BRPI0613794A2 - sistemas para processar dispositivos de processamento de amostra e método de processamento de material de amostra - Google Patents

Abstract

SISTEMAS PARA PROCESSAR DISPOSITIVOS DE PROCESSAMENTO DE AMOSTRA E MéTODO DE PROCESSAMENTO DE MATERIAL DE AMOSTRA Trata-se de sistemas de processamento de amostra e métodos deuso desses sistemas para processar materiais de amostra localizados nos dispositivos de processamento de amostra. Os sistemas de processamento da amostra incluem uma placa de base rotativa na qual os dispositivos de processamento da amostra são localizados durante a operação dos sistemas. Os sistemas também incluem uma cobertura e uma estrutura de compressão projetada para forçar um dispositivo de processamento da amostra para a placa de base. O resultado preferencial é que o dispositivo de processamento da amostra é forçado para entrar contato com uma estrutura térmica na placa de base. Os sistemas e métodos da presente invenção podem incluir um ou mais dos aspectos a seguir para melhorar o acoplamento térmico entre a estrutura térmica e o dispositivo de processamento da amostra: uma superfície de transferência de formato específico, uma estrutura de compressão magnética e uma estrutura térmica flutuante ou montada de forma resiliente. Os métodos podem envolver, de preferência, a deformação de uma porção de um dispositivo de processamento de amostra para se adaptar a uma superfície de transferência de formato específico.

Description

"SISTEMAS PARA PROCESSAR DISPOSITIVOS DE PROCESSAMENTODE AMOSTRA E MÉTODO DE PROCESSAMENTO DE MATERIAL DE

AMOSTRA"

A presente invenção refere-se a sistemas e métodos para o usode dispositivos rotativos de processamento de amostra para, por exemplo,ampliar materiais genéticos, etc.

Muitas reações químicas, bioquímicas e de outros tipos sãosensíveis a variações de temperatura. Exemplos de processos térmicos naárea de amplificação genética incluem, mas não se limitam a, reação emcadeia de polimerase (PCR), seqüenciamento de Sanger, etc. Uma abordagempara reduzir o tempo e o custo do processamento térmico das amostrasmúltiplas é usar um dispositivo que tem múltiplas câmaras nas quais porçõesdiferentes de uma amostra ou amostras diferentes podem ser processadassimultaneamente. Exemplos de algumas reações que podem exigir controlepreciso de temperatura de câmara para câmara, taxas comparáveis detransição de temperatura e/ou rápidas transições entre temperaturas incluem,por exemplo, a manipulação das amostras de ácido nucléico para auxiliar adecifrar o código genético. As técnicas de manipulação do ácido nucléicoincluem métodos de amplificação tais como reação em cadeia da polimerase(PCR), métodos de amplificação de polinucleotídeo alvo como replicação deseqüência auto-sustentável (3SR) e amplificação do deslocamento do filamento(SDA); métodos com base na amplificação de um sinal vinculado aopolinucleotídeo alvo, tal como amplificação de DNA da "cadeia ramificada";métodos com base na amplificação do DNA sonda, tal como reação em cadeiada ligase (LCR) e amplificação de replicase QB (QBR); métodos com base natranscrição, tal como transcrição ativada pela ligação (LAT) e amplificação combase na seqüência do ácido nucléico (NASBA) e vários outros métodos deamplificação, como reação em cadeia de reparo (RCR) e reação da sondacíclica (CPR). Outros exemplos de técnicas de manipulação de ácido nucléicoincluem, por exemplo, seqüenciamento de Sanger, ensaios de ligação doligante, etc.

Alguns sistemas usados para processar dispositivos deprocessamento de amostra rotativos podem ser dèscritos na Publicação doPedido de Patente No. US 2003/0124506 intitulado MODULAR SYSTEMS ANDMETHODS FOR USING SAMPLE PROCESSING DEVICES e Patente U.S. No.6.734.401 intitulada ENHANCED SAMPLE PROCESSING DEVICESSYSTEMS AND METHODS (Bedingham e outros)

Sumário da Invenção

A presente invenção provê sistemas de processamento deamostra e métodos de uso desses sistemas para processar materiais deamostra localizados em dispositivos de processamento de amostras que sãoseparados do sistema. Os sistemas de processamento de amostra incluemuma placa de base rotativa na qual os dispositivos de processamento daamostra ficam localizados durante a operação dos sistemas. Os sistemastambém incluem uma cobertura e estrutura de compressão projetadas paraforçar um dispositivo de processamento de amostra em direção à placa debase. O resultado preferido é que o dispositivo de processamento da amostra éforçado para contato com uma estrutura térmica na placa de base.

Os sistemas e métodos da presente invenção podem incluir umou mais dos seguintes aspectos para melhorar a união térmica entre aestrutura térmica e o dispositivo de processamento de amostra: uma superfíciede transferência formada, estrutura de compressão magnética e estruturatérmica flutuante ou elasticamente montada.

Nas modalidades que incluem uma estrutura térmica formada, aestrutura térmica pode ser preferivelmente provida com uma superfície detransferência na forma de um anel anular. Pode ser preferido que a superfíciede transferência tenha uma curvatura convexa, por exemplo, similar à seçãosuperior de um corpo toroidal. Pelo provimento de uma superfície detransferência formada em conjunto com uma cobertura e estrutura decompressão, a eficiência da união térmica entre a estrutura térmica e odispositivo de processamento da amostra pode ser melhorada. Pode sepreferido que a cobertura inclua anéis de compressão que forçam o dispositivode processamento da amostra a se adaptar à superfície de transferênciaformada da estrutura térmica.

Nas modalidades que incluem estrutura de compressãomagnética, a cobertura e a placa de base podem incluir preferivelmenteelementos magnéticos que, através da atração magnética, puxam a coberturapara a placa de base. Quando um dispositivo de processamento de amostrafica localizado entre a cobertura e a placa de base, a compressão podemelhorar a união térmica entre o dispositivo de processamento da amostra e aestrutura térmica. Os ímãs podem ser preferivelmente ímãs permanentes. Umavantagem potencial de um sistema de compressão magnético é que as forçascompressivas podem ser obtidas em um aparelho com massa relativamentepequena - o que pode ser útil nos sistemas rotativos.

Nas modalidades que incluem uma estrutura térmica flutuante ouorientada, a estrutura térmica pode ser de preferência elasticamente orientadaem direção à cobertura tal que a força direcionada para baixo na estruturatérmica (por exemplo, da cobertura) pode mover a estrutura térmica em relaçãoao restante da placa de base (que pode preferivelmente permanecerestacionária). Pode ser preferido que a estrutura térmica seja presa na placa debase usando, por exemplo, uma ou mais molas para prover a orientaçãoresiliente e unir estruturalmente a estrutura térmica na placa de base.

Em um aspecto, a presente invenção provê um sistema paraprocessar dispositivos de processamento de amostra, o sistema incluindo umaplaca de base operativamente acoplada em um sistema de acionamento, ondeo sistema de acionamento gira a placa de base ao redor de um eixo geométricode rotação, onde o eixo geométrico de rotação define um eixo geométrico z; aestrutura térmica operativamente presa na placa de base, onde a estruturatérmica inclui uma superfície de transferência exposta próxima a uma primeirasuperfície da placa de base; uma cobertura voltada para a superfície detransferência, onde a cobertura inclui um anel de compressão interno e um anelde compressão externo; estrutura de compressão operativamente presa nacobertura para forçar a cobertura em uma primeira direção ao longo do eixogeométrico z em direção à superfície de transferência, onde os anéis decompressão interno e externo contatam e impulsionam o dispositivo deprocessamento de amostra localizado entre a cobertura e a superfície detransferência para contato com a superfície de transferência e uma fonte deenergia adaptada para passar a energia térmica para a estrutura térmicaenquanto a placa de base está girando ao redor do eixo geométrico de rotação.

