JP2005537911A - サンプル処理装置の遠心充填 - Google Patents

Abstract

本発明は、装置を回転軸の周りを回転させることにより、サンプル物質をサンプル処理装置（１０）中の複数のプロセスチャンバ（５０）に分配する方法および装置を提供する。プロセスチャンバは、装填チャンバから延びる導管（４０）に沿って配置され、装填チャンバ、導管、およびプロセスチャンバは一緒に、サンプル処理装置の長さに沿って整列しているプロセスアレイを形成する。プロセスアレイは、ベントがない、即ち、プロセスアレイの内部容積へのアクセスは、装填チャンバを通ってのみ可能である。また、サンプル物質をプロセスチャンバの中に遠心装填する方法、並びに、サンプル処理装置およびキャリアを備えるアセンブリも開示される。

Description

本発明は、サンプル処理装置の分野に関する。特に、本発明は、サンプル処理装置およびサンプル処理装置中でサンプル物質を分配する方法に関する。

多くの異なる化学反応、生化学反応、および他の反応が、様々なサンプル物質について行われる。サンプルを個々に処理し、サンプルごとに正確な結果を得ることが可能な場合があるが、サンプルを個々に処理すると、時間や費用がかかる可能性がある。

複数のサンプルを処理する時間および費用を低減する一手法は、１つのサンプル又は異なるサンプルの異なる部分を同時に処理することができる、複数のチャンバを備える装置を使用することである。しかし、この手法には、サンプル物質を装置中の複数のチャンバに分配することに関する幾つかの問題がある。他の問題は、処理中、チャンバ間で物質が移動する際に見られる場合があり、これはチャンバの相互汚染による誤った試験結果に繋がる場合がある。

本発明は、装置を回転軸の周りに回転させることによって、サンプル物質をサンプル処理装置中の複数のプロセスチャンバに分配する方法および装置を提供する。プロセスチャンバは、装填チャンバから延びる導管に沿って配置され、一緒に、装填チャンバ、導管、およびプロセスチャンバは、サンプル処理装置の長さに沿って整列されるプロセスアレイを形成する。プロセスアレイにはベントがない、即ち、プロセスアレイの内部容積へのアクセスは、装填チャンバを通ってのみ可能である。

他の面では、本発明は、導管を制限するか又は完全に閉鎖するように、サンプル処理装置の一面又は両面を変形させることによって密封できる導管を備えるサンプル処理装置を提供してもよい。サンプル処理装置は、変形中および変形後に導管の密封を助けるため、装置の２つの主面の間に配置される感圧接着剤を備えると、有利な場合がある。

サンプル処理装置の他の面は、例えば、延在した処理チャンバ、プロセスチャンバに繋がる支導管（ｆｅｅｄｅｒ ｃｏｎｄｕｉｔｓ）などを備えてもよく、支導管は、主導管（ｍａｉｎ ｃｏｎｄｕｉｔ）と共に９０°未満の支導管角を形成する。

本発明のサンプル処理装置のプロセスアレイは、プロセスアレイ中の流路の選択的な開放および／又は閉鎖によって、カスタマイズできる場合がある。

幾つかの遠心装填法では、回転中に、遠心力の結果としてサンプル処理装置を圧縮し、導管および／又はプロセスチャンバからの漏れを著しく低減する、又はなくすことが望ましい場合がある。圧縮は、感圧接着剤を使用して構成されるサンプル処理装置の遠心装填と関連して使用される場合、特に有用な場合がある。

また、本発明は、幾つかの態様では、キャリアと、キャリアに取り付けられるサンプル処理装置とのアセンブリも包含する。キャリアは、サンプル処理装置と一体をなしてもよい、即ち、それは、１回使用の物品として提供されてもよく、又はキャリアは、再使用可能であってもよい。キャリアは、サンプル処理装置上のプロセスアレイの主導管を支持するレール、サンプル処理装置上のプロセスチャンバの監視を可能にする開口部、および他の特徴を好都合に備えてもよい。

１つの面では、本発明は、反対側にある第１および第２の端部、並びに、第１の端部に近接して配置される装填チャンバ、第２の端部の方に延びる主導管、および主導管に沿って分配されている複数のプロセスチャンバを備えるベントのない少なくとも１つのプロセスアレイを有するサンプル処理装置を提供することによって、サンプル処理装置中でサンプル物質を分配する方法を提供する。ここで、主導管は、装填チャンバおよび複数のプロセスチャンバと流体連通している。この方法は、各プロセスアレイの装填チャンバの中にサンプル物質を装填し、サンプル処理装置を、サンプル処理装置の第１の端部に近接して配置される回転軸の周りに回転させることにより、サンプル物質を少なくとも幾つかのプロセスチャンバに移送することを更に包含し、ここで、プロセスチャンバは装填チャンバよりも回転軸から遠くに配置されている。

別の面では、本発明は、反対側にある第１および第２の端部、および、第１の端部に近接して配置される装填チャンバ、第２の端部の方に延びる主導管、および主導管に沿って分配されている複数のプロセスチャンバを備え、主導管が装填チャンバおよび複数のプロセスチャンバと流体連通している、ベントのない少なくとも１つのプロセスアレイを有するサンプル処理装置、並びに、サンプル処理装置の第１の主面に取り付けられるキャリアであって、サンプル処理装置の第１の主面の少なくとも一部から間隔を空けて配置されるキャリア本体を備えるキャリアを備えるサンプル処理アセンブリを提供する。

別の面では、本発明は、反対側にある第１および第２の端部、並びに、各プロセスアレイが、第１の端部に近接して配置される装填チャンバ、第２の端部の方に延びる主導管、および、主導管に沿って分配されている複数のプロセスチャンバを備える、ベントのない複数のプロセスアレイを備えるサンプル処理装置を提供する。ここで、主導管は装填チャンバおよび複数のプロセスチャンバと流体連通し、各プロセスチャンバが支導管を通して主導管の１つと流体連通し、その際、支導管は、主導管と共に９０°未満の支導管角を形成する。

