JP2005514043A - 試料処理装置を使用するためのモジュラーシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

試料処理システムおよびそのシステムとは別の装置内に配置された試料物質を処理するためのシステムの使用方法が開示される。試料処理システムは、システムの動作時に上に試料処理装置が配置される回転ベースプレート（１０）を含む。またこのシステムはベースプレートの迅速且つ容易な除去および／または交換を可能にする接続装置を含む。

Description

付与情報（ＧＲＡＮＴ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ）
本発明は国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）Ｇｒａｎｔ Ｎｏ．７０ＮＡＮＢ８Ｈ４００２号を受けて米国特許政府からの支援によりなされたものである。本明細書に説明するように米国政府は本発明に対して一定の権利を有しうる。

本発明は例えば遺伝物質等を増幅するために回転試料処理装置を使用するためのシステムおよび方法に関する。

数多くのいろいろな化学的、生物的および他の反応物が温度変化に敏感である。遺伝子増幅の領域における熱プロセスの例には、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、サンガー（Ｓａｎｇｅｒ）配列決定等があるがこれに限定されない。多数の試料の熱処理の時間およびコストを低減する１つの方法は、１つの試料あるいは異なる試料の異なる部分を同時に処理できる多数のチャンバを含む装置を使用することである。チャンバ毎の正確な温度制御、同等な温度遷移速度、および／または温度間の迅速な遷移を必要とするいくつかの反応の例には、例えば遺伝暗号の解読を助けるための核酸試料の操作がある。核酸操作技術には、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）などの増幅方法、自立配列複製（３ＳＲ）および鎖置換増幅（ＳＤＡ）などの標的ポリヌクレオチド増幅方法、標的ポリヌクレオチドへの付加信号の増幅、例えば「分岐状鎖」ＤＮＡ増幅による方法、プローブＤＮＡの増幅、例えばリガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）およびＱＢレプリカーゼ増幅（ＱＢＲ）による方法、転写による方法、例えばライゲーション活性転写（ＬＡＴ）および核酸配列による増幅（ＮＡＳＢＡ）、および様々な他の増幅方法、例えば修復連鎖反応（ＲＣＲ）およびサイクリングプローブ反応（ＣＰＲ）がある。核酸操作技術の他の例には例えばサンガー（Ｓａｎｇｅｒ）配列決定法、リガンド結合分析法等がある。

これらの技術を用いた試料物質を処理するように設計されたシステムは概して複雑且つ高価である。さらにまた、試料処理システムの多くは異なる試料処理装置への適合に特に柔軟性があるわけではない。しかし異なるタイプの試料あるいは異なるプロトコルを用いる際には異なる試料処理装置を用いなければならない。

例えば、一般的な試料処理装置（例えば、サーマルサイクラー、配列決定装置等）は一定の性質あるいは特性を有する試料物質に対して１つの機能を行うことしかできない。さらに追加処理を望む場合にはこのような装置の出力を他の装置に伝達しなければならない。このような伝達は自動または手動の場合があり、その両方が不適正表示、汚染等などの過失をもたらす可能性がある。

本発明は試料処理システムおよびそのシステムとは別の装置内に配置された試料物質を処理するためのシステムの使用方法を提供する。この試料処理システムは、当該システムの動作時に上に試料処理装置が配置される回転ベースプレートを含む。またこのシステムはベースプレートの迅速且つ容易な除去および／または交換を可能にする接続装置を含む。

接続装置を介してシステムに接続されたベースプレートを含む試料処理システムの１つの利点には、異なる試料処理装置とともに用いるために試料処理システムを適合させる、あるいは異なる試料処理装置の特性あるいはテストプロトコルに基づいてこのシステムで用いるベースプレートを単に変更することにより同じタイプの試料処理装置で異なるテストプロトコルを行う能力がある。

好適な実施形態の他の利点は、ベースプレート上に配置された装置と試料処理装置の他の部分との間に接続装置を介して信号および／または電力伝達が確立できることである。

さらなる利点は、本発明のモジュラーシステムで用いる試料処理装置が比較的低コストの消耗品の形で提供できることである。多くの異なる消耗試料処理装置とともに再利用することができる、コストが高いがより利用価値のある構成要素はモジュール式ベースプレート上に保持される。

さらに他の利点は本発明の試料処理システムを組み合わせて、各々が様々なベースプレートとともに変更可能である多数のステーションを有する複合システムを提供できることである。多数のステーションを変更して同じプロセスを行う同じベースプレートを用いることにより、一組のプロセスを行うための能力が増加した複合システムを提供することができる。他の構成では多数のステーションを変更して異なるプロセスの所望のシーケンスを行うことができる。このような構成では手動あるいはロボット機構の利用によりステーション間で試料処理装置を伝達することができる。

一態様において本発明は、選択試料処理装置とともに用いるために試料処理システムを適合させる方法を提供し、この方法は、試料処理装置を受容するように構成された熱構造を含むベースプレートと、回転軸を中心に上記ベースプレートを回転させるように構成された駆動システムと、システムコントローラと、上記ベースプレートと上記駆動システムとの間に配置された、上記回転軸を中心に上記ベースプレートを回転させるために上記ベースプレートを上記駆動システムに取り外し可能に取り付ける接続装置とを含む試料処理システムを提供するステップを含む。この接続装置は上記駆動システムに固定して取り付けられた駆動側コネクタと、上記ベースプレートに固定して取り付けられたプレート側コネクタとを含む。この方法は上記駆動側コネクタを上記プレート側コネクタと噛合させることにより上記ベースプレートを上記駆動システムに動作可能に取り付けるステップと、上記駆動システムを用いて上記回転軸を中心に上記ベースプレートを回転させるステップとをさらに含む。

他の態様において本発明は、選択試料処理装置とともに用いるために試料処理システムを適合させる方法を提供し、この方法は、試料処理装置を受容するように構成された、熱構造と、電動装置と、上記ベースプレートに動作可能に取り付けられた発電コイルとを含むベースプレートと、回転軸を中心に上記ベースプレートを回転させるように構成された駆動システムと、システムコントローラとを含む試料処理システムを提供するステップを含む。この方法は上記駆動システムを用いて上記回転軸を中心に上記ベースプレートを回転させるステップと、上記ベースプレートが回転しながら上記発電コイルが磁界を通過することにより上記ベースプレート上の上記電動装置を作動させる電気を発電するように上記ベースプレートに近接した磁界を提供するステップとをさらに含む。

他の態様において本発明は、上面で試料処理装置を受容するように構成されたベースプレートであって、当該ベースプレートの上面に露出された熱構造を含むベースプレートと、回転軸を中心に上記ベースプレートを回転するように構成された駆動システムと、システムコントローラと、上記ベースプレートと上記駆動システムとの間に配置された、上記回転軸を中心に上記ベースプレートを回転させるために上記ベースプレートを上記駆動システムに取り外し可能に取り付ける接続装置とを含む試料処理システムを提供する。この接続装置は上記駆動システムに固定して取り付けられた駆動側コネクタと上記ベースプレートに固定して取り付けられたプレート側コネクタとを含み、上記プレート側コネクタが上記駆動側コネクタと取り外し可能に噛合して上記ベースプレートを上記駆動システムに動作可能に取り付けることにより、上記駆動システムが上記回転軸を中心に上記ベースプレートを回転可能である。

他の態様において本発明は、上面で試料処理装置を受容するように構成されたベースプレートであって、熱構造と、電動装置と、上記ベースプレートに動作可能に取り付けられた発電コイルとを含むベースプレートを含む試料処理システムを提供する。このシステムは回転軸を中心に上記ベースプレートを回転するように構成された駆動システムと、システムコントローラと、上記ベースプレートと上記駆動システムとの間に配置された、上記回転軸を中心に上記ベースプレートを回転させるために上記ベースプレートを上記駆動システムに取り外し可能に取り付ける接続装置とをさらに含む。このシステムは上記ベースプレートに近接した磁界であって、上記駆動システムを用いて上記回転軸を中心に上記ベースプレートを回転させる際に上記ベースプレートに動作可能に取り付けられた上記発電コイルが上記磁界を通過し、さらに発電された電気が上記ベースプレート上の電動装置を作動させるように上記発電コイルが上記電動装置に動作可能に接続された磁界をさらに含む。