Em um outro aspecto, a presente invenção provê um sistema paraprocessar dispositivos de processamento de amostra, o sistema incluindo umaplaca de base operativamente unida em um sistema de acionamento, onde osistema de acionamento gira a placa de base ao redor de um eixo geométricode rotação, onde o eixo geométrico de rotação define um eixo geométrico z;estrutura térmica operativamente presa na placa de base, onde a estruturatérmica inclui uma superfície de transferência exposta próxima a uma primeirasuperfície da placa de base; uma cobertura voltada para a superfície detransferência; um ou mais elementos magnéticos operativamente presos nacobertura e placa de base, onde a atração magnética entre o um ou maiselementos magnéticos presos na cobertura e na placa de base puxam acobertura em uma primeira direção ao longo do eixo geométrico ζ para aprimeira superfície da placa de base, tal que um dispositivo de processamentode amostra localizado entre a cobertura e a placa de base é impulsionado paracontato com a estrutura térmica da placa de base e uma fonte de energiaadaptada para passar energia térmica para a estrutura térmica enquanto aplaca de base está girando ao redor do eixo geométrico de rotação.

Em um outro aspecto, a presente invenção provê um sistema paraprocessar dispositivos de processamento de amostra, o sistema incluindo umaplaca de base operativamente unida em um sistema de acionamento, onde osistema de acionamento gira a placa de base ao redor de um eixo geométricode rotação; uma cobertura voltada para uma primeira superfície da placa debase; estrutura de compressão operativamente presa na cobertura para forçara cobertura para a placa de base; estrutura térmica operativamente presa naplaca de base; um ou mais elementos resilientes operativamente acoplados emuma ou ambas da cobertura e estrutura térmica, onde o um ou mais elementosresilientes provêem uma força de orientação se opondo à força da estrutura decompressão forçando a cobertura em direção à placa de base, onde umaporção de um dispositivo de processamento de amostra localizada entre acobertura e a primeira superfície da placa de base é impulsionada para contatocom a estrutura térmica e uma fonte de energia adaptada para passar energiatérmica para a estrutura térmica enquanto a placa de base está girando aoredor do eixo geométrico de rotação.

Em um outro aspecto, a presente invenção provê um método deprocessamento de material de amostra localizado dentro de um dispositivo deprocessamento de amostra localizando um dispositivo de processamento deamostra entre uma placa de base e uma cobertura, onde o dispositivo deprocessamento de amostra inclui uma ou mais câmaras de processolocalizadas dentro de um anel de processamento anular, e onde uma superfíciede transferência convexa é presa na placa de base, onde a superfície detransferência convexa é na forma de um anel anular que fica em contato com oanel de processamento anular no dispositivo de processamento da amostra;deformando o anel de processamento anular do dispositivo de processamentode amostra na superfície de transferência convexa forçando a cobertura e aplaca de base uma para a outra, e girando a placa de base, cobertura edispositivo de processamento de amostra ao redor de um eixo geométrico derotação enquanto deformando o anel de processamento anular na superfície detransferência convexa.

Esses e outros aspectos e vantagens dos dispositivos, sistemas emétodos da invenção são descritos abaixo com relação às modalidadesilustrativas da invenção.

Breve Descrição das Figuras

A Figura 1 é uma vista em perspectiva explodida de um sistemaexemplar de acordo com a presente invenção representando uma placa de base ecobertura com um dispositivo de processamento de amostra localizado entre elas.

A Figura 2 é uma vista plana de uma disposição alternativa doselementos magnéticos em uma placa de base de acordo com a presenteinvenção.

A Figura 3 é uma vista de corte em perspectiva de uma porção deuma placa de base com uma estrutura térmica elasticamente orientada deacordo com a presente invenção.

A Figura 4 é uma vista em perspectiva de um elemento deorientação exemplar que pode ser usado em conjunto com a presenteinvenção.

A Figura 5 é uma vista de corte ampliada de uma coberturaforçando um dispositivo de processamento de amostra para se adaptar a umasuperfície de transferência formada em uma estrutura térmica de acordo com apresente invenção.

A Figura 6 é um diagrama representando o perfil de corte radialde uma superfície de transferência térmica formada exemplar que pode serusada em conjunto com a presente invenção.

A Figura 7 é um diagrama representando o perfil de corte radialde uma outra superfície de transferência térmica formada exemplar que podeser usada em conjunto com a presente invenção.

As Figuras 8A-8C representam estruturas de borda alternativaspara anéis de compressão em uma cobertura de acordo com a presenteinvenção.

A Figura 9 é uma vista de corte de uma porção de um dispositivode processamento de amostra que pode ser usado em conjunto com apresente invenção.

A Figura 10 é uma vista plana ampliada de uma porção dodispositivo de processamento de amostra da Figura 9.

Descrição das Modalidades Exemplificativas da Invenção

Na descrição detalhada seguinte das modalidadesexemplificativas da invenção, é feito referência às Figuras acompanhantes dodesenho que formam uma parte do mesmo, e nas quais são mostradas, pormeio de ilustração, modalidades específicas nas quais a invenção pode serpraticada. É para ser entendido que outras modalidades podem ser utilizadas emudanças estruturais podem ser feitas sem se afastar do escopo da presenteinvenção.

A presente invenção provê métodos e sistemas para dispositivosde processamento de amostra que podem ser usados em métodos queenvolvem o processamento térmico, por exemplo, processos sensíveisquímicos tal como amplificação de PCR, reação em cadeia da Iigase (LCR),replicação de seqüência auto-sustentável, estudos cinéticos de enzima,ensaios de ligação de Iigante homogêneo e processos bioquímicos ou outrosmais complexos que exigem controle térmico preciso e/ou rápidas variaçõestérmicas. Os sistemas de processamento de amostra são capazes de proverrotação simultânea do dispositivo de processamento de amostra além docontrole sobre a temperatura dos materiais de amostra nas câmaras deprocesso nos dispositivos.

Alguns exemplos de dispositivos de processamento de amostraadequados que podem ser usados em conjunto com os métodos e sistemas dapresente invenção podem ser descritos, por exemplo, na Patente geralmenteatribuída U.S. No. 6.734.401 intitulada ENHANCED SAMPLE PROCESSINGDEVICES SYSTEMS AND METHODS (Bedingham e outros) e Publicação doPedido de Patente U.S. No. US 2002/0064885 intitulada SAMPLE PROCESSINGDEVICES. Outras construções de dispositivo utilizáveis podem ser encontradas,por exemplo, no Pedido de Patente Provisório U.S. Serial No. 60/214.508depositado em 28 de junho de 2000 e intitulado THERMAL PROCESSINGDEVICES AND METHODS; Pedido de Patente Provisório U.S. No. Serial60/214.642 depositado em 28 de junho de 2000 e intitulado SAMPLEPROCESSING DEVICES, SYSTEMS AND METHODS; Pedido de PatenteProvisório U.S. No. Serial 60/237.072 depositado em 2 de outubro de 2000 eintitulado SAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMS AND METHODS;Pedido de Patente Provisório U.S. No. Serial 60/260.063 depositado em 6 deJaneiro de 2001 e intitulado SAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMS ANDMETHODS; Pedido de Patente Provisório U.S. No. Serial 60/284.637 depositadoem 18 de abril de 2001 e intitulado ENHANCED SAMPLE PROCESSINGDEVICES, SYSTEMS AND METHODS e Publicação de Pedido de Patente U.S.No. US 2002/0048533 intitulado SAMPLE PROCESSING DEVICES ANDCARRIERS. Outras construções potenciais de dispositivo podem serencontradas, por exemplo, na Patente U.S. No. 6.627.159 intituladaCENTRIFUGAL FILLING OF SAMPLE PROCESSING DEVICES (Bedingham eoutros).Os sistemas de processamento de amostra da presente invençãopreferivelmente incluem placas de base presas em um sistema de acionamentona maneira que provê a rotação da placa de base ao redor de um eixogeométrico de rotação. Quando um dispositivo de processamento de amostra épreso na placa de base, o dispositivo de processamento de amostra é giradocom a placa de base. As placas de base incluem pelo menos uma estruturatérmica que pode ser usada para aquecer porções dos dispositivos deprocessamento de amostra e podem incluir uma variedade de outroscomponentes também, por exemplo, sensores de temperatura, aquecedores deresistência, módulos termoelétricos, fontes de luz, detectores de luz,transmissores, receptores, etc.

