JP4773035B2 - 強化サンプル処理装置、システムおよび方法 - Google Patents

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、遺伝材料、等を増幅するために用いる方法のような、サンプル材料の処理に対する装置、方法およびシステムに関する。
【０００２】
背景
多くの異なる化学、生化学、およびその他の反応は、温度変化に敏感である。遺伝増幅の分野における熱処理の例は、それらに限定されないが、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）、サンガーシーケンシング、等を含む。反応は、含まれる材料の温度に基づき強化または抑制することができる。個々にサンプルを処理しかつ正確なサンプルトゥサンプル結果を得ることは、可能でありうるが、個々の処理は、時間が掛りかつ高価なものでありうる。
【０００３】
多数のサンプルを熱的に処理することの時間および費用を低減するための一つのアプローチは、一つのサンプルの異なる部分または異なるサンプルを同時に処理することができる多数のチャンバを含んでいる装置を用いることである。しかしながら、異なるチャンバで多数の反応が実行されるときに、一つの重要な問題は、チャンバトゥチャンバ温度均一性の正確な制御でありうる。チャンバ間の温度変化は、誤解させるかまたは不正確な結果を結果としてもたらすことがありうる。ある反応では、例えば、正確な結果を得るために±１℃またはそれ以下の範囲内にチャンバトゥチャンバ温度を制御することは、重要でありうる。
【０００４】
正確な温度制御に対する必要性は、チャンバのそれぞれにおいて所望の温度を維持することの必要性として現われうるか、またはそれは、温度における変更、例えば、所望のセットポイントにチャンバのそれぞれにおける温度を上昇または下降させることを含みうる。温度の変更を含んでいる反応において、また、温度がチャンバのそれぞれにおいて変わる速さまたはレートも問題を提起しうる。例えば、遅い温度遷移は、不要な副反応が中間温度で発生するならば問題がありうる。代替的に、あまりにも急速な温度遷移は、その他の問題をもたらしうる。結果として、遭遇しうる別の問題は、比較可能なチャンバトゥチャンバ温度遷移レートである。
【０００５】
チャンバトゥチャンバ温度均一性および比較可能なチャンバトゥチャンバ温度遷移レートに加えて、熱サイクリングが要求されるそれらの反応が全処理の総合速さであるような別の問題に遭遇しうる。例えば、上部温度と下部温度との間の多数の遷移が要求されうる。代替的に、３つ以上の所望の温度間の様々な遷移（上方向および／または下方向）が要求されうる。ある反応、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）では、熱サイクリングは、３０回以上まで繰り返されなければならない。しかしながら、チャンバトゥチャンバ温度均一性および比較可能なチャンバトゥチャンバ温度遷移レートの問題に取り組むことを試みる熱サイクリング装置および方法は、総合スピードの欠如の不利益を一般に被り、手順の費用を結局上昇させる延長された処理時間を結果としてもたらす。
【０００６】
上記問題の一つ以上は、様々な化学、生化学およびその他の処理に係わりうる。正確なチャンバトゥチャンバ温度制御、比較可能な温度遷移レート、および／または温度間の急速な遷移を必要としうるある反応の例は、例えば、遺伝コードの解読の役に立つために核酸サンプルの操作を含む。例えば、Ｔ．Ｍａｎｉａｔｉｓ ｅｔ ａｌ．，Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ，Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ，Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ（１９８２）を参照のこと。核酸サンプル操作技術は、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）のような増幅方法；自立シーケンス複製（３ＳＲ）およびストランド−ディスプレイスメント増幅（ＳＤＡ）のようなターゲットポリヌクレオチド増幅方法；“枝分れ鎖”ＤＮＡ増幅のような、ターゲットポリヌクレオチドに取付けられた信号の増幅に基づく方法；リガーゼ鎖反応（ＬＣＲ）およびＱＢレプリカーゼ増幅（ＱＢＲ）のような、プローブＤＮＡの増幅に基づく方法；連鎖反応起動トランスクリプション（ＬＡＴ）および核酸シーケンスベース増幅（ＮＡＳＢＡ）のような、トランスクリプションベース方法；および、修復鎖反応（ＲＣＲ）およびサイクリングプローブ反応（ＣＰＲ）のような、様々なその他の増幅方法を含む。核酸サンプル操作技術のその他の例は、例えば、サンガーシーケンシング、配位子結合分析、等を含む。
【０００７】
上述した問題の全てが係わりうる反応の一つの一般的な例は、ＰＣＲ増幅である。ＰＣＲを行うための伝統的な熱サイクリング装置は、金属ブロックのボアに個々に挿入される高分子マイクロキュベットを用いる。次いで、サンプル温度は、低温度と高温度との間、例えば、ＰＣＲ処理に対して５５℃と９５℃との間でサイクルされる。伝統的な方法による伝統的な装置を用いるときは、（金属ブロックおよび加熱されたカバーブロックを一般的に含む）熱サイクリング装置の高熱質量およびマイクロキュベットに用いられる高分子材料の比較的低い熱伝導率は、一般的なＰＣＲ増幅を終了するために２、３時間以上を必要としうる処理を結果としてもたらす。
【０００８】
ＰＣＲ増幅における比較的長い熱サイクリング時間に取り組む一つの試みは、単一の高分子カード上に９６個のマイクロウェルおよび分配チャネルを統合する装置の使用を含む。単一のカードに９６個のマイクロウェルを統合することは、熱ブロックに各サンプルキュベットを個々に装填することに関する問題に取り組む。しかしながら、このアプローチは、金属ブロックおよび加熱されたカバーの高熱質量またはカードを形成するために用いられる高分子材料の比較的低い熱伝導率のような熱サイクリング問題に取り組まない。更に、統合カード構造の熱質量は、熱サイクリング時間を延長することができる。このアプローチの別の可能性がある問題は、サンプルウェルを含んでいるカードが金属ブロックに正確に設置されていないならば、一様でないウェルトゥウェル温度を経験することができ、不正確な検査結果をもたらしうるということである。
【０００９】
これらのアプローチの多くにおいて経験されうる更に別の問題は、サンプル材料のボリュームが制限されうるしかつ／またはサンプル材料に関連して用いられる試薬の費用もまた制限されうるしかつ／または高価でありうるということである。結果として、サンプル材料および関連試薬の小さいボリュームを用いることの要望が存在する。しかしながら、これらの材料の小さいボリュームを用いるときには、気化、等を通したサンプル材料および／または試薬ボリュームの損失に関する更なる問題が、サンプル材料が例えば熱的にサイクルされるときに経験されうる。
【００１０】
生のサンプル材料（例えば、血液、組織、等）からの人間、動物、植物、または細菌のオリジンの最終サンプル（例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ、等のような核酸材料の例えば、分離または浄化されたサンプル）の準備において経験される別の問題は、所望の最終生産物（例えば、浄化された核酸材料）を得るために実行されなければならない熱処理段階の数およびその他の方法である。ある場合には、所望の最終サンプルを得るために、フィルタリングおよびその他の処理段階に加えて、多数の異なる熱処理が実行されなければならない。上述した熱制御問題の不利益を被ることに加えて、これらの処理の全てまたはあるものは、かなり高度な技術を有する専門家の注意および／または高価な装置を必要としうる。更に、異なる処理段階の全てを終了するために必要な時間は、人員および／または装置の利用可能性により数日または数週間でありうる。
【００１１】
一つの例は、開始サンプル（例えば、血液、細菌溶解物、等のような生のサンプル）から最終サンプル（例えば、浄化された核酸材料）の準備においてである。高い濃度で所望の材料の浄化されたサンプルを得るために、開始サンプルは、所望の一般的なＰＣＲ反応生成物を得るためにその後でＰＣＲ処理が実行される、例えば、ＰＣＲに対して準備されなければならない。次いで、一般的なＰＣＲ反応生成物は、例えば、サンガーシーケンシング処理の実行が後続する、サンガーシーケンシングに対して準備されなければならない。その後、マルチプレックスされたサンガーシーケンシング生成物は、ディマルチプレックスされなければならない。ディマルチプレキシングの後、最終サンガーシーケンシングは、更なる処理の準備ができている。しかしながら、事象のこのシーケンスは、数日または数週間にわたり発生する。更に、処理の技術的性質は、正確な結果を得るために高度な技能を有する人員を必要とする。
【００１２】
単一の装置に様々な熱処理段階を統合するためにディスクベース装置を用いるアプローチは、高コストシリコン基板の使用およびディスクに埋め込まれた高コスト加熱および／または冷却システムの組込みを含んでいる多数の欠点の不利益を被る。その結果、ディスクのコストは、それらの広範囲に及ぶ使用に対してかなり高いものでありうる。例えば、国際公開ＷＯ９８／０７０１９号公報およびＷＯ９９／０９３９４号公報を参照のこと。
【００１３】
発明の要約
本発明はサンプル材料を処理するのため装置、システム、および方法を提供する。サンプル材料を装置内の複数のプロセスチャンバに配置することができ、サンプル材料を加熱しながら装置を回転させることができる。回転により公知のサンプル材料処理方法、システム、および装置に比べてさまざまな利点が得られる。
【００１４】
プロセスチャンバ内でサンプル材料を加熱しながらに装置を回転させる利点の一つは、サンプル材料の温度が上昇して蒸発するにつれて、サンプル材料は通常上方へ、すなわち装置の回転軸に向かって上昇しようとすることである。しかし、一旦プロセスチャンバの外に出ると、気化したサンプル材料は冷却するにつれて凝縮する傾向がある。凝縮されたサンプル材料は回転により生じた遠心力のためにサンプル材料チャンバへ戻る。その結果、加熱中の回転によりサンプル材料が加熱されている間もプロセスチャンバにサンプル材料が残留しやすくなる。これは少量のサンプル材料および／または試薬を用いる場合に特に重要な利点である。
【００１５】
別の利点として、例えば、処理中に装置が回転するために対流による冷却効果が向上する。その結果、サンプル材料から熱エネルギーが奪われるのを防ぐために例えばＰｅｌｔｉｅｒ要素等を含む複雑なシステムだけに依存しなくてもサンプル材料の冷却が促進される。