本発明の前記の、並びに他の特徴と利点を、本発明の装置および方法の様々な例示的実施形態と関連して以下に記載する。

本発明は、所望の反応、例えば、ＰＣＲ増幅、リガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）、自己持続塩基配列複製、酵素反応速度論、均一配位子結合分析、および他の化学反応、生化学反応、又は例えば、精密および／又は迅速な熱変化を必要とする場合がある、他の反応を得るため、液体サンプル物質（又は液体中で運ばれるサンプル物質）を複数のプロセスチャンバ中で処理するのに使用できるサンプル処理装置を提供する。特に、本発明は、装置を回転させることによって、サンプル物質がプロセスチャンバに送達されるサンプル処理装置を提供する。この方法は、サンプル物質の分配後にサンプル処理装置を密封することを包含してもよい。

例示的実施形態の様々な構成を以下に記載するが、本発明のサンプル処理装置は、２０００年６月２８日に出願され、「熱処理装置および方法」と題された米国仮特許出願第６０／２１４，５０８号明細書、２０００年６月２８日に出願され、「サンプル処理装置、システム、および方法」と題された米国仮特許出願第６０／２１４，６４２号明細書、および２０００年１０月２日に出願され、「サンプル処理装置、システム、および方法」と題された米国仮特許出願第６０／２３７，０７２号明細書に記載の原則に従って製造されてもよい。

前述の文献は、全て、本発明の原則に従ってサンプル処理装置を製造するのに使用できる、サンプル処理装置の様々な異なる構成を開示している。例えば、本明細書に記載されるサンプル処理装置の多くは、接着剤（例えば、感圧接着剤）を使用して取り付けられるが、本発明の装置は、ヒートシール又は他の結合技術を使用して製造することができる。

本発明の原則に従って製造される例示的なサンプル処理装置の１つが、図１および図２に表されている。サンプル処理装置１０は、少なくとも１つの、好ましくは複数のプロセスアレイ２０を備える。各プロセスアレイ２０は、第１の端部１２に近接したところから、サンプル処理装置１０の第２の端部１４の方に延びている。

サンプル処理装置１０上でのプロセスアレイ２０の配置が実質的に平行である、プロセスアレイ２０が表されている。この配置が好ましい場合があるが、装置１０の第１の端部と第２の端部１２と１４との間で、それらが実質的に整列する結果になる、どのようなプロセスアレイ２０の配置でも十分であることが分かる。

第１の端部と第２の端部１２と１４との間でのプロセスアレイ２０の整列は、サンプル物質が、装置１０の第１の端部１２に近接している回転軸の周りの回転によって、サンプル処理装置じゅうに分配されるため、重要である。このように回転されるとき、第１の端部１２に近接して配置されるどのようなサンプル物質も、回転中に発生する遠心力によって第２の端部１４の方に追いやられる。

各プロセスアレイ２０は、少なくとも１つの装填チャンバ３０、少なくとも１つの主導管４０、および、各主導管４０に沿って配置されている複数のプロセスチャンバ５０を備える。各プロセスアレイは、装填チャンバ３０を１つだけ、および主導管４０を１つだけ備えることがことが好ましい場合がある。プロセスチャンバ５０は、支導管４２を通して主導管４０と流体連通している。その結果、各プロセスアレイ２０中の装填チャンバ３０は、装填チャンバ３０に繋がる主導管４０に沿って配置されている各プロセスチャンバ５０と流体連通する。また、図１に表されているプロセスアレイ２０はそれぞれ、主導管４０の端部に配置されている、任意選択的な排水チャンバ２２も備える。

各装填チャンバ３０は、サンプル物質を受入れ、装填チャンバ３０に入れる入口ポート３２を備える。サンプル物質は、任意の好適な技術および／又は機器によってポート３２に送達されてもよい。ピペット１１が図１に表されているが、これは装填チャンバ３０の中にサンプル物質を装填する唯一の技術である。ピペット１１は、手動で操作されてもよく、又はサンプル物質をサンプル処理装置１０の装填チャンバ３０の中に装填する自動サンプル送達システムの一部であってもよい。

本発明のサンプル処理装置１０中の各プロセスアレイ２０は、ベントがないことが好ましい。本発明と関連して使用される場合、「ベントがない」プロセスアレイは、プロセスアレイの容積の中に導くポートしかプロセスアレイの装填チャンバ内に配置されていないプロセスアレイである。換言すれば、ベントのないプロセスアレイ内のプロセスチャンバに到達するため、サンプル物質は、装填チャンバ内に配置されているポートを通って装填チャンバに送達されなければならない。同様に、サンプル物質を装填する前にプロセスアレイ内にある、あらゆる空気又は他の流体も、装填チャンバ内に配置されている１つ又は複数のポートを通ってプロセスアレイから排出されなければならない。対照的に、ベントがあるプロセスアレイは、装填チャンバの外側に少なくとも１つの開口部を備える。その開口部は、プロセスアレイ内でサンプル物質を分配する間、装填前にプロセスアレイ内にある、あらゆる空気又は他の流体の排出を可能にする。

図２に見られるように、容積５２を画定するプロセスチャンバ５０は、試薬５４を備えてもよい。本発明の装置１０の中の少なくとも幾つかの、好ましくは全てのプロセスチャンバ５０は、サンプル物質が分配される前に、少なくとも１種類の試薬を収容していることが好ましい場合がある。試薬５４は、図２に表されるように、プロセスチャンバ５０内に固定されてもよい。試薬５４は任意選択的である、即ち、本発明のサンプル処理装置１０は、プロセスチャンバ５０内に、任意の試薬５４を備えていても、備えていなくてもよい。別の変形では、プロセスチャンバ５０の幾つかが試薬５４を備え、他は備えていなくてもよい。更に別の変形では、異なるプロセスチャンバ５０が、異なる試薬を収容していてもよい。