Embora termos de posição relativos tais como "superior","inferior", "acima", "abaixo", etc. possam ser usados em conjunto com apresente invenção, deve ser entendido que esses termos são usados no seusentido relativo somente. Por exemplo, quando usados em conjunto com osdispositivos da presente invenção, "superior" e "inferior" podem ser usadospara significar lados opostos das placas de base, com a superfície superiortipicamente localizada mais próxima do dispositivo de processamento deamostra montado na placa de base durante o processamento da amostra.

No uso real, elementos descritos como "superior" ou "inferior"podem ser encontrados em qualquer orientação ou localização e não devemser considerados como limitadores dos métodos, sistemas e dispositivos aqualquer orientação ou localização particular. Por exemplo, a superfíciesuperior do dispositivo de processamento de amostra pode estar localizada, narealidade, abaixo da superfície inferior do dispositivo de processamento deamostra durante o processamento (embora a superfície superior ainda fosseencontrada no lado oposto do dispositivo de processamento de amostra dasuperfície inferior).Um sistema de processamento de amostra ilustrativo éesquematicamente representado na vista em perspectiva explodida da Figura1. O sistema inclui uma placa de base 10 que gira ao redor de um eixogeométrico de rotação 11. A placa de base 10 pode ser preferivelmente presaem um sistema de acionamento 20 através de um eixo 22. Entretanto, seráentendido que a placa de base 10 pode ser unida no sistema de acionamento20 através de qualquer disposição alternativa adequada, por exemplo, correiasou uma roda acionadora operando diretamente na placa de base 10, etc.

Também é representado na Figura 1 um dispositivo deprocessamento de amostra 50 e cobertura 60 que podem ser preferivelmenteusados em conjunto com a placa de base 10 como será descrito aqui. Ossistemas da presente invenção, na realidade, podem não incluir um dispositivode processamento de amostra já que, na maior parte dos casos, os dispositivosde processamento de amostra são dispositivos consumíveis que são usadospara executar uma variedade de testes, etc., e a seguir descartados. Como umresultado, os sistemas da presente invenção podem ser usados com umavariedade de dispositivos de processamento de amostra diferentes.

A placa de base 10 representada inclui uma estrutura térmica 30que inclui preferivelmente uma superfície de transferência 32 exposta nasuperfície superior 12 dâ placa de base 10. Por "exposta" planeja-se dizer quea superfície de transferência 32 da estrutura térmica 30 pode ser colocada emcontato físico com uma porção de um dispositivo de processamento de amostra50, tal que a estrutura térmica 30 e o dispositivo de processamento de amostraficam termicamente acoplados para transferir a energia térmica através dacondução. Pode ser preferido que a superfície de transferência 32 da estruturatérmica 30 fique localizada diretamente abaixo de porções selecionadas de umdispositivo de processamento de amostra 50 durante o processamento daamostra. As porções selecionadas do dispositivo de processamento de amostra50 podem incluir preferivelmente câmaras de processo 52 como discutido, porexemplo, na Patente U.S. No. 6.734.401 intitulada ENHANCED SAMPLEPROCESSING DEVICES SYSTEMS AND METHODS (Bedingham e outros).

Como discutido aqui, os sistemas da presente invenção podemincluir preferivelmente uma cobertura 60 que, junto com a placa de base 10,comprime um dispositivo de processamento de amostra localizado entre elaspara preferivelmente melhorar a união térmica entre a estrutura térmica 30 naplaca de base e o dispositivo de processamento de amostra 50. Pode serpreferido que ambos o dispositivo de processamento de amostra 50 e acobertura 60 girem com a placa de base 10 quando ela é girada ao redor doeixo geométrico 11 pelo sistema de acionamento 20.

As forças compressivas desenvolvidas entre a placa de base 10 ea cobertura 60 podem ser obtidas usando uma variedade de estruturasdiferentes. Uma estrutura de compressão exemplar representada namodalidade da Figura 1 são elementos magnéticos 70 localizados na cobertura60 e elementos magnéticos correspondentes 72 localizados na placa de base10. A atração magnética entre os elementos magnéticos 70 e 72 pode serusada para puxar a cobertura 60 e a placa de base 10 uma para a outra, dessamaneira comprimindo ou deformando um dispositivo de processamento deamostra 50 localizado entre elas.

Como usado aqui, um "elemento magnético" é uma estrutura ouartigo que exibe campos magnéticos. Os campos magnéticos sãopreferivelmente de intensidade suficiente para desenvolver a força compressivadesejada que resulta na união térmica entre um dispositivo de processamentode amostra 50 e a estrutura térmica 30 da placa de base 10 como discutidoaqui. Os elementos magnéticos podem incluir preferivelmente materiaismagnéticos, isto é, materiais que exibem um campo magnético permanente ouque são capazes de exibir um campo magnético temporário.Alguns exemplos de materiais magnéticos potencialmenteadequados incluem, por exemplo, ferrita magnética ou "ferrita" que é umasubstância incluindo óxidos misturados de ferro e um ou mais outros metais,por exemplo, ferrita de cobalto nanocristalina. Entretanto, outros materiais deferrita podem ser usados. Outros materiais magnéticos que podem serutilizados na construção do dispositivo 50 podem incluir, mas não são limitadosa, materiais magnéticos flexíveis e cerâmicos feitos de óxido ferroso deestrôncio que pode ser combinado com uma substância polimérica (tal como,por exemplo, plástico, borracha, etc.); NdFeB (esse material magnético podetambém incluir disprósio); boreto de neodímio; SmCo (cobalto de samário) ecombinações de alumínio, níquel, cobalto, cobre, ferro, titânio, etc.; bem comooutros materiais. Materiais magnéticos podem também incluir, por exemplo,aço inoxidável ou outros materiais magnetizáveis que podem ser tornadossuficientemente magnéticos sujeitando o material magnetizável a um campoelétrico e/ou magnético suficiente.

Pode ser preferido que os elementos magnéticos 70 e 72 sejamartigos discretos presos de maneira operativa na cobertura 60 e placa de base10 como representado na modalidade da Figura 1 (na qual os elementosmagnéticos 70 e 72 são artigos em formato de disco). Em uma alternativa,entretanto, a placa de base 10, estrutura térmica 30 e/ou cobertura 60 podemconter material magnético suficiente (por exemplo, moldado ou de outramaneira provido na estrutura do componente) que separam, elementosmagnéticos discretos não são necessários.

A Figura 2 é uma vista de uma disposição alternativa doselementos magnéticos 172 em uma placa de base alternativa 110 que podepreferivelmente girar ao redor do eixo geométrico 111. Como representado naFigura 2, os elementos magnéticos 172 podem ser menores do que esses nosistema representado na Figura 1. Uma vantagem potencial de uma taldisposição pode ser encontrada em uma distribuição mais uniforme da forçamagnética ao redor da circunferência da placa de base 110 (especialmenteonde a cobertura inclui uma disposição complementar de elementosmagnéticos).

Em uma outra alternativa, a cobertura 60 e/ou a placa de base 10pode incluir um ou mais elementos magnéticos na forma de eletroímãs quepodem ser ativados quando necessário para prover a força compressiva nolugar dos elementos magnéticos passivos. Em uma tal modalidade, a forçaelétrica precisaria ser provida para os eletroímãs durante a rotação dodispositivo de processamento de amostra 50.

Embora não explicitamente representado na Figura 1, a placa debase 10 pode ser preferivelmente construída tal que a estrutura térmica 30 ficaexposta em ambas as superfícies superior e inferior 12 e 14 da placa de base10. Pela exposição da estrutura térmica 30 na superfície superior 12 da placade base 10, uma trajetória térmica mais direta pode ser provida entre asuperfície de transferência 32 da estrutura térmica 30 e um dispositivo deprocessamento de amostra 50 localizado entre a cobertura 60 e a placa debase 10.

