JP2009500622A - 回転多重蛍光検出装置の加熱素子 - Google Patents

Abstract

リアルタイムＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）において複数の標的種を検出する技法が記載される。例えば、システムは、データ取得装置と、データ取得装置に連結された検出装置とを備える。検出装置は、複数のプロセスチャンバを有する回転ディスクを含み、そのプロセスチャンバは、異なる波長で蛍光を放射する複数の種を有する。装置は、種を励起し、異なる波長で種により放射された蛍光を捕捉するように光学的に構成された、複数の取外し可能な光学モジュールを更に含む。複数の取外し可能な光学モジュールに連結された光ファイバ束は、蛍光を光学モジュールから単一の検出器に伝達する。装置は、ディスク上の１つ以上のプロセスチャンバを加熱するための加熱素子を更に含む。それに加えて、装置は、チャンバを分離する弁の位置を確認し、レーザーを用いて弁を加熱することで選択的に開くことにより、ディスク内における流体のフローを制御してもよい。

Description

本発明は、検定システムに関し、より具体的には、蛍光染料を使用して複数の標的種を検出するために流体を加熱する技法に関する。

光ディスクシステムは、様々な生物学的検定、化学的検定、又は生化学的検定を実施するために使用されることが多い。典型的なシステムでは、血液、血漿、血清、尿、又は他の流体など、流体標本を格納し処理するための媒体として、回転式ディスクが使用される。場合によっては、ディスク内の流体を、処理中に１つの場所から別の場所に移動させることが必要なことがある。

分析法の１つのタイプはポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）であり、これは、核酸配列解析に使用されることが多い。具体的には、ＰＣＲは、ＤＮＡ塩基配列決定、クローニング、遺伝子マッピング、及び他の形式の核酸配列解析に使用されることが多い。

広くは、ＰＣＲは、ＤＮＡ複製酵素の能力に依存して、高温における安定性を維持している。ＰＣＲには、変性、アニーリング、及び伸長の３つの主な工程がある。変性の間、液体試料は約９４℃で加熱される。このプロセスの間、二本鎖ＤＮＡは「融解」して一本鎖ＤＮＡへと開く。アニーリングの間、一本鎖ＤＮＡは約５４℃まで冷却される。この温度において、プライマーは、複製されるＤＮＡ断片の端部に結合又は「アニール」する。伸長の間、試料は７５℃まで加熱される。この温度において、酵素はヌクレオチドを標的配列に追加し、最終的に、ＤＮＡテンプレートの相補的コピーが形成される。新たなＤＮＡ鎖は、次の一連の事象、即ち「サイクル」の新たな標的となる。

ＰＣＲの間に試料中の特定のＤＮＡ及びＲＮＡ配列のレベルをリアルタイムで確定するように設計された、既存のＰＣＲ機器が多数存在する。その機器の多くは、蛍光染料を使用することを基礎としている。具体的には、多くの従来のリアルタイムＰＣＲ機器は、ＰＣＲ生成物を増幅する間に比例して生成される蛍光信号を検出する。

従来のリアルタイムＰＣＲ機器は、異なる蛍光染料を検出するためには異なる方法を使用する。例えば、従来のＰＣＲ機器には、各染料をスペクトル別に分解するフィルタホイールを備えた白色光源を組み込んでいるものがある。白色光源は、数千時間の最大寿命を有するタングステンハロゲン電球である。フィルタホイールは、典型的には、摩耗を受けやすい複雑な電気機械的部品である。

広くは、本発明は、リアルタイムＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）において複数の標的種を検出するための、本明細書において多重ＰＣＲと称される技法に関する。具体的には、複数の光学モジュールを組み込んだ多重蛍光検出装置が記載される。光学モジュールはそれぞれ、個別の波長帯域において各蛍光染料を検出するように最適化されてもよい。換言すれば、光学モジュールは、多重併発反応を異なる波長において調べるために使用されてもよい。反応は、例えば、回転ディスクの単一のプロセスチャンバ（例えばウェル）内で発生してもよい。それに加えて、各光学モジュールは、装置の検出能力を迅速に変更するために取外し可能であってもよい。

複数の光学モジュールは、任意に、複数の脚状に分岐した（multi-legged）光ファイバ束によって単一の検出器に連結されてもよい。このようにして、複数の光学モジュール及び単一の検出器、例えば光電子増倍管を使用することにより、多重化を達成することができる。各光学モジュール内の光学構成要素は、感度を最大にし、かつ、スペクトルのクロストーク、即ち別の光学モジュール上のある染料からの信号の量を最小限に抑えるように、選択されてもよい。

装置はまた、ディスクを加熱する、又はディスク上の１つ以上のプロセスチャンバを選択的に加熱する加熱素子を含む。加熱素子は、エネルギー源と、放射されるエネルギーの大部分をディスク上の標的に向けるための反射器とを含む。反射器上の楕円形及び球形の表面は、反射器の軸から離れて設置されるハロゲン電球からの光を反射させてもよい。

一実施形態では、装置は、１つ以上のプロセスチャンバが試料を含む複数のプロセスチャンバを有するディスクを回転させるモータ、電磁エネルギーを放射して、複数のプロセスチャンバの１つ以上を加熱するエネルギー源、並びに球形及び楕円形の反射面の組み合わせを含み、電磁エネルギーの一部をディスクに反射させる反射器を備える。

別の実施形態では、システムはデータ取得装置を備える。システムはまた、データ取得装置に連結された検出装置を備え、検出装置は、１つ以上のプロセスチャンバが試料を含む複数のプロセスチャンバを有するディスクを回転させるモータ、電磁エネルギーを放射して、複数のプロセスチャンバの１つ以上を加熱するエネルギー源、並びに球形及び楕円形の反射面の組み合わせを含み、電磁エネルギーの一部をディスクに反射させる反射器を備える。

更なる一実施形態では、方法は、１つ以上のプロセスチャンバが試料を含む複数のプロセスチャンバを有するディスクを回転させる工程、電磁エネルギーを放射して、複数のプロセスチャンバを加熱する工程、並びに球形及び楕円形の反射面の組み合わせを用いて、電磁エネルギーの一部をディスクに反射させる工程を含む。

本発明は、１つ以上の利点を提供することができる。例えば、反射器は、放射エネルギーのほぼ１００％をディスクに向けてもよい。エネルギーを全てディスクに向けることにより、加熱効率を増大させ、加熱時間を減少させ、かつ実行時間全体を減少させることができる。更に、エネルギー源は、ディスク又はプロセスチャンバと物理的に接触している必要はなく、それによって、装置の複雑性と操作コストを減少させることができる。

装置はリアルタイムＰＣＲを実施することが可能である一方、装置は、何らかのタイプの生物学的反応が発生しているときにそれを解析することが可能であってもよい。装置は、各反応の温度を独立して又は選択された群として調節することが可能であってもよく、また、装置は、２つ以上のチャンバの間に弁を含むことによって、反応の複数の段階に対応することが可能であってもよい。

いくつかの実施形態では、装置は、遠隔地又は仮設の実験室で操作できるように、可搬型で堅牢なものであってもよい。装置は、反応をリアルタイムで解析するためのデータ取得コンピュータを含んでもよく、又は、装置は、有線若しくは無線の通信インターフェースを介して、データを別の装置に通信してもよい。

本発明の１つ以上の実施形態の詳細を、添付の図面及び以下の説明で示す。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、説明及び図面から、また特許請求の範囲から明らかとなるであろう。

図１は、多重蛍光検出装置１０の代表的な一実施形態を示すブロック図である。図示される例では、装置１０は、４つの異なる染料を光学検出するための４つの「チャネル」を提供する、４つの光学モジュール１６を有する。具体的には、装置１０は、回転ディスク１３の異なる領域を任意の所与の時間に励起し、放射された異なる波長の蛍光エネルギーを染料から収集する４つの光学モジュール１６を有する。その結果、モジュール１６は、試料２２中で発生する多重併発反応を調べるために使用されることができる。

多重反応は、例えば、回転ディスク１３の単一のチャンバ内で同時に発生することがある。光学モジュール１６はそれぞれ、ディスク１３が回転すると、試料２２を調べ、異なる波長で蛍光エネルギーを収集する。例えば、モジュール１６内の励起源は、対応する波長でデータを収集するのに十分な期間にわたって、順次起動されてもよい。即ち、光学モジュール１６Ａは、第１の反応に対応する第１の染料に対して選択された第１の波長範囲でデータを収集するために、ある期間にわたって起動されてもよい。次に、励起源の作動が停止され、モジュール１６Ｂ内の励起源が、第２の反応に対応する第２の染料に対して選択された第２の波長範囲で試料２２を調べるために起動されてもよい。このプロセスは、データがすべての光学モジュール１６から捕捉されるまで継続する。一実施形態では、光学モジュール１６内の励起源はそれぞれ、約２秒間の初期期間にわたって起動されて定常状態に達し、その定常状態の後に、ディスク１３が１０〜５０回転する間持続する問い合わせ期間が続く。他の実施形態では、励起源は、より短い期間（例えば、１ミリ秒若しくは２ミリ秒）又はより長い期間に対して順序付けられてもよい。いくつかの実施形態では、ディスク１３の回転を停止せずに試料２２を並行して調べるために、１つを超える光学モジュールが同時に起動されてもよい。

単一の試料２２が示されているが、ディスク１３は、試料を保持する複数のチャンバを含んでもよい。光学モジュール１６は、異なるチャンバの一部又は全てを異なる波長で調べてもよい。一実施形態では、ディスク１３は、ディスク１３の円周に間隔を空けて配置された９６個のチャンバを含む。９６個のチャンバを有するディスク及び４つの光学モジュール１６を用いることで、装置１０は、３８４個の異なる種からデータを取得することが可能であり得る。

一実施形態では、光学モジュール１６は、様々な波長で市販されている、長寿命（例えば、１００，０００時間以上）を有する低価格の高出力発光ダイオード（ＬＥＤ）である励起源を含む。別の実施形態では、従来のハロゲン電球又は水銀ランプが励起源として使用されてもよい。

図１に示されるように、光学モジュール１６はそれぞれ、光ファイバ束１４の一本の脚に連結されてもよい。光ファイバ束１４は、感度を損なうことなく光学モジュール１６からの蛍光信号を収集するための柔軟な機構を提供する。一般に、光ファイバ束は、並べて置かれた複数の光ファイバを含み、端部で共に接合され、可撓性の保護ジャケットに入れられている。或いは、光ファイバ束１４は、共通の端部を有する、ガラス又はプラスチック製の、より少数の別個の大直径多モードファイバを含んでもよい。例えば、４光学モジュール装置の場合、光ファイバ束１６は、それぞれが１ｍｍのコア直径を有する４本の別個の多モードファイバを含んでもよい。束の共通の端部は、まとめて束ねられた４本のファイバを含む。この例では、検出器１８の開口は８ｍｍであってもよく、これは４本のファイバに連結するには十分すぎる。

この例では、光ファイバ束１４は、光学モジュール１６を単一の検出器１８に連結している。光ファイバは、光学モジュール１６によって収集された蛍光を伝達し、捕捉した光を検出器１８に有効に送達する。一実施形態では、検出器１８は光電子増倍管である。別の実施形態では、検出器は、各光ファイバにつき１つずつ、複数の光電子増倍素子を単一の検出器内に含んでもよい。他の実施形態では、１つ以上の固体検出器が使用されてもよい。

単一の検出器１８を使用することは、それによって、必要な単一の検出器のみが使用された場合の最低コストを維持しながら、高感度で場合によっては高価な検出器（例えば、光電子増倍管）を使用することが可能になるという点で有利であり得る。本明細書では単一の検出器について検討するが、より多数の染料を検出するために、１つ以上の検出器が含まれてもよい。例えば、１つのディスクから放射された８つの異なる波長を検出できるようにするために、４つの追加の光学モジュール１６及び第２の検出器がシステムに追加されてもよい。回転ディスク１３と共に使用するための、単一の検出器に連結される代表的な光ファイバ束が、「複数の光学モジュールを共通の検出器に連結するファイバ束を有する多重蛍光検出装置（MULTIPLEX FLUORESCENCE DETECTION DEVICE HAVING FIBER BUNDLE COUPLING MULTIPLE OPTICAL MODULES TO A COMMON DETECTOR）」という発明名称の、２００５年７月５日出願の米国特許出願第１１／１７４，７５５号に記載されている。

光学モジュール１６は、装置から取外し可能であり、また、異なる波長での問い合わせに対して最適化された他の光学モジュールと容易に交換可能である。例えば、光学モジュール１６は、モジュールハウジングの格納場所内に物理的に装着されてもよい。光学モジュール１６はそれぞれ、光学モジュールの１つ以上の標示（例えば、ガイドピン）と噛合するガイド（例えば、窪んだ溝）に沿って、ハウジングの各格納場所に容易に挿入され得る。光学モジュール１６はそれぞれ、ラッチ、磁石、ねじ、又は他の締結装置によって、キャリッジ内で固定されてもよい。各光学モジュールは、光ファイバ束１４の１つの脚に連結するための光出力ポート（図６及び７に示される）を含む。光出力ポートは、脚のねじ付きコネクタに連結されるねじ付き端部を有してもよい。或いは、光ファイバ束１４を滑動可能に光出力ポートに係合し、またそれから係脱できるようにする、「クイックコネクト」の形態（例えば、Ｏリング及びキャッチピンを有する滑動可能な接続部）が使用されてもよい。更に、光学モジュール１６はそれぞれ、制御ユニット２３が完全に挿入されるとそれに電子的に連結するための、１つ以上の電気接点パッド又はフレックス回路を有してもよい。回転ディスク１３と共に使用するための、代表的な取外し可能な光学モジュールが、「取外し可能な光学モジュールを有する多重蛍光検出装置（MULTIPLEX FLUORESCENCE DETECTION DEVICE HAVING REMOVABLE OPTICAL MODULES）」という発明名称の、２００５年７月５日出願の米国特許出願第１１／１７４，７５４号に記載されている。

装置１０がモジュール構造であることによって、多重ＰＣＲなど、所与の解析環境において使用されるすべての蛍光染料に、装置を容易に適合させることが可能になる。装置１０に使用されてもよい他の化学作用としては、インベーダー（Invader）法（サード・ウェーブ社（Third Wave）、ウィスコンシン州マジソン（Madison））、ＴＭＡ（Transcripted-mediated Amplification）法（ジェンプローブ社（GenProbe）、カリフォルニア州サンディエゴ（San Diego））、蛍光標識酵素結合免疫吸着検定法（ＥＬＩＳＡ）、又は蛍光インシトゥハイブリデーション法（ＦＩＳＨ）が挙げられる。装置１０がモジュール構造であることによって、対応する染料を多重反応において選択的に励起し検出する目的で、狭い特定の標的範囲の波長に対して対応する励起源（図示なし）と励起及び検出フィルタとを選択することによって、各光学モジュール１６の感度を最適化できるという、別の利点をもたらすことができる。

例として、装置１０は４色多重構成で示されているが、それよりも多数又は少数のチャネルを適切な光ファイバ束１４と共に使用することができる。このモジュール設計により、単に別の光学モジュール１６を装置１０に追加し、光ファイバ束１４の１つの脚を新たな光学モジュールに挿入することにより、ユーザが、現場で装置１０を容易にアップグレードすることが可能になる。光学モジュール１５は、光学モジュールを同定し、較正データを装置１０の内部制御モジュール又は他の内部電子部品（例えば、制御ユニット２３）にダウンロードする内蔵電子部品を有してもよい。

