JP6714603B2 - 検体処理チップ、検体処理装置および検体処理方法 - Google Patents

検体処理チップ、検体処理装置および検体処理方法 Download PDF

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Description

カートリッジ式の検体処理チップを用いて検体処理を行う技術がある（たとえば、特許文献１参照）。
上記特許文献１は、基板と、基板上に設置された複数のマイクロ流体モジュールとを備えた検体処理チップを用いて検体処理を行う技術を開示する。一つのマイクロ流体モジュールには、検体処理に用いる複数のリザーバーと各リザーバーを接続する流路とが設けられている。複数のリザーバーを備える一つのモジュールに対象成分を含む検体を流すことで、複数の処理工程を含む検体処理が実施される。複数のリザーバーに供給される各種の試薬と、導入管から供給される検体とが、流路上で混合され、排液リザーバーに送られる。
米国特許第６０８６７４０号明細書
しかしながら、上記特許文献１のように、単一のモジュール内で複数の処理工程を含む検体処理を実行する場合、例えば、各処理工程が、各処理工程に適した材料で構成された場所で実行されるような検体処理を実現することは困難である。また、上記特許文献１のように検体と試薬とを単純に混合する場合と異なり、たとえば混合液の攪拌、加温や冷却、磁気捕集などの各種操作を伴うような検体処理に適用する検体処理チップでは、流路の構造が複雑化するため、単一のモジュール内に全ての処理工程に適した流路構造を形成することは困難である。そのため、多様な処理工程を含んだ検体処理を実現することが困難である。
この発明は、検体処理装置に設置され、検体処理装置により供給される検体中の対象成分に対して、複数の処理工程を含む検体処理を実行するための検体処理チップにおいて、所望の検体処理を容易に実現できるようにすることに向けたものである。
この発明の第１の局面による検体処理チップは、検体処理装置に設置され、検体処理装置により供給される検体中の対象成分に対して、複数の処理工程を含む検体処理を実行するための検体処理チップであって、検体処理装置により供給される検体中の対象成分に対して、第１処理工程を実行するための第１流路を備える第１流体モジュールと、第１処理工程が実行された対象成分に対して、第２処理工程を実行するための第２流路を備える、第１流体モジュールとは別部品の第２流体モジュールと、第１流体モジュールと第２流体モジュールとが表面上にそれぞれ設置される基板と、基板に設置された第１流体モジュールと基板に設置された第２流体モジュールとを接続し、第１流路から第２流路に対象成分を移動させるための接続流路とを備え、基板は、検体処理装置と接続され、複数の処理工程の少なくとも１つで用いられる検査用の液体を注入するための接続口を含み、接続口は、基板に設置された流体モジュールの流路と接続している。
この発明の第２の局面による検体処理装置は、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、複数の処理工程を実行するための、別部品として構成された複数の流体モジュールと、複数の流体モジュールが表面上にそれぞれ設置された基板と、を備えた検体処理チップを設置する設置部と、設置部にセットされる検体処理チップに対して開閉可能に設けられ、基板に設けられた接続口に接続するためのコネクタを含む蓋と、コネクタを介して、検体処理チップに対象成分を含む検体および試薬を供給して、圧力により検体処理チップ内の液体を移送するための送液部と、複数の流体モジュールの組み合わせに基づき、複数の処理工程の順序に従って、検体処理チップ内に検体および試薬を供給し、それぞれの流体モジュールに移送するように、送液部を制御する制御部とを備える。
この発明の第３の局面による検体処理装置は、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、検体中の対象成分に対して第１処理工程を実行するための第１流体モジュールと、第１処理工程が実行された対象成分に対して第２処理工程を実行するための、第１流体モジュールとは別部品の第２流体モジュールとが、基板の表面上にそれぞれ設置された検体処理チップを、設置するための設置部と、設置部にセットされる検体処理チップに対して開閉可能に設けられ、基板に設けられた接続口に接続するためのコネクタを含む蓋と、コネクタを介して、検体処理チップに対象成分を含む検体を供給して移送するための送液部と、検体処理チップ内の液体が、第１流体モジュールと第２流体モジュールとに、順番に接続流路を介して移送されるように、送液部を制御する制御部とを備える。
この発明の第４の局面による検体処理方法は、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、検体中の対象成分に対して第１処理工程を実行するための第１流体モジュールと、第１処理工程が実行された対象成分に対して第２処理工程を実行するための、第１流体モジュールとは別部品の第２流体モジュールとが、基板の表面上にそれぞれ設置された検体処理チップに対して、基板に設けられた接続口を介して対象成分を含む検体を供給し、検体処理チップ内の検体を、第１流体モジュールに移送して第１処理工程を実行し、第１流体モジュール内の対象成分を接続流路を介して第２流体モジュールに移送し、第１処理工程が実行された対象成分に対して第２処理工程を実行する。
この発明の第５の局面による検体処理チップは、検体処理装置に設置され、検体処理装置により供給される検体中の対象成分に対して、複数の処理工程を含む検体処理を実行するための検体処理チップであって、検体処理装置により供給される検体中の対象成分に対して、第１処理工程を実行するための第１流路を備える第１流体モジュールと、第１処理工程が実行された対象成分に対して、第２処理工程を実行するための第２流路を備える、第１流体モジュールとは別部品の第２流体モジュールと、第１流体モジュールと第２流体モジュールとが第１面上にそれぞれ設置され、第１流体モジュールと接続する第１貫通孔と、第２流体モジュールと接続する第２貫通孔とを有する基板と、基板の第１面と反対側の第２面上に設置され、第１貫通孔と第２貫通孔とを接続し、第１流路から第２流路に対象成分を移動させるための接続流路とを備える。
この発明の第６の局面による検体処理チップは、検体処理装置に設置され、検体処理装置により供給される検体中の対象成分に対して、複数の処理工程を含む検体処理を実行するための検体処理チップであって、検体処理装置により供給される検体中の対象成分に対して、対象成分である核酸と、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第１処理工程を実行するための第１流路を備える第１流体モジュールと、第１処理工程が実行された対象成分に対して、第１処理工程により形成された液滴中の核酸を増幅する第２処理工程を実行するための第２流路を備える、第１流体モジュールとは別部品の第２流体モジュールと、第１流体モジュールと第２流体モジュールとが表面上にそれぞれ設置される基板と、第１流体モジュールと第２流体モジュールとを接続し、第１流路から第２流路に対象成分を移動させるための接続流路とを備える。
この発明の第７の局面による検体処理方法は、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、検体中の対象成分に対して第１処理工程を実行するための第１流体モジュールと、第１処理工程が実行された対象成分に対して第２処理工程を実行するための、第１流体モジュールとは別部品の第２流体モジュールとが、基板の第１面上にそれぞれ設置され、第１流体モジュールと接続する基板の第１貫通孔と、第２流体モジュールと接続する基板の第２貫通孔とを接続する接続流路が、基板の第１面とは反対側の第２面上に設置された検体処理チップに対象成分を含む検体を供給し、検体処理チップ内の検体を、第１流体モジュールに移送して第１処理工程を実行し、第１流体モジュール内の対象成分を接続流路を介して第２流体モジュールに移送し、第１処理工程が実行された対象成分に対して第２処理工程を実行する。
この発明の第８の局面による検体処理方法は、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、検体中の対象成分に対して第１処理工程を実行するための第１流体モジュールと、第１処理工程が実行された対象成分に対して第２処理工程を実行するための、第１流体モジュールとは別部品の第２流体モジュールとが、基板の表面上にそれぞれ設置された検体処理チップに対象成分を含む検体を供給し、検体処理チップ内の検体を、第１流体モジュールに移送して、対象成分である核酸と、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第１処理工程を実行し、第１流体モジュール内の対象成分を接続流路を介して第２流体モジュールに移送し、第１処理工程が実行された対象成分に対して、第１処理工程により形成された液滴中の核酸を増幅する第２処理工程を実行する。
検体処理装置に設置され、検体処理装置により供給される検体中の対象成分に対して、複数の処理工程を含む検体処理を実行するための検体処理チップにおいて、所望の検体処理を容易に実現することができる。
検体処理チップおよび検体処理装置の概要を説明するための図である。 接続流路による流体モジュールの第１の接続例を示す図である。 接続流路による流体モジュールの第２の接続例を示す図である。 接続流路による流体モジュールの第３の接続例を示す図である。 接続流路による流体モジュールの第４の接続例を示す図である。 検体処理チップの構成例を示した斜視図である。 検体処理チップの基板の構成例を示した平面図である。 流体モジュールの構成例を示した平面図である。 流体モジュールの他の構成例を示した平面図である。 基板への流体モジュールの配置例を示した模式的な平面図である。 基板への流体モジュールの配置例を示した模式的な縦断面図である。 検体処理チップの第１の変形例を示した縦断面図である。 検体処理チップの第２の変形例を示した縦断面図である。 検体処理チップの第３の変形例を示した縦断面図である。 検体処理チップの第４の変形例における流体モジュールを示した平面図である。 検体処理チップの第４の変形例を示した縦断面図である。 検体処理チップの第５の変形例における流体モジュールの第１層の平面図（Ａ）、第２層の平面図、流体モジュールの縦断面図（Ｃ）である。 検体処理チップの第６の変形例を示した縦断面図である。 検体処理装置の構成例を示したブロック図である。 バルブの構成例を示した断面図である。 液体リザーバーの構成例を示した縦断面図である。 液体リザーバー用の蓋の第１の構成例を示した縦断面図である。 液体リザーバー用の蓋の第２の構成例を示した縦断面図である。 設置部の蓋の第１の構成例を示した縦断面図である。 設置部の蓋の第２の構成例を示した縦断面図である。 コネクタの第１の構成例を示した縦断面図である。 コネクタの第２の構成例を示した縦断面図である。 コネクタの第３の構成例を示した模式図である。 固定器具の構成例を示した分解図である。 検体処理チップを固定した状態の固定器具を示した図である。 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。 各種ユニットの設置例（Ａ）〜（Ｃ）を示した模式図である。 固定器具におけ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。 固定器具におけ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。 固定器具におけ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。 制御部によるバルブの開閉制御の一例を示したフローチャートである。 制御部によるバルブの開閉タイミングの制御の一例を示したフローチャートである。 制御部による液体リザーバーへの液体の格納処理の一例を示したフローチャートである。 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。 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。 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。 リザーバーを備えた検体処理チップの構成例を示す図である。 図５４に示した検体処理チップの流体モジュールの構成例を示す図である。 図５４に示した検体処理チップを用いる検体処理装置の構成例を示したブロック図である。 検体処理チップと接続するコネクタを示した縦断面図である。 検体処理装置の構成例を示した斜視図である。 基板の下面にリザーバーを設けた検体処理チップの構成例を示す図である。 図５９の検体処理チップにおける液体の流れを説明するための図である。 検体処理チップの下側の設置部にリザーバーを設けた例を示す図である。 図６１の蓋と検体処理チップと設置部とを分離させた分解図である。
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
［検体処理チップの概要］
図１を参照して、本実施形態による検体処理チップの概要について説明する。
本実施形態による検体処理チップ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に対して、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が形成された流体モジュール２００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、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。複数の処理工程の結果、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工程に適した液体試料が生成される。
検体処理チップ１００は、複数の工程のうち少なくとも１つの工程を実行するための流路２０１を備えた流体モジュール２００を備える。また、検体処理チップ１００は、流体モジュール２００が配置される基板３００を備える。また、検体処理チップ１００は、基板３００に配置された流体モジュール２００を接続し、流体モジュール間で液体を移動させるための接続流路３５０を備える。
基板３００には、複数の工程を実行するための複数種類の流体モジュール２００が、複数の工程の順序に従って配置されている。つまり、流体モジュール２００は、複数の工程の順序に従って直列的に配置されている。複数の流体モジュール２００は、それぞれ、基板３００に別個に設けられている。つまり、複数の流体モジュール２００は、共通の部材に形成された複数の要素部分ではなく、互いに独立した別部品として構成されている。それぞれの流体モジュール２００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が形成された構造を有する。また、複数の流体モジュール２００は、互いに離間した状態で、基板３００に設置されている。これらの複数の流体モジュール２００がそれぞれ基板３００に設置され、接続流路３５０を介して接続されることによって、流体モジュール間で液体移送ができる。
検体が複数種類の流体モジュール２００に順次送られることによって、それぞれの流体モジュール２００での処理工程が実施される。流体モジュール２００の種類は、流体モジュールの構造や機能などによって区別される。流体モジュールの構造は、流路形状や、流体モジュールの材料（材質）などである。流体モジュールの機能は、流体モジュールが処理工程を実施するために設けられた機能である。
それぞれの流体モジュール２００で実施される処理工程は、検体と試薬とを混合する工程、検体と試薬とを反応させる工程、対象成分を含む検体を微小な液滴状に分散させる工程、分散させた液滴を破壊する工程、検体に含まれる不要成分を検体から分離して洗浄する工程、などを含む。個々の処理工程は、対象成分を含む検体に複数工程の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。流体モジュール２００の流路２０１は、それぞれの処理工程に適した形状を有する。したがって、これらの処理工程が異なる流体モジュール２００は、それぞれ機能や構造が異なる別種類の流体モジュールである。
流体モジュール２００は、１つの工程を実施するように構成することができる。これにより、流体モジュール２００を、そのモジュールが実施する工程専用の単機能モジュール（単一工程モジュール）とすることができる。この流体モジュール２００を、実施可能な処理工程の種類数だけ設ければ、複数種類の流体モジュール２００の配列順序を組み替えることで、様々な検体処理を実現することが可能となる。また、流体モジュール２００を単機能モジュールとすることで、個々の流体モジュール２００の流路２０１を、そのモジュールの処理工程に最適な流路形状にしたり、最適な材質の材料により流体モジュール２００を構成したりすることができる。
流体モジュール２００は、検体処理の全工程のうちの一部である複数工程を実施するように構成してもよい。たとえば連続する２つの工程が密接に関与しており、工程の実施条件等も類似するような場合や、複数工程をまとめて１工程と見なせるような場合などには、１つの流体モジュール２００に複数工程を実施するための流路２０１を形成することが好ましい。
流体モジュール２００の流路２０１は、流体モジュール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。後述するが、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４２参照）、流路の一部または全部が平面状に拡がる形状（図４８参照）、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。
検体処理チップ１００は、検体処理装置５００により供給される検体中の対象成分に対して、第１処理工程を実行するための第１流路２５１を備える第１流体モジュール２５０と、第１処理工程が実行された対象成分に対して、第２処理工程を実行するための第２流路２６１を備える第２流体モジュール２６０と、を備える。第１流体モジュール２５０と、第２流体モジュール２６０とは、それぞれ個別に基板３００に配置されている。接続流路３５０は、基板３００に配置された第１流体モジュール２５０と基板３００に配置された第２流体モジュール２６０とを接続し、第１流路２５１から第２流路２６１に検体を移動させるように構成されている。
第１流体モジュール２５０と第２流体モジュール２６０とは、検体処理チップ１００中に設けられた複数の流体モジュール２００のうちで、検体が接続流路３５０を介して第１流体モジュール２５０から第２流体モジュール２６０に移送されるように構成された２つ（一対）の流体モジュール２００のペアを示す概念である。