【００１６】
サンプル材料を加熱する間に装置を回転させるもう一つの潜在的な利点は、プロセスチャンバ内におけるサンプル材料の加熱の制御が改善される点である。例えば、装置の回転速度を上げると、サンプル材料の温度上昇が必然的に抑えられるため（例えば、加熱処理中に対流冷却が進むことにより）、加熱制御が向上しよう。装置の回転速度を変化させることもまた、例えば各プロセスチャンバに到達するエネルギーの量を制御するために利用できる。
【００１７】
別の潜在的な利点は、加熱中に装置を回転させることにより、異なるプロセスチャンバにおけるサンプル材料の温度がより安定する点である。例えば、上で装置が回転しているベースプレート内の熱構造体に電磁気エネルギーを向けることにより加熱を実施している場合、電磁気エネルギー源により生じたホットスポットに起因して加熱が不均一になるのを防ぐのに回転が有用である。
【００１８】
本発明の装置および方法その他の利点には、例えば人間のミスに起因して結果が変わることを無くしていくように、サンプル材料に対し複雑な熱処理を行なう機能が含まれる。さらに、例えば遺伝子の増殖のような生物サンプル材料の処理において、現在利用されている方法を実施するために操作員に求められる高い技能レベルよりも比較的技能レベルの低い操作員でもこの利点が実現できる。
【００１９】
上述のように、本発明の装置、方法、およびシステムを熱制御する利点は、チャンバ同士の温度が均一であること、チャンバ間の熱伝導速度、およびプロセスチャンバに熱エネルギーを加えたり奪う速度が上昇する点も含んでいる。熱制御におけるこれらの利点に寄与する装置特徴として、装置内の反射層（例えば金属）、装置から熱エネルギーを奪いやすくするバッフル構造、および装置の熱量が低い点が含まれる。装置に熱インジケータおよび／またはアブソーバを含めることにより、処理中に装置が回転しているときでさえ、チャンバ温度の制御を改善することができる。
【００２０】
本発明は、開始サンプル材料に対して異なるプロセスが連続的に実行できる連結プロセスチャンバを含む実施の形態において、最終製品を得るためにたとえ多段熱処理が必要であっても、開始サンプル材料から所望の最終製品を得たいというニーズに対する統一的な解決策を提供する。
【００２１】
プロセスチャンバが装填チャンバ（開始サンプル材料が積載される）から多段化されている別の実施の形態において、単一の開始サンプル材料から多種類の最終サンプル材料を得ることが可能である。これら多種類の最終サンプル材料は同じサンプル材料であってよく、多段化プロセスチャンバは同じ最終サンプル材料を提供すべく設計されている。逆に、多種類の最終サンプル材料は単一の開始サンプル材料から得られた異なるサンプル材料であってもよい。
【００２２】
金属層に形成された配送チャネルを含む装置の実施の形態の場合、金属層の延性は、選択された配送チャネルを閉じるかまたは押しつぶして装置を特定のテストプロトコル向けに適合させたり、より少量のサンプル材料向けに調整することが可能な点でさらに利点が得られる。プロセスチャンバにサンプル材料を配送した後で、配送チャネルを閉じるかまたは押しつぶして、プロセスチャンバを切り離すこともまた利点であろう。
【００２３】
所望のプロセスチャンバの各々の一部を形成する反射層を含む実施の形態の場合、プロセスチャンバに含まれているサンプル材料の蛍光性またはその他の電磁気エネルギー信号が監視されているならば、本発明はまた信号強度が向上するという利点ももたらす。信号強度が向上するのは、反射（例：金属）層が監視されている電磁気エネルギーを吸収したり検出器から逃がしてしまうのではなく、反射する場合である。金属層が集束反射鏡（例：放物面反射鏡）の機能を果たす形状に形成されていれば、信号強度はさらに向上する。プロセスチャンバ内でサンプル材料を確認および／または加熱するために使われた電磁気エネルギーが反射層により反射される場合、プロセスチャンバ内のサンプル材料を通過する電磁気エネルギーの経路長を実効的に２倍にすることにより、その層はまた確認および／または加熱プロセスの効率も向上させる。
【００２４】
金属層を含む本発明の実施の形態のさらなる利点は、金属層により強度対厚さの比率が比較的高い点である。この点は特に、熱処理装置を構築する際に専ら重合体材料に依存する装置と比較した場合に事実である。物理強度のほかに、金属層はまた有益なバリア特性、すなわち湿気蒸気の通気性に対する耐性をもたらす。金属層によるさらに別の利点は、サンプル材料を例えば装填チャンバに入れたり、あるいは、プロセスチャンバからサンプル材料（例えば最終サンプル材料）を取り除く際の貫通に対して破損しないという好適性である。
【００２５】
キャプチャプラグを備えたフィルターチャンバを含む実施の形態の利点は、実行中の特定のプロセスに対して適切なフィルタリングサンプル材料を使用時点で加えることができる点である。例えば、遺伝子増殖のために装置が使用中の場合、特定サイズの核酸サンプル材料の通過を許すべく設計されたフィルターリングサンプル材料を、遺伝子サンプル材料を処理する前にフィルターチャンバに配送することができる。
【００２６】
本発明のバルブ機構を含む実施の形態の利点は、装置に搭載されているチャンバと通路のアレイを通過するサンプル材料の動きを制御できる機能を含む。好適なバルブ機構のさらなる利点は、（例えばワックスバルブのように）サンプル材料を汚染しない点である。バルブ機構の別の利点は、サンプル材料処理中に装置が回転している状態で、例えばレーザーエネルギーを用いて選択的にバルブを開けることが可能な点である。
【００２７】
制御パターンを含む本発明の実施の形態の利点は、本装置を採用したシステムで使われているハードウェアおよび／またはソフトウェアを変更する必要なしに本装置への電磁気エネルギーの提供を制御する機能や、例えばプロセスチャンバ内の変化の検出等その他の機能を含む。例えば、プロセスチャンバおよび／またはバルブに提供される電磁気エネルギーの量および／または周波数は、装置の制御パターンを用いて制御可能である。このような制御はさらに、装置の使用に付随する操作ミスを減らすことができる。
【００２８】
本発明に関連して用いられる、“熱処理”（およびその変動）は、サンプル材料の温度を制御（例：維持する、上げる、下げる）して所望の反応を得ることを意味する。熱処理の一形式として、“熱サイクル”（およびその変動）は、２個以上の温度セットポイント間でサンプル材料の温度を連続的に変えて所望の反応を得ることを意味する。熱サイクルは、例えば、低温と高温の間を循環すること、および低温、高温、および少なくとも１個の中間温度の間を循環することが含まれる。
【００２９】
本発明に関して用いる“電磁気エネルギー”（およびその変動）という用語は、物理的接触無しで発生源から所望の場所またはサンプル材料へ配送することが可能な電磁気エネルギー（波長／周波数にかかわらず）を意味する。電磁気エネルギーの非限定的な例としてレーザーエネルギー、無線周波数（ＲＦ）、超短波放射、光エネルギー（紫外線から赤外線までのスペクトルを含む）等を含む。電磁気エネルギーは、紫外線から赤外線放射までのスペクトル（可視スペクトルを含む）の範囲内のエネルギーに限定することが好適である。
【００３０】
本発明はその一態様において熱サイクル処理を実施する方法を提供する。すなわち、複数のプロセスチャンバを含む装置を、複数のプロセスチャンバの各プロセスチャンバがサンプル材料を収容する容積を規定すべく提供し、上面と底面および熱構造体を含むベースプレートを提供し、ベースプレートの上面に接触すべく装置の第一の主面を配置して装置がベースプレートの上面と接触する場合に複数のプロセスチャンバの少なくとも何個かのプロセスチャンバを熱構造体と熱連通させ、複数のプロセスチャンバにサンプル材料を提供し、ベースプレートおよび装置を回転軸の回りに回転させながら電磁気エネルギーをベースプレートの底面に向けることにより熱構造体の温度を制御し、それによりサンプル材料の温度が制御されることによる。
【００３１】
本発明は別の態様において熱サイクル処理を実施する方法を提供する。すなわち、複数のプロセスチャンバを含む装置を、複数のプロセスチャンバの各プロセスチャンバがサンプル材料を収容する容積を規定すべく提供し、上面と底面および少なくとも１個の熱電気モジュールを含む熱構造体を含むベースプレートを提供し、ベースプレートの上面に接触すべく装置の第一の主面を配置して装置がベースプレートの上面と接触する場合に複数のプロセスチャンバの少なくとも何個かのプロセスチャンバを熱構造体と熱連通させ、複数のプロセスチャンバにサンプル材料を提供し、ベースプレートおよび装置を回転軸の回りに回転させながら少なくとも１個の熱電気モジュールの温度を制御することにより熱構造体の温度を制御し、それによりサンプル材料の温度が制御されることによる。
【００３２】
本発明は別の態様において熱サイクル処理を実施する方法を提供する。すなわち、複数のプロセスチャンバを含む装置を、複数のプロセスチャンバの各プロセスチャンバがサンプル材料を収容する容積を規定すべく提供し、複数のプロセスチャンバにサンプル材料を提供し、複数のプロセスチャンバに電磁気エネルギーを向けて複数のプロセスチャンバ内のサンプル材料の温度を上昇させ、複数のプロセスチャンバに電磁気エネルギーを向けながら装置を回転軸の回りに回転させることによる。ここに、装置が回転軸の回りに回転するにつれて複数のプロセスチャンバ内のサンプル材料の温度が制御される。
【００３３】
本発明の別の態様においてサンプル材料を処理する方法を提供する。すなわち、装填チャンバおよび第一のプロセスチャンバを含む少なくとも１個のプロセスチャンバアレイを含む装置を提供し、サンプル材料が少なくとも１個のプロセスチャンバアレイの装填チャンバに提供されるべくサンプル材料を少なくとも１個のプロセスチャンバアレイに提供し、装置を回転軸の回りに回転させることにより、装填チャンバから第一のプロセスチャンバへサンプル材料を移送し、上面と底面および熱構造体を含むベースプレートを提供し、ベースプレートの上面に接触すべく装置の第一の主面を配置して装置がベースプレートの上面と接触する場合に少なくとも１個のプロセスチャンバアレイの第一のプロセスチャンバを熱構造体と熱連通させ、複数のプロセスチャンバにサンプル材料を提供し、ベースプレートおよび装置を回転軸の回りに回転させながら電磁気エネルギーをベースプレートの底面に向けることにより熱構造体の温度を制御し、それによりサンプル材料の温度が制御されることによる。
【００３４】