図１の例では、試料２２は、ディスク１３のチャンバに含まれており、ディスク１３は、制御ユニット２３に制御される回転プラットフォーム２５上に装着されている。スロットセンサトリガ２７は、ディスクが回転している間、データ取得装置２１をチャンバ位置と同期させるために、制御ユニット２３によって利用される出力信号を提供する。スロットセンサトリガ２７は、機械センサ、電気センサ、磁気センサ、又は光学センサであってよい。例えば、より詳細に後述するように、スロットセンサトリガ２７は、ディスク１３を通して形成されたスロットを介して、ディスクの１回転ごとに検出される光線を放射する光源を含んでもよい。別の例として、スロットセンサトリガは、ディスク１３の回転とモジュール１６及び検出器１８によるデータ取得とを同期させる目的で、反射光を感知してもよい。他の実施形態では、ディスク１３は、スロットに加えて、又はその代わりに、タブ、突出部、又は反射面を含んでもよい。スロットセンサトリガ２７は、ディスク１３が回転しているときにその半径方向の位置を確認するために、任意の物理的構造又は機構を使用してもよい。光学モジュール１６は、回転プラットフォーム２５の上方に物理的に装着されてもよい。結果として、光学モジュール１６は、一度に異なる複数のチャンバと重なり合う。本発明と関連して使用されてもよい、回転プラットフォーム、基板、熱的構造、及び他の構造が、「試料処理装置圧縮システム及び方法（SAMPLE PROCESSING DEVICE COMPRESSION SYSTEMS AND METHODS）」という発明名称の、２００５年７月５日出願の米国特許出願第１１／１７４，７５７号に記載されている。

検出装置１０はまた、ディスク１３上で試料２２の温度を調節するための加熱素子（図示なし）を含む。加熱素子は、反射エンクロージャ内に収容された円筒形のハロゲン電球を備えてもよい。反射チャンバは、電球からの放射線をディスク１３の半径方向の区画に集束するように形作られる。一般に、ディスク１３が旋回するときに、ディスク１３の加熱領域はアニュラリング（annular ring）を成す。この実施形態では、反射エンクロージャの形状は、正確な集束を可能にする、楕円形と球形の幾何学形状の組み合わせであってもよい。他の実施形態では、反射エンクロージャは異なる形状のものであってもよく、また、電球はより大きな領域を広く照射してもよい。他の実施形態では、反射エンクロージャは、試料２２を含む単一のプロセスチャンバなど、ディスク１３の単一の領域上に電球からの放射線を集束するように形作られてもよい。

いくつかの実施形態では、加熱素子は空気を加熱し、その熱気を１つ以上の試料に吹き付けて温度を調節してもよい。更に、試料はディスクによって直接加熱されてもよい。この場合、加熱素子は、プラットフォーム２５内に位置し、ディスク１３に熱的に連結されてもよい。加熱素子内の電気抵抗により、制御ユニット２３によって制御されるように、ディスク１３の選択された領域を加熱してもよい。例えば、領域は、１つ以上のチャンバ、場合によってはディスク全体を含んでもよい。

別の方法として、又はそれに加えて、装置１０はまた、冷却構成要素（図示なし）を含んでもよい。冷気、即ち室温の空気をディスク１３に供給するために、ファンが装置１０に含まれる。冷却は、試料の温度を適切に調節し、実験が完了した後に試料を保管するために必要となることがある。他の実施形態では、プラットフォーム２５はその温度を必要に応じて低下させてもよいので、冷却構成要素は、プラットフォーム２５とディスク１３との熱的連結を含んでもよい。例えば、ある生体試料は、酵素活性又はタンパク質変性を低減させるために、４℃で保管されてもよい。

検出装置１０はまた、プロセスチャンバ内に含まれる反応種を制御することが可能であってもよい。例えば、ある種をプロセスチャンバに装填して１つの反応を発生させ、その後、第１の反応が終了次第、別の種をその試料に追加することが有益なことがある。内側の保持チャンバをプロセスチャンバから離す弁の位置を制御し、それによって、ディスク１３が回転している間のチャンバへの種の追加を制御するために、弁制御システムが利用されてもよい。弁制御システムは、光学モジュール１６の１つの中に位置するか、若しくはそれに装着されるか、又は、光学モジュールから離れて位置してもよい。ディスク１３の下のレーザーの真下に、レーザーをディスク１３に対して位置決めするためのレーザーセンサがあってもよい。

一実施形態では、弁制御システムは、センサと組み合わせて２つ以上の出力レベルで駆動することができる、近赤外線（ＮＩＲ）レーザーを含む。低出力設定では、レーザーは、例えば、ディスク１３のスロットを通してレーザーによって放射されたＮＩＲ光をセンサが感知することにより、ディスク１３を位置決めし、選択弁に目標を定めるために使用されてもよい。標的の弁が所定位置に回転されると、制御ユニット２３は、レーザーが高出力エネルギーの短いバーストを出力するようにして、弁を加熱し、標的の弁を開いてもよい。エネルギーのバーストは、例えば、弁を穿孔し、融解し、又は剥離して開かせ、流体が、チャネルを通って内側の保持チャンバから外側のプロセスチャンバまで流れるのを可能にすることによって、弁に空隙を形成する。いくつかの実施形態では、ディスク１３は、複数の反応を順次発生させるために、様々なサイズ及び材料の複数の弁を含んでもよい。複数のチャンバ弁を有するディスクを利用するとき、１組を超える弁制御システムが使用されてもよい。回転ディスク１３と共に使用するための、代表的なレーザーホーミング弁制御システムが、「回転多重蛍光検出装置用の弁制御システム（VALVE CONTROL SYSTEM FOR A ROTATING MULTIPLEX FLUORESCENCE DETECTION DEVICE）」という発明名称の、２００５年７月５日出願の米国特許出願第１１／１７４，９５７号に記載されている。

データ取得システム２１は、順次又は同時に、各染料に対するデータを装置１０から収集してもよい。一実施形態では、データ取得システム２１は、光学モジュール１６からデータを順次収集し、スロットセンサトリガ２７から受信される出力信号から測定された、各光学モジュールに対するトリガ遅延によって、空間的な重なり合いを修正する。

装置１０の１つの用途はリアルタイムＰＣＲであるが、本明細書に記載される技法は、複数の波長における蛍光検出を利用する他のプラットフォームに拡張することができる。装置１０は、加熱素子を利用した急速熱循環と、核酸の分離、増幅、及び検出のための遠心駆動によるマイクロフルイディクスとを組み合わせてもよい。多重蛍光検出を用いることにより、複数の標的種を並行して検出し解析することができる。

リアルタイムＰＣＲの場合、蛍光は、３つの一般的技法の１つにおいて増幅量を測定するために使用される。第１の技法は、二本鎖ＤＮＡに結合されると蛍光性が増加する、Ｓｙｂｒ Ｇｒｅｅｎ（モレキュラー・プローブ社（Molecular Probes）、オレゴン州ユージン（Eugene））などの染料を使用するものである。第２の技法は、増幅された標的配列に結合されると蛍光性が変化する、蛍光標識プローブ（ハイブリダイゼーションプローブ、ヘアピンプローブなど）を使用する。この技法は、二本鎖ＤＮＡ結合染料を使用することに類似しているが、プローブが標的配列の特定の区画にのみ結合するため、より特異的である。第３の技法は、加水分解プローブ（Ｔａｑｍａｎ（商標）、アプライド・バイオシステムズ（Applied BioSystems）社、カリフォルニア州フォスター・シティ（Foster City））を使用するものであり、この技法では、ポリメラーゼ酵素のエキソヌクレアーゼ活性により、クェンチャー分子は、ＰＣＲの伸長段階の間にプローブから開裂されて蛍光活性となる。

これらの手法のいずれにおいても、蛍光性は、増幅された標的の濃度と線形比例する。データ取得システム２１は、ＰＣＲ反応の間に検出器１８からの（又は別の方法として、任意に、制御ユニット２３によってサンプリングされ伝達された）出力信号を測定して、増幅をほぼリアルタイムで観察する。多重ＰＣＲにおいて、複数の標的は、独立して測定される異なる染料で標識化される。概して、各染料は、異なる吸光度及び発光スペクトルを有する。この理由により、光学モジュール１６は、異なる波長において試料２２を調べるために光学的に選択された、励起源、レンズ、及び関連するフィルタを有してもよい。

本発明に関連して使用するために適合され得る、好適な構成の技法又は材料のいくつかの例が、例えば、本発明の譲受人に譲渡された「改良された試料処理装置システム及び方法（ENHANCED SAMPLE PROCESSING DEVICES SYSTEMS AND METHODS）」（ベディンガム（Bedingham）ら）という発明名称の米国特許第６，７３４，４０１号、及び「試料処理装置（SAMPLE PROCESSING DEVICES）」という名称の米国特許出願公報ＵＳ２００２／００６４８８５に記載されている。他の有用な装置構成は、例えば、「熱処理の装置及び方法（THERMAL PROCESSING DEVICES AND METHODS）」という名称の、２０００年６月２８日出願の米国仮特許出願第６０／２１４，５０８号、「試料処理装置、システム、及び方法（SAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMS AND METHODS）」という名称の、２０００年６月２８日出願の米国仮特許出願第６０／２１４，６４２号、「試料処理装置、システム、及び方法（SAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMS AND METHODS）」という名称の、２０００年１０月２日出願の米国仮特許出願第６０／２３７，０７２号、「試料処理装置、システム、及び方法（SAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMS AND METHODS）」という名称の、２００１年１月６日出願の米国仮特許出願第６０／２６０，０６３号、「改良された試料処理装置、システム、及び方法（ENHANCED SAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMS AND METHODS）」という名称の、２００１年４月１８日出願の米国仮特許出願第６０／２８４，６３７号、並びに「試料処理の装置及びキャリア（SAMPLE PROCESSING DEVICES AND CARRIERS）」という名称の、米国特許出願公報ＵＳ２００２／００４８５３３に見出すことができる。他の実現可能な装置構成は、例えば、「試料処理装置の遠心充填（CENTRIFUGAL FILLING OF SAMPLE PROCESSING DEVICES）」という名称の米国特許第６，６２７，１５９号に見出すことができる。

図２は、図１の光学モジュール１６のいずれかに対応し得る、代表的な光学モジュール１６Ａを示す概略図である。この例では、光学モジュール１６Ａは、高出力励起源であるＬＥＤ３０、コリメーティングレンズ３２、励起フィルタ３４、ダイクロイックフィルタ３６、集束レンズ３８、検出フィルタ４０、及び蛍光を光ファイバ束１４の１つの脚に集束させるためのレンズ４２を含む。

結果として、ＬＥＤ３０からの励起光は、コリメーティングレンズ３２によって平行にされ、励起フィルタ３４によってフィルタ処理され、ダイクロイックフィルタ３６を透過し、集束レンズ３８によって試料２２に集束される。結果として得られる、試料により放射される蛍光は、同じ集束レンズ３８によって収集され、ダイクロイックフィルタ３６から反射され、検出フィルタ４０によってフィルタ処理された後、光ファイバ束１４の１つの脚に集束される。次に、光束１４は光を検出器１８に伝達する。

ＬＥＤ３０、コリメーティングレンズ３２、励起フィルタ３４、ダイクロイックフィルタ３６、集束レンズ３８、検出フィルタ４０、及びレンズ４２は、光学モジュール１６Ａと共に使用される多重染料の特定の吸収帯及び発光帯に基づいて選択される。このようにして、複数の光学モジュール１６を、異なる染料を標的とするように構成し装置１０内に装填することができる。

表１は、様々な蛍光染料に対して４チャネル多重蛍光検出装置１０において使用されてもよい、代表的な構成要素を列挙する。ＦＡＭ、ＨＥＸ、ＪＯＥ、ＶＩＣ、ＴＥＴ、ＲＯＸは、カリフォルニア州ノーウォーク（Norwalk）のアプレラ（Applera）社の商標である。Ｔａｍｒａは、カリフォルニア州サンノゼ（San Jose）のアナスペック（AnaSpec）社の商標である。Ｔｅｘａｓ Ｒｅｄは、モレキュラー・プローブ（Molecular Probes）社の商標である。Ｃｙ ５は、英国バッキンガムシャー州のアマシャム（Amersham）社の商標である。

記載されたモジュール式の多重検出構造の１つの利点は、多種多様な染料に対して検出を最適化する上での柔軟性である。ユーザは、必要に応じて装置１０に差し込むことができるいくつかの異なる光学モジュールのバンクを有してもよいと考えられ、そのうちＮ個を一度に使用することができるが、ここでＮは、装置が対応するチャネルの最大数である。したがって、装置１０及び光学モジュール１６は、任意の蛍光染料及びＰＣＲ検出法と共に使用されてもよい。より多数の検出チャネルに対応するために、より大きな光ファイバ束が使用されてもよい。更に、複数の光ファイバ束が複数の検出器と共に使用されてもよい。例えば、２つの４脚光ファイバ束が、８つの光学モジュール１６及び２つの検出器１８と共に使用されてもよい。

図３は、装置ハウジング内の代表的な１組の取外し可能な光学モジュールの正面図を示す透視図である。図３の例では、装置１０は、基部アーム４４及びモジュールハウジング４６を含む。主要光学モジュール、補助光学モジュール５２、及び補助光学モジュール５６は、モジュールハウジング４６内に収容される。光学モジュール４８、５２、及び５６は、光出力ビーム４３、４９、５３、及び５７をそれぞれ生成し、それらのビームは、ディスク１３の異なるプロセスチャンバを順次励起する。換言すれば、出力ビーム４３、４９、５３、及び５７は、ディスク１３の湾曲をたどって、プロセスチャンバを含むディスクの同じ半径方向の位置をそれぞれ励起する。光学モジュール４８は、異なるビーム４３及び４９をそれぞれ出力する２つの光学チャネルを含む。スロットセンサトリガ２７は、検出器３３によって検出される光３５を生成する赤外光源３１を含む。

光学モジュール４８、５２、及び５６はそれぞれ、モジュールハウジング４６を係合するリリースレバー５０、５４、又は５８をそれぞれ含む。各リリースレバーは、上向きの付勢を提供して、モジュールハウジング４６内に形成された各ラッチを係合してもよい。技術者又は他のユーザは、光学モジュール４８、５２、又は５６をモジュールハウジング４６から外して取り除くために、それぞれのリリースレバー５０、５４、又は５８を押し下げる。バーコードリーダー２９は、ディスク１３を同定するためのレーザー６２を含む。

基部アーム４４は、検出装置１０から延び、モジュールハウジング４６と、光学モジュール４８、５２、及び５６とを支持する。モジュールハウジング４６は、基部アーム４４の上にしっかり装着されてもよい。モジュールハウジング４６は、光学モジュール４８、５２、及び５６をそれぞれ受け入れるように適合された格納位置を含んでもよい。モジュールハウジング４６に関する代表的な目的について記載したが、検出装置１０のモジュールハウジング４６は、光学モジュール４８、５２、及び５６を受け入れる複数の格納位置を有してもよい。換言すれば、光学モジュール４８、５２、及び５６に対して個別のハウジングを使用する必要はない。

モジュールハウジング４６の各格納位置は、技術者又は他のユーザが光学モジュールを挿入するとき、付随する光学モジュールを格納位置内に正しく位置決めする助けとなる、１つ以上のトラック又はガイドを含んでもよい。これらのガイドは、各格納位置の頂部、底部、又は側部に沿って位置してもよい。光学モジュール４８、５２、及び５６はそれぞれ、モジュールハウジング４６の格納位置のガイド又はトラックと噛合する、ガイド又はトラックを含んでもよい。例えば、モジュールハウジング４６は、光学モジュール４８、５２、及び５６の窪んだガイドと噛合する突出したガイドを有してもよい。

