JP7207325B2 - 流体デバイス - Google Patents

Description

本発明は、流体デバイスに関するものである。

近年、体外診断分野における試験の高速化、高効率化、および集積化、又は、検査機器の超小型化を目指したμ－ＴＡＳ（Micro-Total Analysis Systems）の開発などが注目を浴びており、世界的に活発な研究が進められている。

μ－ＴＡＳは、少量の試料で測定、分析が可能なこと、持ち運びが可能となること、低コストで使い捨て可能なこと等、従来の検査機器に比べて優れている。
更に、高価な試薬を使用する場合や少量多検体を検査する場合において、有用性が高い方法として注目されている。

μ－ＴＡＳの構成要素として、流路と、該流路上に配置されるポンプとを備えたデバイスが報告されている（非特許文献１）。このようなデバイスでは、該流路へ複数の溶液を注入し、ポンプを作動させることで、複数の溶液を流路内で混合する。

特開２００５－６５６０７号公報

Jong Wook Hong, Vincent Studer, Giao Hang, W French Anderson and Stephen R Quake,Nature Biotechnology 22, 435 - 439 (2004)

本発明の第１の態様に従えば、溶液が導入される流路と、前記溶液が収容され前記溶液が流れる方向の長さが前記長さと直交する幅よりも大きく前記溶液を前記流路に供給するリザーバーと、を備え、前記リザーバーは、第１方向に沿って線状に延び前記第１方向と交差する第２方向に間隔をあけて配置された複数の第１流路と、 前記第２方向に沿って線状に延び隣り合う第１流路毎に一端側同士の接続と他端側同士の接続とが前記第２方向に沿って交互に切り替わる第２流路と、を有して前記第２方向に沿って蛇行する蛇行流路を含み、前記第１流路、前記第２流路の各長さをＬ（ｍ）、前記表面張力をγ（Ｎ／ｍ）、前記溶液の密度をρ（ｋｇ／ｍ^３）、重力を含む前記溶液に加わる加速度をＧ（ｍ／ｓ^２）、前記第１流路及び前記第２流路の濡縁長さをＷｐ（ｍ）、前記第１流路及び前記第２流路の断面積をＡ（ｍ^２）、後退接触角をα（°）、前進接触角をβ（°）とすると、Ｌ≦（γ×Ｗｐ×（ｃｏｓα－ｃｏｓβ））／（ρ×Ａ×Ｇ）の関係を満足する、流体デバイスが提供される。

本発明の第２の態様に従えば、溶液が導入される流路と、前記溶液が収容され前記溶液が流れる方向の長さが前記長さと直交する幅よりも大きく前記溶液を前記流路に供給するリザーバーと、を備え、前記リザーバーは基板に設けられており、前記長さ及び前記幅と直交する厚さ方向に前記基板を貫通する第１貫通孔及び第２貫通孔間の距離よりも長い流路長に形成され迂回して第１貫通孔と第２貫通孔とを接続する迂回流路を備え、前記第１貫通孔と第２貫通孔との距離をＬ（ｍ）、前記表面張力をγ（Ｎ／ｍ）、前記溶液の密度をρ（ｋｇ／ｍ^３）、重力を含む前記溶液に加わる加速度をＧ（ｍ／ｓ^２）、前記迂回流路の濡縁長さをＷｐ（ｍ）、前記迂回流路の断面積をＡ（ｍ^２）、後退接触角をα（°）、前進接触角をβ（°）とすると、Ｌ≦（γ×Ｗｐ×（ｃｏｓα－ｃｏｓβ））／（ρ×Ａ×Ｇ）の関係を満足する、流体デバイスが提供される。

本発明の第３の態様に従えば、溶液が導入される流路と、前記溶液が収容されており、前記溶液が流れる方向の長さが前記長さと直交する幅よりも大きく前記溶液を前記流路に供給するリザーバーと、を備え、前記リザーバーは基板に設けられており、前記長さ及び前記幅と直交する厚さ方向に前記基板を貫通する第１貫通孔及び第２貫通孔間の距離よりも長い流路長に形成され迂回して第１貫通孔と第２貫通孔とを接続する迂回流路を備え、前記収容されている溶液の前記第１貫通孔側の界面と前記第２貫通孔側の界面との距離をＬ（ｍ）、前記表面張力をγ（Ｎ／ｍ）、前記溶液の密度をρ（ｋｇ／ｍ^３）、重力を含む前記溶液に加わる加速度をＧ（ｍ／ｓ^２）、前記迂回流路の濡縁長さをＷｐ（ｍ）、前記迂回流路の断面積をＡ（ｍ^２）、後退接触角をα（°）、前進接触角をβ（°）とすると、Ｌ≦（γ×Ｗｐ×（ｃｏｓα－ｃｏｓβ））／（ρ×Ａ×Ｇ）の関係を満足する、流体デバイスが提供される。

一実施形態の流体デバイスの正面図である。 一実施形態の流体デバイスを模式的に示した平面図である。 図２におけるIII－III線に沿う断面図である。 図２におけるIV-IV線に沿う断面図である。 リザーバ層１９Ａが形成された基板９の下面図である。 リザーバー２９Ａの長さ方向に沿った断面図である。 リザーバー２９Ａの部分拡大図である。 リザーバー２９Ａの部分拡大図である。 リザーバー２９Ａの部分拡大図である。 第２実施形態に係るリザーバー２９Ｄの概略的な平面図である。 第２実施形態に係るリザーバー２９Ｄの変形例を示す概略的な平面図である。 一実施形態のリザーバー供給システムの断面模式図である。 一実施形態の流路供給システムの断面模式図である。 一実施形態の流体デバイスの概略的な平面図。 一実施形態のリザーバー層を模式的に示した下面図。 一実施形態の流体デバイスの概略的な平面図。 一実施形態の流体デバイスの概略的な平面図。 一実施形態の流体デバイスの概略的な平面図。 一実施形態の流体デバイスの概略的な平面図。 一実施形態のリザーバーの変形例を示す平面図。 一実施形態の流体デバイスの概略的な平面図。 一実施形態の流体デバイスの概略的な平面図。

以下、流体デバイスの実施の形態を、図１から図１９を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限られない。

（流体デバイスの第１実施形態）
図１は、一実施形態の流体デバイス１の正面図である。図２は、流体デバイス１を模式的に示した平面図である。なお、図２においては、透明な上板６について、下側に配置された各部を透過させた状態で図示する。

本実施形態の流体デバイス１は、検体試料に含まれる検出対象である試料物質を免疫反応および酵素反応などにより検出するデバイスを含む。試料物質は、例えば、核酸、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ペプチド、タンパク質、細胞外小胞体などの生体分子である。

図２に示すように、流体デバイス１は、基材５と、複数のバルブＶ、Ｖｉ、Ｖｏと、を備える。

図１に示すように、基材５は、上板（第２基板）６、下板（第３基板）８、および基板９を有する。本実施形態の上板６、下板８および基板９は、樹脂材料から構成される。上板６、下板８および基板９を構成する樹脂材料としては、ポリプロピレン、ポリカーボネイト等が例示される。また、本実施形態において、上板６および下板８は、透明な材料から構成される。なお、上板６、下板８および基板９を構成する材料は、限定されない。

以下の説明においては、上板（例、蓋部、流路の上部又は下部、流路の上面又は底面）６、下板（例、蓋部、流路の上部又は下部、流路の上面又は底面）８および基板９は水平面に沿って配置され、上板６は基板９の上側に配置され、下板８は基板９の下側に配置されるものとして説明する。ただし、これは、説明の便宜のために水平方向および上下方向を定義したに過ぎず、本実施形態に係る流体デバイス１の使用時の向きを限定しない。

上板６、基板９および下板８は、水平方向に沿って延びる板材である。上板６、基板９および下板８は、上下方向に沿ってこの順で積層されている。基板９は、上板６の下側において上板６に積層される。また、下板８は、上板６と反対側の面（下面９ａ）において基板９に積層される。基材５は、上板６、下板８および基板９を接着等の接合手段により接合して一体化することにより製造される。
なお、以下の説明において、上板６、基板９および下板８を積層させる方向を単に積層方向と呼ぶ。本実施形態において、積層方向は、上下方向である。

図１に示すように、上板６には、貫通孔３７と、空気孔３５と、複数のバルブ保持孔３４と、が設けられている。貫通孔３７、空気孔３５およびバルブ保持孔３４は、上板６を板厚方向に貫通する。

貫通孔３７は、後段において説明するように、基板９の貫通孔（第１貫通孔）３８の直上に位置し、貫通孔３８に繋がる。すなわち、積層方向から見て、貫通孔３７と、貫通孔３８とは、互いに重なる。貫通孔３７と貫通孔３８は、注入孔３２を構成する。貫通孔３７は、注入孔３２の開口を構成する。すなわち、上板６には、注入孔３２の開口が位置する。

空気孔３５は、上板６において廃液槽７の直上に位置する。空気孔３５は、廃液槽７を外部に繋げる。後段において説明するように、空気孔３５には、吸引装置（負圧付与装置）５６を接続することができる。

バルブ保持孔３４は、バルブＶ、Ｖｉ、Ｖｏを保持する。バルブＶ、Ｖｉ、Ｖｏは、上板６と基板９との間に設けられた流路１１を閉塞可能に構成されている。

図３は、図２におけるIII－III線に沿う流体デバイス１の断面図である。
図３に示すように、基板９は、上面（第１面）９ｂと下面（第２面）９ａとを有する。上板６は、基板９の上面９ｂ側に位置する。下板８は、基板９の下面９ａ側に位置する。

基板９は、下面９ａ側にリザーバー層１９Ａを含む。リザーバー層１９Ａには、複数のリザーバー２９が設けられる。また、基板９は、上面９ｂ側に反応層１９Ｂを含む。反応層１９Ｂには、流路１１と、廃液槽７と、が設けられる。

図２に示すように、積層方向から見て、流路１１の少なくとも一部とリザーバー２９の少なくとも一部とは、互いに重なり合う様に配置される。本実施形態によれば、基板９の上面９ｂ側と下面９ａ側とにそれぞれ流路１１とリザーバー２９とを配置することで、積層方向から見て、流路１１とリザーバー２９を重ねて配置できる。これにより、流体デバイス１を小型化できる。

基板９には、上下方向に貫通する供給孔（第２貫通孔）３９および貫通孔３８が設けられる。供給孔３９は、リザーバー２９と流路１１とを繋ぐ。リザーバー２９に貯留された溶液は、供給孔３９を介して流路１１に供給される。

図４は、図２におけるIV-IV線に沿う流体デバイス１の断面図である。
貫通孔３８は、上板６の貫通孔３７と繋がって注入孔３２を構成する。注入孔３２は、リザーバー２９を外部に繋げる。溶液は、注入孔３２を介してリザーバー２９に充填される。

図５は、基板９の下面図である。図５に示されるように、リザーバ層１９Ａは、基板９の下面９ａに配置された複数（図５では３つ）の流路型のリザーバー２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃを有する（以下の説明では、適宜代表的にリザーバー２９と称する）。流路型のリザーバーとは、幅よりも長さが大きい細長い流路で構成されているリザーバーである。各リザーバー２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃは、それぞれ互いに独立して溶液を収容可能である。各リザーバー２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃは、それぞれ下面９ａの面内方向（例、下面９ａの面内の一方向又は複数方向、下面９ａの面方向と平行な方向、など）に形成された、基板９を上板６側から視たときに、線状の窪み（例、凹部、溝）によって構成される。

リザーバー２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃは、線状の窪みが左右に折り返しながら所定方向に沿って蛇行する蛇行流路を有している。リザーバー２９Ａについて説明すると、リザーバー２９Ａは、図５における上下方向である第１方向に沿って線状に延び、第１方向と直交する図５における左右方向である第２方向に間隔をあけて平行配置された複数（図５では５つ）の第１直線部２９Ａ１と、隣り合う第１直線部（第１流路）２９Ａ１の端部同士の接続箇所を第１直線部２９Ａ１の一端側と他端側とで交互に繰り返して接続する第２直線部（第２流路）２９Ａ２とを含む蛇行形状に形成されている。また、リザーバー２９Ｂ、２９Ｃについても、リザーバー２９Ａと同様に蛇行形状に形成されている。なお、第１直線部（第１流路）２９Ａ１と第２直線部（第２流路）２９Ａ２とは、直交である必要はなく、交差していればよい。第１直線部２９Ａ１と第２直線部２９Ａ２とが、直交している場合には、第１流路と第２流路とを平行配置することができるため、大容量を保持できる流路をコンパクトかつ簡便に作成することができる。

（溶液の静止条件）
流体デバイス１においては、上述した試料物質の検出処理前にリザーバー２９Ａには溶液Ｓが収容されているが、リザーバー２９Ａが溶液Ｓで満たされている状態ではなく末端に空気（気泡）が含まれている場合がある。この状態の流体デバイス１が保存時あるいは移送時に傾いたり、天地が逆の姿勢となって溶液Ｓに力（加速度）が加わることでリザーバー２９Ａにおいて溶液Ｓを連続体として保持することが困難になる可能性がある。特に、後述するとおりリザーバー２９Ａの流路の断面積が大きい場合には、溶液Ｓに加速度が加わることによって、溶液Ｓの中に気泡が混入しやすい。溶液Ｓが連続体として保持されずに、リザーバー２９Ａに線状に保持された溶液Ｓの中途に気泡が存在した場合、リザーバー２９Ａから供給孔３９を介して流路１１に供給した溶液Ｓに気泡が含まれる可能性がある。このことにより、例えば、流路１１を所定長さに区画しても溶液Ｓを所定量に定量できない。また、混入した気泡が対象物質の反応や検出の妨げになる。そこで、溶液Ｓをリザーバー２９Ａに対して相対的に静止させるための条件を考慮してリザーバー２９Ａを設定することが重要である。

図６は、一例として、リザーバー２９Ａの長さ方向に沿った断面図である。図６においては、リザーバー２９Ａに溶液Ｓが収容された状態が模式的に示されている。リザーバー２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃについては同様の構成であるため、図６を参照してリザーバー２９Ａにおける溶液の静止条件について説明する。