サンプル処理装置１０に表される他の特徴は、第１の主面１６と第２の主面１８であり、それらの間にプロセスチャンバ５０の容積５２が形成される。また、サンプル物質をプロセスチャンバ５０に送達するのに使用される支導管４２の一部が、図２に表わされている。装置１０の主面１６および１８は、任意の好適な１種類又は複数の種類の物質から製造されてもよい。好適な物質の例には、ポリマー物質（例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレンなど）、金属（例えば、金属箔）などが挙げられる。

第１および第２の主面１６および１８の少なくとも一方は、選択される波長の電磁エネルギーを実質的に透過する、１種類又は複数の種類の物質から構成されることが好ましい場合がある。例えば、第１および第２の主面１６および１８の一方が、プロセスチャンバ５０内の蛍光又は色の変化の目視又は機械監視を可能にする物質で構成されることが好ましい場合がある。

また、第１および第２の主面１６および１８の少なくとも一方は、金属箔の形態であることが好ましい場合もある。サンプル物質の汚染を防止するため、金属箔は、装填チャンバ３０、主導管４０、支導管４２、および／又はプロセスチャンバ５０の内部に面する表面上に不動態層を備えてもよい。

図１および図２に表されるサンプル処理装置の例示的実施形態では、第１の主面１６は、装填チャンバ３０、主導管４０、支導管４２、およびプロセスチャンバ５０などの構造体を提供するように形成される、ポリマーフィルム（例えば、ポリプロピレン）で製造されることが好ましい。第２の主面１８は、金属箔、例えば、アルミニウム又は他の金属の箔で製造されることが好ましい。金属箔は、以下に更に詳細に記載されるように変形可能であることが好ましい。

第１および第２の主面１６および１８は、例えば、ヒートシール、超音波溶接などの、任意の好適な１つ又は複数の技術によって取り付けられてもよい。しかし、第１および第２の主面１６および１８は、接着剤を使用して取り付けられることが好ましい場合がある。図２に表されるように、接着剤は、好ましくは、接着剤１９の層の形態で提供されてもよい。接着剤層１９は、第１および第２の主面１６および１８の少なくとも一方の表面上に連続した途切れていない層として提供されることが好ましい場合がある。例えば、接着剤層１９が主面１８の金属箔上に提供されることが好ましい場合がある。

様々な接着剤を使用してもよいが、選択されるどの接着剤も、プロセスチャンバ５０中に配置される任意のサンプル物質の処理中に発生する力に耐えることができなければならない。例えば、処理が、例えばポリメラーゼ連鎖反応および類似のプロセスにおけるような熱サイクルを含む場合、それらの力は大きい場合がある。接着剤には、例えば、ホットメルト接着剤、硬化性接着剤、感圧接着剤などを挙げてもよい。

本発明のサンプル処理装置と関連して使用されてもよい感圧接着剤の中には、高温高湿度に耐性を有するものがある。例えば、シリコーン感圧接着剤を使用することが好ましい場合がある。シリコーンをベースにする幾つかの好適な感圧接着剤の例には、例えば、米国特許第５，４６１，１３４号明細書、および同６，００７，９１４号明細書、又は国際公開（ＷＯ）第９６／３５４５８号パンフレットに記載されるような、組成物に所望の粘着性を提供するのに十分なレベルの粘着付与樹脂を含有するシリコーン−ポリ尿素組成物がある。

全ての特徴、例えば、装填チャンバ３０、主導管４０、支導管４２、プロセスチャンバ５０、および排水チャンバ２２は、第１の主面１６に形成され、第２の主面１８は実質的に平坦であることが好ましい場合がある。特徴を全てサンプル処理装置１０の一面に配置することによって、それらを取り付ける前に２面を一緒に整列させる必要性がなくなる場合がある。更に、平坦な第２の主面１８は、例えば、熱サイクル機器に使用されるような熱ブロックとの密接な接触を促進する場合がある。しかし、或いは、特徴は、本発明によるサンプル処理装置の両面１６および１８に形成されてもよいことが理解される。

本発明のサンプル処理装置の可能性のある別の特徴は、装置１０の流路を閉鎖することによるプロセスチャンバ５０の隔離である。ここで、図２および図３を参照すると、第２の主面１８が各プロセスアレイ２０中の主導管４０又は支導管４２の一方又は両方の中に延びるように、第２の主面１８を変形させることにより、任意のサンプル物質を分配した後に、プロセスチャンバ５０を隔離してもよい。図３は、このような閉鎖方法の１つを表し、ここで、第２の主面１８は変形されて主導管４０の中に入り、接着剤１９は２面間に配置されている。

本発明のサンプル処理装置１０中の流路を外部からの影響を受けないように密封するという要望は、接着剤層１９に感圧接着剤を使用することに繋がる場合がある。感圧接着剤が、装置の第１および第２の主面１６および１８の間に存在する場合、第２の主面１８の変形によって、変形領域の第１および第２の主面１６および１８の間の接着が得られてもよい。その接着は、変形によって作り出される、あらゆる密封又は閉鎖を向上させる場合がある。サンプル処理装置が、例えば、装置中のあらゆる液体が熱膨張のためにシールに高圧をかける可能性がある、ポリメラーゼ連鎖反応などの熱処理反応に使用されるとき、外部からの影響を受けないように密封する必要性が、更に重大な場合がある。

サンプル物質のプロセスチャンバ５０への分配が完了した後、プロセスチャンバ５０を互いに隔離させることが望ましい場合がある。隔離は、様々な方法で達成されてもよい。例えば、プロセスチャンバ５０の隔離は、各プロセスアレイ２０内の支導管４２および／又は主導管４０の変形を含んでもよい。

金属層を備えるそれらのサンプル処理装置では、プロセスチャンバ５０の隔離は、金属層を塑性変形させ、主導管４０および／又は支導管４２を閉鎖することを含んでもよい。例えば、感圧接着剤１９を使用してサンプル処理装置の第１および第２の主面１６および１８を一緒に取り付ける場合、それと同じ感圧接着剤で、変形した第１および第２の主面１６および１８を一緒に接着することにより、主導管４０および／又は支導管４２の密封を改善してもよい。

