）の移動によって粒子（２２）の残留を抑制可能な本発明は、このようなマイクロ流路を用いる場合に有効である。

上記第１の局面による検体処理方法において、好ましくは、対象成分（２０）の処理を行う際、流路（２０１）内の流れを層流とする。層流の流れでは、乱流のように流路（２０１）内で液体が攪拌する不規則な流れが生じず、流路（２０１）の内壁面（１１）に近付くほど流速が小さくなる。そのため、層流の流れ中は、粒子（２２）が流路（２０１）中に滞留し易い状況にある。界面（２３）の移動によって粒子（２２）の残留を抑制可能な本発明は、このような層流の流れ中で対象成分（２０）の処理を行う場合に有効である。

上記第１の局面による検体処理方法において、好ましくは、対象成分（２０）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。より好ましくは、対象成分（２０）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。さらに好ましくは、対象成分（２０）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。
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ことから、レイノルズ数が小さいほど、粒子（２２）が流路（２０１）中に滞留し易い傾向がある。したがって、界面（２３）の移動によって粒子（２２）の残留を抑制可能な本発明は、このようにレイノルズ数が小さい流れ中で対象成分（２０）の処理を行う場合に有効であり、特にレイノルズ数が小さくなるほど粒子（２２）が残留しやすくなるため効果的である。

上記第１の局面による検体処理方法において、好ましくは、流体（２４）を、０．１μＬ／ｍｉｎ以上５ｍＬ／ｍｉｎ以下の流量で流路（２０１）に導入する。ここで、０．１μＬ／ｍｉｎ以上５ｍＬ／ｍｉｎ以下の流量は、マイクロ流路において用いられる微小な流量であり、流体（２４）の流量を特別大きくしなくても、界面（２３）の移動によって粒子（２２）の残留を効果的に抑制することができる。

上記第１の局面による検体処理方法において、好ましくは、流路（２０１）内に導入された流体（２４）により、流路断面の全面にわたる界面（２３）を形成する。ここで、「流路断面」とは、流路（２０１）内の液体の流通方向に直交する断面である。このように構成すれば、流路（２０１）を完全に塞ぐ界面（２３）が形成されるので、内壁面（１１）に沿って界面（２３）を移動させることにより、流路（２０１）中に存在する粒子（２２）を、より確実に搬送することができる。

上記流体（２４）が空気である構成において、好ましくは、流路（２０１）内に空気を包含した界面（２３）を有する複数のバブル（２７）を形成し、複数のバブル（２７）を内壁面（１１）に沿って移動させる。このように構成すれば、複数のバブル（２７）の集合体により形成される界面（２３）により、流路（２０１）中に存在する粒子（２２）を移動させることができる。複数のバブル（２７）によっても、粒子（２２）が流路（２０１）内に残留するのを抑制することができる。

上記第１の局面による検体処理方法において、好ましくは、流路（２０１）内で処理液体（２１）の間に流体（２４）を導入し、両端にそれぞれ界面（２３）を有する流体（２４）の充填領域（２８）を処理液体（２１）の間に形成する。このように構成すれば、処理液体（２１）の流れの途中に流体（２４）を導入するだけで、処理液体（２１）の間に２つの界面（２３）を形成することができる。流体（２４）の充填領域（２８）を処理液体（２１）と共に移動させることにより、移動方向の１つ目の界面（２３）では粒子（２４）を搬送しきれない場合に、２つ目の界面（２３）により搬送できるようになる。そのため、界面（２３）による搬送効率を向上させることができる。

この場合、好ましくは、流路（２０１）に流体（２４）を断続的に複数回導入して、流体（２４）の充填領域（２８）を複数形成する。このように構成すれば、形成した流体（２４）の充填領域（２８）の２倍の数の界面（２３）を形成することができる。そのため、同一の流体（２４）の導入量でも、１つの大きな充填領域（２８）を形成する場合と比較して、界面（２３）による搬送効率をさらに向上させることができる。

上記第１の局面による検体処理方法において、好ましくは、対象成分（２０）の処理の実施中または実施後に、流体（２４）を流路（２０１）内に導入するためのバルブ（３１）を開閉して、流路（２０１）内に導入した流体（２４）の界面（２３）を形成する。このように構成すれば、バルブ（５２２）の開閉により、容易に流体（２４）の界面（２３）を形成することができる。また、バルブ（５２２）の開放時間や開閉の回数を制御することにより、流体（２４）の導入量や、形成する界面（２３）の数を制御することができるので、流路形状や粒子（２２）に応じて適切な界面形成を行うことができる。

この場合、好ましくは、対象成分（２０）を有する粒子（２２）を流路（２０１）内に導入するためのバルブ（３２）、および、処理液体（２１）を流路（２０１）内に導入するためのバルブ（３３）、をそれぞれ開閉して、粒子（２２）および処理液体（２１）を流路（２０１）内に導入し、粒子（２２）および処理液体（２１）を流路（２０１）内に導入した後、流体（２４）を流路（２０１）内に導入するためのバルブ（３１）を開閉して、流体（２４）を流路（２０１）内に導入する。このように構成すれば、流路（２０１）への流体（２４）の導入を、粒子（２２）や処理液体（２１）の導入とは独立して制御することができるので、粒子（２２）や処理液体（２１）の流量や流速に応じた適切な界面形成を行うことができる。

上記粒子（２２）が表面に対象成分（２０）が結合した固体状の担体（２６）である構成において、好ましくは、対象成分（２０）は核酸であり、粒子（２２）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（２６）である。このように粒子（２２）である担体（２６）の表面が核酸により覆われる場合、担体（２６）同士が凝集したり、流路（２０１）の内壁面（１１）に付着したりし易い。そのため、流路（２０１）中に滞留しやすい核酸の増幅産物と結合した担体（２６）であっても、内壁面（１１）に沿って界面（２３）を移動させることにより、滞留を解消して効果的に搬送することができる。

この場合、好ましくは、担体（２６）が磁性粒子（２６ａ）であり、処理液体（２１）が洗浄液であり、対象成分（２０）の処理は、流路（２０１）中で磁性粒子（２６ａ）を磁力によって捕捉する処理と、磁性粒子（２６ａ）が捕捉された流路（２０１）中に洗浄液を導入する処理と、磁性粒子（２６ａ）の捕捉を解除する処理と、を含み、洗浄液により磁性粒子（２６ａ）を洗浄した後に、流路（２０１）内に流体（２４）を導入して、捕捉が解除された磁性粒子（２６ａ）を流体（２４）の界面（２３）によって移動させる。この場合、表面が核酸の増幅産物に覆われることにより磁性粒子（２６ａ）が凝集や付着しやすくなるのに加えて、磁性粒子（２６ａ）が磁力によって集められて捕捉されるので、より一層、磁性粒子（２６ａ）が流路（２０１）内で滞留しやすくなる。そこで、捕捉が解除された磁性粒子（２６ａ）を流体（２４）の界面（２３）によって移動させることによって、滞留しやすい磁性粒子（２６ａ）の残留を効果的に抑制することができる。

上記対象成分（２０）が核酸であり、粒子（２２）が核酸の増幅産物と結合した担体（２６）である構成において、好ましくは、担体（２６）が磁性粒子（２６ａ）であり、処理液体（２１）が洗浄液であり、対象成分（２０）の処理は、流路（２０１）中で磁性粒子（２６ａ）を磁力によって捕捉する処理と、核酸の増幅産物を検出するための標識物質を流路（２０１）内に導入して核酸の増幅産物と反応させ、標識物質を有する磁性粒子（２６ａ）を形成する処理と、標識物質を有する磁性粒子（２６ａ）を捕捉したまま、洗浄液を流路（２０１）に導入して磁性粒子（２６ａ）を洗浄する処理と、を含み、洗浄液により磁性粒子（２６ａ）を洗浄した後に、流路（２０１）内に流体（２４）を導入して、捕捉が解除された磁性粒子（２６ａ）を流体（２４）の界面（２３）によって移動させる。この場合、表面が核酸の増幅産物および標識物質の結合体に覆われて磁性粒子（２６ａ）が凝集や付着しやすくなるのに加えて、磁性粒子（２６ａ）が磁力によって集められて捕捉されるので、より一層、磁性粒子（２６ａ）が流路（２０１）内で滞留しやすくなる。そこで、捕捉が解除された磁性粒子（２６ａ）を流体（２４）の界面（２３）によって移動させることによって、滞留しやすい磁性粒子（２６ａ）の残留を効果的に抑制することができる。

上記洗浄液により磁性粒子（２６ａ）を洗浄する構成において、好ましくは、洗浄液の流れの中で、磁力によって捕捉した磁性粒子（２６ａ）を流路（２０１）に沿う方向に往復移動させ、磁性粒子（２６ａ）を洗浄する。このように構成すれば、磁力により集めた磁性粒子（２６ａ）を流路（２０１）に沿って移動させることにより、集められた磁性粒子（２６ａ）と洗浄液とを効率的に接触させることができるので、洗浄効率を向上させることができる。その一方、磁力によって流路（２０１）の内壁面（１１）に押し付けられた状態で動かされる磁性粒子（２６ａ）は、内壁面（１１）により一層付着しやすくなる。その場合でも、捕捉が解除された磁性粒子（２６ａ）を流体（２４）の界面（２３）によって移動させる本発明によれば、内壁面（１１）に付着しやすい磁性粒子（２６ａ）の残留を効果的に抑制することができる。

上記粒子（２２）が内部に対象成分（２０）を有する液滴（２５）である構成において、好ましくは、対象成分（２０）は、核酸であり、対象成分（２０）の処理は、流路（２０１）内の処理液体（２１）中において、核酸、核酸の増幅反応のための試薬、および核酸と結合する担体（２６）の混合液を含む液滴（２５）を形成する処理を含み、流体（２４）の界面（２３）を移動させることにより、流路（２０１）中の液滴（２５）を移動させる。このように流路（２０１）内で処理液体（２１）中に液滴（２５）を形成する場合、液滴（２５）が流路（２０１）の内壁面（１１）に付着して滞留することがある。そこで、処理液体（２１）中に形成された液滴（２５）を流体（２４）の界面（２３）によって移動させることによって、液滴（２５）の残留を効果的に抑制することができる。

上記粒子（２２）が内部に対象成分（２０）を有する液滴（２５）である構成において、好ましくは、対象成分（２０）は、核酸であり、対象成分（２０）の処理は、処理液体（２１）中に存在させた核酸、核酸の増幅反応のための試薬、および核酸と結合する担体（２６）の混合液を含む液滴（２５）中の核酸を増幅する処理を含み、流体（２４）の界面（２３）を移動させることにより、核酸を増幅する処理による増幅産物である核酸が結合した担体（２６）を含む液滴（２５）を移動させる。このような核酸の増幅処理として、たとえば複数の異なる温度に変化させるサイクルを複数回繰り返すサーマルサイクル処理が行われる。流路（２０１）内でサーマルサイクル処理を行うには、たとえば流路（２０１）中に設定した複数の温度ゾーンを通過するように液滴（２５）を搬送する。その場合に、搬送距離が長くなるため、搬送途中において滞留する液滴（２５）が発生する場合がある。そこで、液滴（２５）を流体（２４）の界面（２３）によって移動させることによって、液滴（２５）の残留を効果的に抑制することができる。

上記粒子（２２）が固体状の担体（２６）である構成において、好ましくは、対象成分（２０）は、核酸であり、対象成分（２０）の処理は、核酸の増幅産物である核酸が結合した担体（２６）を含む液滴（２５）を破壊する処理であり、流体（２４）の界面（２３）を移動させることにより、破壊により液滴（２５）から取り出された担体（２６）を移動させる。ここで、たとえば油相のオイル中に形成された水相の液滴（２５）を破壊する場合、破壊されて液滴（２５）から取り出された担体（２６）が周囲のオイルと接触して、凝集や付着しやすい状態となる。そこで、破壊により液滴（２５）から取り出された担体（２６）を流体（２４）の界面（２３）によって移動させることによって、担体（２６）の残留を効果的に抑制することができる。

この場合、好ましくは、処理液体（２１）は、液滴（２５）を破壊するための試薬を含み、液滴（２５）を破壊する処理において、核酸の増幅産物が結合した担体（２６）を含む液滴（２５）と、液滴（２５）を破壊するための試薬を混合することにより液滴（２５）を破壊する。このように構成すれば、液滴（２５）と液滴（２５）を破壊するための試薬とを混合するだけで容易に液滴（２５）を破壊することができる。

上記粒子（２２）が内部に対象成分（２０）を有する液滴（２５）である構成において、好ましくは、対象成分（２０）の処理は、流路（２０１）内の処理液体（２１）中において、細胞、細胞を溶解するための試薬、および核酸と結合する担体（２６）の混合液を含む液滴（２５）を形成する処理であり、流体（２４）の界面（２３）を移動させることにより、細胞と、核酸が結合する担体（２６）とを含む液滴（２５）を移動させる。このように流路（２０１）内で処理液体（２１）中に液滴（２５）を形成する場合、液滴（２５）が流路（２０１）の内壁面（１１）に付着して滞留することがある。そこで、処理液体（２１）中に形成された液滴（２５）を流体（２４）の界面（２３）によって移動させることによって、液滴（２５）の残留を効果的に抑制することができる。

上記粒子（２２）が固体状の担体（２６）である構成において、好ましくは、対象成分（２０）が核酸であり、対象成分（２０）の処理は、流路（２０１）内の処理液体（２１）中において、細胞、細胞を溶解するための試薬、および核酸と結合する担体（２６）の混合液中で細胞から溶出された核酸が結合した担体（２６）を含む液滴（２５）を破壊する処理を含み、流体（２４）の界面（２３）を移動させることにより、細胞から溶出された核酸が結合した担体（２６）を移動させる。このように構成すれば、破壊により液滴（２５）から取り出された担体（２６）を流体（２４）の界面（２３）によって移動させることによって、担体（２６）の残留を効果的に抑制することができる。

上記第１の局面による検体処理方法において、好ましくは、流体（２４）は、処理液体（２１）と接触して互いに異なる相に分かれる液体であるか、または気体である。このように構成すれば、流体（２４）として適切な液体または気体を選択することにより、容易に界面を形成することができる。

この場合、好ましくは、処理液体（２１）が水相である場合に、流体（２４）は、油相または気体であり、処理液体（２１）が油相である場合に、流体（２４）は、水相または気体である。極性分子である水を主として含む液体と、非極性分子である油を主として含む液体とは、容易に界面を形成する。また、極性分子、非極性分子にかかわらず、液体に対して気体は容易かつ確実に界面を形成する。そのため、上記の流体（２４）を用いることによって、処理液体（２１）との間で界面形成をより確実に行うことができる。

この発明の第２の局面による検体処理装置（５００）は、検体処理チップ（１００）を用いて、検体中の対象成分（２０）（２０）を処理するための検体処理装置であって、流路（２０１）が形成された検体処理チップ（１００）が設置される設置部（５１０）と、検体処理チップ（１００）の流路（２０１）に、対象成分（２０）の処理に用いる処理液体（２１）との間で界面（２３）を形成する流体（２４）を流路（２０１）に導入するための導入部（５２０）とを備え、導入部（５２０）は、流路（２０１）の内壁面（１１）と接触する界面（２３）を、対象成分（２０）を有する粒子（２２）を含む処理液体（２１）と流路（２０１）に導入された流体（２４）との間に形成し、形成された界面（２３）を内壁面（１１）に接触させた状態で流路（２０１）に沿って移動させることにより、処理液体（２１）中に滞留する粒子（２２）を、導入された流体（２４）によって押し出す。

第２の局面による検体処理装置（５００）では、上記のように、流路（２０１）の内壁面（１１）と接触する界面（２３）を、対象成分（２０）を有する粒子（２２）を含む処理液体（２１）と流路（２０１）に導入された流体（２４）との間に形成し、形成された界面（２３）を内壁面（１１）に接触させた状態で流路（２０１）に沿って移動させることにより、処理液体（２１）中に滞留する粒子（２２）を、導入された流体（２４）によって押し出す導入部（５２０）を設ける。これにより、流路（２０１）内で対象成分（２０）の処理に伴って対象成分（２０）を有する粒子（２２）が流路（２０１）内に滞留した場合にも、流路（２０１）中に導入された流体（２４）によって、処理液体（２１）との間に内壁面（１１）と接触する界面（２３）を形成することができる。そして、形成された界面（２３）を内壁面（１１）に接触させた状態で流路（２０１）に沿って移動させることにより、流路（２０１）中に滞留する粒子（２２）を、移動する界面（２３）によって処理液体（２１）ごと押し出すように搬送することができる。その結果、対象成分（２０）に対して対象成分（２０）を処理するための流路（２０１）を備えた検体処理チップ（１００）において、対象成分（２０）を有する粒子（２２）が流路（２０１）内に残留するのを抑制することができる。