図６において、ｇは重力加速度（ｍ／ｓ^２）であり、リザーバー２９Ａは、重力加速度ｇが加わる方向（鉛直方向下向き）に対して角度視θｇ（°）交差する方向に延びている。ａは、重力以外に溶液Ｓに加わる加速度（ｍ／ｓ^２）であり、リザーバー２９Ａが延びる方向に沿って加速度ａが加わる。Ａは、リザーバー２９Ａの断面積（ｍ^２）である。Ｗｐは、リザーバー２９Ａの長さ方向と直交する断面における周長である濡縁長さ（ｍ）である。また、溶液Ｓの密度をρ（ｋｇ／ｍ^３）、溶液Ｓの表面張力をγ（Ｎ／ｍ）、リザーバー２９Ａにおける溶液Ｓの液体長をＬ（ｍ）とする。リザーバー２９Ａの長さ方向一方側（図６では右側）において、溶液Ｓに働く圧力をＰｒ（Ｎ／ｍ^２）、溶液Ｓの接触角をθｒ（°）とし、リザーバー２９Ａの長さ方向他方側（図６では左側）において、溶液Ｓに働く圧力をＰｌ（Ｎ／ｍ^２）、溶液Ｓの接触角をθｌ（°）とする。

溶液Ｓに働く加速度による力Ｆａ（Ｎ）は、下式（１）で表される。
Ｆａ＝ρ×Ａ×Ｌ×（ａ＋ｇ×ｃｏｓθｇ） …（１）
溶液Ｓに働く圧力による力Ｆｐ（Ｎ）は、下式（２）で表される。
Ｆｐ＝－Ａ×（Ｐｒ－Ｐｌ） …（２）
溶液Ｓに働く表面張力による力Ｆｓ（Ｎ）は、下式（３）で表される。
Ｆｓ＝γ×Ｗｐ×（ｃｏｓθｒ－ｃｏｓθｌ） …（３）
式（１）～（３）から、溶液Ｓに働く力Ｆ（Ｎ）は、下式（４）で表される。
Ｆ＝Ｆａ＋Ｆｐ＋Ｆｓ …（４）

ここで、溶液Ｓが向きｘ（図６では右側）に変位する場合、後退接触角をα（°）、前進接触角をβ（°）、溶液Ｓの変位時の表面張力による力Ｆｓ０は、下式（５）で表される。
Ｆｓ０＝γ×Ｗｐ×（ｃｏｓα－ｃｏｓβ） …（５）

溶液Ｓが変位しない場合の静的接触角をθ（°）とすると、α≦θ≦βであり、溶液Ｓがリザーバー２９Ａにおいて静止する条件は、式（４）で示したＦ＝０であるため、下式（６）が成り立つ。
－γ×Ｗｐ×（ｃｏｓα－ｃｏｓβ）≦ρ×Ａ×Ｌ×（ａ＋ｇ×ｃｏｓθｇ）－Ａ×（Ｐｒ－Ｐｌ）≦γ×Ｗｐ×（ｃｏｓα－ｃｏｓβ） …（６）

リザーバー２９Ａにおける溶液Ｓの両側が開放されている場合は、Ｐｒ＝Ｐｌ＝初期流路圧力となるため、溶液Ｓの静止条件は、下式（７）で示される。
ρ×Ａ×Ｌ×（ａ＋ｇ×ｃｏｓθｇ）≦γ×Ｗｐ×（ｃｏｓα－ｃｏｓβ） …（７）
従って、リザーバー２９Ａにおいて溶液Ｓが保持される長さＬは、下式（８）で表される。
Ｌ≦（γ×Ｗｐ×（ｃｏｓα－ｃｏｓβ））／（ρ×Ａ×（ａ＋ｇ×ｃｏｓθｇ）） …（８）

リザーバー２９Ａに溶液Ｓを保持する条件のうち、加速度ａが働く方向と重力加速度ｇが働く方向とが一致する場合（θｇ＝０）が最も厳しい条件であるため、この最も厳しい条件下においても溶液Ｓがリザーバー２９Ａに保持される長さＬは下式（９）で示される。
Ｌ≦（γ×Ｗｐ×（ｃｏｓα－ｃｏｓβ））／（ρ×Ａ×（ａ＋ｇ）） …（９）

ここで、重力加速度ｇ及び外部加速度ａを含む溶液Ｓに加わる加速度をＧ（ｍ／ｓ^２）とすると、リザーバー２９Ａにおいて溶液Ｓが保持される長さＬは、下式（１０）で表される。
Ｌ≦（γ×Ｗｐ×（ｃｏｓα－ｃｏｓβ））／（ρ×Ａ×Ｇ） …（１０）

式（１０）において、長さＬを最長とする接触角は、後退接触角α＝０°前進接触角β＝１８０°となる。従って、後退接触角α＝０°前進接触角β＝１８０°の溶液Ｓを用いる場合、溶液Ｓがリザーバー２９Ａに保持される長さＬは下式（１１）で示される。
Ｌ≦（２×γ×Ｗｐ）／（ρ×Ａ×Ｇ） …（１１）

例えば、リザーバー２９Ａの断面形状が半径Ｒの円形の場合、断面積Ａ＝２πＲ^２、濡縁長さＷｐ＝２πＲであるから、溶液Ｓがリザーバー２９Ａに静止状態で保持される長さＬは下式（１２）で示される。
Ｌ≦４×γ／（ρ×Ｒ×Ｇ） …（１２）

例えば、リザーバー２９Ａの断面形状が長さ方向と直交し基板９の下面９ａに沿う方向の幅Ｗ（ｍ）、深さＨ（ｍ）の矩形の場合、Ａ＝Ｗ×Ｈ、濡縁長さＷｐ＝２×（Ｗ＋Ｈ）であるから、溶液Ｓがリザーバー２９Ａに静止状態で保持される長さＬは下式（１３）で示される。
Ｌ≦４×γ×（Ｗ＋Ｈ）／（ρ×Ｗ×Ｈ×Ｇ） …（１３）

図７乃至図９は、リザーバー２９Ａの部分拡大図である。図７に示すように、例えば、リザーバー２９Ａの第１直線部２９Ａ１が鉛直方向に配置され、第２直線部２９Ａ２が水平方向に配置された場合、第２直線部２９Ａ２については溶液Ｓを変位させる加速度（重力）が働かない。そのため、各第１直線部２９Ａ１の長さＬが式（１０）を満足すれば、第１直線部２９Ａ１に収容された溶液Ｓは第１直線部２９Ａ１に静止状態で保持されることになる。また、第２直線部２９Ａ２で接続された第１直線部２９Ａ１の溶液Ｓ同士は、矢印で示すように、重力の釣り合いによる効果で重力の影響が軽減される。

図８に示すように、例えば、リザーバー２９Ａの第２直線部２９Ａ２が鉛直方向に配置され、第１直線部２９Ａ１が水平方向に配置された場合、第１直線部２９Ａ１については溶液Ｓを変位させる加速度（重力）が働かない。そのため、第２直線部２９Ａ２の長さＬが式（１０）を満足すれば、第２直線部２９Ａ２に収容された溶液Ｓは第１直線部２９Ａ１に静止状態で保持されることになる。

図９に示すように、例えば、リザーバー２９Ａの第１直線部２９Ａ１及び第２直線部２９Ａ２の両方が鉛直方向及び水平方向に配置されない場合、最も上側に配置された第１直線部２９Ａ１１は、第２直線部２９Ａ２１との交差部が貫通部３９Ａよりも高い位置にあるため、第１直線部２９Ａ１１に収容された溶液Ｓに働く加速度（重力）は、第２直線部２９Ａ２１に収容された溶液Ｓに働かない。第２直線部２９Ａ２１、第１直線部２９Ａ１２、第２直線部２９Ａ２２に収容された溶液Ｓに働く加速度（重力）は、第１直線部２９Ａ１３に働くが、第１直線部２９Ａ１３は、第２直線部２９Ａ２２との交差部が第２直線部２９Ａ２３との交差部よりも低い位置にある。そのため、第１直線部２９Ａ１３に収容された溶液Ｓに働く加速度（重力）は、同等の長さを有する第１直線部２９Ａ１２に収容された溶液Ｓに働く加速度（重力）を相殺する（打ち消す）ことになる。その結果、第２直線部２９Ａ２の長さＬが式（１０）を満足すれば、第２直線部２９Ａ２に収容された溶液Ｓは第１直線部２９Ａ１に静止状態で保持されることになる。

リザーバー２９Ａに収容されている溶液Ｓを供給孔３９を介して流路１１に供給する際には、リザーバー２９Ａに収容されている気泡が溶液Ｓに先回りすることなく溶液Ｓを流路１１に供給する必要がある。上述したように、流体デバイス１の姿勢によっては、溶液Ｓに対する毛管力による影響と、重力を含む溶液Ｓに加わる加速度による影響との相対的な関係に応じて、リザーバー２９Ａに収容されている気泡が溶液Ｓに先回りして流路１１に供給されることがある。

上記の溶液の毛管力による影響と、重力を含む溶液に加わる加速度による影響との相対的な関係は、各リザーバー２９Ａに収容されている溶液Ｓの表面張力及び密度と、重力を含む溶液に加わる加速度とにより算出される毛管長と、によって示される。毛管長κ^－１は、下式（１４）で算出される。
κ^－１＝（γ／（ρ×Ｇ））^１／２ …（１４）

リザーバー２９Ａの断面における内接円半径の大きさが上記式（１４）で算出される毛管長よりも大きい場合には、リザーバー２９Ａの溶液Ｓに対する影響は毛管力よりも重力を含む溶液Ｓに加わる加速度の方が大きくなる。この場合、例えば、リザーバー２９Ａを含む面が水平面に対して傾くと、溶液Ｓを表面張力で保持できずリザーバー２９Ａと溶液Ｓとの界面が崩れることにより、リザーバー２９Ａに収容されている気泡が溶液Ｓに先回りして流路１１に供給される可能性がある。

例えば、上記の特許文献１には、試薬が試薬槽に残らないように流路形状が望ましいと記述されている。しかし、実際には流路形状であったとしても、流路の断面積が大きい場合には、気泡が液体に先回りするという課題がある。そこで、本実施形態で示されるリザーバーは、流路の断面積を極力大きくして保持できる試薬量を多くしつつ、気泡が先回りしないような形状に開発された流路型リザーバーである。

すなわち、リザーバー２９Ａの断面における内接円半径の大きさが上記（１４）で算出される毛管長よりも小さい場合には、リザーバー２９Ａに収容された溶液Ｓに対する影響は重力を含む溶液に加わる加速度よりも毛管力の方が大きくなる。この場合、リザーバー２９Ａを含む面が水平面に対して傾いても、溶液Ｓを表面張力で保持できリザーバー２９Ａと溶液との界面が崩れず、気泡が毛管力で窪みに保持されている溶液Ｓに先回りすることなく溶液Ｓを流路１１に供給することができる。

以上のように、本実施形態の流体デバイス１では、リザーバー２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃが蛇行流路を含み、第１直線部及び第２直線部が局所的に配置されて交差しているため、各リザーバー２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃについて、溶液Ｓを変位させる方向（各直線部の長さ方向）に加速度Ｇが全長に亘って働くことを回避できる。そのため、本実施形態の流体デバイス１では、各直線部毎に上記式（１０）を満足する長さＬを設定することで、姿勢に依存することなく溶液Ｓを連続体として静止状態で保持することができる。その結果、本実施形態の流体デバイス１では、リザーバー２９Ａの全長と上記式（１０）と用いて断面積Ａを設定する場合と比較して広い断面積のリザーバー２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃを形成することが可能になる。従って、本実施形態の流体デバイス１では、姿勢に依存することなくリザーバー２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃに多量の溶液Ｓを連続体として静止状態で保持することができる。

（流体デバイスの第２実施形態）
次に、第２実施形態の流体デバイス１について、図１０及び図１１を参照して説明する。この図において、図１乃至図９に示す第１実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。

図１０は、リザーバー２９Ｄの概略的な平面図である。
図１０に示すように、リザーバー２９Ｄは、基板９（図１０では不図示）を上下方向に貫通する供給孔（第２貫通孔）３９Ｄと、注入孔を構成する貫通孔（第１貫通孔）３８Ｄとを接続する迂回流路６０を備えている。迂回流路６０は、供給孔３９Ｄ及び貫通孔３８Ｄ間の距離Ｄよりも長い流路長に形成され迂回して供給孔３９Ｄと貫通孔３８Ｄとを接続する。迂回流路６０の断面における内接円半径の大きさは、上記（１４）で算出される毛管長よりも小さい値に設定されている。

迂回流路６０は、蛇行流路６１と、第４直線部２９Ｄ４とを有している。蛇行流路６１は、第１流路２９Ｄ１、第２流路２９Ｄ２、及び第３流路２９Ｄ３を有している。第１流路２９Ｄ１は、供給孔３９Ｄと貫通孔３８Ｄとが配列された方向（図１０中の上下方向；第１方向）に沿って線状に延び第１方向と交差する第２方向（図１０中の左右方向）に間隔をあけて配置されている。第２流路２９Ｄ２は、第２方向に沿って線状に延び隣り合う第１流路２９Ｄ１毎に一端側同士の接続と他端側同士の接続とが第２方向に沿って交互に切り替わって配置されている。

第３流路２９Ｄ３は、第２流路２９Ｄ２と平行に延びている。第３流路２９Ｄ３は、最も貫通孔３８Ｄに近い第１流路２９Ｄ１の端部と貫通孔３８Ｄとを接続している。第４直線部２９Ｄ４は、第２流路２９Ｄ２と平行に延びている。第４直線部２９Ｄ４は、第２流路２９Ｄ２と距離Ｄの位置に配置されている。第４直線部２９Ｄ４は、最も貫通孔３８Ｄから遠い第１流路２９Ｄ１の端部と供給孔３９Ｄとを接続している。

上記迂回流路６０においては、第２流路２９Ｄ２及び第３流路２９Ｄ３の流路長の合計長さは、第４直線部２９Ｄ４の流路長と等しくなる。従って、迂回流路６０に溶液が満たされている場合、第２流路２９Ｄ２、第３流路２９Ｄ３及び第４直線部２９Ｄ４が延びる第２方向が鉛直方向で、溶液が重力加速度の影響を最も強く受ける場合であっても、上述したように、溶液への重力の影響が打ち消される。

上記迂回流路６０においては、六つの第１流路２９Ｄ１のうち、貫通孔３８Ｄに近い側の五つの第１流路２９Ｄ１は同じ長さである。貫通孔３８Ｄから最も遠い第１流路２９Ｄ１は、他の第１流路２９Ｄ１よりも距離ＤＫ分長い。距離ＤＫは、リザーバー２９Ｄに溶液が満たされた場合の気液界面距離である。従って、第１流路２９Ｄ１が延びる第１方向が鉛直方向で、溶液が重力加速度の影響を最も強く受ける場合には、距離ＤＫが重力の影響が打ち消されない。そのため、リザーバー２９Ｄについては、距離ＤＫを長さＬとして、上記式（１０）を満足すれば、迂回流路６０に収容された溶液は迂回流路６０に静止状態で保持されることになり、上記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。