そのため、検体処理チップ１００が２つの流体モジュール２００のみを備える場合、上流側の流体モジュール２００が第１流体モジュール２５０であり、下流側の流体モジュール２００が第２流体モジュール２６０である。検体処理チップ１００が多数の流体モジュール２００を備える場合、それらの流体モジュール２００のうちから接続流路３５０により接続された流体モジュール２００のペアに着目すると、上流側の流体モジュール２００が第１流体モジュール２５０であり、下流側の流体モジュール２００が第２流体モジュール２６０である。検体処理チップ１００が３つ以上の流体モジュール２００を備える場合、１つの流体モジュール２００が上流側の流体モジュールに対して第１流体モジュール２５０であり、下流側の流体モジュールに対して第２流体モジュール２６０であり得る。
第１流体モジュール２５０と第２流体モジュール２６０とは、同じ流体モジュールであってもよい。すなわち、第１処理工程と第２処理工程が同じ処理工程であってもよい。第１流路と第２流路が同じ形状を有していてもよい。第１流体モジュール２５０と第２流体モジュール２６０とが同じ材料により形成されていてもよい。
また、第１流体モジュール２５０と第２流体モジュール２６０とは、第１流体モジュール２５０が基板３００の上面および下面のうち同じ面に設けられていてもよい。なお、第１流体モジュール２５０及び第２流体モジュール２６０は隣接して配置されている必要はない。第１流路２５１と第２流路２６１とが接続流路３５０により接続されていれば、たとえば第１流体モジュール２５０と第２流体モジュール２６０との間に他の流体モジュール２００が配置されていてもよい。また、たとえば、第１流体モジュール２５０が上面、第２流体モジュール２６０が基板３００の下面に設けられていてもよい。
接続流路３５０は、第１流体モジュール２５０及び第２流体モジュール２６０とは別個に設けられ、第１流体モジュール２５０及び第２流体モジュール２６０を接続する流路であればよい。すなわち、接続流路３５０は、たとえば管部材であってもよいし、基板３００に形成された基板流路３１０であってもよい。
図１の構成例では、基板３００上の流体モジュール２００が、それぞれ、基板３００に設けられた基板流路３１０を介して接続されている。この構成例では、接続流路３５０は、基板３００に一体形成されている。これにより、別途管部材などからなる接続流路を設ける必要がないので、検体処理チップ１００の構造を簡素化できる。
また、接続流路３５０は、第１流体モジュール２５０及び第２流体モジュール２６０を直接接続してもよいし、基板流路３１０および管部材の組み合わせなどにより複数部材を経由して第１流体モジュール２５０及び第２流体モジュール２６０を接続してもよい。図２〜図５に接続流路３５０による第１流体モジュール２５０及び第２流体モジュール２６０の接続例を示す。
図２の例では、接続流路３５０は、管部材により第１流体モジュール２５０の第１流路２５１と第２流体モジュール２６０の第２流路２６１とを直接接続している。
図３の例では、第１流体モジュール２５０に検体を流入させる接続流路３５０、および、第２流体モジュール２６０から検体を流出させる接続流路３５０が、それぞれ、基板３００の基板流路３１０を介して第１流路２５１および第２流路２６１に接続されている。
図４の例では、接続流路３５０が、基板流路３１０および管部材を含む。第１流体モジュール２５０は、基板３００の第１面３０１に配置され、第２流体モジュール２６０は、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。第１流体モジュール２５０の第１流路２５１は、基板３００の接続流路３５０を介して、第２流体モジュール２６０の第２流路２６１に接続されている。これにより、検体処理チップ１００の両面を利用できるので、流体モジュール２００を集積して検体処理チップ１００を小型化できる。
図５は、接続流路３５０が基板流路３１０である構成例である。下面側の第１流体モジュール２５０の第１流路２５１と上面側の第２流体モジュール２６０の第２流路２６１とが、基板流路３１０によって直接接続されている。このように、基板３００が、流体モジュール２００に接続される接続流路３５０を一体的に含んでいてもよい。
これらの構成により、液体は、接続流路３５０を経由することで、それぞれの流体モジュール２００に、複数の工程の順序に従って移送される。
図１に示したように、基板３００には、複数の処理工程の少なくとも１つで用いられる検査用の液体を注入するためのポート１１０を設けることができる。対象成分を含む検体を検体処理チップ１００に導入するためのポート１１０や、液体を検体処理チップ１００から回収するためのポート１２０を設けてもよい。図１の破線で示したように、基板３００には、必要に応じて、それぞれの工程で用いられる試薬などの液体を検体処理チップ１００に導入するためのポート１１０が設けられてもよい。これらのポートも、接続流路３５０により構成できる。
第１流体モジュール２５０および第２流体モジュール２６０は、それぞれ、検体を注入するためのポート１１０を介した検体処理装置５００からの圧力供給により、第１流路２５１および第２流路２６１における液体の移送を行うように構成されている。すなわち、検体処理チップ１００は、検体処理装置５００との協働によって動作するように構成されている。これにより、検体処理チップ１００側に液体を移送するための構造を設ける必要がなくなるため、検体処理チップ１００を小型化することができる。
検体処理チップ１００を上記のように構成することにより、本実施形態では、複数の処理工程を第１流体モジュール２５０と第２流体モジュール２６０とに分けて実施し、第１流体モジュール２５０と第２流体モジュール２６０とは別にそれらを接続する接続流路３５０を設けた。よって、検体処理装置５００に設置され、検体処理装置５００により供給される液体中の検体に対して、複数の処理工程を含む検体処理を実行するための検体処理チップ１００において、所望の検体処理を容易に実現することができる。
また、たとえば、第１処理工程と前記第２処理工程とは、互いに異なる処理工程である。すなわち、第１流体モジュール２５０と第２流体モジュール２６０とが互いに異なる処理工程を実施する。このように構成すれば、第１流体モジュール２５０と第２流体モジュール２６０とを、そのモジュールが実施する処理工程に適した構造に最適化することができる。また、様々な処理工程を実施する複数種類の流体モジュール２００を設けることにより、基板３００上に配置する流体モジュール２００の種類の変更および配列順序の組み替えを行うだけで、検体処理チップ１００を様々な種類の検体処理に適用させることが可能となる。よって、検体処理が複数工程を含む場合でも、それぞれの処理工程に適した構造を得ることができ、かつ、様々な種類の検体処理への適用を容易化することができる。
［検体処理装置の概要］
次に、本実施形態による検体処理装置の概要について説明する。
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、検体処理チップ１００に設置される第１流体モジュール２１０の種類および配列により決まる。そのため、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、検体処理チップ１００を設置する設置部５１０と、送液部５２０と、送液部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、たとえば図１に示したような凹状あるいは枠状の構造とすることができる。この例では、設置部５１０は、検体処理チップ１００のうち、基板３００を支持する。
送液部５２０は、検体処理チップ１００に対象成分を含む検体を供給して移送する機能を有する。送液部５２０は、たとえば、ポンプおよびバルブの組み合わせにより構成され、圧力により検体処理チップ１００内の検体を移送する。送液部５２０は、対象成分を含む検体を供給するだけでなく、たとえば検体処理チップ１００内で使用される各種の試薬を検体処理チップ１００に供給するように構成してもよい。送液部５２０は、たとえば、対象成分を含む検体を収容するリザーバーや、各種の試薬を収容するリザーバーと接続され、検体および試薬の供給を行う。
また、送液部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内から液体を排出させたりできる。送液部５２０は、陰圧の供給によって検体処理チップ１００の液体を移送したり、排出させたりしてもよい。
制御部５３０は、複数の流体モジュール２００の組み合わせに基づき、複数の処理工程の順序に従って、検体処理チップ１００内に検体および試薬を供給し、それぞれの流体モジュール２００に順次移送するように送液部５２０を制御する。より具体的には、制御部５３０は、検体処理チップ１００内の液体が、複数の工程の順序に従って、複数種類の流体モジュール２００の各々の流路２０１に接続流路３５０を介して移送されるように、送液部５２０を制御する。
送液部５２０の制御は、たとえば、液体の供給経路に設けた流量センサや圧力センサなどにより、送液部５２０の供給圧力を制御することにより行う。送液部５２０にシリンジポンプやダイアフラムポンプなどの定量ポンプが用いられる場合などには、流量センサは必ずしも必要でない。
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。
このような装置構成により、本実施形態では、制御部５３０が送液部５２０を制御して、検体処理チップ１００に対象成分を含む検体を供給し、検体処理チップ１００内の液体を、複数の工程の順序に従って、複数種類の流体モジュール２００の各々の流路２０１に基板３００の基板流路３１０を介して移送する。これにより、それぞれの流体モジュール２００において、流体モジュール２００の組み合わせに応じた処理工程が順次実施される。
本実施形態では、対象成分の処理工程を複数の流体モジュール２００に分けて、それぞれの流体モジュール２００に対象成分を含む検体を順次移送することによって、個々の流体モジュール２００で複数の工程を順次実施していくことができる。よって、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に対して、複数の処理工程を含む検体処理を実行するための検体処理チップ１００において、所望の検体処理を容易に実現することができる。
また、複数の流体モジュール２００を、それぞれが実施する処理工程毎に構成すれば、基板３００上に配置する流体モジュール２００の種類の変更および配列順序の組み替えを行うだけで、検体処理チップ１００および検体処理装置５００を様々な種類の検体処理アッセイに適用させることが可能となる。よって、検体処理チップ１００を用いた検体処理において、検体処理が複数工程を含む場合でも、それぞれの処理工程に適した構造を得ることができ、かつ、様々な種類の検体処理への適用を容易化することができる。
［検体処理チップの構成例］
図６は、本実施形態の検体処理チップ１００の構成例を示す。検体処理チップ１００は、複数の流体モジュール２００と、基板３００とを含む。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６の例では、対象成分を含む検体や試薬等が、流体モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃを順次流れることにより、複数種類の流体モジュールの組み合わせに対応したアッセイが実行される。流体モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃは、それぞれ、異なる種類の流体モジュールである。基板３００に設置する流体モジュール２００の組み合わせを変更することにより、組み合わせに応じた様々なアッセイが実施可能である。基板３００に設置する流体モジュール２００の数に制限はない。流体モジュール２００の形状が種類毎に異なっていてもよい。
図７は、基板３００の構成例を示す。基板３００は、複数の基板流路３１０を有する。基板３００は、平板形状を有し、主表面である第１面３０１および第２面３０２を有する。第２面３０２は、第１面３０１とは反対の面である。図６では図中の基板３００の上面を第１面３０１としているが、第１面３０１が下面であってもよい。基板３００は、剛性を有する材質で形成される。たとえば、基板３００はガラスにより形成されている。これにより、処理工程に応じて流体モジュール２００に供給する液体の圧力を高くする場合でも、基板３００に十分な耐圧力性能を確保できる。
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として機能できる。基板３００にポート１１０やポート１２０を設けることにより、ポート１１０やポート１２０に液体を供給する際の耐圧力性能を容易に確保できる。また、たとえば図７の例では、ポート１１０やポート１２０が貫通孔により形成され、基板３００の一方の表面側から、他方の表面側に配置された流体モジュール２００の流路２０１に接続している。これにより、検体処理チップ１００の構造が簡素化できる。
図７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に基板流路３１０を複数組設ける場合、一連の処理工程を実施する流体モジュール２００の列を、基板３００上に複数列構成できる。この場合、１つの検体処理チップ１００で、同種または異種の処理工程を並列実施できるようになる。基板３００に設けられる基板流路３１０の個数および組数は、図７の例に限定されない。基板３００は、８行×６列の基板流路３１０を１組有してもよい。
基板流路３１０は、たとえば、所定のピッチで配置される。図７の例では、各基板流路３１０は、縦方向のピッチＶ、横方向のピッチＨで配列されている。この場合、流体モジュール２００を、基板３００上にピッチ単位の任意の位置に配置して、流路２０１を任意の基板流路３１０に接続できる。そのため、流体モジュール２００の組み合わせを変更する場合でも、基板３００上に、流体モジュール２００を任意の組み合わせおよび任意の配列を容易に実現できる。
図８は、流体モジュール２００の構成例を示す。流体モジュール２００の流路２０１は、検体や試薬等の液体が流れるチャネル２０２と、接続部２０３とを有する。接続部２０３は、液体をチャネル２０２に注入するため、もしくは、チャネル２０２から液体を吸い出すために用いられる。
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。
図９のように、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。この場合、流体モジュール２００において実施する処理工程を複数組で並列的に実施したり、液体がそれぞれの組の流路２０１に順番に流れるようにすることにより処理工程を複数回実施したりできる。
図１０および図１１に、基板３００への流体モジュール２００の配置例を示す。図１０の例では、基板３００の第１面３０１に、流体モジュール２１０ａ、２１０ｂおよび２１０ｃが配置される。図１０のように、各流体モジュール２１０ａ〜２１０ｃは、それぞれ異なる流路形状を有する。すなわち、第１流体モジュール２５０の第１流路２５１と第２流体モジュール２６０の第２流路２６１とは、互いに異なる形状を有する。これにより、第１処理工程と第２処理工程とにそれぞれ適した流路形状が実現できる。
流体モジュール２１０ａ〜２１０ｃ同士の接続は、基板流路３１０を貫通孔として形成する場合には、図１１に示すような構成とすることができる。
図１１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２１０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を備える。流路２２１は、チャネル２２２と、接続部２２３とを含み、流体モジュール２１０同士を接続する機能を有する接続モジュールである。したがって、ここでは、流体モジュール２２０を接続モジュール２２０と呼ぶ。接続モジュール２２０には、対象成分の処理工程を実施するための流路が設けられていない。すなわち、この例は、接続流路３５０が基板流路３１０だけでなく、接続モジュール２２０を含んで構成されている例である。
基板３００の上で隣接する一方の流体モジュール２１０（第１流体モジュール２５０）は、対応する基板流路３１０および接続モジュール２２０の流路２２１を介して、他方の流体モジュール２１０（第２流体モジュール２６０）に接続されている。これにより、上流側の流体モジュール２１０からの液体を、一旦基板３００を通過させて反対面の接続モジュール２２０に送り、再度基板３００を通過させて下流側の流体モジュール２１０に送ることができる。その結果、隣接する流体モジュール２１０間で液体を移送するための基板流路３１０の形状を単純にできるので、基板３００の構造を簡素化できる。
接続モジュール２２０は、基板３００の第１面３０１上で隣接する２つの流体モジュール２１０の間で送液するための流路２２１を含むことができる。このように、所定の工程を実施するための流路ではなく、送液用の流路２２１を接続モジュール２２０に設けることにより、接続モジュール２２０の構造を簡素化できる。なお、後述するが、接続モジュール２２０に代えて、工程を実施するための流路を有する流体モジュール２００を設けてもよい。
図１０のように、基板３００の基板流路３１０は、基板３００上に配置された複数の第１流路２１１にそれぞれ対応する位置に設けられた貫通孔であってよい。これにより、基板流路３１０の形状を極力単純にできるので、基板３００の構造をさらに簡素化できる。
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１０の例では、たとえば、実線で示した基板流路３１０ａ〜３１０ｈの位置に貫通穴が形成されている。図３に示したように基板３００の全体に所定のピッチで基板流路３１０を形成してもよい。
各流体モジュール２００（流体モジュール２１０、接続モジュール２２０）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。処理工程に応じてこれらの流体モジュールに供給する液体の圧力を高くする場合でも、基板３００に十分な耐圧力性能を確保できる。なお、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。
基板３００は、複数の工程の少なくとも１つで用いられる検査用の液体を検体処理チップ１００に注入するための基板流路３１０を含むことができる。液体を注入するための基板流路３１０は、基板３００に配置された複数の流体モジュール２１０の少なくとも１つの第１流路２１１と接続する。これにより、対象成分を含む検体や試薬を、流体モジュールではなく基板３００に注入して、基板３００から流体モジュール２１０へ移送することができる。基板３００は、処理工程が実施される流体モジュールと比較して構造上の自由度が高く、たとえば耐圧力性能を確保した材料や構造を容易に実現できる。そのため、最初に基板３００に検査用の液体を注入することにより、十分な圧力での安定した液体供給が可能となる。