いくつかの実施形態では、モジュールハウジング４６は、光学モジュール４８、５２、及び５６それぞれを完全に封入しなくてもよい。例えば、モジュールハウジング４６は、光学モジュール４８、５２、及び５６をそれぞれ基部アーム４４に固定する装着点を提供してもよいが、各光学モジュールの一部又は全体が露出してもよい。他の実施形態では、モジュールハウジング４６は、光学モジュール４８、５２、及び５６それぞれを完全に封入してもよい。例えば、モジュールハウジング４６は、光学モジュール４８、５２、及び５６の上で閉じる単一のドア、又は各モジュールに対してそれぞれのドアを含んでもよい。この実施形態は、モジュールが取外されることがほとんどないか、又は検出装置１０が極端な環境条件に晒されるような用途に適切であり得る。

技術者は、光学モジュール４８、５２、又は５６のいずれも容易に取外すことができ、またこれは、片手のみを使って達成され得る。例えば、技術者は、光学モジュール５２のリリースレバー５４の下に位置する成型リップの下に人差し指を置くことができる。次に、技術者は、親指でリリースレバー５４を押し下げて、光学モジュール５２をモジュールハウジング４６から解放することができる。親指と人差し指の間で光学モジュール５２を把持したまま、技術者は、光学モジュールを引き戻して、光学モジュールを検出装置１０から取外すことができる。光学モジュール４８、５２、又は５６のいずれかを取外すために、両手で取外す方法など、他の方法が使用されてもよい。光学モジュール４８、５２、又は５６のいずれかの挿入は、片手又は両手を使って逆のやり方で達成され得る。

図３の例では、２つの光学モジュールの構成要素が組み合わされて、主要光学モジュール４８を形成している。主要光学モジュール４８は、２つの異なる波長の光を生成する光源と、ディスク１３内の試料からの異なる波長の蛍光それぞれを検出する検出器とを含んでもよい。したがって、主要光学モジュール４８は、光ファイバ束１４の２つの脚に接続し得る。このようにして、主要光学モジュール４８は、２つの独立した光学励起及び収集チャネルを有する、二重チャネルの光学モジュールとして見なされることができる。いくつかの実施形態では、主要光学モジュール４８は、２つを超える光学モジュールのための光学構成要素を含んでもよい。他の例では、モジュールハウジング４６は、補助光学モジュール５２及び５６などの、複数（例えば、２つ以上）の単チャネルの光学モジュールを含む。

図３に図示されるように、主要光学モジュール４８はまた、レーザー弁制御システム５１（光学モジュール４８内に位置する）のための構成要素を含んでもよい。レーザー弁制御システム５１は、ディスク１３の外縁付近に位置する小さなスロットによって、ディスク１３の位置を検出する。検出器（図示なし）は、低出力レーザー光５５を検出して、ディスクを旋回させるモータに対するディスク１３の位置をマッピングする。制御ユニット２３は、マップを使用して、ディスク１３上における弁（図３には図示なし）の位置を確認し、レーザー弁制御システム５１を介して開くために、標的の弁を適所に回転させる。

標的の弁が適所に来ると、レーザー弁制御システム５１は、１つ以上の高出力の短いバーストを使用して、レーザー光５５を弁上に集束させる。短いバーストは、例えば、弁を穿孔し、融解し、又は剥離して、ディスク１３が回転するのにしたがって、内側の保持チャンバの内容物が外側のプロセスチャンバまで流れるのを可能にすることによって、標的の弁に空隙を形成する。次に、検出装置１０は、プロセスチャンバ内の後続反応を監視してもよい。チャンバ内の内容物は、流体又は固体の物質を含んでもよい。

いくつかの実施形態では、レーザー弁制御システム５１は、単チャネルの光学モジュール、例えば、補助光学モジュール５４又は補助光学モジュール５６の中に収容されてもよい。他の実施形態では、レーザー弁制御システム５１は、光学モジュール４８、５２、又は５６のいずれとも個別に、検出装置１０に装着されてもよい。この場合、レーザー弁制御システム５１は、取外し可能であって、モジュールハウジング４６又は検出装置１０の別のハウジングの中の格納位置に係合するように適合されてもよい。

図３の例では、スロットセンサトリガ２７は、ディスク１３のどちらかの側で、取外し可能なモジュールの近くに位置する。一実施形態では、スロットセンサトリガ２７は、赤外（ＩＲ）光３５を放射する光源３１を含む。検出器３３は、ディスク１３のスロットによって光がディスクを通り抜けて検出器３３に至ると、ＩＲ光３５を検出する。制御ユニット２３は、検出器３３によって生成された出力信号を使用して、光学モジュール４８、５４、及び５６からのデータ取得をディスク１３の回転と同期させる。いくつかの実施形態では、スロットセンサトリガ２７は、装置１０が動作している間、基部アーム４４から延びて、ディスク１３の外縁に達してもよい。他の実施形態では、ディスク１３の位置を検出するために、機械的検出器が使用されてもよい。

バーコードリーダー２９は、レーザー６２を使用して、ディスク１３の側縁に位置するバーコードを読取る。バーコードは、ディスク１３のタイプを同定して、装置１０の適切な動作を可能にする。いくつかの実施形態では、バーコードは、実際のディスクを同定して、技術者が、データを複数のディスク１３からの特定の試料に追跡するのを助けることができる。

光学モジュール４８、５２、及び５６の全ての表面構成要素は、ポリマー、合成物、又は合金で構成されてもよい。例えば、表面構成要素を形成するのに高分子量ポリウレタンが使用されてもよい。他の例では、アルミニウム合金又は炭素繊維構造が作製されてもよい。いずれの場合も、材料は、熱、疲労、応力、及び腐食に耐性を持つものであり得る。検出装置１０は生物学的材料と接触することがあるので、構造は、チャンバの内容物がディスク１３から漏出した場合に滅菌可能なものであってもよい。

図４は、検出装置１０のモジュールハウジング４６内の、代表的な１組の取外し可能な光学モジュール４８、５２、及び５６を示す透視図である。図４の例では、基部アーム４４は、バーコードリーダー２９、並びにモジュールハウジング４６内に取付けられた取外し可能な光学モジュール４８、５２、及び５６を支持する。ディスク１３は、光学モジュール４８、５２、及び５６の下方に位置し、試料２２は、異なる時間にモジュールのそれぞれの各光路の下に位置する。

モジュールハウジング４６内には、補助モジュール５６及び主要光学モジュール４８の前側が見える。補助モジュール５６は、成型リップ５９及びリリースレバー５８を含む。上述したように、成型リップ５９は、モジュールをモジュールハウジング４６から取外すとき、又はそこに挿入するときに、モジュール５６を把持するために使用されてもよい。光学モジュール４８、５２、及び５６は全て、それぞれの成型リップ及びリリースレバーを有してもよく、又は、光学モジュールの全てを取外すのに単一のリリースレバーが使用されてもよい。いくつかの実施形態では、光学モジュール４８、５２、及び５６は、モジュールを把持するための異なる構成要素を含んでもよい。例えば、光学モジュール４８、５２、及び５６はそれぞれ、モジュールハウジング４６から垂直方向又は水平方向にそれぞれのモジュールを取外すためのハンドルを含んでもよい。

任意の特定の時間にディスク１３内の異なる試料を個別に励起するために、モジュールハウジング４６内における光学モジュール４８、５２、及び５６の位置は固定されていてもよい。例えば、主要光学モジュール４８は、主要モジュールのどちらかの側における格納位置に対してずれている補助光学モジュール５２及び５６よりも、わずかにより基部アーム４４の方に位置してもよい。更に、光学モジュール４８、５２、及び５６は、水平方向（図４において矢印で示され、ここでＸは、外側の光線が内側の光線からずれている距離である）にずれていてもよく、その結果、モジュールによって生成される励起光線はディスク１３の湾曲に沿う。この構成では、光学モジュール４８、５２、及び５６によって生成された光線は、ディスク１３が回転するにつれて同じ経路を横切り、それにより、経路に沿って位置するプロセスチャンバからの光を励起し収集する。他の実施形態では、光学モジュール４８、５２、及び５６は、励起光線が回転するディスク１３の周りで異なる経路を横切るように、一直線に並べられる。

この例では、基部アーム４４は、モジュールハウジング４６内に延びる電気接点板６６を含む。モジュールハウジング４６内で、電気接点板６６は、光学モジュール４８、５２、及び５６それぞれに対する電気接点を含んでもよい。電気接点板６６は、制御ユニット２３に電気的に連結されてもよい。いくつかの実施形態では、光学モジュール４８、５２、及び５６はそれぞれ、制御ユニット２３に接続された、個別の付随する電気接点板を有してもよい。

光ファイバカップラー６８は、光ファイバ束１４の１つの脚を光学モジュール５６の光出力ポートに連結する。図示されていないが、光学モジュール４８、５２、及び５６はそれぞれ、モジュールハウジング４６に装着されたそれぞれの光ファイバカップラーを係合するように適合された光出力ポートを含む。光ファイバカップラー６８と光ファイバ束１４の脚との接続は、ねじ係止、スナップ閉止、又は摩擦ばめであることができる。

バーコードリーダー２９は、ディスク１３のバーコードを読取るためのレーザー光６４を生成する。レーザー光６４は、真直ぐな経路をたどり、そこでディスク１３の外縁と相互作用する。光６４は、一度にディスク１３の広い領域に及ぶように拡散してもよい。バーコードリーダー２９は、ディスクが低速で回転しているとき、ディスク１３上のバーコードを読取る。他の実施形態では、バーコードリーダー２９は、動作中、周期的にバーコードを読取って、新たなディスクが装置１０に装填されていないことを確認してもよい。バーコードリーダー２９は、他の実施形態では、ディスク１３上の１を超えるバーコードを検出してもよい。

いくつかの実施形態では、基部アーム４４はディスク１３に対して移動可能であってもよい。この場合、基部アーム４４は、異なるサイズのディスク上の試料、又はディスク１３の内部の中に位置する試料を検出するように設定可能であることができる。例えば、基部アーム４４をディスク１３の中心から更に離れる方向に動かすことにより、より多数のプロセスチャンバ又はより大きなプロセスチャンバを含む大型のディスクを使用することができる。モジュールハウジング４６はまた、光学モジュール４８、５２、又は５６それぞれに対して設定可能な位置を有し、その結果、各モジュールは、ディスク１３の周りにおいてプロセスチャンバの１つ以上の円形経路に移動可能であり得る。

図５は、モジュールコネクタを露出させるために１つのモジュールが取外された、代表的な１組の取外し可能な光学モジュールの正面図を示す透視図である。具体的には、モジュールハウジング４６は図５には示されず、光学モジュール５２及び４８並びに取外されたモジュール５６のための接続部を露出させるために、光学モジュール５６は取外されている。

光学モジュール５６のリリースレバー５８（図３）は、基部アーム４４に装着された取付け支柱６９にしっかり取付けられる。この例では、取付け支柱６９は、光学モジュール５６の中に延び、リリースレバー５８に連結する。他の実施形態では、光学モジュール５６を基部アーム４４に固定させるために、ねじ又はスナップ固定装置など、他の取付け機構が使用されてもよい。

基部アーム４４は、光学モジュール５６が挿入されるとそれを受け入れ係合するために、モジュールハウジング４６内に２つの異なる操作可能な接続部を提供する。具体的には、基部アーム４４は、光学モジュール５６内に含まれる電気接点パッド（図示なし）に連結する電気的接続７０を含む、電気接点板６６を提供する。電気的接続７０により、制御ユニット２３がモジュール５６内の電気構成要素と通信することが可能になる。例えば、モジュール５６は、電気回路、ハードウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。１つの例では、内部の電気構成要素は、シリアル番号などの一意の識別情報を格納し、それを制御ユニット２３に出力してもよい。別の方法として、又はそれに加えて、電気構成要素は、取外し可能なモジュール５６内に含まれる光学構成要素の特定の特性を説明する情報を提供してもよい。例えば、電気構成要素は、プログラマブル読取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、又は他の内部若しくは取外し可能な記憶媒体を含んでもよい。他の実施形態は、光学モジュール４８、５２、又は５６の一意の署名を制御ユニット２３に出力するために、１組のレジスタ、回路、又は埋込みプロセッサを含んでもよい。別の例では、光学モジュール５６は、レーザー源、及びレーザー弁制御システムの一部を形成する他の構成要素、即ちレーザー弁制御システム５１を含んでもよい。

電気接点板６６は、取外され、異なる取外し可能な光学モジュールに付随する別の形式のものと交換されてもよい。この選択肢は、装置の能力のアップグレードに対応し得る。他の実施形態では、接続７０は、多かれ少なかれ接続ピンを含んでもよい。

それに加えて、基部アーム４４及びモジュールハウジング４６は、光学モジュール５６を受け入れる格納位置内に光学チャネル７２を提供する。光学チャネル７２は、光ファイバ束１４の脚とインターフェース接続する光ファイバカップラー６８（図４）に接続される。光学チャネル７２は、光学モジュール５６内の格納位置に挿入される。光学モジュール５６によって捕捉された光は、光学チャネル７２、光ファイバカップラー６８、及び光ファイバ束１５を介して検出器に向けられてもよい。光が光路から抜け出さない、又はそこに入らないことを確保するために、これらの接続の間の嵌合は緊密であってよい。

いくつかの実施形態では、光学モジュール５６への接続は、異なる構成で配置されてもよい。例えば、光学モジュール５６を別の方向から受け入れるために、接続は別の位置に置かれてもよい。他の実施形態では、電気的接続は光学モジュール５６の一方の側に位置し、光学的接続はモジュール５６の第２の表面に位置してもよい。いずれの場合も、モジュールハウジング４６の格納位置内に位置する電気的及び光学的接続は、取外し可能な光学モジュール、即ち、この例では光学モジュール５６に適応する。

図５に示されるモジュール５６の光学的及び電気的接続は、光学モジュール４８及び５２を含む任意のモジュールと共に使用されてもよい。それに加えて、各光学モジュールの接続は同一でなくてもよい。接続は、所望の取外し可能な光学モジュールと連結するために改良されてもよいので、モジュールハウジング４６の特定の格納位置内に挿入される、任意の特定の光学モジュールによって利用される接続は、いかなる時点で変化してもよい。

図６は、代表的な取外し可能な主要光学モジュール４８内の構成要素を示す透視図である。図６の例では、主要光学モジュール４８は、リリースレバー５０、ピボットピン５１、及びラッチ７４を含む。内部ハウジング７８は、モジュール４８の各側部を分離し、リボン８１に接続された電気接点パッド８０を含む。光学構成要素は、ＬＥＤ８２、コリメーティングレンズ８４、励起フィルタ８６、ダイクロイックフィルタ８８、集束レンズ９０、検出フィルタ９２、及びレンズ９４を含む。光出力ポート１７は、光ファイバ束１４の脚に連結する。第２の光学チャネル（図示なし）の光学構成要素の個別の組は、内部ハウジング７８の他方に位置する。それに加えて、主要モジュール４８は、制御ユニット２３によって制御されるレーザー弁制御システム５１の一部として、コネクタ９６、レーザーダイオード９８、及び集束レンズ１００を含む。

リリースレバー５０は、ピボットピン６１によって光学モジュール４８に取付けられる。ピボットピン６１によって、リリースレバー５０がピンの軸の周りで回転できるようになる。リリースレバー５０が押し下げられると、アーム６３が反時計回りに回転して、ラッチ７４を持ち上げる。ラッチ７４が持ち上げられると、光学モジュール４８は自由にモジュールハウジング４６から取外すことができる。ラッチ７４を下降位置で維持するために、リリースレバー５０に対して付勢力を維持するばね又は他の機構があってもよい。いくつかの実施形態では、ばねは、ラッチ７４を下降位置、即ちラッチ位置で保持するモーメントアームを提供するために、ピボットピン６１の周りに含まれてよい。他の実施形態では、他の装着機構が記載のレバーに追加されるか、又はその代わりに使用されてもよい。例えば、光学モジュール４８は、１つ以上のねじ又はピンによって、モジュールハウジング４６に取付けられてもよい。