なお、上記第２実施形態では、迂回流路６０に溶液が満たされている場合について説明したが、例えば、図１１に示すように、迂回流路６０の一部に溶液が満たされていない場合、貫通孔３８Ｄ側の気液界面と供給孔３９Ｄ側の気液界面との距離Ｌが上記式（１０）を満足すれば、迂回流路６０に収容された溶液は迂回流路６０に静止状態で保持されることになり、上記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。

次に、流体デバイス１のリザーバー２９に溶液Ｓを充填するリザーバー供給システム２について図１２を基に説明する。図１２は、リザーバー供給システム２の断面模式図である。図１２において、流体デバイス１の供給孔３９、リザーバー２９、流路１１および廃液槽７を一連なりに示す。

リザーバー供給システム２は、不図示のシリンジ等を注入孔３２に挿入し、リザーバー２９の位置で溶液を送り出す。このとき、図２に示した流路１１中のバルブＶ、Ｖｉ、Ｖｏは、開放されている。また、廃液槽７に開口する空気孔３５は、外部に開放されている。これにより、リザーバー２９は、供給孔３９、流路１１、廃液槽７および空気孔３５を介して外部と連通している。リザーバー２９に溶液Ｓを送り出すことで、リザーバー２９内の空気が供給孔３９側に押し出されて、リザーバー２９内に溶液Ｓが充填される。

リザーバー２９内に溶液Ｓが充填された流体デバイス１は、上述したように、リザーバー２９が上記式（１０）を満足する長さ及び断面積で形成されているため、保存時あるいは搬送時に重力加速度を含め６Ｇ程度の加速度が加わった場合でも、溶液Ｓを連続体として静止状態で保持可能である。

なお、流体デバイス１を試験・検査で用いる前の保存時あるいは搬送時には、空気孔３５をフィルム３３によって塞いでもよい。すなわち、図１２に仮想線（二点鎖線）で図示するように、流体デバイス１は、フィルム３３を有していてもよい。この場合、供給孔３９、流路１１、廃液槽７および空気孔３５を密閉させて、リザーバー２９から供給孔３９側への溶液Ｓの流動をより効果的に抑制できる。

（流路供給システム）
次に、流体デバイス１においてリザーバー２９から流路１１に溶液Ｓを供給する流路供給システム４について図１３を基に説明する。
図１３は、流路供給システム４の断面模式図である。図１３において、流体デバイス１の供給孔３９、リザーバー２９、流路１１および廃液槽７を一連なりに示す。

流路供給システム４は、流体デバイス１と、吸引装置（負圧付与装置）５６と、を備える。図１３に示すように、吸引装置５６は、流体デバイス１の空気孔３５に接続される。吸引装置５６は、空気孔３５を介して流路１１内を負圧とする。

流路供給システム４は、リザーバー２９に予め充填された溶液Ｓをリザーバー２９から流路１１に移動させる。より具体的には、流路供給システム４は、図２に示した循環流路１０のそれぞれの定量区画１８にリザーバー２９から溶液Ｓを順番に導入する。ここでは、１つの定量区画１８に溶液Ｓを導入する手順を説明するが、他の定量区画１８についても、同様の手順を行うことで、溶液Ｓが導入される。

図２に基づき、定量区画１８に溶液Ｓを導入する際のバルブＶ、Ｖｉ、Ｖｏの開閉について説明する。まず、溶液Ｓを導入する定量区画１８の長さ方向両側に位置する一対の定量バルブＶを閉じる。さらに、該当する定量区画１８に繋がる排出流路１３の廃液バルブＶｏを開くと共に、他の排出流路１３の廃液バルブＶｏを閉じる。また、該当する定量区画１８に繋がる導入流路１２の導入バルブＶｉを開く。

次に、吸引装置５６を用いて、空気孔３５から廃液槽７内を負圧吸引する。これにより、リザーバー２９内の溶液Ｓは、供給孔３９を介して流路１１側に移動する。また、リザーバー２９の溶液Ｓの後方には、注入孔３２を通過した空気が導入される。これにより、流路供給システム４は、リザーバー２９に収容された溶液Ｓを供給孔３９、導入流路１２を介して、循環流路１０の定量区画１８に導入する。

（溶液混合システム）
次に、流体デバイス１の流路に供給された溶液を混合する溶液混合システムについて図２を基に説明する。溶液混合システムは、流体デバイス１と、流体デバイス１の流路１１中の溶液を循環させるポンプ（図示略）を制御する制御部（図示略）と、を有する。

まず、上述したように循環流路１０のそれぞれの定量区画１８に溶液を導入した状態で、廃液バルブＶｏおよび導入バルブＶｉを閉じ、定量バルブＶを開く。さらに、図示略のポンプを用いて循環流路１０内の溶液を送液して循環させる。循環流路１０を循環する溶液は、流路内の流路壁面と溶液の相互作用（摩擦）により、壁面周辺の流速は遅く、流路中央の流速は速くなる。その結果、溶液の流速に分布ができるため、溶液の混合および反応が促進される。

（流体デバイスの第３実施形態）
次に、流体デバイスの第３実施形態について、図１４から図１９を参照して説明する。これらの図において、図１から図１３に示す第１、第２実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。

図１４は、第３実施形態の流体デバイス２００を模式的に示した平面図である。流体デバイス２００は、例えば、検体試料に含まれる検出対象である抗原（試料物質、生体分子）を免疫反応及び酵素反応により検出するデバイスである。流体デバイス２００は、流路およびバルブが形成された基板２０１を備える。図１４は、基板２０１の上面２０１ｂ側の反応層１１９Ｂを模式的に示している。なお、反応層１１９Ｂの一部は、上板６の下面側に形成されるが、ここでは上板６とは異なる基板２０１に形成されているものとして説明する。

流体デバイス２００は、循環型混合器１ｄを備える。循環型混合器１ｄは、担体粒子を含む液が循環する第１循環部２と、循環流路１０から導入された液が循環する第２循環部３とを備える。第１循環部２は、担体粒子を含む液が循環する循環流路１０と、循環流路バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３と、捕捉部４０とを含む。第２循環部３は、循環流路から導入された液が循環する第２循環流路５０と、第２循環流路５０に設けられた捕捉部４２と、第２循環流路５０に設けられ、担体粒子と結合した試料物質を検出する検出部６０とを備える。第１循環部２では、試料物質を循環流路１０内で循環させて担体粒子及び検出補助物質（例、標識物質）と結合させることで、試料物質検出のための前処理が可能である。前処理された試料物質は、第１循環部２から第２循環部３に送液される。第２循環部３では、前処理された試料物質を第２循環流路５０内で検出される。前処理された試料物質は、第２循環流路５０において循環されることで検出部６０と繰返し接触し、効率良く検出される。

捕捉部４０は循環流路１０に設けられ、担体粒子を捕捉する捕捉手段を設置可能な捕捉手段設置部４１を有する。担体粒子は、一例として、検出の標的となる試料物質と反応可能な粒子である。本実施形態において用いられる担体粒子は、磁気ビーズ、磁性粒子、金ナノ粒子、アガロースビーズ、プラスチックビーズ等が挙げられる。試料物質は、例えば、核酸、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ペプチド、タンパク質、細胞外小胞体などの生体分子である。担体粒子と試料物質との反応は、例えば、担体粒子と試料物質との結合、担体粒子と試料物質同士の吸着、試料物質による担体粒子の修飾、試料物質による担体粒子の化学変化などが挙げられる。捕捉部４０は、一例として、担体粒子に磁気ビーズ又は磁性粒子を用いる場合、捕捉手段としては磁石等の磁力発生源を例示できる。その他捕捉手段としては、例えば、担体粒子と結合可能な充填剤を有するカラム、担体粒子を引きつけ可能な電極等が挙げられる。

検出部６０は、捕捉部４０と同様の構成を有する捕捉部４２に捕捉された担体粒子に結合した試料物質を検出可能なように、捕捉部４２に向けて配置される。

循環流路１０には、それぞれ第１～第５の溶液を導入する導入流路２１，２２，２３，２４，２５が接続する。導入流路２１，２２，２３，２４，２５にはそれぞれ、導入流路を開閉する導入流路バルブＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５が設けられている。また、循環流路１０には、空気を導入（または排出）する導入流路８１が接続し、導入流路８１には導入流路を開閉する導入流路バルブＡ１が設けられている。循環流路１０には、排出流路３１，３２，３３が接続する。排出流路３１，３２，３３にはそれぞれ、排出流路を開閉する排出流路バルブＯ１，Ｏ２，Ｏ３が設けられている。循環流路１０には、循環流路１０を区画する第１循環流路バルブＶ１、第２循環流路バルブＶ２、第３循環流路バルブＶ３が設けられている。第１循環流路バルブＶ１は排出流路３１と循環流路１０との接続部の近傍に配置される。第２循環流路バルブＶ２は、導入流路２１と循環流路１０との接続部、及び、導入流路２２と循環流路１０との接続部の間且つ近傍に配置される。第３循環流路バルブＶ３は、排出流路３２と循環流路１０との接続部、及び、排出流路３３と循環流路１０との接続部の間且つ近傍に配置される。

このように、循環流路１０は、第１循環流路バルブＶ１、第２循環流路バルブＶ２、第３循環流路バルブＶ３が閉じたときに３つの流路１０ｘ，１０ｙ，１０ｚに区画され、各区画には、少なくとも一つの導入流路及び排出流路が接続する。

第２循環流路５０には、導入流路２６，２７が接続する。導入流路２６，２７にはそれぞれ、導入流路を開閉する導入流路バルブＩ６，Ｉ７が設けられている。また、第２循環流路５０には、空気を導入する導入流路８２が接続し、導入流路８２には導入流路を開閉する導入流路バルブＡ２が設けられている。第２循環流路５０には、排出流路３４が接続する。排出流路３４には、排出流路を開閉する排出流路バルブＯ４が設けられている。

循環流路１０には、ポンプバルブＶ３，Ｖ４，Ｖ５が設けられている。ここで第３循環流路バルブＶ３はポンプバルブとしても兼用される。第２循環流路５０には、ポンプバルブＶ６，Ｖ７，Ｖ８が設けられている。

例えば、第２循環流路５０内の容積は、循環流路１０内の容積よりも小さく設定されることが好ましい。ここで循環流路内の容積とは、循環流路内で液が循環される際の循環流路内の容積を含む。循環流路内１０の容積は、一例として、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５が開かれ、バルブＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ａ１，Ｖ９が閉じられた際の循環流路１０内の容積である。第２循環流路５０内の容積は、一例として、バルブＶ６，Ｖ７，Ｖ８が開かれ、バルブＩ６，Ｉ７，Ｏ４，Ａ２，Ｖ９が閉じられた際の第２循環流路５０内の容積である。例えば、第２循環流路５０内の容積が、循環流路１０内の容積より小さくされていることで、循環流路１０において循環する液よりも第２循環流路５０で循環する液の方が少なくなる。そのため、流体デバイス２００においては、検出に使用される薬剤（試薬）の使用量を抑えることができる。また、流体デバイス２００は、第２循環流路５０内の容積が、循環流路１０内の容積より小さくされていることで、検出感度の向上が可能となる。例えば、検出対象物が第２循環流路５０内の液に分散又は溶解している場合、第２循環流路５０内の液量を小さくすることにより、検出感度を向上可能である。また、第２循環流路５０内の容積は、循環流路１０内の容積より大きくてもよい。この場合、流体デバイス２００は、循環流路１０において循環する液よりも第２循環流路５０で循環する液の方が多くなる。この場合、流体デバイス２００は、例えば循環流路１０で循環した液を第２循環流路５０に移送し、更に測定液や基質液を追加することで第２循環流路５０に充填してもよい。

循環流路１０と第２循環流路５０とは、これらの循環流路をつなぐ接続流路１００により接続される。接続流路１００には、接続流路１００を開閉する接続流路バルブＶ９が設けられている。流体デバイス２００は、接続流路バルブＶ９が閉じられた状態で、循環流路１０において液を循環させて前処理が行われる。液の前処理後、接続流路バルブＶ９が開放され、接続流路を通じて第２循環流路に液が送液される。その後、接続流路バルブＶ９が閉じられ、第２循環流路において液を循環させて検出反応が行われる。このことによって、必要な前処理を行った後に第２循環流路に前処理後の試料が送液されるため、第２循環流路５０で不要な物質が循環することを防ぐことができる。そのため、不要なコンタミネーションや検出時のノイズが抑制される。また、例えば、循環流路１０と第２循環流路５０とでは、液が循環可能な流路を互いに共有しない。流体デバイス２００においては、循環可能な流路を互いに共有しないことにより、循環流路１０内の壁面に付着するなどした残留物が、第２循環流路５０において循環されるおそれが低減され、循環流路１０内に残った残留物に起因する第２循環流路５０での検出時におけるコンタミネーションの低減が可能である。

流体デバイス２００は、導入する試料、試薬、空気別に導入用のインレットを備えている。流体デバイス２００は、導入流路２１の末端に設けられた貫通部としての第１試薬導入用インレット１０ａと、導入流路２２の末端に設けられた貫通部としての検体導入用インレット１０ｂと、導入流路２３の末端に設けられた貫通部としての第２試薬導入用インレット１０ｃと、導入流路２４の末端に設けられた貫通部としての洗浄液導入用インレット１０ｄと、導入流路２５の末端に設けられた貫通部としての移送液導入用インレット１０ｅと、導入流路８１の末端に設けられた空気導入用インレット１０ｆとを備える。

第１試薬導入用インレット１０ａ、検体導入用インレット１０ｂ、第２試薬導入用インレット１０ｃ、洗浄液導入用インレット１０ｄ、移送液導入用インレット１０ｅおよび空気導入用インレット１０ｆは、基板２０１の上面２０１ｂに開口している。第１試薬導入用インレット１０ａは、後述するリザーバー２１５Ｒに接続されている。検体導入用インレット１０ｂは、後述するリザーバー２１３Ｒに接続されている。第２試薬導入用インレット１０ｃは、後述するリザーバー２１４Ｒに接続されている。洗浄液導入用インレット１０ｄは、後述するリザーバー２１２Ｒに接続されている。移送液導入用インレット１０ｅは、後述するリザーバー２２２Ｒに接続されている。