図１０および図１１の例では、基板３００の基板流路３１０ａと３１０ｂとが、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３１０ａと基板流路３１０ｂとは、流体モジュール２１０ａの接続部２１３ａおよび接続部２１３ｂと、それぞれ接続している。たとえば、対象成分を含む検体が基板流路３１０ａから流体モジュール２１０ａに注入され、試薬が基板流路３１０ｂから流体モジュール２１０ａに注入される。図１０の例において、対象成分はＤＮＡであり、試薬はＤＮＡをＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）によって増幅するための試薬であるとする。
検体や試薬は、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の第１流路２１１側の端部とは反対側の端部に接続される。すなわち、コネクタ４００等の冶具は流体モジュール２１０ａ〜２１０ｃが配置された基板３００の第１面３０１とは反対の第２面３０２に設置される。
基板流路３１０を貫通孔として形成する場合、検査用の液体を注入するための基板流路３１０を接続モジュール２２０が配置された位置とは異なる位置に設けることが好ましい。これにより、コネクタ４００等の冶具を配置する際に接続モジュール２２０と治具とが干渉することを回避できる。
流体モジュール２１０ａは、たとえば、基板流路３１０ａおよび３１０ｂから注入された液体を混合する機能を有する。接続部２１３ａおよび２１３ｂからそれぞれ注入された検体と試薬は、チャネル２１２ａを流れる過程で混合される。混合された液体は、接続部２１３ｃを介して、流体モジュール２１０ａから排出される。
流体モジュール２１０ａから排出された液体は、基板３００の基板流路３１０ｃおよび３１０ｄを介して、流体モジュール２１０ｂの接続部２１３ｄに注入される。基板３００の基板流路３１０ｃと３１０ｄとは、接続モジュール２２０ａの流路２２１によって接続される。
流体モジュール２１０ｂでは、たとえば、注入された検体中の対象成分と試薬とを反応させる工程が実施される。たとえば、流体モジュール２１０ｂの下方には、複数の温度ゾーンを形成するヒーターが配置されている。接続部２１３ｄからチャネル２１２ｂに注入された液体は、チャネル２１２ｂを流れる過程で、複数の温度ゾーンを順次通過して加温される。対象成分であるＤＮＡは、複数の温度ゾーンで加温されることにより、試薬と反応して増幅される。増幅された対象成分を含む検体は、接続部２１３ｅを介して、流体モジュール２１０ｂから排出される。
流体モジュール２１０ｂから排出された液体は、基板３００の基板流路３１０ｅおよび３１０ｆを介して、流体モジュール２１０ｃの接続部２１３ｆに注入される。基板３００の基板流路３１０ｅと３１０ｆとは、接続モジュール２２０ｂにより接続される。
流体モジュール２１０ｃでは、たとえば、流体モジュール２１０ｂとは異なる反応工程が実施される。たとえば、流体モジュール２１０ｃの接続部２１３ｇから試薬が注入される。図１０の例では、試薬は、ＤＮＡと接合する標識物質を含むハイブリダイゼーション試薬である。接続部２１３ｆから注入された液体と、接続部２１３ｇから注入された試薬とは、チャネル２１２ｃで混合される。チャネル２１２ｃで混合された液体は、流体モジュール２１０ｃの下方に配置されたヒーターの温度制御によって、加温される。加温された混合液中で、試薬中の標識物質が、対象成分であるＤＮＡに接合する。
標識物質と接合したＤＮＡを含む液体は、接続部２１３ｈを介して流体モジュール２１０ｃから排出される。標識物質と接合したＤＮＡを含む液体は、たとえば、基板３００の基板流路３１０ｈから回収される。回収された液体に含まれるＤＮＡは、たとえば、標識物質の蛍光を検出可能な装置によって検出される。
標識物質と接合したＤＮＡは、検体処理チップ１００が設置される検体処理装置５００上で検出されてもよい。この場合、たとえば、流体モジュール２１０ｃは、自家蛍光の低い透明な材質の材料により形成される。これにより、流体モジュール２１０ｃは、チャネル２１２ｃ内で標識物質の蛍光が検出可能に構成される。
（検体処理チップの他の構成例：流路高さ）
図１２は、流路２１１の高さが異なる複数種類の流体モジュール２１０が基板３００に接続された検体処理チップ１００の構成例を示す。
図１２の例では、複数種類の流体モジュール２１０の流路２１１は、それぞれ、基板３００の厚み方向における高さＺが異なる。流路２１１の高さとは、流路２１１の内、チャネル２１２の部分の高さである。
流路２１１の流路高さは、流路幅が一定と仮定すれば、チャネル２１２を流れる液体の流速に影響する。たとえば、チャネル２１２の高さが小さいほど、液体の流速は早くなる。流体モジュール２１０の機能や用途が異なれば、適する流速も異なる。本実施形態では、工程の種類毎に流体モジュール２１０を構成できるので、流体モジュール２１０の機能や用途に応じて、適切な高さの流路２１１を選択して流体モジュール２１０を形成できる。
したがって、図１２の例において、複数種類の流体モジュール２１０の流路２１１は、それぞれ、流路２１１において実施される工程に応じた高さを有することが好ましい。これにより、流体モジュール２１０の種類毎に、用途や機能に応じた好適な高さのチャネル２１２を設けることができるので、流路２１１において実施される工程における処理効率を向上させることができる。
流路２１１の高さＺの例として、たとえば、検体処理チップ１００は、流路高さＺ１、Ｚ３が１０μｍ以上２０μｍ以下の流路２１１を含む流体モジュール２１０ａおよび２１０ｃと、流路高さＺ２が５０μｍ以上５００μｍ以下の流路２１１を含む流体モジュール２１０ｂとを備える。
ここで、流路２１１の高さが１０μｍ−２０μｍ程度の流体モジュール２１０ａや２１０ｃを作成する場合、流路２１１は、一般的にはフォトリソグラフィとエッチングプロセスで作製された精密なＳｉ金型によって成型される。Ｓｉ金型で流体モジュールを成型すると、流体モジュールに形成される流路２１１のチャネル２１２は同一の高さに成型される。したがって、一つの流体モジュールに機能が異なる複数種類のチャネル２１２を形成する場合、Ｓｉ金型を用いる成形方法では、機能に応じて適するチャネル高さを選択することが困難となる。切削金型により流体モジュールを成型すれば、流体モジュール内でチャネル高さを変えることも可能ではあるが、切削金型による成型では、高さ１０μｍ〜２０μｍ程度の精度を実現することは難しい。つまり、切削金型による成型では、上述のように小さい流路高さの流路と大きい流路高さの流路とを混在させることは困難である。
これに対して、本実施形態のように、工程の種類毎に流体モジュール２１０を設ける場合には、小さい流路高さＺ１、Ｚ３のチャネル２１２と、大きい流路高さＺ２のチャネル２１２とが同じ流体モジュール内で混在することが抑止できる。その結果、それぞれの流路の大きさに適した成形方法を選択して、容易に、処理工程毎に流路高さの異なる検体処理チップ１００を得ることが可能となる。これにより、検体処理チップ１００による流体制御の精度が向上する。
（検体処理チップの他の構成例：構成材料）
図１３は、材質が異なる複数種類の流体モジュール２００が基板３００に接続された検体処理チップ１００の構成例を示す。
図１３の例では、複数種類の流体モジュール２００は、それぞれ、材質の異なる材料により構成されている。複数種類の流体モジュール２００は、それぞれ異なる処理工程を実施するために異なる機能を有したり、異なる用途に用いられたりする。つまり、第１処理工程を実施する第１流体モジュール２５０と第２処理工程を実施する第２流体モジュール２６０とが、互いに異なる材料により形成されている。本実施形態では、工程の種類毎に流体モジュール２００を構成できるので、流体モジュール２００の機能や用途に応じて、好適な材質の材料を選択して流体モジュール２００を形成できる。
したがって、図１３の例において、複数種類の流体モジュール２００は、それぞれの流路２０１において実施される工程（第１処理工程、第２処理工程）に応じた材質の材料により構成されていることが好ましい。これにより、流体モジュール２００の種類毎に、用途や機能に応じた適切な材質により流体モジュール２００が構成されるので、流体モジュール２００毎に必要とされる用途および機能に応じた流体モジュール２００の性能向上を図ることができる。
図１３の例では、各流体モジュールの材質は次の通りである：
流体モジュール２１０ａ−ポリカーボネート（ＰＣ）、流体モジュール２１０ｂ−ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、流体モジュール２１０ｃ−シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、流体モジュール２２０−ポリカーボネート（ＰＣ）。
流体モジュールを構成する材料は、上記したものに限られない。流体モジュールの機能および用途の例と、好ましい材料例との対応は以下（Ａ）〜（Ｅ）の通りである。
（Ａ）ヒーター等によって液体の温度を制御する流体モジュール：
耐熱性を有する材料（例：ポリカーボネート（ＰＣ）など）
（Ｂ）エマルジョン形成等の目的でオイルを使用する流体モジュール：
疎水性を有する材料や、フッ化処理が施された材料（例：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）など）
（Ｃ）薬品を用いる流体モジュール：
耐薬品性を有する材料（例：ポリカーボネート、ポリスチレン（ＰＳ）など）
（Ｄ）蛍光検出に用いられる流体モジュール：
自家蛍光の低い材料（例：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））
（Ｅ）高い濡れ性を要する流体モジュール：
親水処理が施された材料（例：ガラス、ポリカーボネートなど）
（検体処理チップの他の構成例：品質管理機能）
図１４は、品質管理（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）機能を付加した検体処理チップ１００の例を示す。
図１４の例では、基板３００は、検体処理チップ１００の品質監視のために検体処理チップ１００から液体を回収するための基板流路３１０ｋを含む。液体を回収するための基板流路３１０ｋは、基板３００に配置された複数の流体モジュール２１０の少なくとも１つの流路２１１と接続している。
図１４の例では、基板３００は、液体注入用のポート１１０として機能する基板流路３１０ｉ、流体モジュール２１０の流路２１１と流体モジュール２２０の第２流路２２１とを接続する基板流路３１０ｊに加えて、液体を回収するためのポート１３０として機能する基板流路３１０ｋを含む。ポート１３０は、検体処理チップの品質監視のために前記検体処理チップから液体を回収する機能を有し、複数の流体モジュール２００による液体の流通経路の途中の位置に配置されている。液体を回収するためのポート１３０は、第１面３０１側が流路２１１の液体回収用の接続部２１３と接続されている。
これにより、流路２１１に設けられた回収用の接続部２１３から基板流路３１０ｋを介して回収された液体を検査することで、流体モジュール２１０が正常に機能しているか否かを検証できる。これにより、検体処理チップ１００における個々の流体モジュール２１０の性能評価を容易に行うことができる。その結果、複数種類の流体モジュール２１０を設ける場合でも、各々の流体モジュール２１０の構造の最適化を容易に行うことができる。
液体は、第２面３０２側で回収用の基板流路３１０ｋに対応する位置に接続されるコネクタ４００を介して流体モジュール２１０から回収される。基板３００を厚み方向に貫通する貫通孔により基板流路３１０ｋを構成する場合、液体を回収するための基板流路３１０ｋは、流体モジュール２２０が配置された位置とは異なる位置に設けられていることが好ましい。これにより、基板流路３１０ｋにコネクタ４００を接続する際に、コネクタ４００と流体モジュール２２０とが干渉することが抑止される。
回収された液体は、たとえば、流体モジュール２１０を流れる液体で所望の反応（たとえば、検体と試薬の反応）が実現されているかが検査される。回収された液体の検査は、作業員によるマニュアル操作で実施されてもよいし、検体処理装置５００により自動で実施されてもよい。検体処理チップ１００の通常使用時など、液体を回収する必要がない場合には、コネクタ４００がプラグ４０１（図１２等参照）などにより塞がれる。
（検体処理チップの他の構成例：基板の両面使用例）
図１５〜図１７は、基板３００の両面に流体モジュール２００を設置した検体処理チップ１００の構成例を示す。
図１５に示された流体モジュール２００は、検体や試薬との反応等の所定の機能を実現するためのチャネル２０２ａと、流体モジュール間を接続して送液するためのチャネル２０２ｂと、それぞれのチャネルに設けられた接続部２０３ａおよび２０３ｂとを有する。このように、単一の流体モジュール２００に、処理工程を実施するための流路２０１ａと、液体を送液するための接続流路２０１ｂとを設けてもよい。
この構成を第１流体モジュール２５０と第２流体モジュール２６０とに適用する場合、第１流路２５１（流路２０１ａ）は、第１流体モジュール２５０の接続流路２０１ｂおよび第２流体モジュール２６０の接続流路２０１ｂの少なくとも一方を介して第２流路２６１（流路２０１ａ）と接続される。
図１６に、流体モジュール２００によって構築された検体処理チップ１００のより具体的な構成例を示す。
図１６の例において、検体処理チップ１００は、基板３００の第１面３０１に配置された流体モジュール２１０ａ、２１０ｃおよび２１０ｅと、第２面３０２に配置された流体モジュール２２０ｂおよび２２０ｄとを備える。
流体モジュール２１０ａおよび２１０ｃは、複数の工程の少なくとも１つの工程を実行するための流路２１１と、基板３００の第２面３０２上で隣接する流体モジュール２２０の間で送液するための流路２１４とを含む。流路２１４は、処理工程を実行するための機能を有さない送液専用の接続流路３５０である。
流体モジュール２２０ｂおよび２２０ｄは、基板３００の第１面３０１上で隣接する流体モジュール２１０の間で送液するための流路２２１と、複数の工程の少なくとも１つの工程を実行するための流路２２４とを含む。流路２２１は、処理工程を実行するための機能を有さない送液専用の接続流路３５０である。
この例では、隣接する流体モジュール２２０の間で送液するための流路２１４と、隣接する流体モジュール２１０の間で送液するための流路２２１とは、流路中で処理工程が実施されない送液専用の流路として構成されている。
各流体モジュールは、基板３００に設けられた基板流路３１０を介して、他の流体モジュールと接続される。すなわち、基板３００の第１面３０１上で隣接する流体モジュール２１０の流路２１１は、それぞれ、流体モジュール２２０の流路２２１と基板流路３１０を介して接続されている。基板３００の第２面３０２上で隣接する流体モジュール２２０の流路２２４は、それぞれ、流体モジュール２１０の流路２１４と基板流路３１０を介して接続されている。
図１６を参照し、検体処理チップ１００内での検体や試薬等の液体の流れを説明する。検体処理チップ１００に配置された各流体モジュール２００を流れる過程で、検体中の対象成分や試薬等の液体に所望の反応が生じる。
検体や試薬等の液体は、コネクタ４００から流体モジュール２１０ａに注入される。コネクタ４００から注入された液体は、接続部２１３ａを介して流路２１１のチャネル２１２に流入する。チャネル２１２を流れる液体は、接続部２１３ｂから、流体モジュール２２０ｂに移送される。
流体モジュール２１０ａから移送された液体は、接続部２２３ａを介して、流体モジュール２２０ｂの流路２２１に移送される。移送された液体は、流体モジュール間を連絡するためのチャネル２２２に流入する。チャネル２２２に流入した液体は、接続部２２３ｂから、流体モジュール２１０ｃに移送される。
また、たとえば流体モジュール２２０ｂの接続部２２６ｂから流路２２４に流入した液体は、チャネル２２５を流れて、接続部２２６ａから流体モジュール２１０ａの流路２１４に移送される。
このような構成により、検体処理チップ１００に注入された液体は、流体モジュール２１０ａ、流体モジュール２２０ｂ、流体モジュール２１０ｃ、流体モジュール２２０ｄ、流体モジュール２１０ｅ、流体モジュール２２０ｄ、流体モジュール２１０ｃ、流体モジュール２２０ｂ、流体モジュール２１０ａの順に移送される。流体モジュール２１０ａから流体モジュール２１０ｅまでの往路では、注入された液体は、それぞれの流体モジュールの流路２１１と流路２２１とを交互に通過する。流体モジュール２１０ｅで折り返して流体モジュール２１０ａに向かう復路では、液体は、それぞれの流体モジュールの流路２１４と流路２２４とを交互に通過する。
この構成例では、基板３００の第１面３０１側の流体モジュール２１０と、第２面３０２側の流体モジュール２２０との両方で、それぞれ複数の工程に含まれる処理工程を実施することができる。これにより、流体モジュール２１０でのみ処理工程を実施する構成と比較して、検体処理チップ１００の小型化を図ることが可能である。
なお、処理工程によっては、流体モジュール内で十分な流路面積（あるいは流路長）を確保する必要があり、その場合には流体モジュールの両端に接続部がそれぞれ形成されることになる。そのため、工程を実行するための流路（流路２１１、流路２２４）だけで流体モジュールを構成する場合には、各流体モジュールの端部同士を基板流路３１０で接続する構造になり、検体処理チップ１００が全体として長大化する。そこで、流体モジュール２１０と流体モジュール２２０との間で、工程を実行するための流路（流路２１１、流路２２４）と流体モジュール間で送液するための接続流路（流路２１４、流路２２１）とが互いに接続されるように構成することによって、流体モジュール間で送液するための流路（流路２１４、流路２２１）の方で接続位置を調節できるようになる。つまり、図１６に示したように、基板３００の厚み方向に重なる領域が大きくなるように流体モジュール２１０と流体モジュール２２０とを配置することができるようになる。その結果、流体モジュール２１０および流体モジュール２２０を集積させて検体処理チップ１００の小型化を図ることが可能である。
なお、図１６では、流体モジュール２１０において、処理工程を実施するための流路２１１および流体モジュール間で送液するための接続流路２１４が、同一層に形成されている。また、流体モジュール２２０において、処理工程を実施するための流路２２４および流体モジュール間で送液するための接続流路２２１が、同一層に形成されている。つまり、それぞれの流路が同一平面上に形成されている。
〈多層構造〉
図１７の例のように、流体モジュール２００（流体モジュール２１０、流体モジュール２２０）に複数の層が設けられ、処理工程を実施するための流路（第１流路、第２流路）と、流体モジュール間で送液するための接続流路とが、同じ流体モジュール内でそれぞれ別の層に形成されてもよい。