上記第２の局面による検体処理装置（５００）において、好ましくは、導入部（５２０）は、処理液体（２１）中に滞留する粒子（２２）を、導入された流体（２４）によって検体処理チップ（１００）の外に押し出す。このように構成すれば、界面（２３）から下流側の処理液体（２１）を滞留した粒子（２２）とともに検体処理チップ（１００）の外に押し出すことができるので、たとえば流路（２０１）中に多量の処理液体（２１）を流通させて滞留した粒子（２２）を押し出す場合と比較して、検体処理チップ（１００）からのサンプル回収量が増大するのを抑制しつつ、多数の粒子（２２）を回収できる。

上記第２の局面による検体処理装置（５００）において、好ましくは、処理液体（２１）中に存在する粒子（２２）の数が１０万個以上１０００万個以下である。このように多数の粒子（２２）を取り扱う場合にも、粒子（２２）が流路（２０１）内に残留するのを抑制することができる本発明によれば、対象成分（２０）を有する粒子（２２）の回収率を高めて測定感度を向上させることができる。

上記第２の局面による検体処理装置（５００）において、好ましくは、処理液体（２１）は、水相の液体と油相の液体とを含む。この場合、水相の液体と油相の液体との一方が流路（２０１）の内壁面（１１）に付着すると、他方との間で界面が形成されるため、粒子（２２）が水相の液体と油相の液体との間にトラップされることにより内壁面（１１）の近傍に滞留しやすい。本発明は、界面（２３）を内壁面（１１）に接触させた状態で流路（２０１）に沿って移動させることにより、内壁面（１１）に滞留した粒子（２２）を移動させることができるので、水相の液体と油相の液体とを含む処理液体（２１）を用いる場合に効果的である。

上記第２の局面による検体処理装置（５００）において、好ましくは、導入部（５２０）は、界面（２３）を流路（２０１）に沿って移動させることにより、流路（２０１）の内壁面（１１）に滞留する粒子（２２）を内壁面（１１）から移動させて流路（２０１）に沿って搬送する。このように構成すれば、流路（２０１）の内壁面（１１）に滞留する粒子（２２）を、接近する界面（２３）によって内壁面（１１）から押し出すように移動させることができる。その結果、流速が低く特に搬送しにくい流路（２０１）の内壁面（１１）に粒子（２２）が滞留する場合でも、粒子（２２）が流路（２０１）内に残留するのを効果的に抑制することができる。

この場合、好ましくは、導入部（５２０）は、界面（２３）を流路（２０１）に沿って移動させ、内壁面（１１）に滞留する粒子（２２）と、移動する界面（２３）とを接触させる。このように構成すれば、粒子（２２）が流路（２０１）の内壁面（１１）に付着する場合でも、移動する界面（２３）との接触によって、内壁面（１１）から粒子（２２）をはぎ取るように外力を作用させることができる。その結果、流路（２０１）の内壁面（１１）に粒子（２２）が付着する場合でも、粒子（２２）が流路（２０１）内に残留するのをより一層効果的に抑制することができる。

上記第２の局面による検体処理装置（５００）において、好ましくは、導入部（５２０）は、流路（２０１）内に圧力を供給するポンプ（５２１）と、流路（２０１）内への圧力の供給経路を開閉するための複数のバルブ（５２２）と、を含み、それぞれのバルブ（５２２）を開閉することにより、流路（２０１）内に導入した処理液体（２１）と流体（２４）との間に界面（２３）を形成させ、圧力により界面（２３）を移動させる。このように構成すれば、バルブ（５２２）の開閉により、容易に流体（２４）の界面（２３）を形成することができる。また、ポンプ（５２１）の圧力、バルブ（５２２）の開放時間や開閉の回数を制御することにより、流体（２４）の導入量や、形成する界面（２３）の数を制御することができるので、流路形状や粒子（２２）に応じて適切な界面形成を行うことができる。

この場合、好ましくは、導入部（５２０）は、処理液体（２１）を導入するためのバルブ（５２２）の開閉と、流体（２４）を導入するためのバルブ（５２２）の開閉とを交互に行い、流路（２０１）内で処理液体（２１）の流れの間に流体（２４）を導入し、両端にそれぞれ界面（２３）を有する流体（２４）の充填領域（２８）を処理液体（２１）の間に形成する。このように構成すれば、処理液体（２１）の流れの途中に流体（２４）を導入するだけで、各処理液体（２１）との間に２つの界面（２３）を形成することができる。流体（２４）の充填領域（２８）を処理液体（２１）と共に移動させることにより、移動方向の１つ目の界面（２３）では粒子（２２）を搬送しきれなかった場合でも、２つ目の界面（２３）により搬送できるようになる。そのため、界面（２３）による搬送効率を向上させることができる。また、各バルブ（５２２）の開閉を交互に行うだけの簡単な制御により、容易に流体（２４）の充填領域（２８）を流路（２０１）内に形成することができる。

上記導入部（５２０）がポンプ（５２１）と複数のバルブ（５２２）とを含む構成において、好ましくは、流体（２４）は空気であり、導入部（５２０）は、ポンプ（５２１）とバルブ（５２２）との間、およびバルブ（５２２）と検体処理チップ（１００）との間に空気を流通させるためのエア経路（５２７）を有する。このように構成すれば、流体（２４）を空気とすることにより、様々な処理液体（２１）に対して容易に界面（２３）を形成することができる。また、液体の流体（２４）を用いる場合と異なり、流路（２０１）内の液量が増加しないので、対象成分（２０）を含んだ粒子（２２）が最終的に回収される際のサンプル回収量が増加するのを抑制することができる。そのため、サンプル回収後に、対象成分（２０）を濃縮する処理を別途行う必要がなくなる。さらに、空気以外の特定のガスを流体（２４）に用いる場合と異なり、流体（２４）としての空気を容易に入手し、エア経路（５２７）を介して流路（２０１）内に導入することができる。

上記第２の局面による検体処理装置（５００）において、好ましくは、対象成分（２０）が核酸であり、粒子（２２）は核酸が結合した磁性粒子（２６ａ）であり、流路（２０１）中で磁性粒子（２６ａ）を磁力によって捕捉するための磁石ユニット（５４２）をさらに備え、流路（２０１）中の核酸が結合した磁性粒子（２６ａ）を磁石ユニット（５４２）の磁力によって捕捉した状態で対象成分（２０）の処理を行い、対象成分（２０）の処理の後、捕捉が解除された磁性粒子（２６ａ）を流体（２４）の界面（２３）によって移動させる。このように構成すれば、磁力によって流路（２０１）の内壁面（１１）に捕捉された磁性粒子（２６ａ）が内壁面（１１）に付着した場合でも、流体（２４）の界面（２３）によって内壁面（１１）から移動させることができる。その結果、内壁面（１１）に捕捉された磁性粒子（２６ａ）が流路（２０１）内に残留するのを効果的に抑制することができる。

上記第２の局面による検体処理装置において、好ましくは、粒子（２２）は、内部に対象成分（２０）を有する液滴（２５）であり、導入部（５２０）は、液滴（２５）を含む処理液体（２１）を含んだ流路（２０１）に流体（２４）を導入して、液滴（２５）を構成する液滴界面（２５ａ）とは異なる界面（２３）を形成し、形成された界面（２３）を流路（２０１）に沿って移動させることにより、処理液体（２１）中に存在する液滴（２５）を流路（２０１）に沿って搬送する。このように構成すれば、処理液体（２１）中に存在する液滴（２５）が流路（２０１）内に滞留した場合にも、流路（２０１）内に導入した流体（２４）によって、液滴界面（２５ａ）とは別の界面（２３）を内壁面（１１）と接触するように形成することができる。そして、形成された界面（２３）を内壁面（１１）に沿って移動させることにより、流路（２０１）内の処理液体（２１）中に滞留する液滴（２５）を、移動する界面（２３）によって処理液体（２１）ごと押し出すように搬送することができる。その結果、対象成分（２０）を有する液滴（２５）が流路（２０１）内に残留するのを効果的に抑制することができる。

対象成分を処理するための流路を備えた検体処理チップにおいて、対象成分を有する粒子が流路内に残留するのを抑制することができる。

検体処理チップの概要を説明するための図である。 検体処理方法を示す図である。 界面を粒子に接触させる例を示す図である。 界面を往復させる例および粒子の充填領域を形成する例を示す図である。 バブルにより粒子を移動させる例を示す図である。 バルブの開閉により流路に導入する流体を切り替える例を示す図である。 粒子が液滴である例を示す図である。 粒子が担体である例を示す図である。 粒子が核酸の増幅産物と結合した担体である例を示す図である。 粒子を捕捉する工程および捕捉を解除する工程を示す図である。 流路の構成例を示した模式的な平面図である。 図１１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。 粒子が液滴である検体処理方法の他の例を示す図である。 粒子が担体である検体処理方法の他の例を示す図である。 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。 検体処理装置の概要を示す図である。 検体処理装置の構成例を示すブロック図である。 バルブの構成例を示す断面図である。 液体リザーバーの構成例を示す縦断面図である。 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２６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の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の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。 実験例に用いた検体処理チップを示す図である。 磁性粒子の検出数の実験結果を説明するための図である。 従来技術における流路内の粒子の移送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。

［検体処理方法の概要］
図１を参照して、本実施形態による検体処理方法の概要について説明する。

本実施形態による検体処理方法は、流路２０１が形成された検体処理チップ１００を用いて、検体中の対象成分２０を処理するための検体処理方法である。

検体処理チップ１００は、検体処理装置５００に設置され、検体処理装置５００により供給される検体中の対象成分２０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１００は、対象成分２０を含む検体を受け入れ可能に構成されており、検体処理装置５００にセットされることにより、検体処理装置５００による検体処理を行えるようにするためのカートリッジ型の検体処理チップである。また、検体処理チップ１００は、後述するように、所望の処理工程を実施するための微細な流路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１００には、患者から採取された体液や血液（全血、血清または血漿）などの液体、または、採取された体液や血液に所定の前処理を施して得られた検体が注入される。対象成分２０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２０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１００に注入される。

検体処理チップ１００に注入された対象成分２０を含む検体は、検体処理装置５００によって検体処理チップ１００内を送液される。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２０の処理が所定の順序で実施される。対象成分２０の処理の結果、検体処理チップ１００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。

検体処理チップ１００は、たとえば、流路２０１が形成された流体モジュール２００と、基板３００とを含む。検体処理チップ１００の流路２０１には、対象成分２０を含んだ液体の他、対象成分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１１に囲まれた管状形状を有する。

対象成分２０の処理は、検体処理チップ１００の用途に応じて様々である。対象成分２０の処理は、たとえば、検体と試薬とを混合する処理、検体と試薬とを反応させる処理、対象成分２０を含む検体を微小な液滴状に分散させる処理、分散させた液滴を破壊する処理、検体に含まれる不要成分を検体から分離して洗浄する処理、などを含む。対象成分２０の処理は、上記例示した処理の内の特定の１つでもよいし、複数の処理の組み合わせでもよい。対象成分２０の処理は、対象成分２０に処理を施して所望の試料を生成するための処理であれば、どのような処理であってもよい。

流路２０１中で処理が実施された結果、対象成分２０を含んだ液体や固体は、後続する別の処理を行う流路や、検体処理チップ１００の外部などに送り出される粒子２２となる。粒子２２は、処理で使用された処理液体２１中に粒子状に存在した状態となることがある。つまり、処理液体２１中で粒子２２が処理液体２１と混ざることなく粒子状の形状を維持したまま存在することがある。たとえば、対象成分２０の処理は、処理の後に、処理液体２１中に対象成分２０を有する粒子２２を分散させる種類の処理である。分散とは、粒子状の物質が液体中に浮遊または懸濁している状態のことである。

したがって、流路２０１内で対象成分２０に対する処理を実施することにより、対象成分２０の処理に用いる処理液体２１中に対象成分２０を有する粒子２２が存在している状態となる。

処理液体２１中で粒子２２が存在する系では、対象成分２０の処理を実行する過程で、粒子２２が流路２０１内で意図せず滞留する場合がある。粒子２２の滞留は、たとえば流路２０１の内壁面１１に付着することにより発生する。粒子２２の滞留は、たとえば複数の粒子２２が流路２０１の底面を構成する内壁面１１に沈降して凝集したり、流路２０１の上面を構成する内壁面１１に浮上して凝集したりすることによっても、発生する。

そこで、本実施形態の検体処理方法では、図２に示すように、対象成分２０の処理に用いる処理液体２１との間で界面２３を形成する流体２４を流路２０１に導入することにより、流路２０１の内壁面１１と接触する界面２３を、対象成分２０を有する粒子２２を含む処理液体２１との間に形成し、形成された界面２３を内壁面１１に接触させた状態で流路２０１に沿って移動させることにより、処理液体２１中に滞留する粒子２２を、導入された流体２４によって押し出す。

流体２４は、粒子２２を処理液体２１とともに流路２０１に沿って搬送するための流体である。流体２４は、液体でも気体でもよい。流体２４は、処理液体２１との間に界面２３を形成可能であれば、特に制限されない。たとえば、流体２４として、処理液体２１と混ざらない液体や、処理液体２１中への溶解量よりも多い量の気体を導入することにより、流路２０１中で処理液体２１との間に界面２３が形成される。界面は、流体２４を構成する液体や気体の均一な相が、処理液体２１を構成する他の均一な液体相と接している境界のことである。相は、気体、液体、固体などの物質の状態を表し、同一相内では化学的組成および物理的状態が均一または概ね均一と見なせる。

内壁面１１と接する界面２３が流路２０１に沿って移動することにより、流路２０１中に滞留する粒子２２を、移動する界面２３によって処理液体２１ごと押し出して搬送することができる。たとえば、流路２０１中に付着または沈降する粒子２２は、接近する界面２３によって動かされる。付着状態または沈降状態が解消された粒子２２は、流体２４および処理液体２１を移動させる流れにより、流路２０１に沿って容易に搬送される。

その結果、本実施形態の検体処理方法によれば、対象成分２０の処理を実行するための流路２０１を備えた検体処理チップ１００において、対象成分２０を有する粒子２２が流路２０１内に残留するのを抑制することができる。

流体２４は、処理液体２１との間に形成される界面２３が、流路２０１の内壁面１１と接触するように導入される。界面２３は、必ずしも流路断面を完全に覆うように、流路内断面と同一形状に形成される必要はない。つまり、界面２３は、流路断面において、一部の内壁面１１と接触し、他の内壁面１１とは接触しないように形成されてもよい。たとえば、界面２３は、内壁面１１の内で、少なくとも粒子２２が付着する側と接触するように形成される。また、たとえば、界面２３は、流路２０１の全幅にわたって形成される。

ここで、流路２０１内に導入された流体２４により、流路断面の全面にわたる界面２３を形成することが好ましい。この場合、流路２０１を完全に塞ぐ界面２３が形成されるので、流路断面のどの位置に粒子２２が滞留していても、界面２３によって漏れなく搬送される。これにより、流路２０１に沿って界面２３を移動させることにより、流路２０１中に存在する粒子２２を、より確実に搬送することができる。

流体２４は、処理液体２１と接触して互いに異なる相に分かれる液体であるか、または気体である。流体２４として適切な液体または気体を選択することにより、容易に界面を形成することができる。

たとえば処理液体２１が水相である場合に、流体２４は、油相または気体であることが好ましい。たとえば処理液体２１が油相である場合に、流体２４は、水相または気体であることが好ましい。ここで、極性分子である水を主として含む液体と、非極性分子である油を主として含む液体とは、容易に界面を形成する。また、極性分子、非極性分子にかかわらず、液体に対して気体は容易かつ確実に界面を形成する。そのため、上記の流体２４を用いることによって、処理液体２１との間で界面形成をより確実に行うことができる。

好ましくは、流体２４は、気体である。この場合、気体の流体２４により、様々な処理液体２１に対して容易に界面２３を形成することができる。また、液体の流体２４を用いる場合と異なり、流路２０１内の液量が増加しないので、対象成分２０を含んだ粒子２２が最終的に回収される際のサンプル液量が増加することがない。そのため、サンプル回収後に、対象成分２０を濃縮する処理を別途行う必要がなくなる。