流体デバイス２００は、導入流路２６の末端に設けられた貫通部としての基質液導入用インレット５０ａと、導入流路２７の末端に設けられた貫通部としての測定液導入用インレット５０ｂと、導入流路８２の末端に設けられた空気導入用インレット５０ｃとを備える。基質液導入用インレット５０ａ、測定液導入用インレット５０ｂおよび空気導入用インレット５０ｃは、基板２０１の上面２０１ｂに開口している。基質液導入用インレット５０ａは、後述するリザーバー２２４Ｒに接続されている。測定液導入用インレット５０ｂは、後述するリザーバー２２５Ｒに接続されている。

排出流路３１，３２，３３は、廃液槽７０に接続されている。廃液槽７０は、アウトレット７０ａを備える。アウトレット７０ａは、基板２０１の上面２０１ｂに開口しており、一例として、外部吸引ポンプ（不図示）と接続されて負圧吸引される。

次に、図１５は、基板２０１の下面２０１ａ側のリザーバー層１１９Ａを模式的に示した下面図である。図１５に示されるように、リザーバー層１１９Ａは、基板２０１の下面２０１ａに配置された複数（図１５では７つ）の流路型のリザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒを有している。各リザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒは、それぞれ互いに独立して溶液を収容可能である。各リザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒは、それぞれ下面２０１ａの面内方向（例、下面２０１ａの面内の一方向又は複数方向、下面２０１ａの面方向と平行な方向、など）に形成された線状の窪みによって構成される。

各リザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒにおける窪みの底面は、略面一である。各リザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒにおける窪みは、同一幅である。窪みの断面は、一例として、図５に示したよう矩形状である。各リザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒの断面の大きさは、上述したように、毛管長に基づく大きさで形成されている。また、各リザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒの断面積は、溶液の静止条件に基づき上記式（１０）を満たす値に設定されている。

各リザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒは、例えば、窪みの幅が１．５ｍｍであり、深さが１．５ｍｍである。リザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒにおける窪みの容積は、毛管長に基づき、混合・反応を行うために必要な溶液量（溶液の容量）に応じて設定されている。リザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒは、毛管長に基づき、収容する溶液量に応じて長さが設定されている。本実施形態におけるリザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒのうち少なくとも二つのリザーバーは、容積が互いに異なっている。
なお、窪みの幅及び深さは、一例であり、好ましくは０．１ｍｍから数十ｍｍ以下であり、より好ましくは０．５ｍｍから数ｍｍ以下である。上述した毛管力と表面張力との関係、及び溶液の静止条件を考慮し、流体デバイス（マイクロ流体デバイス等）２００の大きさに応じて任意に設定できる。

一例として、リザーバー２１２Ｒは、長さが３６０ｍｍ、容量が約８１０μＬである。リザーバー２１３Ｒは、長さが１６０ｍｍ、容量が約３６０μＬである。リザーバー２１４Ｒ、２１５Ｒは、それぞれ長さが１１０ｍｍ、容量が約２４８μＬである。リザーバー２２２Ｒは、長さが１５０ｍｍ、容量が約３３８μＬである。リザーバー２２４Ｒは、長さが２２０ｍｍ、容量が約５００μＬである。リザーバー２２５Ｒは、長さが１８０ｍｍ、容量が約４００μＬである。

リザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒは、線状の窪みが上下左右に折り返しながら所定方向に延びる蛇行形状に形成されている。例えば、リザーバー２１３Ｒについて説明すると、リザーバー２１３Ｒは、所定方向（図１５では、紙面の左右方向）に平行に配置された複数（図１５では１３本）の第１直線部（第１流路）２１３Ｒ１と、隣り合う第１直線部２１３Ｒ１の端部同士の接続箇所を第１直線部２１３Ｒ１の一端側と他端側とで交互に繰り返して接続する第２直線部（第２流路）２１３Ｒ２とを含む蛇行形状に形成されている。例えば、リザーバー２１２Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒについてもリザーバー２１３Ｒと同様に蛇行形状に形成されている。

リザーバー２１２Ｒの一端側は、基板２０１を厚さ方向に貫通している洗浄液導入用インレット（貫通部）１０ｄと接続されている。リザーバー２１２Ｒの他端側は、大気開放部２０ｄと接続されている。大気開放部２０ｄは、基板２０１を厚さ方向に貫通している。リザーバー２１３Ｒの一端側は、基板２０１を厚さ方向に貫通している検体導入用インレット（貫通部）１０ｂと接続されている。リザーバー２１３Ｒの他端側は、大気開放部２０ｂと接続されている。大気開放部２０ｂは、基板２０１を厚さ方向に貫通している。リザーバー２１４Ｒの一端側は、基板２０１を厚さ方向に貫通している第２試薬導入用インレット（貫通部）１０ｃと接続されている。リザーバー２１４Ｒの他端側は、大気開放部２０ｃと接続されている。大気開放部２０ｃは、基板２０１を厚さ方向に貫通している。リザーバー２１５Ｒの一端側は、基板２０１を厚さ方向に貫通している第１試薬導入用インレット（貫通部）１０ａと接続されている。リザーバー２１５Ｒの他端側は、大気開放部２０ａと接続されている。大気開放部２０ａは、基板２０１を厚さ方向に貫通している。リザーバー２２２Ｒの一端側は、基板２０１を厚さ方向に貫通している移送液導入用インレット（貫通部）１０ｅと接続されている。リザーバー２２２Ｒの他端側は、大気開放部２０ｅと接続されている。大気開放部２０ｅは、基板２０１を厚さ方向に貫通している。リザーバー２２４Ｒの一端側は、基板２０１を厚さ方向に貫通している基質液導入用インレット（貫通部）５０ａと接続されている。リザーバー２２４Ｒの他端側は、大気開放部６０ａと接続されている。大気開放部６０ａは、基板２０１を厚さ方向に貫通している。リザーバー２２５Ｒの一端側は、基板２０１を厚さ方向に貫通している測定液導入用インレット（貫通部）５０ｂと接続されている。リザーバー２２５Ｒの他端側は、大気開放部６０ｂと接続されている。大気開放部６０ｂは、基板２０１を厚さ方向に貫通している。上板６には、各大気開放部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、６０ａ、６０ｂと連通する空気孔（図示せず）がそれぞれ厚さ方向に貫通して形成されている。

また、図１５に示すように、リザーバー２１２Ｒには、溶液として洗浄液Ｌ８が一例として、８００μＬ収容されている。リザーバー２１３Ｒには、溶液として試料物質を含む検体液Ｌ１が一例として、３００μＬ収容されている。リザーバー２１４Ｒには、溶液として標識物質（検出補助物質）を含む第２試薬液Ｌ３が一例として、２００μＬ収容されている。リザーバー２１５Ｒには、溶液として担体粒子を含む第１試薬液Ｌ２が一例として、２００μＬ収容されている。リザーバー２２２Ｒには、溶液として移送液Ｌ５が一例として、３００μＬ収容されている。リザーバー２２４Ｒには、溶液として基質液Ｌ６が一例として、５００μＬ収容されている。リザーバー２２５Ｒには、溶液として測定液Ｌ７が一例として、４００μＬ収容されている。上記リザーバーの容量は、幅、深さ、長さの少なくとも一つを変更することにより、容易に調整することができる。
リザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒは、上記式（１０）を満足する長さ及び断面積で形成されているため、保存時あるいは搬送時に重力加速度を含めた加速度が加わった場合でも、溶液を連続体として静止状態で保持可能できる。

また、例えば、上記流体デバイス２００の製造方法としては、上述した流体デバイス１と同様に、基板２０１にリザーバー層１１９Ａおよび反応層１１９Ｂを形成し、上述の各種バルブを上板に設置した後に、上述の上板、下板および基板２０１を接着等の接合手段により接合して積層状態で一体化することにより製造される。製造された流体デバイス２００に対しては、上述した空気孔を介して所定の溶液をリザーバーに２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒに注入する。注入する溶液の量は、例えば、後述する試料物質の検出に用いる量の２倍程度である。また、溶液を注入する際の吸引圧は、例えば、５ｋＰａである。

（流体デバイス２００を用いた混合方法・捕捉方法・検出方法）
次に、上記構成の流体デバイス２００を用いた混合方法、捕捉方法、及び検出方法について説明する。流体デバイス２００は循環型混合器１ｄを備えるので、以下、循環型混合器１ｄ用いた混合方法、捕捉方法、及び検出方法について説明する。本実施形態の検出方法は、検体試料に含まれる検出対象である抗原（試料物質、生体分子）を免疫反応及び酵素反応により検出する。

（導入工程・区画化工程）
まず、図１６に示すように、第１循環流路バルブＶ１、第２循環流路バルブＶ２、第３循環流路バルブＶ３、導入流路バルブＩ５，Ｉ４，Ａ１を閉じる。これにより、循環流路１０は、流路１０ｘと流路１０ｙと流路１０ｚとに区切られた状態となる。

次いで、リザーバー層１１９Ａのリザーバー２１５Ｒに接続された第１試薬導入用インレット１０ａから流路１０ｘに担体粒子を含む第１試薬液Ｌ２を導入し、リザーバー２１３Ｒに接続された検体導入用インレット１０ｂから流路１０ｙに試料物質を含む検体液Ｌ１を導入し、リザーバー２１４Ｒに接続された第２試薬導入用インレット１０ｃから流路１０ｚに標識物質（検出補助物質）を含む第２試薬液Ｌ３を導入する。

これら検体液Ｌ１、第２試薬液Ｌ３および第１試薬液Ｌ２のリザーバー２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒからの導入は、排出流路バルブＯ１、Ｏ２、Ｏ３および導入流路バルブＩ２、Ｉ３を開けた状態で廃液槽７０のアウトレット７０ａから負圧吸引することにより行われる。検体液Ｌ１、第２試薬液Ｌ３および第１試薬液Ｌ２の導入時においても、リザーバー２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒがそれぞれ面内方向に蛇行する線状の窪みによって形成されており、検体液Ｌ１、第２試薬液Ｌ３および第１試薬液Ｌ２に対する影響は、重力を含む検体液Ｌ１、第２試薬液Ｌ３および第１試薬液Ｌ２に加わる加速度よりも毛管力の方が大きく、検体液Ｌ１、第２試薬液Ｌ３および第１試薬液Ｌ２は、毛管力によってそれぞれリザーバー２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒに保持されるため、リザーバー２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒの液導入用インレット１０ｂ、１０ｃ、１０ａと逆側に残留する気泡が先回りすることなく検体液Ｌ１、第２試薬液Ｌ３および第１試薬液Ｌ２を流路１０ｙ、流路１０ｚ、流路１０ｘに容易に導入することができる。

本実施形態において、検体液Ｌ１は、検出対象（試料物質）としての抗原を含む。検体液としては、血液、尿、唾液、血漿、血清等の体液、細胞抽出物、組織破砕液等が挙げられる。また、本実施形態において、第１試薬液Ｌ２に含まれる担体粒子としては、磁性粒子が用いられる。磁性粒子の表面には、検出対象の抗原（試料物質）に特異的に結合する抗体Ａが固定化されている。また、本実施形態において、第２試薬液Ｌ３は、検出対象の抗原に特異的に結合する抗体Ｂを含有する。抗体Ｂには、アルカリフォスファターゼ（検出補助物質、酵素）が固定化され標識されている。

（混合工程）
続いて、図１７に示すように、導入流路バルブＩＩ，Ｉ２，Ｉ３を閉じる。これにより、循環流路１０に接続する流路との連通が遮断され、循環流路１０が閉鎖される。第１循環流路バルブＶ１、第２循環流路バルブＶ２、及び第３循環流路バルブＶ３を開け、ポンプバルブＶ３，Ｖ４，Ｖ５を作動させて、第１試薬液Ｌ２（第１試薬）、検体液Ｌ１（検体）、及び第２試薬液Ｌ３（第２試薬）を循環流路１０内で循環させて混合し、これらの混合液Ｌ４を得る。第１試薬液Ｌ２、検体液Ｌ１、及び第２試薬液Ｌ３の混合により、担体粒子に固定化された抗体Ａに抗原が結合し、該抗原に酵素が固定化された抗体Ｂが結合する。これにより、担体粒子－抗原－酵素複合体（担体粒子－試料物質－検出補助物質複合体、第１の複合体）が形成される。

（磁石設置工程・捕捉工程）
捕捉部４０（図１４参照）は磁性粒子を捕捉する磁石を設置可能な磁石設置部４１を備える。磁石を磁石設置部４１に設置し、磁石が循環流路に近接した捕捉可能状態とする。この状態で、ポンプバルブＶ３，Ｖ４，Ｖ５を作動させて、担体粒子－抗原－酵素複合体（第１の複合体）を含む液を循環流路１０内で循環させ、捕捉部４０に担体粒子－抗原－酵素複合体を捕捉する。担体粒子－抗原－酵素複合体は、循環流路内を一方向又は双方向に流動し、循環流路内を循環する又は往復する。図１７では、担体粒子－抗原－酵素複合体が一方向に循環する様子を示している。複合体は、捕捉部４０における循環流路１０内壁面上に捕捉され、液成分から分離される。

（洗浄工程）
導入流路バルブＡ１及び排出流路バルブＯ２を開け、第３循環流路バルブＶ３を閉じ、アウトレット７０ａから負圧吸引し、空気導入用インレット１０ｆから導入流路８１を介して、循環流路１０内へと空気を導入する。これにより、担体粒子－抗原－酵素複合体と分離された液成分（廃液）を、排出流路３２を介して循環流路１０から排出する。廃液は廃液槽７０に貯留される。第３循環流路バルブＶ３を閉じることで、循環流路１０全体へと効率よく空気が導入される。