本発明は別の態様において熱サイクル処理を実施する方法を含む。すなわち、複数のプロセスチャンバアレイを含む装置を、複数のプロセスチャンバアレイの各プロセスチャンバアレイが装填チャンバおよび第一のプロセスチャンバを含むべく提供し、上面と底面および熱構造体を含むベースプレートを提供し、ベースプレートの上面に接触すべく装置の第一の主面を配置して装置がベースプレートの上面と接触する場合に少なくとも１個のプロセスチャンバアレイの第一のプロセスチャンバを熱構造体と熱連通させ、サンプル材料が少なくとも１個のプロセスチャンバアレイの装填チャンバに提供されるべくサンプル材料を少なくとも１個のプロセスチャンバアレイに提供し、装置を回転軸の回りに回転させることにより、装填チャンバから少なくとも１個のプロセスチャンバアレイの第一のプロセスチャンバへサンプル材料を移送し、ベースプレートおよび装置を回転軸の回りに回転させながら電磁気エネルギーをベースプレートの底面に向けることにより熱構造体の温度を制御し、それによりサンプル材料の温度が制御されることによる。
【００３５】
本発明は別の態様においてサンプル材料を処理する方法を提供する。すなわち、複数のプロセスチャンバアレイを含む装置を提供し、複数のプロセスチャンバアレイの各プロセスチャンバアレイは装填チャンバおよび第一のプロセスチャンバを含み、サンプル材料が少なくとも１個のプロセスチャンバアレイの装填チャンバに提供されるべくサンプル材料を少なくとも１個のプロセスチャンバアレイに提供し、装置を回転軸の回りに回転させることにより、装填チャンバから少なくとも１個のプロセスチャンバアレイの第一のプロセスチャンバへサンプル材料を移送し、少なくとも１個のプロセスチャンバアレイの第一のプロセスチャンバ内へ電磁気エネルギーを向けることにより少なくとも１個のプロセスチャンバアレイの第一のプロセスチャンバ内のサンプル材料の温度を上昇させ、少なくとも１個のプロセスチャンバアレイの第一のプロセスチャンバ内へ電磁気エネルギーを向けながら装置を回転軸の回りに回転させることによる。ここに、少なくとも１個のプロセスチャンバアレイの第一のプロセスチャンバ内のサンプル材料の温度は装置が回転軸の回りに回転するにつれて制御される。
【００３６】
本発明の別の態様において、サンプル材料を処理するための装置を提供する。本装置は、第一および第二の主面を含む基体と、装置内に複数のプロセスチャンバと、複数のバルブとを含み、各プロセスチャンバはサンプル材料を収容する容積を規定し、少なくとも１個のバルブは選択されたプロセスチャンバ対の間に配置されていて、各バルブは不透過障壁を含み、各バルブの不透過障壁はプロセスチャンバの選択された対を分離する。
【００３７】
本発明の別の態様において、サンプル材料を処理するための装置を提供する。本装置は、第一および第二の主面を含む基体と、装置内に複数のプロセスチャンバと、複数のバルブとを含み、各プロセスチャンバはサンプル材料を収容する容積を規定し、少なくとも１個のバルブは選択されたプロセスチャンバ対の間に配置されていて、
各バルブは形状記憶ポリマーを含む。
【００３８】
本発明の別の態様において、サンプル材料を処理するための装置を提供する。本装置は、第一および第二の主面を含む基体と、装置内の複数のプロセスチャンバと、少なくともいくつかのプロセスチャンバの容積を規定するシールを含み、各プロセスチャンバはサンプル材料を収容する容積を規定し、シールは形状記憶ポリマーを含む。
【００３９】
本発明の別の態様において、サンプル材料を処理するための装置を提供する。本装置は、第一および第二の主面を含む基体と、装置内の複数のプロセスチャンバと、装置に対する制御パターンを含み、各プロセスチャンバはサンプル材料を収容する容積を規定し、制御パターンは複数のプロセスチャンバの各々に関連付けられた少なくとも１個のインジケータを含み、各インジケータはそのインジケータに関連付けられた各プロセスチャンバ名へ配送される電磁気エネルギーを表わす少なくとも１個の特徴を有し、それにより選択されたプロセスチャンバへの電磁気エネルギーの配送が制御可能である。
【００４０】
本発明は別の態様においてサンプル材料を処理するための方法を提供する。すなわち、複数のプロセスチャンバアレイを含む装置を提供し、各プロセスチャンバアレイは装填チャンバとプロセスチャンバを含み、少なくとも１個のプロセスチャンバアレイの装填チャンバにサンプル材料を提供し、装置を回転させることにより、装填チャンバからプロセスチャンバへサンプル材料を移送し、複数のプロセスチャンバに電磁気エネルギーを向けて複数のプロセスチャンバ内のプロセスチャンバに配置されたサンプル材料内に正磁気粒子を提供し、装置の近傍に磁石を配置し、サンプル材料内の正磁気粒子は回転中に磁石による磁場の影響下にあるように装置を回転させることによる。
【００４１】
本発明の別の態様においてサンプルを処理するシステムを提供する。すなわち、回転ベースプレートと、ベースプレートに取り付けられた少なくとも１個の熱構造体と、熱構造体と熱連通している少なくとも１個の熱電気モジュールとを含み、少なくとも１個の熱構造体は上面と底面を含み、少なくとも１個の熱電気モジュールはベースプレートが回転中に熱構造体の温度を制御すべく構成されている。
【００４２】
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について、本発明の実施の形態を図解しつつ以下に述べる。
【００４３】
発明の例示的実施形態の詳細な説明
本発明は、熱処理、例えば、ＰＣＲ増幅、リガーゼ鎖反応（ＬＣＲ）、自立シーケンス複製、酵素運動学、均一配位子結合分析、およびより複雑な生化学または正確な熱制御および／または急速な熱変化を必要とするその他の処理のような感応化学処理を含む方法で用いることができる装置を提供する。装置は、例えば、反射層、バッフル構造、バルブ構造、捕獲プラグ、サーマルインジケータ、吸収材料、および装置の処理チャンバにおけるサンプル材料の急速かつ正確な熱処理を容易にするその他の材料またはコンポーネントを含むことができる。
【００４４】
様々な装置の説明的実施形態の構造を以下に記述するが、本発明の原理による回転可能なサンプル処理装置は、２０００年６月２８日に出願された米国仮特許出願第６０／２１４，５０８号；２０００年６月２８日に出願された米国仮特許出願第６０／２１４，６４２号；および２００１年４月１８日に出願された米国仮特許出願第６０／２８４，６３７号に記述された原理により製造することができる。その他の可能性がある装置構造は、例えば、２０００年１１月１０日に出願された米国特許出願第０９／７１０，１８４号および２００１年１月６日に出願された米国仮特許出願第６０／２６０，０６３号に見出すことができる。
【００４５】
“上部”および“下部”のような相対的位置用語を本発明に関連して用いることができるが、それらの用語は、それらの相対的な感覚のみで用いられるということが理解されるべきである。例えば、本発明の装置に関連して用いられるときに、“上部”および“下部”は、装置の対向する側面を示すために用いられる。実際の使用では、“上部”および“下部”として記述される構成要素は、あらゆる配向または場所に見出すことができかつ方法、システム、および装置をある特定の配向または場所に限定するものと考えられるべきではない。例えば、装置の上部面は、使用中に装置の下部面の下に実際に配置することができる（それは、それにもかかわらず、下部面から装置の反対側に見出されるが）。
【００４６】
本発明の原理により製造される一つの説明的装置を図１および２に示す。回転させることができるあらゆる他の形状を好適なディスクの代わりに用いることができるが、装置１０は、図１に示すようなディスクの形状であるのが好ましい。図１および２の装置１０は、基板２０、第１の層３０、および第２の層４０を含んでいる、多層複合構造である。
【００４７】
装置１０は、それぞれがサンプルおよびサンプルと共に熱的にサイクルされるその他の材料を収容するためのボリュームを画定する、複数の処理チャンバ５０を含む。本発明により製造された装置に関連して供給される処理チャンバの正確な数は希望により９６個よりも多いかまたは少ないということが理解されるが、説明的装置１０は、９６個の処理チャンバ５０を含む。
【００４８】
本発明の装置における処理チャンバは、キャピラリー、通路、チャネル、溝、またはあらゆる他の適当に画定されたボリュームの形式で供給することができるが、説明的装置１０の処理チャンバ５０は、のチャンバの形式である。
【００４９】
例えば、装置１０の基板２０、第１の層３０および第２の層４０は、その中に配置された構成成分が熱処理中に急速に加熱されるときに処理チャンバ５０内に現われうる膨張力に抵抗するために十分な強度で取付けられるかまたは結合されることが好ましい。コンポーネント間の結合の強靭性は、装置１０が熱サイクリング処理、例えば、ＰＣＲ増幅に対して用いられるならば特に重要でありうる。かかる熱サイクリングに含まれる繰返し加熱および冷却は、装置１０の側面間の結合により過酷な要求を提出しうる。コンポーネント間のより強靭な結合によって取り組まれる別の可能性がある問題は、コンポーネントを製造するために用いられる異なる材料の熱膨張係数における相違である。
【００５０】
また、図２に示されているものは、処理チャンバ５０内に配置された試薬５２である。試薬５２は、処理チャンバ５０の表面に固定されうるのが好ましい。試薬５２は、任意である、即ち、ある装置１０は、処理チャンバ５０に装填された試薬５２を含みうるかまたは含まない。別の変形において、その他の処理チャンバが試薬を含まないが、処理チャンバ５０のあるものは、試薬５２を含みうる。更に別の変形では、異なる処理チャンバ５０は、異なる試薬を含みうる。
【００５１】
また、説明的装置１０は、任意の位置決めシステムも含み、装置１０が以下に詳述する処理方法中に回転されても、それによって異なる処理チャンバ５０の位置を正確に決定することができる。位置決めシステムは、装置１０に位置決め標識１４の形式で供給されうる。別の代替位置決めシステムは、それを例えば、たった一つの配向に、回転スピンドルに取付けることができるように装置１０を固定することを含みうる。かかるシステムでは、スピンドルの回転位置は、装置１０の様々な特性の位置を示すであろう。その他の位置決めシステムは、当業者に知られている。
【００５２】
処理チャンバ５０は、装填チャンバ６２と一緒に、処理チャンバ５０にサンプルを分配するための分配システムを供給する、分配チャネル６０に流体連通する。装填チャンバ６２を通す装置１０へのサンプルの導入は、サンプル材料が回転中に発生された遠心力により外に向って移動されるように回転の中心軸の回りに装置１０を回転することによって達成されうる。装置１０を回転する前に、サンプルは、分配チャネル６０を通して処理チャンバ５０に受け渡すために装填チャンバ６２に導入することができる。処理チャンバ５０および／または分配チャネル６０は、それを通して空気を逃すことができるポートおよび／または処理チャンバ５０へのサンプル材料の分配に役立つためのその他の特性を含むことができる。代替的に、アンプル材料は、真空または圧力の支援により処理チャンバ５０に装填することができる。