本発明の装置、システムおよび方法のこれらおよび他の特徴と利点とは本発明の例示的実施形態に関連して以下に説明する。

本発明に関連して用いるように、用語「電磁エネルギー」（およびその変形例）は、エネルギー源から物理的接触がない所望の場所あるいは材料へ供給可能な電磁エネルギー（波長／周波数に関係なく）を意味する。電磁エネルギーの非限定例にはレーザエネルギー、高周波（ＲＦ）、マイクロ波放射、光エネルギー（紫外線から赤外線スペクトルまで含めて）等がある。電磁エネルギーを紫外線から赤外線のスペクトル（可視スペクトルを含めて）内にあるエネルギーに限定することが好ましい。

本発明は熱処理、例えばＰＣＲ増幅、リガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）、自立配列複製、酵素動態検査、均質リガンド結合分析法などの敏感な化学的プロセス、および正確な熱制御および／または迅速な熱変化を必要とするより複雑な生化学あるいは他のプロセス等を伴う方法で使用可能な試料処理装置のための方法およびシステムを提供する。この試料処理システムは、試料処理装置上のプロセスチャンバ内の試料物質の温度を制御することに加えて試料処理装置の同時回転を提供することができる。

本発明の方法およびシステムと共に使用可能な適当な試料処理装置のいくつかの例が例えば、同一出願人による２００１年６月２８日に出願された「改良試料処理装置システムおよび方法（ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＳＡＭＰＬＥ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ）」という題名の米国特許出願第０９／８９４，８１０号明細書、および２００１年６月２８日に出願された「試料処理装置（ＳＡＭＰＬＥ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ）」という題名の米国特許出願第０９／８９５，０１０号明細書に記載されている。他の使用可能な装置構造が、例えば２０００年６月２８日に出願された「熱処理装置および方法（ＴＨＥＲＭＡＬ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ）」という題名の米国仮特許出願第６０／２１４，５０８号明細書、２０００年６月２８日に出願された「試料処理装置、システムおよび方法（ＳＡＭＰＬＥ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ，ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ）」という題名の米国仮特許出願第６０／２１４，６４２号明細書、２０００年１０月２日に出願された「試料処理装置、システムおよび方法（ＳＡＭＰＬＥ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ，ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ）」という題名の米国仮特許出願第６０／２３７，０７２号明細書、２００１年１月６日に出願された「試料処理装置、システムおよび方法（ＳＡＭＰＬＥ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ，ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ）」という題名の米国仮特許出願第６０／２６０，０６３号明細書、２００１年４月１８日に出願された「改良試料処理装置、システムおよび方法（ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＳＡＭＰＬＥ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ，ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ）」という題名の米国仮特許出願第６０／２８４，６３７号明細書、および２００１年６月２８日に出願された「試料処理装置および搬送装置（ＳＡＭＰＬＥ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ ＡＮＤ ＣＡＲＲＩＥＲＳ）」という題名の米国特許出願第０９／８９５，００１号明細書に見られる。他の可能な装置構造が例えば、２０００年１１月１０日に出願された「試料処理装置の遠心充填（ＣＥＮＴＲＩＦＵＧＡＬ ＦＩＬＬＩＮＧ ＯＦ ＳＡＭＰＬＥ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ）」という題名の米国特許出願第０９／７１０，１８４号明細書に見られる。

本発明の試料処理システムは、回転軸を中心に回転するように駆動システムに取り付けられたベースプレートを含んでいる。試料処理装置がベースプレートに固定されると、この試料処理装置はベースプレートとともに回転する。ベースプレートは少なくとも１つの熱構造を含んでおり、これは試料処理装置の一部を加熱するために用いることが可能であるとともに様々な他の構成要素、例えば温度センサ、抵抗ヒータ、熱電モジュール、光源、光検出器、送信機、受信機等も含む場合がある。

本発明による使用ベースプレートおよび試料処理システムはすべて、回転軸を中心にベースプレートを回転させる駆動システムに好適にモジュール式に取り付けられている。モジュール式ベースプレートを使用することにより、機能不良ベースプレートを迅速且つ容易に交換できる、ある構成を有するベースプレートを異なる構成を有するベースプレートと交換できる等の多くの利点を試料処理システムにもたらすことができる。

本発明に関連して「上」および「下」などの相対位置用語を用いる場合があるが、それらの用語は単にそれらの相対的意味において用いられるものであることは理解されよう。例えば、本発明の装置に関連して用いた場合、「上」および「下」はベースプレートの両対向側を示すのに用いられ、概して上面は試料処理時にベースプレートに載置される試料処理装置に最も近接して配置されている。

実際の使用では「上」または「下」として記載される要素はいかなる配向または配置でも見られ、方法、システムおよび装置を特定の配向または配置に限定するものと考えるべきではない。例えば、装置の上面は実際には使用中の装置の下面の下方に配置される場合がある（とはいえそれでも下面からは装置の反対側に見える）。

１つの例示的試料処理システムが図１に概略的に図示されている。このシステムは回転軸１２を中心に回転するベースプレート１０を含んでいる。ベースプレート１０はシャフト２２を介して駆動システム２０に取り付けられている。図示の実施形態ではシャフト２２はモータ（図示せず）に動作可能に取り付けられたベルトにより回転される。しかしシャフト２２が任意の適宜の代替機構によってモータに連結可能である、あるいはシャフト２２がモータ自体の出力シャフトである場合（直結駆動構成）もあることは理解できよう。

図示されたベースプレート１０の上面１４は熱構造３０を含み、これは試料処理時にベースプレート１０に取り付けられる試料処理装置の選択部分の真下に好適に配置されている。回転ベースプレートと共にこのような熱構造を利用することは例えば上述の特許出願の少なくともいくつかに記載されている。

図２はベースプレート１０の下面１６の斜視図であり、図３はベースプレート１０の断面図である。ベースプレート１０は熱構造が上面および下面１４および１６両面上に露出するように構成されている。熱構造３０をベースプレート１０の上面１４上に露出させることにより、熱構造３０とベースプレート１０の上面１４上に位置する任意の試料処理装置との間により直接的な熱経路を設けることができる。

また熱構造３０は、一連の支柱によってベースプレート１０の最も外側の環状部分がベースプレート１０の中心部分に接続した状態で、ベースプレート１０内に環状開口を設けることによりベースプレートの下面１６上に露出することが好ましい。ベースプレート１０の下面上に熱構造３０を露出させることは、光状の電磁エネルギーによって熱構造を加熱するようなときに利点をもたらす。

電磁エネルギー源９０の１つの例が図３に図示されており、電磁エネルギー源９０によって発せられる電磁エネルギーはベースプレート１０の下面１６に向けられている。いくつかの好適な電磁エネルギー源の例にはレーザ、広帯域電磁エネルギー源（例えば、白光）等があるがこれに限定されない。

遠隔エネルギー源、すなわち熱構造への熱エネルギー供給を直に接することによらないエネルギー源によって熱構造３０を加熱するような場合、熱構造３０を電磁エネルギーを吸収してその吸収した電磁エネルギーを熱エネルギーに変換するように構成することが好ましい。熱構造３０内で用いられる材料は充分な熱伝導率を有するとともに電磁エネルギー源９０によって発生する電磁エネルギーを十分な速度で吸収することが好ましい。加えて、熱構造３０に用いられる材料が熱容量効果を提供するように十分な熱容量を有することも望ましい。いくつかの好適な材料の例にはアルミニウム、銅、金等があるがこれに限定されない。熱構造３０がそれ自体が十分な速度で電磁エネルギーを吸収しない材料で構成されている場合には、熱構造３０がエネルギー吸収を向上させる材料を含むことが好ましい場合がある。例えば、熱構造３０にカーボンブラック、ポリピロール、インク等の電磁エネルギー吸収材料を塗布してもよい。

熱構造３０用の適当な材料の選択に加えて、図示したような溝（あるいは他の表面構造）を含むことにより、電磁エネルギー源９０が発する電磁エネルギーに露出される表面積量を増加させることも好ましい。電磁エネルギー源７０からの電磁エネルギーに露出される熱構造３０の表面積を増加させることで熱構造３０によりエネルギーが吸収される速度が向上する。熱構造３０で用いる表面積が増加すると電磁エネルギー吸収効率も上昇する。