しかし、サンプル処理装置１０の変形部分の完全な密封を必要としない場合があることを理解すべきである。例えば、変形が、導管又は他の流路を通る流れ、移動、又は拡散を十分に制限し、所望の隔離を提供することだけでよい場合がある。

サンプル物質がプロセスチャンバ５０に分配された後、プロセスアレイ２０が閉鎖される１つの方法では、主導管４０の一部だけ、又は、或いは分配チャネル４０の全長を変形させることが必要な場合がある。主導管４０の一部だけが変形される場合、装填チャンバ３０に近接して配置される主導管４０のその部分を変形させることが好ましい場合がある。

導管４０の長さに沿って面１６および１８を一緒に押付けることにより、主導管４０を全て密封すると、主導管４０中にある、あらゆる流体を装填チャンバ３０の中に押し戻すなどの利点が提供される場合がある。しかし、主導管４０の一部しか密封しないことの、可能性のある１つの利点は、主導管４０中にある、あらゆる流体物質を全く、又は少量しか装填チャンバ３０に戻さないということである。

ここで、本発明によるサンプル処理装置を回転させることによるサンプル物質の分配方法を、図４を参照して説明する。反対側にある第１および第２の端部１２’および１４’を備え、装置１０’の端部１２’および１４’の間に少なくとも１つのプロセスアレイ２０’が整列されているサンプル処理装置１０’を提供した後、サンプル物質は、回転によりプロセスアレイ２０’のプロセスチャンバ５０’に送達されてもよい。サンプル処理装置１０’はプロセスアレイ２０’を１つしか備えず、１つの装填チャンバ３０’は２つの主導管４０’に沿ってプロセスチャンバ５０’に接続されていることに留意すべきである。

装置１０’上の各装填チャンバに送達されるサンプル物質の量は、様々であってよい。しかし、各装填チャンバに送達されるサンプル物質の容積は、装填チャンバと流体連通するあらゆる主導管、支導管、およびプロセスチャンバを合せた容積よりも大きくないことが好ましい場合がある。任意選択的な排水チャンバ（例えば、図１参照）がプロセスアレイの遠位端に配置される場合、各装填チャンバへのサンプル物質送達の量は、装填チャンバから下流のプロセスアレイの追加の容積を補うように増加されてもよい。

装填チャンバが所望のサンプル物質を収容した後、そのサンプル物質は、各プロセスアレイ内のプロセスチャンバに移送されなければならない。図４を参照すると、サンプル物質の分配は、サンプル処理装置１０’を、サンプル処理装置１０’の第１の端部１２’に近接して配置されている回転軸１５’の周りに回転させることによって実施される。そのように方向付けされる回転軸１５’の周りの装置１０’の回転の結果、装填チャンバ３０’内に配置されるあらゆるサンプル物質に遠心力がかかる。遠心力によって、サンプル物質は装填チャンバ３０’から追出されて主導管４０’の中に入り、プロセスチャンバ５０’に送達される。

サンプル処理装置１０’は、プロセスチャンバ５０’が、装填チャンバ３０’よりも回転軸１５’から遠くに配置されるように方向付けられる。サンプル処理装置１０’は、軸１５’の周りに回転する円盤１７’上に配置される。円盤１７’は、好ましくは、２つ以上のサンプル処理装置１０’を受容し、軸１５’の周りに同時回転させることができてもよい。

回転軸１５’に対するサンプル処理装置の向きは重要ではないが、但し、プロセスチャンバが装填チャンバよりも回転軸１５’から遠くに配置されることを条件とする。例えば、サンプル処理装置１０’が実質的に平坦なカード状の物品の形態である場合、サンプル処理装置１０’の第１の端部１２’の縁部は、図４に表されるような回転軸に実質的に垂直に方向付けられてもよい。或いは、回転軸１５’は、サンプル処理装置１０の第１の端部１２’の縁部と実質的に整列していても（例えば、平行であっても）よい。軸１５’に対する第１の端部１２’の向きの大きさは、平行と垂直の間であると考えることができ、プロセスチャンバが装置上の装填チャンバに対して軸１５’から遠位にある限り、それらは全て許容可能である。

本発明によるサンプル処理装置のプロセスアレイは、前述のようにベントがないことが好ましいため、サンプル物質のプロセスチャンバへの分配は、プロセスチャンバ内に閉じ込められている空気又は他の流体のため困難な場合がある。サンプル物質の分配を助けるために使用されてもよい技術の中には、サンプル処理装置を構成するのに使用される物質の選択、サンプル物質への物質の添加（例えば、サンプル物質の表面張力を低下させるための界面活性剤の添加）、サンプル物質の粘度の操作（例えば、加熱による）などがある。

サンプル物質のプロセスチャンバへの遠心装填の利点の１つは、サンプル処理装置を回転させ、最初の回転時間後に装置を検査し、サンプル物質がプロセスチャンバに十分に分配されたかどうかを決定できる能力である。分配が十分でない場合、十分なサンプル物質分配が得られるまで、サンプル処理装置を再び回転させることができる。

逐次的回転−検査−回転手法に加えて、又はその替わりに、本発明の方法は、装填チャンバからプロセスチャンバへのサンプル物質の分配を助けるため、２つ以上の加速／減速サイクルを採用してもよい。回転中に装置を交互に加速および減速すると、サンプル物質を主導管と（支導管がある場合には）支導管を通してプロセスチャンバの中に本質的に吐出（ｂｕｒｐ）する場合がある。加速／減速が迅速であれば、有用な場合もある。また、回転は、一方向のみであってもよく、又は反対方向であってもよい。

実際の加速および減速速度は、温度、サンプル処理装置の大きさ、導管およびチャンバの大きさ、回転軸からのサンプル物質の距離、装置を製造するのに使用される物質、サンプル物質の特性（例えば、粘度）などの様々な要因に基づいて様々であってよい。有用な加速／減速サイクルの一例は、毎分約４０００回転（ｒｐｍ）までの初期加速、続いて約１秒にわたる約１０００ｒｐｍまでの減速を包含し、サンプル物質が分配されるまで、１秒の間隔で１０００ｒｐｍから４０００ｒｐｍの間の装置の回転速度の振動を有してもよい。