【００５３】
代替的に、処理チャンバ５０にサンプル材料を受け渡すために用いられる分配システムは、“非排気”でありうる。本発明に関連して用いるように、“非排気式分配システム”は、分配チャネル６０および処理チャンバ５０のボリュームに導く開口だけが装填チャンバ６２に配置されるような分配システム（即ち、処理チャンバアレイ）である。換言すると、非排気分配システム内の処理チャンバ５０に届けるするために、サンプル材料を装填チャンバ６２に受け渡さなければならない。同様に、また、サンプル材料に装填する前に分配システム内に配置された空気またはその他の流体も、装填チャンバ６２を通して分配システムから逃がさなければならない。対照的に、排気式分配システムは、装填チャンバの外側に少なくとも一つの開口を含む。その開口は、処理チャンバ５０へのサンプル材料の分配中に装填前に分配システム内に配置された空気またはその他の流体の逃しを許容する。
【００５４】
非排気式分配システムを含むサンプル処理装置１０内を通ってサンプル材料を移動させることは、回転中に装置１０を交互に加速および減速することによって容易にすることができ、チャネル６０を通りかつ処理チャンバ５０の中にサンプル材料を基本的にバープする。回転は、少なくとも二つの加速／減速サイクル、即ち、初期加速、それに続いて減速、二回目の加速、そして二回目の減速を用いて実行することができる。
【００５５】
加速および／または減速が急速であればそれは更に役立ちうる。また、回転は、一つの方向だけであるのが好ましい、即ち、装填処理中に回転の方向を逆にする必要はない。かかる装填処理は、サンプル材料に、システムへの開口よりも装置１０の回転の中心からさらに離れて配置されるシステムのそれらの部分における空気を偏移させる。非排気式分配システム、即ち、ベントの外側に（放射状に）少なくともあるチャネルおよび処理チャンバを含んでいる分配システムの一つの利点は、それらのベントからの漏れを防ぐことである。
【００５６】
実際の加速および減速レートは、温度、装置のサイズ、回転の軸からのサンプル材料の距離、装置を製造するために用いた材料、サンプル材料の特性（例えば、粘性）、等のような様々な要因に基づき変化することができる。有用な加速／減速処理の一つの例は、毎分約４０００回転（ｒｐｍ）までの初期加速、それに続いて、サンプル材料が所望の距離を移動するまで１秒間隔で１０００ｒｐｍと４０００ｒｐｍの間の装置の回転スピードにおける振動を伴う、約１秒の期間にわたる約１０００ｒｐｍまでの減速、を含むことができる。
【００５７】
図２に示す分配チャネル６０は、説明的装置１０の基板２０に形成される。チャネル６０は、処理チャンバ５０に流体連通しかつ装填チャンバ６２にも流体連通する。チャネル６０は、様々な技法、好ましくはマイクロ複製技法によって形成することができる。適当なマイクロレプリケーション技法の例は、マイクロミーリング、射出成形、真空成形、レーザアブレーション、写真平版、熱成形、エンボシング、等を含む。
【００５８】
説明的装置１０は、互いに分離される二つのサブチャンバ６４を有する装填チャンバ６２を含む。その結果、異なるサンプルは、分配チャネル６０を通して装填チャンバ６２のそれぞれのサブチャンバ６４に流体連通する処理チャンバ５０に装填するために各サブチャネル６４に導入することができる。装填チャンバ６２は、たった一つのチャンバを含むことができるか、または所望の数のサブチャンバ６４、即ち、２つ以上のサブチャンバ６４を装置１０に関連して供給することができるということが理解されるであろう。
【００５９】
図２は、処理チャンバ５０の一つおよび分配チャネル６０を含んでいる装置１０の部分の拡大断面図である。基板２０は、第１の主要側面２２および第２の主要側面２４を含む。処理チャンバ５０のそれぞれは、本実施形態において少なくとも部分的に、基板２０を通して形成されたボイド２６によって、形成される。図示したボイド２６は、基板２０の第１および第２の主要側面２２および２４を通して形成される。
【００６０】
基板２０は、高分子であるのが好ましいが、ガラス、シリコン、クォーツ、セラミックス、等のようなその他の材料で作成することができる。更に、基板２０は、均質の、ワン−ピース統合体として示されているが、それは、例えば、同じまたは異なる材料の層の、非均一体として代替的に供給することができる。基板２０が同じ材料と直接接触するそれらの装置１０に対して、基板２０に対して用いられる材料は、サンプル材料と非反応であるということが好ましい。多くの異なる生物学的分析応用の基板に用いることができる適当な高分子材料の例は、それらに限定されないが、ポリカーボネート、ポリプロピレン（例えば、アイソタクチックポリプロピレン）、ポリエチレン、ポリエステル、等を含むことができる。
【００６１】
第１の層３０は、説明的実施形態における基板２０の一つの側に供給されかつ任意のパシベーション層３２と任意の外側保護層３６の間に配置された金属副層を含むのが好ましい。それゆえに第１の層３０は、処理チャンバ５０のボリュームの一部分を画定する。第２の層４０は、処理チャンバ５０のボリュームの残りの部分を画定するために基板２０の反対側に供給される。
【００６２】
処理チャンバ５０のボリュームを画定している材料の少なくとも一部が選択された波長の電磁エネルギーに対して透過性であることが好ましい。選択された波長は、様々な要因、例えば、処理チャンバ５０のサンプルを加熱および／またはインタロゲートするために設計された電磁エネルギー、サンプルから放射された電磁エネルギー（例えば、蛍光）、等によって決定することができる。
【００６３】
第１の層３０が金属副層３４を含む、装置１０において、装置１０の第２の層４０に対して用いられる材料は、選択された波長の電磁エネルギーを透過することが好ましい。透過性処理チャンバ５０を供給することによって、チャンバのサンプルは、（望ましいならば）選択された波長の電磁エネルギーによってインタロゲートすることができるしかつ／またはサンプルから放射する選択された波長の電磁エネルギーは、それを適当な技法および装置によって検出することができる処理チャンバ５０から外に透過することができる。例えば、電磁エネルギーは、自然にまたは外部励起に応答して放出することができる。また、透過性処理チャンバ５０は、アクティビティの色彩変化またはその他のインジケータまたは処理チャンバ５０内の変化のような、その他の検出技法を用いて監視することができる。
【００６４】
しかしながら、ある例では、処理チャンバへの選択された波長の電磁エネルギーの透過を防ぐことが望ましい。例えば、エネルギーが処理チャンバ内に配置された試薬、サンプル材料等に不都合に影響を与えうる処理チャンバへの紫外線スペクトルの電磁エネルギーの透過を防ぐことが好ましい。
【００６５】
図２に示した装置では、第１の層３０は、第１の層３０が、処理チャンバ５０の内部ボリュームに対向している少なくとも面３７上のほかの点では平坦な面からはずれるような構造を含むのが好ましい。例えば、第１の層３０は、所望の形状を有する内部表面３７を生成するためにキャストされ、成形され、熱成形され、エンボスされないしは他の方法で製造されうる。処理チャンバ５０のボリュームに対向している内部表面３７の形状は、その表面から反射される電磁エネルギーの集束が結果としてもたらされうるように凹面（例えば、パラボリック）であることが好ましいが、第１の層３０に形成された構造の形状は、変化しうる。
【００６６】
また、第１の層３０の外部表面、即ち、基板２０から離れるように対向する面が、装置１０を回転するときに空気流が第１の層３０にわたり分裂されるようなバッフル構造３８を含むことが好ましい。第１の層３０にわたり空気流を分裂することによって、周囲の大気への第１の層３０からのエネルギーの伝熱は、強化されうる。バッフル構造３８の形状は、代替的に、内部表面３７の形状とは異なりうるが、図示した第１の層３０は、金属副層３４の内部表面３７の形状に対応する形状を有するバッフル構造３８を含む。
【００６７】
金属副層３４は、金属副層３４で用いられる金属によるサンプルの汚染を防ぐために処理チャンバ５−の内部ボリュームに露出されないのが好ましい。任意のパシベーション層３２は、処理チャンバ５０の内部ボリュームへの金属副層３４の露出を防ぐために設けられる。パシベーション層３２に用いられる材料は、例えば、接着剤、ヒートシール、等により金属副層３４および基板２０に対して用いられる材料の両方への安全な取付けが可能であるように構成されるのが好ましい。また、パシベーション層３２に対して用いられる材料は、処理チャンバ５０内に配置されたサンプルの材料と非活性であるのが好ましい。パシベーション層３２に対する適当な材料の例は、それらの限定されないが、熱可塑性プラスチック、ポリプロピレン（例えば、アイソタクチックポリプロピレン）、ポリエチレン、ポリエステル、等を含むことができる。
【００６８】
パシベーション層３２は、単一の均質構造として示されるが、それは、同じかまたは異なる材料の二つ以上の層として形成することができる。例えば、接着増進層は、例えば、金属副層３４への、パシベーション層３２の接着を強化するために用いることができる。接着増進層は、例えば、熱シール可能な、圧力感応接着剤、ホットメルト接着剤、修正可能接着剤、等、でありうる。
【００６９】
更に、パシベーション層３２は、金属副層３４と実質的に同延であるのが好ましいが、パシベーション層３２は、処理チャンバ５０の内部への金属副層３４の露出を防ぐ不連続パターンにより、金属副層３４に不連続パターンで設けることができる。
【００７０】
また、パシベーション層３２の材料および／または厚みは、著しい吸収または拡散なしで下にある金属副層３４からの反射を許容するために選択された波長の電磁エネルギーを透過するように選択されるのが好ましい。これは、金属副層３４の内部表面の形状が電磁エネルギーの集束を供給するために設計されるようなところでは、特にそうでありうる。また、パシベーション層３２は、処理チャンバ５０のサンプル材料から金属副層３４への熱エネルギーの伝熱が実質的に抑制されないように（エネルギーが大気中または別の構造に発散できるように）比較的薄いのが好ましい。例えば、パシベーション層３２がアイソタクチックポリプロピレンであるところでは、層３２は、約０．００５インチ（０．１３ｍｍ）以下であるのが好ましく、約０．００２インチ（０．０５ｍｍ）以下であるのがより好ましい。
【００７１】
金属副層３４は、様々な形式を取り得る。層３４は、単一の、均質構造として示されているが、それは、二つ以上の層の多層構造として設けることができる。金属副層３４は、本質的に一つ以上の金属で構成されることが好ましい。金属副層３４で用いることができる適当な金属の例は、アルミニウム、ステンレス、銅、チタン、銀、金、錫、等を含む。金属副層３４の一つの可能性がある利点は、金属層が装置１０のホットスポットから熱を遠ざけるかクールスポットに熱を伝えることによって処理チャンバ５０間の温度を平衡させることの役に立つことができるということである。