すなわち、図１７の例では、流体モジュール２００（流体モジュール２１０、流体モジュール２２０）は、工程を実行するための流路（第１流路、第２流路）が形成された第１層２０５と、流体モジュール間で送液するための接続流路が形成された第２層２０６とを含む。図１７の例では、工程を実行するための流路（流路２１１、流路２２４）は流体モジュール２００の第１層２０５に設けられ、流体モジュール間で送液するための接続流路（流路２２１、流路２１４）は流体モジュール２００の第２層２０６に設けられる。第１層２０５と第２層２０６とは、基板３００の厚み方向に積層されている。第１層２０５の接続部２０７は、第２層２０６を貫通するように形成される。この場合、たとえば第１層２０５と第２層２０６とを別個に形成し、各層を接合することによって、多層構造の流体モジュール２００が形成される。
このように構成することにより、第１層２０５には工程を実行するための流路のみを形成することができるので、それぞれの流路を同一平面上に形成する場合と比較して、工程を実行するための流路（流路２１１、流路２２４）の流路面積（あるいは流路長）をより容易に確保することが可能となる。
〈流路形状の変形例〉
図１８は、両面処理を行う検体処理チップ１００の他の構成例を示す。
図１８の例では、各流体モジュール２００は、流体モジュール間で送液するための接続流路（図１６の流路２１４および流路２２１）を備えていない。各流体モジュール２００には、工程を実行するための流路（流路２１１、流路２２４）のみが設けられている。
流体モジュール２１０は、複数の工程の少なくとも１つの工程を実行するための流路２１１を有する。流体モジュール２２０は、複数の工程の少なくとも１つの工程を実行するための流路２２４を有する。したがって、図１８の構成例においても、流体モジュール２１０でのみ処理工程を実施する構成と比較して、検体処理チップ１００の小型化を図ることが可能である。
一方、図１８の例では、流体モジュール２１０には、流体モジュール間で送液するための流路（流路２１４、図１６参照）が形成されていない。流体モジュール２２０には、流体モジュール間で送液するための流路（流路２２１、図１６参照）が形成されていない。
図１８の例では、流体モジュール２１０の流路２１１および流体モジュール２２０の流路２２４の少なくとも一方は、流路の一方の接続部２１３ｍ（２２６ｍ）から他方の接続部２１３ｎ（２２６ｎ）に向かうＰ方向とは逆方向のＱ方向に引き回された形状を有する。
すなわち、各流体モジュールの出口となる他方の接続部２１３ｎ（２２６ｎ）は、Ｐ方向とは逆のＱ方向にチャネル２１２（２２５）を引き回した位置に設けられている。これにより、各流体モジュールのチャネル２１２（２２５）の流路面積（あるいは流路長）を確保しながら、互いに反対の面に配置された流体モジュール（たとえば、流体モジュール２１０ａと流体モジュール２２０ｂ）が重複する領域ＤＲを大きくできる。つまり、各流体モジュールに処理工程を実行するための流路だけを設ける場合でも、基板３００上に各流体モジュールを実装する面積を圧縮することができる。流体モジュールの実装面積を圧縮することにより、基板３００上により多くの流体モジュールを実装可能になる。
［検体処理装置の構成例］
図１９は、検体処理装置５００の構成例を示す。検体処理装置５００は、検体処理チップ１００への液体注入、検体処理チップ１００からの液体回収、検体処理チップ１００内で生じた反応の検出等の機能を有する。
図１９の構成例では、送液部５２０は、液体を駆動するための圧力を制御するポンプ５２１と、液体に対する圧力の供給経路を開閉するためのバルブ５２２とを含む。また、送液部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、送液部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１９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。たとえば、検体処理装置５００は、検体処理チップ１００に接続可能なコネクタ４００の数（即ち、ポートの行数）と同数の組のポンプ５２１、液体リザーバー５２３およびバルブ５２２を有する。但し、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。
たとえば、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が液体リザーバー５２３に陽圧を付加することで、液体リザーバー５２３から液体が送出される。ポンプ５２１が液体リザーバー５２３に陰圧を付加することで、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。
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１９の構成では流量センサ５２５は、送液管５２６を流れる液体のフローレート（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送液部５２０の圧力を制御する。これにより、対象成分を含む検体や試薬を検体処理チップ１００に供給する際の供給圧力を正確に制御できる。
コネクタ４００は、後述する検体処理装置５００の蓋６２１に設けられている。コネクタ４００は、送液管５２６と接続している。コネクタ４００は、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２０は、バルブ５２２の構成例を示す。バルブ５２２は、弁６０１により、液体リザーバー５２３からの液体の送出と、液体リザーバー５２３への液体の流入を制御する。
バルブ５２２は、たとえば、電磁バルブである。バルブ５２２は、コイル６０２を備える。コイル６０２は、コイル６０２に流れる電流により発生する磁界によって、プランジャ６０３を開位置と閉位置との間で動かす。制御部５３０は、コイル６０２に流れる電流を制御する。プランジャ６０３の移動に応じて、弁６０１が送液管５２６を開閉する。
バルブ５２２は、図１９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。
制御部５３０は、流体モジュール２００の組み合わせに基づいて、送液部５２０のそれぞれのバルブ５２２の開閉を制御する。これにより、それぞれのバルブ５２２を介して、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。そして、それぞれのバルブ５２２の開閉タイミングを制御するだけで、容易に、複数の液体や試薬を所望のタイミングで検体処理チップ１００に供給できる。
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。これにより、フローレートを一定に保った状態での経過時間や、液体の注入量に基づいて、検体処理チップ１００内への液体の供給量を正確に制御できる。その結果、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各種液体の定量供給が可能となる。なお、制御部５３０は、たとえば、検体処理チップ１００内での液体の流れの画像解析の結果に基づいて、各バルブ５２２を開けるタイミングを決定してもよい。
（送液管の構成例）
検体処理装置５００は、たとえば、液体リザーバー５２３ａとバルブ５２２ａの間、および、バルブ５２２ａとコネクタ４００の間に図示されたように、コネクタ４００の穴４０２の数に対応する数の送液管５２６ａを有する。図１９の例では、８本の送液管５２６ａが、液体リザーバー５２３ａとバルブ５２２ａの間およびバルブ５２２ａとコネクタ４００の間にそれぞれ配置される。この場合、バルブ５２２ａは、８本の送液管５２６ａのそれぞれに対して配置される。
検体処理装置５００は、たとえば、液体リザーバー５２３ｂとバルブ５２２ｂの間、および、バルブ５２２ｂとコネクタ４００の間に図示されたように、コネクタ４００の穴４０２に対して分岐する送液管５２６ｂを有してもよい。図１９の例では、１本の送液管５２６ｂが液体リザーバー５２３ｂとバルブ５２２ｂの間に配置され、この送液管５２６ｂはコネクタ４００の穴４０２のそれぞれに対して分岐する。
（液体リザーバーおよび検体保持部の構成例）
図２１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２１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。
液体リザーバー５２３および検体保持部５２４は、蓋６１３により気密封止される。蓋６１３には、送液管５２６が設けられており、蓋６１３で液体リザーバー５２３を封止することで、検体や試薬の容器６１１に送液管５２６が挿入される。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。ポンプ５２１により、蓋６１３で封止された液体リザーバー５２３内の圧力が調整される。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。
各液体リザーバー５２３に格納すべき液体は、流体モジュール２００の組み合わせやアッセイ方法に応じて異なる。制御部５３０は、たとえば、流体モジュール２００の組み合わせに基づいて、液体を収容すべき液体リザーバー５２３と、液体リザーバー５２３に収容する液体の種別とを決定し、決定された液体リザーバー５２３および収容する液体の種別を報知する。報知は、たとえば、検体処理装置５００のモニタ５３１や検体処理装置５００に接続されたコンピュータのモニタ（図示せず）に、液体を収容すべき液体リザーバー５２３と、その液体リザーバー５２３に格納する液体の種類とを表示するなどの方法により行うことができる。これにより、使用者の誤操作を抑止することができる。
図２２および図２３は、液体リザーバー用の蓋６１３の構成例を示す。
図２２に例示された蓋６１３は、ヒンジ６１４により検体処理装置本体５０１と接続される。蓋６１３は、ヒンジ６１４の回転により移動して、液体リザーバー５２３または検体保持部５２４の内部を開閉できる。蓋６１３に設けられた送液管５２６は、少なくとも一部がラバーチューブ等により構成され、蓋６１３の開閉に応じて変形可能である。
図２３に例示された蓋６１３は、検体処理装置本体５０１と脱着可能である。蓋６１３が検体処理装置本体５０１に装着されると、蓋６１３のコネクタ６１５と、検体処理装置５００側のコネクタ５０２とが接続し、蓋６１３とバルブ５２２との間の送液管５２６が連結される。
蓋６１３が検体処理装置５００と着脱可能なので、送液管５２６が汚れ等で劣化した場合に、蓋６１３を交換するだけで送液管５２６のメンテナンスが可能となる。
（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２４および図２５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。
図２４に例示された蓋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に設けられた送液管５２６は、少なくとも一部がラバーチューブ等により構成され、蓋６２１の開閉に応じて変形可能である。
蓋６２１は、検体処理チップ１００上の所定の位置に設けられるポート（１１０または１２０）に液体を注入するためのコネクタ４００を含んでもよい。ポートは、たとえば液体や試薬の注入用のポート１１０として機能する基板流路３１０や、液体回収用のポート１２０として機能する基板流路３１０である。バルブ５２２から延びる送液管５２６の先端が、コネクタ４００の穴４０２と接続する。コネクタ４００を介して、検体処理チップ１００と送液管５２６との間で液体が移送される。これにより、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とを接続できる。
図２５に例示された蓋６２１は、検体処理装置本体５０１に対して着脱可能である。
蓋６２１が検体処理装置本体５０１に対して装着されると、蓋６２１のコネクタ６２３と、検体処理装置５００のコネクタ５０３とが接続し、蓋６２１とバルブ５２２の間の送液管５２６が連結される。また、蓋６２１のコネクタ４００が検体処理チップ１００のポートと接続する。コネクタ５０３、６２３および４００を介して、検体処理チップ１００と送液管５２６との間で液体が移送される。
このように蓋６２１を検体処理装置本体５０１と着脱可能に構成すれば、送液管５２６が汚れ等で劣化した場合に、蓋６２１を交換するだけで送液管５２６のメンテナンスが可能となる。
（コネクタの構成例）
図２６〜図２８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。
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。穴４０２にプラグ４０１（図１２等参照）を挿入することで、任意の基板流路３１０を封止できる。
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などのシール材を有する。ガスケット４０３は、ポート１１０やポート１２０と穴４０２との間での液漏れや異物混入を抑止する。
コネクタ４００により液体の注入もしくは回収が実行される基板流路３１０は、検体処理チップ１００に配置された流体モジュール２００の組み合わせに応じて異なる。そのため、全ての基板流路３１０に対してコネクタ４００を配置することは必要ではない。
たとえば、蓋６２１は、コネクタ４００を蓋６２１の内部に収容可能であってもよい。図２７の例では、蓋６２１は、複数のコネクタ４００と、複数のコネクタ４００をそれぞれ蓋６２１の内部および外部に進退させる駆動部６２４とを含む。そして、制御部５３０は、流体モジュール２００の組み合わせに基づいて蓋６２１の内部に収容するコネクタ４００を決定し、決定されたコネクタ４００の収容を蓋６２１に指示する。駆動部６２４は、制御部５３０により指定されたコネクタ４００が蓋６２１の外部に突出している場合には、蓋６２１の内部に後退させる。
この構成によれば、検体処理チップ１００の使用時に必要なコネクタ４００だけを自動的に検体処理チップ１００に接続できる。また、コネクタ４００が誤った位置に設置されることを抑止できる。
コネクタ４００は、蓋６２１に着脱可能に構成されてもよい。蓋６２１の下面を示した図２８の例では、蓋６２１は、複数のコネクタ４００を着脱可能に構成されている。検体処理装置５００の使用者は、流体モジュール２００の組み合わせに応じて、必要なコネクタ４００を蓋６２１の所定の位置に装着できる。この場合、たとえば、制御部５３０は、流体モジュール２００の組み合わせに基づいて、コネクタ４００を装着する位置を報知する。報知は、検体処理装置５００のモニタ５３１や、検体処理装置５００に接続されたコンピュータのモニタ（図示せず）に、コネクタ４００を装着すべき位置を表示するなどの方法を採用できる。これにより、簡単な構成で、検体処理チップ１００の使用時に必要なコネクタ４００だけを検体処理チップ１００に接続でき、使用者によるコネクタ４００の誤装着を抑止することができる。
〈固定器具の構成例〉
図２９〜図３１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２９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。たとえば、検体処理チップ１００は、下側の固定器具４５１に形成された位置決め部４５４によって水平方向の位置決めがされる。図２９の例では、位置決め部４５４は、凹状に窪んだ段差部により構成されている。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。
図３０は、固定器具４５１および４５２で固定された状態の検体処理チップ１００の側面図を示す。基板３００の両面に流体モジュール２００が接合された検体処理チップ１００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３１（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４５１および４５２に保持された検体処理チップ１００が設置部５１０に設置されるか、あるいは、設置部５１０に固定された固定器具４５１に検体処理チップ１００をセットして固定器具４５２を取り付けることにより、検体処理チップ１００が設置部５１０にセットされる。固定器具４５２を設置部５１０の蓋６２１に固定して、蓋６２１の設置と同時に固定器具４５２が固定器具４５１に取り付けられるようにしてもよい。
図３１に示したように、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。図３１の例では、取付穴４５７は、開口部４５５の外側で、固定器具４５２（４５１）の長辺に沿って複数設けられている。
このような固定器具４５０を設置部５１０にセットするか、または設置部５１０に予め設けておくことにより、設置部５１０は、検体処理チップ１００における対応する流体モジュール２００の配置位置に応じて、処理ユニットを設置可能に構成されている。これにより、検体処理チップ１００が備える流体モジュール２００の組み合わせに応じて、対応する処理ユニットを付け替えることが可能になる。よって、流体モジュール２００の組み合わせの異なる多様な検体処理チップ１００に応じて用途・機能を再構成可能な検体処理装置５００が得られる。
（各種処理ユニットの設置例）
図３２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。
図３２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、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、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５４３、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）、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５４５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。
これらのユニットと検体処理チップ１００とを固定器具４５１および４５２に取り付けるだけで、各ユニットと検体処理チップ１００との相対位置決めを、固定器具４５１（４５２）を介して容易に行うことができる。
取付穴４５７は、たとえば、所定のピッチＷで複数設けられる。これにより、流体モジュール２００の組み合わせが異なる検体処理チップ１００を用いる場合にも、流体モジュール２００の組み合わせに応じて、ユニットの組み合わせおよび各ユニットの位置をピッチＷ単位で自由に変更できる。ピッチＷは、たとえば基板３００の基板流路３１０のピッチＨと同じかピッチＨの整数倍にしてもよい。その場合、流体モジュール２００の位置と各ユニットの位置を容易に一致させることが可能となる。