流体２４として用いる気体は、好ましくは、空気である。この場合、空気以外の特定のガスを流体２４に用いる場合と異なり、流体２４としての空気を容易に入手し、流路２０１内に導入することができる。

図２の例では、処理液体２１中に滞留する粒子２２が、導入された流体２４によって検体処理チップ１００の外に押し出される。対象成分２０を有する粒子２２は、処理液体２１とともに流路２０１の出口から回収用のサンプル容器４１などに回収される。このとき、界面２３の移動に伴って、界面２３から下流側の処理液体２１を滞留した粒子２２とともに検体処理チップ１００の外に押し出すことができる。その結果、たとえば流路２０１中に多量の処理液体２１を高速で流通させて滞留した粒子２２を押し出す場合と比較して、検体処理チップ１００からのサンプル回収量が増大するのを抑制しつつ、多数の粒子２２を回収できる。

対象成分２０を有する粒子２２を検体処理チップ１００の外部で回収した場合、粒子２２を含んだサンプルは、たとえば外部の計測装置に提供され、計測される。図２の例では、検体処理チップ１００の外に押し出された粒子２２は、フローサイトメーター（ＦＣＭ）４０により計数される。上記の通り、界面２３の移動によって粒子２２を回収することにより、検体処理チップ１００から最終的に回収される際のサンプル回収量が増大するのを抑制できるので、回収されたサンプル中の粒子２２の濃度を高くすることができる。そのため、フローサイトメーター４０により計数するのに適した濃度にするために、サンプルを濃縮する処理を別途行う必要がなくなる。たとえばサンプルを濃縮する場合、遠心分離などを行ってサンプル中の粒子２２を沈殿させ、上清を除去するなどの作業が必要となるが、十分な粒子濃度のサンプルが得られれば、濃縮作業が不要となる。なお、濃度が高すぎる場合は、希釈用の液体を加えるだけでよいため、適正濃度にするための作業が濃縮作業よりも容易である。

流路２０１中の流れは、流体の粘性によって内壁面１１の近傍で流速が小さくなる。そのため、流路２０１内で滞留する粒子２２は、特に、流路２０１の内壁面１１に付着したり、沈降したりしやすい。内壁面１１の近傍に滞留した粒子２２は、流路２０１中を流れる流体の流量を大きくしても容易には搬送できない。そのため、好ましくは、界面２３を流路２０１に沿って移動させることにより、流路２０１の内壁面１１に滞留する粒子２２を内壁面１１から移動させて流路２０１に沿って搬送する。これにより、流路２０１の内壁面１１に滞留する粒子２２を、接近する界面２３によって内壁面１１から押し出すように移動させることができる。その結果、特に搬送しにくい流路２０１の内壁面１１に粒子２２が滞留する場合でも、粒子２２が流路２０１内に残留するのを効果的に抑制することができる。

図３の例では、界面２３を流路２０１に沿って移動させ、内壁面１１に滞留する粒子２２と、移動する界面２３とを接触させることにより、粒子２２を内壁面１１から移動させる。つまり、流路２０１内の粒子２２が存在する領域を通り過ぎるように界面２３を移動させる。これにより、粒子２２が流路２０１の内壁面１１に付着する場合でも、移動する界面２３との接触によって、内壁面１１から粒子２２をはぎ取るように外力を作用させることができる。その結果、流路２０１の内壁面１１に粒子２２が付着する場合でも、粒子２２が流路２０１内に残留するのをより一層効果的に抑制することができる。

図４の例では、流路２０１内の粒子２２が滞留する領域において、流体２４の界面２３を流路２０１に沿って往復移動させる。これにより、粒子２２が流路２０１の内壁面１１に付着する場合でも、往復移動する界面２３を粒子２２に接触させて、粒子２２に繰り返し外力を作用させることができる。界面２３の往復移動によって粒子２２の付着状態が解除され、一旦粒子２２が流路２０１内に浮遊する状態になれば、流路２０１内の液体を送り出すだけで容易に搬送できる。その結果、粒子２２が流路２０１内に残留するのをさらに効果的に抑制することができる。粒子２２が滞留する領域は、流路２０１内で粒子２２が沈降や付着などにより滞留しうる領域であり、流路２０１の一部でもよいし、流路２０１の全体でもよい。たとえば粒子２２を流路２０１内で捕捉する処理を行う場合、粒子２２が滞留する領域は、粒子２２を捕捉する位置を含む局所範囲としてよい。単純に粒子２２を流路２０１内で流通させる場合は、流路２０１内の全体で粒子２２が滞留する可能性があるため、粒子２２が滞留する領域は、流路２０１内の全体であってよい。

また、図４の例では、流路２０１内で処理液体２１の間に流体２４を導入し、両端にそれぞれ界面２３を有する流体２４の充填領域２８を処理液体２１の間に形成する。この場合、流体２４は、処理液体２１を流路２０１内で分断するように導入され、流路２０１内の一定距離の区間を占める充填領域２８を形成する。これにより、処理液体２１の流れの途中に流体２４を導入するだけで、各処理液体２１との間に２つの界面２３を形成することができる。つまり、搬送方向の下流側の処理液体２１との間の界面２３と、搬送方向の上流側の処理液体２１との界面２３との２つが形成される。

充填領域２８を形成する場合、２つの界面２３が、流路２０１内の粒子２２が存在する領域を通り過ぎるように移動させれば、滞留する粒子２２に対して界面２３を２回接触させることができる。この結果、流体２４の充填領域２８を処理液体２１と共に移動させることにより、移動方向の１つ目の界面２３では搬送できなかった滞留した粒子２２を、２つ目の界面２３により搬送できるようになる。そのため、界面２３による搬送効率を向上させることができる。

流体２４の充填領域２８を形成する場合、流路２０１内に形成する充填領域２８は、１つには限られない。好ましくは、流路２０１に流体２４を断続的に複数回導入して、流体２４の充填領域２８を複数形成する。この場合、形成した流体２４の充填領域２８の２倍の数の界面２３を形成することができる。そのため、同一の流体２４の導入量でも、１つの大きな充填領域２８を形成する場合と比較して、界面２３による搬送効率をさらに向上させることができる。

この他、図５に示すように、流路２０１内に空気を包含した界面２３を有する複数のバブル２７を形成し、複数のバブル２７を流路２０１に沿って移動させてもよい。この場合、複数のバブル２７の集合体を形成することにより、各バブル２７の界面２３を壁状に連結することができる。流路断面を集合させたバブル２７の界面２３によって満たせば、単一の界面２３を流路断面の全体にわたって形成するのと同様の作用が得られる。そのため、複数のバブル２７を流路２０１に沿って移動させることにより、流路２０１中に存在する粒子２２を移動させることができるので、粒子２２が流路２０１内に残留するのを抑制することができる。

流体２４を流路２０１に導入して界面２３を形成するのは、たとえば圧力により流体２４を送り込むことにより行う。この際、図６に示すように、流体２４の導入は、流路２０１に接続したバルブ３１の開閉により行うことができる。すなわち、対象成分２０の処理の実施中または実施後に、流体２４を流路２０１内に導入するためのバルブ３１を開閉して、流路２０１内に導入した流体２４の界面２３を形成する。これにより、バルブ３１の開閉により、容易に流体２４の界面２３を形成することができる。

たとえば粒子２２を含んだ処理液体２１に後続してバルブ３１の開閉を１回行った後、再度処理液体２１を導入すれば、流体２４の充填領域２８が形成できる。バルブ３１の開閉と、処理液体２１の導入とを交互に行えば、複数個の充填領域２８を形成できる。バルブ３１の開放時間を調節することにより、導入する流体２４の体積を制御できる。このように、バルブ３１の開放時間や開閉の回数を制御することにより、流体２４の導入量や、形成する界面２３の数を制御することができるので、流路形状や粒子２２に応じて適切な界面２３を形成できる。

流体２４を導入するためのバルブ３１は、対象成分２０や処理液体２１を導入するためのバルブとは別個に設けることが好ましい。具体的には、対象成分２０を有する粒子２２を流路２０１内に導入するためのバルブ３２、および、処理液体２１を流路２０１内に導入するためのバルブ３３、をそれぞれ開閉して、粒子２２および処理液体２１を流路２０１内に導入し、粒子２２および処理液体２１を流路２０１内に導入した後、流体２４を流路２０１内に導入するためのバルブ３１を開閉して、流体２４を流路２０１内に導入する。

この場合、流路２０１への流体２４の導入を、粒子２２や処理液体２１の導入とは独立して制御することができる。そのため、粒子２２や処理液体２１の流量や流速をバルブ３２およびバルブ３３により制御しながら、充填領域２８の形成や、充填領域２８の大きさの調節を自由に行うことが可能となる。したがって、粒子２２や処理液体２１の流量や流速に応じた適切な界面２３を形成できる。

〈粒子および処理液体〉
粒子２２および処理液体２１は、対象成分２０の処理の内容に応じて様々な組み合わせが存在する。界面２３による粒子２２の移送は、このような様々な粒子２２に対して実施されうる。

たとえば、図７に示すように、対象成分２０を有する粒子２２は、内部に対象成分２０を有する液滴２５である。この場合、内部に対象成分２０を有する液滴２５を処理液体２１中に存在させた場合に、流路２０１中で滞留する液滴２５を移動する界面２３によって押し出すように搬送することができる。したがって、粒子２２が磁性粒子２６ａのような固体以外の液滴２５の場合でも、流路２０１内に残留するのを効果的に抑制することができる。また、移動する界面２３によって滞留した液滴２５を搬送できるので、滞留を解消するために液滴２５に過度な外力が作用することを抑制できる。

また、たとえば、図８に示すように、対象成分２０を有する粒子２２は、表面に対象成分２０が結合した固体状の担体２６である。この場合、検体中の対象成分２０との結合によって互いに凝集し易く、流路２０１の内壁面１１に付着しやすい担体２６が、流路２０１内に残留するのを効果的に抑制することができる。

図９の例では、対象成分２０が核酸であり、粒子２２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２６である。粒子２２である担体２６の表面が核酸により覆われる場合、担体２６同士が凝集したり、流路２０１の内壁面１１に付着したりし易いため、流路２０１内で粒子２２が滞留しやすい。そのため、核酸の増幅産物と結合した担体２６が流路２０１内で滞留しても、流路２０１に沿って界面２３を移動させることにより、滞留を解消して効果的に搬送することができる。

また、本実施形態による検体処理方法は、粒子２２と処理液体２１との比重が互いに異なる場合に有効である。また、本実施形態による検体処理方法は、粒子２２の外径が０．１μｍ以上０．１ｍｍ以下である場合に有効である。

粒子２２と処理液体２１との比重が互いに異なる場合、処理液体２１中で流路２０１の底面側に沈むかまたは流路２０１の上面側に浮かび易くなる。粒子２２の比重が処理液体２１の比重よりも大きい場合、流路２０１の底面を構成する内壁面１１の近傍に滞留し易い。流路２０１の底面は、粒子２２は検体処理チップ１００の使用状態における重力方向下側の面である。粒子２２の比重が処理液体２１の比重よりも小さい場合、流路２０１の上面を構成する内壁面１１の近傍に滞留し易い。流路２０１の上面は、粒子２２は検体処理チップ１００の使用状態における重力方向上側の内面である。

また、粒子２２の外径が０．１μｍ以上０．１ｍｍ以下である場合、粒子２２が微小であり、粒子径が大きい場合よりも相対的に表面積が大きくなるため、凝集して滞留する量が増大しやすい。そのため、このような微小な粒子２２が内壁面１１近傍に滞留した場合でも、流体２４により形成した界面２３によって粒子２２を搬送できるので、粒子２２が流路２０１内に残留するのを効果的に抑制することができる。

また、検体処理チップ１００において、処理液体２１中に存在する粒子２２の数は、たとえば１０万個以上１０００万個以下である。この場合、流路２０１中を極めて多数の粒子２２が移動することになる。このように多数の粒子２２を取り扱う場合にも、本実施形態は、粒子２２が流路２０１内に残留するのを抑制することができるので有効である。その結果、多数の粒子２２を取り扱う場合にも、対象成分２０を有する粒子２２の回収率を高めて測定感度を向上させることができる。

また、本実施形態による検体処理方法は、処理液体２１は、水相の液体と油相の液体とを含む場合に効果的である。たとえば、処理液体２１が、水相の各種試薬と、油相のオイルとを含む場合が該当する。この場合、水相の液体と油相の液体との一方が流路２０１の内壁面１１に付着すると、他方との間で界面が形成されるため、粒子２２が水相の液体と油相の液体との間にトラップされることにより内壁面１１の近傍に滞留しやすい。粒子２２が内壁面１１の近傍に滞留した場合でも、界面２３を内壁面１１に接触させた状態で流路２０１に沿って移動させることにより、内壁面１１に滞留した粒子２２を移動させることができるので、滞留が発生しやすい状況下で粒子２２の残留を効果的に抑制できる。

粒子２２および処理液体２１、あるいは処理液体２１を用いた処理の内容によっては、粒子２２が流路２０１内に滞留しやすい状況が発生する。本実施形態による検体処理方法は、粒子２２の残留を抑制できるため、そのような粒子２２が流路２０１内に滞留しやすい状況下では特に有効である。

図１０の例では、対象成分２０の処理は、流路２０１中で担体２６を捕捉する処理を含む。担体２６を捕捉する方法は、特に限定されない。たとえば磁性体を含む担体２６は、磁力により捕捉できる。荷電した担体２６は、電気泳動を利用して電界を作用させることにより捕捉できる。

捕捉された担体２６は、一定時間、流路２０１中の所定位置に滞留する。流路２０１中で担体２６を捕捉する場合、捕捉された担体２６が流路２０１中で凝集して沈降したり、内壁面１１に付着したりし易くなる。つまり一旦捕捉した後、捕捉を解除した場合でも、滞留し続ける担体２６が発生しやすい。そこで、図１０の例では、担体２６を捕捉する処理の後、捕捉が解除された担体２６を流体２４の界面２３によって移動させる。捕捉が解除された担体２６を流体２４の界面２３によって移動させることにより、流路２０１中で滞留しやすい捕捉解除後の担体２６が滞留した場合でも、流路２０１内に残留するのを効果的に抑制することができる。

図１０において、担体２６は、たとえば磁性粒子２６ａである。磁性粒子２６ａを用いる場合、担体２６を捕捉する処理では、流路２０１中の磁性粒子２６ａを磁力によって捕捉する。磁力による磁性粒子２６ａの捕捉は、流路２０１の外部に配置した磁石６４０によって、流路２０１の外部から磁性粒子２６ａに磁力を作用させることにより行う。そのため、磁性粒子２６ａは、磁力によって流路２０１の内壁面１１に集められ、凝集や付着が発生しやすい。そのため、好ましくは、磁力によって捕捉した後、磁力による捕捉が解除された磁性粒子２６ａを流体２４の界面２３によって移動させる。これにより、磁力によって流路２０１の内壁面１１に捕捉された磁性粒子２６ａが内壁面１１に付着した場合でも、流体２４の界面２３によって内壁面１１から移動させることができる。その結果、内壁面１１に捕捉された磁性粒子２６ａが流路２０１内に残留するのを効果的に抑制することができる。

〈流路〉
検体処理チップ１００の流路２０１は、検体処理チップ１００の入口部分から注入された液体を流すことができればどのような構造であってもよい。流路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１１参照）、流路の一部または全部が平面状に拡がる形状（図３４参照）、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１１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１２と、対象成分２０の処理を行うためのチャネル２０２と、他端側に設けられる接続部１４とを有する。接続部１２、チャネル２０２および接続部１４の数は、いくつでもよい。

たとえば、接続部１２は、液体を流入させるための流入口である。粒子２２および処理液体２１は、接続部１２からチャネル２０２内へ流入する。チャネル２０２において、粒子２２が有する対象成分２０の処理が行われる。処理を終えた粒子２２および処理液体２１は、チャネル２０２から接続部１４に流入する。粒子２２および処理液体２１は、接続部１４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１００の外部に送り出される。

流体２４も同様に、接続部１２を介してチャネル２０２内に流入し、チャネル２０２内で界面２３を形成する。流体２４の界面２３が接続部１４側に移動されることにより、チャネル２０２内で滞留した粒子２２は接続部１４側へ搬送される。