通信用リボン８１及びＬＥＤ８２を取付けるために、取付け板７６が光学モジュール４８内に設置されてもよい。リボン８１は、電気接点パッド８０に接続され、パッドと光学モジュール４８内の電気構成要素との間に接続を提供する。接点パッド８０及びリボン８１は、レーザー弁制御システム５１及び任意の内部メモリ又は他の記憶媒体を含む、主要光学モジュール４８の両側に必要な情報を伝達してもよい。リボン８１は、光学モジュール４８内を縫って通るように可撓性であってもよい。リボン８１は、電気構成要素と制御ユニット２３との間で信号を伝達するための、及び／又は電気構成要素に電力を送達するための、複数の導電性ワイヤを含んでもよい。いくつかの実施形態では、各電気構成要素は、構成要素を制御ユニット２３と接続する個別のケーブルを有してもよい。技術者は、光学モジュール４８をハウジングから取外すとき、ケーブル又はフレックス回路の接続をモジュールハウジング４６から切ることが必要なことがある。

いくつかの実施形態では、光学モジュール４８は、ディスク１３からの光を検出する検出器と、データを処理し格納する電子部品とを含んでもよい。電子部品は、検出された光を表すデータを制御ユニット２３に無線で送信する遠隔測定回路を含んでもよい。無線通信は、赤外光、高周波、ブルートゥース、又は他の遠隔測定技法によって実行されることができる。光学モジュール４８はまた、制御ユニット２３によって再充電可能であり得る、電子部品に電力供給するための電池を含んでもよい。

ＬＥＤ８２は、取付け板７６に付けられ、リボン８１に電気的に連結される。ＬＥＤ８２は、予め定められた波長の励起光４９を生成して、試料２２を励起する。励起光４３は、第２の光学チャネル（図示なし）によって生成される。光４９がＬＥＤ８２を出た後、光は、コリメーティングレンズ８４によって拡張され、その後、光は励起フィルタ８６に入る。１つの波長帯の光４９は、ダイクロイックフィルタ８８に通され、集束レンズ９０によって試料上に集束される。光４９は試料を励起し、蛍光が集束レンズ９０によって収集され、ダイクロイックフィルタ８８によって検出フィルタ９２に送達される。結果として得られる波長帯の光は、レンズ９４によって収集され、光出力ポート１７に送達され、そこで、収集された蛍光は光ファイバ束１４の脚に入り、検出器１８に伝達される。

内部ハウジング７８は、試料の励起と、試料によって放射される蛍光の、選択された波長に関する検出とに含まれる、全ての構成要素に対応してもよい。内部ハウジング７８の他方には、異なる波長の光を生成し、対応する異なる蛍光波長を検出するために、類似の構成の光学構成要素が含まれてもよい。それぞれの側が分離されていることにより、一方の側からの光が他方の側の光学チャネルに混入するのを排除することができる。

モジュール４８のそれぞれの側の間には、コネクタ９６、レーザーダイオード９８、及び集束レンズ１００を含む、レーザー弁制御システム５１の構成要素が部分的に収容されてもよい。内部ハウジング７８は、これらの構成要素を物理的に支持してもよい。リボン８１は、駆動信号及び電力をレーザー源に伝達するために、コネクタ９６に接続される。レーザーダイオード９８は、コネクタ９６に接続され、ディスク１３上の弁を開くのに使用されるレーザーエネルギー５５を生成する。レーザーダイオード９８は、レーザーエネルギー５５をディスク１３上の特定の弁に向けるために、この近赤外（ＮＩＲ）光を集束レンズ１００に送達する。開く必要がある特定の弁の位置を確認するために、ＮＩＲセンサがディスク１３の下に位置してもよい。他の実施形態では、これらの構成要素は光学構成要素とは個別に収容されてもよい。

いくつかの実施形態では、レーザー弁制御システム５１の放射レンズ９８及び集束レンズ１００は、補助光学モジュール５２及び５６（図３）などの、単チャネル光学モジュール内に含まれてもよい。

図７は、検出装置１０から容易に取外され、又はそれに挿入され得る、代表的な補助光学モジュール内の構成要素を示す透視図である。図７の例では、光学モジュール５６は、主要光学モジュール４８と同様に、リリースレバー５８、ピボットピン５９、及びラッチ１０２を含む。光学モジュール５６はまた、リボン１０７に接続された電気接点パッド１０６を含む。リボン１０７はまた、取付け板１０４に接続されてもよい。主要光学モジュール４８と同様に、光学構成要素は、ＬＥＤ１０８、コリメーティングレンズ１１０、励起フィルタ１１２、ダイクロイックフィルタ１１４、集束レンズ１１６、検出フィルタ１１８、及びレンズ１２０を含む。光出力ポート１９は、光ファイバ束１４の脚に連結する。

リリースレバー５８は、ピボットピン６５によって光学モジュール５６に取付けられる。ピボットピン６５によって、リリースレバーがピンの軸の周りで回転できるようになる。リリースレバー５８が押し下げられると、アーム６７が反時計回りに回転して、ラッチ１０２を持ち上げる。ラッチ１０２が持ち上げられると、光学モジュール５６は自由にモジュールハウジング４６から取外すことができる。ラッチ１０２を下降位置で維持するために、リリースレバー５８に対する付勢力を維持するばね又は他の機構があってもよい。或いは、ばねはラッチ１０２の上に位置してもよい。いくつかの実施形態では、ばねは、ラッチ１０２を下降位置、即ちラッチ位置で保持するモーメントアームを提供するために、ピボットピン６５の周りに含まれてもよい。他の実施形態では、他の装着機構が記載のレバーに追加されるか、又はその代わりに使用されてもよい。例えば、光学モジュール５６は、１つ以上のねじ又はピンによって、モジュールハウジング４６に取付けられてもよい。

通信用リボン１０７及びＬＥＤ１０８を取付けるために、取付け板１０４が光学モジュール５６内に設置されてもよい。リボン１０７は、電気接点パッド１０６に接続され、パッドと光学モジュール５６内の電気構成要素との間に接続を提供する。接点パッド１０６及びリボン１０７は、光学構成要素を動作させるのに必要な情報を伝達してもよい。リボン１０７は、光学モジュール５６内を縫って通るように可撓性であってもよい。リボン１０７は、構成要素と制御ユニット２３との間で信号を伝達するための、及び／又は電気構成要素に電力を送達するための、複数の導電性ワイヤを含んでもよい。いくつかの実施形態では、各電気構成要素は、構成要素を制御ユニット２３と接続する個別のケーブルを有してもよい。技術者は、光学モジュール５６をハウジングから取外すとき、ケーブル又はフレックス回路の接続をモジュールハウジング４６から切ることが必要なことがある。

いくつかの実施形態では、光学モジュール５６は、ディスク１３からの光を検出する検出器と、データを処理し格納する電子部品とを含んでもよい。電子部品は、検出された光を表すデータを制御ユニット２３に無線で送信する遠隔測定回路を含んでもよい。無線通信は、赤外光、高周波、ブルートゥース、又は他の遠隔測定技法によって実行されることができる。光学モジュール５６はまた、制御ユニット２３によって再充電可能であり得る、電子部品に電力供給するための電池を含んでもよい。

ＬＥＤ１０８は、取付け板１０４に付けられ、リボン１０７に電気的に連結される。ＬＥＤ１０８は、予め定められた波長の励起光１０１を生成して、試料２２を励起する。光１０１がＬＥＤ１０８を出た後、光は、コリメーティングレンズ１１０によって拡張され、その後、光は励起フィルタ１１２に入る。１つの波長帯の光１０１は、ダイクロイックフィルタ１１４に通され、集束レンズ１１６によって試料上に集束される。光１０１は試料を励起し、蛍光が集束レンズ１１６によって収集され、ダイクロイックフィルタ１１４によって検出フィルタ１１８に送達される。結果として得られる波長帯の光は、レンズ１２０によって収集され、光出力ポート１９に送達され、そこで、収集された蛍光は光ファイバ束１４の脚に入り、検出器１８に伝達される。

補助光学モジュール５６はまた、レーザー弁制御システム５１の構成要素を含んでもよい。レーザー弁制御システム５１は、装置１０内で使用される唯一のシステム、又は複数のレーザー弁制御システムの１つであってよい。このシステムに使用される構成要素は、図６の光学モジュール４８に記載される構成要素に類似のものであってよい。

補助光学モジュール５６の構成要素は、１つの波長帯の光を放射し検出するのに使用される任意の補助光学モジュール、又は任意の光学モジュールに類似のものであってもよい。いくつかの実施形態では、異なる実験用途に適応するために、構成要素の構成が変更されてもよい。例えば、いかなる光学モジュールも、異なる方向から挿入されるように、又はディスク１３に対して異なる位置で装置内に設置されるように改良されてよい。いずれの場合も、装置１０に改良する柔軟性を提供するために、光学モジュールは取外し可能であってよい。

図８は、ディスク上のスロットの上方に位置するレーザー弁制御システムを有する、装置ハウジング内の代表的な１組の取外し可能な光学モジュール４８、５２、及び５６の側面図である。図８の例は図４に類似している。しかしながら、レーザー弁制御システム５１は、ディスク１３のスロット７５を通して、エネルギー源からのレーザー光７１、即ちレーザーの照準を定めるように位置決めされている。センサ７３は、レーザー光７１がスロット７５を通過すると、その光を検出する。

ガントリー（図示なし）は、モジュールハウジング４６、並びに収容されている光学モジュール４８、５２、及び５６を、ディスク１３の中心に対して水平方向（図８に矢印で示される）に動かす。レーザー光７１は、低電流でレーザーによって放射されて、ディスク１３のスロット７５の位置を確認するための低出力近赤外（ＮＩＲ）光を生成してもよい。場合によっては、スロット７５の位置を確認するために、ガントリーは、レーザー弁制御システム５１がレーザー光７１を出力している間、モジュールハウジング４６を水平方向に並進させてもよい。

センサ７３は、レーザー光がスロット７５を通ると、レーザー光７１を検出して、センサ７３が、感知されたＮＩＲレーザー光７１を表す電気信号を制御ユニット２３に出力するようにしてもよい。電気信号をセンサ７３から受信すると、制御ユニット２３は、感知されたディスク位置を回転プラットフォーム２５の既知の位置にマッピングし、回転プラットフォーム２５の既知の位置に対するディスク１３の各弁の位置を同定する位置マップを作成する。続いて、制御ユニット２３は、作成された位置マップを使用して、レーザー弁制御システム５１をディスク１３の標的の弁の位置まで動かしてもよい。他の実施形態では、センサ７３は、ディスク１３の１つの反射部分又は複数の反射部分からのレーザー光７１を検出するために、ディスク１３のレーザー弁制御システム５１と同じ側に位置してもよい。

選択された弁の上方でレーザー弁制御システム５１を位置決めする際、制御ユニット２３は、レーザー弁制御システムに高出力エネルギーの短パルスを送達させて、選択された弁を開く。弁はポリマー又は類似の材料で構成されてもよく、それらは放射された電磁エネルギー、即ちレーザー光７１を吸収してポリマーを破裂させ、それによって内側の保持チャンバと外側のプロセスチャンバとの間のチャネルを開く。他のエネルギー源（例えば、高周波エネルギー源）が使用されてもよく、生成されたエネルギーを吸収し破裂する（即ち、開く）材料が選択されてもよい。弁が開くと、ディスク１３の回転によって、内側のそれぞれの保持チャンバの内容物が外側のそれぞれのプロセスチャンバに向けられる。

いくつかの実施形態では、有効な位置決めのために、レーザー弁制御システム５１とスロットセンサトリガ２７が通信してもよい。例えば、スロットセンサトリガ２７は、一般に、ディスク１３の半径方向の位置を確認できるので、レーザー弁制御システム５１は、スロット７５の縁部に特異的に位置してもよい。

更に、いくつかの実施形態は、構成要素を水平に動かして、光路をディスク１３上の構造と一直線に並べるガントリーを含まなくてもよい。例えば、レーザー弁制御システム５１、並びに光学モジュール４８、５２、及び５６は、ディスク１３の中心から適切な半径方向の距離で固定されてもよい。別の例として、レーザー弁制御システム５１並びに／又は光学モジュール４８、５２、及び５６は、制御ユニット２３の指示の下で旋回して、レーザー光の照準をディスク１３の異なる半径方向の位置に合わせてもよい。

図９Ａ及び９Ｂは、代表的なディスク１３Ａ及び１３Ｂそれぞれの一部を示す概略図である。図９Ａの例では、ディスク１３Ａは、ディスクを装置１０の回転プラットフォームに取付けるための中心穴１２１を含む。１組の内側の保持チャンバ及び１組の外側のプロセスチャンバは、中心穴１２１から半径方向に同心に位置する。この例では、各チャンバは、同一の容量及び間隔を有するものとして示されているが、ディスク１３の他の実施形態は、異なる容量及び間隔を有するチャンバを含んでもよい。

この例では、各保持チャンバは、チャネルによって対応するプロセスチャンバに接続され、各チャネルは、チャネルを通るフローを制御するためのそれぞれの弁を含む。例えば、弁１２７は、保持チャンバ１２５をプロセスチャンバ１２９から分離する。

試料のいくつかの試薬は、プロセスチャンバ１２９内に直接置かれてもよいが、保持チャンバ１２５の内容物は、最初に装填チャンバ１２３に装填されてもよい。次に、ディスク１３Ａが旋回されると、装填チャンバ１２３の内容物は、保持チャンバ１２５に押し出されてもよい。いくつかの実施形態では、保持チャンバ１２５は、第２の反応のための試薬又はプロセスチャンバ１２９内の反応を不活性化させる剤を収容するのに使用されてもよい。弁１２７は、保持チャンバ１２５とプロセスチャンバ１２９との間に位置する。

図９Ａの例では、スロット１３１は、ディスク１３Ａの外側に位置決めされ、レーザー弁制御システム５１によってディスク位置を追跡するのに使用される。一実施形態では、スロット１３１は、幅１ｍｍ、長さ２ｍｍである。レーザー光７１（図８）は、スロット１３１の既知の半径放射の位置に対応する、ディスク１３Ａの既知の半径に集束されてもよい。ディスクＡが旋回されると、レーザー光７１は、光がディスク１３Ａを通過するスロット１３１の位置を除いて、ディスク１３Ａによって遮断され、センサ７２（図８）によって検出される。上述したように、制御ユニット２３は、センサ７３から受信した出力信号（例えば、トリガ信号）を利用して、回転プラットフォームの回転に対するディスク１３Ａの位置をマッピングする。

マップに基づいて、制御ユニット２３は、中心穴１２１から、弁、例えば弁１２７に対する既知の半径方向の距離でレーザー弁制御システム５１を再度位置決めする。例えば、モジュールハウジング４６に取付けられたガントリーは、モジュールハウジング４６及び含まれる光学モジュールを、ディスク１３Ａの中心から、弁のその既知の半径方向の距離に動かしてもよい。次に、制御ユニット２３は、マップを利用して、弁１２７をレーザー弁制御システム５１の直ぐ下に回転させるように、回転プラットフォーム及びディスク１３の回転を制御する。適所に置かれると、制御ユニット２３は、レーザー弁制御システム５１に高電流パルスのエネルギーを出力させて、弁１２７を加熱する。結果として、熱は、弁１２７に空隙を形成して（例えば、弁を破裂させて）、保持チャンバ１２５とプロセスチャンバ１２９との間に流体連通を開く。他の実施形態では、レーザー光７１からの熱により、弁１２７の形態を変化させて、流体連通を開いてもよい。