一定速度の回転、および回転の間の加速／減速サイクルに加えて、本発明の方法は、また、サンプル物質のプロセスチャンバへの分配を助けるため、サンプル処理装置の振動を包含してもよい。タッピング、高周波数振動などの振動は、導管又はプロセスチャンバ内にある、閉じ込められた気泡の除去を助ける場合がある。サンプル処理装置の振動は、回転の前又は後に採用されてもよく、又はサンプル処理装置が回転軸の回りに回転する間に採用されてもよい。

図１の装置１０に表されているプロセスチャンバは、形状が実質的に円形に見えるが、本発明のサンプル処理装置に使用されるプロセスチャンバは、任意の好適な形状を取ってもよいことを理解すべきである。代替の形状の一例が図５に表されており、ここで、プロセスチャンバ１５０は、軸１５１に沿って細長い楕円形の形態である。軸１５１は、一般に、主導管１４０と一列に並んでいることが好ましい。その結果、軸１５１は、一般に、サンプル処理装置の第１の端部から第２の端部まで延びており、プロセスチャンバ１５０の楕円形状の最大寸法がサンプル処理装置の第１の端部と第２の端部との間で整列している。

また、図５は、好ましくは、主導管１４０からある角度を成しており、一端でプロセスチャンバ１５０に接合する支導管１４２も表している。支導管１４２は、サンプル処理装置の第１の端部に最も近い端部にあるプロセスチャンバ１５０（従って、これは、装填中、回転軸に最も近いプロセスチャンバの端部である）と接することが更に好ましい場合がある。支導管１４２がプロセスチャンバ１５０にその端部で入ると、装填中、チャンバ１５０内の空気の除去が容易になる場合がある。

また、支導管角β、即ち、支導管１４２と主導管１４０との間に形成される挟角は、空気の除去を促進することによりプロセスチャンバ１５０の充填を向上させる場合がある。例えば、支導管角が９０°未満、更に好ましくは７５°未満であることが好ましい場合がある。支導管角は、常に、装置の第１の端部の方を向いていない支導管１４２の面と、主導管１４０との間で測定される。

図５に表されている、好都合な可能性のある、別の任意選択的な特徴は、主導管１４０の反対側にある支導管１４２の縦のオフセット（図１の支導管４２の導管交差配置に対して）である。反対側にある支導管１４２が主導管１４０に接合する点の間のオフセットは、充填および／又は処理中のチャンバの相互汚染の防止を助ける場合がある。

図６および図７は、図５と関連して、本発明のサンプル処理装置の更に別の任意選択的特徴を表す。図６は、図５の線分６−６に沿った図５の断面図であり、図７は、図６の線分７−７に沿った図６の断面図である。図は、主導管１４０と比較した場合、支導管１４２の断面積の方が小さいことを表している。図示されている実施形態では、２つの導管の高さおよび幅が異なるため、導管１４０および１４２の断面積に差異が生じる。異なる断面積有する導管を提供することにより、充填後および／又は充填中、サンプル物質のプロセスチャンバ１５０から主導管１４０への拡散が制限される場合がある。拡散の制御により、チャンバの相互汚染が低減する場合もある。

図８は、本発明のサンプル処理装置に有用なプロセスアレイ２２０の別の配置を表す該略図である。プロセスアレイ２２０と関連して表される特徴には、装填チャンバ２３０間の互い違いの関係がある。このような互い違いの関係によって、プロセスチャンバ２５０間の密度又は間隔が改善される場合がある。

また、装填チャンバ２３０は、それぞれ、装填ポート２３２、およびベントポート２３４も備え、ベントポート２３４は、装填チャンバ２３０の装填中に空気を逃がすため、装填ポート２３２とは別々の通路を提供することによって、装填チャンバ２３０の迅速な充填を容易にする場合がある。

図８に表される別の特徴は、各主導管２４０に沿って配置されるプロセスチャンバ２５０の間の連続的な関係である。連続したプロセスチャンバ２５０の各対は、主導管２４０に沿って互いに流体連通している。その結果、どのような試薬又は他の物質も、サンプル物質の分配前にプロセスチャンバ２５０内に配置される場合、サンプル物質の分配中にこれらの物質が取り除かれることを防止する幾つかの機構又は技術が提供されなければならない。例えば、試薬は、各プロセスチャンバ２５０内でワックス又は他の物質中に含有されてもよい。

図９は、本発明のサンプル処理装置と関連して使用されてもよい、プロセスアレイ３２０の更に別の配置を表す該略図である。プロセスアレイ３２０は、それぞれ装填チャンバ３３０を備え、次に、装填チャンバ３３０は、装填ポート３３２およびベントポート３３４を備える。装填チャンバ３３０は、主導管３４０を通して複数のプロセスチャンバ３５０と流体連通している。

図９と関連して表されている特徴の１つは、主導管３４０に沿ったバルブ３４４の追加である。主導管３４０は、それぞれ、二叉に分かれ、プロセスチャンバ３５０の個々の部分集合になる。バルブ３４４（これは、製造時に閉鎖されていても又は開放していてもよい）を選択的に開放又は閉鎖することによって、プロセスチャンバ３５０の各部分集合にサンプル物質を送達することが可能になっても、又は防止されてもよい。例えば、一方のバルブが開放しており、もう一方のバルブ３４４が閉鎖している場合、サンプル物質の送達は、（開放しているバルブ３４４を通って）プロセスチャンバ３５０の１つの部分集合だけに実施される。

分岐点の後、適切な位置で主導管３４０を密封することにより、同じ結果、即ち、プロセスチャンバ３５０の１つのサブセットへのサンプル物質の送達を可能にすること、又は防止することを達成できる場合がある。しかし、バルブ３４４の使用によって、プロセスアレイ３２０を備えるサンプル処理装置を自動制御又はカスタマイズする能力が提供されてもよい。バルブ３４４は、任意の好適な形態を取ってもよく、その幾つかの例は前述の特許出願に記載されている。