このように、粒子２２および処理液体２１は、接続部１２が設けられた流路２０１の一端側から、接続部１４が設けられた流路２０１の他端側へ向かう方向に流れる。この構成によれば、粒子２２および処理液体２１を流路２０１の一端側から他端側に向けて流せばよく、往復させる必要がない。そのため、流体２４も流路２０１の一端側から導入して他端側に向けて移動させるだけでよいので、粒子２２の搬送を容易に行うことができる。

チャネル２０２は、たとえば、接続部１２または接続部１４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２０２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、粒子２２をチャネル２０２に幅広く分布させて処理液体２１と接触させることができるので、対象成分２０の処理を効率的に行うことができる。

この場合、チャネル２０２内に導入された流体２４は、チャネル２０２の流路幅に合わせて形状が変化する。チャネル２０２内に十分な量の流体２４が導入されれば、チャネル２０２の流路断面の全体にわたる界面２３が形成される。このように、流体２４は流路２０１の断面形状に合わせて形状を変化させることができるので、チャネル２０２内で粒子２２が滞留した場合でも、界面２３によって効率よく搬送することができる。

また、図１２に示すように、たとえば、チャネル２０２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２０２が構成される。これにより、粒子２２をチャネル２０２に平面的に分布させて処理液体２１と効率的に接触させることができるので、対象成分２０の処理を効率的に行うことができる。この場合でも、流体２４は流路２０１の断面形状に合わせて形状を変化させることができるので、チャネル２０２内で粒子２２が滞留した場合でも、界面２３によって効率よく搬送することができる。

たとえば、チャネル２０２は、断面積Ａｃが０．０１μｍ²以上１０ｍｍ²以下である。なお、「チャネル２０２の断面積」とは、チャネル２０２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。チャネル２０２の断面積Ａｃが小さい流路２０１では、流路抵抗が大きく流体の粘性の影響も大きくなるため、流体の流速を上げにくい。そのため、粒子２２の滞留も生じ易い。また、流路２０１中を流す液量が少なく対象成分２０の総量も多くないため、流路２０１内での粒子２２の残留が最終的なサンプルの回収率を低下させる要因となる。そのため、界面２３の移動によって粒子２２の残留を抑制可能な本実施形態の検体処理方法は、このような大きさの流路２０１を用いる場合に有効である。

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、対象成分２０の処理を行う際、流路２０１内の流れを層流とする。層流の流れでは、乱流のように流路２０１内で液体が攪拌する不規則な流れが生じず、流路２０１の内壁面１１に近付くほど流速が小さくなる。そのため、層流の流れ中は、粒子２２が流路２０１中に滞留し易い状況にあるといえる。そのため、界面２３の移動によって粒子２２の残留を抑制可能な本実施形態の検体処理方法は、このような層流の流れ中で対象成分２０の処理を行う場合に有効である。

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。レイノルズ数が小さいほど、粒子２２が流路２０１中に滞留し易い傾向がある。したがって、界面２３の移動によって粒子２２の残留を抑制可能な本実施形態の検体処理方法は、このようにレイノルズ数が小さい流れ中で対象成分２０の処理を行う場合に有効であり、特にレイノルズ数が小さくなるほど粒子２２が残留しやすくなるため効果的である。

たとえば、対象成分２０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、対象成分２０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、対象成分２０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。

流路２０１内に流体２４を流す際には、たとえば、流体２４は、０．１μＬ／ｍｉｎ以上５ｍＬ／ｍｉｎ以下の流量で流路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。ここで、０．１μＬ／ｍｉｎ以上５ｍＬ／ｍｉｎ以下の流量は、マイクロ流路において用いられる微小な流量である。このように本実施形態の検体処理方法は、流路２０１の寸法に比べて流体２４の流量を特別大きくしなくても、界面２３の移動によって粒子２２の残留を効果的に抑制することができる。

図１３は、別の検体処理方法を示す。図１３では、粒子２２が液滴２５である。流路２０１内の処理液体２１中に、内部に対象成分２０を有する液滴２５が存在する。液滴２５は、処理液体２１との間に形成された液滴界面２５ａによって対象成分２０を内部に包含した状態で、処理液体２１中に存在する。液滴２５中は、対象成分２０を含有し、かつ、処理液体２１との間で液滴界面２５ａを形成する混合液によって満たされる。図１３では、流路２０１で対象成分２０の処理を行わなくてもよい。流路２０１は、たとえば単なる液体輸送用の流路であってよい。

図１３の例では、処理液体２１との間で、液滴２５を構成する液滴界面２５ａとは異なる界面２３を形成するための流体２４を、内部に対象成分２０を包含する液滴２５を含む処理液体２１を含んだ流路２０１に、導入し、流路２０１の内壁面１１と接触する界面２３を形成する。そして、形成された界面２３を流路２０１に沿って移動させることにより、処理液体２１中に存在する液滴２５を流路２０１に沿って搬送する。

たとえば、液滴２５は、対象成分２０や各種試薬を含んだ水相の液体から構成され、オイルなどの油相の処理液体２１中に液滴界面２５ａを形成して分散する。流体２４は、たとえば空気などの気相であり、液滴界面２５ａとは異なる界面２３を処理液体２１との間で形成する。

これにより、処理液体２１中に分散した液滴２５が流路２０１内に滞留した場合にも、流体２４を導入して、液滴界面２５ａとは別の界面２３を内壁面１１と接触するように流路２０１内に形成することができる。そして、形成された界面２３を流路２０１に沿って移動させることにより、流路２０１内の処理液体２１中に滞留する液滴２５を、移動する界面２３によって処理液体２１ごと押し出すように搬送することができる。その結果、対象成分２０の処理を実行するための流路２０１を備えた検体処理チップ１００において、対象成分２０を有する液滴２５が流路２０１内に残留するのを抑制することができる。

図１４は、他の検体処理方法を示す。図１４では、粒子２２が固体状の担体２６である。担体２６は、表面に対象成分２０が結合している。対象成分２０との結合方法は問わない。図１４では、流路２０１で対象成分２０の処理を行わなくてもよい。流路２０１は、たとえば単なる液体輸送用の流路であってよい。

担体２６は、たとえば、免疫測定で用いられる公知の粒子である。粒子は、例えば、磁性粒子、ラテックス粒子、ゼラチン粒子などが挙げられる。担体２６として磁性粒子を用いるのが好ましい。磁性粒子としては、磁性を有する材料を基材として含み、通常の免疫測定に用いられる粒子であればよい。例えば、基材としてＦｅ₂Ｏ₃および／またはＦｅ₃Ｏ₄、コバルト、ニッケル、フィライト、マグネタイトなどを用いた磁性粒子が利用できる。担体２６は、対象成分２０と結合するための結合物質がコーティングされていてよい。

担体２６は、処理液体２１中に存在する。流路２０１内では、担体２６が凝集して内壁面１１の近くに凝集したりする場合がある。

図１４の例では、処理液体２１との間で界面２３を形成するための流体２４を流路２０１に導入し、流路２０１の内壁面１１と接触する界面２３を形成し、形成された界面２３を流路２０１に沿って移動させることにより、処理液体２１中で対象成分２０と結合した担体２６を流路２０１に沿って搬送する。

これにより、処理液体２１中に存在する担体２６が流路２０１内に滞留した場合にも、形成された界面２３を流路２０１に沿って移動させることにより、流路２０１内の処理液体２１中に滞留する担体２６を、移動する界面２３によって処理液体２１ごと押し出すように搬送することができる。その結果、対象成分２０の処理を実行するための流路２０１を備えた検体処理チップ１００において、対象成分２０を有する担体２６が流路２０１内に残留するのを抑制することができる。

担体２６が磁性粒子２６ａである場合、磁力によって磁性粒子２６ａを捕捉してもよい。すなわち、流路２０１中の磁性粒子２６ａを、磁力によって捕捉したの後、磁力による捕捉が解除された磁性粒子２６ａを流体２４の界面２３によって移動させる。磁力によって流路２０１の内壁面１１に捕捉された磁性粒子２６ａが内壁面１１に付着した場合でも、流体２４の界面２３によって内壁面１１から移動させることができる。その結果、内壁面１１に捕捉された磁性粒子２６ａが流路２０１内に残留するのを効果的に抑制することができる。

［検体処理チップの構成例］
図１５は、本実施形態の検体処理チップ１００の構成例を示す。基板３００上には、機能が異なる複数種類の流体モジュール２００が設置される。図１５の例では、対象成分２０を含む検体や試薬等が、流体モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃを順次流れることにより、複数種類の流体モジュールの組み合わせに対応したアッセイが実行される。流体モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃは、それぞれ、異なる種類の流体モジュールである。基板３００に設置する流体モジュール２００の組み合わせを変更することにより、組み合わせに応じた様々なアッセイが実施可能である。基板３００に設置する流体モジュール２００の数に制限はない。流体モジュール２００の形状が種類毎に異なっていてもよい。

図１６は、基板３００の構成例を示す。基板３００は、複数の基板流路３１０を有する。基板３００は、平板形状を有し、主表面である第１面３０１および第２面３０２を有する。第２面３０２は、第１面３０１とは反対の面である。たとえば、基板３００は樹脂またはガラスにより形成されている。

基板３００の厚さｄは、たとえば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。これにより、流体モジュール２００に形成される流路２０１の流路高さ（およそ１０μｍ〜５００μｍのオーダー）と比較して、基板３００を十分大きな厚みを有するように形成できる。その結果、容易に、基板３００に十分な耐圧力性能を確保できる。

基板流路３１０は、たとえば、基板３００を厚み方向に貫通する貫通孔である。基板流路３１０は、流体モジュール２００の流路２０１と接続される他、検体処理チップ１００内に液体や試薬を供給するためのポート１１０（図１９参照）や、検体処理チップ１００内から液体を回収するためのポート１２０（図１９参照）として機能できる。

図１６の例では、基板３００は、４行×６列の基板流路３１０を２組有する。基板３００に設けられる基板流路３１０の個数および組数は、図１６の例に限定されない。

基板流路３１０は、たとえば、所定のピッチで配置される。図１６の例では、各基板流路３１０は、縦方向のピッチＶ、横方向のピッチＨで配列されている。この場合、流体モジュール２００を、基板３００上にピッチ単位の任意の位置に配置して、流路２０１を任意の基板流路３１０に接続できる。基板流路３１０は、基板３００上に配置される各種流体モジュール２００と接続するために必要な位置にのみ形成されていてもよい。

図１７は、流体モジュール２００の構成例を示す。接続部２０３は、基板３００の基板流路３１０のピッチと一致するように、流体モジュール２００上に配置される。すなわち、接続部２０３は、基板３００の基板流路３１０のピッチＶおよびＨの整数倍のピッチで、流体モジュール２００上に配置される。チャネル２０２は、所定のピッチで配置された接続部２０３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２０３と、チャネル２０２とが、流体モジュール２００に複数組配置されてもよい。

各流体モジュール２００ａ〜２００ｃ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２００は、第１面３０１のみならず第２面３０２にも配置されてよいし、第２面３０２のみに配置されてもよい。

図１８の構成例では、検体処理チップ１００は、流体モジュール２２０をさらに備える。流体モジュール２２０は、流体モジュール２００が配置される基板３００の第１面３０１とは反対の第２面３０２に配置されている。流体モジュール２２０は、流路２２１を備え、流体モジュール２００同士を接続する機能を有する接続モジュールである。ここでは、流体モジュール２２０を接続モジュールと呼ぶ。接続モジュール２２０には、対象成分２０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２２０に相当する流路構造を基板３００に形成してもよい。

各流体モジュール２００（接続モジュール２２０を含む）は、たとえば、基板３００と固相接合により接続される。固相接合は、たとえば、接合面をプラズマ処理してＯＨ基を形成し、接合面同士を水素結合により接合する方法や、真空圧接などの方法を採用することができる。固相接合により、流体モジュール２００と基板３００とを強固に接合できる。流体モジュール２００は、接着剤等によって基板３００と接続されてもよい。

図１８の例では、基板３００の基板流路３１０ａが、液体を注入するためのポート１１０として機能する。基板流路３１０ｆが、液体を回収するためのポート１２０として機能する。ポート１１０およびポート１２０は、いくつ設けられてもよい。

検体、処理液体２１や流体２４は、コネクタ４００等の冶具を介して基板流路３１０に注入される。コネクタ４００等の冶具は、基板流路３１０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４００にプラグ４０１を挿入することで、任意の基板流路３１０を封止できる。

［検体処理装置の構成例］
図１９は、検体処理装置５００の概略を示す。

検体処理装置５００は、検体処理チップ１００を用いて、検体中の対象成分２０を処理するための検体処理装置である。検体処理の内容は、使用する検体処理チップ１００により決まる。検体処理装置５００は、使用する検体処理チップ１００の種類によって異なる種類の検体処理を行うことが可能である。

検体処理装置５００は、流路２０１が形成された検体処理チップ１００が設置される設置部５１０と、導入部５２０と、導入部５２０を制御する制御部５３０とを備える。

設置部５１０は、検体処理チップ１００に対応させた形状に形成され、検体処理チップ１００を支持する。設置部５１０は、検体処理チップ１００の流路２０１との接続や、検体処理チップ１００内での各種処理工程に用いる処理ユニットを設置するため、検体処理チップ１００の上方および下方の少なくとも一方を開放するような構造を有する。設置部５１０は、たとえば検体処理チップ１００を収容できる凹状あるいは枠状の構造とすることができる。

導入部５２０は、検体処理に用いる液体や気体を導入する機能を有する。導入部５２０は、検体処理チップ１００の流路２０１に、処理液体２１との間で界面２３を形成する流体２４を導入する。図１９の例では、導入部５２０は、対象成分２０、および対象成分２０の処理に用いる処理液体２１を流路２０１に導入する。導入部５２０が導入する代わりに、対象成分２０や処理液体２１が予め検体処理チップ１００内に収容されていてもよい。

また、導入部５２０は、陽圧の供給によって検体処理チップ１００内の液体を工程の順序に従って進めたり、検体処理チップ１００内から液体や気体を排出させたりできる。導入部５２０は、陰圧の供給によって検体処理チップ１００の液体や気体を移送したり、排出させたりしてもよい。

制御部５３０は、検体処理チップ１００の流路２０１内に対象成分２０を含む検体や処理液体２１を供給し、対象成分２０の処理が実施されるように導入部５２０を制御する。

各種処理工程に用いる処理ユニットが検体処理装置５００に設置される場合、制御部５３０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２００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２００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、導入部５２０は、流路２０１の内壁面１１と接触する界面２３を、対象成分２０を有する粒子２２を含む処理液体２１と流路２０１に導入された流体２４との間に形成し、形成された界面２３を内壁面１１に接触させた状態で流路２０１に沿って移動させることにより、処理液体２１中に滞留する粒子２２を、導入された流体２４によって押し出す。すなわち、導入部５２０は、図２に示したように流路２０１内に流体２４の界面２３を形成し、形成された界面２３を流路２０１に沿って移動させることにより、粒子２２を流路２０１に沿って搬送する制御を行う。

これにより、流路２０１内で対象成分２０の処理に伴って対象成分２０を有する粒子２２が流路２０１内に滞留した場合にも、流体２４を導入して、流路２０１中に内壁面１１と接触する界面２３を処理液体２１との間に形成できる。そして、形成された界面２３を流路２０１に沿って移動させることにより、流路２０１中に滞留する粒子２２を、移動する界面２３によって処理液体２１ごと押し出すように搬送することができる。その結果、対象成分２０の処理を実行するための流路２０１を備えた検体処理チップ１００において、対象成分２０を有する粒子２２が流路２０１内に残留するのを抑制することができる。

図２の例に示したように、導入部５２０は、たとえば、処理液体２１中に滞留する粒子２２を、導入された流体２４によって検体処理チップ１００の外に押し出す。これにより、界面２３から下流側の処理液体２１を滞留した粒子２２とともに検体処理チップ１００の外に押し出すことができるので、たとえば流路２０１中に多量の処理液体２１を流通させて滞留した粒子２２を押し出す場合と比較して、検体処理チップ１００からのサンプル回収量が増大するのを抑制しつつ、多数の粒子２２を回収できる。

導入部５２０は、界面２３を流路２０１に沿って移動させることにより、流路２０１の内壁面１１に滞留する粒子２２を内壁面１１から移動させて流路２０１に沿って搬送する。これにより、流路２０１の内壁面１１に滞留する粒子２２を、接近する界面２３によって内壁面１１から押し出すように移動させることができる。その結果、特に流速が低く搬送しにくい流路２０１の内壁面１１に粒子２２が滞留する場合でも、粒子２２が流路２０１内に残留するのを効果的に抑制することができる。