A estrutura térmica 30 é também exposta preferivelmente nasuperfície inferior 14 da placa de base 10. A exposição da estrutura térmica 30na superfície inferior 14 da placa de base 10 pode prover uma vantagemquando a estrutura térmica 30 é para ser aquecida pela energiaeletromagnética emitida por uma fonte direcionando a energia eletromagnéticasobre a superfície inferior 14 da placa de base 10.

Embora o sistema da Figura 1 inclua uma fonte de energiaeletromagnética para passar a energia térmica para a estrutura térmica, atemperatura da estrutura térmica pode ser controlada por qualquer fonte deenergia adequada que possa passar a energia térmica para a estrutura térmica.Exemplos de fontes de energia potencialmente adequadas para uso emconjunto com a presente invenção além das fontes de energia eletromagnéticapodem incluir, por exemplo, elementos Peltier, aquecedores de resistênciaelétrica, etc.

Como usado em conjunto com a presente invenção, o termo"energia eletromagnética" (e suas variações) significa energia eletromagnética(a despeito do comprimento de onda/freqüência) capaz de ser passada de umafonte para uma localização ou material desejado na ausência do contato físico.Exemplos não limitadores de energia eletromagnética incluem energia do laser,radiofreqüência (RF), radiação por microondas, energia luminosa (incluindo oespectro do ultravioleta até o infravermelho), etc. Pode ser preferido que aenergia eletromagnética seja limitada à energia que se situa dentro do espectroda radiação do ultravioleta ao infravermelho (incluindo o espectro visível).

Um exemplo de uma fonte de energia eletromagnética 90 érepresentado na Figura 1, com a energia eletromagnética emitida pela fonte 90direcionada sobre a superfície inferior 14 da placa de base 10 e a porção daestrutura térmica 30 exposta na superfície inferior 14 da placa de base 10.Exemplos de algumas fontes de energia eletromagnética adequadas podemincluir, mas não são limitados a, laseres, fontes de energia eletromagnética debanda larga (por exemplo, luz branca), etc.

Onde a estrutura térmica 30 é para ser aquecida por uma fontede energia remota, isto é, uma fonte de energia que não passa a energiatérmica para a estrutura térmica pelo contato direto, a estrutura térmica 30pode ser preferivelmente construída para absorver a energiaeletromagnética e converter a energia eletromagnética absorvida em energiatérmica. Os materiais usados na estrutura térmica 30 possuempreferivelmente condutividade térmica suficiente e absorvem a energiaeletromagnética gerada pela fonte eletromagnética 90 em taxas suficientes.Além disso, pode também ser desejável que o material ou materiais usadospara as estruturas térmicas 30 tenham capacidade térmica suficiente paraprover um efeito de capacitância térmica. Exemplos de alguns materiaisadequados incluem, mas não são limitados a: alumínio, cobre, ouro, etc. Sea estrutura térmica 30 é construída de materiais que não absorvem, por sipróprios, a energia eletromagnética em uma taxa suficiente, pode serpreferido que a estrutura térmica 30 inclua um material que melhora aabsorção de energia. Por exemplo, a estrutura térmica 30 pode ser revestidacom um material absortivo da energia eletromagnética tais como negro-de-fumo, polipirrol, tintas, etc.

Além da seleção de materiais adequados para a estrutura térmica30, pode também ser preferido incluir ranhuras ou outra estrutura de superfícievoltada para a fonte de energia eletromagnética 90 para aumentar aquantidade da área de superfície exposta à energia eletromagnética emitidapela fonte 90. O aumento da área de superfície da estrutura térmica 30 expostaà energia eletromagnética da fonte 90 pode melhorar a taxa na qual a energia éabsorvida pela estrutura térmica 30. A área de superfície maior usada nasestruturas térmicas 30 pode também aumentar a eficiência da absorção daenergia eletromagnética.

Pode também ser desejável que a estrutura térmica 30 sejarelativamente isolada termicamente do restante da placa de base 10, tal quesomente quantidades limitadas (se alguma) da energia térmica na estruturatérmica 30 são transferidas para o restante da placa de base 10. Esseisolamento térmico pode ser realizado, por exemplo, pela fabricação daestrutura de suporte da placa de base 10 de materiais que absorvem somentequantidades limitadas de energia térmica, por exemplo, polímeros, etc. Algunsmateriais adequados para a estrutura de suporte da placa de base 10 incluem,por exemplo, plásticos cheios com vidro (por exemplo, polieterestercetona),silicones, cerâmicas, etc.

Embora a placa de base 10 inclua uma estrutura térmica 30 naforma de um anel circular substancialmente contínuo, as estruturas térmicasusadas nas placas de base dos sistemas de acordo com a presente invençãopodem ser alternativamente providas como uma série de elementos térmicosdescontínuos, por exemplo, círculos, quadrados, localizados abaixo dascâmaras de processo no dispositivo de processamento da amostra 50. Umavantagem potencial, entretanto, de uma estrutura térmica de anel contínuo 30 éque a temperatura da estrutura térmica 30 pode equilibrar durante oaquecimento. Se um grupo de câmaras de processo em um dispositivo deprocessamento de imagem é disposto tal que elas ficam em contato direto coma superfície de transferência 32 da estrutura térmica 30, existe o potencial demelhorar a uniformidade da temperatura de câmara para câmara para todas ascâmaras do processo localizadas acima da estrutura térmica contínua 30.

Embora a placa de base 10 representada inclua somente umaestrutura térmica 30, será entendido que as placas de base nos sistemas dapresente invenção poderiam incluir qualquer número de estruturas térmicasque fossem necessárias para transferir a energia térmica para ou das câmarasde processo selecionadas em um dispositivo de processamento de amostralocalizado sobre elas. Além do mais, pode ser preferido que, onde mais do queuma estrutura térmica é provida, as estruturas térmicas diferentes sejamindependentes entre si tal que nenhuma quantidade significativa de energiatérmica é transferida entre as estruturas térmicas independentes diferentes. Umexemplo de uma alternativa na qual as estruturas térmicas independentes sãoprovidas pode ser na forma de anéis anulares concêntricos.

A Figura 3 é uma vista de corte em perspectiva de uma porção daplaca de base 10 e estrutura térmica 30 do sistema representado na Figura 1tomada ao longo da linha 3-3 na Figura 1. A placa de base 10 inclui o corpoprincipal 16 no qual a estrutura térmica 30 é presa. Embora não observado naFigura 3, o corpo principal 16 pode ser preferivelmente preso de maneira fixaem um fuso usado para girar a placa de base 10. Por preso de maneira fixa,planéja-se dizer que o corpo principal 16 preferivelmente não se move emrelação ao fuso quando um dispositivo de processamento de amostra écomprimido entre a cobertura 60 e a placa de base 10 durante a operação dosistema.

Como representado na Figura 3, a estrutura térmica 30 podepreferivelmente ser geralmente em formato de U abaixo da superfície detransferência 32. Tal formação pode preferivelmente realizar uma série defunções. Por exemplo, a estrutura térmica em formato de U 30 pode aumentara área de superfície sobre a qual a energia eletromagnética é incidente, assimpotencialmente aumentando a quantidade e a taxa nas quais a energia étransferida para a estrutura térmica 30. Além disso, a estrutura térmica emformato de U pode apresentar uma menor massa térmica para a estruturatérmica 30.

Como discutido aqui, um aspecto opcional dos sistemas dapresente invenção é a fixação flutuante ou suspensa da estrutura térmica 30, talque a estrutura térmica 30 e a cobertura 60 ficam elasticamente orientadas umapara a outra. Pode ser preferido que a estrutura térmica 30 seja unida na placade base 10 por um ou mais elementos resilientes, com o um ou mais elementosresilientes provendo uma força de orientação se opondo à força aplicada pelaestrutura de compressão (por exemplo, ímãs). Em um tal sistema, pode serpreferido que a estrutura térmica 30 seja capaz de movimento em relação aocorpo principal 16 da placa de base 10 em resposta às forças compressivasentre a placa de base 10 e a cobertura 60. O movimento da estrutura térmica 30pode ser preferivelmente limitado a uma direção do eixo geométrico ζ que épreferivelmente alinhada com (preferivelmente paralela a) o eixo geométrico derotação.