その後、排出流路バルブＯ２及び第３循環流路バルブＶ３を閉じ、導入流路バルブＩ４及び排出流路バルブＯ３を開け、アウトレット７０ａから負圧吸引する。これにより、リザーバー２１２Ｒから洗浄液導入用インレット１０ｄおよび導入流路２４を介して、循環流路１０内へと洗浄液Ｌ８が導入される。第３循環流路バルブＶ３を閉じることで、循環流路１０を満たすように洗浄液Ｌ８が導入される。洗浄液Ｌ８の導入時においても、リザーバー２１２Ｒが面内方向に蛇行する線状の窪みによって形成されており、洗浄液Ｌ８に対する影響は、重力を含む洗浄液Ｌ８に加わる加速度よりも毛管力の方が大きく、洗浄液Ｌ８は、毛管力によってリザーバー２１２Ｒに保持されるため、リザーバー２１２Ｒの洗浄液導入用インレット１０ｄと逆側に残留する気泡が先回りすることなく洗浄液Ｌ８を循環流路１０に容易に導入することができる。その後、第３循環流路バルブＶ３を開け、導入流路バルブＩ４及び排出流路バルブＯ２を閉めて、循環流路１０を閉鎖し、ポンプバルブＶ３，Ｖ４，Ｖ５を作動させて、洗浄液Ｌ８を循環流路１０内で循環させ、担体粒子を洗浄する。

続いて、導入流路バルブＡ１及び排出流路バルブＯ２を開け、第３循環流路バルブＶ３を閉じ、アウトレット７０ａから負圧吸引し、空気導入用インレット１０ｆから導入流路８１を介して、循環流路１０内へと空気を導入する。これにより、洗浄液を循環流路１０から排出し、担体粒子－抗原－酵素複合体を形成しなかった抗体Ｂを循環流路１０内から排出する。なお、洗浄液の導入と排出は複数回行われてもよい。繰返し、洗浄液を導入し、洗浄し、洗浄後の液を排出することによって、不要物の除去効率が高まる。

（移送工程）
導入流路バルブＩ５及び排出流路バルブＯ３を開け、排出流路バルブＯ２及び第３循環流路バルブＶ３を閉じ、アウトレット７０ａから負圧吸引し、リザーバー２２２Ｒから移送液導入用インレット１０ｅおよび導入流路２５を介して、循環流路１０内へと移送液Ｌ５を導入する。また、導入流路バルブＩ５及び排出流路バルブＯ２を開け、排出流路バルブＯ３及び第３循環流路バルブＶ３を閉じ、アウトレット７０ａから負圧吸引し、リザーバー２２２Ｒに接続された移送液導入用インレット１０ｅから導入流路２５を介して、循環流路１０内へと移送液Ｌ５を導入する。移送液Ｌ５の導入時においても、リザーバー２２２Ｒが面内方向に蛇行する線状の窪みによって形成されており、移送液Ｌ５に対する影響は、重力を含む移送液Ｌ５に加わる加速度よりも毛管力の方が大きく、移送液Ｌ５は、毛管力によってリザーバー２２２Ｒに保持されるため、リザーバー２２２Ｒの移送液導入用インレット１０ｅと逆側に残留する気泡が先回りすることなく移送液Ｌ５を循環流路１０に容易に導入することができる。

続いて、第３循環流路バルブＶ３を開け、導入流路バルブＩ５及び排出流路バルブＯ２，Ｏ３を閉め、循環流路１０を閉鎖する。そして、磁石を磁石設置部４１から外し、循環流路から遠ざけ解放状態とさせ、捕捉部４０における循環流路１０内壁面上に捕捉されていた担体粒子－抗原－酵素複合体の捕捉を解く。ポンプバルブＶ３，Ｖ４，Ｖ５を作動させて、移送液を循環流路１０内で循環させ、担体粒子－抗原－酵素複合体を移送液中に分散させる。

続いて、図１８に示すように、導入流路バルブＡ１、接続流路バルブＶ９、排出流路バルブＯ４を開け、アウトレット７０ａから負圧吸引し、空気導入用インレット１０ｆから導入流路８１を介して、循環流路１０内へと空気を導入する。担体粒子－抗原－酵素複合体を含む移送液が空気によって押し出され、接続流路１００を通じて、その移送液Ｌ５が第２循環流路５０へと導入される。このときバルブＶ６を閉じておき、移送液Ｌ５が排出流路３４と第２循環流路５０との接続部まで達したら、今度はバルブＶ７を閉じて、第２循環流路５０内を移送液で満たす。担体粒子－抗原－酵素複合体が第２循環流路５０へと移送される。

（検出工程）
移送液の第２循環流路５０への移送が完了した後、図１９に示すように、接続流路バルブＶ９、排出流路バルブＯ４を閉めて、第２循環流路５０を閉鎖し、ポンプバルブＶ６，Ｖ７，Ｖ８を作動させて、担体粒子－抗原－酵素複合体を含む移送液Ｌ５を第２循環流路５０内で循環させ、担体粒子－抗原－酵素複合体を捕捉部４２（図１４参照）に捕捉する。

導入流路バルブＡ２、排出流路バルブＯ４を開け、アウトレット７０ａから負圧吸引し、空気導入用インレット５０ｃから導入流路８２を介して、第２循環流路５０内へと空気を導入する。これにより、担体粒子－抗原－酵素複合体と分離された移送液Ｌ５の液成分（廃液）を、排出流路３４を介して第２循環流路５０から排出する。廃液は廃液槽７０に貯留される。このときバルブＶ６又はＶ７を閉じることで第２循環流路５０全体へと効率よく空気が導入される。

導入流路バルブＩ６及び排出流路バルブＯ４を開け、バルブＶ７を閉じ、アウトレット７０ａから負圧吸引し、リザーバー２２４Ｒから基質液導入用インレット５０ａおよび導入流路２６を介して、第２循環流路５０内へと基質液Ｌ６を導入する。基質液Ｌ６は、アルカリフォスファターゼ（酵素）の基質となる3-(2'-spiroadamantane)-4-methoxy-4-(3''-phosphoryloxy)phenyl-. 1, 2-dioxetane (AMPPD)、あるいは4-Aminophenyl Phosphate (pAPP)等が含有されている。基質液Ｌ６の導入時においても、リザーバー２２４Ｒが面内方向に蛇行する線状の窪みによって形成されており、基質液Ｌ６に対する影響は、重力を含む基質液Ｌ６に加わる加速度よりも毛管力の方が大きく、基質液Ｌ６は、毛管力によってリザーバー２２４Ｒに保持されるため、リザーバー２２４Ｒの基質液導入用インレット５０ａと逆側に残留する気泡が先回りすることなく基質液Ｌ６を第２循環流路５０に容易に導入することができる。

排出流路バルブＯ４及び導入流路バルブＩ６を閉めて、第２循環流路５０を閉鎖し、ポンプバルブＶ６，Ｖ７，Ｖ８を作動させて、基質液を第２循環流路５０内で循環させ、基質と担体粒子－抗原－酵素複合体の酵素とを反応させる。

上記操作（検出方法など）により、検体に含まれる検出対象の抗原を化学発光シグナルあるいは電気化学シグナル等として検出できる。この場合のように、検出部６０と捕捉部４２とを組み合わせて用いられずともよく、第２循環流路５０に捕捉部が設けられることは必須ではない。

本実施形態の検出方法は、生体試料の分析や、体外診断等に適用することも可能である。

以上の手順を経ることで、流体デバイス２００によって、試料物質を検出することができる。本実施形態の流体デバイス２００においても、上記第１、第２実施形態の流体デバイス１と同様に、リザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒが蛇行流路を含み第１直線部及び第２直線部が局所的に配置されて交差しているため、溶液を変位させる方向に加速度が全長に亘って働くことを回避できる。そのため、本実施形態の流体デバイス２００では、各直線部毎に上記式（１０）を満足する長さＬを設定することで、姿勢に依存することなく溶液を連続体として静止状態で保持することができる。その結果、本実施形態の流体デバイス２００では、リザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒの全長と上記式（１０）と用いて断面積Ａを設定する場合と比較して広い断面積のリザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒを形成することが可能になる。従って、本実施形態の流体デバイス１では、姿勢に依存することなくリザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒに多量の溶液Ｓを連続体として静止状態で保持することができる。

また、本実施形態の流体デバイス２００においては、リザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒの断面の大きさが毛管長に基づいて設定されているため、流体デバイス１が水平面に対して傾いた場合でも、リザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒ内の気泡が溶液よりも先に循環流路１０あるいは第２循環流路５０に達して混入することを回避できる。従って、本実施形態の流体デバイス２００では、リザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒから循環流路１０あるいは第２循環流路５０への溶液の供給を、気泡を混入させることなく容易に行うことができ、試料物質の検出精度を向上させることができる。

なお、本実施形態において、試料物質の検出を行うために第２循環流路を循環させる液として、基質液Ｌ６と測定液Ｌ７とをそれぞれ導入して循環させて検出部６０で検出を行う場合を例示した。しかしながら、この液は、一種類の溶液でもよい。また、第２循環流路５０内に複数の定量区画を設け、各区画に導入および定量して循環および混合した液としてもよい。

また、上記実施形態では、抗原抗体反応を利用した流体デバイス構成や検出方法を記載したが、ハイブリダイズを利用した反応にも適用可能である。

以上、添付図面を参照しながら一実施態様について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態におけるリザーバー２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ、２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒの断面を矩形状としたが、この構成に限定されるものではなく、例えば、図４に示したように円形であったり、底面側が先細るテーパ状の断面形状であってもよい。この構成を採る場合には、例えば、射出成形で基板９を製造する場合には、離型抵抗を低減することができ成形性を向上させることができる。

また、上記実施形態では、複数のリザーバーについて、同一幅、同一深さである構成を例示したが、この構成に限定されない。複数のリザーバーにおける幅および深さについては、例えば、収容する溶液の流動特性に応じて異なる値に設定してもよい。例えば、複数のリザーバーから一括した負圧吸引で溶液を循環流路に導入する際には、同じタイミングで異種の溶液が循環流路に導入されるようにリザーバー毎に溶液の流動特性（流動抵抗等）に応じた幅および深さに設定してもよい。

また、リザーバーから循環流路への各種溶液の導入は一回で行う必要はなく、複数回に分けて導入する構成としてもよい。複数回に分けて溶液を導入する場合には、送液ポンプの動作時間を制御したり、液感知センサーを設けておき気液界面の先頭が定量域を通過したことを検出することにより、一回毎の溶液量を定量可能である。

また、上記実施形態では、リザーバー２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ、２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒが直線状の窪みが蛇行する形状である構成を例示したが、非直線状の流路である曲線状の流路を含む構成であってもよい。曲線状の流路を含むリザーバーとしては、例えば、Ｕ字状ＷやＣ字状の流路を含む構成や、図２０に示されるように、同心に形成された複数（図２０では３つ）の第１円弧部ＲＶａと、隣り合う第１円弧部ＲＶａの接続箇所を第１円弧部ＲＶａの周方向一端側と他端側とで交互に繰り返して接続する第２円弧部ＲＶｂとを含む構成であってもよい。この構成におけるリザーバーは、供給孔３９Ｅと貫通孔３８Ｄとを接続し、断面積は溶液が満たされた場合の気液界面距離を長さＬとして、上記式（１０）を満足すれば、溶液はリザーバーに静止状態で保持されることになる。
また、曲線状のリザーバーとしては、円弧形状に限定されず、基板の一面と直交する軸周りに、当該軸との距離が漸次大きくなる渦巻状であってもよい。このような非直線状の流路である曲線状の流路を含むリザーバーであっても、断面の大きさは、毛管長に基づいて設定し、断面積は上記式（１０）に基づいて設定すればよい。

また、上記実施形態では、基板９の下面９ａにリザーバー層１９Ａを配置し、基板９の上面９ｂに反応層１９Ｂを配置し、また、基板２０１の下面２０１ａにリザーバー層１１９Ａを配置し、基板２０１の上面２０１ｂに反応層１１９Ｂを配置する構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、基板９の上面９ｂに反応層１９Ｂを配置した場合には、下板８の上面にリザーバー層を配置する構成や、下板８の上面および基板９の下面９ａに跨ってリザーバー層を配置する構成であってもよい。また、例えば、基板２０１の下面２０１ａにリザーバー層１１９Ａを配置した場合には、上述の上板６の下面に反応層を配置する構成や、上板６及び基板２０１とは異なる基板に上述の反応層を形成する構成や、上板６の下面および基板２０１の上面２０１ｂに跨って反応層を配置する構成であってもよい。

また、上記流体デバイスの第３実施形態実施形態では、循環流路１０と第２循環流路５０とでは、液が循環可能な流路を互いに共有しない構成を例示したが、この構成に限定されない。以下に、少なくとも一部の流路を共有する循環流路を有する流体デバイスについて説明する。

図２１は、一部の流路を共有する循環流路を有する流体デバイス３００を模式的に示した平面図である。本実施形態の説明においては、上述の実施形態と同一態様の構成要素について同一符号を付し、その説明を省略する。

流体デバイス３００は、流路およびバルブが形成された基板２０９を備える。流体デバイス３００は、基板２０９上に形成され、試料物質を含む溶液を循環させる第１循環流路２１０と第２循環流路２２０を含む。第１循環流路２１０および第２循環流路２２０は、互いに共有する共有流路２０２を有する。また、第１循環流路２１０は、第２循環流路２２０と共有しない非共有流路２１１を有する。第２循環流路２２０は、第１循環流路２１０と共有しない非共有流路２２１を有する。

（共有流路）
共有流路２０２は、第１循環流路２１０の非共有流路２１１の端部同士を繋ぐ。また、共有流路２０２は、第２循環流路２２０の非共有流路２２１の端部同士を繋ぐ。共有流路２０２は、ポンプＰと、第１の捕捉部（捕捉部）４と、補助物質検出部５と、を有する。
共有流路２０２には、廃液槽７に繋がる排出流路２２７が接続されている。排出流路２２７には、排出流路バルブＯ３が設けられている。

ポンプＰは、流路中に並んで配置された３つのポンプバルブＰａ、Ｐｂ、Ｐｃから構成されている。ポンプＰは、３つのポンプバルブＰａ、Ｐｂ、Ｐｃの開閉を制御することにより、循環流路内における溶液の送液方向の制御が可能となる。ポンプバルブを構成するバルブの数は、４以上であってもよい。

補助物質検出部５は、試料物質に結合させて試料物質の検出を補助する標識物質（検出補助物質）を検出するために設けられている。標識物質として酵素を用いる場合、保管時間が長くなるにつれて酵素の劣化が生じて、第２循環流路２２０に設けられた検出部３における検出効率が低下する可能性がある。補助物質検出部５は、標識物質を検出して酵素の劣化度を測定する。

（第１循環流路）
第１循環流路２１０は、非共有流路２１１に、複数のバルブＶ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２を有する。これらのバルブのうち、バルブＶ１、Ｖ２、Ｗ２は、定量バルブとして機能する。また、バルブＷ１、Ｗ２は、非共有流路端末バルブとして機能する。すなわち、バルブＷ２は、定量バルブとしても、非共有流路端末バルブとしても機能する。