【００７２】
層３４の厚みは、処理チャンバ５０のサンプルの急速な熱サイクリングを容易にするために比較的低い熱質量を供給するように選択することができる。しかしながら、金属副層３４の低い熱質量に対する要望は、多数の要因によって均衡を保つことができる。
【００７３】
例えば、低い熱質量を有する金属副層３４に対する要望は、装置１０にわたる、例えば、チャンバ５０間の熱伝導率に対する要望によって均衡を保つことができる。装置１０にわたるその熱伝導率は、チャンバトゥチャンバ温度均一性、並びに比較可能なチャンバトゥチャンバ温度遷移レートに寄与することができる。
【００７４】
低減された熱質量に対する要望との均衡を保つための別の要因は、第１の層３０の保全性に対する必要性である。多くの装置１０では、金属副層３４は、第１の層３０の構造的保全性の、かなりの部分を、または大部分を供給することができる。あまりにも薄いかまたは間違った金属で製造された金属副層３４は、装置１０に対する十分な保全性を供給することができない。例えば、金属副層３４が処理チャンバ５０、分配チャネル（図３参照）、バッフル構造３８、等の形成に役に立つように形成される（例えば、打ち抜かれる、等）ならば、金属およびその厚みは、かかる処理に対して従順であるべきである。
【００７５】
また、金属副層３４で用いられる金属バリヤー特性およびその厚みは、低減された熱質量に対する要望に対して均衡を保つ必要がありうる。例えば、金属副層３４は、処理チャンバ５０で行われる熱処理に応じて十分な防湿層特性を供給するためにまたは例えば、湿気感応試薬５２が処理チャンバ５０内に予め装填される装置１０の貯蔵寿命を増大するために十分に厚いことが必要でありうる。
【００７６】
金属副層３４の厚みおよびそれの金属を選択するときに考慮すべき更に別の要因は、反射率に対する必要性である。金属副層があまりにも薄いしかつ／または間違った金属で形成されるならば、それは、電磁エネルギーの選択された波長に対して十分な反射率を示すことができない。
【００７７】
上述した懸念の全ての均衡を保つときに、金属副層３４の厚みは、好ましくは約０．０４インチ（１ｍｍ）以下、より好ましくは約０．０２インチ（０．５ｍｍ）以下、更に好ましくは約０．０１０インチ（０．２５ｍｍ）以下であるということが好ましい。範囲の下端では、金属副層３４の厚みは、装置１０の第１の層３０に所望の反射率および／または構造保全性を供給することで十分であるのが好ましい。例えば、金属副層３４が少なくとも約０．０００５インチ（０．０１３ｍｍ）の厚さ、より好ましくは少なくとも約０．００１インチ（０．０２５ｍｍ）の厚み、さらに好ましくは約０．００３インチ（０．０７５ｍｍ）であるということが好ましい。
【００７８】
金属副層３４に対する適切な厚みの実際の範囲は、少なくとも部分的に、層を形成するために用いる金属の熱特性に依存しうる。層３４がアルミニウムで形成されるところでは、層３４は、例えば、約０．０２５ミリメーター（ｍｍ）から約０．２５ｍｍの範囲の厚みを有するのが好ましい。
【００７９】
代替として、本発明の装置で所望される反射特性は、非金属反射材料によって供給されうる。例えば、多層高分子薄膜は、所望の反射率を供給するためにまたは本発明の装置で用いられる金属層の反射率を強化するために用いうる。本発明に関して有用でありうる反射高分子薄膜は、米国特許第５，８８２，７７４号公報；米国特許第６，１０１，０３２号公報；および国際公開ＷＯ９９／３６８０９号公報、ＷＯ９９／３６８１０号公報、ＷＯ９９／３６８１２号公報、ＷＯ９９／３６２４８号公報、およびＷＯ９９／３６２５８号公報、に記述されている。
【００８０】
また、図２に示されているものは、処理チャンバ５０から離れるように対向する金属副層３４の表面に設けられた任意の保護層３６である。保護層３６は、金属副層３４の保全性を保護することができるしかつ／または装置１０の靭性を増大することができる。保護層３６の別の可能性がある利点は、（金属副層３４からの熱エネルギー転移のレートに不利な影響を及ぼしうる）金属副層３４の酸化の低減または防止である。
【００８１】
金属副層の一つの側に外部保護層および金属レイヤーの他の側にパシベーション層の両方を供給することの更に別の利点は、第１の層３０の成形性が改善されうるということである。例えば、金属副層３４を含んでいる装置の側が処理チャンバ、分配チャネル、バッフル構造、またはその他の特性を供給するために形成されるならば（例えば、図３参照）、金属副層を含んでいる側の成形性は、金属副層が両側でカバーされるならば改善することができる。これは、成形（例えば、プラグ成形、真空成形、熱成形、等）を含む形成処理で特にそうでありうる。
【００８２】
保護層３６に対して用いられる厚みおよび材料は、層３６が金属副層３４からの熱エネルギーの転移に実質的に影響を及ぼさないようであるのが好ましい。一つの適当な保護層３６の例は、約０．００１インチ（０．００２５ｍｍ）の厚みを有するエポキシの薄いコーティングである。非金属保護層材料のその他の例は、それらに限定されないが、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、等を含む。
【００８３】
第１の層３０に対する上記規準の多くに合致しうる一つの生成物は、呼称ＡＢ−０５５９としてニューヨーク州、ローチェスタのＭａｒｓｈ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．から市販されている熱シール金属箔である。
【００８４】
図３は、本発明による装置１１０の別の説明的実施形態の拡大部分断面図であり、その第２の層１４０が図４に供給された平面図に図示されている。装置１１０は、上述した装置１０と略同じ方法で構築された基板１２０、第１の層１３０および第２の層１４０を含む。装置１１０の第１の層１３０は、装置１０の任意の外部保護層を含まないが、パシベーション層１３２および金属副層１３４で構築されるのが好ましいということに注目すべきである。
【００８５】
装置１０と装置１１０との間のその他の相違の中では、処理チャンバ１５０に流体連通する分配チャネル１６０が第１の層１３０における構造体として主に形成されることである。また、第１の層１３０のチャネル１６０を形成するために必要な構造体は、装置１１０の下部にバッフル構造体１３８を供給することもできる。下部層１３０に形成されたバッフル１３８は、処理チャンバ１５０にサンプル材料を分配するために必要な分配チャネル１６０の形式を取ることができる。かかるパターンの一例は、図１のチャネル６０によって図示される。
【００８６】
別の相違は、第２の層１４０が、装置が回転されるときに装置１１０にわたり空気流における乱流を増大するように設計されたバッフル構造体１４２も含むことができるということである。バッフル１４２は、図３および４に示される。カバー層１４０の図示したバッフル１４２は、装置１１０で放射状にアレイされるが、それらは、装置１１０からの熱転移を改善する乱流またはその他の流れを増大するように設計されるパターンで設けることができるということが分るであろう。バッフル１４２は、第２の層１４０と統合することができるかまたはそれらは、第２の層１４０に接着されたかそうでなければ取付けられた個別の物品として設けることができる。
【００８７】
本発明の装置に関してこれまで説明したバッフル構造体の一つの変形を図４Ａおよび４Ｂに示す。装置の実質的に表面全体にわたり乱空気流を誘導するよりも、装置１１０’の選択された部分にわたり制御された空気流を供給することが望ましい。その選択された部分は、例えば、図４Ａおよび４Ｂに示したような処理チャンバ１５０’を含むのが好ましい。ある実施形態では、個々のバッフル構造１３８’を有する処理チャンバ１５０’のあるものまたは全てを供給することが好ましい。
【００８８】
実質的に装置の表面全体にわたり乱流を増大する構造体を供給することとは対照的に、図４Ａおよび４Ｂに示したバッフル構造体１３８’は、選択された領域における空気流に対して更なる制御を供給することができる。多数のバッフル構造体１３８’が設けられたところでは、しかしながら、最終結果は、それでもまだ、実質的に装置の表面全体にわたる乱流でありうる。
【００８９】
バッフル構造体１３８’は、指向性である、即ち、装置１１０’が矢印１３９’の方向に移動されるときに、空気流は、フェアリング１４１’およびダイバーター１４２’によって処理チャンバ１５０’にわたりおよび／またはその回りに迂回させられる。その結果、バッフル構造体１３８’は、処理チャンバ１５０’にわたり比較的流れない空気のプールを生成することができ、それによって処理チャンバ１５０’が所望の温度に加熱されうる速さを潜在的に改善する。
【００９０】
装置１１０’が図４Ｂの矢印１３９’’によって示されるような反対方向に回転されるときには、処理チャンバ１５０’にわたる空気流は、ダイバーター１４２’が空気を捕獲または掬い取るように動作しかつ処理チャンバ１５０’にわたりそれを導くときに強化されうる。バッフル構造体１３８’は、図４Ａの方向１３９’とは反対方向である、方向１３９’’に回転されたときに処理チャンバ１５０’の対流空気冷却を強化することができる。その強化された対流冷却は、指向性バッフル構造体なしで回転された装置と比較して処理チャンバ１５０’からの増大された熱エネルギー転移を供給する。
【００９１】
フェアリング１４１’は、処理チャンバ１５０’にわたる空気流を強化するために方向１３９’’に回転されたときに狭い前縁を含むのが好ましい。図４Ａおよび４Ｂに示したものの代わりに多くの代替構造体を用いることができる。例えば、比較的空力形状のフェアリング１４１’は、例えば、あまり空力的ではないが、処理チャンバ１５０’にわたり所望の流れない空気のプールを生成するために有効的である一つ以上のポストまたはその他の構造体によって置き換えることができる。同様に、ダイバーター１４２’は、一つの方向における空気流および反対方向における空気流の集中度からの所望の保護を供給するあらゆる適当なフォームで供給することができる。
【００９２】
図５は、図３および４の装置１１０の別の拡大部分断面図である。この図は、例えば、処理チャンバ１５０にサンプル材料が装填された後に装置１１０の処理チャンバ１５０間の相互汚染または拡散を防ぐために処理チャンバ１５０をシールまたは分離するための一つの技法を示す。図示した技法は、基板１２０に対して第１の層１３０を圧縮することによってチャネル１６０を閉じ込めることを含む。チャネル１６０のシーリングは、即ち、チャネル１６０を単に押し潰すことによって、機械的に達成することができるか、またはそれは、基板１２０への第１の層１３０の接着を強化するために熱の適用によって達成することができる。代替的に、十分な分離は、サンプル材料が遠心力によって処理チャンバに維持されるように、処理中に装置を連続的に回転させることによって達成することができる。