〈ヒーターユニット〉
図３３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、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。検体処理装置５００の制御部５３０は、検体処理チップ１００に搭載された流体モジュール２００のうち、温度調節の対象となる流体モジュール２００に対応する位置にヒーター５４１が配置されるように、ヒーター５４１を移動する。
〈検出ユニット〉
図３４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３５は、検体処理チップ１００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、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に磁力を印加する。たとえば、磁石６４０は、磁力によって流体モジュール２００のチャネル２０１内の所定の位置に磁性粒子を固定する。所定の位置に固定された磁性粒子に対して洗浄用の液体を流すことによって、磁性粒子が洗浄される。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。
図示は省略するが、カメラユニット５４５や冷却ユニット５４３についても同様である。
（検体処理装置の動作）
図３６〜図３８のフローチャートにより、検体処理装置５００の動作例を説明する。
〈バルブの開閉制御〉
図３６のステップＳ１において、検体処理装置５００は、検体処理チップ１００に付与された識別情報を読み取る。識別情報は、たとえば、バーコードやＱＲコード（登録商標）の形式で付与され、検体処理装置５００は、読取部５３３により識別情報を読み取る。読み取られた情報は、制御部５３０に送られる。
識別情報は、たとえば、検体処理チップ１００に配置された流体モジュールの組み合わせに応じて決まる情報を含む。識別情報は、流体モジュールの組み合わせに加え、他の要素（たとえば、アッセイ法の種別等）の情報を含んでいてもよい。識別情報は、たとえば、以下の情報を含んでもよい。
・液体を注入する基板流路３１０のＩＤおよび位置情報
・液体を回収する基板流路３１０のＩＤおよび位置情報
・液体を注入もしくは回収する順序を表す情報
（順序は、たとえば、上記の基板流路３１０のＩＤの配列順序により表現される）
・液体を注入もしくは回収するタイミングを表す情報
（タイミングは、たとえば、液体の注入を開始してからの経過時間または注入量により表現される。タイミングは、注入する基板流路３１０のＩＤ毎に設定される。）
・検査に使用する液体（試薬等）のＩＤ
・検査に使用する液体を格納する位置を示す情報
（格納位置は、たとえば、格納する液体リザーバー５２３を示す番号などにより表現される）
ステップＳ２において、制御部５３０は、読み取られた識別情報から、バルブの開閉に関する情報を抽出する。制御部５３０は、たとえば、液体の注入または回収に関する基板流路３１０のＩＤおよび位置情報を抽出する。
ステップＳ３において、制御部５３０は、対応する情報の有無を判断する。制御部５３０は、バルブの開閉に関する情報が識別情報に含まれていない場合、ステップＳ４に進む。この場合、ステップＳ４において、制御部５３０は、検体処理装置５００のモニタ５３１や検体処理装置５００に接続されたコンピュータのモニタ（図示せず）に、バルブの開閉に関する情報の入力を促す内容を表示する。
ステップＳ３でバルブの開閉に関する情報が識別情報に含まれていた場合、制御部５３０は、ステップＳ５に進む。ステップＳ５において、制御部５３０は、読取部５３３により検体処理チップ１００から読み取られた識別情報に基づいて、送液部５２０のそれぞれのバルブ５２２の開閉を制御する。バルブの開閉に関する情報を入力部５３２を介して受け付けた場合は、制御部５３０は、入力された識別情報に基づいて、送液部５２０のそれぞれのバルブ５２２の開閉を制御する。
制御部５３０は、液体の注入または回収に関する基板流路３１０の位置に対応するバルブ５２２の開閉を制御する。制御部５３０は、液体を注入または回収に関連しない基板流路３１０の位置に対応するバルブ５２２は、検査中は常時閉じられるように制御する。
このように、流体モジュール２００の組み合わせを示す識別情報に基づいてバルブ５２２の開閉を制御するように制御部５３０を構成することによって、流体モジュール２００の組み合わせに応じて液体を注入または回収する基板流路３１０が異なっても、使用者が検体処理チップ１００を使用する度に開閉制御を行うバルブ５２２を個別に指定しなくて済むようになる。
さらに、入力部５３２に入力された識別情報に基づいて、バルブ５２２の開閉を制御するように制御部５３０を構成することによって、使用者が、検体処理チップ１００の使用時に識別情報を入力するだけで、開閉制御を行うバルブ５２２を流体モジュール２００の組み合わせに応じて変更できるようになる。このため、流体モジュール２００の組み合わせの異なる様々な種類の検体処理チップ１００を使用する場合の検体処理装置５００の利便性が向上する。
さらに、読取部５３３により検体処理チップ１００から読み取られた識別情報に基づいて、バルブ５２２の開閉を制御するように制御部５３０を構成することによって、検体処理チップ１００の使用時に識別情報を入力する必要もなくなる。このため、流体モジュール２００の組み合わせの異なる様々な種類の検体処理チップ１００を使用する場合でも、バルブ５２２の開閉に関する準備作業が不要となり検体処理装置５００の利便性が向上する。
〈バルブの開閉タイミングの制御〉
図３７は、制御部５３０がバルブ５２２を開けるタイミングを制御する場合の動作例を示す。
ステップＳ１０において、制御部５３０は、流体モジュール２００の組み合わせに基づいて、検査に使用するバルブ５２２を決定する。制御部５３０は、たとえば、図３６で説明された動作により、流体モジュール２００に液体を注入するために検体処理チップ１００上に設けられたポート１１０の位置を流体モジュール２００の組み合わせに基づいて決定する。つまり、制御部５３０は、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３１０を決定する。制御部５３０は、決定されたポート１１０の位置に基づいて、送液部５２０のそれぞれのバルブ５２２の開閉を制御する。
ステップＳ１１において、制御部５３０は、使用されないバルブ５２２を閉じる。ステップＳ１２において、制御部５３０は、検査に使用するバルブ５２２を開く順序を決定する。制御部５３０は、たとえば、上述の識別情報に含まれる情報（液体を注入もしくは回収する順序を表す情報）に基づいて、バルブ５２２を開ける順序を決定する。
ステップＳ１３において、制御部５３０は、決定した順序における最終のバルブ５２２の制御を完了したか否かを判断する。最終のバルブ５２２の制御を完了していない場合、制御部５３０は、ステップＳ１４において、検体処理チップ１００への液体注入が開始されてからの経過時間を監視する。制御部５３０は、たとえば、順序が最初のバルブ５２２を開けた時点からの経過時間を監視する。
ステップＳ１５において、制御部５３０は、検体処理チップ１００への送液タイミングになったか否かを判断する。検体処理チップ１００への送液タイミングになった場合、制御部５３０は、ステップＳ１６において、対応するバルブ５２２を開ける。制御部５３０は、たとえば、上述の経過時間が識別情報から抽出したタイミングになったか否かにより、送液タイミングを判定する。経過時間が送液タイミングに到達していない場合、制御部５３０は、ステップＳ１４に戻って経過時間を監視する。
制御部５３０は、ステップＳ１４〜Ｓ１６の動作を、検査で使用すると決定された全てのバルブ５２２に対して実行するまで繰り返す。最終のバルブ５２２の制御を完了した場合、制御部５３０は、処理を終了する。
このように、制御部５３０を、液体を注入するためのポート１１０の位置を流体モジュール２００の組み合わせに基づいて決定し、決定されたポート１１０の位置に基づいて、送液部５２０のそれぞれのバルブ５２２の開閉を制御するように構成することによって、流体モジュール２００の組み合わせを指定するだけで、液体を注入するポートの位置および対応するバルブ５２２の開閉制御が可能となる。このため、流体モジュール２００の組み合わせの異なる様々な種類の検体処理チップ１００を使用する場合の検体処理装置５００の利便性が向上する。
〈液体リザーバーへの液体の格納処理〉
図３８は、検査に使用する液体を液体リザーバーに格納する際の動作例を示す。
ステップＳ２１は、図３６のステップＳ１と同様の動作である。
ステップＳ２２において、制御部５３０は、読み取られた識別情報から、液体リザーバー５２３に関する情報を抽出する。制御部５３０は、たとえば、検査に使用する液体（試薬等）を示す情報と検査に使用する液体を格納する位置を示す情報を抽出する。
ステップＳ２３において、制御部５３０は、対応する情報の有無を判断する。液体リザーバー５２３に関する情報が識別情報に含まれていない場合、ステップＳ２４において、制御部５３０は、液体を入れる液体リザーバー５２３と、液体リザーバー５２３に入れる液体とが不明である旨を、モニタ５３１に表示する。表示は、検体処理装置５００に接続されたコンピュータのモニタ（図示せず）により行ってもよい。
関連する情報が識別情報に含まれている場合、ステップＳ２５において、制御部５３０は、抽出された情報に基づいて、液体を入れる液体リザーバー５２３と、その液体リザーバー５２３に入れる液体の種別とを、モニタ５３１に表示する。液体リザーバー５２３と液体の種別とを表示することにより、使用者による誤操作が抑止される。表示は、検体処理装置５００に接続されたコンピュータのモニタ（図示せず）により行ってもよい。
［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３９は、エマルジョンＰＣＲアッセイのフローの例を示す。図４０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Ｓ３１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４０（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Ｓ３２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４０（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Ｓ３３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Ｓ３３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４０（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Ｓ３３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Ｓ３４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Ｓ３４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４０（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Ｓ３５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Ｓ３４において磁性粒子上でＤＮＡを増幅後、ステップＳ３５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Ｓ３６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Ｓ３６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Ｓ３７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Ｓ３７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４０（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Ｓ３８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Ｓ３９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。
（検体処理チップの構成例〈エマルジョンＰＣＲアッセイ〉）
図４１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４１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。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。第１流体モジュール２５０の第１処理工程および第２流体モジュール２６０の第２処理工程は、エマルジョン形成工程（第１工程）、エマルジョンＰＣＲ工程（第２工程）、エマルジョンブレーク工程（第３工程）、洗浄工程（第４工程）およびハイブリダイゼーション工程（第５工程）のうちから選択された連続する２つの処理工程の各々である。これにより、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の各流体モジュールを、それぞれの流体モジュールが実施する処理工程に適した構造に最適化することができる。
〈Ｐｒｅ−ＰＣＲ〉
図４２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。流体モジュール２００Ａは、精密なＳｉ金型だけでなく、切削金型でも成形可能である。
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４３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。そのため、流体モジュール２００Ｂは、たとえばフォトリソグラフィとエッチングで製造された精密なＳｉ金型等によって成形される。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、０．５μｍ−３μｍである。接続部２０３ｂおよび２０３ｃに送液するために、ポンプ５２１は、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、圧力Ｐ（１０００ｍｂａｒ≦Ｐ≦１００００ｍｂａｒ）を付加する。
ポンプ５２１に付加された圧力への耐性を高めるため、本実施例では、基板３００の厚さｄを２ｍｍ以上にすることが好ましい。たとえば送液の圧力を８０００ｍｂａｒ程度にすると、基板３００が薄すぎる場合には割れが生じるおそれがある。基板３００の厚さｄを２ｍｍ以上にすることにより、基板３００の割れが抑止される。
図４４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４４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の液滴が形成される。液滴は、たとえば約６０万個／ｍｉｎ〜約１８００万個／ｍｉｎ（約１万個／ｓｅｃ〜約３０万個／ｓｅｃ）の割合で形成される。このように高速で液滴を形成するためには、高い圧力を検体処理チップ１００に印加する必要がある。上記の通り、基板３００の厚みｄの設定や、基板３００の材料の選定により、容易に、高い圧力に耐える基板３００を得ることが可能である。さらに、基板３００に設けた基板流路３１０を液体注入用のポート１１０として用いることにより、検体処理チップ１００の液体注入用のポート１１０の耐圧力性能を、容易に高めることが可能である。基板流路３１０を厚み方向の貫通孔などの単純な形状に形成することも、耐圧力性能を高める点で効果的である。
なお、図４４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４５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。図４５の場合、チャネル２０２ａから混合液が流入し、チャネル２０２ｂからオイルが流入する。オイルの流れのせん断力により、混合液がオイル中で液滴となり、エマルジョンが形成される。
〈ＰＣＲ〉
図４６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。流体モジュール２００Ｃは、精密なＳｉ金型だけでなく、切削金型でも成形可能である。
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。即ち、チャネル２０２は、エマルジョンＰＣＲに要するサーマルサイクル数に応じて形成される。エマルジョンＰＣＲのサーマルサイクル数は、たとえば、４０サイクル程度に設定される。したがって、図４６では簡略化して図示しているが、チャネル２０２は、各温度ゾーンＴＺ１〜ＴＺ３を４０回程度横切るように、サイクル数に応じた回数分の往復形状あるいは蛇行形状に形成される。
図４６に示すように、それぞれの液滴内のＤＮＡは、チャネル２０２を流れる過程で増幅される。増幅されたＤＮＡを含む液滴は、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。
〈エマルジョンブレーク〉
図４７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は、複数の液体を混合する機能を有する。流体モジュール２００Ｄ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。流体モジュール２００Ｄは、精密なＳｉ金型だけでなく、切削金型でも成形可能である。
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が破壊される。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。
〈洗浄（１次洗浄）〉
図４８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。流体モジュール２００Ｅは、精密なＳｉ金型だけでなく、切削金型でも成形可能である。
図４９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。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。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、磁性粒子が互いに固着して塊状になることが抑止される。