また、導入部５２０は、図３に示したように、界面２３を流路２０１に沿って移動させ、内壁面１１に滞留する粒子２２と、移動する界面２３とを接触させてもよい。これにより、粒子２２が流路２０１の内壁面１１に付着する場合でも、移動する界面２３との接触によって、内壁面１１から粒子２２をはぎ取るように外力を作用させることができる。その結果、流路２０１の内壁面１１に粒子２２が付着する場合でも、粒子２２が流路２０１内に残留するのをより一層効果的に抑制することができる。

検体処理装置５００の構成例を図２０に示す。図２０の構成例では、導入部５２０は、流路２０１内に圧力を供給するポンプ５２１と、流路２０１内への圧力の供給経路を開閉するための複数のバルブ５２２と、を含む。また、導入部５２０は、検体処理チップ１００に注入する液体を収容するための液体リザーバー５２３と、検体保持部５２４とを含む。また、導入部５２０は、検体処理チップ内を流れる液体のフローレートを計測する流量センサ５２５を備える。

ポンプ５２１、液体リザーバー５２３、バルブ５２２および流量センサ５２５は、送液管５２６により順番に接続されている。検体処理装置５００は、ポンプ５２１、液体リザーバー５２３及びバルブ５２２によって、コネクタ４００を介して、検体処理チップ１００への液体注入や検体処理チップ１００からの液体回収を行う。図２０の例では、一組のポンプ５２１、液体リザーバー５２３およびバルブ５２２が、所定のコネクタ４００に対応する。少なくとも１つの液体リザーバー５２３は、検体を保持する検体保持部５２４として構成される。

検体保持部５２４として構成される液体リザーバー５２３は、検体処理チップ１００に設けてもよい。この場合、検体が注入されるポート１１０上に筒状の液体リザーバーが設けられる。検体処理チップ１００から対象成分２０の処理後のサンプルを回収するための液体リザーバー５２３が、液体を回収するためのポート１２０上に設けられてもよい。

１つのポンプ５２１に対して、複数の液体リザーバー５２３および複数のバルブ５２２を接続してもよい。バルブ５２２によって経路切替を行うことにより、共通のポンプ５２１で複数の液体や試薬を検体処理チップ１００に供給できる。

ポンプ５２１は、液体リザーバー５２３や検体保持部５２４に、圧力を付与する。ポンプ５２１が陽圧を付与することで、液体リザーバー５２３から液体が送出される。ポンプ５２１が陰圧を付与することで、検体処理チップ１００から液体リザーバー５２３に液体が流入する。ポンプ５２１は、たとえば、空気圧を供給するプレッシャーポンプである。この他、ポンプ５２１として、シリンジポンプ、ダイアフラムポンプなどが採用できる。

流体２４として液体を用いる構成では、液体リザーバー５２３のうちの少なくとも１つが、流体２４を貯留する。

流体２４として気体を用いる構成では、気体を密封した気体リザーバー（図示せず）を設けてもよい。流体２４として空気を用いる構成では、導入部５２０は、ポンプ５２１とバルブ５２２との間、およびバルブ５２２と検体処理チップ１００との間に空気を流通させるためのエア経路５２７を有する。空気自体は検体処理装置５００の設置環境の雰囲気から入手できる。

ポンプ５２１は、エア経路５２７を介して検体処理チップ１００に圧力を付与することにより、流路２０１に流体２４である空気を流入させることができる。これにより、流体２４を空気とすることにより、様々な処理液体２１に対して容易に界面２３を形成することができる。また、液体の流体２４を用いる場合と異なり、流路２０１内の液量が増加しないので、対象成分２０を含んだ粒子２２が最終的に回収される際のサンプル回収量が増加するのを抑制することができる。さらに、空気以外の特定のガスを流体２４に用いる場合と異なり、流体２４としての空気を容易に入手し、エア経路５２７を介して流路２０１内に導入することができる。

制御部５３０は、導入部５２０のそれぞれのバルブ５２２の開閉を制御することにより、圧力により検体処理チップ１００内に液体や気体を輸送させる。制御部５３０は、たとえば、検体処理チップ１００内に液体を注入してからの経過時間または検体処理チップ１００内への液体や気体の注入量に基づいて、バルブ５２２を開くタイミングを制御する。

複数のバルブ５２２のうち少なくとも１つは、流体２４を流路２０１内に導入するためのバルブ３１として機能する。バルブ５２２のうち少なくとも１つは、粒子２２を流路２０１内に導入するためのバルブ３２として機能する。バルブ５２２のうち少なくとも１つは、処理液体２１を流路２０１内に導入するためのバルブ３３として機能する。

また、導入部５２０は、バルブ３１を開閉することにより、流路２０１内に導入した処理液体２１と流体２４との間に界面２３を形成させ、圧力により界面２３を移動させる。バルブ３１の開閉により、容易に流体２４の界面２３を形成できる。また、ポンプ５２１の圧力、バルブ３１の開放時間や開閉の回数を制御することにより、流体２４の導入量や、形成する界面２３の数を制御することができるので、流路形状や粒子２２に応じて適切な界面形成を行うことができる。

たとえば、導入部５２０は、処理液体２１を導入するためのバルブ３３の開閉と、流体２４を導入するためのバルブ３１の開閉とを交互に行い、流路２０１内で処理液体２１の流れの間に流体２４を導入し、両端にそれぞれ界面２３を有する流体２４の充填領域２８（図４参照）を処理液体２１の間に形成する。これにより、処理液体２１の流れの途中に流体２４を導入するだけで、各処理液体２１との間に２つの界面２３を形成することができる。流体２４の充填領域２８を処理液体２１と共に移動させることにより、移動方向の１つ目の界面２３では搬送しきれなかった粒子２２を、２つ目の界面２３により搬送できるようになる。そのため、界面２３による搬送効率を向上させることができる。また、各バルブ５２２（３１、３３）の開閉を交互に行うだけの簡単な制御により、容易に流体２４の充填領域２８を流路２０１内に形成することができる。

制御部５３０は、各ポンプ５２１の動作を個別に制御できる。制御部５３０は、各ポンプ５２１を個別に制御することで、検体処理チップ１００に搭載された流体モジュール２００の組み合わせに応じた送液制御が可能となる。

図２０の構成では流量センサ５２５は、送液管５２６を流れる液体や気体のフローレート（単位の例：μＬ／ｍｉｎ）を検出する。流量センサ５２５は、フローレートの検出結果をポンプ５２１にフィードバックする。ポンプ５２１は、流量センサ５２５からのフィードバックに応じて、圧力を制御する。流量センサ５２５は、制御部５３０にフィードバックしてもよい。制御部５３０は、流量センサ５２５により計測されたフローレートに基づいて、液体を移送するための導入部５２０の圧力を制御する。

コネクタ４００は、送液管５２６と接続している。検体等の液体は、コネクタ４００を介して、検体処理チップ１００に送液される。また、検体処理チップ１００から、コネクタ４００を介して、液体が回収される。

検体処理チップ１００は、設置部５１０にセットされる。たとえば、検体処理チップ１００は基板３００の第２面３０２が上側になるように保持され、基板流路３１０の第２面３０２側の端部とコネクタ４００とが接続される。

検体処理チップ１００は、設置部５１０に設置するための固定器具４５０を備えてもよい。固定器具４５０は、設置部５１０から分離できてもよいし、設置部５１０に固定されていてもよい。

この他、検体処理装置５００は、モニタ５３１、入力部５３２、および、読取部５３３などを備えることができる。モニタ５３１には、制御部５３０により、検体処理装置５００の動作に応じた所定の表示画面が表示される。検体処理装置５００が外部のコンピュータ（図示せず）と接続され、コンピュータのモニタ上に画面表示をしてもよい。入力部５３２は、たとえばキーボードなどからなり、情報入力を受け付ける機能を有する。読取部５３３は、たとえばバーコードや２次元コードなどのコードリーダ、ＲＦＩＤタグなどのタグリーダからなり、検体処理チップ１００に付与された情報を読み取る機能を有する。読取部５３３は、対象成分を含んだ検体を収容する検体容器（図示せず）などの情報も読み取り可能である。

（バルブの構成例）
図２１は、バルブ５２２（３１、３２、３３）の構成例を示す。バルブ５２２は、たとえば、電磁バルブである。バルブ５２２は、弁６０１、コイル６０２、プランジャ６０３を備える。弁６０１が送液管５２６を開閉する。バルブ５２２は、図２０の例のように、検体処理装置５００に複数配置されている。制御部５３０は、各バルブ５２２の開閉を個別に制御できる。

（液体リザーバーおよび検体保持部の構成例）
図２２は、液体リザーバー５２３および検体保持部５２４の構成例を示す。

検体や試薬等の液体容器６１１は、液体リザーバー５２３および検体保持部５２４内の容器設置部６１２に配置される。図２２のように、容器設置部６１２が複数配置されてもよいし、容器設置部６１２は単一であってもよい。

容器設置部６１２の蓋６１３に設けられた送液管５２６は、バルブ５２２を介して、検体処理チップ１００と接続される。液体リザーバー５２３内の圧力を高めてバルブ５２２を開放すれば、容器６１１内の液体が検体処理チップ１００側に供給される。

（設置部の蓋の構成例）
設置部５１０には、設置部５１０に対応する蓋６２１を設けてもよい。図２３は、設置部５１０の蓋６２１の構成例を示す。蓋６２１は、設置部５１０にセットされる検体処理チップ１００を覆うように設けられる。

蓋６２１は、ヒンジ６２２により検体処理装置本体５０１と接続される。蓋６２１は、ヒンジ６２２の回転により開閉される。蓋６２１は、コネクタ４００を含んでもよい。設置部５１０の蓋６２１を閉じるだけで、設置部５１０に設置された検体処理チップ１００とコネクタ４００とが接続される。蓋６２１は、検体処理装置本体５０１に対して着脱可能であってもよい。この場合ヒンジ６２２は設けなくてよい。

（コネクタの構成例）
図２４は、コネクタ４００の構成例を示す。コネクタ４００は、蓋６２１に設けられている。コネクタ４００は、基板３００の基板流路３１０にアクセスするための穴４０２を有する。コネクタ４００は、基板３００の基板流路３１０に対応する位置に設置される。コネクタ４００は、任意の基板流路３１０に対応する位置にのみ設置されてもよい。コネクタ４００は、複数の送液管５２６およびエア経路５２７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６２１を閉じることにより、各送液管５２６およびエア経路５２７と、検体処理チップ１００のすべてのポート１１０および１２０とが、コネクタ４００を介して一括で接続される。

検体や試薬等の液体は、穴４０２を介して、送液管５２６から検体処理チップ１００に注入される。検体処理チップ１００を流れる液体は、穴４０２を介して、検体処理チップ１００から回収される。コネクタ４００は、検体処理チップ１００との接触面にガスケット４０３などの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２５〜図２７は、検体処理チップ１００を検体処理装置５００に設置するために用いる固定器具４５０の例を示す。

図２５に示すように、検体処理チップ１００は、たとえば、固定器具４５１および４５２によって固定される。固定器具４５１と４５２とは、嵌合部材４５３によって固定される。位置決め部４５４により、検体処理チップ１００と固定器具４５１および４５２との相対位置が決まる。検体処理チップ１００が、図２６のように、固定器具で固定される。

図２７（Ａ）に示されるように、固定器具４５２は、基板３００に対応する箇所に貫通穴からなる開口部４５５を有する。検体処理装置５００のコネクタ４００などは、開口部４５５を介して基板３００に上方からアクセス可能である。また、図２７（Ｂ）に示されるように、固定器具４５１は、基板３００および流体モジュール２００に対応する箇所に貫通穴からなる開口部４５６を有しており、開口部４５６を介して基板３００および流体モジュール２００に下方からアクセス可能である。

固定器具４５２を設置部５１０の蓋６２１に固定してもよい。固定器具４５１および４５２は、検体処理装置５００に設けられる各種処理ユニットを配置するための取付穴４５７を有していてもよい。

（各種処理ユニットの設置例）
図２８〜図３０は、検体処理装置５００の各種処理工程に用いる処理ユニットの設置例を示す。

たとえば、流体モジュール２００内の液体を加温するためのヒーターユニット（ヒーター５４１）、流体モジュール２００内の液体に磁力を作用させるための磁石ユニット５４２（図３０参照）、流体モジュール２００内の液体を冷却するための冷却ユニット（図示せず）、検体処理チップ１００内で対象成分の検出を行うための検出ユニット（検出部５４４、図２９参照）、流体モジュール２００内の液体の流れを撮影するためのカメラユニット（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４００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２８は、検体処理装置５００におけるヒーター５４１の配置例を示す。

ヒーター５４１は、検体処理チップ１００の温度を調整する。たとえば、流体モジュール２００内でＤＮＡをＰＣＲにより増幅するために、ヒーター５４１が検体処理チップ１００を加温する。

ヒーター５４１は、設置部５１０に設けられる。たとえば、ヒーター５４１は、検体処理チップ１００の下面側の固定器具４５１に取り付けられる。ヒーター５４１は、設置部５１０に設置された検体処理チップ１００の下面側から、検体処理チップ１００の温度を調節する。ヒーター５４１は、蓋６２１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５４１は、温度調節の対象となる流体モジュール２００に対応する位置に配置される。ヒーター５４１は、移動可能であってもよい。

〈検出ユニット〉
図２９は、検体処理装置５００の検出部５４４の構成例を示す。

検出部５４４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５４４は、たとえば、フォトマルチプライヤーである。検出部５４４は、たとえば、検体処理チップ１００の上面側の固定器具４５２に取り付けられる。検出部５４４を蓋６２１に設けてもよい。検出部５４４は、検体処理チップ１００に接続されたコネクタ４００の間から蛍光を検出する。検出部５４４は、検体処理チップ１００の下面側の固定器具４５１や、検体処理装置本体５０１に設けられてもよい。この場合、検出部５４４は、検体処理チップ１００の下面側から蛍光を検出する。

〈磁石ユニット〉
図３０は、検体処理チップ１００内の液体中に含まれる磁性粒子２６ａの制御に用いられる磁石ユニット５４２の構成例を示す。

磁石ユニット５４２は、たとえば、検体処理チップ１００の下面側の固定器具４５１に取り付けられる。磁石ユニット５４２は、検体処理装置本体５０１に設けられてもよい。磁石ユニット５４２は、蓋６２１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５４２は、磁石６４０を含む。磁石６４０は、検体処理チップ１００内の液体に含まれる磁性粒子２６ａに磁力を印加する。磁石ユニット５４２は、たとえば、検体処理チップ１００の長手方向に磁石６４０を移動可能である。

図１０に示したように、たとえば、対象成分２０が核酸であり、粒子２２は核酸が結合した磁性粒子２６ａである場合に、磁石ユニット５４２は、流路２０１中で磁性粒子２６ａを磁力によって捕捉する。流路２０１中で磁性粒子２６ａを磁力によって捕捉すると、磁性粒子２６ａが１箇所に集められるため、磁性粒子２６ａが凝集しやすい。また、磁性粒子２６ａが磁力によって流路２０１の内壁面１１に押圧されるので、磁性粒子２６ａが内壁面１１に滞留しやすい。

そこで、検体処理装置５００は、流路２０１中の核酸が結合した磁性粒子２６ａを磁力によって捕捉した後、捕捉が解除された磁性粒子２６ａを流体２４の界面２３によって移動させる制御を行う。これにより、磁力によって流路２０１の内壁面１１に捕捉された磁性粒子２６ａが内壁面１１に付着した場合でも、流体２４の界面２３によって内壁面１１から移動させることができる。その結果、内壁面１１に捕捉された磁性粒子２６ａが流路２０１内に残留するのを効果的に抑制することができる。

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１００を用いた具体的なアッセイの例を説明する。

（エマルジョンＰＣＲアッセイ）
上述の検体処理チップ１００を用いてエマルジョンＰＣＲアッセイを実施する例を説明する。

図３１は、エマルジョンＰＣＲアッセイのフローの例を示す。図３２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３２（Ａ）参照）。前処理は、専用の核酸抽出装置を用いて行ってもよいし、検体処理装置５００に前処理機構を設けてもよい。

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３２（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３２（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３２（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、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３２（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１００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１００への検体、各種試薬、処理液体２１、流体２４などの流体の輸送および検体処理チップ１００中での流れ制御は、検体処理チップ１００が設置された検体処理装置５００の制御部５３０が導入部５２０を制御することにより行われる。