A união resiliente da estrutura térmica 30 pode ser vantajosaprovendo distensibilidade melhorada com a superfície do dispositivo deprocessamento da amostra 50. A fixação flutuante da estrutura térmica 30 podeajudar a compensar, por exemplo, superfícies que não são planas, asvariações na espessura, etc. A união resiliente da estrutura térmica 30 podetambém melhorar a uniformidade nas forças compressivas desenvolvidas entrea cobertura 60 e a estrutura térmica 30 quando um dispositivo deprocessamento de amostra 50 é comprimido entre os dois componentes.

Muitos mecanismos diferentes podem ser usados paraelasticamente acoplar a estrutura térmica 30. Um mecanismo exemplar érepresentado nas Figuras 3 e 4 na forma de uma mola plana 40 que é presa nocorpo principal 16 e na estrutura térmica 30. A mola plana representada 40inclui um anel interno 42 e braços de mola 44 que se estendem para um anelexterno 46. O anel interno 42 é preso no corpo principal 16 e o anel externo 46é preso em um flange 36 na estrutura térmica 30. A fixação da mola 40 podeser realizada por qualquer técnica ou técnicas adequadas, por exemplo,prendedores mecânicos, adesivos, solda, soldadura forte, caldeação, etc.

As forças geradas pela mola plana 40 podem ser ajustadas pelamudança do comprimento dos cortes 45 definindo os braços de mola 44,mudança da largura radial dos braços de mola 44, mudança da espessura dosbraços de mola 44 (na direção do eixo geométrico z), seleção de materiais paraa mola 40, etc.

Pode ser preferido que a força impulsionando a placa de base 10e a cobertura 60 uma para a outra resulte no contato físico entre o corpoprincipal 16 da placa de base 10 e a cobertura 60 dentro do círculo limitadopela borda interna da superfície de transferência 32 da estrutura térmica 30.Em outras palavras, a força de atração magnética na modalidade representadapreferivelmente puxa a cobertura 60 contra o corpo principal 16 da placa debase 10. Como um resultado, as forças exercidas na porção do dispositivo deprocessamento da amostra 50 preso entre a cobertura 60 e a superfície detransferência 32 são exercidas pela mola plana 40 (ou outros elementosresilientes se usados). Em outras palavras, o controle sobre a força de apertopode ser preferivelmente controlado pelo elemento resiliente/mola plana 40.

Para atingir o resultado descrito no parágrafo precedente, podeser preferido que a força de aperto gerada entre a cobertura 60 e o corpoprincipal 16 da placa de base 10 seja maior do que a força de orientaçãooperando para forçar a superfície de transferência 32 da estrutura térmica 30em direção à cobertura 60. Como um resultado, a cobertura 60 é puxada paracontato com o corpo principal 16 e o elemento resiliente (por exemplo, a molaplana 40 na modalidade representada) controla as forças aplicadas nodispositivo de processamento de amostra 50 entre a cobertura 60 e a superfíciede transferência.

Na modalidade representada, um elemento isolante 38 ficalocalizado entre o anel externo 46 e o flange 36. O elemento isolante 38 podeservir a uma série de funções. Por exemplo, o elemento isolante 38 podereduzir a transferência da energia térmica entre o anel externo 46 da mola 40 eo flange 36 da estrutura térmica 30. Uma outra função potencial do elementoisolante 38 pode ser prover uma pré-carga para a mola 40, tal que a força coma qual a estrutura térmica 30 é orientada para a superfície superior 12 da placade base 10 fica em ou acima de um nível selecionado. Um elemento isolantemais grosso 38 tipicamente seria esperado de aumentar a pré-carga enquantoum elemento isolante mais fino 38 tipicamente seria esperado de reduzir a pré-carga. Exemplos de alguns materiais potencialmente adequados para oelemento isolante podem incluir materiais com menor condutividade térmica doque os metais, por exemplo, polímeros, cerâmicas, elastômeros, etc.Embora uma mola plana 40 seja um exemplo de um elementoresiliente que pode ser usado para acoplar elasticamente a estrutura térmica 30,muitos outros elementos resilientes poderiam ser usados no lugar de ou além damola plana representada 40. Exemplos de alguns outros elementos resilientespotencialmente adequados podem incluir, por exemplo, molas em folhas, elementoselastoméricos, estruturas pneumáticas (por exemplo, pistões, bexigas, etc.), etc.

Embora a mola plana 40 e o corpo principal 16 da placa de base10 sejam representados como componentes separados na modalidadeexemplar das Figuras 1 e 3, alternativas podem ser possíveis em que asfunções do corpo principal 16 e da mola 40 são realizadas em um únicocomponente unitário.

Um exemplo de outros aspectos opcionais dos sistemas deprocessamento de amostra da presente invenção é representado em conjuntocom a Figura 5 que é uma vista de corte ampliado de um dispositivo deprocessamento de amostra 250 mantido sob compressão entre uma estruturatérmica 230 e uma cobertura 260.

Na modalidade observada na Figura 5, a superfície detransferência 262 da estrutura térmica 230 pode ser preferivelmente umasuperfície formada com uma porção elevada localizada entre uma bordainterna 231 e uma borda externa 233 (onde a borda interna 231 está maispróxima do eixo geométrico de rotação ao redor do qual a estrutura térmica giracomo discutido aqui). A porção elevada da superfície de transferência 232 podeficar preferivelmente mais próxima da cobertura 260 do que as porções daestrutura térmica nas bordas interna e externa 231 e 233 antes que odispositivo de processamento da amostra 250 seja tocado pela cobertura 260.A superfície de transferência 232 pode ter preferivelmente uma curvaturaconvexa quando observada em um corte radial como representado na Figura 5.A superfície de transferência convexa 232 pode ser definida por uma curvacircular ou qualquer outro perfil curvado, por exemplo, elíptico, etc.

As Figuras 6 e 7 representam superfícies de transferênciaformadas alternativas que podem ser usadas em conjunto com as estruturastérmicas que são providas como, por exemplo, anéis anulares. Uma talvariação como representada na Figura 6 inclui uma estrutura térmica 330(representada em corte transversal para ilustrar o seu perfil). A estruturatérmica 330 inclui uma superfície de transferência formada 332 com uma bordainterna 331 e uma borda externa 333. A borda interna 331 fica localizadapróxima a um eixo geométrico de rotação ao redor do qual a estrutura térmica330 é girada como discutido aqui. É também representado um plano 301(observado na borda na Figura 6) que é transversal ao eixo geométrico derotação.

Na modalidade representada, o plano 301 se estende através daborda externa 333 da superfície de transferência formada 332. Ao contrário dasuperfície de transferência 232 da Figura 5 na qual as bordas interna e externa231 e 233 ficam localizadas no mesmo plano, a borda interna 331 da superfíciede transferência 332 pode ficar preferivelmente localizada em uma distância dedeslocamento (o) do plano de referência 301 como representado na Figura 6.Pode ser preferido que a borda interna 331 da superfície de transferência 332fique localizada mais próxima da cobertura (não mostrada) do que a bordaexterna 333.

Como discutido aqui, a superfície de transferência formada 332pode incluir preferivelmente uma porção elevada entre a borda interna 331 e aborda externa 333. A altura (h) da porção elevada é representada na Figura 6em relação ao plano 301, com a altura (h) preferivelmente representando aaltura máxima da porção elevada da superfície de transferência 332.

Embora as superfícies de transferência formadas 232 e 332representadas nas Figuras 5 e 6 incluam uma porção elevada com uma alturamáxima localizada entre as bordas interna e externa das superfícies detransferência, a altura máxima da porção elevada pode ficar alternativamentelocalizada na borda interna da superfície de transferência. Uma tal modalidadeé representada na Figura 7 na qual uma vista de corte de uma porção de umaestrutura térmica 430 é representada. A estrutura térmica 430 inclui umasuperfície de transferência formada 432 com uma borda interna 431 e umaborda externa 433 como discutido acima. A superfície de transferência 432inclui preferivelmente uma porção elevada com uma altura (h) acima de umplano de referência 401 que se estende através da borda externa 433 dasuperfície de transferência 432.