１次洗浄工程では、アルコールを含む洗浄液が用いられる。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。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４２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４２において、磁石６４０（図４９参照）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４８参照）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。
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。
〈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４８参照）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。
〈検出〉
２次洗浄後の標識物質を含む磁性粒子は、たとえばフローサイトメーターや画像解析により検出される。フローサイトメーターで検出するため、標識物質を含む磁性粒子は、たとえば、検体処理装置５００から回収され、別個に設けられたフローサイトメーターに移送される。また、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５０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。第１流体モジュール２５０の第１処理工程および第２流体モジュール２６０の第２処理工程は、第１工程、第２工程および第３工程のうちから選択された連続する２つの処理工程の各々である。これにより、単一細胞解析に用いられる検体処理チップ１００の各流体モジュールを、それぞれの流体モジュールが実施する処理工程に適した構造に最適化することができる。
流体モジュール２００Ｄの構成（材質やチャネル高さ等）は、図４７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。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。
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内に溶出する。
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、液滴内で細胞から溶出したＤＮＡが増幅される。液滴内で細胞から溶出されたタンパク質を酵素と変更／基質の反応等によって検出しても良い。
（免疫測定〈Ｄｉｇｉｔａｌ ＥＬＩＳＡ〉）
上述の検体処理チップ１００を用いて免疫測定を実施する例を説明する。免疫測定は、血液などに含まれる抗原や抗体などのタンパク質を対象成分とする。図５１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５２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５２の場合、エマルジョン中の個々の液滴が微小区画となる。検体処理チップ１００により、図５２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。第１流体モジュール２５０の第１処理工程および第２流体モジュール２６０の第２処理工程は、第１工程、第２工程、第３工程および第４工程のうちから選択された連続する２つの処理工程の各々である。これにより、Ｄｉｇｉｔａｌ ＥＬＩＳＡアッセイに用いられる検体処理チップ１００の各流体モジュールを、それぞれの流体モジュールが実施する処理工程に適した構造に最適化することができる。
流体モジュール２００Ａ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４８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。
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、個々の液滴に包含された対象成分の一分子単位の検出が可能となる。
（ＰＣＲアッセイ）
上述の検体処理チップ１００を用いてＰＣＲアッセイを実施する例を説明する。
図５３は、ＰＣＲアッセイに用いられる検体処理チップ１００の構成例を示す。
流体モジュール２００Ｄにおいて、対象成分である核酸と遺伝子増幅用試薬とが混合される。たとえばクランプＰＣＲ法による変位遺伝子の増幅では、選択的に変異型遺伝子に結合するプローブを含む遺伝子増幅用試薬と対象成分とが混合される。混合された試料が、接続部２０３ｄから、隣接する流体モジュール２００Ｃに移送される。流体モジュール２００Ｃにおいて、連続流体内でヒーター５４１の温度制御によりＰＣＲが実施される。図５３の例では、小型の検体処理チップ１００を用いた簡便なリアルタイムＰＣＲが可能となるので、患者の治療現場で検査や診断を行うＰｏｉｎｔ ｏｆ ｃａｒｅ （ＰＯＣ）向けの小型チップが実現可能となる。
検体処理チップ１００を用いたアッセイは、上記の例に限られず、流体モジュール２００の組み合わせにより検体処理チップ１００が他のどのようなアッセイ用に構成されてもよい。
（検体処理チップのリザーバー）
図５４は、検体処理チップ１００に液体を貯留するためのリザーバーを設けた例を示す。
図５４の構成例では、基板３００は、流体モジュール２００の流路２０１と接続するポート１１０、１２０を含み、検体処理チップ１００は、基板３００の表面上にポート１１０、１２０と接続するように設けられたリザーバー７５０を備える。リザーバー７５０は、流体モジュール２００に導入する液体を貯留するためのリザーバー７５０ａまたは流体モジュール２００から送り出される液体を貯留するためのリザーバー７５０ｂを含む。図５４の構成例では、リザーバー７５０が基板３００の上面である第１面３０１に設けられている。
リザーバー７５０は、流体モジュール２００に供給する検体や試薬などの液体を貯留し、または、流路２０１での処理を経て流体モジュール２００から送り出された液体を貯留するためのものである。流体モジュール２００に導入する液体を貯留するためのリザーバー７５０ａを設ける場合、リザーバー７５０ａが基板３００の表面上に配置されるので、流体モジュール２００に用いる液体を、ピペッターを用いてリザーバー７５０に簡便に投入することができる。リザーバー７５０ａが検体処理チップ１００の表面上に配置されるので、ピペッターを用いるユーザが、液体をリザーバー７５０ａ内に容易に分注できる。流体モジュール２００から送り出される液体を貯留するためのリザーバー７５０ｂを設ける場合、流路での処理を終えた液体を、次の処理に移るまで貯留させておくことができる。次の処理のためにリザーバー７５０ｂから液体を取り出す作業も、ピペッターを用いて容易におこなうことができる。
対象成分を含んだ検体を貯留するためのリザーバー７５０を検体処理チップ１００に設けることによって、検体処理装置５００の送液管５２６などの送液経路を利用することなく、検体をリザーバー７５０から流体モジュール２００に送り込むことができる。検体処理装置５００の送液管５２６を利用して検体を流体モジュール２００に送り込む場合、送液管５２６中に残留した検体が、次に処理を行う他の検体と混ざる可能性がある。このため、検体処理装置５００の送液管５２６を利用して検体を流体モジュール２００に送り込む場合、検体処理を行う度に送液管５２６内を洗浄する処理を行うとか、送液管５２６を交換するようにすることが望ましい。検体処理チップ１００がリザーバー７５０を備える構成では、検体を検体処理装置５００側から送り込む必要がないため、送液管５２６の洗浄や、送液管５２６の交換を行うことなく、検体処理チップ１００へ検体を送り込む際のコンタミネーションを防止できる。流体モジュール２００での処理を終えた検体を含む液体を回収する場合も、検体を含む液体を、検体処理装置５００の送液管５２６を利用して送り出すことなく、検体処理チップ１００のリザーバー７５０に貯留することができる。そのため、送液管５２６の洗浄や、送液管５２６の交換を行うことなく、検体処理チップ１００から検体を回収する際のコンタミネーションを防止できる。
リザーバー７５０が検体処理チップ１００に設けられる構成では、流体モジュール２００に供給する液体を貯留する構造と、流体モジュール２００との間の液体の移動距離を極力短縮できる。たとえば、検体処理装置５００の検体保持部５２４（図１９参照）から送液管５２６を介して検体を送り込む構成では、検体保持部５２４と流体モジュール２００との間を送液管５２６やコネクタ４００などを介して接続するため、リザーバー７５０が検体処理チップ１００に設けられる構成と比較して、液体の移動距離が長くなる。そのため、リザーバー７５０が検体処理チップ１００に設けられる構成では、液体の移動距離を短縮できる分、検体処理装置５００による送液制御の応答性を向上させることができる。
リザーバー７５０は、ポート上で基板３００に接合されている。リザーバー７５０の接合方法には、基板３００と流体モジュール２００との接合方法と同様の、固相接合や接着剤を用いるなどの接合方法が採用できる。リザーバー７５０は、基板３００に一体形成されてもよい。
流体モジュール２００に導入する液体を貯留するためのリザーバー７５０ａは、流体モジュール２００に液体を導入するためのポート１１０上に形成される。流体モジュール２００から送り出される液体を貯留するためのリザーバー７５０ｂは、流体モジュール２００から液体を送り出すためのポート１２０上に形成される。
リザーバー７５０は、貯留する液体に応じた容積を有する。リザーバー７５０は、筒状形状の一端でポートと接続され、他端が開放されている。図５４では、リザーバー７５０は、開放された他端側から供給される液体を貯留できる。
リザーバー７５０は、上部にポートの径より大きい開口が形成されている。このようにすることにより、ピペッターによるリザーバー７５０の内部へのアクセスが容易になる。そのため、リザーバー７５０ａに対して、流体モジュール２００に用いる液体を、使用者がピペッターを用いて極めて容易に分注することができる。同様に、リザーバー７５０ｂから、使用者がピペッターを用いて、処理を終えた液体の吸引を極めて容易に行うことができる。
図５４の構成例では、たとえば、リザーバー７５１が、検体を処理するための試薬を貯留するリザーバー７５０ａであり、リザーバー７５２が、対象成分を含む検体を貯留するリザーバー７５０ａである。リザーバー７５３が、複数の流体モジュール２００（第１流体モジュール２５０および第２流体モジュール２６０）を通過して送り出される試料回収用のリザーバー７５０ｂである。
また、検体処理チップ１００は、ポート上に、検体処理チップ１００に液体を導入するための導入管７６０ａまたは検体処理チップ１００から液体を導出するための導出管７６０ｂを有する。導入管７６０ａは、液体を導入するためのポート１１０上で基板３００に接合され、導出管７６０ｂは、液体を送り出すためのポート１２０上で基板３００に接合されている。図５４の構成例では、導入管７６０ａを介して、検体処理に用いる各種の試薬や洗浄液などの液体が供給される。導出管７６０ｂを介して、複数の流体モジュール２００の流路２０１を通過した液体が排出される。
〈検体処理チップの流路構成例〉
図５５は、リザーバー７５０を備えた検体処理チップ１００に設けられる流体モジュール２００の構成例を示す。図５５の検体処理チップ１００は、たとえば、エマルジョンブレークに用いる流体モジュール２００Ｄと、１次洗浄、ハイブリダイゼーションおよび２次洗浄に用いる流体モジュール２００Ｅとを備える。
流体モジュール２００Ｄと、流体モジュール２００Ｅとは、図５４に示した基板３００の接続流路３５０を介して、ＤＮＡを含む液体の流入側からこの順で直列的に接続されている。
図５５の構成例では、たとえば、流体モジュール２００Ｄの接続部２０３ｂがリザーバー７５２（図５４参照）と接続されており、ＤＮＡを含むエマルジョンが接続部２０３ｂから流入する。接続部２０３ａは、導入管７６０ａ（図５４参照）と接続されており、エマルジョンブレーク用の試薬、流体モジュール２００Ｅでの１次洗浄に用いる洗浄液、および２次洗浄に用いる洗浄液が流入する。接続部２０３ａは、複数種類の液体が供給される共通の接続部となっている。接続部２０３ｃは、リザーバー７５１（図５４参照）と接続されており、流体モジュール２００Ｅで用いられる標識物質を含む試薬が供給される。洗浄液や標識物質は、流体モジュール２００Ｄの他端側の接続部２０３ｄを介して流体モジュール２００Ｅ側に流入する
流体モジュール２００Ｅの接続部２０３ｅには、基板３００の接続流路３５０を介して、エマルジョンブレーク工程後の液体や、洗浄液および標識物質を含む試薬がそれぞれ流入する。接続部２０３ｆは、リザーバー７５３（図５４参照）と接続されており、１次洗浄、ハイブリダイゼーションおよび２次洗浄が行われた後の液体が接続部２０３ｆを介して送り出される。接続部２０３ｇは、導出管７６０ｂ（図５４参照）と接続されており、第１洗浄および第２洗浄で用いる洗浄液が接続部２０３ｇを介して排出される。
（検体処理装置）
図５６は、図５４に示した検体処理チップ１００を用いる検体処理装置５００の構成例を示す。
検体処理装置５００の各液体リザーバー５２３ａ、５２３ｂ、・・・、には、複数の流体モジュール２００に供給する試薬や洗浄液が貯留される。この構成例では、検体を保持する検体保持部５２４（図１９参照）を検体処理装置５００に設ける代わりに、検体保持部として機能するリザーバー７５０が、検体処理チップ１００のポート１１０上に形成されている。
また、検体保持部５２４に限らず、他の試薬についても、液体リザーバー５２３に代えて、リザーバー７５０を検体処理チップ１００のポート１１０上に設置してもよい。その場合、検体や試薬をポート１１０上から流体モジュール２００へ直接導入することができる。
送液部５２０は、検体処理チップ１００の表面上に設けられ、かつ、流体モジュール２００の流路２０１と接続されたリザーバー７５０と接続可能に構成されている。制御部５３０は、リザーバー７５０に圧力を供給し、リザーバー７５０に収容された液体を流体モジュール２００に送液するように、送液部５２０を制御する。これにより、検体処理装置５００の送液管５２６などの送液経路を利用することなく、検体をリザーバー７５０から流体モジュール２００に送り込むことができる。検体処理装置５００の送液管５２６を利用して検体を流体モジュール２００に送り込む場合、送液管５２６中に残留した検体が、次に処理を行う他の検体と混ざる可能性がある。このため、検体処理装置５００の送液管５２６を利用して検体を流体モジュール２００に送り込む場合、検体処理を行う度に送液管５２６内を洗浄する処理を行うとか、送液管５２６を交換するようにすることが望ましい。検体処理チップ１００がリザーバー７５０を備える構成では、検体を検体処理装置５００側から送り込む必要がないため、送液管５２６の洗浄や、送液管５２６の交換を行うことなく、検体処理チップ１００へ検体を送り込む際のコンタミネーションを防止できる。
送液部５２０が、検体処理チップ１００のリザーバー７５０に収容された液体を流体モジュール２００に送液する構成では、流体モジュール２００に供給する液体を貯留する構造と、流体モジュール２００との間の液体の移動距離を極力短縮できる。たとえば、検体処理装置５００の検体保持部５２４（図１９参照）から送液管５２６を介して検体を送り込む構成では、検体保持部５２４と流体モジュール２００との間を送液管５２６やコネクタ４００などを介して接続するため、リザーバー７５０が検体処理チップ１００に設けられる構成と比較して、液体の移動距離が長くなる。そのため、液体の移動距離を短縮できる分、検体処理装置５００による送液制御の応答性を向上させることができる。
図５６では、検体処理装置５００は、ポンプ５２１とバルブ５２２との間、およびバルブ５２２とリザーバー７５０との間に、それぞれエア経路５２７を有している。ポンプ５２１は、エア経路５２７を介してリザーバー７５０に圧力を付与することにより、リザーバー７５０から流体モジュール２００内に液体を流入させることができる。
〈検体処理チップとの接続構造〉
図５７は、設置部５１０に設置された検体処理チップ１００と、設置部５１０に対応する蓋６２１に設けられたコネクタ４００とを示す。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。検体処理チップ１００のすべてのリザーバー７５０、導入管７６０ａおよび導出管７６０ｂと、対応するエア経路５２７および送液管５２６とを個別に接続可能なコネクタ４００が構成できる。蓋６２１を閉じることにより、送液管５２６およびエア経路５２７と検体処理チップ１００の各部とが、コネクタ４００を介して一括で接続される。
コネクタ４００は、バルブ５２２または流量センサ５２５を備えていてもよい。図５７のコネクタ４００内には、バルブ５２２および流量センサ５２５が設けられている。これにより、バルブ５２２と検体処理チップ１００の流路２０１との間の経路を短くすることができるので、バルブ５２２の開閉による送液制御の応答性を向上させることができる。
コネクタ４００は、試薬を貯留するリザーバー７５１に接続されるバルブ５２２、対象成分を含む検体を貯留するリザーバー７５２に接続されるバルブ５２２、およびバルブ５２２への経路上に配置された流量センサ５２５を含む。図５７では、バルブ５２２が三方弁となっており、ポンプ５２１からの圧力を、リザーバー７５１またはリザーバー７５２に選択的に供給できる。
コネクタ４００は、導入管７６０ａに接続される送液管５２６の流量センサ５２５を含む。コネクタ４００は、複数の送液管５２６と接続されている。コネクタ４００は、これらの複数の送液管５２６を１系統にまとめて、導入管７６０ａと接続する。検体処理装置５００は、各送液管５２６のバルブ５２２の開閉によって、それぞれの液体を導入管７６０ａに選択的に供給できる。
この他、コネクタ４００は、試料回収用のリザーバー７５３と接続されるバルブ５２２および流量センサ５２５、導出管７６０ｂと接続されるバルブ５２２および流量センサ５２５をそれぞれ含む。検体処理装置５００は、開閉するバルブ５２２の選択によって、流路２０１中の液体をリザーバー７５３または導出管７６０ｂへ選択的に排出できる。
〈処理ユニット〉
図５７では、設置部５１０と設置部５１０に対応する蓋６２１との両方に、処理ユニットを設けている。