【００９３】
分配チャネルのシーリングは、サンプル材料の分配の後に処理チャンバを分離することに加えて様々な目的に対して実行することができる。例えば、選択された分配チャネルは、分配システムに流体連通したままである処理チャンバを満たすために必要なサンプル材料のボリュームを低減するためにサンプル材料の分配の前にシールすることができる。別のアプローチでは、装置を用いて実行される検査は、処理チャンバにサンプル材料を分配する前に選択された分配チャネルをシールすることによって特注することができる。
【００９４】
図６〜８は、本発明により製造された装置２１０の更に別の説明的実施形態を示す。装置２１０は、基板２２０、第１の層２３０および第２の層２４０を含む。装置２１０の一つの縁の部分の斜視図である、図６は、第１の層２３０に設けられたバッフル２３８および第２の層２４０に設けられたバッフル２４２を図示する。結果として、装置２１０の両方の主要側面は、それらの面にわたり乱流を増大するために、少なくとも一つのバルフ、好ましくは二つ以上のバッフルを含む。
【００９５】
図７を参照すると、装置２１０の部分の平面図は、処理チャンバ２５０および処理チャンバ２５０に流体連通する分配チャネル２６０を含んでいる。図８は、図７の線８−８に沿った断面図であり、かつ適当な技法、好ましくはマイクロレプリケーション技法によって両方が基板２２０に形成される、処理チャンバ２５０および分配チャネル２６０を図示する。適当なマイクロレプリケーション技法の例は、マイクロミーリング、射出成形、真空成形、レーザアブレーション、写真平版、熱成形、エンボシング、等を含む。処理チャンバ２５０は、基板２２０を通して形成されたボイドによって主に形成される。代替的に、処理チャンバ２５０は、基板２２０の厚みの一部分だけを通して形成された窪みによって形成することができる。
【００９６】
装置２１０の第１の層２３０は、上記の装置１０および１１０に関連して説明したような金属または金属副層を含みうるしまたは含まない。また、図８に示したものは、第１の層２３０のバッフル２３８および第２の層２４０のバッフル２４２である。
【００９７】
本発明による装置を用いて熱サイクリング処理を達成するための一つの説明的なシステムは、図９に略図的に示される。システム３００は、軸３１２の回りに装置を回転させるスピンドル３１４に配置された装置３１０を含む。装置は、サンプル材料が、例えば、上述したような分配チャネルまたはその他の適当な技法および／または構造によってその中に分配される処理チャンバ３５０を含む。
【００９８】
処理チャンバへのサンプル材料の分配の後、個々のチャンバ３５０は、処理チャンバ３５０の材料を加熱する電磁エネルギー源３７０によって供給された適当な電磁エネルギーによって選択的に加熱することができる。電磁エネルギー源３７０は、装置３１０から離れていること、即ち、それが装置３１０に配置されていないことが好ましい。適当な電磁エネルギー源の例は、それらに限定されないが、レーザ、広帯域電磁エネルギー源（例えば、白色光）、等を含むことができる。電磁エネルギー源３７０は、様々な要因、例えば、サンプル材料の所望の温度、熱エネルギーが各処理チャンバから除去されるレート、温度変更の所望のレート、処理チャンバが反射コンポーネントを含むかどうか、等に基づき連続的または断続的に電磁エネルギーを供給することができる。電磁エネルギー源３７０がサイクルされるかそうでなければ変化されるならば、上述した位置決めシステムは、選択された処理チャンバに選択された量の電磁エネルギーを受け渡すために用いることができる。
【００９９】
装置３１０が回転するときに、装置３１０の表面にわたる空気流が、サンプル材料がソース３７０からの電磁エネルギーによって加熱される上方目標温度から選択された基準温度に処理チャンバ３５０のサンプル材料を冷却することの役に立つことが好ましい。あるシステムでは、装置３１０の一つまたは両方の表面は、冷却することの役に立つために大気に露出することもできる。しかしながら、システム３００は、低い温度に保持することができる任意のベースプレート３８０を含む。ベースプレート３８０に接触したままで装置３１０の下部を保持することによって、それは、装置３１０が処理中に回転するときに加熱サイクル間で処理チャンバ３５０のサンプル材料を冷却することの役に立つことが可能である。ベースプレート３８０が熱制御の役に立つために用いられるならば、ベースプレートと装置３１０との間の熱伝導率を改善するためにベースプレート３８０の近傍に金属層を組み入れている装置３１０を用いることは、有用でありうる。
【０１００】
その他のシステムでは、ベースプレート３８０を通して処理チャンバの加熱および冷却の両方を促進することが望ましいであろう。例えば、加熱および冷却は、処理チャンバ３５０のそれぞれの下にあるベースプレート３８０に熱電モジュール（例えば、ペルチエ素子、抵抗加熱装置、等）を組み入れることによって容易にすることができる。熱電モジュールは、処理チャンバ３５０の下に配置されたリングの形式で供給することができるかまたは多数の個々の熱電モジュールは、ベースプレート３８０に関連して用いることができる。ベースプレート３８０を用いる処理チャンバ３５０の加熱は、処理チャンバ３５０のより速い加熱および／またはより均一な温度分布を供給するために電磁エネルギー源３７０を用いて加熱に関連して実行することができる。それゆえに、サンプル材料温度に対する制御は、処理チャンバ３５０に電磁エネルギーを同時に受け渡しかつその上に処理チャンバ３５０が配置される熱電モジュールの温度を制御することによって達成することができる。
【０１０１】
また、図９に示すシステム３００は、流体源３８２の形式、例えば、装置３１０の表面に導くことができる加圧空気またはその他の適当な流体の任意の追加温度制御機構も含む。用いられる流体は、所望の温度に加熱または冷却することができる。上方および下方温度間でサンプル材料をサイクルすることが望ましいところでは、流体は、下方温度に供給することができる。装置３１０の一つの表面だけに導くように示されているが、望ましいならば流体は、装置の両面に導くことができるということが理解されるであろう。
【０１０２】
また、システム３００は、処理チャンバ３５０のサンプル材料の処理の結果を検出するために設けられる検出システム３９０のような様々なその他のコンポーネントも含むことができる。例えば、検出システムおよび方法は、装置３１０が回転するときにチャンバにおける蛍光反応生成物を検出するために処理チャンバ３５０のアクティブインタロゲーションを含むことができる。検出は、質的または量的でありうる。その他の検出システムは、例えば、処理チャンバ３５０における材料の温度またはその他の特性を監視するために設けることができる。
【０１０３】
熱サイクリング方法が実行されるときに、処理チャンバ３５０内の温度は、チャンバ３５０へのエネルギーの適用を制御するために監視することができる。装置３１０のサンプル材料温度を制御するために操作できる変数中には、レーザまたはその他の光源の強度、（レーザまたはその他の光源の処理チャンバのそれぞれの冷却レートおよび休止時間に影響を及ぼすことができる）装置３１０の回転速度、ベースプレート３８０（またはベースプレート３８０に配置された熱電モジュールのようなコンポーネント）の温度、流体源３８２の温度および圧力を含む。
【０１０４】
装置３１０が非排気式分配システムを含むならば、加熱中に装置３１０を回転することの別の利点は、サンプル材料の温度が上昇しかつ蒸気が形成されると、それは、上流に向って、即ち、（分配システムへの唯一の開口が配置される）装置３１０の回転の軸に向って移動しなけらばならないということである。しかしながら、チャンバ３５０の外側に一度出たならば、熱エネルギーが放散し、蒸気を凝縮させる。次いで、凝結されたサンプル材料は、回転によって供給される遠心力によりサンプルチャンバ３５０に戻される。最終結果は、気化をもたらしうる急速な加熱中でも、サンプル材料が、殆の部分に対して、処理チャンバ３５０に保持されるということである。
【０１０５】
図９Ａおよび９Ｂは、電磁エネルギーを吸収する材料で構築されるのが好ましい少なくとも一つの熱構造体３８４’を含む代替ベースプレート３８０’を示す。熱構造体３８４’は、熱構造体３８４’の加熱または冷却がそれらの処理チャンバにおいて対応する温度変化をもたらすことができるように（図９Ｂ参照）装置３１０’の処理チャンバの少なくとものあるものに熱連通である。図示した実施形態では、熱構造体３８４’は、装置３１０’の底面およびそれに含まれる処理チャンバの少なくともあるものと接触して配置される。
【０１０６】
熱構造体３８４’は、図示した実施形態では、装置３１０’から熱構造体３８４’の反対側に配置される、電磁エネルギー源３７０’によって加熱されるのが好ましい。電磁エネルギー源３７０’は、熱構造体３８４’の底面に電磁エネルギーを導く。熱構造体３８４’は、ソース３７０’からの電磁エネルギーの少なくともあるものを吸収しかつ（熱構造体３８４’の温度が増大するように）その電磁エネルギーを熱エネルギーに変換する。熱構造体３８４’の熱エネルギーは、主に伝導によって装置３１０’と熱構造体３８４’との間で転移される。
【０１０７】
ベースプレート３８０’は、二つの熱構造体３８４’を伴って示されるが、ベースプレート３８０’は、熱エネルギーを装置３１０’の選択された処理チャンバにまたはそれらから転移するために必要なあらゆる数の熱構造体３８４’を含むことができるということが理解されるであろう。更に、一つよりも多くの熱構造体３８４’が設けられるところでは、異なる個々の熱構造体３８４’間でかなりの量の熱エネルギーが転移されないように熱構造体３８４’は、互いに独立であるということが好ましい。
【０１０８】
電磁エネルギー源３７０’は、一度に一つの熱構造体３８４’だけに電磁エネルギーを供給する形式でありうるか、またはそれは、二つ以上の熱構造体３８４’を同時に加熱することができるように構成されうる。異なる時間に異なる熱構造体３８４’の加熱が望ましいならば、選択された時間、等に必要な熱構造体３８４’に電磁エネルギーを供給するシャッタリングシステムを供給するために、それが加熱される熱構造体３８４’に対向して配置されるように単一のエネルギー源３７０’を移動するために、各熱構造体３８４’専用の別個の電磁エネルギー源３７０’を供給することが望ましいであろう。
【０１０９】