さらに熱構造３０がベースプレート１０の他の部分から相対的に熱絶縁されて、熱構造３０内の熱エネルギーの（仮にあったとしても）限られた量しかベースプレート１０の他の部分に伝達されないようになっていることが望ましい。熱絶縁は例えば、ベースプレート１０の支持構造を限られた量の熱構造エネルギーしか吸収しない材料、例えばポリマー等で製造することにより達成できる。ベースプレート１０の支持構造用に適した材料のいくつかには例えば、ガラス繊維入りプラスチック（例えば、ポリエーテルエステルケトン）、シリコン、セラミクス等がある。

ベースプレート１０はほぼ連続円形リング形状の熱構造３０を含んでいるが、本発明によるベースプレート内で用いられる熱構造は代替的に、ベースプレート１０の上面１４上に配置される試料処理装置（図示せず）上のプロセスチャンバの真下に位置する一連の不連続熱要素、例えば円形、四角形として設けてもよい。しかし連続リング状熱構造の１つの利点は加熱中に熱構造３０の温度が均衡を保てることである。試料処理装置内のプロセスチャンバ群が熱構造３０と直に接して配置されている場合には、連続熱構造３０の上方に配置されるプロセスチャンバのすべてに対するチャンバ毎の温度均一性が改善される可能性がある。

図示のベースプレート１０は１つの熱構造３０しか含まないが、本発明のこのシステム内のベースプレートが、上に配置された試料処理装置内の選択プロセスチャンバとの間で熱エネルギーを伝達するのに必要な任意の数の熱構造構造を含むことが可能であることは理解できよう。さらに２つ以上の熱構造を設けた場合、異なる熱構造が互いに独立し、その独立した熱構造間で大量の熱エネルギーが伝達されないようになっていることが好ましい場合がある。独立の熱構造が設けられる１つの代替例は同心環状リングの形状である。

本発明による試料処理システムの他の随意のフィーチャは、熱構造３０の周囲面の上方に延びる隆起部３１である。この隆起部３１のサイズおよび配置を、ベースプレート１０上に配置される試料処理装置上の任意のプロセスチャンバのサイズおよび配置に対応させて選択することが好ましい。

隆起部３１は数々の方法でプロセスチャンバとベースプレート１０との間で熱伝達を向上させることができる。例えば、隆起部３１が少なくとも部分的に試料処理装置のプロセスチャンバ内へ延びている場合には、熱構造３０に露出されるプロセスチャンバの表面積を増加させることができる。加えて、任意のプロセスチャンバを積極的に係合させることにより隆起部３１はプロセスチャンバとプロセスチャンバの領域の熱構造３０との間のエアギャップを減少あるいは排除することができる。このようなエアギャップはプロセスチャンバを熱構造から絶縁することにより熱伝達を低下させる恐れがある。

図３に図示されたさらに他の随意のフィーチャは熱構造３０自体がベースプレート１０の周囲面１４に対して隆起可能であることである。図３では熱構造３０は熱構造３０の上面をベースプレート１０の周囲面１４から離す肩部３２を含んでいる。隆起した熱構造３０はベースプレート１０上に載置された任意の試料処理装置を好適に持ち上げて、試料処理装置が熱構造３０を取り囲むベースプレート１０の表面１４に接触しないようになっている。代替的には図３に見られるように熱構造３０の上面全体をベースプレート１０の周囲面１４に対して隆起させる必要がないように、隆起部３１が単独でベースプレート１０の周囲面１４に対して十分に高くてもよい。

さらに試料処理装置にかかる力を供給して試料処理装置およびベースプレート１０を互い向けて付勢することが望ましい。ある実施形態ではプラテンがベースプレート１０に対して試料処理装置を付勢することによりこのような力を提供することができる。他の実施形態では、例えば試料処理装置内の中心開口を通って延びるとともに試料処理装置をベースプレート１０に向かって引っ張る支軸によって、試料処理装置をベースプレート１０に向かって引っ張ることができる。試料処理装置およびベースプレート１０を付勢して一体にする力を提供する他の構造および／または機構は当業者には周知であろう。

電磁エネルギー源は一度に１つの熱構造だけに電磁エネルギーを提供する形状でもよく、同時に２つ以上の熱構造を加熱可能であってもよい。異なる時に異なる熱構造構造の加熱が望ましい場合には、各熱構造専用の個別電磁エネルギー源を設けて必要に応じて電磁エネルギーを供給するように制御してもよい。代替的には、単一のエネルギー源を多数の異なる熱構造とともに設け、加熱対象の熱構造に当たる電磁エネルギーを提供するようにその単一エネルギー源を移動あるいは位置させてもよい。他の代替例では必要に応じて電磁エネルギーが必要な熱構造に供給されるようにエネルギー源とともに遮断システムを設けてもよい。さらに他の代替例では、鏡、導波管、光ファイバ、あるいはベースプレート上の熱構造への電磁エネルギーの供給を制御可能な任意の構造を組み込んだ反射供給システムを利用することにより電磁エネルギーを供給してもよい。

電磁エネルギー源９０と共に吸収力のある熱構造を利用する１つの潜在的な利点は、電磁エネルギー源と、ベースプレート１０の上面１４上に配置された試料処理装置のプロセスチャンバ内に配置された任意の試薬あるいは他の材料との間の適合性が改善できることである。熱構造は電磁エネルギー源９０により生成される電磁エネルギーに対して不透明であることが好ましい。この結果、場合によっては望ましい反応に対して有害になりうる電磁エネルギーに試料処理装置内の材料を直に露出しないように実質的に保護できる。

また図示されたベースプレート１０は、このシステムの動作中に熱構造３０の温度を検出するために随意の温度センサを含んでいる。図１は熱構造３０と離間してベースプレート１０内に配置された基準温度センサ４２を図示している。第２の温度センサ４４が熱構造３０の内部に埋め込まれた状態で図３に図示されている。この２つのセンサからのデータを共に用いてシステムの動作中に熱構造３０の温度を正確に測定することができる。基準温度センサ４２は熱構造３０の温度を測定する温度センサを含むあるシステムでは必要ではないことは理解できよう。

熱構造３０の加熱および冷却の両方に関する任意のシステム制御の一部として、センサ４２および４４からの信号を用いて電磁エネルギー源９０により提供されるエネルギー量を制御する、あるいはベースプレート１０の回転の速度および／または継続時間を制御することが可能である。代替的には熱構造３０の温度を例えば赤外線放射等により遠隔監視することができる。

図４は駆動システム２０から分離したベースプレート１０の上部斜視図である。ベースプレート１０を駆動システム２０から分離することにより、ベースプレート１０をシャフト２２に接続していると同時にベースプレート１０上の装置（例えば図３に見られる温度センサ４２および４４）への任意の必要な接続を提供する接続装置を見ることができる。図２および４に図示された実施形態の接続装置はベースプレート１０に好適に固定して取り付けられたベースプレートコネクタ５２と、シャフト２２に固定して取り付けられた駆動側コネクタ５４（図１参照）とを含んでいる。コネクタ５２および５４はベースプレート１０上の装置と試料処理システムの他の部分との間の電気的接続を提供する。

本発明に関連して用いるように、用語「固定して」とは、ベースプレート側コネクタ５２をベースプレート１０から分離させるためには、ある締結構造の除去（例えばねじ部品、固定ブラケット等の除去）あるいはある締結材料（例えば接着剤、エポキシ、はんだ等）の破壊を必要とするように、ベースプレート側コネクタ５２がベースプレート１０に取り付けられることを意味する。場合によってはベースプレート側コネクタ５２をベースプレート１０の少なくとも一部と一体に成型することができる。

図示の実施形態ではベースプレート側コネクタ５２と駆動側コネクタ５４（図１参照）との間の電気的接続を、ベースプレート側コネクタ５２（図２参照）上に配置されたピン５３を介して行う。ピン５３は駆動側コネクタ５４上に配置されたソケット５５（図１参照）と噛合する。図示された実施形態で用いられるピンおよびソケットが、必要な電気的接続を達成可能な任意の数の代替構造と交換できることは理解できよう。