蓋６２１は、検体処理チップ１００における対応する流体モジュール２００の配置位置に応じて、設置部５１０に設置された処理ユニットとは異なる処理ユニットを含む。これにより、複数の流体モジュール２００のうちのいずれか１つに対応させて、蓋６２１側と、設置部５１０側との両方に処理ユニットを設置できる。たとえば設置部５１０側だけに複数の処理ユニット並べて配置する場合、複数の処理ユニットを配置するためのスペースが必要となり、検体処理装置５００の設置面積が大きくなる。蓋６２１側と、設置部５１０側との両方に処理ユニットを設置する場合には、対応する流体モジュール２００に対して上下に重なる位置に、それぞれの処理ユニットを配置できるので、検体処理装置５００の設置面積が大型化するのが抑制できる。また、設置部５１０に設ける処理ユニットは、検体処理チップ１００の下面に近づけて配置することができ、蓋６２１に設ける処理ユニットは、検体処理チップ１００の上面に近づけて配置することができる。そのため、対応する流体モジュール２００に対して複数の処理ユニットを近づけることができる。その結果、たとえば処理ユニットによって流体モジュール２００に外部から加温や集磁などの処理を行う場合に、効率よく熱や磁力を流体モジュール２００に作用させることができる。そのため、検体処理チップ１００の処理を効率的に行うことができる。
たとえば、蓋６２１は、流体モジュール２００内の液体を加温するためのヒーター５４１を含む。設置部５１０には、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が設置されている。処理ユニットの組み合わせは、図示した例に限られない。たとえば、上記したヒーター５４１、磁石ユニット５４２、冷却ユニット５４３、検出部５４４、カメラユニット５４５のうち、いずれか１つを設置部５１０に設置し、他のいずれか１つを蓋６２１に設けてもよい。
図５７の構成例では、ヒーター５４１および磁石ユニット５４２は、共に、検体処理チップ１００の少なくともいずれかの流体モジュール２００と重なる位置に配置されている。つまり、ヒーター５４１が検体処理チップ１００の上面側に配置され、磁石ユニット５４２が検体処理チップ１００の下面側に配置される。
たとえば図５５に示した流体モジュール２００Ｄと、流体モジュール２００Ｅとを備える検体処理チップ１００では、ヒーター５４１および磁石ユニット５４２は、共に、流体モジュール２００Ｅと重なる位置に配置される。これにより、磁石ユニット５４２によって流体モジュール２００Ｅ中の磁性粒子を集磁しながら、１次洗浄、ハイブリダイゼーション、２次洗浄を行える。そして、ハイブリダイゼーションにおいては、ヒーター５４１によって所定温度に加温することにより、磁性粒子上のＤＮＡと標識物質が結合する。
標識物質は、たとえば、対象成分であるＤＮＡに相補的なＤＮＡからなるプローブに、蛍光物質を結合させたものである。検出対象のＤＮＡは、所定温度に加温された状態で、一本鎖に変性する。ハイブリダイゼーションを行う際の所定温度は、一般に７０℃程度とされる。一本鎖のＤＮＡおよびプローブは、約７０℃から約５０℃〜約４０℃まで温度を低下させることにより、結合する。ヒーター５４１は、たとえば流体モジュール２００Ｅ内の液体を約７０℃に加温し、その後加温を停止して液体の温度を低下させる。液体の温度をたとえば室温程度まで低下させる過程で、ＤＮＡと標識物質とが結合する。
図５７では、ヒーター５４１は、直接、またはコネクタ４００を介して、蓋６２１に設置される。ヒーター５４１は、下面側に発熱部を有し、検体処理チップ１００の上面側から流体モジュール２００の温度調節を行う。磁石ユニット５４２は、たとえば設置部５１０に設置された検体処理チップ１００の下面側に、移動可能な磁石６４０を含む。
図５８は、検体処理装置５００の外観を示した模式図である。検体処理装置５００は、検体処理装置本体５０１とヒンジ６２２により検体処理装置本体５０１と接続された蓋６２１とを含む。
図５８の構成例では、箱状の検体処理装置本体５０１の上面に、設置部５１０が配置されている。設置部５１０の下部に、磁石ユニット５４２が配置されている。また、検体処理装置本体５０１の内部に、複数のポンプ５２１を含んだポンプユニット５６０が配置されている。図５８では詳細な図示を省略するが、第１流体モジュール２５０および第２流体モジュール２６０を含んだ１２チャンネルの流路２０１を備えた検体処理チップ１００が、設置部５１０にセットされている。
蓋６２１の下面には、コネクタ４００およびヒーター５４１が設けられている。蓋６２１を閉じることにより、コネクタ４００には、１２チャンネルの流路２０１の各々に設けられたリザーバー７５０、導入管７６０ａおよび導出管７６０ｂが、一括で接続される。
（リザーバーの設置位置の変形例）
図５４の構成例では、リザーバー７５０が基板３００の第１面３０１に設けられていたが、リザーバー７５０が基板３００の下面である第２面３０２に設けられてもよい。図５９は、リザーバー７５０が基板３００の第２面３０２に設けられた構成例を示す。
図５９では、リザーバー７５０は、基板３００の第２面３０２に設けられたリザーバー７５４を含む。リザーバー７５４は、流体モジュール２００から液体を送り出すためのポート１２０、流体モジュール２００に液体を導入するためのポート１１０、および、空気経路となるポート７７０とそれぞれ接続されている。
図５９のように、リザーバー７５０は、検体処理チップ１００の入口のポートまたは出口のポートに設置できるほか、検体処理チップ１００の途中位置に配置できる。つまり、リザーバー７５０は、複数の流体モジュール２００の間に配置してよい。この場合、上流側の流体モジュール２００から流出する液体を一旦貯留した後で、下流側の流体モジュール２００へ液体を供給できる。この例では、リザーバー７５４が、第１流体モジュール２５０と第２流体モジュール２６０との間に設置されている。
これにより、第１流体モジュール２５０での液体の流速と、第２流体モジュール２６０での液体の流速とを、異ならせることができる。たとえば第１流体モジュール２５０の第１流路２５１と第２流体モジュール２６０の第２流路２６１とが連続している場合、最後尾の液体が第１流体モジュール２５０の第１流路２５１から排出されるときには、先頭の液体は第２流体モジュール２６０の第２流路２６１中を流れている状態になる場合がある。その場合、第１流体モジュール２５０の第１流路２５１から液体が全て排出されるまでは、第２流体モジュール２６０での流速を自由に制御できない。第１流体モジュール２５０と第２流体モジュール２６０との間でリザーバー７５４に一旦回収することで、第２流体モジュール２６０での流速を自由に設定できる。
それぞれの流体モジュール２００において、液体の流速は、流体モジュール２００によって実施される処理の内容や、流路２０１の形状および寸法などによって異なる。複数の流体モジュール２００の間にリザーバー７５０を配置する場合、リザーバー７５０は、液体の流速範囲が大きく異なる２つの流体モジュール２００の間に配置するのが好ましい。たとえば図３９に示したエマルジョンＰＣＲアッセイでは、エマルジョン形成工程において、ＤＮＡと試薬の混合液と、分散媒体とによって液滴を形成する。そのため、エマルジョン形成に用いられる流体モジュール２００Ｂでは、混合液および分散媒体の両方の流量が加算されることにより、流路中の流速が高くなる。
一方、エマルジョンブレーク工程では、液滴を効率よく破壊するためには、液滴が分散したエマルジョンの流量を、エマルジョンブレーク用の試薬に対して流量を小さくすることが好ましい。つまり、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では、エマルジョンの流速を相対的に低くすることが好ましい。流体モジュール２００Ｂで流速が高くなったエマルジョンが、エマルジョンＰＣＲに用いられる流体モジュール２００Ｃを通過して、流体モジュール２００Ｄに流れ込むため、流体モジュール２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄを直列で接続すると、流体モジュール２００Ｄでエマルジョンの流速を低くすることが困難になる場合がある。そこで、流体モジュール２００Ｂと流体モジュール２００Ｃとの間、または、流体モジュール２００Ｃと流体モジュール２００Ｄとの間にリザーバー７５０することが好ましい。これにより、流体モジュール２００Ｂでの流速と、流体モジュール２００Ｄでの流速とを独立して制御できるようになるため、それぞれの処理に適した流速で処理を実行することができる。
図５９では、入口側のリザーバー７５１に圧力を供給し、空気経路となるポート７７０に接続されたバルブ５２２を開放すると、リザーバー７５１内の液体が第１流体モジュール２５０へ供給される。リザーバー７５１に供給する圧力を制御することにより、第１流体モジュール２５０内での流速が制御される。出口側のリザーバー７５３と接続されるバルブ５２２を閉鎖しておくことにより、第１流体モジュール２５０を通過した液体がリザーバー７５４内に回収され、第２流体モジュール２６０側には送液されない。
図６０に示すように、入口側のリザーバー７５１に接続されるバルブ５２２を閉鎖し、出口側のリザーバー７５３と接続されるバルブ５２２を開放して、空気経路となるポート７７０からリザーバー７５４に圧力を供給すると、リザーバー７５４内の液体が第２流体モジュール２６０へ供給される。リザーバー７５４に供給する圧力を制御することにより、第２流体モジュール２６０内での流速が制御される。第２流体モジュール２６０を通過した液体は、リザーバー７５３内に回収される。
図５４および図５９では、リザーバー７５０を検体処理チップ１００の表面上に設けた例を示したが、図６１および図６２は、リザーバー７５５を、検体処理チップ１００の下面側の設置部５１０上に配置した例を示す。図６１は、設置部５１０に検体処理チップ１００を設置し、蓋６２１を閉じた状態を示し、図６２は、設置部５１０、検体処理チップ１００および蓋６２１を分離させて示している。
リザーバー７５５は、上方に開口しており、検体処理チップ１００の下面または固定器具４５０の下面と当接して開口が塞がれる。流体モジュール２００に導入する液体を貯留するためのリザーバー７５５ａ内には、エア経路５２７と接続された接続管７８０ａと、ポート１１０を介して流体モジュール２００の流路２０１と接続された接続管７８０ｂとが配置される。送液部５２０によりエア経路５２７から圧力を供給することにより、リザーバー７５５ａ内の液体を接続管７８０ｂから流体モジュール２００内に押し出すことができる。
流体モジュール２００から送り出される液体を貯留するためのリザーバー７５５ｂ内には、ポート１２０を介して流体モジュール２００の流路２０１と接続された接続管７８０ｃが配置される。送液部５２０からの圧力により、流体モジュール２００を通過した液体が接続管７８０ｃを介してリザーバー７５５ｂ内に流入する。リザーバー７５５ｂ内の空気は、コネクタ４００の空気経路７８２に排出される。
図５７と同様、バルブ５２２の開閉により、送液管５２６からの液体供給のオンオフや、圧力供給を行うエア経路５２７の選択ができる。また、バルブ５２２の開閉により、洗浄液などの排液経路７８１とリザーバー７５５ｂとのいずれかに液体を送り出すことができる。
図６１および図６２の構成例では、リザーバー７５５が検体処理チップ１００とは別個に設けられて設置部５１０に設置されるので、リザーバー７５５だけを単独で取り扱うことができる。ユーザは、流体モジュール２００に導入する液体をリザーバー７５５ａに注入して設置部５１０にセットし、空のリザーバー７５５ｂを設置部５１０にセットした後で、検体処理チップ１００を設置部５１０にセットする。検体処理装置５００による処理の終了後に、検体処理チップ１００を設置部５１０から取り外せば、処理済みの試料を収容したリザーバー７５５ｂを単独で取り出して他の検出器や処理装置などにセットできる。
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。
１００：検体処理チップ、１１０、１２０：ポート、２００：流体モジュール、２０５：第１層、２０６：第２層、２１１：流路、２１３：接続部、２１４：流路、２１０：流体モジュール、２２０：流体モジュール、２２１：流路、２２３：接続部、２２４：流路、２５０：第１流体モジュール、２５１：第１流路、２６０：第２流体モジュール、２６１：第２流路、３００：基板、３０１：第１面、３０２：第２面、３１０：基板流路、４００：コネクタ、５００：検体処理装置、５０１：検体処理装置本体、５１０：設置部、５２０：送液部、５２１：ポンプ、５２２：バルブ、５２３：液体リザーバー、５２５：流量センサ、５３０：制御部、５３２：入力部、５３３：読取部、６２１：蓋、６２４：駆動部、７５０：リザーバー、７５０ａ：流体モジュールに導入する液体を貯留するためのリザーバー、７５０ｂ：流体モジュールから送り出される液体を貯留するためのリザーバー

Claims (62)

  1. 検体処理装置に設置され、前記検体処理装置により供給される検体中の対象成分に対して、複数の処理工程を含む検体処理を実行するための検体処理チップであって、
    前記検体処理装置により供給される検体中の対象成分に対して、第１処理工程を実行するための第１流路を備える第１流体モジュールと、
    前記第１処理工程が実行された対象成分に対して、第２処理工程を実行するための第２流路を備える、前記第１流体モジュールとは別部品の第２流体モジュールと、
    前記第１流体モジュールと前記第２流体モジュールとが表面上にそれぞれ設置される基板と、
    前記基板に設置された前記第１流体モジュールと前記基板に設置された前記第２流体モジュールとを接続し、前記第１流路から前記第２流路に前記対象成分を移動させるための接続流路とを備え、
    前記基板は、前記検体処理装置と接続され、前記複数の処理工程の少なくとも１つで用いられる検査用の液体を注入するための接続口を含み、
    前記接続口は、前記基板に設置された流体モジュールの流路と接続している、検体処理チップ。
  2. 前記第１処理工程と前記第２処理工程とは、互いに異なる処理工程である、請求項１に記載の検体処理チップ。
  3. 前記複数の処理工程は、
    前記対象成分である核酸と、前記核酸の増幅反応のための試薬と、前記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第１工程、
    前記第１工程により形成された前記液滴中の前記核酸を増幅する第２工程
    前記第２工程による前記核酸の増幅産物を担持した前記担体を含む前記液滴を破壊する第３工程、
    前記第３工程における破壊により前記液滴から取り出された前記担体を集める第４工程、
    前記第４工程により集められた前記担体上の前記増幅産物と標識物質とを反応させる第５工程、を含み、
    前記第１処理工程および前記第２処理工程は、前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程、前記第４工程および前記第５工程のうちから選択された連続する２つの処理工程の各々である、請求項１または２に記載の検体処理チップ。
  4. 前記複数の処理工程は、
    抗原抗体反応により前記対象成分と担体とを結合させた免疫複合体を形成する第１工程、
    前記第１工程により形成された前記免疫複合体と、標識物質とを反応させる第２工程、
    前記第２工程により前記標識物質が結合した前記免疫複合体と、前記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第３工程、
    前記第３工程により形成された液滴中の前記標識物質に対して前記基質を反応させる第４工程、を含み、
    前記第１処理工程および前記第２処理工程は、前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程および前記第４工程のうちから選択された連続する２つの処理工程の各々である、請求項１または２に記載の検体処理チップ。
  5. 前記複数の処理工程は、
    前記対象成分である細胞と、前記細胞中の核酸の増幅反応のための試薬とを混合する第１工程、
    前記第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第２工程、
    前記第２工程によって前記液滴中で前記細胞から溶出した核酸を前記液滴中で増幅する第３工程、を含み、
    前記第１処理工程および前記第２処理工程は、前記第１工程、前記第２工程および前記第３工程のうちから選択された連続する２つの処理工程の各々である、請求項１または２に記載の検体処理チップ。
  6. 前記接続流路は、前記基板に一体形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
  7. 前記基板の前記接続流路は、前記基板上に配置された前記第１流路に対応する位置に設けられ、前記基板を厚み方向に貫通する貫通孔である、請求項６に記載の検体処理チップ。
  8. 前記貫通孔は、所定のピッチで前記基板に複数形成されている、請求項７に記載の検体処理チップ。
  9. 前記第１流体モジュールは、前記基板の第１面に配置され、
    前記第２流体モジュールは、前記基板の前記第１面とは反対の第２面に配置され、
    前記第１流体モジュールの前記第１流路は、前記基板の前記接続流路を介して、前記第２流体モジュールの前記第２流路に接続されている、請求項６〜８のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
  10. 前記第１流体モジュールは、前記基板の第１面に配置され、
    前記第２流体モジュールは、前記基板の前記第１面とは反対の第２面に配置され、
    前記第１流体モジュールの前記第１流路および前記第２流体モジュールの前記第２流路の少なくとも一方は、流路の一方の接続部から他方の接続部に向かう方向とは逆方向に引き回された形状を有する、請求項６〜９のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
  11. 前記第１流体モジュールおよび前記第２流体モジュールは、共に、前記基板の第１面に配置され、
    前記基板の第２面に配置され、前記接続流路を有する接続モジュールをさらに備え、
    前記第１流体モジュールの前記第１流路は、前記基板および前記接続モジュールのそれぞれの前記接続流路を介して、前記第２流体モジュールの前記第２流路に接続されている、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
  12. 前記第１流体モジュールは、前記第１流路と、他の流体モジュールまたは前記検体処理装置との間で液体を移送するための前記接続流路とを一体的に含み、
    前記第２流体モジュールは、前記第２流路と、他の流体モジュールまたは前記検体処理装置との間で液体を移送するための前記接続流路とを一体的に含み、
    前記第１流路は、前記第１流体モジュールの前記接続流路および前記第２流体モジュールの前記接続流路の少なくとも一方を介して前記第２流路と接続されている、請求項６〜１１のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
  13. 前記第１流体モジュールおよび前記第２流体モジュールは、それぞれ、前記第１流路または前記第２流路が形成された第１層と、前記接続流路が形成された第２層とを含む、請求項１２に記載の検体処理チップ。