（エマルジョンＰＣＲアッセイ）
図３３は、エマルジョンＰＣＲアッセイに用いられる検体処理チップ１００の構成例を示す。

図３３の検体処理チップ１００は、機能が異なる複数種類の流体モジュール（２００Ａ〜２００Ｅ）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２００Ａにおいて、対象成分２０の処理としてＰｒｅ−ＰＣＲ処理が行われる。流体モジュール２００Ｂにおいて、対象成分２０の処理として液滴形成処理が行われる。流体モジュール２００Ｃにおいて、対象成分２０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２００Ｄにおいて、対象成分２０の処理として液滴破壊処理が行われる。流体モジュール２００Ｅにおいて、対象成分２０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２００Ａにおいて、対象成分２０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１００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２００Ａ〜２００Ｅを一体化して、単一の流体モジュール２００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３４は、Ｐｒｅ−ＰＣＲに用いられる流体モジュール２００Ａの構成例を示す。流体モジュール２００Ａの流路２０１は、チャネル２０２と、試薬や検体を注入する接続部２０３ａおよび２０３ｂと、液体を排出する接続部２０３ｃとを有する。チャネル２０２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２００Ａ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２０２の高さは、たとえば、５０μｍ〜５００μｍに形成される。

たとえば、接続部２０３ａから、前処理で抽出されたＤＮＡが注入され、接続部２０３ｂ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２０２を流れる過程で、ヒーター５４１により温度が制御される。温度制御によって、ＤＮＡと試薬が反応し、ＤＮＡが増幅される。増幅されたＤＮＡを含む液体は、接続部２０３ｃを介して、隣接する流体モジュール２００に移送される。

〈エマルジョン形成〉
図３５は、エマルジョン形成に用いられる流体モジュール２００Ｂの構成例を示す。流体モジュール２００Ｂの流路２０１は、チャネル２０２と、検体や試薬等の液体が注入される接続部２０３ａ、２０３ｂ及び２０３ｃと、液体が排出される接続部２０３ｄとを有する。チャネル２０２は、少なくとも２つのチャネルが交差する交差部分２０４を有する。交差部分２０４を形成する各チャネルの幅は、数十μｍである。本実施例では、チャネルの幅は２０μｍである。なお、流体モジュール２００Ｂには、接続部２０３ｂ又は２０３ｃのいずれかのみが設けられてもよい。

流体モジュール２００Ｂのチャネル２０２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２０２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２００Ｂ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２０３ｂ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２０３ｃから注入される。接続部２０３ｂと２０３ｃからそれぞれ注入された液体は、チャネル２０２中で混合され、交差部分２０４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〜３μｍの範囲から選択される。平均粒子径は、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２０３ｂおよび２０３ｃに送液するために、ポンプ５２１は、接続部２０３ｂと２０３ｃからそれぞれ注入された液体のフローレートが一定となるように、圧力Ｐ（１０００ｍｂａｒ≦Ｐ≦１００００ｍｂａｒ）を付加する。

たとえば、エマルジョン形成用のオイルが、接続部２０３ａから注入される。注入されたオイルは、たとえば、チャネル２０２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２０４に流入する。接続部２０３ａにオイルを送液するために、ポンプ５２１は、接続部２０３ａから注入された液体のフローレートが一定となるように、圧力Ｐ（１０００ｍｂａｒ≦Ｐ≦１００００ｍｂａｒ）を付加する。

図３６は、交差部分２０４でエマルジョンが形成される例を示す。ＤＮＡと試薬の混合液は、図３６の上下方向からオイルが流入する交差部分２０４に流れ込む。混合液は、交差部分２０４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２０４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２０３ｄを介して、隣接する流体モジュール２００に移送される。

たとえば、ＤＮＡと試薬の混合液は、０．４μＬ／ｍｉｎ〜７μＬ／ｍｉｎの範囲内から選択される一定のフローレートで交差部分２０４に流入し、オイルは、１μＬ／ｍｉｎ〜５０μＬ／ｍｉｎの範囲内から選択される一定のフローレートで交差部分２０４に流入する。フローレートは、ポンプ５２１が付加する圧力で制御される。たとえば、ＤＮＡと試薬の混合液を２μＬ／ｍｉｎ（約５２００ｍｂａｒ）、オイルを１４μＬ／ｍｉｎ（約８２００ｍｂａｒ）のフローレートでそれぞれ交差部分２０４に流入させることで、約１千万個／ｍｉｎの液滴２５が形成される。液滴２５は、たとえば約６０万個／ｍｉｎ〜約１８００万個／ｍｉｎ（約１万個／ｓｅｃ〜約３０万個／ｓｅｃ）の割合で形成される。

なお、図３６の例では、交差部分２０４は、混合液の流入するチャネル２０２ａが１つ、オイルの流入するチャネル２０２ｂが２つ、エマルジョンが流出するチャネル２０２ｃが１つの、合計４つのチャネル２０２により十字に形成されている。交差部分２０４としては、図３７に示すように、３つのチャネル２０２によりＴ字状に形成されていてもよい。

流体モジュール２００Ｂにおいて、対象成分２０の処理として液滴形成処理が行われる結果、チャネル２０２中には、オイルからなる処理液体２１中に、粒子２２としての液滴２５が分散される。液滴２５の形成が終わった後、接続部２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃのいずれかの入り口から流体２４として空気が導入される。流体２４は、チャネル２０２内でオイルとの間に界面２３を形成する。流体２４は、所定流量で所定時間の間、導入される。その後処理液体２１を送液すると、界面２３が接続部２０３ｄに向けてチャネル２０２内を移動する。その結果、チャネル２０２に滞留する液滴２５が界面２３とともに移動され、接続部２０３ｄから排出される。

このように、流体モジュール２００Ｂにおいて、対象成分２０の処理は、流路２０１内の処理液体２１中において、核酸、核酸の増幅反応のための試薬、および核酸と結合する担体２６の混合液を含む液滴２５を形成する処理を含む。液滴２５を形成する処理の後、流体２４の界面２３を移動させることにより、流路２０１中の液滴２５が移動される。このように流路２０１内で処理液体２１中に液滴２５を形成する場合、液滴２５が流路２０１の内壁面１１に付着して滞留することがある。そこで、処理液体２１中に形成された液滴２５を流体２４の界面２３によって移動させることによって、液滴２５の残留を効果的に抑制することができる。

〈ＰＣＲ〉
図３８は、エマルジョンＰＣＲに用いられる流体モジュール２００Ｃの構成例を示す。流体モジュール２００Ｃの流路２０１は、チャネル２０２と、液体が流入する接続部２０３ａと、液体が排出される接続部２０３ｂとを有する。

流体モジュール２００Ｃ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２０２の高さは、たとえば、５０μｍ〜５００μｍに形成される。

チャネル２０２は、ヒーター５４１により形成される複数の温度ゾーンＴＺ１〜ＴＺ３を複数回経由するような構造を有する。温度ゾーンＴＺは、３つ以外の他の数でもよい。チャネル２０２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３８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２０２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３８に示すように、それぞれの液滴２５内のＤＮＡは、チャネル２０２を流れる過程で増幅される。

流体モジュール２００Ｃにおいて、対象成分２０の処理としてエマルジョンＰＣＲ処理が行われる間、チャネル２０２中には、オイルからなる処理液体２１中に、粒子２２としての液滴２５が分散された状態を継続する。エマルジョンＰＣＲの処理中、あるいは処理後に、接続部２０３ａから流体２４として空気が導入される。流体２４は、チャネル２０２内でオイルとの間に界面２３を形成する。流体２４は、たとえば所定流量で所定時間の間、導入される。その後処理液体２１を送液すると、界面２３が接続部２０３ｂに向けてチャネル２０２内を移動する。その結果、チャネル２０２に滞留する液滴２５が界面２３とともに移動され、接続部２０３ｂから排出される。増幅されたＤＮＡを含む液滴２５は、接続部２０３ｂを介して、隣接する流体モジュール２００Ｄに移送される。

このように、流体モジュール２００Ｃにおいて、対象成分２０の処理は、処理液体２１中に分散した核酸、核酸の増幅反応のための試薬、および核酸と結合する担体２６の混合液を含む液滴２５中の核酸を増幅する処理を含む。核酸を増幅する処理の実施中または実施後に、流体２４の界面２３を移動させることにより、核酸を増幅する処理による増幅産物である核酸が結合した担体２６を含む液滴２５が移動される。流路２０１内でサーマルサイクル処理を行う際に複数の温度ゾーンＴＺを通過するように液滴２５を搬送すると、搬送距離が長くなるため搬送途中において搬送されずに滞留する液滴２５が発生する場合がある。そこで、液滴２５を流体２４の界面２３によって移動させることによって、液滴２５の残留を効果的に抑制することができる。

〈エマルジョンブレーク〉
図３９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２００Ｄの構成例を示す。流体モジュール２００Ｄの流路２０１は、チャネル２０２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２０３ａ、２０３ｂおよび２０３ｃと、液体が排出される接続部２０３ｄとを含む。

流体モジュール２００Ｄ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２０２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２０３ｂから流入し、エマルジョンブレーク用の試薬が接続部２０３ａおよび２０３ｃ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２０２を流れる過程で混合され、エマルジョン中の液滴２５が破壊される。すなわち、対象成分２０の処理において、核酸の増幅産物が結合した担体２６を含む液滴２５と、液滴２５を破壊するための試薬を混合することにより、液滴２５が破壊される。これにより、液滴２５と液滴２５を破壊するための試薬とを混合するだけで容易に液滴２５を破壊することができる。チャネル２０２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２０２は、液体が検体処理チップ１００の幅方向に複数回往復するように形成される。液滴２５から取り出された磁性粒子は、接続部２０３ｄを介して、隣接の流体モジュール２００に移送される。

流体モジュール２００Ｄにおいて、対象成分２０の処理として液滴破壊処理が行われる結果、チャネル２０２中には、処理液体２１中に、粒子２２および担体２６としての磁性粒子２６ａが分散される。磁性粒子２６ａは、破壊により液滴２５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２０２中の処理液体２１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２５中から流出した液体（ＰＣＲ増幅用の試薬やＤＮＡとともに液滴２５中に包含された液体）などを含む混合液である。

液滴破壊処理の後、接続部２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃのいずれかの入口から流体２４として空気が導入される。流体２４は、チャネル２０２内で処理液体２１との間に界面２３を形成する。流体２４は、たとえば、所定流量で所定時間の間、導入される。チャネル２０２内への流体２４の導入量が増大するのに伴って、界面２３が接続部２０３ｄに向けてチャネル２０２内を移動する。その結果、チャネル２０２に滞留する磁性粒子２６ａが界面２３とともに移動され、接続部２０３ｄから排出される。

このように、流体モジュール２００Ｄにおいて、対象成分２０の処理は、核酸の増幅産物である核酸が結合した担体２６を含む液滴２５を破壊する処理である。液滴２５を破壊する処理の後、流体２４の界面２３を移動させることにより、破壊により液滴２５から取り出された担体２６が移動される。油相のオイル中に形成された水相の液滴２５を破壊する場合、破壊されて液滴２５から取り出された担体２６が周囲のオイルと接触して、凝集や付着しやすい状態となる。そこで、破壊により液滴２５から取り出された担体２６を流体２４の界面２３によって移動させることによって、担体２６の残留を効果的に抑制することができる。

〈洗浄（１次洗浄）〉
図４０は、洗浄工程（１次洗浄）で用いられる流体モジュール２００Ｅの構成例を示す。流体モジュール２００Ｅの流路２０１は、液体が流入する接続部２０３ａ、２０３ｂと、液体が排出される接続部２０３ｃ、２０３ｄと、チャネル２０２とを含む。チャネル２０２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２０２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２０３ａ、２０３ｂがチャネル２０２の一端側に配置され、排出側の接続部２０３ｃ、２０３ｄがチャネル２０２の他端側に配置される。

流体モジュール２００Ｅ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２０２の高さは、たとえば、５０μｍ〜５００μｍで形成される。

図４１は、流体モジュール２００Ｅにより磁性粒子を洗浄・濃縮する動作例を示す。接続部２０３ａから２０３ｃ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６４０の磁力により濃縮される。磁石６４０は、チャネル２０２の長手方向に往復移動できる。磁性粒子は、磁石６４０の往復運動に追従し、チャネル２０２内を往復移動しながら凝集される。

接続部２０３ｂからは、洗浄液が供給される。洗浄液は、接続部２０３ｂから２０３ｄに向けて連続的に流れる。接続部２０３ｄは、洗浄液を排出するためのドレーンとして機能する。

たとえば、洗浄液の流れの中で、磁力によって捕捉した磁性粒子２６ａを流路２０１に沿う方向に往復移動させ、磁性粒子２６ａを洗浄する。すなわち、洗浄液の流れの中で磁性粒子が磁石６４０の動作に追従してチャネル２０２内を往復移動することにより、洗浄処理が行われる。このように磁力により集めた磁性粒子２６ａを流路２０１に沿って移動させることにより、集められた磁性粒子２６ａと洗浄液とを効率的に接触させることができるので、洗浄効率を向上させることができる。その一方、磁力によって流路２０１の内壁面１１に押し付けられた状態で動かされる磁性粒子２６ａは、内壁面１１により一層付着しやすくなる。その場合でも、捕捉が解除された磁性粒子２６ａを流体２４の界面２３によって移動させることにより、内壁面１１に付着しやすい磁性粒子２６ａの残留を効果的に抑制することができる。

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。

流体モジュール２００Ｅにおいて、対象成分２０の処理として１次洗浄処理が行われる結果、チャネル２０２中には、処理液体２１中に、粒子２２および担体２６としての磁性粒子２６ａが分散される。磁性粒子２６ａは、洗浄後に磁力による捕捉が解除されたものであり、チャネル２０２中の最終の集磁位置に集まった状態となる。チャネル２０２中の処理液体２１は、洗浄液である。１次洗浄処理の後、接続部２０３ａまたは２０３ｂから流体２４として空気が導入される。流体２４は、チャネル２０２内で処理液体２１との間に界面２３を形成する。流体２４は、たとえば、所定流量で所定時間の間、導入される。その後処理液体２１を送液すると、界面２３が接続部２０３ｄに向けてチャネル２０２内を移動する。その結果、チャネル２０２に滞留する磁性粒子２６ａが界面２３とともに移動され、接続部２０３ｄから排出される。洗浄・濃縮された磁性粒子は、接続部２０３ｂから排出され、隣接する流体モジュール２００Ａに移送される。

〈ハイブリダイゼーション〉
磁性粒子は、図３４と同様の構成の流体モジュール２００Ａ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２０３ａから磁性粒子を含む液体が移送され、接続部２０３ｂ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２００Ａで行うようにしてもよい。たとえば図３４において、磁石６４０（図４１参照）によって磁性粒子をチャネル２０２内に集磁した状態で、接続部２０３ｂ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２０３ｃから排出される。この場合、流体モジュール２００Ｅ（図４０参照）と同様に、流体モジュール２００Ａにもドレーン用の排出側の接続部２０３を設けるのがよい。

流体モジュール２００Ａにおいて、対象成分２０の処理としてハイブリダイゼーションおよび２次洗浄処理が行われる結果、チャネル２０２中には、処理液体２１中に、粒子２２および担体２６としての磁性粒子２６ａが分散される。磁性粒子２６ａは、洗浄後に磁力による捕捉が解除されたものであり、チャネル２０２中の最終の集磁位置に集まった状態となる。チャネル２０２中の処理液体２１は、洗浄液である。２次洗浄処理の後、接続部２０３ａまたは２０３ｂから流体２４として空気が導入される。流体２４は、チャネル２０２内で処理液体２１との間に界面２３を形成する。流体２４は、たとえば、所定流量で所定時間の間、導入される。その後処理液体２１を送液すると、界面２３が接続部２０３ｄに向けてチャネル２０２内を移動する。その結果、チャネル２０２に滞留する磁性粒子２６ａが界面２３とともに移動され、接続部２０３ｃから排出される。

磁性粒子２６ａは、流体２４の界面２３によって接続部２０３ｃから検体処理チップ１００の外部に送り出され、たとえばサンプル容器（図２参照）に回収される。流体２４が空気などの気体である場合、流体２４は検体処理チップ１００から外部の大気中に拡散する。そのため、最終的に検体処理チップ１００の外部に送り出されるサンプル液量は、流体２４を送り込む前にチャネル２０２内で磁性粒子２６ａが分散していた洗浄液の量に概ね等しくなり、磁性粒子２６ａの高い回収率を必要最小限のサンプル液量で実現できる。