さらにまた図示されたコネクタ５２および５４（図１参照）はベースプレート１０とシステムの他の部分との間の電力および／またはデータ伝達のための電気的接続を行うのみであるが、コネクタが例えば光学的接続、流体接続等の多数の他の接続を行うことも可能であることは理解できよう。

ベースプレート１０とシステムの他の部分との間で行われる任意の接続はベースプレート１０の回転を考慮に入れなければならない。ベースプレート側コネクタ５２と駆動側コネクタ５４（図１参照）を介して行われる接続が事実上電気的である場合、その接続は上で駆動側コネクタ５４がシャフト２２とともに回転する回転コネクタを介して行うことが好ましい。好適なスリップリングコネクタは、例えばバージニア州ブラックスバーグのリットン・ポリ−サイエンティフィック（Ｌｉｔｔｏｎ Ｐｏｌｙ−Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（ｂｌａｃｋｓｂｕｒｇ，ＶＡ））から入手できる。水銀接点などの他の回転コネクタは例えばウイスコンシン州ミドルトンのメリディアン・ラボラトリ（Ｍｅｒｉｄｉａｎ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ（Ｍｉｄｄｌｅｔｏｎ，ＷＩ））から入手可能である。回転コネクタの具体的な選択は、行うべき接続数、必要とされる回転速度、電力操作限度等などの様々な要因に基づく。

これとともにベースプレート側コネクタ５２および駆動側コネクタ５４（図１参照）は、ベースプレート１０を試料処理システムの他の部分に接続する際に有用な「接続装置」の一実施形態を提供する。この接続装置を用いてベースプレートを着脱可能にシステムの他の部分に取り付けることができる。

本発明に関連して用いるように、「着脱可能に取り付ける」（およびその変形例）とは、接続装置がベースプレートあるいはシステムのいずれも破壊することなく分離あるいは分解することができる接続を提供することを意味する。換言すれば、システムへのベースプレート１０の解除可能な取り付けを提供する接続装置を再利用できるため、接続装置を破壊することなくベースプレート１０を取り外しおよび再装着できる。このような接続装置の利点は、機能不良な構成要素による、さらには異なる構成を有するベースプレートの必要性による交換のためにベースプレートをシステムから容易且つ迅速に取り外し可能なことである。

ベースプレート１０と試料処理システムの他の部分との間で電力および／または信号を伝達する接続を行うことに加えて、この接続装置（ベースプレート側コネクタ５２および駆動側コネクタ５４の）は他の機能も提供することができる。例えばピンおよびソケットが、システムの他の部分に対するベースプレート１０の識別を提供するある機械的構造を提供することができる。つまりピンおよび、接続装置内でピンとソケットとの間に行われる接続のパターンは、システムに対する異なるタイプのベースプレートを一意に識別可能である。代替的にはピンおよびソケットあるいは他の機械的構造を頼りにシステムに対する各ベースプレートを識別できる。

場合によっては、他の技術、例えば光学マーカ、パターン、バーコード等によって試料処理システムによるベースプレートの識別を行うことができる。図２に戻ると、例えばベースプレート１０が例えばバーコードなどの標識１８を含む場合があり、これをシステムによって読み取って特定のベースプレートあるいはベースプレートのタイプを識別することができる。他の代替例では、例えばベースプレート１０に埋め込まれたあるいは取り付けられた電波方式認識（ＲＦＩＤ）タグ装置を利用することにより、システムに対してベースプレートを識別することができる。

図４Ａは本発明の原理による代替システムの一部の概略図である。場合によっては上述のような回転接続装置を介してベースプレート上に載置された装置を動作させるために充分な電力を提供することが困難である場合がある。電力を供給可能な代替方法はベースプレート１０’の回転によるものである。システム内で磁界を提供することが可能であり、それによりベースプレート１０’が回転する。

１つ以上の発電コイル１１’をベースプレートに動作可能に取り付けて（例えばベースプレート１０’上あるいは内に配置）、ベースプレート１０’が図示の矢印の方向に回転すると発電コイル１１’が生じた磁界を通過するようにすることができる。発電コイル１１’が磁界を通過すると、電気エネルギーが発生してベースプレート１０’上に提供された任意の電動装置を動作させる。

上述のように接続装置を介してある種の信号接続を行うこともできるが、非接触技術（例えば光学、無線等）によりベースプレート１０’上の装置との間で情報の通信のすべてに備えることが可能であるため、ベースプレート１０’と駆動システムを接続する接続装置は純粋に機械的であって、必要に応じてベースプレート１０’を回転可能である連結を提供するようになっている。

図５は本発明による試料処理システム１００の一例示的実施例の概略ブロック図である。システム１００は、内部に熱構造１３０を組み込んだベースプレート１１０を含んでいる。試料処理システム１００の一部ではないが、試料処理装置１０４が図５に図示されているとともに熱構造１３０と接してベースプレート１１０上に配置することができる。熱構造１３０はシステム１００内の単一構成要素として図示されているが、システムが随意にベースプレート１１０内に組み込まれた１、２、３またはそれ以上の個別の熱構造を含むことが可能であることは理解できよう。

ベースプレート１１０は回転するように駆動システム１２０に動作可能に取り付けられている。駆動システム１２０はシステムコントローラ１０２によって制御されるとともに、ベースプレート１１０を所望の回転の向きに位置決めし、ベースプレート１１０の回転速度を制御し、ベースプレート１１０の加速および／または減速プロファイルを制御する等に用いることができる。

またベースプレート１１０はシステムコントローラ１０２と通信している温度センサ１４０を含んでいる。温度センサ１４０は熱構造１３０の温度を表わす信号をシステムコントローラ１０２に好適に提供することができる。この通信は熱構造１３０と熱連通状態で配置された単一の装置からの信号だけしか必要としない。代替的には温度センサ１４０が熱構造１３０と熱連通状態にある１つ以上のセンサと、ベースプレート１１０の他の部分と熱連通状態にある１つ以上の基準センサとを含むことができる。

本発明に関連して用いるように、システム構成要素、例えば温度センサ１４０とシステムコントローラ１０２との間の「通信」は、任意の好適な技術および／または機構によって達成可能である。この通信は、配線あるいは回路を通過する電気信号、無線すなわち遠隔通信、光ファイバを介するあるいは遠隔送信機および受信機による光通信等の形である場合もある。図内の線による通信の表示は単に通信回線を表わすだけであり、例えば配線や光学ファイバケーブルによる物理的な接続の必要条件を表わしているわけではない。

温度センサ１４０はシステムコントローラ１０２と通信状態である。この通信は任意の好適な技術、例えば電気的、光学的、デジタル、アナログ、無線等により確立可能である。図示の実施形態では温度センサ１４０からシステムコントローラ１０２への通信は、ベースプレート側コネクタ１５２および駆動側コネクタ１５４を含む接続装置１５０を介して引き回されている。

随意の遠隔温度センサ１４６が図５に図示されているとともに、またシステムコントローラ１０２と通信状態である。この通信は任意の好適な技術、例えば電気的、光学的、デジタル、アナログ、無線等により確立可能である。遠隔温度センサ１４６を設けることにより、ベースプレート１１０、熱構造１３０またはベースプレート１１０上に配置された試料処理装置１０４の任意の部分の温度を監視することができる。遠隔温度センサ１４６がシステム１００内の単一の構成要素として図示されているが、システムは随意に１、２、３またはそれ以上の個別の装置を含むことが可能であることは理解されよう。

加えて試料処理システム１００はシステムコントローラ１０２と通信状態の電磁エネルギー源１９０も含んでいる。上述したように、電磁エネルギー源１９０は電磁エネルギーを、当該エネルギーが吸収されて熱エネルギーに変換される熱構造１３０に好適に向ける。電磁エネルギー源１９０はシステム１００内の単一の構成要素として図示されているが、システム１００が電磁エネルギー源１９０を構成する１、２、３またはそれ以上の個別の装置を随意に含むことが可能であることは理解されよう。