Ao contrário das superfícies de transferência das Figuras 5 e 6,entretanto, a porção elevada da superfície de transferência 432 tem sua alturamáxima (h) localizada na borda interna 431. A partir da altura máxima (h), asuperfície de transferência se curva para baixo em uma curva convexa emdireção à borda externa 433. Em uma tal modalidade, a borda interna 431 ficalocalizada em uma distância de deslocamento (o) do plano de referência 401que é igual à altura (h).

A quantidade pela qual as superfícies de transferência 232, 332,432 se desviam de uma superfície planar pode ser exagerada nas Figuras 5-7.A altura (h) pode, em algum sentido, ser uma função da distância radial daborda interna para a borda externa da superfície de transferência. Parasuperfícies de transferência com uma largura radial de, por exemplo, 4centímetros ou menos, de preferência 2 centímetros ou menos e até mesmo 1centímetro ou menos, pode ser preferido que a altura (h) fique dentro de umafaixa com um valor inferior maior do que zero, de preferência 0,02 milímetros(mm) ou mais, mais preferivelmente 0,05 milímetros ou mais. Na extremidadesuperior da faixa, pode ser preferido que a altura (h) seja de 1 milímetro oumenos, preferivelmente 0,5 mm ou menos e até mesmo 0,25 ou menos.De volta para a Figura 5, pelo provimento de uma superfície detransferência formada em conjunto com uma cobertura 260 e estrutura decompressão da presente invenção, a eficiência da união térmica entre aestrutura térmica 230 e o dispositivo de processamento de amostra 250 podeser melhorada. A superfície de transferência formada 232 em combinação coma força aplicada pela cobertura 260 pode deformar preferivelmente o dispositivode processamento de amostra 250 tal que ele se adapta à forma da superfíciede transferência 232. Tal deformação do dispositivo de processamento daamostra 250 pode ser útil na estimulação do contato mesmo se a superfície dodispositivo de processamento da amostra 250 voltada para a superfície detransferência 232 ou a própria superfície de transferência 232 incluiirregularidades que poderiam interferir, de outra forma, com o contato uniformena ausência da deformação.

Se o dispositivo de processamento da amostra 250 inclui câmarasde processo (ver, por exemplo, câmeras 52 no dispositivo de processamentode amostra 50 na Figura 1), pode ser preferido prover uma janela ótica 268 nacobertura 260 que permite a transmissão da energia eletromagnética atravésda cobertura 260. Tal energia eletromagnética pode ser usada, por exemplo,para monitorar câmaras de processo, interrogar câmaras de processo, aquecercâmaras de processo, excitar materiais nas câmaras de processo, etc. Porjanela ótica, planeja-se dizer que a porção selecionada da cobertura 260transmite eletromagnéticos com comprimentos de ondas selecionados. Essatransmissão pode ser através de materiais transmissivos ou através de umvazio formado na cobertura 260.

Para estimular mais a deformação do dispositivo deprocessamento da amostra 250 para se adaptar à forma da superfície detransferência 232, pode ser preferido incluir anéis de compressão 262 e 264 nacobertura 260, tal que os anéis 262 e 264 contatam o dispositivo deprocessamento da amostra 250 - essencialmente atravessando a porção dodispositivo de processamento da amostra 250 voltada para a superfície detransferência 232. Pode ser também preferido que substancialmente toda atransferência da força de compressão entre a cobertura 260 e a estruturatérmica 230 ocorra através dos anéis de compressão interno e externo 262 e264 da cobertura 260.

Para potencialmente aumentar mais a conformidade dodispositivo de processamento da amostra 250 com a superfície detransferência 232, pode ser preferido que os anéis de compressão interno eexterno 262 e 264 incluam um tratamento de borda 266, tal que variaçõesmenores nas dimensões dos componentes diferentes (cobertura, dispositivo deprocessamento de amostra, estrutura térmica, etc.) possam ser pelo menosparcialmente compensadas pelos tratamentos de borda 266. Um exemplo detratamentos de borda adequados pode ser uma estrutura redonda que estimulao contato de ponto entre o dispositivo de processamento da amostra 250 e osanéis de compressão 262 e 264. Outros exemplos potenciais de tratamentosde borda potencialmente adequados podem incluir, por exemplo, uma gaxetaresiliente 366a representada na Figura 8A, um elemento em balanço 366brepresentado na Figura 8B e uma estrutura triangular 366c como representadana Figura 8C.

Em uma outra variação, deve ser entendido que embora os sistemasrepresentados incluam elementos resilientes acoplando as estruturas térmicas nasplacas de base, uma disposição alternativa poderia ser usada na qual os anéis decompressão interno e externo 262 e 264 são elasticamente acoplados na cobertura260 por um ou mais elementos resilientes. A montagem resiliente dos anéis decompressão 262 e 264 na cobertura 260 pode também servir para prover algumacompensação no sistema para, por exemplo, superfícies que não são planas,variações na espessura, etc. A união resiliente dos anéis de compressão podetambém melhorar a uniformidade nas forças compressivas desenvolvidas entre acobertura 260 e a estrutura térmica 230 quando um dispositivo de processamentode amostra 250 é comprimido entre os dois componentes.

Como discutido aqui, pode ser preferido que a porção do dispositivode processamento de amostra 250 em contato com a superfície de transferência232 (ou outras superfícies de transferência formadas) exiba alguma distensibilidadeque, sob compressão, possibilita que o dispositivo de processamento de amostra205 se adapte à forma da superfície de transferência 232. Essa distensibilidadepode ser limitada às porções do dispositivo de processamento de amostralocalizadas em contato com a superfície de transferência 232. Alguns dispositivosde processamento de amostra potencialmente adequados que podem incluir umaporção complacente adaptada para se adaptar a uma superfície de transferênciatérmica formada são descritos, por exemplo, no Pedido de Patente U.S. No.11/174.680, intitulado COMPLIANT MICROFLUIDIC SAMPLE PROCESSINGDISKS, depositado em 5 de julho de 2005 e Pedido de Patente U.S. No.11/174.756, intitulado MODULAR SAMPLE PROCESSING APPARATUS ANDMETHODS, depositado em 5 de julho de 2005.

Como discutido nos documentos identificados no parágrafoprecedente, a distensibilidade dos dispositivos de processamento da amostra podeser melhorada se os dispositivos incluem anéis de processamento anulares que sãoformados como estruturas compósitas incluindo núcleos e coberturas presos neleusando adesivos sensíveis à pressão. Uma porção de uma tal estrutura compósitaé representada na Figura 9 que inclui um dispositivo 450 tendo um corpo 480 noqual as coberturas 482 e 486 são presas usando adesivos (preferivelmenteadesivos sensíveis à pressão) 484 e 488 (respectivamente). Onde câmaras deprocesso são providas em uma formação circular (como representado nas Figuras 1e 3) que é formada por uma estrutura compósita tal como essa vista na Figura 9, ascâmaras de processo e as coberturas podem definir preferivelmente um anel deprocessamento anular complacente que é adaptado para se adaptar à forma deuma superfície de transferência térmica subjacente quando o disco deprocessamento da amostra é forçado contra uma superfície de transferênciatérmica formada. A distensibilidade é preferivelmente realizada com algumadeformação do anel de processamento anular enquanto mantendo a integridadefluídica das câmaras de processo (isto é, sem causar vazamentos).

O corpo 480 e as diferentes coberturas 482 e 486 usadas paravedar quaisquer estruturas de fluido (tal como câmaras de processo) nosdispositivos de processamento da amostra podem ser fabricados de qualquermaterial ou materiais adequados. Exemplos de materiais adequados podemincluir, por exemplo, materiais poliméricos (por exemplo, polipropileno,poliéster, policarbonato, polietileno, etc.), metais (por exemplo, folhas demetal), etc. As coberturas podem preferivelmente, mas não necessariamente,ser providas em pedaços semelhante à folha geralmente planas, por exemplo,de folha de metal, material polimérico, compósito de múltiplas camadas, etc.Pode ser preferido que os materiais selecionados para o corpo e as coberturasdos discos exibam boas propriedades de barreira à água.