流体２４が液体の場合、流体２４は、検体処理チップ１００の外部に送り出される時に磁性粒子２６ａとともに回収される。そのため、回収されるサンプル量が流体２４の分だけ増大し、回収されたサンプル中の磁性粒子２６ａの濃度が、流体２４によって希釈されることになる。たとえば、サンプル中の磁性粒子２６ａの濃度が検出に適した濃度範囲を下回る場合、サンプル中の磁性粒子２６ａの濃縮処理が行われる。濃縮処理は、たとえばサンプル容器中で磁性粒子２６ａを集磁し、磁力により磁性粒子２６ａが捕捉された状態で上澄みの液体成分が除去される。磁性粒子２６ａ以外の担体２６が用いられる場合、たとえば遠心分離などを行って担体２６と液体成分とを分離した上で、液体成分が除去される。そのため、回収されるサンプルの希釈は、処理工数および処理時間が増大をさせる可能性がある。このため、流体２４は気体が好ましく、たとえば空気が好ましい。

このように、流体モジュール２００Ａでは、対象成分２０の処理は、流路２０１中で磁性粒子２６ａを磁力によって捕捉する処理と、磁性粒子２６ａが捕捉された流路２０１中に洗浄液を導入する処理と、磁性粒子２６ａの捕捉を解除する処理と、を含む。この場合、表面が核酸の増幅産物に覆われることにより磁性粒子２６ａが凝集や付着しやすくなるのに加えて、磁性粒子２６ａが磁力によって集められて捕捉されるので、より一層、磁性粒子２６ａが流路２０１内で滞留しやすくなる。そこで、洗浄液により磁性粒子２６ａを洗浄した後に、流路２０１内に流体２４を導入して、捕捉が解除された磁性粒子２６ａが流体２４の界面２３によって移動される。その結果、滞留しやすい磁性粒子２６ａの残留を効果的に抑制することができる。

より具体的には、流体モジュール２００Ａでの対象成分２０の処理は、流路２０１中で磁性粒子２６ａを磁力によって捕捉する処理と、核酸の増幅産物を検出するための標識物質を流路２０１内に導入して核酸の増幅産物と反応させ、標識物質を有する磁性粒子２６ａを形成する処理と、標識物質を有する磁性粒子２６ａを捕捉したまま、洗浄液を流路２０１に導入して磁性粒子２６ａを洗浄する処理と、を含む。この場合、表面が核酸の増幅産物および標識物質の結合体に覆われて磁性粒子２６ａが凝集や付着しやすくなるのに加えて、磁性粒子２６ａが磁力によって集められて捕捉されるので、より一層、磁性粒子２６ａが流路２０１内で滞留しやすくなる。そこで、洗浄液により磁性粒子２６ａを洗浄した後に、流路２０１内に流体２４を導入して、捕捉が解除された磁性粒子２６ａが流体２４の界面２３によって移動される。その結果、滞留しやすい磁性粒子２６ａの残留を効果的に抑制することができる。

なお、ハイブリダイゼーションを行う流体モジュール２００Ａの下流側に、２次洗浄を行う流体モジュール２００Ｅを追加してもよい。この場合も、対象成分２０の処理としての２次洗浄後に、流体モジュール２００Ｅに流体２４が導入されて、界面２３によって検体処理チップ１００の外部に送り出された磁性粒子２６ａが回収される。

〈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２００Ｅ（図４０参照）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２０３ａからエマルジョンブレーク後の試料をチャネル２０２に導入して磁石６４０により集磁しておく。接続部２０３ｂ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２００Ｅの下流側の流体モジュール２００Ａを設ける必要はない。この場合も、対象成分２０の処理としての１次洗浄、ハイブリダイゼーションおよび２次洗浄の後に、流体モジュール２００Ｅに流体２４が導入されて、界面２３によって検体処理チップ１００の外部に送り出された磁性粒子２６ａが回収される。

〈検出〉
２次洗浄後の標識物質を含む磁性粒子は、たとえばフローサイトメーター４０（図２参照）や画像解析により検出される。フローサイトメーター４０（図２参照）で検出するため、標識物質を含む磁性粒子は、たとえば、検体処理装置５００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、検体処理装置５００の検出部５４４によって標識に基づく蛍光などが検出される。また、標識物質を含む磁性粒子は、検体処理装置５００のカメラユニット５４５によって撮像され、検体処理装置５００又は検体処理装置５００に接続されたコンピュータによって撮像された画像が解析される。

（単一細胞解析〈Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｅｌｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ〉）
上述の検体処理チップ１００を用いて単一細胞解析を実施する例を説明する。血液などの試料に含まれる個々の細胞を解析対象として、細胞単位での解析を行う手法である。図４２は、単一細胞解析に用いられる検体処理チップ１００の構成例を示す。

検体処理チップ１００は、たとえば、液体混合用の流体モジュール２００Ｄ、エマルジョン形成用の流体モジュール２００Ｂ、ＰＣＲ増幅用の流体モジュール２００Ｃ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２００Ｄ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。血液等の検体が流体モジュール２００Ｄの接続部２０３ｂから注入され、ＰＣＲ増幅用試薬が接続部２０３ａおよび２０３ｃ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２０２を流れる過程で混合される。

流体モジュール２００Ｄにおいて、対象成分２０の処理として各種液体の混合処理が行われる結果、チャネル２０２中には、処理液体２１中に、粒子２２としての細胞が分散される。チャネル２０２中の処理液体２１は、検体中の液体成分およびＰＣＲ増幅用試薬の混合液である。混合処理の後、接続部２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃのいずれかの入口から流体２４として空気が導入される。流体２４は、チャネル２０２内で処理液体２１との間に界面２３を形成する。流体２４は、たとえば、所定流量で所定時間の間、導入される。その後処理液体２１を送液すると、界面２３が接続部２０３ｄに向けてチャネル２０２内を移動する。その結果、チャネル２０２に滞留する細胞が界面２３とともに移動され、接続部２０３ｃから排出される。混合された液体は、接続部２０３ｃを介して、隣接の流体モジュール２００Ｂに移送される。

流体モジュール２００Ｂの構成（材質やチャネル高さ等）は、図３５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２００Ｂの接続部２０３ｂから注入される。細胞溶解試薬が、接続部２０３ｃから注入される。接続部２０３ａ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２０４においてオイルに包まれた液滴２５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２５は、接続部２０３ｃを介して、隣接する流体モジュール２００Ｃに移送される。液滴２５内の細胞は、エマルジョンが流体モジュール２００Ｃ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２５内に溶出する。

流体モジュール２００Ｂにおいて、対象成分２０の処理として液滴形成処理が行われる結果、チャネル２０２中には、処理液体２１中に、粒子２２としての液滴２５が分散される。液滴２５は、細胞、ＰＣＲ増幅用試薬および細胞溶解試薬の混合液を含み、細胞が溶解された後は、対象成分２０および核酸としてのＤＮＡが内包される。チャネル２０２中の処理液体２１は、オイルである。液滴形成処理の後、接続部２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃのいずれかの入口から流体２４として空気が導入される。流体２４は、チャネル２０２内で処理液体２１との間に界面２３を形成する。流体２４は、たとえば、所定流量で所定時間の間、導入される。その後処理液体２１を送液すると、界面２３が接続部２０３ｄに向けてチャネル２０２内を移動する。その結果、チャネル２０２に滞留する液滴２５が界面２３とともに移動され、接続部２０３ｃから排出される。混合された液体は、接続部２０３ｃを介して、隣接の流体モジュール２００Ｃに移送される。

このように、流体モジュール２００Ｂにおいて、対象成分２０の処理は、流路２０１内の処理液体２１中において、細胞、細胞を溶解するための試薬、および核酸と結合する担体２６の混合液を含む液滴２５を形成する処理である。液滴２５を形成する処理の実施中または実施後に、流体２４の界面２３を移動させることにより、細胞と、核酸が結合する担体２６とを含む液滴２５が移動される。このように流路２０１内で処理液体２１中に液滴２５を形成する場合、液滴２５が流路２０１の内壁面１１に付着して滞留することがある。そこで、処理液体２１中に形成された液滴２５を流体２４の界面２３によって移動させることによって、液滴２５の残留を効果的に抑制することができる。

流体モジュール２００Ｃの構成（材質やチャネル高さ等）は、図４６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２００Ｃに移送されたエマルジョンは、流体モジュール２００Ｃのチャネル２０２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２５内で細胞から溶出したＤＮＡが増幅される。液滴２５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。

流体モジュール２００Ｃにおいて、対象成分２０の処理としてＰＣＲ処理が行われる間、チャネル２０２中には、処理液体２１中に、粒子２２としての液滴２５が分散された状態が継続する。液滴２５は、対象成分２０および核酸としてのＤＮＡを含んだ、ＰＣＲ増幅用試薬および細胞溶解試薬の混合液である。チャネル２０２中の処理液体２１は、オイルである。ＰＣＲ処理の実施中または後に、接続部２０３ａから流体２４として空気が導入される。流体２４は、チャネル２０２内で処理液体２１との間に界面２３を形成する。流体２４は、たとえば、所定流量で所定時間の間、導入される。チャネル２０２内への流体２４の導入量が増大するのに伴って、界面２３が接続部２０３ｂに向けてチャネル２０２内を移動する。その結果、チャネル２０２に滞留する液滴２５が界面２３とともに移動され、接続部２０３ｃから排出される。

なお、流体モジュール２００Ｃの後に図３９に示した流体モジュール２００Ｄを設けて、液滴２５を破壊する処理を行ってもよい。この場合、流体モジュール２００Ｄにおいて、対象成分２０の処理は、流路２０１内の処理液体２１中において、細胞、細胞を溶解するための試薬、および核酸と結合する担体２６の混合液中で細胞から溶出された核酸が結合した担体２６を含む液滴２５を破壊する処理である。液滴２５を破壊する処理の後、流体２４の界面２３を移動させることにより、細胞から溶出された核酸が結合した担体２６が移動される。これにより、破壊により液滴２５から取り出された担体２６を流体２４の界面２３によって移動させることによって、担体２６の残留を効果的に抑制することができる。

（免疫測定〈Ｄｉｇｉｔａｌ ＥＬＩＳＡ〉）
上述の検体処理チップ１００を用いて免疫測定を実施する例を説明する。免疫測定は、血液などに含まれる抗原や抗体などのタンパク質を対象成分とする。図４３は、Ｄｉｇｉｔａｌ ＥＬＩＳＡ（Ｅｎｚｙｍｅ−Ｌｉｎｋｅｄ ＩｍｍｕｎｏＳｏｒｂｅｎｔ Ａｓｓａｙ）に用いられる検体処理チップ１００の構成例を示す。

検体処理チップ１００は、温度制御用の流体モジュール２００Ａ、ＢＦ分離用の流体モジュール２００Ｅ、エマルジョン形成用の流体モジュール２００Ｂ、温度制御用の流体モジュール２００Ａの組み合わせにより構成される。

図４４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４４の場合、エマルジョン中の個々の液滴２５が微小区画となる。検体処理チップ１００により、図４４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２００Ａの構成（材質やチャネル高さ等）は、図３４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２００Ａの接続部２０３ａから抗原を含む検体が注入され、接続部２０３ｂ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２０２で混合される。混合液は、チャネル２０２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２０３ｃを介して、隣接する流体モジュール２００Ｅに移送される。

流体モジュール２００Ｅの構成（材質やチャネル高さ等）は、図４０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２００Ｅのチャネル２０２において、磁性粒子を含む複合体は磁石６４０により集磁され、洗浄される（１次ＢＦ分離）。１次ＢＦ分離後、磁石６４０による磁力の影響を排除し、免疫複合体を分散させる。分散された免疫複合体を、酵素標識抗体と反応させる。反応後、再度、免疫複合体を磁石６４０により集磁し、洗浄する（２次ＢＦ分離）。洗浄後、免疫複合体は、隣接する流体モジュール２００Ｂに移送される。

流体モジュール２００Ｂの構成（材質やチャネル高さ等）は、図３５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２００Ｂの接続部２０３ｂから注入され、蛍光／発光基質を含む試薬が接続部２０３ｃから注入される。エマルジョン形成用のオイルは、接続部２０３ａ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２０４において、オイルに包み込まれて液滴２５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２０３ｃから、隣接する流体モジュール２００Ａに移送される。

流体モジュール２００Ａに移送されたエマルジョンは、チャネル２０２において加温され、個々の液滴２５内で基質と免疫複合体が反応し、蛍光が発生する。検体処理装置５００の検出部５４４は、蛍光を検出する。この結果、個々の液滴２５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２００Ａでは、粒子２２である磁性粒子２６ａが、対象成分２０である抗原または抗体と結合し、処理液体２１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２００Ｅでは、粒子２２である磁性粒子２６ａが、処理液体２１としての洗浄液中に分散される。流体モジュール２００Ｂでは、粒子２２である液滴２５が、処理液体２１としてのオイル中に分散される。流体モジュール２００Ａでは、粒子２２である液滴２５が、処理液体２１としてのオイル中に分散される。

これらの流体モジュール２００Ａ、２００Ｅ、２００Ｂ、２００Ａにおいても、それぞれの対象成分２０の処理の実施中または後に、流体２４として空気が導入される。流体２４により形成された界面２３がチャネル２０２内を移動する結果、チャネル２０２に滞留する粒子２２が界面２３とともに移動され、排出される。流体モジュール２００Ｅでは磁力による磁性粒子２６ａの捕捉および捕捉の解除の工程が含まれるため、対象成分２０の界面２３による磁性粒子２６ａの搬送が効果的である。

（実験結果の説明）
次に、本実施形態の検体処理方法の効果を確認するために行った実験について説明する。本実験では、流体２４の界面２３を移動させて流路２０１中の粒子２２を搬送し、流路２０１から排出されたサンプルを回収した。比較例として、流路２０１内で処理液体２１を流して流路２０１から排出されたサンプルを回収した。回収されたそれぞれのサンプル中に含まれる対象成分２０と結合した磁性粒子２６ａを検出し、検出数を比較した。

実験で用いた流路を図４５に示す。流路２０１は、液滴破壊処理を行う流体モジュール２００Ｄと、洗浄処理を行う流体モジュール２００Ｅとの各流路２０１を接続したものである。流路２０１の一端側に、接続部２０３ａ、２０３ｂ（１２）があり、液滴破壊処理を行うためのチャネル２０２ａの一端側に接続している。チャネル２０２ａの他端側は、洗浄処理を行うためのチャネル２０２ｂの一端側に接続している。チャネル２０２ｂで集磁および洗浄動作が行われる。チャネル２０２ｂの他端側が、排出口である接続部２０３ｃ（１４）に接続している。

接続部２０３ａは、エマルジョンブレーク用の試薬、１次洗浄のためのアルコールを含む洗浄液、および、２次洗浄のための洗浄液であるＰＢＳを導入する共通の入口となっている。また、接続部２０３ａから流体２４としての空気が導入される。接続部２０３ｂは、粒子２２である磁性粒子２６ａがオイル中に分散したエマルジョンを導入するための入口となっている。接続部２０３ｃは、排出口であり、それぞれの処理中に流出する液体は廃棄し、最終のサンプル排出の際に流出する液体を回収容器に回収する。

本実験は、上述したエマルジョンＰＣＲアッセイにおける検出直前の処理である２次洗浄処理を実施し、ＦＣＭ分析のために回収する工程を想定して実験した。粒子２２は、対象成分２０および標識物質と結合した磁性粒子２６ａであり、処理液体２１は洗浄液である。また、２次洗浄処理では、磁力によって磁性粒子２６ａを捕捉する処理および、洗浄後に磁性粒子２６ａの捕捉を解除する処理が行われる。

〈本実施形態〉
以下、本実施形態の実験手法について説明する。
（１）用手法で以下の試薬を用いて形成した液滴２５を準備した。効果確認の実験のため、ＤＮＡを用いずに代替物を使用した。
・ＢＥＡＭｉｎｇ ＰＣＲ Ｍａｓｔｅｒ Ｍｉｘ
・Ｅｍｕｌｓｉｏｎ Ｂｅａｄｓ（磁性粒子）
・Ｔａｑ−ＤＮＡ Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ
・ＥｍｕｌｓｉＦＩＲＥ
・１ｘＴＥ ｐＨ８．０（ＤＮＡの代用として使用）
・５０ｍＭ ＮａＯＨ