カスタマイズ化可能なプロセスアレイ３２０を使用することによって、特定の試験の必要に応じて使用する時点で調整されるサンプル処理装置を提供することが可能であってもよい。他の利点は、サンプル物質が送達されてもよいプロセスチャンバ３５０の数を減少させることによって、必要なサンプル物質の容積を減少させる能力に見い出される場合がある。或いは、更に高レベルの信頼度が必要な場合、バルブ３４４を開放して、サンプル物質が送達されるプロセスチャンバ３５０の数を増加させ、それによって、実施される試験の数を増加してもよい。

ここで、図１０を参照すると、本発明の別の任意選択的な特徴は、装填チャンバ４３０をサンプル処理装置４１０の残りの部分から分離することである。プロセスチャンバ４５０がある部分から、サンプル処理装置４１０の装填部分を分離することによって、例えば、サンプル処理装置４１０の大きさが減少する、サンプル処理装置４１０の熱質量（ｔｈｅｒｍａｌ ｍａｓｓ）が減少する、プロセスチャンバ４５０等への分配後、装填チャンバ４３０内に残存する場合がある、あらゆるサンプル物質を除去することなどの利点が提供される場合がある。

装填チャンバ４３０をサンプル処理装置４１０から分離することには、例えば、図１０に表されるような、分離線４１３に沿ったサンプル処理装置４１０の切断が含まれてもよい。装填チャンバ４３０が、サンプル処理装置４１０の残りの部分から物理的に分離される場合、典型的には、主導管４４０が少なくとも分離線４１３全体にわたって密封され、分離プロセス中およびその後のサンプル物質の漏れを防止することが好ましい。

主導管４４０内での感圧接着剤の使用（例えば、図２および図３を参照）は、主導管の十分な密封を確実にするのに、特に有用な場合がある。導管４４０内の感圧接着剤に加えて、又はその替わりに、例えば、熱および／又は圧力を加え、導管を結合して閉鎖することにより、主導管４４０を更に密封することが望ましい場合がある。

更に密封する必要がある場合は、図１１に表されるようにシール４４４で主導管の端部を被覆することも有用な場合がある。シールは、例えば、接着剤で被覆された箔又は他の材料の形態で提供されてもよい。シール４４４を確実にするため、接着剤の使用と二者択一的に、又はそれに加えて、例えば、サンプル処理装置４１０上の所定の場所で、シール４４４をヒートシールすることが望ましい場合がある。

ここで、図１２および図１３を参照すると、サンプル処理装置５１０の残りの部分から装填チャンバ５３０を物理的に分離することに代わる方法の１つには、例えば、分離線５１３に沿ってサンプル処理装置５１０を折り畳むことが含まれてもよい。その折り畳みプロセスは、主導管５４０を折り曲げることにより、分離線５１３全体にわたって主導管５４０を閉鎖してもよく、そのため、主導管５４０又は支導管５４２のいずれも更に変形させることなく、プロセスチャンバ５５０間で所望のレベルの隔離が達成されてもよい。

主導管５４０と折り畳み線５１３との交点に配置され、折り畳む間、導管５４０の折り曲げを容易にするため、導管５４０の周囲部分よりも広くて浅い折り曲げ領域５４６を提供することが望ましい場合がある。しかし、その広くて浅い折り曲げ領域５４６は、主導管５４０の周囲部分の流体流動断面積と類似の、流体の流動断面積を提供することが好ましい。

サンプル物質をプロセスチャンバに送達させるサンプル処理装置の回転中に発生する遠心力は、各プロセスアレイのプロセスチャンバ、および他の流路における密封の障害となる場合がある。この障害は、サンプル処理装置が層を一緒に取り付ける接着剤を使用して構成される場合、特に重大な場合がある。

回転中のサンプル処理装置上のプロセスチャンバおよび他の流路の密封を助けるため、回転中にサンプル処理装置の主面を圧縮することが好都合な場合がある。図１４を参照すると、サンプル処理装置６１０は、例えば、回転中にサンプル処理装置６１０の主面を一緒に圧縮する圧縮装置６６０（例えば、クラムシェル又は他の好適な構造体の形態）内に配置されてもよい。圧縮装置６６０は、例えば、サンプル処理装置６１０の一面と接触する、適合性のある材料６６２を備えてもよい。適合性のある材料６６２は、例えば、弾性フォーム又は類似の組成物であってよい。

圧縮装置６６０には、サンプル処理装置６１０の反対側の面と接触するベース６６４も備えられる。適合性のある材料６６２およびベース６６４が互いに偏る場合、サンプル処理装置６１０の主面が圧縮される。その圧縮は、サンプル処理装置６１０の回転中にプロセスチャンバ又は他の流路から出る、あらゆるサンプル物質の漏れを著しく減少させる、又は防止する場合がある。

適合性のある材料６６２は、突出するプロセスチャンバ又は導管などの任意の構造体を備える装置の面６１０と接触して配置され、それらの構造体の損傷を回避することが好ましい。ベース６６４は、硬質であってもよい任意の好適な物質で形成されてもよく、その場合、ベース６６４の方を向いている装置６１０の面から突出する構造体がない。

代替の圧縮装置の一部は、プロセスチャンバ６５０’および支導管６４２’の一部と関連して図１５および図１６に表されている。代替の圧縮装置は、圧力を提供するように設計される。圧縮装置は、プロセスチャンバ６５０’および支導管６４２’の周囲に配置される１つ又は複数の個別の領域に沿って圧力を加える成形された圧縮ダイ６６２’を備える。圧縮ダイ６６２’は、サンプル処理装置の反対側に配置されるベース６６４’に対して作用することが好ましい。図１４に表される圧縮装置の設計とは異なり、圧縮ダイ６６２’は、好ましくは、実質的に硬質の材料で形成されてもよい。