  14. 前記検査用の液体を注入するための接続口は、前記基板を厚み方向に貫通する貫通孔であり、前記基板の一方の表面側から、他方の表面側に配置された流体モジュールの流路に接続している、請求項１に記載の検体処理チップ。
  15. 前記基板は、前記検体処理チップの品質監視のために前記検体処理チップから液体を回収するための接続口を含み、
    前記液体を回収するための接続口は、前記第１流体モジュールの前記第１流路および前記第２流体モジュールの前記第２流路の少なくとも一方と接続している、請求項６〜１３および１５のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
  16. 前記液体を回収するための接続口は、前記基板を厚み方向に貫通する貫通孔であり、前記基板の一方の表面側から、他方の表面側に配置された前記第１流体モジュールの前記第１流路または前記第２流体モジュールの前記第２流路に接続している、請求項１６に記載の検体処理チップ。
  17. 前記第１流体モジュールと前記第２流体モジュールとは、互いに異なる材料により形成されている、請求項１〜１３および１５〜１７のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
  18. 前記第１流体モジュールと前記第２流体モジュールとは、前記第１処理工程および前記第２処理工程の各々に応じた材質の材料により構成されている、請求項１８に記載の検体処理チップ。
  19. 前記第１流路と前記第２流路とは、互いに異なる形状を有する、請求項１〜１３および１５〜１９のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
  20. 前記第１流路と前記第２流路とは、それぞれ、前記基板の厚み方向における高さが異なる、請求項２０に記載の検体処理チップ。
  21. 前記第１流路と前記第２流路とは、それぞれ、前記第１処理工程および前記第２処理工程の各々に応じた高さを有する、請求項２１に記載の検体処理チップ。
  22. 前記第１流路および前記第２流路の一方は、１０μｍ以上２０μｍ以下の流路高さを有し、前記第１流路および前記第２流路の他方は、５０μｍ以上５００μｍ以下の流路高さを有する、請求項２１または２２に記載の検体処理チップ。
  23. 前記第１流体モジュールと前記第２流体モジュールとは、それぞれ、前記基板と固相接合により接着されている、請求項１〜１３および１５〜２３のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
  24. 前記基板は、ガラスにより形成されている、請求項１〜１３および１５〜２４のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
  25. 前記基板の厚さは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である、請求項１〜１３および１５〜２５のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
  26. 前記検査用の液体を注入するための接続口は、前記検体を注入するための接続口を含み、
    前記第１流体モジュールおよび前記第２流体モジュールは、それぞれ、前記検体を注入するための接続口を介した前記検体処理装置からの圧力供給により、前記第１流路および前記第２流路における液体の移送を行うように構成されている、請求項１〜１３および１５〜２６のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
  27. 前記基板の表面上に前記接続口と接続するように設けられた、前記流体モジュールに導入する液体を貯留するためのリザーバーまたは前記流体モジュールから送り出される液体を貯留するためのリザーバーを備える、請求項１〜１３および１５〜２７のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
  28. 前記リザーバーは、上部に前記接続口の径より大きい開口が形成されている、請求項２８に記載の検体処理チップ。
  29. 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、
    複数の処理工程を実行するための、別部品として構成された複数の流体モジュールと、前記複数の流体モジュールが表面上にそれぞれ設置された基板と、を備えた前記検体処理チップを設置する設置部と、
    前記設置部にセットされる前記検体処理チップに対して開閉可能に設けられ、前記基板に設けられた接続口に接続するためのコネクタを含む蓋と、
    前記コネクタを介して、前記検体処理チップに前記対象成分を含む検体および試薬を供給して、圧力により前記検体処理チップ内の液体を移送するための送液部と、
    前記複数の流体モジュールの組み合わせに基づき、前記複数の処理工程の順序に従って、前記検体処理チップ内に前記検体および試薬を供給し、それぞれの前記流体モジュールに移送するように、前記送液部を制御する制御部とを備える、検体処理装置。
  30. 前記送液部は、
    液体を駆動するための圧力を制御するポンプと、
    前記液体に対する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、
    前記制御部は、前記流体モジュールの組み合わせに基づいて、前記送液部のそれぞれの前記バルブの開閉を制御する、請求項３０に記載の検体処理装置。
  31. 前記制御部は、前記流体モジュールの組み合わせを示す識別情報に基づいて、前記送液部のそれぞれの前記バルブの開閉を制御する、請求項３１に記載の検体処理装置。
  32. 前記検体処理チップに付与された情報を読み取るための読取部をさらに備え、
    前記制御部は、前記読取部により前記検体処理チップから読み取られた前記識別情報に基づいて、前記送液部のそれぞれの前記バルブの開閉を制御する、請求項３２に記載の検体処理装置。
  33. 情報入力を受け付ける入力部をさらに備え、
    前記制御部は、前記入力部に入力された前記識別情報に基づいて、前記送液部のそれぞれの前記バルブの開閉を制御する、請求項３２または３３に記載の検体処理装置。
  34. 前記制御部は、
    前記接続口の位置を前記流体モジュールの組み合わせに基づいて決定し、
    決定された前記接続口の位置に基づいて、前記送液部のそれぞれの前記バルブの開閉を制御する、請求項３１または３２に記載の検体処理装置。
  35. 前記制御部は、前記検体処理チップ内に液体を注入してからの経過時間または前記検体処理チップ内への液体の注入量に基づいて、前記バルブを開くタイミングを制御する、請求項３１〜３５のいずれか１項に記載の検体処理装置。
  36. 前記送液部の各々は、前記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を備え、
    前記制御部は、前記流量センサ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前記送液部の圧力を制御する、請求項３０〜３６のいずれか１項に記載の検体処理装置。
  37. 前記蓋は、検体処理装置本体に対して着脱可能である、請求項３０に記載の検体処理装置。
  38. 前記蓋は、複数の前記コネクタと、前記複数のコネクタをそれぞれ前記蓋の内部および外部に進退させる駆動部とを含み、
    前記制御部は、前記流体モジュールの組み合わせに基づいて前記蓋の内部に収容する前記コネクタを決定し、決定された前記コネクタの収容を前記蓋に指示する、請求項３９に記載の検体処理装置。
  39. 前記蓋は、複数の前記コネクタを着脱可能に構成されており、
    前記制御部は、前記流体モジュールの組み合わせに基づいて、前記コネクタを装着する位置を報知する、請求項３０に記載の検体処理装置。
  40. 前記送液部は、
    前記検体処理チップに注入する液体を収容するための液体リザーバーを含み、
    前記制御部は、
    前記流体モジュールの組み合わせに基づいて、液体を収容すべき前記液体リザーバーと、前記液体リザーバーに収容する液体の種別とを決定し、
    決定された前記液体リザーバーおよび前記収容する液体の種別を報知する、請求項３０〜３７および３９〜４１のいずれか１項に記載の検体処理装置。
  41. 前記複数の流体モジュールの少なくともいずれかに対応して設けられ、対応する前記流体モジュールにより処理工程を実施する際に作動させる処理ユニットをさらに備え、
    前記設置部は、前記検体処理チップにおける対応する前記流体モジュールの配置位置に応じて、前記処理ユニットを設置可能に構成されている、請求項３０〜３７および３９〜４２のいずれか１項に記載の検体処理装置。
  42. 前記蓋は、前記検体処理チップにおける前記対応する流体モジュールの配置位置に応じて、前記設置部に設置された前記処理ユニットとは異なる前記処理ユニットを含む、請求項４３に記載の検体処理装置。
  43. 前記処理ユニットは、前記流体モジュール内の液体を加温するためのヒータ、前記流体モジュール内の液体に磁力を作用させるための磁石ユニット、前記流体モジュール内の液体を冷却するための冷却ユニット、前記検体処理チップ内で前記対象成分の検出を行うための検出ユニット、前記流体モジュール内の液体を撮影するためのカメラユニット、のうちから選択されるユニットである、請求項４３または４４に記載の検体処理装置。
  44. 前記送液部は、前記検体処理チップの表面上に設けられ、かつ、前記流体モジュールの流路と接続されたリザーバーと接続可能に構成され、
    前記制御部は、前記リザーバーに圧力を供給し、前記リザーバーに収容された液体を前記流体モジュールに送液するように、前記送液部を制御する、請求項３０〜３７および３９〜４５のいずれか１項に記載の検体処理装置。
  45. 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、
    検体中の前記対象成分に対して第１処理工程を実行するための第１流体モジュールと、前記第１処理工程が実行された前記対象成分に対して第２処理工程を実行するための、前記第１流体モジュールとは別部品の第２流体モジュールとが、基板の表面上にそれぞれ設置された前記検体処理チップを、設置するための設置部と、
    前記設置部にセットされる前記検体処理チップに対して開閉可能に設けられ、前記基板に設けられた接続口に接続するためのコネクタを含む蓋と、
    前記コネクタを介して、前記検体処理チップに前記対象成分を含む検体を供給して移送するための送液部と、
    前記検体処理チップ内の液体が、前記第１流体モジュールと前記第２流体モジュールとに、順番に接続流路を介して移送されるように、前記送液部を制御する制御部とを備える、検体処理装置。
  46. 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、
    検体中の前記対象成分に対して第１処理工程を実行するための第１流体モジュールと、前記第１処理工程が実行された前記対象成分に対して第２処理工程を実行するための、前記第１流体モジュールとは別部品の第２流体モジュールとが、基板の表面上にそれぞれ設置された前記検体処理チップに対して、前記基板に設けられた接続口を介して前記対象成分を含む検体を供給し、
    前記検体処理チップ内の検体を、前記第１流体モジュールに移送して前記第１処理工程を実行し、
    前記第１流体モジュール内の前記対象成分を接続流路を介して前記第２流体モジュールに移送し、前記第１処理工程が実行された前記対象成分に対して前記第２処理工程を実行する、検体処理方法。
  47. 検体処理装置に設置され、前記検体処理装置により供給される検体中の対象成分に対して、複数の処理工程を含む検体処理を実行するための検体処理チップであって、
    前記検体処理装置により供給される検体中の対象成分に対して、第１処理工程を実行するための第１流路を備える第１流体モジュールと、
    前記第１処理工程が実行された対象成分に対して、第２処理工程を実行するための第２流路を備える、前記第１流体モジュールとは別部品の第２流体モジュールと、
    前記第１流体モジュールと前記第２流体モジュールとが第１面上にそれぞれ設置され、前記第１流体モジュールと接続する第１貫通孔と、前記第２流体モジュールと接続する第２貫通孔とを有する基板と、
    前記基板の前記第１面と反対側の第２面上に設置され、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とを接続し、前記第１流路から前記第２流路に前記対象成分を移動させるための接続流路とを備える、検体処理チップ。
  48. 検体処理装置に設置され、前記検体処理装置により供給される検体中の対象成分に対して、複数の処理工程を含む検体処理を実行するための検体処理チップであって、
    前記検体処理装置により供給される検体中の対象成分に対して、前記対象成分である核酸と、前記核酸の増幅反応のための試薬と、前記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第１処理工程を実行するための第１流路を備える第１流体モジュールと、
    前記第１処理工程が実行された対象成分に対して、前記第１処理工程により形成された前記液滴中の前記核酸を増幅する第２処理工程を実行するための第２流路を備える、前記第１流体モジュールとは別部品の第２流体モジュールと、
    前記第１流体モジュールと前記第２流体モジュールとが表面上にそれぞれ設置される基板と、
    前記第１流体モジュールと前記第２流体モジュールとを接続し、前記第１流路から前記第２流路に前記対象成分を移動させるための接続流路とを備える、検体処理チップ。
  49. 前記第１流体モジュールと前記第２流体モジュールとは、互いに異なる材料により形成されている、請求項４９または５０に記載の検体処理チップ。
  50. 前記第１流体モジュールと前記第２流体モジュールとは、前記第１処理工程および前記第２処理工程の各々に応じた材質の材料により構成されている、請求項５１に記載の検体処理チップ。
  51. 前記第１流路と前記第２流路とは、互いに異なる形状を有する、請求項４９〜５２のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
  52. 前記第１流路と前記第２流路とは、それぞれ、前記基板の厚み方向における高さが異なる、請求項５３に記載の検体処理チップ。
  53. 前記第１流路と前記第２流路とは、それぞれ、前記第１処理工程および前記第２処理工程の各々に応じた高さを有する、請求項５３に記載の検体処理チップ。
  54. 前記第１流路および前記第２流路の一方は、１０μｍ以上２０μｍ以下の流路高さを有し、前記第１流路および前記第２流路の他方は、５０μｍ以上５００μｍ以下の流路高さを有する、請求項５４または５５に記載の検体処理チップ。
  55. 前記第１流体モジュールと前記第２流体モジュールとは、それぞれ、前記基板と固相接合により接着されている、請求項４９〜５６のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
  56. 前記基板は、ガラスにより形成されている、請求項４９〜５７のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
  57. 前記基板の厚さは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である、請求項４９〜５８のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
  58. 前記検体を注入するための接続口をさらに備え、
    前記第１流体モジュールおよび前記第２流体モジュールは、それぞれ、前記検体を注入するための接続口を介した前記検体処理装置からの圧力供給により、前記第１流路および前記第２流路における液体の移送を行うように構成されている、請求項４９〜５９のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
  59. 前記基板は、前記流体モジュールの流路と接続する接続口を含み、
    前記基板の表面上に前記接続口と接続するように設けられた、前記流体モジュールに導入する液体を貯留するためのリザーバーまたは前記流体モジュールから送り出される液体を貯留するためのリザーバーを備える、請求項４９〜６０のいずれか１項に記載の検体処理チップ。
  60. 前記リザーバーは、上部に前記接続口の径より大きい開口が形成されている、請求項６１に記載の検体処理チップ。
  61. 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、
    検体中の前記対象成分に対して第１処理工程を実行するための第１流体モジュールと、前記第１処理工程が実行された前記対象成分に対して第２処理工程を実行するための、前記第１流体モジュールとは別部品の第２流体モジュールとが、基板の第１面上にそれぞれ設置され、前記第１流体モジュールと接続する前記基板の第１貫通孔と、前記第２流体モジュールと接続する前記基板の第２貫通孔とを接続する接続流路が、前記基板の前記第１面とは反対側の第２面上に設置された前記検体処理チップに前記対象成分を含む検体を供給し、
    前記検体処理チップ内の検体を、前記第１流体モジュールに移送して前記第１処理工程を実行し、
    前記第１流体モジュール内の前記対象成分を前記接続流路を介して前記第２流体モジュールに移送し、前記第１処理工程が実行された前記対象成分に対して前記第２処理工程を実行する、検体処理方法。
  62. 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、
    検体中の前記対象成分に対して第１処理工程を実行するための第１流体モジュールと、前記第１処理工程が実行された前記対象成分に対して第２処理工程を実行するための、前記第１流体モジュールとは別部品の第２流体モジュールとが、基板の表面上にそれぞれ設置された前記検体処理チップに前記対象成分を含む検体を供給し、
    前記検体処理チップ内の検体を、前記第１流体モジュールに移送して、前記対象成分である核酸と、前記核酸の増幅反応のための試薬と、前記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前記第１処理工程を実行し、
    前記第１流体モジュール内の前記対象成分を接続流路を介して前記第２流体モジュールに移送し、前記第１処理工程が実行された前記対象成分に対して、前記第１処理工程により形成された前記液滴中の前記核酸を増幅する前記第２処理工程を実行する、検体処理方法。
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