Pode ser preferido que pelo menos uma das coberturas 482 e 486seja construída de um material ou materiais que substancialmente transmitemenergia eletromagnética de comprimentos de ondas selecionados. Porexemplo, pode ser preferido que uma das coberturas 482 e 486 seja construídade um material que permite o monitoramento visual ou por máquina dafluorescência ou mudanças de cor dentro das câmaras de processo.

Pode também ser preferido que pelo menos uma das coberturas 482e 486 inclua uma camada metálica, por exemplo, uma folha metálica. Se providacomo uma folha metálica, a cobertura pode incluir preferivelmente uma camada depassivação na superfície que está voltada para o interior das estruturas de fluidopara impedir o contato entre os materiais da amostra e o metal. Uma tal camada depassivação pode também funcionar como uma estrutura de ligação onde ela podeser usada, por exemplo, na ligação com adesivo derretido dos polímeros. Comouma alternativa a uma camada de passivação separada, qualquer camada deadesivo usada para prender a cobertura no corpo 480 pode também servir comouma camada de passivação para impedir o contato entre os materiais de amostra equaisquer metais na cobertura.

Em algumas modalidades, uma cobertura 482 pode serpreferivelmente fabricada de um filme polimérico (por exemplo, polipropileno)enquanto a cobertura 486 no lado oposto do dispositivo 450 pode incluirpreferivelmente uma camada metálica (por exemplo, uma camada de folhametálica de alumínio, etc.). Em uma tal modalidade, a cobertura 482 transmitepreferivelmente radiação eletromagnética de comprimentos de ondasselecionados, por exemplo, o espectro visível, o espectro do ultravioleta, etc.,para dentro e/ou para fora das câmaras de processo enquanto a camadametálica da cobertura 486 facilita a transferência da energia térmica paradentro e/ou para fora das câmaras do processo usando estruturastérmicas/superfícies como descrito aqui.

As coberturas 482 e 486 podem ser presas no corpo 480 porqualquer técnica ou técnicas adequadas, por exemplo, ligação derretida,adesivos, combinações de ligação derretida e adesivos, etc. Se com ligaçãoderretida, pode ser preferido que ambas a cobertura e a superfície na qual elaestá presa incluam, por exemplo, polipropileno ou algum outro material quepode ser ligado derretido para facilitar a ligação derretida. Entretanto, pode serpreferido que as coberturas 482 e 486 sejam presas usando adesivo sensível àpressão. O adesivo sensível à pressão pode ser provido na forma de umacamada de adesivo sensível à pressão que pode ser preferivelmente providocomo uma camada inteira, contínua, entre a cobertura e a superfície oposta docorpo 480. Exemplos de algumas técnicas de fixação potencialmenteadequadas, adesivos, etc. podem ser descritos, por exemplo, na Patente U.S.No. 6.734.401 intitulada ENHANCED SAMPLE PROCESSING DEVICESSYSTEMS AND METHODS (Bedingham e outros) e Publicação do Pedido dePatente U.S. No. 2002/0064885 intitulado SAMPLE PROCESSING DEVICES.

Adesivos sensíveis à pressão tipicamente exibempropriedades viscoelásticas que podem permitir preferivelmente algummovimento das coberturas em relação ao corpo subjacente no qual ascoberturas são presas. O movimento pode ser o resultado da deformaçãodo anel de processamento anular para, por exemplo, se adaptar a umasuperfície de transferência formada como descrito aqui. O movimentorelativo pode também ser o resultado de taxas diferentes de expansãotérmica entre as coberturas e o corpo. A despeito da causa do movimentorelativo entre as coberturas e os corpos nos discos da presente invenção,pode ser preferido que as propriedades viscoelásticas do adesivo sensívelà pressão permitam que as câmaras do processo e outros aspectos defluido das estruturas de fluido preferivelmente retenham a sua integridadefluídica (isto é, eles não vazem) a despeito da deformação.

Dispositivos de processamento de amostra que incluem anéis deprocessamento anulares formados como estruturas compósitas usandocoberturas presas nos corpos com adesivos sensíveis à pressão viscoelásticospodem exibir, como descrito aqui, distensibilidade em resposta às forçasaplicadas para adaptar os anéis de processamento anular às superfícies detransferência formadas. A distensibilidade dos anéis de processamentoanulares nos dispositivos de processamento de amostra usados em conjuntocom a presente invenção pode ser alternativamente provida, por exemplo,localizando as câmaras de processo em uma formação (por exemplo, circular)dentro do anel de processamento anular no qual a maior parte da área éocupada por vazios no corpo 480. As próprias câmaras de processo podem serpreferivelmente formadas por vazios no corpo 480 que são fechados pelascoberturas 482 e 486 presas no corpo 480.

A Figura 10 é uma vista plana de uma porção de uma superfíciemaior de um dispositivo de processamento de amostra da presente invenção. Aporção do dispositivo 450 representada na Figura 10 inclui uma porção de umanel de processamento anular tendo uma borda externa 485 e uma bordainterna 487. As câmaras de processo 452 ficam localizadas dentro do anel deprocessamento anular e, como discutido aqui, podem ser preferivelmenteformadas como vazios que se estendem através do corpo 480, com ascoberturas 482 e 486 definindo o volume das câmaras de processo 452 emconjunto com os vazios. Para melhorar a distensibilidade ou flexibilidade doanel de processamento anular ocupado pelas câmaras de processo 452, podeser preferido que os vazios das câmaras de processo 452 ocupem 50% oumais do volume do corpo 480 localizado dentro do anel de processamentoanular.

Pode ser preferido que o anel de compressão interno (ver referênciano. 262 na Figura 6) contate o dispositivo 450 ao longo da borda interna 487 doanel de processamento anular ou entre a borda interna 487 e a porção maisinterna das câmaras de processo 452. Pode também ser preferido que o anel decompressão externo (ver referência no. 264 na Figura 6) contate o dispositivo 450ao longo da borda externa 485 do anel de processamento anular ou entre a bordaexterna 485 e a porção mais externa das câmaras de processo 452.

A distensibilidade dos anéis de processamento anulares nosdispositivos de processamento da amostra usados em conjunto com a presenteinvenção pode ser preferivelmente provida por uma combinação de um anel deprocessamento anular formado como uma estrutura compósita usando adesivosensível à pressão viscoelástico e vazios localizados dentro do anel deprocessamento anular. Uma tal combinação pode prover mais distensibilidadedo que qualquer abordagem adotada sozinha.

Como usado aqui e nas reivindicações anexas, as formassingulares "um", "uma", e "o", "a" incluem os referentes plurais a menos que ocontexto indique claramente o contrário. Assim, por exemplo, a referência a"um" ou "o" componente pode incluir um ou mais dos componentes e seusequivalentes conhecidos para aqueles versados na técnica.

Todas as referências e publicações citadas aqui sãoexpressamente incorporadas por referência na sua integridade nessarevelação. Modalidades exemplificativas dessa invenção são discutidas ereferência foi feita a algumas variações possíveis dentro do escopo dessainvenção. Essas e outras variações e modificações na invenção serãoevidentes para aqueles versados na técnica sem se afastar do escopo dainvenção, e deve ser entendido que essa invenção não é limitada àsmodalidades exemplificativas apresentadas aqui. Dessa maneira, a invenção épara ser limitada somente pelas reivindicações providas abaixo e seusequivalentes.

Claims (24)

1. SISTEMA PARA PROCESSAR DISPOSITIVOS DEPROCESSAMENTO DE AMOSTRA, caracterizado pelo fato de compreender:uma placa de base operativamente acoplada a um sistema deacionamento, sendo que o sistema de acionamento gira a placa de base aoredor de um eixo geométrico de rotação, sendo que o eixo geométrico derotação define um eixo geométrico z;uma estrutura térmica operativamente conectada à placa de base,sendo que tal estrutura térmica compreende uma superfície de transferênciaexposta e próxima a uma primeira superfície da placa de base;uma cobertura voltada para a superfície de transferência, sendoque tal cobertura inclui um anel de compressão interno e um anel decompressão externo;uma estrutura de compressão operativamente conectada àcobertura para forçar a cobertura em uma primeira direção ao longo do eixogeométrico ζ em direção à superfície de transferência, sendo que os anéis decompressão interno e externo entram em contato e forçam um dispositivo deprocessamento de amostra localizado entre a cobertura e a superfície detransferência contra a superfície de transferência euma fonte de energia adaptada para fornecer energia térmica àestrutura térmica enquanto a placa de base está girando ao redor do eixogeométrico de rotação.