図９Ｂは、図９Ａのディスク１３Ａに類似した、別の代表的なディスク１３Ｂの一部を示す。図９Ｂの例では、ディスク１３Ｂは、ディスクを回転プラットフォーム２５に固定されたベースプレートに取付けるための中心穴１３３を含む。やはり、チャンバの各組は、同一の容量を有するものとして示されているが、ディスク１３Ｂの他の実施形態は、異なる容量及び間隔を有するチャンバを含んでもよい。

ディスク１３Ｂは、ディスク位置を追跡するのに使用される、ディスク上のスロット１４３の位置のみが、ディスク１３Ａとは異なる。具体的には、スロット１４３は、スロット１３１がディスク１３Ａの中心穴１２１から位置するよりは、ディスク１３Ｂの中心穴１３３からわずかに小さな半径で位置する。この例では、制御ユニット２３は、レーザー弁制御システム５１を半径方向に再度位置決めすることを必要とせずに、追跡する機能及び弁を開く機能を実行することが可能であり得る。例えば、制御ユニット２３は、出力光７１がディスク１３Ｂのマップを作成するとき、低電流又は最小電流を使用するために、レーザー弁制御システム５１を低出力モードに設定してもよい。低電流は、ディスク１２Ｂの弁のいずれかを開くのに十分なエネルギーを生成するのには不十分であるが、スロットセンサ７３による検出には十分である。続いて、制御ユニット２３は、ディスク１３Ｂのマップを作成し、レーザー弁制御システムを位置決めした後、選択された弁、例えば弁１３７を開くのに十分なより高い電流を利用してより高い強度のレーザー光を生成する高出力モードに、レーザー弁制御システム５１を設定してもよい。

一般に、スロット１３１（又は図９Ａのスロット１４３）は、ディスク１３Ｂ（又は１３Ａ）上のいかなる位置にあってもよい。いくつかの実施形態では、スロット１４３は、ディスク１３Ｂの最も外側の縁部に、又はその近くに位置してもよい。或いは、スロット１４３は、スロット１３１よりも中心に近い位置にあってもよい。更に、スロット１４３の形状は矩形である必要はない。形状は、任意の多角形、円形、正方形、三角形、三日月形、又は任意の不規則な形状であってよい。更に、ディスク１３Ｂは、ディスク位置を確定するために、１つを超えるスロット１４３を含んでもよく、また、複数のスロットは、中心穴１３３からの半径方向の距離、サイズ、又は形状が互いに異なってもよい。

一般に、ディスク１３内に形成されたチャンバ及びチャネルは、覆われていてもいなくてもよい。いくつかの実施形態では、より多数のチャンバ及び弁がディスク１３上に含まれてもよい。チャンバを接続するチャネルはまた、湾曲していてもよいし、特定のチャンバ又は交点において、他のチャネルに接していてもよい。ディスク１３は三次元なので、チャンバは異なる平面にあってよく、またチャネルはさまざまな深さを有してもよい。

ディスク１３は、高速で旋回するのに適した生体適合性材料で構成されてよい。例えば、ディスク１３は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、又は他の何らかの成型用ポリマーから作られてよい。ディスク１３は、成型、層化、エッチング、又は他の技法によって構成されてよい。ディスク１３は、直径約１２０ｍｍであってもよいが、ディスクはまた、複数の用途に適応するように、複数のサイズのものであってもよい。ディスク１３のサイズは、検出装置１０に挿入する際に検出され、ディスク１３に取付けられたバーコードを介して、バーコードリーダー２９によって読取られてもよく、又は、技術者が、その用途に使用されるディスク１３のタイプを入力してもよい。いくつかの実施形態では、ディスク１３は滅菌可能であってもよく、他の実施形態は、１回使用の消耗品ディスクを利用してもよい。

ディスク１３Ａ又は１３Ｂには、ディスクのプロセスチャンバの下に熱伝導性アニュラリングが含まれてもよい。いくつかの実施形態では、電磁エネルギーは、アニュラリングに熱的に連結されたプラットフォーム２５に向けられてもよい。プラットフォーム２５は、電磁エネルギーを吸収する役割を果たす熱的構造を含んでもよい。プラットフォーム２５の熱的構造は、エネルギー吸収効率を増大させるように、電磁エネルギー源に向いた黒い表面を備えてもよい。熱的構造は、熱エネルギーをディスク１３のアニュラリングに移動させる役割を果たす熱移動面を含んでもよい。熱移動面は、わずかに凸状であるか、又は他の方法で浮き上がっていてもよく、ディスクのアニュラリングは、熱移動面とアニュラリングとの間に均一な熱接触を提供するように、柔軟であってよい。他の実施形態では、ディスク１３Ａ又は１３Ｂは、２つ以上のアニュラリングを含んでもよく、そのプロセスチャンバはそれぞれ、ディスクのアニュラリングと同じ半径方向の位置に位置する。制御ユニット２３は、各アニュラリングを選択的に加熱して、各半径方向の位置を異なって加熱してもよい。

図１０は、軸外反射器内の加熱素子の代表的な図である。図１０の例では、加熱素子１４５は、フィラメント１４９がその中に位置する電球１４７を含む。反射器ハウジング１５１は、反射面１５３及びヒートシンク１５５を含む。電球コネクタ１５７は、電球１４７を物理的に保持し、それを装置１０に電気的に連結する。

電球１４７は、長軸を有する透明なガラスシリンダであってもよく、それは、電球及びフィラメントの内部に不活性ガス又は真空を保持し得る。フィラメント１４９は、タングステン、石英、又は高抵抗の別の材料で構成されてもよい。管状タングステンフィラメント１４９は、２０００時間の動作寿命を提供することができ、より短いフィラメントは、３０時間の動作寿命しか有さない場合がある。２０００時間の管状電球１４７は、米国規格協会（ＡＮＳＩ）規格ＥＹＸに準拠し得る。それに加えて、電球は反射器ハウジング１５１から容易に取外し可能である。電気は、フィラメント１４９の全域に伝導されて、フィラメントから全方向に出る光及び熱を生成する。この電磁エネルギーは、光及び熱の形態で、素子１４５の上に位置決めされた回転ディスク１３に向けられる。一般に、エネルギーは、ディスク１３に連結された回転プラットフォーム２５の下面の半径方向の領域に衝突して、熱伝導性アニュラリングを加熱する。アニュラリングは電球１４７の長軸に沿って掃引する。このアニュラリングは、ディスク１３が回転すると試料２２を加熱する。いくつかの実施形態では、加熱素子１４５からのエネルギーは、最初に回転プラットフォーム２５に接触する代わりに、ディスク１３のアニュラリングに直接向けられてもよい。他の実施形態では、エネルギーは、ディスクが静止している間、ディスク１３上のプロセスチャンバ又は格納位置に向けられてもよい。次に、ディスク１３が順次前進して、所望のプロセスチャンバを加熱してもよい。

反射器ハウジング１５１は、電球１４７の一部を封入する。反射器ハウジング１５１は、アルミニウム、又は他の金属若しくは合金で構成されてよい。フィラメント１４９によって生成されたエネルギーの一部はディスク１３に直接放射されるが、残りのエネルギーは、反射されてディスクに戻ってもよい。反射面１５３は、エネルギーを特定の地点に反射させるために、成形面の組み合わせを含んでもよい。反射面１５３は、１つ以上の球形の表面及び１つ以上の楕円形の表面を含んでもよい。反射面１５３は、可視・赤外光の反射を促進するために、金属、即ち金でコーティングされてもよい。電球１４７は、反射面１５３の軸、即ち焦点から離れて位置決めされてもよい。この軸外装着位置により、エネルギーを電球１４７から離してディスク１３に集束させることが可能になり得る。結果として得られるディスク１３に対するエネルギーは、加熱素子１４５からの、線又は狭い矩形領域の光及び熱であり得る。ディスク１３の熱伝導性アニュラリングは、加熱素子１４５からのこの線又は矩形領域の長軸に沿って掃引する。換言すれば、加熱素子１４５は、ディスク１３の半径方向の軸に垂直に向いている。

エネルギーが反射面１５３から反射されると、反射面の温度が上昇する。反射面１５３を冷たいまま維持するために、反射面は、反射器ハウジング１５１の４つの側面の周りに位置するヒートシンク１５５に熱的に連結される。このヒートシンク１５５は、反射面１５３から離れる方向に熱を受動的に消散させる。いくつかの実施形態では、ヒートシンク１５５は、反射器ハウジング１５１のより少数の、又はより多数の側面上に位置してもよい。他の実施形態では、ヒートシンク１５５は、ファン、流動流体、又は他の冷却装置を組み込むことによって能動的であってもよい。

いくつかの実施形態では、電球１４７は、円筒形の代わりに球形であってもよく、この球形は、より短い対応フィラメント１４９を有する。電球１４７が球形の場合、対応する反射器１５３は、エネルギーをディスク１３の１つの地点に集束させるために、球形であってもよい。他の実施形態では、電球１４７は、光を伴わずに熱を生成する加熱素子に置き換えられてもよい。結果として得られる赤外線エネルギーは、反射されて、ディスク１３のプロセスチャンバを加熱してもよい。

電球コネクタ１５７は、反射器ハウジング１５１内の適所で、電球１４７を物理的に保持する。電球１４７は、電球コネクタ１５７内の別の金属取付け具にねじ込むための、金属の螺旋状取付け具を含む。これらの２つの金属取付け具は、電球１４７を電球コネクタ１５７に電気的に連結する。加熱素子１４５に付随する装置１０内の回路は、電球１４７内のフィラメント１４９に送達される電流量を制御するために、電球コネクタ１５７に接続される。電球１４７は、５００ワットの電力をフィラメント１４９から生成し得る。他の実施形態では、１００ワットなどの低出力レベルが、ディスク１３を迅速に加熱するのに十分であり得る。

代替実施形態では、加熱素子１４５は、ディスク１３が旋回しているときにその特定の部分を加熱するために、迅速にオンオフが繰り返されてもよい。他の実施形態は、電流をフィラメント１４９に絶えず提供してもよく、電球１４７の上で迅速に開閉するシャッタを含む。シャッタにより、ディスク１３が旋回している間、ディスク１３の特定の領域を加熱することが可能になり得る。

加熱素子１４５のいくつかの実施形態は、他の電磁エネルギー源を含んでもよい。例えば、レーザーが赤外線エネルギーをディスク１３に向けてもよく、又は、高周波（ＲＦ）源が、エネルギーをディスク１３内の材料に向け、ＲＦエネルギーによって通電されたときにそれが加熱してもよい。装置１０はまた、ディスク１３の複数の区画を同時に加熱するために、複数の加熱素子１４５を含んでもよい。

図１１は、反射器から反射してディスクを加熱するときの、加熱素子によって放射される光の代表的な光路図である。図１０の例では、フィラメント１４９によって放射された光及び熱は、フィラメントから離れて全方向に放射される。反射器ハウジング１５１は、光及び熱のほとんどをディスク１３上の加熱標的１６５に反射させる、反射面１５３を含む。反射面１５３は、楕円形区画１５３Ａと球形区画１５３Ｂに分離される。フード１６１は、エネルギーの一部を反射光線１６９Ｂとして反射キャビティに戻す。エネルギー加熱標的１６５は、直接光線１６７、又は楕円形区画１５３Ａからの反射光線１６９Ａの形態であることができる。反射器ハウジング１５１は、ねじ穴１６３を用いて組み立てられる。

電球１４７内のフィラメント１４９から放射された光線は、直線の形でフィラメントを出る。この放射光の一部は、直接光線１６７として標的１６５に直接進むが、エネルギーの大半は、反射面１５３の楕円形区画１５３Ａによって、反射光線１６９Ａとして加熱標的１６５に反射される。エネルギーの一部は楕円形区画１５３Ａから反射し、標的１６５に直接進む。エネルギーの別の部分は、通常、更に反射することなく失われる。しかしながら、フード１６１は、球形区画１５３Ｂを含んで、放射エネルギーのこの部分を反射光線１６９Ｂとして回復してもよい。電球１４７は、球形区画１５３Ｂの焦点に位置するので、エネルギーは反射して直接電球に戻り、そこで拡散されて、加熱標的１６５に更に反射される。この実施形態では、放射エネルギーのほぼ９０％以上が標的１６５に向けられ得る。

加熱標的１６５は、ディスク１３の熱伝導性の領域である。この領域は、付随する各チャンバの中で試料２２を迅速に加熱するために、１つ以上のプロセスチャンバに熱的に連結される。標的１６５はまた、同時にディスク１３全体を間接的に加熱してもよい。熱伝導性の領域は、付随する温度センサを有して、試料２２又はディスク１３の温度を監視してもよい。温度センサは、熱電対又は光学熱センサであることができる。

他の実施形態では、加熱標的１６５はプロセスチャンバであってもよい。この場合、エネルギーは各試料２２を直接加熱してもよい。具体的には、１つのチャンバを加熱するには、加熱の間ディスク１３が回転を停止すること、又は加熱素子１４５を迅速にオンオフする能力を必要とし得る。各チャンバが同様に加熱されてもよい場合、ディスク１３が旋回すると、加熱素子１４５は電力供給され、各チャンバを加熱することができる。熱電対などの温度センサは、チャンバそれぞれに付随してもよい。或いは、光学温度感知装置により、各チャンバ個々の温度の読取りが可能になってもよい。

図１２は、軸上反射器の加熱素子の代表的な図である。図１２の例では、加熱素子２４０は、反射器ハウジング２４２内に位置する、電球及びそれに含まれたフィラメント（図示なし）を含む。反射器ハウジング２４２は、反射面２４４及びヒートシンク２４６を含む。電球コネクタ２４８は、電球を物理的に保持し、それを装置１０に電気的に連結する。

電球及びフィラメントは、図１０の電球１４７及びフィラメント１４９と同一である。それに加えて、電球は、反射器ハウジング２４２から容易に取外し可能である。電球からの電磁エネルギーは、光及び熱の形態で、素子２４０の上に位置決めされた回転ディスク１３に向けられる。一般に、エネルギーは、ディスク１３に連結された回転プラットフォーム２５の下面の半径方向の領域に衝突して、熱伝導性アニュラリングを加熱する。ディスク１３のこのアニュラリングは、プロセスチャンバそれぞれと熱的に接触している。アニュラリングは、電球１４７の長軸に沿って掃引する。加熱素子２４０が、ディスク１３の伝導性リングと一直線に並べられた加熱領域を提供する間、リングは、ディスク１３が回転すると、試料２２を均一に加熱する。いくつかの実施形態では、加熱素子１４５からのエネルギーは、最初に回転プラットフォーム２５に接触する代わりに、ディスク１３のアニュラリングに向かって直接向けられてもよい。他の実施形態では、エネルギーは、ディスクが静止している間、ディスク１３上のプロセスチャンバ又は格納位置に向けられてもよい。次に、ディスク１３は順次前進して、所望のプロセスチャンバを加熱してもよい。

反射器ハウジング２４２は電球を封入する。反射器ハウジング２４２は、アルミニウム、又は他の何らかの金属若しくは合金で構成されてよい。電球によって生成されたエネルギーの一部はディスク１３に直接放射されるが、残りのエネルギーはディスクに反射されてもよい。反射面２４４は、エネルギーを特定の地点に反射させるために、成形面の組み合わせを含む。反射面２４４は、２つ以上の球形表面及び１つ以上の楕円形表面を含む。反射面２４４は、可視・赤外光の反射を促進するために、金属、即ち金でコーティングされてもよい。いくつかの実施形態では、下地めっきによって、コーティングが付着する表面を提供してもよい。電球は、反射面１５３の軸、即ち焦点に位置決めされる。この軸上での装着位置により、エネルギーを電球から離して、ディスク１３上の楕円形表面の第２の焦点に集束させることが可能になり得る。結果として得られるディスク１３に対するエネルギーは、加熱素子２４０からの、線又は狭い矩形領域の光及び熱であり得る。ディスク１３の熱伝導性アニュラリングは、加熱素子２４０からのこの線又は矩形領域の長軸に沿って掃引する。換言すれば、加熱素子２４０は、ディスク１３の半径方向の軸に垂直に向いている。