定量バルブＶ１、Ｖ２、Ｗ２は、定量バルブで区切られる第１循環流路２１０の区画のそれぞれが所定の体積となるように配置されている。定量バルブＶ１、Ｖ２は、第１循環流路２１０を、第１定量区画Ａ１と第２定量区画Ａ２と第３定量区画Ａ３とに区画する。
第１定量区画Ａ１は、共有流路２０２を内包する。

第１定量区画Ａ１の非共有流路２１１には、導入流路２１２、２１３が接続されている。第２定量区画Ａ２には、導入流路２１４と排出流路２１７が接続されている。第３定量区画Ａ３には、導入流路２１５と排出流路２１８と空気流路２１６が接続されている。

導入流路２１２、２１３、２１４、２１５は、第１循環流路２１０内にそれぞれ異なる液を導入するために設けられている。導入流路２１２には、導入流路を開閉する導入流路バルブＩ１が設けられている。導入流路２１３には、導入流路を開閉する導入流路バルブＩ２が設けられている。導入流路２１４には、導入流路を開閉する導入流路バルブＩ３が設けられている。導入流路２１５には、導入流路を開閉する導入流路バルブＩ４が設けられている。

また、導入流路２１２の端末には、基板２０９の表面に開口する液導入用インレット２１２ａが設けられている。導入流路２１３の端末には、基板２０９の表面に開口する液導入用インレット２１３ａが設けられている。導入流路２１４の端末には、基板２０９の表面に開口する液導入用インレット２１４ａが設けられている。導入流路２１５の端末には、基板２０９の表面に開口する液導入用インレット２１５ａが設けられている。

液導入用インレット２１２ａは、図１５に示した洗浄液導入用インレット１０ｄに相当し、溶液として洗浄液が収容されたリザーバー２１２Ｒに接続されている。液導入用インレット２１３ａは、検体導入用インレット１０ｂに相当し、溶液として試料物質を含む検体液が収容されたリザーバー２１３Ｒに接続されている。液導入用インレット２１４ａは、第２試薬導入用インレット１０ｃに相当し、溶液として標識物質を含む第２試薬液が収容されたリザーバー２１４Ｒに接続されている。液導入用インレット２１５ａは、第１試薬導入用インレット１０ａに相当し、溶液として担体粒子を含む第１試薬液が収容されたリザーバー２１５Ｒに接続されている。

リザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒは、上記式（１０）を満足する長さ及び断面積で形成されているため、保存時あるいは搬送時に重力加速度を含めた加速度が加わった場合でも、溶液を連続体として静止状態で保持可能できる。

空気流路２１６は、第１循環流路２１０から空気を排出又は空気を導入するために設けられている。空気流路２１６には流路を開閉する空気流路バルブＧ１が設けられている。
空気流路２１６の端末には、基板２０９の表面に開口する空気導入用インレット２１６ａが設けられている。

排出流路２１７、２１８は、第１循環流路２１０から液を排出するために設けられている。排出流路２１７には、排出流路を開閉する排出流路バルブＯ１が設けられている。排出流路２１８には、排出流路を開閉する排出流路バルブＯ２が設けられている。排出流路２１７、２１８は、廃液槽７に接続されている。廃液槽７には、外部吸引ポンプ（不図示）と接続されて負圧吸引するために基板表面に開口するアウトレット７ａが設けられている。なお、本実施形態の流体デバイス３００において、廃液槽７は、第１循環流路２１０の内側領域に配置されている。これにより、流体デバイス３００の小型化を図ることができる。

第１定量区画Ａ１の非共有流路２１１には、蛇行部２１９が設けられている。蛇行部２１９は、第１定量区画Ａ１の非共有流路２１１の一部であり、左右に蛇行して形成された部分である。蛇行部２１９は、第１定量区画Ａ１の非共有流路２１１の体積を大きくする。

（第２循環流路）
第２循環流路２２０は、非共有流路２２１に、非共有流路端末バルブとして機能するバルブＷ３、Ｗ４と検出部３と第２の捕捉部４Ａとを有する。第２の捕捉部４Ａは、上述の捕捉部４と同様の構成を有する。第２の捕捉部４Ａと検出部３とは互いに重なり合う様に配置されている。

第２循環流路２２０の非共有流路２２１には、導入流路２２２と集約流路２２３とが接続されている。集約流路２２３には、液溜り部２２３ａと、バルブＩ１０と、が設けられている。バルブＩ１０は、液溜り部２２３ａと第２循環流路２２０との間に位置する。液溜り部２２３ａには、導入流路２２４、２２５と空気流路２２６とが接続されている。導入流路２２２の経路中には、導入流路バルブＩ５が設けられる。導入流路２２４の経路中には、導入流路バルブＩ６が設けられる。導入流路２２５の経路中には、導入流路バルブＩ７が設けられる。導入流路２２２の端末には導入用インレット２２２ａが設けられている。導入流路２２４の端末には導入用インレット２２４ａが設けられている。導入流路２２５の端末には導入用インレット２２５ａが設けられている。同様に、空気流路２２６の経路中には、空気流路バルブＧ２が設けられる。空気流路２２６の端末には空気導入用インレット２２６ａが設けられている。

液導入用インレット２２２ａは、図１５に示した移送液導入用インレット１０ｅに相当し、溶液として移送液が収容されたリザーバー２２２Ｒに接続されている。液導入用インレット２２４ａは、基質液導入用インレット５０ａに相当し、溶液として基質液が収容されたリザーバー２２４Ｒに接続されている。液導入用インレット２２５ａは、測定液導入用インレット５０ｂに相当し、溶液として測定液が収容されたリザーバー２２５Ｒに接続されている。

リザーバー２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒは、上記式（１０）を満足する長さ及び断面積で形成されているため、保存時あるいは搬送時に重力加速度を含めた加速度が加わった場合でも、溶液を連続体として静止状態で保持可能できる。

（検出方法）
次に、本実施形態の流体デバイス３００を用いた試料物質の混合方法、捕捉方法および検出方法について説明する。本実施形態の検出方法は、検体試料に含まれる検出対象である抗原（試料物質、生体分子）を免疫反応および酵素反応により検出する。

まず、第１循環流路２１０のバルブＶ１、Ｖ２、Ｗ２を閉じ、バルブＷ１を開くとともに、第２循環流路２２０の非共有流路端末バルブＷ３、Ｗ４を閉じる。これにより、第１循環流路２１０は、第１定量区画Ａ１と第２定量区画Ａ２と第３定量区画Ａ３とに区切られた状態となる。

次いで、導入流路２１３から第１定量区画Ａ１に試料物質を含む検体液を導入する（検体液導入工程）。さらに、導入流路２１４から第２定量区画Ａ２に標識物質（検出補助物質）を含む第２試薬液を導入し（第２試薬液導入工程）、導入流路２１５から第３定量区画Ａ３に担体粒子を含む第１試薬液を導入する（第１試薬液導入工程）。

次いで、バルブＶ１、Ｖ２、Ｗ２を開放して、共有流路２０２のポンプＰを駆動させることで、第１循環流路２１０内において、検体液、第１試薬液および第２試薬液を循環し混合して混合液を得る（第１循環工程）。検体液、第１試薬液および第２試薬液の混合により、担体粒子に固定化された抗体Ａに抗原が結合し、その抗原に酵素が固定化された抗体Ｂが結合する。これにより、混合液の中では、担体粒子－抗原－酵素複合体が生成される。
また、第１循環工程において、担体粒子－抗原－酵素複合体を形成しない余剰の標識物質を補助物質検出部５において捕捉する。

さらに、試料物質と担体粒子の結合が十分に進んだ後に、第１循環流路２１０内で混合液を循環させたまま、第１の捕捉部４において磁性粒子を捕捉する磁石を流路に近接させる。これにより、第１の捕捉部４は、担体粒子－抗原－酵素複合体を捕捉する。複合体は、第１の捕捉部４における第１循環流路２１０内壁面上に捕捉され、液成分から分離される。

次いで、第１の捕捉部４において担体粒子－抗原－酵素複合体を捕捉したまま、空気流路バルブＧ１および排出流路バルブＯ１、Ｏ２、Ｏ３を開け、廃液槽７のアウトレット７ａから負圧吸引して、液成分を排出する（混合液排出工程）。これにより共有流路２０２では混合液が除去され、担体粒子－抗原－酵素複合体は、混合液から分離される。

次いで、空気流路バルブＧ１および排出流路バルブＯ１、Ｏ２、Ｏ３を閉じ、導入流路２１２から第１循環流路２１０に洗浄液を導入する。さらに、共有流路２０２のポンプＰを駆動させることで、第１循環流路２１０内において、洗浄液を循環させて、担体粒子－抗原－酵素複合体を洗浄する。さらに、一定時間の洗浄液の循環を完了させた後、洗浄液を廃液槽７に排出する。
なお、洗浄液の導入、循環および排出のサイクルは複数回行われてもよい。繰返し、洗浄液の導入、循環、排出を行うことによって、不要物の除去効率を高めることができる。

次いで、第１循環流路２１０のバルブＷ１、Ｗ２を閉じるとともに、第２循環流路２２０の非共有流路端末バルブＷ３、Ｗ４を開き、導入流路２２２から移送液を導入して第２循環流路２２０を移送液で満たす。次いで、第１の捕捉部４における担体粒子－抗原－酵素複合体の捕捉を解除するとともに、ポンプＰを駆動させることで、担体粒子－抗原－酵素複合体を第２循環流路２２０に移送する。さらに、ポンプＰを駆動させたまま、第２の捕捉部４Ａにおいて、磁性粒子を捕捉する磁石を流路に近接させて担体粒子－抗原－酵素複合体を捕捉する。これにより、担体粒子－抗原－酵素複合体は、第２の捕捉部４Ａの内壁面上に捕捉されて液成分から分離される。担体粒子－抗原－酵素複合体を捕捉部４から捕捉部４Ａに移動させることにより、検体液等による汚染のない、きれいな流路で検出を行うことができる。

次いで、バルブＷ４を閉じ、空気流路２２６の空気流路バルブＧ２および排出流路２２７の排出流路バルブＯ３を開放し、アウトレット７ａから負圧吸引する。これにより、担体粒子－抗原－酵素複合体と分離された移送液の液成分（廃液）を、第２循環流路から右回りに排出する。

次いで、第２循環流路２２０の非共有流路端末バルブＷ３、Ｗ４を開き、導入流路２２４から基質液を導入して第２循環流路２２０を基質液で満たす（基質液導入工程）。次いで、ポンプＰを駆動させることで、第２の捕捉部４Ａで捕捉された担体粒子－抗原－酵素複合体と基質液とを反応させる。さらに、反応が十分に完了した後に、移送液と同様の手順を経て、第２循環流路２２０から基質液を排出する。

基質液には、例えば酵素がアルカリフォスファターゼ（酵素）の場合、基質となる3-(2'-spiroadamantane)-4-methoxy-4-(3''-phosphoryloxy)phenyl-1, 2-dioxetane （ＡＭＰＰＤ）、あるいは4-Aminophenyl Phosphate (pAPP)等が含有されている。基質液は、第２循環流路２２０内で担体粒子－抗原－酵素複合体の酵素と反応する。基質液と担体粒子－抗原－酵素複合体を第２循環流路２２０内で循環させることで、担体粒子－抗原－酵素複合体の酵素と反応させて金属を検出部３に沈着させることができる。

次いで、第２循環流路２２０の非共有流路端末バルブＷ３、Ｗ４を開き、導入流路２２５から測定液を導入して第２循環流路２２０を測定液で満たす（測定液導入工程）。測定液には、シグナルを増強させる役割を持つ物質として強電解溶液等が含有されている。次いで、ポンプＰを駆動させることで、第２循環流路２２０内で測定液を循環させるとともに、検出部３に沈着した金属量を検出部３の電極により電気的に分析する。
一方で、補助物質検出部５は、測定液に触れることで、第１循環工程において捕捉された余剰の標識物質を測定する。補助物質検出部５での検出結果を確認することで、標識物質の検出効率を確認することができる。
なお、本実施形態では、酵素と基質の反応の結果生じる金属量を検出したが、検出部では、酵素と基質の反応の結果生じる発色を検出してもよい。

以上の手順を経ることで、流体デバイス３００によって、試料物質を検出することができる。
なお、本実施形態において、試料物質の検出を行うために第２循環流路を循環させる液（第３液）として、基質液と測定液とをそれぞれ導入して循環させて検出部３で検出を行う場合を例示した。しかしながら、第３液は、一種類の溶液でもよい。また、第２循環流路２２０内に複数の定量区画を設け、各区画に導入および定量して循環および混合した液を第３液としてもよい。

図２１に示すように、本発明の一実施態様におけるシステム２０７は、流体デバイス３００と、制御部２０８を備える。制御部２０８は、図示略の接続ラインを介して流体デバイス３００に設けられたバルブと接続されており、バルブの開閉を制御する。本実施形態のシステム２０７によれば、流体デバイス３００における混合、捕捉、および検出を行うことができる。

本実施形態の流体デバイス３００によれば、一部の流路を共有する第１循環流路と第２循環流路とを備える構成の場合にも、上述したリザーバー２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒを備えているため、上述の第１～第３実施形態に係る効果を奏することができる。

続いて、図２２を参照して、少なくとも一部の流路を共有する循環流路を有する流体デバイスとして、第１循環流路に溶液を循環させた後、第２循環流路で循環させられるよう構成されている第１種の連続循環流路、および第３循環流路及び第４循環流路からなり、第３循環流路に溶液を循環させた後、両循環流路内の溶液を循環して混合させられるよう構成されている第２種の連続循環流路を有する流体デバイス４００について説明する。

図２２は、一部の流路を共有する循環流路を有する流体デバイス４００を模式的に示した平面図である。本実施形態の説明においては、上述の実施形態と同一態様の構成要素について同一符号を付し、その説明を省略する。

流体デバイス４００の基板３０９に形成された流路は、閉じたループ状に形成されたループ流路３０１と、ループ流路３０１の一対の接続部３０１ａ、３０１ｂを迂回する第１迂回流路３０６と、ループ流路３０１の一対の接続部３０１ｃ、３０１ｄを迂回する第２迂回流路３０７と、に分類される。ループ流路３０１の内側には、廃液槽３７０が設けられている。また、第１迂回流路３０６の内側には、廃液槽３７１が設けられている。