2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que os anéis de compressão interno e externo compreendem umaestrutura complacente em contato com um dispositivo de processamento deamostra, sendo que a estrutura complacente exibe deformação elástica quandoforça o dispositivo de processamento de amostra contra a superfície detransferência.

3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de compreender adicionalmente um ou mais elementos resilientesoperativamente acoplados à cobertura e/ou à estrutura térmica, sendo que oum ou mais elementos resilientes provêem uma força de orientação oposta àforça da estrutura de compressão forçando a cobertura em direção à placa debase.

4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a estrutura de compressão compreende um ou maiselementos magnéticos operativamente conectados à cobertura e à placa debase, sendo que a atração magnética entre o um ou mais elementosmagnéticos presos à cobertura e à placa de base puxa a cobertura em direçãoà primeira superfície da placa de base.

5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a estrutura de compressão compreende grampos mecânicosoperativamente conectados à cobertura e à placa de base.

6. SISTEMA PARA PROCESSAR DISPOSITIVOS DEPROCESSAMENTO DE AMOSTRA, caracterizado pelo fato de compreender:uma placa de base operativamente acoplada a um sistema deacionamento, sendo que o sistema de acionamento gira a placa de base aoredor de um eixo geométrico de rotação, sendo que o eixo geométrico derotação define um eixo geométrico z;uma estrutura térmica operativamente conectada à placa de base,sendo que tal estrutura térmica compreende uma superfície de transferênciaexposta e próxima a uma primeira superfície da placa de base;uma cobertura voltada para a superfície de transferência;um ou mais elementos magnéticos operativamente conectados àcobertura e à placa de base, sendo que a atração magnética entre o um oumais elementos magnéticos conectados à cobertura e à placa de base puxam acobertura em uma primeira direção ao longo do eixo geométrico ζ para aprimeira superfície da placa de base, de modo que um dispositivo deprocessamento de amostra localizado entre a cobertura e a placa de base éempurrado para entrar em contato com a estrutura térmica da placa de base euma fonte de energia adaptada para fornecer energia térmica àestrutura térmica enquanto a placa de base está girando ao redor do eixogeométrico de rotação.

7. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de que o um ou mais elementos magnéticos compreendem ímãspermanentes.

8. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que o um ou mais elementos magnéticos compreendem um primeiroconjunto de ímãs permanentes operativamente conectados à cobertura e umsegundo conjunto de ímãs permanentes operativamente conectados à placa debase.

9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de compreender adicionalmente um ou mais elementos resilientesoperativamente acoplados à cobertura e/ou à estrutura térmica, sendo que oum ou mais elementos resilientes fornecem uma força de orientação oposta àatração magnética que puxa a cobertura em direção à primeira superfície daplaca de base.

10. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de que a superfície de transferência exposta compreende umasuperfície de transferência convexa na forma de um anel anular.

11. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de que a superfície de transferência exposta tem a forma de um anelanular que compreende uma borda interna e uma borda externa próximas àprimeira superfície da placa de base, sendo que a borda externa da superfíciede transferência é deslocada na primeira direção ao longo do eixo geométrico ζem relação à borda interna da superfície de transferência.

12. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato de que a superfície de transferência exposta compreende umasuperfície de transferência convexa.

13. SISTEMA PARA PROCESSAR DISPOSITIVOS DEPROCESSAMENTO DE AMOSTRA, caracterizado pelo fato de compreender:uma placa de base operativamente acoplada a um sistema de acionamento,sendo que o sistema de acionamento gira a placa de base ao redor de um eixogeométrico de rotação;uma cobertura voltada para uma primeira superfície da placa debase;uma estrutura de compressão operativamente conectada àcobertura para forçar a cobertura em direção à placa de base;uma estrutura térmica operativamente conectada à placa de base;um ou mais elementos resilientes operativamente acoplados àcobertura e/ou à estrutura térmica, sendo que o um ou mais elementosresilientes provêem uma força de orientação oposta à força da estrutura decompressão forçando a cobertura em direção à placa de base, sendo que umaporção de um dispositivo de processamento de amostra localizada entre acobertura e a primeira superfície da placa de base é empurrada para entrar emcontato com a estrutura térmica euma fonte de energia adaptada para fornecer energia térmica àestrutura térmica enquanto a placa de base gira ao redor do eixo geométrico derotação.

14. SISTEMA, de acordo com uma das reivindicações 1, 9 ou 13, caracterizado pelo fato de que o um ou mais elementos resilientes acoplama estrutura térmica à placa de base.

15. SISTEMA, de acordo com uma das reivindicações 1, 6 ou 13, caracterizado pelo fato de que a estrutura térmica é móvel em relação àprimeira superfície da placa de base quando uma porção de um dispositivo deprocessamento de amostra localizada entre a cobertura e a placa de base éempurrada para entrar em contato com a superfície de transferência daestrutura térmica.

16. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato de que o um ou mais elementos resilientes compreendem uma molaplana.

17. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato de que a placa de base compreende um entrave contra o qual aestrutura térmica é forçada na ausência do contato da cobertura.

18. SISTEMA, de acordo com uma das reivindicações 1, 6 ou 13, caracterizado pelo fato de que a fonte de energia compreende uma fonte deenergia eletromagnética adaptada para direcionar a energia eletromagnética auma porção da estrutura térmica enquanto a placa de base está girando aoredor do eixo geométrico de rotação.

19. MÉTODO DE PROCESSAMENTO DE MATERIAL DEAMOSTRA, localizado em um dispositivo de processamento de amostracaracterizado pelo fato de compreender:posicionar um dispositivo de processamento de amostra entreuma placa de base e uma cobertura, sendo que o dispositivo deprocessamento de amostra compreende uma ou mais câmaras de processolocalizadas em um anel de processamento anular, e sendo que uma superfíciede transferência convexa é conectada à placa de base, sendo que a superfíciede transferência convexa tem a forma de um anel anular que fica em contatocom o anel de processamento anular no dispositivo de processamento daamostra;deformar o anel de processamento anular do dispositivo deprocessamento de amostra na superfície de transferência convexa forçando acobertura e a placa de base uma contra a outra, egirar a placa de base, a cobertura e o dispositivo deprocessamento de amostra ao redor de um eixo geométrico de rotaçãodeformando, ao mesmo tempo, o anel de processamento anular na superfíciede transferência convexa.

20. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizadopelo fato de que a superfície de transferência convexa é montada de formaresiliente à placa de base, e sendo que, quando a cobertura e a placa de basesão forçadas uma contra a outra, a superfície de transferência convexa semove em relação à placa de base.

21. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizadopelo fato de que a superfície de transferência compreende uma borda interna euma borda externa próximas à primeira superfície da placa de base, sendo quea borda externa da superfície de transferência é deslocada em uma primeiradireção ao longo do eixo geométrico de rotação em relação à borda interna dasuperfície de transferência.

22. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizadopelo fato de que a cobertura compreende um anel de compressão interno e umanel de compressão externo e sendo que os anéis de compressão interno eexterno entram em contato e deformam o dispositivo de processamento daamostra na superfície de transferência convexa.

23. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizadopelo fato de que a ação de forçar a cobertura e a placa de base uma contra aoutra compreende atrair magneticamente a cobertura para a placa de base.

24. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizadopelo fato de que a superfície de transferência compreende uma porção de umaestrutura térmica, e sendo que o método compreende aquecer a superfície detransferência direcionando energia eletromagnética de uma fonte de energiaeletromagnética a uma porção da estrutura térmica enquanto a placa de basegira ao redor do eixo geométrico de rotação.