エネルギーが反射面２４４から反射されると、反射面の温度が上昇する。反射面２４４を冷たいまま維持するために、反射面は、反射器ハウジング２４２の４つの側面の周りに位置するヒートシンク２４６に熱的に連結される。このヒートシンク２４６は、反射面２４４から離れる方向に熱を受動的に消散させる。いくつかの実施形態では、ヒートシンク２４６は、反射器ハウジング２４２の少数又は多数の側面上に位置してもよい。他の実施形態では、ヒートシンク２４６は、ファン、流動流体、又は他の冷却装置を組み込むことによって能動的であってもよい。

いくつかの実施形態では、電球は、円筒形の代わりに球形であってもよく、この球形は、より短い対応フィラメントを有する。電球１４７が球形の場合、対応する反射器２４４は、エネルギーをディスク１３の１つの地点に集束させるために、球形であってもよい。他の実施形態では、電球は、光を伴わずに熱を生成する加熱素子に置き換えられてもよい。結果として得られる赤外線エネルギーは、反射されて、ディスク１３のプロセスチャンバを加熱してもよい。

電球コネクタ２４８は、反射器ハウジング２４２内の適所で、電球を物理的に保持する。電球は、電球コネクタ２４８内の別の金属取付け具にねじ込むための、金属の螺旋状取付け具を含む。これらの２つの金属取付け具は、電球を電球コネクタ２４８に電気的に連結する。加熱素子２４０に付随する装置１０内の回路は、電球内のフィラメントに供給される電流量を制御するために、電球コネクタ２４８に接続される。電球は、５００ワットの電力をフィラメントから生成し得る。他の実施形態では、１００ワットなどの低出力レベルが、ディスク１３を迅速に加熱するのに十分であり得る。

代替実施形態では、加熱素子２４０は、ディスク１３が旋回しているときにその特定の部分を加熱するために、迅速にオンオフが繰り返されてもよい。他の実施形態は、電流をフィラメントに常時供給することで、電球で迅速に開閉するシャッタを備えることができる。シャッタにより、ディスク１３が旋回している間、ディスク１３の特定の領域を加熱することが可能になり得る。

加熱素子２４０のいくつかの実施形態は、他の電磁エネルギー源を含んでもよい。例えば、レーザーが赤外線エネルギーをディスク１３に向けてもよく、又は、高周波（ＲＦ）源が、エネルギーをディスク１３内の材料に向け、ＲＦエネルギーによって通電されたときにそれが加熱してもよい。装置１０はまた、ディスク１３の複数の区画を同時に加熱するために、複数の加熱素子２４０を含んでもよい。

或いは、ディスク１３上の複数の熱伝導性アニュラリングを加熱するために、複数の加熱素子２４０が使用されてもよい。２つ以上の伝導性アニュラリングは、同心であって、ディスク１３上のプロセスチャンバの異なる組を加熱してもよい。各伝導性アニュラリングに対して一直線に並べられた加熱素子２４０があってもよい。他の実施形態では、１つの加熱素子２４０が旋回して、各伝導性アニュラリングに光を向けてもよい。いくつかの実施形態は、ディスク１３と共にプラットフォーム２５を動かして、適切なアニュラリングを加熱素子２４０の上で位置決めし得る。

図１３は、閉じた反射器から反射してディスクを加熱するときの、加熱素子によって放射される光の代表的な光路図である。電球２５０（点光源として示される）は、反射面２４４の焦点に位置する。反射面２４４は、電球２５０の下の楕円形区画２４４Ａと電球２５０の上の球形区画２４４Ｂとに分離される。フード２５２は、エネルギーを反射光線２５４Ｂとして電球２５０に戻す球形区画２４４Ｂと、反射光線２５４Ａを標的１６５に向ける楕円形区画２４４Ａとを含む。直接光線２５６も標的１６５に達する。

電球２５０から放射された光線は、一直線にフィラメントを出る。この放射光の一部は、直接光線２５６として標的１６５に直接進むが、エネルギーの大半は、反射面２４４の楕円形区画２４４Ａによって、反射光線２５４Ａとして加熱標的１６５に反射される。エネルギーの一部は楕円形区画２４４Ａから反射し、反射光線２５４Ａとして標的１６５に直接進む。エネルギーの別の部分は、通常、更に反射することなく失われる。しかしながら、フード２５２は、電球２５０の両側を覆い、球形区画２４４Ｂを含んでいるので、放射エネルギーのこの部分を反射光線２５４Ｂとして回復させている。電球２５０は、反射面２４４の球形区画２４４Ｂの焦点に位置するので、エネルギーは直接反射して電球に戻って、加熱標的１６５に更に反射される。標的１６５は、反射面２４４の楕円形区画２４４Ａの第２の焦点に位置する。この実施形態では、放射エネルギーのほぼ１００％が標的１６５に向けられ得る。

加熱標的１６５は、ディスク１３の熱伝導性の領域である。この伝導性領域は、付随する各チャンバの中で試料２２を迅速に加熱するために、１つ以上のプロセスチャンバに熱的に接触している伝導性アニュラリングである。いくつかの実施形態では、ディスク１３は、２つ以上の伝導性アニュラリングを含み、伝導性アニュラリングのそれぞれが、１組のプロセスチャンバを加熱してもよい。この場合、加熱素子２４０は、別のアニュラリングを加熱するために移動可能であってもよく、又は装置１０は、各アニュラリングに対して１つの加熱素子２４０を利用してもよい。標的１６５はまた、同時にディスク１３全体を間接的に加熱してもよい。熱伝導性の領域は、１つ以上の付随する温度センサを含んで、試料２２又はディスク１３の温度を監視する。温度センサは、熱電対又は光学熱センサであることができる。

他の実施形態では、加熱標的１６５はプロセスチャンバであってもよい。この場合、エネルギーは各試料２２を直接加熱してもよい。具体的には、１つのチャンバを加熱するには、加熱の間ディスク１３が回転を停止すること、又は加熱素子２４０を迅速にオンオフする能力を必要とし得る。各チャンバが同様に加熱されてもよい場合、ディスク１３が旋回すると、加熱素子２４０は電力供給され、各チャンバを加熱することができる。熱電対などの温度センサは、各チャンバに付随してもよい。或いは、光学温度感知装置により、各チャンバ個々の温度の読取りが可能になってもよい。

図１４は、多重蛍光検出装置１０の機能ブロック図である。具体的には、図１４は、装置構成要素と、構成要素を通る光の一般的な経路との電気的接続を示す。図１４の例では、装置１０は、少なくとも１つのプロセッサ１２２又は他の制御論理、メモリ１２４、ディスクモータ１２６、光源３０、励起フィルタ３４、レンズ３８、検出フィルタ４０、集光レンズ４２、検出器１８、スロットセンサトリガ２７、通信インターフェース１３０、加熱回路１３４、レーザー１３６、及び電源１３２を含む。図１４に示されるように、レンズ３８及び集光レンズ４２は、別の構成要素に電気的に接続される必要はない。更に、光源３０、フィルタ３４及び４０、レンズ３８、並びに集光レンズ４２は、１つの光学モジュール１６を表す。図１４には図示されていないが、装置１０は、上述したような追加の光学モジュール１６を含んでもよい。その場合、追加の光学モジュールはそれぞれ、図１４に示されるものとほぼ同様に構成された構成要素を含み得る。

光は、図１４の複数の構成要素を通る特定の経路をたどる。光は、光源３０により放射されると、励起フィルタ３４に入り、別個の波長の光として出る。次に、光は、レンズ３８を通過し、そこで検出装置１０を出て、試料２２をプロセスチャンバ（図示なし）内で励起する。試料２２は、異なる波長で蛍光することによって反応し、その時点で、この光はレンズ３８に入り、検出フィルタ４０によってフィルタ処理される。フィルタ４０は、望ましい蛍光の範囲外にある波長の背景光を試料２２から除去する。残りの光は、集光レンズ４２を通して送られ、光ファイバ束１４の脚に入った後、検出器１８によって検出される。その後、検出器１８は受信した光信号を増幅する。

プロセッサ１２２、メモリ１２４、及び通信インターフェース１３０は、制御ユニット２３の一部であり得る。プロセッサ１２２は、ディスクモータ１２６を制御して、必要に応じてディスク１３を回転又は旋回させて、蛍光情報を収集するか、又はディスク１３を通して流体を移動させる。プロセッサ１２２は、スロットセンサトリガ２７から受け取ったディスク位置情報を使用して、回転中のディスク１３上のチャンバの位置を同定し、ディスクから受け取られる蛍光データの取得を同期させることができる。

プロセッサ１２２はまた、光学モジュール１６内の光源３０の電源がいつオンオフされるかを制御してもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサ１２２は、励起フィルタ３４及び検出フィルタ４０を制御する。照射される試料に応じて、プロセッサ１２２は、フィルタを変更して、異なる波長の励起光が試料に達することができるか、又は異なる波長の蛍光が集光レンズ４２に達することができるようにしてもよい。いくつかの実施形態では、一方又は両方のフィルタが、特定の光学モジュール１６の光源３０に対して最適化され、プロセッサ１２２によって変更不能であってもよい。

集光レンズ４２は、集光レンズから検出器１８への光のための光路を提供するファイバ束１４の１つの脚に連結される。プロセッサ１２２は、検出器１８の動作を制御してもよい。検出器１８は、全ての光を常に検出していてもよいが、いくつかの実施形態では他の取得モードを利用してもよい。プロセッサ１２２は、検出器１８がデータをいつ収集するかを確定してもよく、また、検出器１８の他の構成パラメータをプログラムで設定してもよい。一実施形態では、検出器１８は、集光レンズ４２によって提供される光からの蛍光情報を捕捉する光電子増倍管である。それに対応して、検出器１８は、受信光を表す出力信号１２８（例えば、アナログ出力信号）を生成する。図１４には図示されていないが、検出器１８は、装置１０の他の光学モジュール１６からの光を同時に受け取ってもよい。その場合、出力信号１２８は、様々な光学モジュール１６から検出器１８が受け取った光入力の組み合わせを電気的に表す。

プロセッサ１２２はまた、装置１０からのデータフローを制御してもよい。検出器１８からのサンプリングされた蛍光、加熱回路１３４及び関連するセンサからの試料の温度、並びにディスクの回転情報などのデータは、解析のためにメモリ１２４に格納されてもよい。プロセッサ１２２は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又は他のデジタル論理回路の１つ以上を備えてもよい。更に、プロセッサ１２２は、メモリ１２４などのコンピュータ読取り可能媒体に格納された、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらの組み合わせのための動作環境を提供する。

メモリ１２４は、様々な情報を格納するための、１つ以上のメモリを含んでもよい。例えば、１つのメモリが、特定の構成パラメータ、実行可能命令を含み、１つのメモリが収集されたデータを含んでもよい。したがって、プロセッサ１２２は、メモリ１２４に格納されたデータを使用して、装置の動作及び較正を制御してもよい。メモリ１２４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリなどの、１つ以上を含んでもよい。

プロセッサ１２２は、加熱素子１３４を更に制御してもよい。メモリ１２４に収容された命令に基づき、加熱素子１３４が選択的に駆動されて、所望の加熱プロファイルに従って１つ以上のチャンバの温度を制御してもよい。一般に、加熱素子は、ディスク１３が旋回すると、そのディスクの１つの半径方向の区画を加熱する。加熱回路１３４は、加熱エネルギーをディスク１３の特定の領域に集束させるために、ハロゲン電球及び反射器を備えてもよい。ディスク１３の温度をフィードバックするために、熱電対又はサーミスタも加熱回路１３４に連結されてよい。他の実施形態では、加熱素子１３４は、１つ以上のチャンバを順次加熱してもよい。この実施形態では、チャンバが加熱されている間、ディスク１３が静止していることが必要となる。いずれの実施形態においても、加熱素子１３４は、必要に応じて非常に迅速にオンオフすることが可能であり得る。

レーザー１３６は、弁の開放を制御するために使用され、それによって、保持チャンバの内容物がディスク１３上の別のチャンバ、例えばプロセスチャンバに流れることが可能になる。プロセッサ１２２及びそれに対応するハードウェアが、レーザー１３６を駆動して、ディスク１３に含まれる特定の弁を選択的に開かせる。プロセッサ１２２は、所望の弁に対するレーザーの位置を確定するために、ディスク１３の下方のレーザーセンサと相互作用してもよい。適所に置かれると、プロセッサ１２２は信号を出力して、レーザー１３６に、弁を標的としたエネルギーのバーストを生成させる。場合によっては、バーストは、約０．５秒持続してもよく、他の実施形態は、持続時間がより短い又はより長い開放時間を含んでもよい。レーザーエネルギー及びパルス持続時間は、プロセッサ１２２がレーザー１３６と通信することによって制御され得る。

プロセッサ１２２は、通信インターフェース１３０を利用して、データ取得システム２１と通信する。通信インターフェース１３０は、データを転送するための、単一の方法又は方法の組み合わせを含んでもよい。いくつかの方法は、高いデータ転送速度でのハードウェア接続性のために、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート又はＩＥＥＥ１３９４ポートを含んでもよい。いくつかの実施形では、後処理用にデータを格納するために、記憶装置がこれらのポートの１つに直接取付けられてもよい。データは、プロセッサ１２２によって前処理され、見る準備がされてもよく、又は、未加工データを完全に処理してから解析を開始することが必要であってもよい。

検出装置１０との通信は、無線（ＲＦ）通信又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）接続によっても達成され得る。更に、接続性は、直接接続によって、又は有線若しくは無線通信に対応できる、ハブ若しくはルーターなどのネットワークアクセスポイントを通して達成され得る。例えば、検出装置１０は、標的データ取得装置２１によって受信するために、特定のＲＦ周波数でデータを送信することができる。データ取得装置２１は、汎用コンピュータ、ノートブックコンピュータ、ハンドヘルド計算装置、又は特定用途向け装置であってもよい。更に、複数のデータ取得装置がデータを同時に受信してもよい。他の実施形態では、データ取得装置２１は、検出装置１０と共に、１つの一体化された検出及び取得システムとして含まれてもよい。

それに加えて、検出装置１０は、更新されたソフトウェア、ファームウェア、及び較正データを、インターネットなどのネットワークを介して遠隔装置からダウンロードすることが可能であってもよい。通信インターフェース１３０はまた、インベントリーが何らかの不具合を報告するのをプロセッサ１２２が監視することを可能にしてもよい。動作上の問題が発生した場合、プロセッサ１２２がエラー情報を出力して、動作データを提供することによって、ユーザが問題を解決するのを助けることが可能であり得る。例えば、プロセッサ１２２は、不具合のある加熱素子又は同期の問題をユーザが診断するのを助ける情報を提供してもよい。

電源１３２は、動作電力を装置１０の構成要素に送達する。電源１３２は、標準の１１５ボルトの電気コンセントからの電気を利用するか、又は、動作電力を生成するために、電池及び発電回路を含んでもよい。いくつかの実施形態では、電池は、長期に及ぶ動作を可能にするために、充電式であってもよい。例えば、装置１０は、被災地など、緊急時において生体試料を検出するために、可搬型であってもよい。充電は、１１５ボルトの電気コンセントを通して達成され得る。他の実施形態では、従来の電池が使用されてもよい。