使用時には試料処理システム１００は、ベースプレート１１０上に試料処理装置１０４を配置した後、駆動システム１２０によってベースプレート１１０を回転させる数々の方法で動作可能である。駆動システム１２０により提供される回転の速度は、任意の適当な技術によって駆動システム１２０に接続されたシステムコントローラ１０２によって制御される。ベースプレート１１０が回転すると、システムコントローラ１０２は電磁エネルギー源１９０に指示して電磁エネルギーを熱構造１３０に向けさせ、ここで電磁エネルギーが吸収されるとともに熱エネルギーに変換されて、ベースプレート１１０上に配置された試料処理装置１０４へ伝達されるため好適である。

熱構造１３０が加熱されると、ベースプレート上の温度センサ１４０および／または遠隔温度センサ１４６はシステムコントローラ１０２への信号を提供することができる。これらの信号を用いて、駆動システム１２０の回転速度を制御することおよび／または電磁エネルギー源１９０によって熱構造１３０へ供給される電磁エネルギーを制御することにより熱構造１３０の温度を制御することができる。電磁エネルギー源１９０から熱構造１３０への電磁エネルギーの供給に関する制御は様々な技術、例えば電磁エネルギー源１９０が発するエネルギーの強度の制御、電磁エネルギーの遮閉、電磁エネルギー源１９０のパルス化あるいはサイクル化等で達成することができる。

ここで図６を参照すると、代替的試料処理システム２００が概略ブロック図で図示されている。このシステム２００は内部に熱構造２３０を組み込んだベースプレート２１０を含んでいる。試料処理装置２０４が熱構造２３２および２３４と接してベースプレート２１０上に配置された状態で図６に図示されている。しかし試料処理装置２０４が試料処理システム２００の一部を形成するわけではないことは理解されよう。

ベースプレート２１０は回転するように駆動システム２２０に動作可能に取り付けられている。駆動システム２２０はシステムコントローラ２０２によって制御されるとともに、ベースプレート２１０を所望の回転の向きに位置決めし、ベースプレート２１０の回転速度を制御し、ベースプレート２１０の加速および／または減速プロファイルを制御する等に用いることができる。

またシステム２００はシステムコントローラ２０２に接続された温度センサ２４０を含んでいる。温度センサ２４０は熱構造２３２および２３４の１つ又は両方の温度を表わす信号をシステムコントローラ２０２に好適に提供することができる。この通信は熱構造２３２および２３４の各々と熱連通状態で配置された単一の装置からの信号だけしか必要としない。代替的には温度センサ２４０が熱構造２３２および２３４の各々と熱連通状態にある１つ以上のセンサと、ベースプレート２１０の他の部分と熱連通状態にある１つ以上の基準センサとを含むことができる。

温度センサ２４０はシステムコントローラ２０２と通信状態である。この通信は任意の好適な技術、例えば電気的、光学的、デジタル、アナログ、無線等により確立可能である。図示の実施形態では温度センサ２４０からシステムコントローラ２０２への通信は、ベースプレート側コネクタ２５２および駆動側コネクタ２５４を含む接続装置２５０を介して引き回されている。

また図６はベースプレート２１０上に配置された随意のマイクロプロセッサ２６０を図示しており、これもシステムコントローラ２０２と通信状態である。この通信は任意の好適な技術、例えば電気的、光学的、デジタル、アナログ、無線等により確立可能である。またマイクロプロセッサ２６０はシステムコントローラ２０２からの電力を受けてその動作を助けるため好ましい。通信リンクおよび電力の両方が接続装置２５０を介して好適に引き回されている。

マイクロプロセッサ２６０は様々な機能を実行する。例えばマイクロプロセッサ２６０は温度センサ２４０からの信号を受信するとともにその信号をシステムコントローラ２０２に送ることができる（この場合温度センサ２４０とシステムコントローラ２０２との間のリンクだけが温度センサ２４０に電力を供給することができる）。マイクロプロセッサ２６０は温度センサ２４０から受信した信号のある種の処理を行うことが可能であり、あるいは単にデータをシステムコントローラ２０２に伝える場合もある。

ベースプレート２１０上に載置された随意の検出構成要素２７２も図６に図示されており、これは例えば光検出器として設けられて試料処理装置２０４からの例えばある種の電磁エネルギー放射を検出する。このような検出構成要素２７２を設けた場合には、図６に図示したようにマイクロプロセッサ２６０と通信状態であることが好ましい。代替的には、特にベースプレート２１０上にマイクロプロセッサ２６０が設けられていない場合には、検出構成要素２７２はシステムコントローラ２０２と直接通信することができる。

加えてシステム２００は随意の遠隔検出システム２７４を含んでいるが、これはベースプレート２１０上に配置されてはいない。遠隔検出システム２７４を用いることにより、試料処理中に試料処理装置２０４からの放射を検出することができる。遠隔検出システム２７４は受動的あるいは能動的である（例えば試料処理装置２０４内のプロセスチャンバに能動的に問い合わせることができる）。遠隔検出システム２７４は、遠隔検出システム２７４からの信号を受信するおよび／またはそのシステムの動作を制御することが可能なシステムコントローラ２０２と通信状態であるため好適である。

またシステム２００は、例えば試料処理装置２０４へ光を供給するのに用いることができる、ベースプレート２１０上に配置された随意の光源２８０を含んでいる。光源２８０はＬＥＤあるいは他の発光構成の形状でもよい。さらに、電力および制御のためこの光源をシステムコントローラ２０２に直接（接続装置２５０を介して）結合させてもよい。代替的にはベースプレート２１０上のマイクロプロセッサ２６０を用いて光源２８０の動作を制御することができる。

また試料処理システム２００はシステムコントローラ２０２と通信状態の電磁エネルギー源２９０を含んでいる。上述したように、電磁エネルギー源２９０は電磁エネルギーを、当該エネルギーが吸収されて熱エネルギーに変換される熱構造２３２および２３４の各々に好適に向ける。電磁エネルギー源２９０は一度に１つの熱構造だけに電磁エネルギーを供給可能であってもよく、あるいは同時に両方の熱構造に電磁エネルギーを供給可能であってもよい。電磁エネルギー源２９０はシステム２００内で単一の構成要素として図示されているが、システム２００が電磁エネルギー源２９０を構成する１、２、３またはそれ以上の個別の装置を随意に含むことが可能であることは理解されよう。

またシステム２００は、電磁エネルギーを試料処理装置２０４に直接供給するように好適に構成された随意の試料装置電磁エネルギー源２９２を含んでいる（電磁エネルギー源２９０のような熱構造２３２および２３４への電磁エネルギーの供給とは対象的に）。試料装置電磁エネルギー源２９２は図６に図示したようにシステムコントローラ２０２により好適に制御できる。試料装置電磁エネルギー源２９２の動作を図７と共に以下により詳細に説明する。

本発明の試料処理システムの他の随意のフィーチャも、ベースプレート２１０上に配置された熱制御要素２９４の形で図６に図示されている。熱制御要素２９４は接続装置２５０を介してシステムコントローラ２０２と通信している状態で図示されている一方、熱制御要素２９４はこの接続を介して電力を受け取るだけであり、ベースプレートコントローラ２６０によって制御信号が随意に提供される。

熱制御要素２９４は熱構造２３２および２３４の１つ又は両方と接続して設けることが好適であるとともに、熱構造２３２および２３４の温度を制御する際の補助に用いることができる。熱構造２３２および２３４の温度を制御することに対して代替的あるいは追加的に、熱制御要素２９４を用いてベースプレート２１０の他の部分の温度を制御することができる。熱制御要素２９４は様々な形状、例えば電気抵抗ヒータ、電熱モジュール（例えばペルチェ素子）等を取ることが可能である。さらにまた熱制御要素２９４はシステム２００内の単一構成要素として図示されているが、システム２００が熱制御要素２９４を構成する１、２、３またはそれ以上の個別の装置を随意に含むことが可能であることは理解されよう。加えて熱制御要素２９４が、多数の装置の形で設けられている場合には、同じタイプの装置あるいは異なるタイプの装置（例えば、ペルチェ素子と組み合わせた抵抗ヒータ）の集合で構成可能である。

使用時には試料処理システム２００は、ベースプレート２１０上に試料処理装置２０４を配置した後、駆動システム２２０によってベースプレート２１０を回転させる数々の方法で動作可能である。駆動システム２２０により提供される回転の速度は、任意の適当な技術によって駆動システム２２０に接続されたシステムコントローラ２０２によって制御される。ベースプレート２１０が回転すると、システムコントローラ２０２は電磁エネルギー源２９０に指示して電磁エネルギーを熱構造２３２および２３４の１つ又は両方に向けさせ、ここで電磁エネルギーが吸収されるとともに熱エネルギーに変換されて、ベースプレート２１０上に配置された試料処理装置２０４へ伝達されるため好適である。