ループ流路３０１、第１迂回流路３０６および第２迂回流路３０７は、第１循環流路３１０、第２循環流路３２０、第３循環流路３３０および第４循環流路３４０を構成する。すなわち、流体デバイス４００は、第１循環流路３１０、第２循環流路３２０、第３循環流路３３０および第４循環流路３４０を含む。

第１循環流路３１０は、ループ流路３０１から構成される。すなわち、第１循環流路３１０は、ループ流路３０１の全体を含む。
第２循環流路３２０は、ループ流路３０１の一部と、第１迂回流路３０６から構成される。本実施形態において、第２循環流路３２０に含まれるループ流路３０１の一部とは、ループ流路３０１において一対の接続部３０１ａ、３０１ｂにより区分される２つの流路のうち距離が長い一方の流路である。
また、第３循環流路３３０は、ループ流路３０１の一部と、第２迂回流路３０７から構成される。本実施形態において、第３循環流路３３０に含まれるループ流路３０１の一部とは、ループ流路３０１において一対の接続部３０１ｃ、３０１ｄにより区分される２つの流路のうち距離が短い一方の流路である。

第４循環流路３４０は、ループ流路３０１の一部と、第１迂回流路３０６から構成される。本実施形態において、第４循環流路３４０に含まれるループ流路３０１の一部とは、ループ流路３０１において、第２循環流路３２０および第３循環流路３３０に含まれない部分流路３１１である。部分流路３１１は、ループ流路３０１において第１迂回流路３０６が接続される一対の接続部３０１ａ、３０１ｂにより区分される２つの流路のうち距離が短い一方の流路である。第４循環流路３４０は、第２循環流路３２０と第１迂回流路３０６を共有する。本実施形態では、第４循環流路３４０は単体として液体を循環することはなく、溶液を定量するために主に用いられる。より具体的には後段の検出方法の説明で述べるように、第４循環流路３４０は、第１循環流路３１０で溶液を定量および循環させた後に、第１循環流路３１０および第４循環流路３４０の両循環流路内の溶液を循環して混合させるために設けられている。第１循環流路３１０および第４循環流路３４０は、両循環流路が繋がることで第２循環流路３２０を構成する。ループ流路３０１における接続部３０１ａと３０１ｂの間（短い一方、すなわち部分流路３１１）にバルブＶ１を配置し、第２循環流路３２０に液体を循環させる際にバルブＶ１を閉じてもよい。これにより、液体が第２循環流路３２０を一方向に流れるようにすることができる。
なお、ループ流路３０１において、接続部３０１ａ、３０１ｂにより区分される２つの流路のうち長い一方の流路における接続部３０１ａ、３０１ｂの近傍にそれぞれバルブを配置し、これらのバルブを閉じることによって、第４循環流路３４０が単体で液体を循環させる構成としてもよい。

第１循環流路３１０と第４循環流路３４０とは、第２の連続循環流路（第２種の連続循環流路）Ｓ２を構成する。第２循環流路３２０と第３循環流路３３０とは、互いに共有する流路（第２共有流路３０２Ｂ）を有する。第２循環流路３２０と第３循環流路３３０とは、第２循環流路３２０に溶液を循環させた後、第３循環流路３３０で循環させられるよう構成されている。第２循環流路３２０と第３循環流路３３０とは、第１の連続循環流路（第１種の連続循環流路）Ｓ１を構成する。

第１循環流路３１０と第２循環流路３２０は、互いに共有する第１共有流路３０２Ａを有する。第１循環流路３１０と第３循環流路３３０とは、互いに共有する流路（第２共有流路３０２Ｂ）を有する。第１共有流路３０２Ａと第２共有流路３０２Ｂは、少なくとも一部の流路（重複共有流路３０２）を共有する。本実施形態において、第２共有流路３０２Ｂの全長は、重複共有流路３０２の全長と重なる。

連続循環流路は、第１種の連続循環流路と第２種の連続循環流路とに分類される。第１種の連続循環流路は、２つの循環流路からなり、一方の循環流路に溶液を循環させた後、他方の循環流路でその溶液を循環させられるよう構成されている。また、第２種の連続循環流路は、２つの循環流路からなり、一方の循環流路に溶液を循環させた後、両循環流路内の溶液を循環して混合させられるよう構成されている。なお、第２種の連続循環流路における上記他方の流路は、そこに収容された液体と、上記一方の循環流路に収容された液体とを併せて循環させることができればよく、それ自体独立して液体を循環させる構成でなくてもよい。

実施形態の流体デバイスは、第１種の連続循環流路および第２種の連続循環流路からなる群より選択される連続循環流路を少なくとも２つ含む。したがって、本実施形態の流体デバイスが連続循環流路を２つ含む場合、第１種の連続循環流路を２つ含むもの、第２種の連続循環流路を２つ含むもの、第１種の連続循環流路と第２種の連続循環流路を１つずつ含むもの、のいずれであってもよい。本実施形態の流体デバイスが連続循環流路を３つ以上含む場合、すべてが第１種の連続循環流路であってもよく、すべてが第２種の連続循環流路であってもよく、第１種と第２種の連続循環流路の両方を含んでもよい。

本実施形態の流体デバイスにおいては、２つ以上の連続循環流路が、循環流路を共有してもよい。例えば、本実施形態の流体デバイスが第１種の連続循環流路と第２種の連続循環流路を含む場合、第１種の連続循環流路の一方の循環流路が、第２種の連続循環流路の一方として用いられてもよい。

第１の連続循環流路Ｓ１は、２つの循環流路（第２循環流路３２０および第３循環流路３３０）からなる。また、第１の連続循環流路Ｓ１は、一方の循環流路（第２循環流路３２０）に溶液を循環させた後、他方の循環流路（第３循環流路３３０）で循環させられるよう構成されている。したがって、第１の連続循環流路Ｓ１は、第１種の連続循環流路に分類される。第１の連続循環流路Ｓ１における２つの循環流路（第２循環流路３２０および第３循環流路３３０）は、一部の流路（第２共有流路３０２Ｂ）を共有する。

第２の連続循環流路Ｓ２は、２つの循環流路（第１循環流路３１０および第４循環流路３４０）からなる。第２の連続循環流路Ｓ２は、一方の循環流路（第１循環流路３１０）に溶液を循環させた後、第１循環流路３１０および第４循環流路３４０の両循環流路（すなわち第２循環流路３２０）内の溶液を循環し混合するよう構成されている。したがって、第２の連続循環流路Ｓ２は、第２種の連続循環流路に分類される。

（第１循環流路）
第１循環流路３１０には、複数のバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５が設けられている。複数のバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５のうち、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３は、定量バルブとして機能し、バルブＶ４、Ｖ５は、重複共有流路３０２をその他の領域から区画する共有流路端末バルブとして機能する。
また、第１循環流路３１０の重複共有流路３０２には、捕捉部３０４およびポンプＰが配置されている。

定量バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３は、第１循環流路３１０を、第１定量区画Ａ１と第２定量区画Ａ２と第３定量区画Ａ３とに区画する。すなわち、定量バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３は、定量バルブで区切られる第１循環流路３１０の区画のそれぞれが所定の体積となるように配置されている。より具体的には、定量バルブＶ１、Ｖ２の間には、第１定量区画Ａ１が形成される。定量バルブＶ２、Ｖ３の間には、第２定量区画Ａ２が形成される。定量バルブＶ１、Ｖ３の間には、第３定量区画Ａ３が形成される。

第１循環流路３１０の第１定量区画Ａ１には、導入流路３４１と排出流路３５２と空気流路３６１が接続されている。第２定量区画Ａ２には、導入流路３４２、３４３と排出流路３５３が接続されている。第３定量区画Ａ３には、導入流路３４４、３４５、３４８と排出流路３５１と排出流路（回収流路）３５６が接続されている。特に、導入流路３４８および排出流路３５６は、第３定量区画Ａ３内の重複共有流路３０２の両端にそれぞれ配置されている。

共有流路端末バルブＶ４、Ｖ５は、第１循環流路３１０を、重複共有流路３０２とその他の領域とに区画する。共有流路端末バルブＶ４、Ｖ５は、第１循環流路３１０において重複共有流路３０２の両端に位置する。共有流路端末バルブＶ４、Ｖ５は、ともに第３定量区画Ａ３に位置する。重複共有流路３０２は、その全域が第１循環流路３１０の第３定量区画Ａ３に内包される。

（第２循環流路）
第２循環流路３２０は、第１循環流路３１０と共有する第１共有流路３０２Ａと、第１循環流路３１０と共有しない第１迂回流路３０６を有する。

第１共有流路３０２Ａには、上述した、複数のバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５が設けられている。また、第１共有流路３０２Ａは、一部が重複共有流路３０２と重なる。
したがって、第１共有流路３０２Ａは、捕捉部３０４およびポンプＰを有する。第１共有流路３０２Ａには、導入流路３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４８と排出流路３５１、３５２、３５３、３５６と空気流路３６１が接続されている。

第１迂回流路３０６には、複数のバルブＶ６、Ｖ７、Ｖ８が設けられている。複数のバルブＶ６、Ｖ７、Ｖ８のうち、バルブＶ６、Ｖ７は、第１迂回流路３０６の端末に位置して第１迂回流路３０６と第１共有流路３０２Ａとを区画する第１迂回流路端末バルブとして機能する。また、バルブＶ８は、定量バルブとして機能する。定量バルブＶ８は、第１迂回流路３０６を、所定の体積の２つの領域に区画する。第１迂回流路３０６において、定量バルブＶ８と第１迂回流路端末バルブＶ６との間には、第４定量区画Ａ４が形成される。第１迂回流路３０６において、定量バルブＶ８と第１迂回流路端末バルブＶ７との間には、第５定量区画Ａ５が形成される。第４定量区画Ａ４の両端近傍には、それぞれ導入流路３４６と排出流路３５４とが接続されている。同様に、第５定量区画Ａ５の両端近傍には、それぞれ導入流路３４７と排出流路３５５とが接続されている。

（第３循環流路）
第３循環流路３３０は、第１循環流路３１０と共有する第２共有流路３０２Ｂと、第１循環流路３１０と共有しない第２迂回流路３０７を有する。

第２共有流路３０２Ｂは、上述したように重複共有流路３０２とその全域が一致している。したがって、第２共有流路３０２Ｂには、捕捉部３０４およびポンプＰが配置されている。また、第３循環流路３３０において第２共有流路３０２Ｂの両端には、バルブＶ９、Ｖ１０が設けられている。バルブＶ９、Ｖ１０は、共有流路端末バルブとして機能する。すなわち、共有流路端末バルブＶ９、Ｖ１０は、第３循環流路３３０を、第２共有流路３０２Ｂと第２迂回流路３０７とに区画する。
第２迂回流路３０７の両端近傍には、それぞれ空気流路３６２、３６３が接続されている。第２迂回流路３０７には、検出部３０３Ａが設けられている。

（捕捉部）
捕捉部３０４は、第１循環流路３１０内を循環している溶液中の試料物質を捕捉・収集する。捕捉部３０４は、上述した捕捉部４０、４２及び第１の捕捉部４と同様の構成である。

（検出部）
検出部３０３Ａは、試料物質を検出するために設けられている。検出部３０３Ａは、上述の標識物質を検出することで試料物質を検出可能である。検出部３０３Ａは、試料物質を光学的に検出するものであってもよく、一例として、対物レンズや撮像部を近傍に配置可能な構成とすることができる。撮像部は、例えばＥＭＣＣＤ（Electron Multiplying Charge Coupled Device）カメラを備えていてもよい。また、検出部３０３Ａは、試料物質を電気化学検出するものであってもよく、一例として、近傍に電極を配置可能な構成とすることができる。

（導入流路）
導入流路３４１～３４８は、第１循環流路３１０、第２循環流路３２０又は第３循環流路３３０内にそれぞれ異なる液を導入するために設けられている。導入流路３４１～３４８には、それぞれ導入流路を開閉する導入流路バルブＩ１～Ｉ８が設けられている。また、導入流路３４１～３４８の端末には、基板３０９の表面に開口する液導入用インレットが設けられている。各液導入用インレットは、上述したように、上記式（１０）を満足する長さ及び断面積で形成され各導入流路３４１～３４８に導入される溶液をそれぞれ収容するリザーバー（不図示）に接続されている。

（排出流路）
排出流路３５１～３５６は、第１循環流路３１０、第２循環流路３２０又は第３循環流路３３０から液を排出するために設けられている。排出流路３５１～３５６にはそれぞれ、排出流路を開閉する排出流路バルブＯ１～Ｏ６が設けられている。排出流路３５１～３５６のうち、重複共有流路３０２の一端に接続された排出流路３５６は、反応した液を回収する回収流路として機能する。したがって、排出流路（回収流路）３５６の端末には、回収槽（図示略）が接続されている。その他の排出流路３５１～３５５は、それぞれ廃液槽３７１、３７２に接続されている。廃液槽３７１、３７２には、外部吸引ポンプ（不図示）と接続されて負圧吸引するために基板表面に開口するアウトレット３７１ａ、３７２ａが設けられている。

（空気流路）
空気流路３６１～３６３は、第１循環流路３１０から空気を排出又は空気を導入するために設けられている。空気流路３６１～３６３には流路を開閉する空気流路バルブＧ１、Ｇ２、Ｇ３が設けられている。空気流路３６１～３６３の端末には、基板３０９の表面に開口する空気導入用インレットが設けられている。空気流路３６１～３６３のうち、空気流路３６３は、空気を吸引する為の空気排出流路として機能する。その他の空気流路３６１、３６２は、流路内に空気導入して流路内の液体を押し出す為の空気導入流路として機能する。

（精製方法および検出方法）
次に、本実施形態の流体デバイス４００を用いた試料物質の精製方法および検出方法について説明する。本実施形態によれば、血液などの検体液から、核酸を精製し検出することができる。

まず、第１循環流路３１０の定量バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３と、第１迂回流路３０６の端部に位置するバルブＶ６、Ｖ７と、第２迂回流路３０７の端部に位置するバルブＶ９、Ｖ１０を閉じる。これにより、第１循環流路３１０は、第１定量区画Ａ１と第２定量区画Ａ２と第３定量区画Ａ３とに区切られた状態となる。