図１７は、本発明のサンプル処理装置７１０およびキャリア７８０を備えるアセンブリの分解斜視図である。多くの場合、サンプル処理装置７１０は比較的薄い材料から製造されるため、様々な理由で装置７１０をキャリア７８０に取り付けることが望ましい場合がある。それらの理由の中には、その機器の変更が最小限であり、現存の熱処理機器中で処理されるのに十分な厚さを有するアセンブリを提供する必要性がある。

サンプル処理装置７１０とは別のキャリア７８０を提供することにより、サンプル処理装置７１０の熱質量は、慣用的な機器で処理するのに好適な厚さを有するサンプル処理装置７１０全体の製造と比較して、受ける影響がわずかになり得る。キャリア７８０の可能性のある別の利点は、サンプル処理装置７１０が、回転（カール）するか、又は、その他、平面形体から外れる傾向を示す場合があるということである。装置７１０を硬質キャリア７８０に取り付けると、サンプル処理装置を平面形体に保持し、処理することができる。

キャリア７８０は、キャリア７８０が多くの異なるサンプル処理装置７１０で再使用され得る方式で、サンプル処理装置７１０に取り付けられてもよい。或いは、各キャリア７８０は、使用後、サンプル処理装置７１０とキャリア７８０の両方が一緒に廃棄されるように、１つのサンプル処理装置７１０に永久に取り付けられてもよい。

サンプル処理装置７１０は、前述のように製造されてもよい。キャリア７８０は、装置７１０中の複数のプロセスチャンバ７５０と一列に並んでいることが好ましい、キャリア開口部７８２などの様々な特徴を備えてもよい。キャリア開口部７８２を提供することによって、キャリア７８０の方を向いているサンプル処理装置７１０の面から、プロセスチャンバ７５０を観察することができる。複数のキャリア開口部７８２を提供することに替わる方法の１つは、所望の波長の電磁放射線を透過する１種類の材料（又は複数の材料）でキャリア７８０を製造することである。その結果、サンプル処理装置７１０の表面上で接触するキャリア７８０を使用できる場合がある、即ち、キャリアは、プロセスチャンバ７５０にアクセスするための開口部を提供しない。

図１７および図１８に表されているキャリア７８０は、また、装填後のプロセスチャンバ７５０の密封又は隔離において利点を提供する場合がある。図１８は、キャリア７８０中のレール７８３を表しており、これは、連結するサンプル処理装置７１０中の主導管７４０の長さに沿って延びている。例えば、レール７８３は、導管が変形する間、サンプル処理装置７１０の主導管７４０を押し当ててもよい表面を提供し、装置７１０から装填チャンバ７３０を分離する前に、プロセスチャンバ７５０を隔離する、および／又は、導管７４０を密封する。

主導管７４０の変形中にそれらを使用することに加えて、レール７８３は、例えば、熱処理に頼って、導管７４０に圧力を加えてもよい（それによって、主導管７４０に沿って形成されるシールを改善する可能性がある）。更に、レール７８３の使用は、サンプル処理装置７１０とキャリア７８０との間の接触を著しく低減し、同時に、依然として装置７１０上の主導管７４０の密封のために必要な支持を提供するという点で、追加の利点も提供する。キャリア７８０と装置７１０との間の接触を低減することの重要性は、アセンブリがサンプル物質の熱処理（例えば、ポリメラーゼ連鎖反応など）に使用されるとき、特に重要な場合がある。従って、キャリア７８０は、レール７８３が主導管７４０と一列に並ぶとき、主導管７４０の間でサンプル処理装置７１０から間隔を空けて配置されるキャリア本体を備えることを特徴としてもよい。キャリア本体とサンプル処理装置７１０との間に形成される間隙は、空気で、又は例えば、弾性材および／又は断熱材で占められてもよい。

また、キャリア７８０に対してサンプル処理装置７１０を整列させる構造体、並びに、サンプル処理装置７１０とキャリア７８０とのアセンブリを、例えば、サンプルプロセスチャンバ７５０中で物質が熱サイクルを経るのに使用される熱処理システムに対して整列させる構造体を含めた、様々な整列特徴が図１７および図１８に表されている。また、整列は、選択された検体がプロセスチャンバ７５０中に存在するか又は存在しないか、を検出するための検出システムと関連して使用されてもよい。

サンプル処理装置７１０は、それら両方の物品の中心（キャリア７８０の中心７８１は図１７に示されている）に近接して、キャリア７８０に対して整列されることが好ましい場合がある。キャリア７８０に対してサンプル処理装置７１０が回転することを防止するため、少なくとも２つの位置合わせ点又は接触点が必要である。装置７１０およびキャリア７８０は、処理中に温度の極値に曝される場合があるため、例えば、サンプル処理装置７１０は、キャリア７８０に２つの物品の中心で固定して接続され、同時に、あらゆる追加の取付け点によって、装置７１０とキャリア７８０の間の差異に基づく膨張／収縮が提供されることが望ましい場合がある。

全体としてアセンブリを、例えば熱サイクルおよび／又は検出機器に対して整列させるのに使用される整列構造体は、サンプル処理装置７１０中の整列開口部７７６を通って延びるように設計されることが好ましい、突出部７７４を備える。その結果、アセンブリの整列は、キャリア７８０中に見い出される構造体に基づく。整列構造体のため、キャリア７８０に頼る利点の１つには、典型的には、その構成が、サンプル処理装置７１０と比較して更に寸法安定性があり、正確になるということがある。

図１９は、本発明と関連して使用されるキャリアの更に別の任意選択的な特徴を表している。光学要素８８８、例えば、レンズを有するキャリア８８０が表されており、これは、プロセスチャンバ８５０の中に向けられる、又はプロセスチャンバ８５０から発散する電磁エネルギーの集中を助ける場合がある。キャリア８８０と一体の光学要素８８８が表されているが、光学要素８８８はキャリア８８０に取付けられる別々の物品として提供されてもよいことを理解すべきである。