（２）液滴２５とＢＢ１／１％ＢＢ２をチャネル２０２ａ内で混合することで液滴２５を破壊し、チャネル２０２ｂ内に輸送し、磁性粒子２６ａを磁力により捕捉した。液滴は４０ｍｂａｒ、ＢＢ１は１４０ｍｂａｒの圧力で供給した。ＢＢ１、ＢＢ２はアルコールを含む洗浄液である。

（３）チャネル２０２ｂに磁石を近づけ、チャネル２０２ｂ内で磁性粒子２６ａを磁力により捕捉しながらＢＢ２を流通させた。ＢＢ２は１００ｍｂａｒの圧力で３分間供給した。

（４）チャネル２０２ｂ内で磁性粒子２６ａを捕捉しながら処理液体２１（洗浄液）としてＰＢＳを供給した。ＰＢＳは、８０ｍｂａｒの圧力で３分間供給した。

（５）チャネル２０２から磁石を遠ざけ、磁力による捕捉を解除した。

（６）流体２４のバルブ３１および処理液体２１のバルブ３３を交互に開閉することにより、処理液体２１としてのＰＢＳと流体２４としての空気を交互にチャネル２０２へ送り、流体２４による充填領域２８を形成した。充填領域２８を接続部２０３ｃまで移動させ、処理液体２１としてのＰＢＳ中に存在する磁性粒子２６ａを回収した。充填領域２８は５個形成し、７０ｍｂａｒの圧力で３分間供給した。

（７）回収したサンプル溶液をフローサイトメーターで計数して、検出されたシングレットの数によって磁性粒子の回収量を比較した。シングレットは、単一粒子の状態でフローサイトメーターの検出部を通過した磁性粒子２６ａである。

実験条件下において、上式（１）によりレイノルズ数Ｒｅを算出すると、流れの平均速度Ｖ＝０．００２［ｍ／ｓ］、流路内径ｄ≒０．２２５７×１０^-3［ｍ］、動粘性係数ν＝１．０×１０１０^-6［ｍ²／ｓ］から、Ｒｅ＝０．４５１となった。

〈比較例〉
比較例では、（６）において流体２４としての空気を導入せず、代わりにＰＢＳを流通させて磁性粒子２６ａを回収した。ＰＢＳは７０ｍｂａｒの圧力で３分間供給した。比較例の他の処理は本実施形態と同様である。

回収量（すなわち、磁性粒子２６ａの検出数）の比較結果を図４６に示す。流体２４を用いて界面２３により搬送を行った本実施形態では、検出総数（カウント数）が２６３０１０５であった。比較例では、検出総数が２０４０７７であった。本実施形態の方が約１２．９倍多く磁性粒子２６ａを回収できていることが確認された。これにより、本実施形態の検体処理方法により流路２０１中における粒子２２の残存を抑制できることが確認された。

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。

１１：内壁面、１２、１４：接続部、２０：対象成分、２１：処理液体、２２：粒子、２３：界面、２４：流体、２５：液滴、２５ａ：液滴界面、２６：担体、２６ａ：磁性粒子、２７：バブル、２８：充填領域、３１、３２、３３：バルブ、１００：検体処理チップ、２０１：流路、２０２：チャネル、５００：検体処理装置、５１０：設置部、５２０：導入部、５２１：ポンプ、５２２：バルブ、５２７：エア経路、５３０：制御部、５４２：磁石ユニット

Claims (53)

1. 流路が形成された検体処理チップを用いて、検体中の対象成分を処理するための検体処理方法であって、
   前記対象成分の処理に用いる処理液体との間で界面を形成する流体を前記流路に導入することにより、前記流路の内壁面と接触する前記界面を、前記対象成分を有する粒子を含む前記処理液体との間に形成し、
   形成された前記界面を前記内壁面に接触させた状態で前記流路に沿って移動させることにより、前記処理液体中に滞留する前記粒子を、導入された前記流体によって押し出す、検体処理方法。
2. 前記処理液体中に滞留する前記粒子を、導入された前記流体によって前記検体処理チップの外に押し出す、請求項１に記載の検体処理方法。
3. 前記検体処理チップの外に押し出された前記粒子を、フローサイトメーターにより計数する、請求項２に記載の検体処理方法。
4. 前記処理液体中に存在する前記粒子の数が１０万個以上１０００万個以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の検体処理方法。
5. 前記処理液体は、水相の液体と油相の液体とを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の検体処理方法。
6. 前記界面を前記流路に沿って移動させることにより、前記流路の前記内壁面に滞留する前記粒子を前記内壁面から移動させて前記流路に沿って搬送する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の検体処理方法。
7. 前記界面を前記流路に沿って移動させ、前記内壁面に滞留する前記粒子と、移動する前記界面とを接触させることにより、前記粒子を前記内壁面から移動させる、請求項６に記載の検体処理方法。
8. 前記流路内の前記粒子が滞留する領域において、前記流体の前記界面を前記内壁面に沿って往復移動させる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の検体処理方法。
9. 前記対象成分を有する前記粒子は、内部に前記対象成分を有する液滴である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の検体処理方法。
10. 前記対象成分を有する前記粒子は、表面に前記対象成分が結合した固体状の担体である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の検体処理方法。
11. 前記対象成分の処理は、前記流路中で前記担体を捕捉する処理を含み、
    前記担体を捕捉する処理の後、捕捉が解除された前記担体を前記流体の前記界面によって移動させる、請求項１０に記載の検体処理方法。
12. 前記担体が磁性粒子であり、
    前記流路中の前記磁性粒子を、磁力によって捕捉した後、磁力による捕捉が解除された前記磁性粒子を前記流体の前記界面によって移動させる、請求項１１に記載の検体処理方法。
13. 前記粒子と前記処理液体との比重が互いに異なり、前記粒子の外径が０．１μｍ以上０．１ｍｍ以下である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の検体処理方法。
14. 前記流体は気体である、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の検体処理方法。
15. 前記流体は空気である、請求項１４に記載の検体処理方法。
16. 前記流路の一端側に設けられた液体を流入させるための接続部から、前記粒子および前記処理液体を流入させ、
    前記流路のチャネルにおいて、前記粒子が有する前記対象成分の処理を行い、
    前記流路の他端側に設けられた液体を送り出すための接続部へ、処理を終えた前記粒子および前記処理液体を搬送する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の検体処理方法。
17. 前記チャネルは、前記接続部における流路幅より大きい流路幅を有する、請求項１６に記載の検体処理方法。
18. 前記チャネルの断面は、高さ方向寸法よりも幅方向寸法が大きい、請求項１６または１７に記載の検体処理方法。
19. 前記チャネルは、断面積が０．０１μｍ²以上１０ｍｍ²以下である、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の検体処理方法。
20. 前記対象成分の処理を行う際、前記流路内の流れを層流とする、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の検体処理方法。
21. 前記対象成分の処理を行う際、前記流路内の流れのレイノルズ数が２０００以下である、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の検体処理方法。
22. 前記対象成分の処理を行う際、前記流路内の流れのレイノルズ数が１００以下である、請求項２１に記載の検体処理方法。
23. 前記対象成分の処理を行う際、前記流路内の流れのレイノルズ数が１０以下である、請求項２２に記載の検体処理方法。
24. 前記流体を、０．１μＬ／ｍｉｎ以上５ｍＬ／ｍｉｎ以下の流量で前記流路に導入する、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の検体処理方法。
25. 前記流路内に導入された前記流体により、流路断面の全面にわたる前記界面を形成する、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の検体処理方法。
26. 前記流路内に前記空気を包含した前記界面を有する複数のバブルを形成し、前記複数のバブルを前記内壁面に沿って移動させる、請求項１５に記載の検体処理方法。
27. 前記流路内で前記処理液体の間に前記流体を導入し、両端にそれぞれ前記界面を有する前記流体の充填領域を前記処理液体の間に形成する、請求項１〜２６のいずれか１項に記載の検体処理方法。
28. 前記流路に前記流体を断続的に複数回導入して、前記流体の前記充填領域を複数形成する、請求項２７に記載の検体処理方法。
29. 前記対象成分の処理の実施中または実施後に、前記流体を前記流路内に導入するためのバルブを開閉して、前記流路内に導入した前記流体の前記界面を形成する、請求項１〜２８のいずれか１項に記載の検体処理方法。
30. 前記対象成分を有する前記粒子を前記流路内に導入するためのバルブ、および、前記処理液体を前記流路内に導入するためのバルブ、をそれぞれ開閉して、前記粒子および前記処理液体を前記流路内に導入し、
    前記粒子および前記処理液体を前記流路内に導入した後、前記流体を前記流路内に導入するためのバルブを開閉して、前記流体を前記流路内に導入する、請求項２９に記載の検体処理方法。
31. 前記対象成分は核酸であり、
    前記粒子は、前記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前記担体である、請求項１０に記載の検体処理方法。
32. 前記担体が磁性粒子であり、前記処理液体が洗浄液であり、
    前記対象成分の処理は、前記流路中で前記磁性粒子を磁力によって捕捉する処理と、前記磁性粒子が捕捉された前記流路中に前記洗浄液を導入する処理と、前記磁性粒子の捕捉を解除する処理と、を含み、
    前記洗浄液により前記磁性粒子を洗浄した後に、前記流路内に前記流体を導入して、捕捉が解除された前記磁性粒子を前記流体の前記界面によって移動させる、請求項３１に記載の検体処理方法。
33. 前記担体が磁性粒子であり、前記処理液体が洗浄液であり、
    前記対象成分の処理は、
    前記流路中で前記磁性粒子を磁力によって捕捉する処理と、
    前記核酸の増幅産物を検出するための標識物質を前記流路内に導入して前記核酸の増幅産物と反応させ、前記標識物質を有する前記磁性粒子を形成する処理と、
    前記標識物質を有する前記磁性粒子を捕捉したまま、前記洗浄液を前記流路に導入して前記磁性粒子を洗浄する処理と、を含み、
    前記洗浄液により前記磁性粒子を洗浄した後に、前記流路内に前記流体を導入して、捕捉が解除された前記磁性粒子を前記流体の前記界面によって移動させる、請求項３１に記載の検体処理方法。
34. 前記洗浄液の流れの中で、磁力によって捕捉した前記磁性粒子を前記流路に沿う方向に往復移動させ、前記磁性粒子を洗浄する、請求項３２または３３に記載の検体処理方法。
35. 前記対象成分は、核酸であり、
    前記対象成分の処理は、前記流路内の前記処理液体中において、前記核酸、前記核酸の増幅反応のための試薬、および前記核酸と結合する担体の混合液を含む前記液滴を形成する処理を含み、
    前記流体の前記界面を移動させることにより、前記流路中の前記液滴を移動させる、請求項９に記載の検体処理方法。
36. 前記対象成分は、核酸であり、
    前記対象成分の処理は、前記処理液体中に存在させた前記核酸、前記核酸の増幅反応のための試薬、および前記核酸と結合する担体の混合液を含む前記液滴中の前記核酸を増幅する処理を含み、
    前記流体の前記界面を移動させることにより、前記核酸を増幅する処理による増幅産物である核酸が結合した担体を含む前記液滴を移動させる、請求項９の検体処理方法。
37. 前記対象成分は、核酸であり、
    前記対象成分の処理は、前記核酸の増幅産物である核酸が結合した前記担体を含む液滴を破壊する処理であり、
    前記流体の前記界面を移動させることにより、破壊により前記液滴から取り出された前記担体を移動させる、請求項１０の検体処理方法。
38. 前記処理液体は、前記液滴を破壊するための試薬を含み、
    前記液滴を破壊する処理において、前記核酸の増幅産物が結合した前記担体を含む前記液滴と、前記液滴を破壊するための試薬を混合することにより前記液滴を破壊する、請求項３７の検体処理方法。
39. 前記対象成分が核酸であり、
    前記対象成分の処理は、前記流路内の前記処理液体中において、細胞、前記細胞を溶解するための試薬、および前記核酸と結合する担体の混合液を含む前記液滴を形成する処理であり、
    前記流体の前記界面を移動させることにより、前記細胞と、前記核酸が結合する担体とを含む前記液滴を移動させる、請求項９に記載の検体処理方法。
40. 前記対象成分が核酸であり、
    前記対象成分の処理は、前記流路内の前記処理液体中において、細胞、前記細胞を溶解するための試薬、および核酸と結合する担体の混合液中で前記細胞から溶出された核酸が結合した担体を含む液滴を破壊する処理を含み、
    前記流体の前記界面を移動させることにより、前記細胞から溶出された核酸が結合した担体を移動させる、請求項１０に記載の検体処理方法。
41. 前記流体は、前記処理液体と接触して互いに異なる相に分かれる液体であるか、または気体である、請求項１〜４０のいずれか１項に記載の検体処理方法。
42. 前記処理液体が水相である場合に、前記流体は、油相または気体であり、
    前記処理液体が油相である場合に、前記流体は、水相または気体である、請求項４１に記載の検体処理方法。
43. 検体処理チップを用いて、検体中の対象成分を処理するための検体処理装置であって、
    流路が形成された前記検体処理チップが設置される設置部と、
    前記検体処理チップの前記流路に、前記対象成分の処理に用いる処理液体との間で界面を形成する流体を前記流路に導入するための導入部とを備え、
    前記導入部は、前記流路の内壁面と接触する前記界面を、前記対象成分を有する粒子を含む前記処理液体と前記流路に導入された前記流体との間に形成し、形成された前記界面を前記内壁面に接触させた状態で前記流路に沿って移動させることにより、前記処理液体中に滞留する前記粒子を、導入された前記流体によって押し出す、検体処理装置。
44. 前記導入部は、前記処理液体中に滞留する前記粒子を、導入された前記流体によって前記検体処理チップの外に押し出す、請求項４３に記載の検体処理装置。
45. 前記処理液体中に存在する前記粒子の数が１０万個以上１０００万個以下である、請求項４３または４４に記載の検体処理装置。
46. 前記処理液体は、水相の液体と油相の液体とを含む、請求項４３〜４５のいずれか１項に記載の検体処理装置。
47. 前記導入部は、前記界面を前記流路に沿って移動させることにより、前記流路の前記内壁面に滞留する前記粒子を前記内壁面から移動させて前記流路に沿って搬送する、請求項４３〜４６のいずれか１項に記載の検体処理装置。
48. 前記導入部は、前記界面を前記流路に沿って移動させ、前記内壁面に滞留する前記粒子と、移動する前記界面とを接触させる、請求項４３〜４７のいずれか１項に記載の検体処理装置。
49. 前記導入部は、
    前記流路内に圧力を供給するポンプと、
    前記流路内への圧力の供給経路を開閉するための複数のバルブと、を含み、
    それぞれの前記バルブを開閉することにより、前記流路内に導入した前記処理液体と前記流体との間に前記界面を形成させ、圧力により前記界面を移動させる、請求項４３〜４８のいずれか１項に記載の検体処理装置。
50. 前記導入部は、前記処理液体を導入するための前記バルブの開閉と、前記流体を導入するための前記バルブの開閉とを交互に行い、前記流路内で前記処理液体の流れの間に前記流体を導入し、両端にそれぞれ前記界面を有する前記流体の充填領域を前記処理液体の間に形成する、請求項４９に記載の検体処理装置。
51. 前記流体は空気であり、
    前記導入部は、前記ポンプと前記バルブとの間、および前記バルブと前記検体処理チップとの間に前記空気を流通させるためのエア経路を有する、請求項４９または５０に記載の検体処理装置。
52. 前記対象成分が核酸であり、
    前記粒子は前記核酸が結合した磁性粒子であり、
    前記流路中で前記磁性粒子を磁力によって捕捉するための磁石ユニットをさらに備え、
    前記流路中の前記核酸が結合した前記磁性粒子を前記磁石ユニットの磁力によって捕捉した状態で前記対象成分の処理を行い、前記対象成分の処理の後、捕捉が解除された前記磁性粒子を前記流体の前記界面によって移動させる、請求項４３〜５１のいずれか１項に記載の検体処理装置。
53. 前記粒子は、内部に前記対象成分を有する液滴であり、
    前記導入部は、
    前記液滴を含む前記処理液体を含んだ前記流路に前記流体を導入して、前記液滴を構成する液滴界面とは異なる前記界面を形成し、
    形成された前記界面を前記流路に沿って移動させることにより、前記処理液体中に存在する前記液滴を前記流路に沿って搬送する、請求項４３〜５２のいずれか１項に記載の検体処理装置。

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