次いで、導入流路３４１から第１定量区画Ａ１に試料物質を含む検体液（溶液）を導入し、導入流路３４２から第２定量区画Ａ２に第１試薬液を導入し、導入流路３４４から第３定量区画Ａ３に第２試薬液（前処理溶液）を導入する。すなわち、第２の連続循環流路Ｓ２の先の循環流路（第１循環流路３１０）に試料物質を含む溶液（検体液）、第１試薬液および第２試薬液を導入する。なお、第１試薬液および第２試薬液は、それぞれ予め第２定量区画Ａ２および第３定量区画Ａ３に充填されていてもよい。

本実施形態において、検体液は、一例として血液、血清又は血漿であり、試料物質としての核酸を含む。
本実施形態において、第１試薬液は、例えばプロテイナーゼＫの溶液である。プロテイナーゼＫは、核酸を分解する酵素（ヌクレアーゼ）を不活性化する。これにより、検体液Ｌ１から抽出された核酸が酵素の働きにより分解されることを抑制できる。
本実施形態において、第２試薬液は、検体液に含まれる血液、血清又は血漿から核酸を抽出するための細胞溶解液である。

次いで、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３を開放して第１循環流路３１０を一連なりのループとした後に、ポンプＰを駆動させることで、第１循環流路３１０内において検体液、第１試薬液および第２試薬液を循環し混合して第１混合液を得る。検体液、第１試薬液および第２試薬液の混合により、試料物質である核酸が抽出される。

次いで、第２循環流路３２０のＶ６、Ｖ７、Ｖ８を閉じて、第２循環流路３２０を第４定量区画Ａ４と第５定量区画Ａ５とに区切られた状態とする。次いで、導入流路３４６から第４定量区画Ａ４に、試料物質に結合する担体粒子を含む第３試薬液（第３液）を導入し、導入流路３４７から第５定量区画Ａ５に第４試薬液を導入する。なお、第３試薬液および第４試薬液は、それぞれ予め第４定量区画Ａ４および第５定量区画Ａ５に充填されていてもよい。

本実施形態において、第３試薬液（第３液）に含まれる担体粒子としては、磁性粒子（一例としてシリカ磁性粒子）が用いられる。シリカ磁性粒子は、アルコール中で核酸（試料物質）に結合（吸着）する。
本実施形態において、第４試薬液は、例えばイソプロパノール溶液である。イソプロパノールは、アルコール環境を作り出し、磁性粒子が核酸に結合できる環境を形成する。

次いで、バルブＶ６、Ｖ７、Ｖ８を開放するとともにバルブＶ１を閉塞して第２循環流路３２０を一連なりのループとした後に、ポンプＰを駆動させる。これにより、第１循環流路３１０内において第１混合溶液、第３試薬液および第４試薬液を循環し混合して第２混合溶液を得る。これにより、第１混合溶液中に含まれる核酸（試料物質）に磁性粒子（担体粒子）が結合し、試料物質と担体粒子の複合体が生成される。この工程は、第２の連続循環流路Ｓ２において、第１循環流路３１０および第４循環流路３４０の両循環流路（すなわち第２循環流路）内の溶液を混合して第２混合溶液を得る工程であると言い換えることができる。

さらに、核酸と磁性粒子との結合が十分に進んだ後に、第２循環流路３２０内で第２混合溶液を循環させたまま、捕捉部３０４において磁性粒子を捕捉する磁石を流路に近接させる。これにより、捕捉部３０４は、試料物質と担体粒子の複合体を捕捉する。試料物質と担体粒子の複合体は、捕捉部３０４の流路内壁面上に捕捉される。

次いで、工程を示す図を省略するが、バルブＶ１、Ｖ６を閉じて、空気流路３６１のバルブＧ１を開けて排出流路３５４のバルブＯ４を開ける。さらに、廃液槽７１のアウトレット７１ａから負圧吸引することで、第２循環流路３２０から複合体と分離された液成分（廃液）を廃液槽３７１に排出する。これにより、第２の連続循環流路Ｓ２と第３循環流路３３０が共有する流路（重複共有流路３０２）から第２混合溶液が除去され、捕捉部３０４で捕捉された試料物質と担体粒子の複合体が液成分から分離される。

次いで、バルブＶ６、Ｖ７を閉じて第１循環流路３１０を一連なりの閉じたループとした後に導入流路３４３又は導入流路３４５から洗浄液を導入して第１循環流路３１０で洗浄液を満たす。さらに、ポンプＰを駆動させることで第１循環流路３１０内において、洗浄液を循環させて、捕捉部３０４で捕捉された核酸と磁性粒子との複合体を洗浄する。さらに、一定時間の洗浄液の循環を完了させた後、洗浄液を廃液槽３７０に排出する。
なお、洗浄液の導入、循環および排出のサイクルは複数回行われてもよい。繰返し、洗浄液の導入、循環、排出を行うことによって、不要物の除去効率を高めることができる。
また、本実施形態では、第１循環流路３１０内で洗浄液を循環させる場合を例示したが、第２循環流路３２０内で洗浄液を循環させて洗浄を行ってもよい。

次いで、共有流路端末バルブＶ４、Ｖ５を閉じるとともに共有流路端末バルブＶ９、Ｖ１０を開けて、第３循環流路３３０を一連なりのループとした後に、導入流路３４８から溶出液と標識物質（検出補助物質）を含む第５試薬液（検出用溶液）を導入して第３循環流路３３０を第５試薬液で満たす。

本実施形態において、第５試薬液に含まれる溶出液は例えば水である。上述したように、シリカ磁性粒子は、アルコール中で核酸に結合する一方で、水中では結合しない。
したがって、磁性粒子が結合した核酸を水に浸すことで、磁性粒子から核酸を溶出させることができる。また、第５試薬液は、核酸（試料物質）と結合して検出部における検出を補助する標識物質を含む。また、第５試薬液は、核酸の保存に適した溶液であってもよい。

次いで、捕捉部３０４において核酸と磁性粒子との複合体を解放して、又は解放しないで、ポンプＰを駆動させることで、第３循環流路３３０内で第５試薬液を循環させる。これにより、核酸と磁性粒子との複合体から核酸を溶出させるとともに、核酸に標識物質が結合し、試料物質と標識物質の複合体が生成される。捕捉部３０４において核酸と磁性粒子との複合体を解放して循環させた場合には、次工程として、再度捕捉部３０４により捕捉を開始することで、磁性粒子を再び捕捉する。これにより、液体から磁性粒子を除去して、液中に標識物質と結合した核酸のみが残留した状態とすることができる。
以上の工程を経ることで核酸を精製することができる。なお、第５試薬液に、標識物質を含まない純水を用いる場合には、水中に核酸のみが含まれた溶液を精製できる。この場合、精製した溶液を、排出流路（回収流路）３５６から回収することができる。

次いで、検出部３０３Ａにおいて標識物質を検出することで、標識物質と結合した核酸を間接的に検出する。検出部３０３Ａは、標識物質として酵素を用いる場合、基質との反応により生成される色素や蛍光等の反応産物を検出部３によって検出することで、核酸を検出可能である。
以上の手順を経ることで、流体デバイス４００によって、試料物質を検出することができる。

本実施形態の流体デバイス４００によれば、２つの連続循環流路Ｓ１、Ｓ２が第２の連続循環流路Ｓ２、第１の連続循環流路Ｓ１の順で溶液を循環させ、先の連続循環流路（第２の連続循環流路Ｓ２）の後の循環流路（第２循環流路３２０）が、後の連続循環流路（第１の連続循環流路Ｓ１）の先の循環流路と兼用されることにより、３以上の複数の循環流路（第１循環流路３１０、第２循環流路３２０および第３循環流路３３０）で、試料物質を順次移動させて、各循環流路で前処理と精製又は検出を連続的に行う構成の場合にも、上記式（１０）を満足する長さ及び断面積で形成されたリザーバーを備えているため、上述の第１～第３実施形態に係る効果を奏することができる。

１、２００、３００、４００…流体デバイス、 ４…第１の捕捉部（捕捉部）、 ５…補助物質検出部、 ６…上板（第２基板）、 ８…下板（第３基板）、 ９、２０１…基板、 ９ａ、２０１ａ…下面（第２面）、 ９ｂ、２０１ｂ…上面（第１面）、 １０…第１循環流路（循環流路）、 １０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、５０ａ、５０ｂ…液導入用インレット（貫通部）、 １１…流路、 １９Ａ、１１９Ａ…リザーバ層、 １９Ｂ、１１９Ｂ…反応層、 ２９、２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ…リザーバー、 ３８…貫通孔（第１貫通孔）、 ２９Ａ１、２９Ｂ１、２９Ｃ１、２１３Ｒ１…第１直線部（第１流路）、 ２９Ａ２、２９Ｂ２、２９Ｃ２、２１３Ｒ２…第２直線部（第２流路）、 ２９Ｄ１…第１流路、 ２９Ｄ２…第２流路、 ３８Ｄ、３８Ｅ…貫通孔（第１貫通孔）、 ３９、３９Ｄ、３９Ｅ…供給孔（第２貫通孔）、 ３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃ…貫通部（貫通流路）、 ４０、４２…捕捉部、 ５０…第２循環流路（循環流路）、 ６０…迂回流路、 ６１…蛇行流路、 ２０２…共有流路、 ２１０…第１循環流路、 ２２０…第２循環流路、 ２１２Ｒ、２１３Ｒ、２１４Ｒ、２１５Ｒ、２２２Ｒ、２２４Ｒ、２２５Ｒ…リザーバー、 ３０４…捕捉部、 ３１０…第１循環流路、 ３２０…第２循環流路、 ３３０…第３循環流路、 ３４０…第４循環流路、 Ｌ８、 Ｓ…溶液、 Ｓ１…第１の連続循環流路（第１種の連続循環流路）、 Ｓ２…第２の連続循環流路（第２種の連続循環流路）

Claims (12)

1. 基板と第２基板とが積層された接触面に形成される、溶液を導入可能な流路と、
   前記基板と第３基板とが積層された接触面に形成され、前記基板を積層方向に貫通する供給孔を介して前記流路と接続し前記溶液を収容可能な流路形状のリザーバーと、を備え、
   前記リザーバーは、
   前記基板と前記第３基板とが積層された接触面において第１方向に沿って線状に延び前記第１方向と直交する第２方向に間隔をあけて配置された複数の第１流路と、 前記第２方向に沿って線状に延び隣り合う第１流路毎に一端側同士の接続と他端側同士の接続とが前記第２方向に沿って交互に切り替わる第２流路と、を有して前記第２方向に沿って蛇行する蛇行流路を含み、
   前記第１流路の前記第１方向に収容される前記溶液の長さと、前記第２流路の前記第２方向に収容される前記溶液の長さと、前記リザーバーに収容される前記溶液における前記リザーバーの一端側の界面と他端側の界面との距離をそれぞれＬ（ｍ）とし、
   前記溶液の表面張力をγ（Ｎ／ｍ）、前記溶液の密度をρ（ｋｇ／ｍ^３）、重力を含む前記溶液に加わる加速度をＧ（ｍ／ｓ^２）、前記第１流路及び前記第２流路の濡縁長さをＷｐ（ｍ）、前記第１流路及び前記第２流路の断面積をＡ（ｍ^２）、後退接触角をα（°）、前進接触角をβ（°）とすると、
   Ｌ≦（γ×Ｗｐ×（ｃｏｓα－ｃｏｓβ））／（ρ×Ａ×Ｇ）
   の関係を満足する、流体デバイス。
2. 前記蛇行流路の断面積は、前記溶液の表面張力及び密度と、重力を含む前記溶液に加わる加速度とにより算出される毛管長に基づく大きさで形成されている、
   請求項１に記載の流体デバイス。
3. 前記リザーバーの断面における内接円半径は、
   （γ／（ρ×Ｇ））^１／２
   で表される前記毛管長よりも小さい、請求項２に記載の流体デバイス。
4. 前記リザーバーは前記溶液で満たされている、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の流体デバイス。
5. 前記複数の第１流路は、それぞれが直線状に形成されて互いに平行に配置され、
   前記複数の第２流路は、それぞれが直線状に形成されて互いに平行に配置されている、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の流体デバイス。
6. 前記流路が第１面に形成された前記基板と、
   前記第１面と対向させて前記基板に積層して接合された前記第２基板と、
   前記溶液が収容されて前記溶液を前記流路に供給し、前記流路に向かって前記溶液が流れる方向の長さが前記長さと直交する幅よりも大きい前記リザーバーと、を備え、
   前記基板と前記第２基板とを積層した方向視において、前記流路の少なくとも一部と前記リザーバーの少なくとも一部とが重なる、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の流体デバイス。
7. 前記流路の少なくとも一部に配置され、前記流路における前記溶液の流量を調整するバルブを備え、
   前記バルブは、前記バルブによって区画される少なくとも２つの流路のそれぞれが所定の体積になるように配置されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の流体デバイス。
8. 前記リザーバーは、第１の溶液が収容されて前記第１の溶液を前記流路に供給する第１リザーバーと、
   第２の溶液が収容されて前記第２の溶液を前記流路に供給する第２リザーバーと、
   を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の流体デバイス。
9. 前記流路は、試料物質を含む前記溶液を循環させる循環流路を含み、
   前記循環流路は２以上の定量バルブを有し、前記定量バルブのそれぞれは、前記定量バルブで区切られる前記循環流路の区画のそれぞれが所定の体積となるように配置されており、
   前記定量バルブで区切られる循環流路のすべてに、導入流路が接続しており、前記導入流路には前記リザーバーが接続している、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の流体デバイス。
10. 前記循環流路に、前記試料物質を捕捉する捕捉部と、前記試料物質を検出する検出部との少なくとも一つが配置されている
    請求項９に記載の流体デバイス。
11. 前記循環流路は、少なくとも一部の前記流路を共有する第１循環流路と第２循環流路とを備え、
    前記共有する流路に、前記試料物質を捕捉する捕捉部、前記試料物質を検出する検出部、バルブ、およびポンプからなる群より選択される少なくとも一つを有する、請求項９又は１０に記載の流体デバイス。
12. 前記循環流路は、
    第１循環流路及び第２循環流路からなり、前記第１循環流路に前記溶液を循環させた後、前記第２循環流路で循環させられるよう構成されている第１種の連続循環流路；および
    第３循環流路及び第４循環流路からなり、第３循環流路に前記溶液を循環させた後、両循環流路内の前記溶液を循環して混合させられるよう構成されている第２種の連続循環流路；からなる群より選択される連続循環流路を少なくとも２つ含み、
    いずれかの循環流路に前記試料物質を捕捉する捕捉部と、いずれかの循環流路に前記試料物質を検出する検出部との少なくとも一方を有する、請求項９又は１０に記載の流体デバイス。

Images