熱構造２３０が加熱されると、温度センサ２４０は直接あるいはマイクロプロセッサ２６０を介してシステムコントローラ２０２への信号を提供することができる。これらの信号を用いて、駆動システム２２０の回転速度を制御することおよび／または電磁エネルギー源２９０によって熱構造２３２および２３４へ供給される電磁エネルギーを制御することにより熱構造２３２および２３４の温度を制御することができる。電磁エネルギー源２９０から熱構造２３２および２３４への電磁エネルギーの供給に関する制御は様々な技術、例えば電磁エネルギー源２９０が発するエネルギーの強度の制御、電磁エネルギーの遮閉、電磁エネルギー源２９０のパルス化あるいはサイクル化等で達成することができる。

加えて、システム２００の動作には上述のように光検出器２７２、光源２８０、遠隔検出システム２７４、試料装置電磁エネルギー源２９２、および／または熱制御要素２９４とを含む場合がある。

図７は試料処理装置３０４を軸３１２を中心に回転させるベースプレート３１０上に試料処理装置３０４が配置された状態の代替試料処理システム３００の一部を図示している。試料処理装置３０４は試料物質を好適に含むプロセスチャンバ３０５を含んでいる。

このシステム３００は電磁エネルギー源３９２を含んでおり、試料チャンバ３０５に向けられた電磁エネルギーにそこに含まれる試料物質を加熱させる（電磁エネルギーがベースプレート上の熱構造に向けられる図１〜３のシステム内の電磁エネルギー源９０とは異なる）。電磁エネルギー源３９２は試料処理装置３０４およびベースプレート３１０から遠いことが好ましい。いくつかの好適な電磁エネルギー源の例にはレーザ、広帯域電磁エネルギー源（例えば、白光）等があるがこれに限定されない。電磁エネルギー源３９２は様々な要因、例えば試料物質の所望温度、各プロセスチャンバから熱エネルギーが除去される速度、所望の温度変化速度、プロセスチャンバが反射構成要素を含んでいるか否か等に基づいて電磁エネルギーを連続的にあるいは断続的に提供することができる。電磁エネルギー源３９２がサイクル化あるいは変動される場合には、登録システムを用いて選択電磁エネルギー量を試料処理装置３０４上の選択プロセスチャンバ３０５に供給することができる。

また図７に図示した試料処理システム３００は、流体源３９４の形の随意の追加温度制御機構、例えば加圧空気、あるいは他の好適な流体を含んでおり、これを試料処理装置３０４の表面に向けることができる。使用流体は所望の温度に加熱あるいは冷却可能である。上部および下部温度間で試料物質を循環させることが望ましい場合、この流体を低温で提供してもよい。試料処理装置３０４の一表面のみに向けられて図示されているが、両面を露出させる場合にはこの流体を装置３０４の両面に向けることが可能であることは理解できよう。

またシステム３００は、試料処理装置３０４のプロセスチャンバ３０５内の試料物質の処理の結果を検出するために設けられた遠隔検出システム３７０などの様々な他の構成要素を含んでいる。例えばこの検出システムおよび方法はプロセスチャンバ３０５の能動的問い合わせを伴い、装置３０４が回転するとチャンバ内の蛍光反応生成物を検出することができる。検出は定性的あるいは定量的である。他の検出システムを設けて、例えば試料３０４上のプロセスチャンバ３０５内の材料の温度や他の性質を監視することができる。

図７には図示していないが、ベースプレート３１０がベースプレート１０と共に上述したような１つ以上の熱構造を含んでもよいことは理解できよう。そしてまたシステム３００は、これも上述したように電磁エネルギーを熱構造に供給するように構成された電磁エネルギー源を含んでもよい。この電磁エネルギー源は、試料３０４に電磁エネルギーを供給する電磁エネルギー源３９２とは別個でもよく、あるいは同一のエネルギー源でもよく、エネルギー源３９２により発せられたエネルギーは分割されて試料処理装置３０４とベースプレート３１０内の熱構造の両方へ達することになる。このようなシステム、すなわち電磁エネルギーを試料処理装置３０４および上にその試料処理装置３０４が配置されたベースプレート３１０内の任意の熱構造の両方へ供給できるシステムを用いた試料処理の任意の方法は、必要に応じてプロセスチャンバ３０５および熱構造の両方への電磁エネルギーの連続あるいは同時供給を必要とする場合がある。

図８は本発明に関連して使用可能なベースプレート４１０の他の実施形態を図示するが、ベースプレート４１０は多数の独立熱構造４３０を含んでいる。熱構造４３０の各々はそこに取り付けられるあるいは埋め込まれて、熱構造４３０の温度を制御する際に補助する少なくとも１つの熱電モジュール４９２を含んでいる。熱構造４３０のいくつかは１つの熱電モジュール４９２しか含まないが、他のものは２つ以上の熱電モジュール４９２を含んでいる。このような熱電モジュールを組み込んだベースプレートを、例えば図６と共に図示および説明したような試料処理システムと共に用いることができる。

このベースプレート４１０では、熱構造４３０の温度に関する制御は、単独あるいは熱構造４３０の下面に向けられた電磁エネルギーとの組み合わせで熱電モジュール４９２の温度を制御することにより行われる（図１〜３の実施形態に図示されるように下面が露出されている場合）。熱構造４３０の温度が熱電モジュール４９２の温度を制御することだけで制御される場合（すなわち熱構造４３０が、当該熱構造４３０に向けられた電磁エネルギーを熱エネルギーに変換することにより加熱されない場合）、電磁エネルギーを吸収する材料の能力について考慮せずに、熱構造４３０の製造用に選択される材料をその熱伝導率に基づいて選んでもよい。好適な材料には例えば金属（例えばアルミニウム、金、銅等）があるがこれに限定されない。

熱電モジュール４９２を熱構造４３０と組み合わせることにより、熱構造４３０がシンクの役割を果たして個々の熱電モジュール４９２の動作特性のばらつきを均衡させるため、温度の均一性が改善した形で利点が得られる。

熱電モジュール４９２は、ベースプレート４１０上に配置された試料処理装置のプロセスチャンバ内の試料材料の温度を制御する際に他の選択肢を提供する。熱電モジュール４９２を用いることにより、電磁エネルギーをプロセスチャンバ内に向けることおよび／または電磁エネルギーを熱構造４３０自体に向けることに加えて、熱電モジュール４９２を用いて３つのポテンシャル熱エネルギー源を提供することができる。代替的には熱電モジュール４９２を単独で用いてベースプレート４１０上に配置された試料処理装置上のプロセスチャンバを加熱することが可能であり、あるいはそれらを装置のプロセスチャンバ内への電磁エネルギーの直接供給と共に用いることができる（熱構造４３０の下面に向けられた電磁エネルギーが無い場合）。

最終的な結果は、電磁エネルギーを直接プロセスチャンバに提供する能力を有するシステムと、当たる電磁エネルギーを熱エネルギーに変換して装置内のプロセスチャンバへ伝導することができる熱構造と、その温度を制御して熱構造の温度を制御することができる熱電モジュール（およびその結果として熱構造と通信している任意のプロセスチャンバ）である。その結果、ベースプレート上に配置された試料処理装置のプロセスチャンバ内の試料物質に関する温度制御を様々な方法で行うことができる。

図９は軸５１２を中心に回転するベースプレート５１０を含む他の試料処理システム５００の一部を概略的に図示している。ベースプレート５１０は、適当な電磁エネルギー、例えば電磁エネルギー源５９０により供給される高周波、マイクロ波等により選択的に加熱されて熱構造５３０内の電磁エネルギー受容物質を加熱することができる熱構造５３０を含んでいる。そして電磁エネルギー受容物質は熱エネルギーをベースプレート５１０上に配置された試料処理装置に伝えることができる。電磁エネルギー源５７０は上述したように電磁エネルギーを連続的あるいは断続的に提供することができる。