図１５は、光ファイバ束の４つの光ファイバに連結された単一の検出器１８の機能ブロック図である。この実施形態では、検出器１８は光電子増倍管である。光ファイバ束１４の各脚、即ち光ファイバ１４Ａ、光ファイバ１４Ｂ、光ファイバ１４Ｃ、及び光ファイバ１４Ｄは、検出器１８の光入力インターフェース１３８に連結する。このようにして、光ファイバ１４のいずれかによって伝達された光は、検出器１８の単一の光入力インターフェース１３８に提供される。光入力インターフェース１３８は、集合光を電子増倍管１４０に提供する。アノード１４２は、電子を収集し、対応するアナログ信号を出力信号として生成する。

換言すれば、図示されるように、光ファイバ１４は検出器１８の光入力開口内に嵌合する。結果として、検出器１８は、光束１４の各脚から光を同時に検出するために使用されてもよい。光入力インターフェース１３８は、光を電子増倍管１４０に提供する。光電子増倍管の場合、光ファイバからの光子がまず光電子放出カソードに当たり、それが次に光電子を解放する。次に、光電子は、一連のダイノードに当たることによってカスケード（cascade）し、各ダイノードと接触すると、より多くの光電子が放射される。結果として生じる電子群は、元々は光ファイバ１４によって伝達されたわずかな光信号を事実上増幅している。増加した数の電子は、最終的にアノード１４２によって収集される。アノード１４２からのこの電流は、複数の光学モジュールによって提供された試料からの光学蛍光信号を表すアナログ出力信号として、電圧増幅器１４４への電流によって移動される。

制御ユニット２３は、アナログ信号を、一連のサンプリングされたデジタルデータ、即ちデジタル信号に変換する、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１４６を含む。プロセッサ１２２は、デジタル信号を受信し、上述したように、データ取得装置２１に伝達するために、サンプリングされたデータをメモリ１２４に格納する。いくつかの実施形態では、Ａ／Ｄ変換器１４６は、制御ユニット２３ではなく検出器１８内に収容されてもよい。

このようにして、単一の検出器１８を利用して、光束１４から全ての光を収集し、その光を表す信号を生成することができる。信号は、増幅器１４４によって増幅され、デジタル信号に変換されると、個々の光学モジュール１６それぞれによって収集された光に対応するデータにデジタル的に分離されてもよい。信号全体（即ち、集合信号）は、周波数範囲ごとに、それぞれの蛍光を表す検出された各信号に分離されてもよい。これらの周波数は、データ取得装置２１によって又は装置１０内で適用されるデジタルフィルタによって分離することができる。

他の実施形態では、増幅された信号は、アナログフィルタを使用して周波数ごとに分離され、Ａ／Ｄ変換器１４６の前の個別のチャネルに送信されてもよい。次に、各チャネルは、個別にデジタル化され、データ取得装置に送信されてもよい。いずれの場合も、単一の検出器で、各光学モジュール１６からの全ての蛍光情報を捕捉することが可能である。次に、データ取得装置２１は、複数の検出器を必要とすることなく、ディスク１３の各チャンバから取得された信号をリアルタイムでプロットし解析し得る。

いくつかの実施形態では、検出器１８は光電子増倍管でなくてもよい。一般に、検出器１８は、光学的伝達機構、即ちファイバ束１４の複数の脚からの光を捕捉し、捕捉した光の伝達可能な表示を生成することが可能な、任意のタイプのアナログ又はデジタル検出装置であってもよい。

図１６は、多重蛍光検出装置１０の動作を示すフローチャートである。最初に、ユーザは、データ取得装置２１上で、又は制御ユニット２３とのインターフェースを介してプログラムパラメータを特定する（１４８）。例えば、これらのパラメータは、ディスク１３を回転させる速度及び期間を含み、反応の温度プロファイルを規定し、ディスク１３上の位置をサンプリングしてもよい。

次に、ユーザは、ディスク１３を検出装置１０に装填する（１５０）。装置１０を固定すると、ユーザは、プログラムを開始（１５２）して、制御ユニット２３に指定の速度でディスクの旋回を開始させる（１５４）。ディスクが旋回を開始した後、２つの並行プロセスが発生することがある。

第１に、検出装置１０は、１つ以上の試料内の１つ以上の反応によって生成された、励起光からの蛍光の検出を開始する（１５６）。検出器１８は、各試料からの蛍光信号を増幅し、この処理は、各試料のサンプル時間と蛍光が放射される時間とに同期される（１５８）。このプロセスの間、プロセッサ１２２は、捕捉されたデータをメモリ１２２に保存し、また、データをリアルタイムでデータ取得装置１０に伝達して、実行の進行と更なる処理とを監視してもよい（１６０）。或いは、プロセッサ１２２は、プログラムが完了するまで装置１０内にデータを保存してもよい。プロセッサ１２２は、引き続き、プログラムが完了するまで試料の蛍光を検出しデータを保存する（１６２）。実行が完了すると、制御ユニット２３はディスクの旋回を停止させる（１６４）。

このプロセスの間、制御ユニット２３は、ディスク温度を監視（１６６）し、その時点の標的温度を得るために、ディスク又は各試料の温度を調節する（１６８）。制御ユニット２３は、引き続き、プログラムが完了するまで温度を監視し制御する（１７０）。実行が完了すると、制御ユニット２３は、試料の温度を、通常は４℃である標的保管温度に保持する（１７２）。

装置１０の動作は図１６の例とは異なってもよい。例えば、ディスクの毎分当たりの旋回数は、プログラム全体を通して調節されてもよく、レーザー１３６を利用して、ディスク上のチャンバ間の弁を開いて、複数の反応が可能にされてもよい。これらの工程は、ユーザが規定するプログラムに応じて、動作中にいかなる順序で生じてもよい。

図１７は、検出装置１０のレーザー弁制御システム５１の代表的な動作を示すフローチャートである。例示目的のため、図１７は、図９Ａのディスク１３Ａを参照して説明される。

最初に、制御ユニット２３は、レーザー弁制御システム５１を、低電流を利用する低出力モード（「標的モード」とも称される）にする（１７１）。次に、制御ユニット２３はディスク１３Ａの回転を開始する（１７３）。ＮＩＲセンサ７３は、ディスク１３Ａが回転するに従ってスロット１３１を検出すると、トリガ信号を制御ユニット２３に出力して、制御ユニットが、ディスク１３Ａの向き及びディスク上の弁の位置を、装置１０の回転プラットフォーム２５の既知の位置に対してマッピングできるようにする（１７５）。

マッピングを使用して、制御ユニット２３はガントリーを係合して、レーザー弁制御システム５１を、中心穴１２１に対する弁１２７の既知の位置まで動かす（１７７）。次に、制御ユニット２３は、開かれるべき第１の選択された弁１２７までディスク１３Ａを回転させる（１７９）。次に、制御ユニット２３は、レーザー弁制御システム５１を高出力モードにし、システムに、高エネルギーレーザー光７１のパルスを生成させて、弁を開く（１８１）。追加の弁が開かれる必要がある場合（１８３）、制御ユニット２３は、次の弁までディスク１３Ａを回転させ（１７９）弁を開く（１８１）。全ての弁が開いた場合、制御ユニット２３はディスク１３Ａを旋回させて、流体を、例えば保持チャンバ１２５から、開いた弁１２７を通して、プロセスチャンバ１２９内まで動かす（１８５）。他の実施形態では、制御ユニット２３は、引き続きディスク１３Ａを旋回させる一方、レーザー弁制御システム５１に弁を開かせてもよい。

最後に、制御ユニット２３は、ガントリーを係合して、光学モジュールをプロセスチャンバの上の半径方向の位置まで動かし、プロセスチャンバ内の反応からの蛍光の検出を開始する（１８７）。いくつかの実施形態では、保持チャンバ１２５の内容物は、プロセスチャンバ１２９の内容物を不活性化又は安定化させる働きをしてもよい。この場合、検出装置１０は、新たな試料を監視する必要がないことがある。

図１８は、ディスクを加熱する加熱素子を制御する加熱回路のブロック図である。図１８の例では、主要プロセッサ１８９は、熱電対回路１９３、１９５、及び１９７、並びにサーミスタ回路１９９から温度信号を受信する。加熱回路１３４の他の構成要素としては、アナログ・デジタル変換器１９１、ＡＣゼロ交差検出器２０１、加熱用プロセッサ２０３、トライアック（登録商標）回路２０５、及び冷却用プロセッサ２０７が挙げられる。電源２０９は、検出装置１０の電源から加熱回路１３４に電力を送達する。ディスク１３の温度制御は、検出装置１０が閉じたときにのみ開始されてもよい。図１８で加熱素子１４５が使用されているが、加熱素子２４０又は他の任意の加熱素子が、加熱素子１４５の代わりに使用されてもよい。

３つの熱電対２１１、２１３、及び２１５は、ディスク１３内のアニュラリングに連結され、また、ディスク１３の温度を確定するために、１つのサーミスタ２１７が装置１０内にある。熱電対２１１は第１の熱電対回路１９３に連結され、熱電対２１３は第２の熱電対回路１９５に連結され、熱電対２１５は第３の熱電対回路１９３に連結される。サーミスタ２１７はサーミスタ回路１９９に連結される。各回路１９３、１９５、１９７、及び１９９は、関連する各温度信号を増幅しオフセットする。精密基準電圧を使用して各信号がオフセットされる。アナログ・デジタル変換器１９１は、主要プロセッサ１８９によって信号が処理される前に、各アナログ信号をデジタル信号に変換する。

主要プロセッサ１８９は、温度信号を使用して、ディスク１３の実際の温度を確定する。主要プロセッサ１８９はまた、各温度をサンプリングし、測定値を平均化する。装置１０のサーミスタ測定値は装置１０の絶対温度を表し、次に、ディスク１３の実際の温度に等しくなるように、各熱電対測定値に付加される。熱電対は、異なる温度を検出するので、測定値は、プロセスチャンバの正確な絶対温度のために、サーミスタ測定値に付加される。主要プロセッサ１８９は、実際の温度を、結果に応じてディスク１３を加熱又は冷却する所望の設定温度及び信号と比較する。

ＡＣゼロ交差検出器は、加熱信号を主要プロセッサ１８９から取り出す。次に、信号は、信号を処理し、ディスク１３の温度を設定温度まで上昇させるのに必要な熱量を確定するために、加熱用プロセッサ２０３に送信される。トライアック（登録商標）回路２０６は加熱素子１４５に連結される。トライアック（登録商標）回路２０５は、信号を受け取って、ディスク１３を加熱し、指定の時間だけフィラメント１４９に電流を送達する。

いくつかの実施形態では、主要プロセッサ１８９は、加熱用プロセッサ２０３に直接信号を送るか、又は、別のプロセッサが情報を通信することなく、トライアック（登録商標）回路２０５に信号を送ってもよい。いずれの場合も、温度情報は、所望の温度と比較されて、加熱素子１４５をオンオフする。

主要プロセッサ１８９はまた、ディスク１３の温度を低下させるために、冷却信号を冷却用プロセッサ２０７に送信する。冷却用プロセッサ２０７は、ディスク１３の温度を調節する冷却システムと通信する。冷却システムは加熱素子１４５と共に必要とされるが、冷却システムは、反応が完了した後など、ディスク１３が低温で保持されなければならないときに機能し得る。場合によっては、ディスク１３が検出装置１０から取り出されるまで、ディスク１３は４℃で保管されてもよい。冷却システムは、少量の冷却のためのファンを含むか、又は、ディスク１３を迅速に冷却し保管するための冷蔵システムを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、ディスク１３の温度を検出するために、異なる数の熱電対又はサーミスタが使用されてもよい。例えば、各プロセスチャンバが熱電対を含んでもよい。この場合、９６個の熱電対が検出装置１０に実装され得る。他の実施形態では、ディスク１３全体の温度を検出するために、１つの熱電対が使用されてもよい。ディスク１３が複数の同心の伝導性アニュラリングを含む場合、各リングは、１つ以上の熱電対に連結されてもよい。代替実施形態では、ディスク１３の各プロセスチャンバ又は熱的に独立した部分の温度を正確に検出するために、光学温度検出システムが使用されてもよい。装置１０の更なる実施形態は、プロセッサ１２２を使用して、検出装置１０内の全ての構成要素を制御してもよい。

図１９は、ディスクを加熱又は冷却するための加熱回路の代表的な動作を示すフローチャートである。主要プロセッサ１８９は、ディスク１３を回転させるサーボモータが電力供給を中断するのを待つ（２１０）。この中断により、各熱電対又はサーミスタからの小さな温度信号のモータ雑音の影響が最小限に抑えられる。次に、主要プロセッサ１８９は、ディスク１３から温度信号を取得し、平均化する（２１２）。次に、主要プロセッサ１８９は、測定された信号を、装置１０内の他の場所からの絶対温度測定値に付加することにより、各熱電対からの実際の温度を計算する（２１４）。

主要プロセッサは、実際の温度が、実験のために構成されたプロトコルが必要とする温度と等しいか比較する（２１６）。実際の温度が設定温度に等しい場合、加熱は不要であり、プロセスが再開される。実際の温度が設定温度に等しくない場合、主要プロセッサ１８９は、実際の温度が設定温度よりも低いかを確認する（２１８）。実際の温度が設定温度以上の場合、実際の温度は高過ぎるので、ディスク１３を冷却しなければならない。主要プロセッサ１８９は、冷却制御信号を確定して、冷却用プロセッサ２０７に送信する（２２０）。次に、冷却用プロセッサ２０７は、冷却システムを使用して、ディスク１３を設定温度まで冷却する（２２０）。実際の温度が設定温度未満の場合、温度は低過ぎるので、ディスク１３を加熱しなければならない。主要プロセッサ１８９は、加熱制御信号を確定して、加熱用プロセッサ２０３に送信する（２２４）。次に、加熱用プロセッサ２０３は、加熱コマンドをトライアック（登録商標）回路に送信し、それが加熱素子１４５を用いてディスク１３を加熱する（２２６）。

他の実施形態では、いくつかの試料２２が異なる反応温度を必要とする場合、ディスク１３の加熱及び冷却は、ディスク１３の異なる領域において同時に行われてもよい。或いは、加熱及び冷却システムは、温度の不正確性を補正するために共に機能してもよい。ディスクの加熱に伴ういくつかのプロセスは、装置１０の動作に関係して異なる順序で実行されてもよい。いくつかの実施形態では、主要プロセッサ１８９は、温度信号を取得するのに、サーボモータの中断を待たなくてもよい。

図２０及び２１は、多重ＰＣＲ用の装置１０と共に利用されてもよい、一般に使用される蛍光染料の吸収及び発光スペクトルを示す。これらの例では、染料の吸収極大は４８０ｎｍ〜６２０ｎｍで変化し、結果として得られる発光極大は５２０ｎｍ〜６７０ｎｍで変化している。図２０の各染料に対する信号は、ＦＡＭ１７４、Ｓｙｂｒ１７６、ＪＯＥ１７８、ＴＥＴ１８０、ＨＥＸ１８２、ＲＯＸ１８４、Ｔｘ Ｒｅｄ１８６、及びＣｙ５ １８８として番号が付けられている。図２１の信号は、ＦＡＭ１９０、Ｓｙｂｒ１９２、ＴＥＴ１９４、ＪＯＥ１９６、ＨＥＸ１９８、ＲＯＸ２００、Ｔｘ Ｒｅｄ２０２、及びＣｙ５ ２０４である。ＦＡＭ、ＨＥＸ、ＪＯＥ、ＶＩＣ、ＴＥＴ、ＲＯＸは、カリフォルニア州ノーウォーク（Norwalk）のアプレラ（Applera）社の商標である。Ｔａｍｒａは、カリフォルニア州サンノゼ（San Jose）のアナスペック（AnaSpec）社の商標である。Ｔｅｘａｓ Ｒｅｄは、モレキュラー・プローブ（Molecular Probes）社の商標である。Ｃｙ ５は、英国バッキンガムシャー州のアマシャム（Amersham）社の商標である。