熱構造体３８４’は、十分な熱伝導率を有しかつ電磁エネルギー源３７０’によって発生された電磁エネルギーを吸収する材料を供給することにより、様々な材料で構築することができる。更に、熱構造体３８４’に用いられる材料は、熱キャパシタンス効果を供給するために十分な熱容量を有するということが望ましい。例は、それらに限定されないが、アルミニウム、銅、金、等を含む。熱構造体３８４’が、それら自体、十分なレートで電磁エネルギーを吸収しない材料で構築されるならば、熱構造体３８４’は、エネルギー吸収を改善する材料を含むことが好ましい。例えば、熱構造体３８４’は、、カーボンブラック、ポリピルロール、インク、等のような電磁エネルギー吸収材料で被覆することができる。
【０１１０】
電磁エネルギー源３７０’に関連して熱構造体３８４’を用いることの一つの可能性がある利点は、電磁エネルギー源と装置３１０’の処理チャンバ内に配置された試薬またはその他の材料との間の適合性を改善することができるということである。熱構造体３８４’は、ソース３７０’によって生成された電磁エネルギーに対して不透明であるのが好ましい。その結果、処理チャンバ内の材料は、ある場合には、所望の反応に対して不利益でありうる電磁エネルギーへの直接露出から実質的に保護することができる。
【０１１１】
熱構造体３８４’は、サブプレート３８６’の上部面に配置されるように示されているが、熱構造体３８４’を組み入れるあらゆる適当な設計を用いることができるということが理解されるであろう。例えば、熱構造体３８４’は、サブプレート３８６’に埋め込むことができるかまたは（例えば、一連のラジアル支柱またはその他の構造体によって相互接続される熱構造体３８４’を有する）サブプレート３８６’を設けることができない。しかしながら、サブプレート３８６’が用いられるところでは、それは、所望の熱的加熱効果を供給するために電磁エネルギーが熱構造体３８４’に到達することができるように、電磁エネルギーに対して透過的であるのが好ましい。
【０１１２】
代替的に、サブプレート３８６’は、電磁エネルギー源３７０’によって供給される電磁エネルギーに熱構造体３８４’の選択された部分を露出する開口を含むことができる。サブプレート３８６’が熱構造体３８４’の底面を露出するための開口を含むところでは、サブプレート３８６’の材料は、電磁源３７０’からの電磁放射に対して不透明でありうる。
【０１１３】
熱構造体３８４’は、（もしあれば）熱構造体３８４’の限定された量の熱エネルギーだけがサブプレート３８６’に転移されるようにサブプレート３８６’から比較的熱的に分離されることが更に望ましい。その熱的分離は、例えば、限定された量の熱エネルギーだけを吸収する材料、例えば、高分子、等のサブプレート３８６’を製造することによって達成することができる。
【０１１４】
また、ベースプレート３８０’は、熱構造体３８４’の温度を検出するためのセンサを任意に含むことができる。図９Ａおよび９Ｂは、熱構造体３８４’と接触して配置された二つのセンサ３８８’を示しかつセンサ３８８’からの情報は、熱構造体３８４’の加熱および冷却の両方に対するシステム制御の一部として電磁エネルギー源３７０’によって供給されるエネルギーの量を制御するためまたはベースプレート３８０’の回転のレートおよび／または継続時間を制御するために用いることができる。代替的に、熱構造体温度または装置３１０’の処理チャンバ内の温度は、例えば、赤外線放射、等によって遠隔的に監視することができる。
【０１１５】
図９Ａおよび９Ｂのベースプレート３８０’は、実質的に連続した環状リングの形式の熱構造体３８４’を含むが、熱構造体３８４’は、伝導によって加熱されるような装置３１０’の処理チャンバの下に配置された、一連の不連続熱素子、例えば、円、正方形として代替的に供給することができる。しかしながら、連続リング熱構造体の一つの利点は、各熱構造体３８４’の温度が加熱中に平衡することができ、それによって、連続的熱構造体の上に配置された全ての処理チャンバに対するチャンバトゥチャンバ温度均一性を潜在的に改善する、ということである。
【０１１６】
ベースプレート３８０’を用いる方法は、多くの態様において、ベースプレート３８０’の熱構造体３８４’に導かれる電磁エネルギー源３７０’の追加を伴う、上述したシステム３００の使用に類似する。電磁エネルギー源３７０’によって供給されるエネルギーは、（例えば、ソース３７０’のパワー出力を変化させること、シャッターシステムを供給すること、等によって）処理チャンバにおいて所望の温度を得るために制御することができる。
【０１１７】
ベースプレート３８０’の熱構造体３８４’を用いる処理チャンバの加熱は、装置３１０’における処理チャンバのより速い加熱および／またはより均一な温度分布を供給するために装置３１０’の上に配置された電磁エネルギー源を用いる加熱に関連して実行することができる。かかるシステムおよび方法では、処理チャンバが熱構造体３８４’を用いて下からの熱エネルギー伝導によって同時に加熱される間に、電磁放射を処理チャンバに直接受け渡すことができる（図９に示すシステムおよび方法を参照）。別の代替では、装置３１０’の処理チャンバは、熱構造体３８４’だけを用いて、即ち、装置３１０’の上に配置された電磁エネルギー源３７０を、例えば、用いて処理チャンバに直接電磁エネルギーを導くことの必要性なしに、加熱することができる。
【０１１８】
図９Ｃに示したさらに別の変形では、ベースプレート３８０’’の底部が示される。一連の開口３８３’’は、支柱３８５’’によって分離された開口３８３’’を有するベースプレート３８０’’の底部に供給される。熱構造体３８４’’の底面は、上述したように熱構造体３８４’’に導かれた電磁エネルギーを吸収しかつ熱エネルギーに変換することができるように開口３８３’’内に露出される。
【０１１９】
また、図９Ｃに示されるのは、熱構造体３８４’’に取付けられるかまたはその内に埋め込まれる熱電モジュール３８８’’である。熱電モジュール３８８’’は、例えば、ペルチエ素子、抵抗加熱装置、等の形式で供給することができる。多数の熱電モジュール３８８’’が示されているが、単一の熱電モジュールを代替的に設けることができる。
【０１２０】
ベースプレート３８０’’により、熱構造体３８４’の温度に対する制御は、熱電モジュール３８’’の温度だけまたは熱構造体３８４’の底面に導かれる電磁エネルギーとの組合せで制御することによって達成することができる。熱構造体３８４’’の温度が熱電モジュール３８８’’だけの温度を制御することによって制御されるようなところでは（即ち、熱構造体３８４’’が、熱構造体３８４’’の底面に導か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って加熱されないようなところでは）、熱構造体３８４’’を製造するために選択された材料は、電磁エネルギーを吸収するために材料の機能に対して与えられた考慮なしで、それらの熱伝導率に基づき選択することができる。適当な材料は、それらに限定されないが、例えば、（例えば、アルミニウム、金、銅、等のような）金属を含むことができる。
【０１２１】
熱電モジュール３８８’’を熱構造体３８４’’との組合せることによって、利点は、熱構造体３８４’’が、個々の熱電モジュール３８８’’の動作特性における変動を平衡させるためのシンクとしての役目をするときに改善された温度均一性の形式で得ることができる。
【０１２２】
熱電モジュール３８８’’は、熱構造体３８４’’の上に配置された装置の処理チャンバにおけるサンプル材料の温度を制御することにおける別のオプションを供給する。熱電モジュール３８８’’は、３つの熱源を供給するために電磁エネルギーを処理チャンバに導くことおよび熱構造体３８４’’に電磁エネルギーを導くことに加えて用いることができる。代替的に、熱電モジュール３８８’’は、ベースプレート３８０’’の上に配置された装置の処理チャンバを加熱するためだけに用いることができるかまたはそれらは、熱構造体３８４’’の底面に導かれた電磁エネルギーの欠如において）装置の処理チャンバへの直接的な電磁エネルギーの受け渡しに関連して用いることができる。
【０１２３】
最終結果は、処理チャンバに直接的に電磁エネルギーを供給する機能、装置の処理チャンバへの伝導のために衝突する電磁エネルギーを熱エネルギーに変換することができる熱構造体、および熱構造体（および、その結果、熱構造体に熱連通するあらゆる処理チャンバ）の温度を制御するためにその温度を制御することができる熱電モジュールを有しているシステムである。その結果、ベースプレートに配置された装置の処理チャンバ内のサンプル材料に対する温度制御は、様々な方法で達成することができる。
【０１２４】
本発明による代替装置４１０の部分断面図を示す、図１０をここで参照すると、温度感知材料４５４は、装置４１０の処理チャンバ４５０内に配置することができる。可能性がある温度感知材料４５４の中では、熱変色性染料、温度−感知蛍光材料、比色相転移を有する液晶材料、等を組み入れる構造体である。これらの材料が処理チャンバ４５０におけるあらゆるサンプル材料と直接接触しかつ、図示した実施形態では、温度感知材料４５４は、処理チャンバ４５０の少なくとも一部分を取り囲むということが望ましい。しかしながら、かかる温度感知材料４５４を供給するための多くのその他の構造および技法は、図１０に図示されたものに対して置き換えることができる。例えば、基板４３０または第１の層４３０の一部分は、温度感知材料でドープまたは覆うことができる。
【０１２５】
別の可能性がある温度感知材料の使用が図１０Ａに示され、そこでは、液晶材料（この例では薄膜の形式で供給される）は、温度フィードバック情報を供給するための設けられる。例えば、２℃の比較的狭い比色相転移窓を有するある液晶材料が利用可能である。かかる狭い転移窓温度センサは、例えば、熱処理システムにおける選択された低および高温度を監視するために用いることができる。より広い転移窓を有するその他の液晶材料は、上限と下限インジケータとの間におけるそれらの色彩変化を監視することができる。液晶材料の一つの可能性がある利点は、例えば、分光光度計を用いて色彩変化を検出することによって、それらの示した色彩変化を遠隔的に、即ち、材料に接触することなく、監視することができるということである。
【０１２６】
液晶材料を組み込んでいる薄膜は、図１０に関して上述したように処理チャンバのサンプル材料と接触して配置することができる（参照番号４５４を参照）。図１０Ａに示した別の代替において、液晶薄膜４５４’は、処理チャンバ４５０’の下に配置される熱構造体４８４’に配置される（熱構造体４８４’があるところ、例えば、図９Ａ〜９Ｃに関して上述したものに構造が類似する）。かかるシステムでは、薄膜４５４’は、熱構造体４８４’への電磁エネルギーの受渡しを制御する非接触温度サーボ−制御システムの正確さを確認するために用いることができる。例えば、低温インジケータは、選択された低温（例えば、約５０℃から約５２℃）を監視するために用いることができ、高温インジケータは、選択された高温（例えば、約９４℃から約９６℃）を監視するために用いることができ、かつブロードレンジインジケータ（例えば、約５０℃から約１００℃）は、選択された低温と高温との間の熱構造体４８４’の温度を監視するために用いることができる。ブロードレンジインジケータに対する一つの代替は、低温インジケータと高温インジケータとの間で間隔を置いて配置される一連のより狭いインジケータである。