あるサンプル処理装置の平面図である。 サンプル処理装置のプロセスアレイの拡大部分断面図である。 主導管を密封する一方法を表す図２のプロセスアレイの拡大部分断面図である。 サンプル処理装置を回転させる一遠心システムの平面図である。 代替のプロセスアレイの一部の平面図である。 図５の線分６−６に沿った断面図である。 図６の線分７−７に沿った断面図である。 サンプル処理装置のプロセスアレイの代替のセットを表す図である。 サンプル処理装置のプロセスアレイの代替のセットを表す図である。 装填チャンバがサンプル処理装置の残りの部分から分離されようとしているサンプル処理装置の斜視図である。 密封後の図１０のサンプル処理装置の斜視図である。 別のサンプル処理装置の平面図である。 プロセスチャンバから装填チャンバを分離する線に沿って装置を折り畳んだ後の、図１２のサンプル処理装置の側面図である。 圧縮装置内に配置されているサンプル処理装置の図である。 代替の圧縮装置の平面図である。 図１５の線分１６−１６に沿った断面図である。 サンプル処理装置およびキャリアを備えるアセンブリの分解斜視図である。 サンプル処理装置に面するキャリアの面から見たキャリアの斜視図である。 サンプル処理装置および光学要素を備えるキャリアの部分断面図である。

Claims (15)

1. サンプル処理装置中でサンプル物質を分配する方法であって、
   反対側にある第１および第２の端部、並びに前記第１の端部に近接して配置される装填チャンバ、前記第２の端部の方に延びる主導管、および前記主導管に沿って分配されている複数のプロセスチャンバを備えるベントのない少なくとも１つのプロセスアレイを備えるサンプル処理装置を提供する段階であって、前記主導管が前記装填チャンバおよび前記複数のプロセスチャンバと流体連通している段階、
   前記各プロセスアレイの装填チャンバにサンプル物質を装填する段階、および
   前記サンプル処理装置を前記サンプル処理装置の第１の端部に近接して配置される回転軸の周りに回転させることにより、前記サンプル物質をプロセスチャンバの少なくとも幾つかに移送する段階であって、前記プロセスチャンバが前記装填チャンバよりも回転軸から遠くに配置される段階、
   を含む、方法。
2. 前記サンプル物質を移送した後、前記装填チャンバと前記複数のプロセスチャンバとの間で前記主導管を閉鎖することを更に含み、前記閉鎖が、前記装填チャンバと前記複数のプロセスチャンバとの間に配置される線に沿って前記サンプル処理装置を折り畳むことを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記サンプル物質を前記プロセスチャンバに移送した後、前記装填チャンバを前記サンプル処理装置から分離することを更に含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記サンプル物質を移送した後、且つ前記装填チャンバを分離する前に、前記装填チャンバと前記複数のプロセスチャンバとの間で前記主導管を閉鎖することを更に含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記サンプル処理装置を、前記サンプル処理装置の第１の端部に近接して配置される前記回転軸の周りを回転させる間、前記サンプル処理装置を振動させることを更に含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記各プロセスチャンバが、支導管を通して主導管と流体連通し、更に、前記支導管が、前記主導管と９０°未満の支導管角を形成する、請求項１に記載の方法。
7. 前記サンプル物質を移送する間の回転が、少なくとも２つの加速／減速サイクルを含む、請求項１に記載の方法。
8. 反対側にある第１および第２の端部、並びに前記第１の端部に近接して配置される装填チャンバ、前記第２の端部の方に延びる主導管、および前記主導管に沿って分配されている複数のプロセスチャンバを備えるベントのない少なくとも１つのプロセスアレイを備え、前記主導管が、前記装填チャンバおよび前記複数のプロセスチャンバと流体連通しているサンプル処理装置、および、
   前記サンプル処理装置の第１の主面に取り付けられるキャリアであって、前記サンプル処理装置の第１の主面の少なくとも一部から間隔を空けて配置されるキャリア本体を備えるキャリア、
   を備える、サンプル処理アセンブリ。
9. 前記キャリアが、複数のキャリア開口部を備え、前記複数のキャリア開口部が、前記サンプル処理装置中の前記複数のプロセスチャンバと一列に並んでいる、請求項８に記載のアセンブリ。
10. 前記キャリアが、前記サンプル処理装置上の前記各主導管と一列に並ぶレールを備え、前記キャリア本体が、隣接する主導管の間で前記サンプル処理装置から間隔を空けて配置される、請求項８に記載のアセンブリ。
11. 反対側にある第１および第２の端部、
    ベントのない複数のプロセスアレイであって、前記各プロセスアレイが、前記第１の端部に近接して配置される装填チャンバ、前記第２の端部の方に延びる主導管、および前記主導管に沿って分配されている複数のプロセスチャンバを備え、前記主導管が前記装填チャンバおよび前記複数のプロセスチャンバと流体連通しているプロセスアレイ、
    を備えるサンプル処理装置であって、
    前記各プロセスチャンバが、支導管を通して前記主導管の１つと流体連通し、前記支導管が、前記主導管と９０°未満の支導管角を形成する、サンプル処理装置。
12. 前記プロセスチャンバが、前記サンプル処理装置の反対側にある前記第１および第２の端部の間で延びる軸に沿って延在している、請求項１１に記載の装置。
13. 前記支導管が、前記装置の第１の端部に近接している前記プロセスチャンバに入る、請求項１１に記載の装置。
14. 前記サンプル処理装置が、感圧接着剤の層で取り付けられる第１および第２の主面を備え、前記主導管の少なくとも１つが、前記主導管に沿って前記第１および第２の主面を一緒に接着する前記感圧接着剤により、前記プロセスチャンバと前記装填チャンバとの間で閉鎖される、請求項１１に記載の装置。
15. 前記装填チャンバと前記複数のプロセスチャンバとの間に配置される分離線を更に備え、前記分離線が前記各プロセスアレイの主導管を横切って延びる、請求項１１に記載の装置。

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