一例では、９６チャンバのディスクを、標準的なＰＣＲ反応緩衝剤中に希釈された異なる濃度のＦＡＭ及びＲＯＸ染料で充填した。各染料の４つの複製を、２００ｎＭ ＦＡＭ及び２０００ｎＭ ＲＯＸから開始して、２倍の希釈系列に加えた。各試料の容積は１０μＬであった。チャンバ８２は、５μＬの２００ｎＭ ＦＡＭと５μＬの２０００ｎＭ ＲＯＸとの混合物を有していた。装置１０は、染料の検出用に２つの光学モジュール１６を有する２チャネル多重ＰＣＲ検出装置として構成された。

第１の光学モジュール（ＦＡＭモジュール）は、青色ＬＥＤ、４７５ｎｍの励起フィルタ、及び５２０ｎｍの検出フィルタを含んでいた。第２の光学モジュール（ＲＯＸモジュール）は、緑色ＬＥＤを、５６０ｎｍの励起フィルタ及び６１０ｎｍの検出フィルタと共に含んでいた。別の選択肢は、オレンジ色のＬＥＤ及び５８０ｎｍの励起フィルタを組み込んでＲＯＸ検出を最適化することである。

ＰＣＲ解析を実施し、試料からの蛍光信号は二又の光ファイバ束に多重化された。ファイバ束は、単一の検出器、具体的には光電子増倍管（ＰＭＴ）とインターフェース接続された。データは、汎用コンピュータ上で実行するビジュアルベーシックのデータ取得プログラムとインターフェース接続された、ナショナル・インスツルメンツ（National Instruments）社のデータ取得（ＤＡＱ）ボードによって収集された。データは、ディスクが１０４．７ｒａｄ／ｓ（毎分１０００回転）（公称）で旋回する間に取得された。ＦＡＭモジュール及びＲＯＸモジュールが、試料を調べるために順次使用された。各スキャンは、平均５０回転からなるものであった。２つの光学モジュールからの未加工データは、図２２Ａ及び２２Ｂに示される。

図２２Ａのグラフは、ＦＡＭモジュールのＬＥＤに電力供給することによって取得したものであり、図２２Ｂのグラフは、ＲＯＸモジュールのＬＥＤに電力供給することによって取得したものである。

解析の間、収集したデータは、常に異なるチャンバに物理的に置かれた光学モジュールに付随する時間オフセットが存在することを明確に示した。オフセット値は、特定のチャンバ、即ちこの場合はチャンバ８２に関して、光学モジュール１と２との間の時間オフセットを確定することによって計算された。換言すれば、時間オフセットは、同じチャンバに関して、ＦＡＭモジュールによって捕捉されたデータとＲＯＸモジュールによって捕捉されたデータとの間の時間遅延の量を示す。

図２３は、各チャンバに対するオフセットを差し引いた統合データを示すグラフである。ＦＡＭは点線の棒によって示され、ＲＯＸは実線の棒によって示され、ＲＯＸデータはＦＡＭデータの上に重ねられている。データが示すところによれば、光学モジュール１のＲＯＸ染料からの信号はなく、また、光学モジュール２のＦＡＭ染料からの信号はなかった。光学モジュール１にはより高いバックグラウンドが存在し、それは、最適化されたフィルタのセットを使用することによって、修正することができる。データを解析して、基準ノイズレベルに相当する信号として表される検出限界（ＬＯＤ）を確定した。基準ノイズレベルは、空のチャンバを１０回スキャンした平均値に標準偏差の３倍を加えたものとして定義された。

ＬＯＤは、ＦＡＭ及びＲＯＸ基準の濃度に対してプロットされた総合信号の線形最小二乗フィットによって確定された。ＦＡＭ及びＲＯＸモジュールのＬＯＤは、図２４Ａ及び２４Ｂに示されるように、それぞれ１ｎＭ及び４ｎＭとして計算された。

多重蛍光検出装置の代表的な実施形態を示すブロック図。 図１の蛍光検出装置における複数の検出モジュールのいずれかに対応し得る、代表的な検出モジュールを示す概略図。 装置ハウジング内の代表的な１組の取外し可能な光学モジュールの正面観を示す透視図。 装置ハウジング内の代表的な１組の取外し可能な光学モジュールを示す透視図。 モジュールコネクタを露出させるように１つのモジュールを取外した、代表的な１組の取外し可能な光学モジュールの側面観を示す透視図。 代表的な取外し可能な主要光学モジュール内の構成要素を示す透視図。 代表的な取外し可能な補助光学モジュール内の構成要素を示す透視図。 ディスク上のスロットの上方に位置するレーザー弁制御システムを有する、装置ハウジング内の代表的な１組の取外し可能な光学モジュールの側面図。 検出装置内の試料を保持するために使用されてもよい、代表的なディスクのチャンバ及び弁を示す図。 検出装置内の試料を保持するために使用されてもよい、代表的なディスクのチャンバ及び弁を示す図。 軸外反射器内の加熱素子の代表的な図。 開いた反射器から反射してディスクを加熱するときの、加熱素子によって放射される光の代表的な光路図。 軸上反射器の加熱素子の代表的な図。 閉じた反射器から反射してディスクを加熱するときの、加熱素子によって放射される光の代表的な光路図。 多重蛍光検出装置の代表的な一実施形態を更に詳しく示すブロック図。 光ファイバ束の４つの光ファイバに連結された単一の検出器のブロック図。 多重蛍光検出装置の代表的な動作を示すフローチャート。 検出装置のレーザー弁制御システムの代表的な動作を示すフローチャート。 ディスクを加熱する加熱素子を制御する加熱回路のブロック図。 ディスクを加熱するための加熱回路の代表的な動作を示すフローチャート。 多重ＰＣＲに利用されてもよい、一般に使用される蛍光染料の吸収を示す図。 多重ＰＣＲに利用されてもよい、一般に使用される蛍光染料の発光スペクトルを示す図。 ＰＣＲ解析の間、単一の検出器において代表的な検出モジュールから取得された未加工データを示す図。 ＰＣＲ解析の間、単一の検出器において代表的な検出モジュールから取得された未加工データを示す図。 時間オフセットを一旦調整したデータを示すグラフ。 代表的な検出モジュールから受取したデータの検出限界（ＬＯＤ）を示す図。 代表的な検出モジュールから受取したデータの検出限界（ＬＯＤ）を示す図。

Claims (47)

1. １つ以上のプロセスチャンバが試料を含む複数のプロセスチャンバを有するディスクを回転させるモータ、
   電磁エネルギーを放射する、前記ディスクに向けられたエネルギー源、及び
   前記電磁エネルギーを前記ディスクの半径方向の位置に集束して、前記複数のプロセスチャンバの１つ以上を加熱する反射器
   を備える、検出装置。
2. 前記エネルギー源が細長く、かつ前記ディスクの半径方向の軸に垂直に向いている、請求項１に記載の検出装置。
3. 前記電磁エネルギーが、前記ディスクに熱的に連結されたプラットフォームを加熱することで前記ディスクを間接的に加熱する、又は前記ディスクを直接加熱する、請求項２に記載の検出装置。
4. 前記反射器が、前記エネルギー源の側部及び底部からのエネルギーを前記ディスクに反射させる１つ以上の楕円形の反射面を含む、請求項３に記載の検出装置。
5. 前記反射器が、前記エネルギー源の頂部からのエネルギーを反射させて前記１つ以上の楕円形の反射面に戻す、１つ以上の球形の反射面を含み、前記１つ以上の楕円形の反射面は、前記ディスクに前記エネルギーを反射させる、請求項４に記載の検出装置。
6. 前記エネルギー源が、前記楕円形の反射面の１つの一焦点に位置する、請求項４に記載の検出装置。
7. 前記エネルギー源が、前記反射面のそれぞれの焦点に位置する、請求項５に記載の検出装置。
8. 前記電磁エネルギーが、前記ディスクの表面積の５０％未満を加熱する、請求項１に記載の検出装置。
9. 前記電磁エネルギーが、前記ディスクの表面積の４０％未満を加熱する、請求項８に記載の検出装置。
10. 前記電磁エネルギーが、前記ディスクの表面積の２５％未満を加熱する、請求項９に記載の検出装置。
11. 前記ディスクが、前記１つ以上のプロセスチャンバの１つ以上と接触する熱伝導性アニュラリングを含む、請求項１に記載の検出装置。
12. 前記ディスクが、２つ以上の同心の熱伝導性アニュラリングを含み、前記熱伝導性アニュラリングのそれぞれが、１つ以上のプロセスチャンバの個別の組を加熱する、請求項１１に記載の検出装置。
13. 一度に１つ以上のアニュラリングを選択的に加熱するために、前記ディスクの選択された半径方向の位置又は前記ディスクに連結されたプラットフォームに、前記エネルギー源の照準を合わせるガントリーを更に備える、請求項１２に記載の検出装置。
14. 前記ディスクの異なる半径方向の位置又は個別の熱伝導性アニュラリングに付随する前記ディスクに連結されたプラットフォームに、それぞれが電磁エネルギーの照準を合わせる、２つ以上のエネルギー源を更に備える、請求項１２に記載の検出装置。
15. １つ以上の熱伝導性アニュラリングが加熱されると同時に、別の熱伝導性アニュラリングに付随するプロセスチャンバが光学的に調べられる、請求項１１に記載の検出装置。
16. 前記ディスクの小さい領域に空気を吹き付けることによって、前記ディスクを冷却するファンを更に備える、請求項１に記載の検出装置。
17. 前記エネルギー源が、可視光、レーザー光、又は赤外光を放射する、請求項１に記載の検出装置。
18. 可視光が管状のハロゲン電球によって放射される、請求項１７に記載の検出装置。
19. 前記反射器が金でコーティングされた、請求項１に記載の検出装置。
20. データ取得装置、及び
    前記データ取得装置に連結された検出装置を備えた検出システムであって、
    前記検出装置が、
    １つ以上のプロセスチャンバが試料を含む複数のプロセスチャンバを有するディスクを回転させるモータ、
    電磁エネルギーを放射する、前記ディスクに向けられたエネルギー源、及び
    前記電磁エネルギーを前記ディスクの半径方向の位置に集束して、前記複数のプロセスチャンバの１つ以上を加熱する反射器を備える、検出システム。
21. 前記ディスクの回転を前記エネルギー源と同期させて、１つ以上のプロセスチャンバを選択的に加熱するための出力信号を提供するスロットセンサトリガを更に備える、請求項２０に記載の検出システム。
22. １つ以上の温度センサを更に備える、請求項２０に記載の検出システム。
23. 前記１つ以上の温度センサが前記ディスクに熱的に連結された、請求項２２に記載の検出システム。
24. 制御ユニットが、前記１つ以上の温度センサからの温度情報を使用して、前記ディスクの前記プロセスチャンバに集束される電磁エネルギーの量を制御する、請求項２２に記載の検出システム。
25. 前記エネルギー源が細長く、かつ前記ディスクの半径方向の軸に垂直に向いている、請求項２０に記載の検出システム。
26. 前記電磁エネルギーが、前記ディスクに熱的に連結されたプラットフォームを加熱することで前記ディスクを間接的に加熱する、又は前記ディスクを直接加熱する、請求項２５に記載の検出システム。
27. 前記反射器が、前記エネルギー源の側部及び底部からのエネルギーを前記ディスクに反射させる１つ以上の楕円形の反射面を含む、請求項２６に記載の検出システム。
28. 前記反射器が、前記エネルギー源の頂部からのエネルギーを反射させて前記１つ以上の楕円形の反射面に戻す、１つ以上の球形の反射面を含み、前記１つ以上の楕円形の反射面が、前記エネルギーを前記ディスクに反射させる、請求項２７に記載の検出システム。
29. 前記エネルギー源が、前記楕円形の反射面の１つの一焦点に位置する、請求項２７に記載の検出システム。
30. 前記エネルギー源が、前記反射面のそれぞれの焦点に位置する、請求項２８に記載の検出システム。
31. 前記プロセスチャンバが、試料及び複数の蛍光染料を保持する、請求項２０に記載の検出システム。
32. 複数の光学モジュールを更に備え、前記光学モジュールがそれぞれ、複数の蛍光染料のそれぞれに対して選択された光源を有する光学チャネルと、前記ディスクから放射された蛍光を捕捉するレンズとを含む、請求項２０に記載の検出システム。
33. 前記ディスクが、１つ以上のプロセスチャンバの個別の組をそれぞれが加熱する、２つ以上の同心の熱伝導性アニュラリングを含む、請求項３２に記載の検出システム。
34. １つ以上の熱伝導性アニュラリングが加熱されると同時に、別の熱伝導性アニュラリングに付随するプロセスチャンバが、前記複数の光学モジュールの１つ以上を用いて光学的に調べられる、請求項３２に記載の検出システム。
35. １つ以上のプロセスチャンバが試料を含む複数のプロセスチャンバを有するディスクを回転させる工程、
    エネルギー源から電磁エネルギーを放射する工程、
    反射器を用いて前記電磁エネルギーを反射させる工程、及び
    反射した前記電磁エネルギーを前記ディスクの半径方向の位置に集束させて、前記複数のプロセスチャンバの１つ以上を加熱する工程を含む、方法。
36. 前記エネルギー源が細長く、かつ前記ディスクの半径方向の軸に垂直に向いている、請求項３５に記載の方法。
37. 前記ディスクに熱的に連結されたプラットフォームを加熱する、又は前記ディスクを直接加熱する工程を更に含む、請求項３６に記載の方法。
38. 前記反射器が、前記ディスクから離れる方向に放射された電磁エネルギーを反射させて前記ディスクに戻す、１つ以上の楕円形の反射面を含む、請求項３７に記載の方法。
39. 前記放射された電磁エネルギーの５０％超過を前記ディスクに集束させる工程を更に含む、請求項３５に記載の方法。
40. 前記放射された電磁エネルギーの７５％超過を前記ディスクに集束させる工程を更に含む、請求項３９に記載の方法。
41. 前記放射された電磁エネルギーの９０％超過を前記ディスクに集束させる工程を更に含む、請求項４０に記載の方法。
42. 放射される電磁エネルギーの量を制御するために、制御ユニットを用いて前記ディスクの温度を監視する工程を更に含む、請求項３５に記載の方法。
43. 前記ディスクが、前記１つ以上のプロセスチャンバの１つ以上と接触する熱伝導性アニュラリングを含む、請求項３５に記載の方法。
44. 前記ディスクが、１つ以上のプロセスチャンバの個別の組をそれぞれが加熱する、２つ以上の同心の熱伝導性アニュラリングを含む、請求項４３に記載の方法。
45. 一度に１つ以上のアニュラリングを選択的に加熱するために、前記エネルギー源を、前記ディスクの選択された半径方向の位置又は前記ディスクに連結されたプラットフォームまで、ガントリーを用いて動かす工程を更に含む、請求項４４に記載の方法。
46. １つ以上の熱伝導性アニュラリングを加熱すると同時に、別の熱伝導性アニュラリングに付随するプロセスチャンバを光学的に調べる工程を更に含む、請求項４４に記載の方法。
47. 前記ディスクの小さい領域に空気を吹き付けて、前記ディスク内の１つ以上のプロセスチャンバを冷却する工程を更に含む、請求項３５に記載の方法。

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