このような試料処理システムではベースプレート５１０の他の部分（熱構造５３０の外側）が電磁エネルギー源５９０により供給される電磁エネルギーに対して実質的に透過性であることが好ましい。またベースプレート５１０の他の部分に使われる材料が比較的低い熱伝導率および比較的低い熱質量を有することも好ましい。

図１０は他の代替的ベースプレート設計を図示しており、多数の熱電モジュール６９２がベースプレート６１０内に直接、すなわち図８と共に上述したような熱構造がない状態で配置されている。熱電モジュール６９２はベースプレート６１０の周囲面の上方に突出していることが望ましい（図１〜３の実施形態と共に説明したような熱構造３０の隆起部３１と同様に）。ベースプレート６１０上に配置される試料処理装置上の任意のプロセスチャンバのサイズおよび配置に対応するように突出熱電モジュールのサイズおよび配置を選択することが好ましい。

突出熱電モジュール６９２は数多くの方法でプロセスチャンバとベースプレート６１０との間の熱伝達を向上させることができる。例えば突出熱電モジュール６９２が少なくとも部分的に試料処理装置のプロセスチャンバ内へ延びている場合には、突出熱電モジュール６９２へ露出するプロセスチャンバの表面積を増加することができる。加えて、任意のプロセスチャンバを積極的に係合させることにより、突出熱電モジュール６９２はプロセスチャンバとプロセスチャンバの領域内の突出熱電モジュール６９２との間のエアギャップを減少あるいは排除することができる。このようなエアギャップはプロセスチャンバを突出熱電モジュール６９２から絶縁することにより、熱伝達を低下させる恐れがある。

上記の図３に図示した熱構造に関する説明と同様に、熱電モジュール６９２は、当該熱電モジュール６９２がベースプレート６１０上に載置された任意の試料処理装置を支持するようにベースプレート６１０の表面の上方に延びることが可能であり、試料処理装置が熱電モジュール６９２を取り囲むベースプレート６１０の表面に接しないようになっている。

さらに試料処理装置にかかる力を供給して試料処理装置およびベースプレート６１０を互い向けて付勢することが望ましい。ある実施形態ではプラテンがベースプレート６１０に対して試料処理装置を付勢することによりこのような力を提供することができる。他の実施形態では、例えば試料処理装置内の中心開口を通って延びるとともに試料処理装置をベースプレート６１０に向かって引っ張る支軸によって、試料処理装置をベースプレート６１０に向かって引っ張ることができる。試料処理装置およびベースプレート６１０を付勢して一体にする力を提供する他の構造および／または機構は当業者には周知であろう。

本明細書に引用された特許、特許文献および刊行物の全開示を、各々が個々に引用されたように（そのすべてを）本明細書に引用して援用する。上記の説明は例示であり限定しようとするものではないことは理解できよう。本発明の様々な変形および変更は本発明の範囲から逸脱することなく上記の説明から当業者には明らかになるであろう。また本発明は本明細書に記載された例示的実施形態に必要以上に限定されるものではないことは理解できよう。

本発明による一試料処理システムの上部斜視図である。 ベースプレートをシステムから外した状態の、図１の試料処理システムのベースプレートの下部斜視図である。 図１の試料処理システムの拡大部分断面図である。 ベースプレートをシステムから外した状態の、図１の試料処理システムのベースプレートの上部斜視図である。 ベースプレートが、当該ベースプレートが回転すると発電するコイルを含んでいる代替システムの概略図である。 本発明による一試料処理システムの概略ブロック図である。 本発明による他の試料処理システムの概略ブロック図である。 本発明による代替試料処理システムの一部分を図示する。 本発明による試料処理システムと共に用いることができるベースプレートの他の実施形態を図示する。 本発明による他の試料処理システムの一部分を図示する。 本発明による試料処理システムと共に用いることができるベースプレート他の実施形態を図示する。

Claims (58)

1. 選択試料処理装置とともに用いるために試料処理システムを適合させる方法であって、
   試料処理システムを提供するステップであって、該試料処理システムが、
   試料処理装置を受容するように構成された、熱構造を含むベースプレートと、
   回転軸を中心に前記ベースプレートを回転させるように構成された駆動システムと、
   システムコントローラと、
   前記ベースプレートと前記駆動システムとの間に配置された、前記回転軸を中心に前記ベースプレートを回転させるために前記ベースプレートを前記駆動システムに取り外し可能に取り付ける接続装置とを含み、該接続装置が、
   前記駆動システムに固定して取り付けられた駆動側コネクタと、
   前記ベースプレートに固定して取り付けられたプレート側コネクタとを含むステップと、
   前記駆動側コネクタを前記プレート側コネクタと噛合させることにより前記ベースプレートを前記駆動システムに動作可能に取り付けるステップと、
   前記駆動システムを用いて前記回転軸を中心に前記ベースプレートを回転させるステップとを含む方法。
2. 前記システムコントローラに対して前記ベースプレートを識別するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記システムコントローラに対して前記ベースプレートを識別するステップが、前記ベースプレート上の標識を光学的に感知するステップを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記識別するステップが、前記接続装置を介してベースプレート・アイデンティティを送信するステップを含む、請求項２に記載の方法。
5. 前記接続装置を介してベースプレート・アイデンティティを送信するステップが、前記駆動側コネクタおよび前記プレート側コネクタ上の電気コネクタを介して前記ベースプレート・アイデンティティを電気的に送信するステップを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記接続装置を介してベースプレート・アイデンティティを送信するステップが、前記駆動側コネクタおよび前記プレート側コネクタ上の噛合機械構造を介して前記ベースプレート・アイデンティティを機械的に伝達するステップを含む、請求項４に記載の方法。
7. 前記接続装置を介してベースプレート・アイデンティティを送信するステップが、前記駆動側コネクタおよび前記プレート側コネクタ上の光送信構造を介して前記ベースプレート・アイデンティティを光学的に送信するステップを含む、請求項４に記載の方法。
8. 前記ベースプレートが電動装置をさらに含み、前記方法が前記接続装置の前記駆動側コネクタおよび前記プレート側コネクタを介して前記電動装置に電力を提供するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記電動装置に電力を提供するステップが、前記システムコントローラによる前記電力の供給に関する制御を含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記電動装置が前記ベースプレート上の前記熱構造と熱連通している熱電モジュールを含む、請求項８に記載の方法。
11. 前記電動装置が前記ベースプレート上の前記熱構造と熱連通している電気抵抗ヒータを含む、請求項８に記載の方法。
12. 前記電動装置が温度センサを含む、請求項８に記載の方法。
13. 前記電動装置がベースプレート・マイクロプロセッサを含む、請求項８に記載の方法。
14. 前記ベースプレートが温度センサをさらに含み、前記方法が、
    前記温度センサから前記ベースプレート・マイクロプロセッサへ信号を提供するステップと、
    前記ベースプレート・マイクロプロセッサを用いて前記温度センサからの前記信号を処理するステップとを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記ベースプレート・マイクロプロセッサが、前記温度センサから前記ベースプレート・マイクロプロセッサによって受け取った前記信号に基づいて、処理信号を前記システムコントローラへ提供する、請求項１４に記載の方法。
16. 前記処理信号が前記接続装置の前記駆動側コネクタおよび前記プレート側コネクタ内の電気コネクタを通過する、請求項１５に記載の方法。
17. 前記ベースプレートが前記熱構造と熱連通している温度センサをさらに含み、前記方法が前記温度センサから前記システムコントローラへ信号を提供するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
18. 前記温度センサから前記システムコントローラへ信号を提供するステップが、前記信号を前記接続装置の前記駆動側コネクタおよび前記プレート側コネクタ内の電気コネクタを通過させるステップを含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記ベースプレートが電動装置と光電池とをさらに含み、前記方法が前記光電池から前記電動装置へ電力を提供するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
20. 前記電動装置が温度センサを含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記ベースプレートがベースプレート・マイクロプロセッサをさらに含み、前記方法が、
    前記光電池から前記ベースプレート・マイクロプロセッサへ電気エネルギーを提供するステップと、
    前記温度センサから前記ベースプレート・マイクロプロセッサヘ信号を提供するステップと、
    前記ベースプレート・マイクロプロセッサを用いて前記温度センサからの前記信号を処理するステップとを含む、請求項１９に記載の方法。
22. 前記ベースプレート・マイクロプロセッサが、前記温度センサから前記ベースプレート・マイクロプロセッサによって受け取った前記信号に基づいて、処理信号を前記システムコントローラへ提供する、請求項２１に記載の方法。
23. 前記処理信号が前記接続装置の前記駆動側コネクタおよび前記プレート側コネクタ内の電気コネクタを通過する、請求項２１に記載の方法。
24. 前記ベースプレートが電動装置をさらに含み、前記方法が前記ベースプレートに動作可能に取り付けられたコイルを磁界を通して回転させることにより前記電動装置への電力を発電するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
25. 選択試料処理装置とともに用いるために試料処理システムを適合させる方法であって、
    試料処理システムを提供するステップであって、該試料処理システムが、
    試料処理装置を受容するように構成された、熱構造と、電動装置と、前記ベースプレートに動作可能に取り付けられた発電コイルとを含むベースプレートと、
    回転軸を中心に前記ベースプレートを回転させるように構成された駆動システムと、
    システムコントローラとを含むステップと、
    前記駆動システムを用いて前記回転軸を中心に前記ベースプレートを回転させるステップと、
    前記ベースプレートが回転しながら前記発電コイルが磁界を通過することにより前記ベースプレート上の前記電動装置を作動させる電気を発電するように前記ベースプレートに近接した磁界を提供するステップとを含む方法。
26. 前記システムコントローラに対して前記ベースプレートを識別するステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
27. 前記電動装置が前記ベースプレート上の前記熱構造と熱連通している熱電モジュールを含む、請求項２４に記載の方法。
28. 前記電動装置が前記ベースプレート上の前記熱構造と熱連通している電気抵抗ヒータを含む、請求項２４に記載の方法。
29. 前記電動装置が温度センサを含む、請求項２４に記載の方法。
30. 前記電動装置がベースプレート・マイクロプロセッサを含む、請求項２４に記載の方法。
31. 前記ベースプレートが温度センサをさらに含み、前記方法が、
    前記温度センサから前記ベースプレート・マイクロプロセッサへ信号を提供するステップと、
    前記ベースプレート・マイクロプロセッサを用いて前記温度センサからの前記信号を処理するステップとを含む、請求項２９に記載の方法。
32. 前記ベースプレート・マイクロプロセッサが、前記温度センサから前記ベースプレート・マイクロプロセッサによって受け取った前記信号に基づいて処理信号を前記システムコントローラへ提供する、請求項３０に記載の方法。
33. 前記ベースプレートが前記熱構造と熱連通している温度センサをさらに含み、前記方法が前記温度センサから前記システムコントローラへ信号を提供するステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
34. 試料処理システムであって、
    上面で試料処理装置を受容するように構成されたベースプレートであって、該ベースプレートの上面に露出された熱構造を含むベースプレートと、
    回転軸を中心に前記ベースプレートを回転するように構成された駆動システムと、
    システムコントローラと、
    前記ベースプレートと前記駆動システムとの間に配置された、前記回転軸を中心に前記ベースプレートを回転させるために前記ベースプレートを前記駆動システムに取り外し可能に取り付ける接続装置であって、該接続装置が前記駆動システムに固定して取り付けられた駆動側コネクタと前記ベースプレートに固定して取り付けられたプレート側コネクタとを含み、前記プレート側コネクタが前記駆動側コネクタと取り外し可能に噛合して前記ベースプレートを前記駆動システムに動作可能に取り付けることにより、前記駆動システムが前記回転軸を中心に前記ベースプレートを回転可能である接続装置とを含むシステム。
35. 前記ベースプレートの特性を識別する識別標識をさらに含む、請求項３３に記載のシステム。
36. 前記識別標識が光学的に読み取り可能である、請求項３４に記載のシステム。
37. 前記識別標識が前記駆動側コネクタおよび前記プレート側コネクタ上の噛合機械的構造を含む、請求項３４に記載のシステム。
38. 前記接続装置が前記駆動側コネクタおよび前記プレート側コネクタ上の電気コネクタを含むことにより、電気信号が前記電気コネクタを介して前記ベースプレートと前記システムコントローラとの間で受け渡しされる、請求項３３に記載のシステム。
39. 前記ベースプレートが電動装置をさらに含み、前記駆動側コネクタおよび前記プレート側コネクタが前記電動装置と電気的に連通している電力伝達構造を含む、請求項３３に記載のシステム。
40. 前記電動装置が前記ベースプレート上の前記熱構造と熱連通している熱電モジュールを含む、請求項３８に記載のシステム。
41. 前記電動装置が前記ベースプレート上の前記熱構造と熱連通している電気抵抗ヒータを含む、請求項３８に記載のシステム。
42. 前記電動装置が温度センサを含む、請求項３８に記載のシステム。
43. 前記電動装置が前記電動装置および前記システムコントローラと通信しているベースプレート・マイクロプロセッサを含む、請求項３８に記載のシステム。
44. 前記ベースプレート・マイクロプロセッサが、前記接続装置の前記駆動側コネクタおよび前記プレート側コネクタ内の電気コネクタを介して前記システムコントローラと通信している、請求項３８に記載のシステム。
45. 前記ベースプレートが前記熱構造と熱連通している温度センサをさらに含み、前記温度センサが前記システムコントローラと通信している、請求項３３に記載のシステム。
46. 前記温度センサが前記接続装置の前記駆動側コネクタおよび前記プレート側コネクタ内の電気コネクタを介して前記システムコントローラと通信している、請求項４４に記載のシステム。
47. 前記ベースプレートが電動装置と、動作可能に接続されて前記電動装置に電気エネルギーを供給する光電池とをさらに含む、請求項３３に記載のシステム。
48. 前記電動装置が温度センサを含む、請求項４６に記載のシステム。
49. 前記ベースプレートの下面に電磁エネルギーを向けるように配置された電磁エネルギー源をさらに含む、請求項３３に記載のシステム。
50. 前記ベースプレートの上面に電磁エネルギーを向けるように配置された電磁エネルギー源をさらに含む、請求項３３に記載のシステム。
51. 前記熱構造と熱連通している複数の熱電モジュールをさらに含む、請求項３３に記載のシステム。
52. 試料処理システムであって、
    上面で試料処理装置を受容するように構成されたベースプレートであって、熱構造と、電動装置と、前記ベースプレートに動作可能に取り付けられた発電コイルとを含むベースプレートと、
    回転軸を中心に前記ベースプレートを回転するように構成された駆動システムと、
    システムコントローラと、
    前記ベースプレートと前記駆動システムとの間に配置された、前記回転軸を中心に前記ベースプレートを回転させるために前記ベースプレートを前記駆動システムに取り外し可能に取り付ける接続装置と、
    前記ベースプレートに近接した磁界であって、前記駆動システムを用いて前記回転軸を中心に前記ベースプレートを回転させる際に前記ベースプレートに動作可能に取り付けられた前記発電コイルが前記磁界を通過し、さらに発電された電気が前記ベースプレート上の前記電動装置を作動させるように前記発電コイルが前記電動装置に動作可能に接続された磁界とを含むシステム。
53. 前記接続装置が前記駆動側コネクタおよび前記プレート側コネクタ上の電気コネクタを含むことにより、電気信号が前記電気コネクタを介して前記ベースプレートと前記システムコントローラとの間で受け渡しされる、請求項５１に記載のシステム。
54. 前記電動装置が前記ベースプレート上の前記熱構造と熱連通している熱電モジュールを含む、請求項５１に記載のシステム。
55. 前記電動装置が前記ベースプレート上の前記熱構造と熱連通している電気抵抗ヒータを含む、請求項５１に記載のシステム。
56. 前記電動装置が温度センサを含む、請求項５１に記載のシステム。
57. 前記電動装置が前記電動装置および前記システムコントローラと通信しているベースプレート・マイクロプロセッサを含む、請求項５１に記載のシステム。
58. 前記ベースプレート・マイクロプロセッサが、前記接続装置の前記駆動側コネクタおよび前記プレート側コネクタ内の電気コネクタを介して前記システムコントローラと通信している、請求項５６に記載のシステム。

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