【０１２７】
液晶薄膜温度インジケータは、温度フィードバックの単独のソースとして用いることができるか、またはそれらは、正確さを確認するためにおよびそうでなければ例えば、上述した熱電対のような、その他の温度センサを較正するために用いることができる。
【０１２８】
図１１は、電磁エネルギー受容材料５５６が処理チャンバ５５０の近傍に配置されるような本発明による（部分断面図で）別の装置５１０を示す。電磁エネルギー受容材料５５６が処理チャンバ５５０のサンプル材料と直接接触することが望ましくかつ、図示した実施形態では、電磁エネルギー受容材料５５６は、処理チャンバ５５０の少なくとも一部分を取り囲む。しかしながら、電磁エネルギー受容材料５５６を供給する多くのその他の構造体および技法は、図１１に示したものに対して置き換えることができる。例えば、基板５２０または第１の層５３０の一部分は、電磁エネルギー受容材料で覆うことができる。
【０１２９】
それが一つの形式または別の形式の電磁放射を熱エネルギーに変換することができるように構成されるとの条件で、電磁エネルギー受容材料５５６は、様々な形式を取ることができる。次いで、その熱エネルギーは、例えば、伝導によって、処理チャンバ５５０のサンプル材料に伝えることができる。適当な材料の例は、米国特許第５，２７８，３７７号公報；米国特許第５，４４６，２７０号公報；米国特許第５，５２９，７０８号公報；および米国特許第５，９２５，４５５号公報に記述されたものを含むことができる。電磁エネルギー吸収材料を用いている熱処理は、例えば、米国特許第５，７２１，１２３号公報に記述されている。
【０１３０】
電磁エネルギー受容材料５５６を用いることの利点は、装置５１０との物理的接触なしで装置５１０のサンプル材料を加熱することができるということである。例えば、電磁エネルギー受容材料５５６が無線周波数（ＲＦ）放射に敏感であるならば、処理チャンバ５５０が所望の加熱を得るために十分な時間に対してＲＦフィールド内に存在するように装置５１０を回転することができる。同様な非接触加熱は、マイクロ波放射、等で得ることができる。しかしながら、電磁放射が供給される形式は、処理チャンバ５５０内に配置されたサンプル材料と共存できるべきであるということが理解される。
【０１３１】
電磁エネルギー受容材料は、例えば、染料分子、カーボン分散、ダイヤモンド形カーボン、ポリピリロールのような電導性ポリマーのような可視、近赤外線（ＮＩＲ）および遠赤外線領域の光を吸収する吸収体を含むことができる。吸収体は、構造体の壁に覆われた薄膜の形式で作ることができ、マイクロカプセル内に組み込むことができ、ビードの表面に被覆することができまたは発泡（フォーム）の形式、またはチャンバの外部へのかかる材料のコーティングによって熱近似値を有する構造体であり、チャンバ間の介在材料が熱的に伝導である。
【０１３２】
例えば、ＮＩＲ染料またはその他の吸収体で充満されたポリカーボネート薄膜は、溶剤キャスティングによって準備することができる。これらの薄膜は、処理チャンバへの結合によって、または処理チャンバにおける薄膜の本来のキャスティングによって装置に組み込むことができる。別の可能性がある実施形態は、それらに限定されないが、高分子有機または無機材料で作られた、マイクロカプセル、中空ビード、等のような、マトリックスのカプセル型吸収分子を用いることである。
【０１３３】
また、カーボンベースシステムは、薄膜、例えば、ダイヤモンド状カーボン（ＤＬＣ）として用いることもできる。ＤＬＣは、ポリカーボネートのような基板上へのプラズマ支援形化学蒸着法によって成長させることができる。処理チャンバは、例えば、パターン化されたＤＬＣ薄膜を生成するために、マスク式処理手順によって、例えば、ＤＬＣ薄膜で覆うことができる。
【０１３４】
図１２は、装置５１０が装置を軸５１２の回りに回転させるスピンドル５１４に配置される別のシステム５００を略図的に示す。装置５１０は、サンプル材料が例えば、上述したような分配チャネルまたはその他の適当な技法および／または構造体によって分配される処理チャンバ５５０を含む。
【０１３５】
処理チャンバへのサンプル材料の分配の後、個々のチャンバ５５０は、装置５１０における電磁エネルギー受容材料を加熱するために、適当な電磁エネルギー、例えば、電磁エネルギー源５７０によって供給される、ＲＦ、マイクロ波、等によって選択的に加熱することができる。次いで、電磁エネルギー受容材料は、熱エネルギーを処理チャンバ５５０のサンプル材料に伝えることができる。電磁エネルギー源５７０は、上記システム３００に関して上述したように連続的または断続的に供給することができる。また、システム３００に関して説明したもののような様々な冷却および検出機構（図９参照）も、システム５００に組み込むことができる。
【０１３６】
図１３〜１６は、本発明による装置の別の実施形態を示す。装置６１０の部分は、様々な平面および部分断面図で示される。一般的に、装置６１０は、例えば、図１に示したようなものに類似するディスクの形式であるのが好ましい。装置６１０は、様々な構造体が形成されるコア６２０を含む。第１のカバー層６３０は、コア６２０の第１の主要側面６２２に取付けられかつ第２のカバー層６４０は、コア６２０の第２の主要側面６２４に取付けられる。図１３〜１６は、一組の相互接続された処理チャンバおよび図１の装置１０に接続してアレイされた処理チャンバ５０に類似する方法で装置６１０について何回も複製することができるその他の特性を図示する。相互接続された処理チャンバおよびその他の特性の各組は、装置６１０の回りに一般的に放射状に配置された多数の処理チャンバアレイで、処理チャンバアレイを形成するものとして記述することができる。
【０１３７】
図１３は、取り外された第２のカバー層６４０を有するコア６２０の第２の主要側面６２４の平面図である、図１４の線１３−１３に沿って取られた処理チャンバアレイの一つを含んでいる装置６１０の一部分の部分断面図である。図１５は、取り外された第１のカバー層６４０を有するコア６２０の第１の主要側面６２２の平面図である、図１６の線１５−１５に沿って取られた装置６１０の一部分の部分断面図である。
【０１３８】
第１のカバー層６３０は、上述した様々な構造の複数の副層６３２、６３４、および６３６を含むことができる。第１のカバー層６３０は、上述した実施形態で説明したような反射副層（例えば、金属、高分子、等）を含むのが好ましい。第２のカバー層６４０は、例えば、その両方が選択された波長の電磁エネルギーに対して光学的に透明であるかそうでなければ透過である、接着剤６４２および基板６４４を含むことができる。
【０１３９】
コア６２０で形成される特性の中では、図示した実施形態では、（その一部が図１３〜１６に示される）環状リングの形式である、装填チャンバ６６２ａである。装填チャンバ６６２ａは、チャネル６６０ａを通って第１のまたは内側処理チャンバ６５０ａに流体連通する。装填チャンバ６５０ａは、その中心の回りの装置６１０の回転が装填チャンバ６６２ａに配置された材料をチャネル６６０ａを通って内側処理チャンバ６５０ａに向って移動させるように内側処理チャンバ６５０ａよりも装置６１０の中心の近くに配置されることが一般的に好ましい。
【０１４０】
また、コア６２０は、材料が熱的に処理される別のチャンバでありうる、中間処理チャンバ６５０ｂのような、第１の主要表面６２２に形成される特性も含む。代替的に、中間処理チャンバ６５０ｂは、別の機能を実行する、例えば、内部処理チャンバ６５０ａからそれに受け渡された材料をフィルタするために設けることができる。中間処理チャンバ６５０ｂは、図示した実施形態では、コア６２０の第１の主要表面６２２に形成される、チャネル６６０ｂ通して第２の装填チャンバ６６２ｂに流体連通することができる。
【０１４１】
内部処理チャンバ６５０ａおよび中間処理チャンバ６５０ｂは、チャネル６６０ｃおよびバイア６６０ｄによって接続される。チャネル６６０ｃは、内部処理チャンバ６５０ａからバイア６６０ｄまで延伸し、そしてまた、中間処理チャンバ６５０ｂまで延伸する。チャネル６６０ｃおよび／またはバイア６６ｄは、内部処理チャンバ６５０ａと中間処理チャンバ６５０ｂとの間の材料の動きに対する正確な制御が望ましいならば処理チャンバ間に配置されたバルブ構造体を含むのが好ましい。バルブ構造体は、多数の形式、例えば、熱プラグ（例えば、ワックス、等）または望むときに開くことができるその他の構造体を取ることができる。代替的に、バルビングは、チャネル６６０ｃおよび／またはバイア６６０ｄを通って移動するために材料の抵抗を克服するためにディスクの回転速度を変化させることによって供給することができる。
【０１４２】
また、中間処理チャンバ６５０ｂは、内部処理チャンバ６５０ａと中間処理チャンバ６５０ｂを接続するために用いたものに類似する方法でバイア６６０ｅおよびチャネル６６０ｆによって外部処理チャンバ６５０ｃに接続される。また、バイア６６０ｅおよび／またはチャネル６６０ｆは、そのように望むならばバルブ構造体を含むことができる。
【０１４３】
チャンバ６５０ａ、６５０ｂ、および６５０ｃを含んでいる処理チャンバアレイは、装置６１０の中心、即ち、装置がそのまわりに回転される点から一般的に放射状に配置されることが好ましい。その結果、装置６１０の回転は、内部処理チャンバ６５０ａから中間処理チャンバ６５０ｂまで、そして、最終的に、外部処理チャンバ６５０ｃまで、材料を連続的に移動するために用いることができる。望むように処理チャンバを通して材料を移動することによって、選択された処理は、装置６１０の処理チャンバアレイ内で逐次的に実行することができる。
【０１４４】
また、装置６１０のチャネルおよびバイアは、機能を実行するために必要なフィルタまたはその他の構造体／材料を含むこともできるということが望ましい。例えば、多孔質捕獲プラグ６７０は、バイア６６０ｅ内に配置することができる。多孔質捕獲プラグ６７０は、装填チャンバ６６２ｂから中間処理チャンバ６５０ｂに移動するフィルタ材料を有利に捕獲することができる。例えば、ビード型サイズ排除物質の形式のフィルタリング材料を分配することが望ましい。かかる材料は、装填チャンバ６６２ｂに供給されたときに流体内に混入することができる。装置６１０が回転されるときに、混入されたビーズは、チャネル６６０ｂを通して中間処理チャンバ６５０ｂまで動かすことができる。バイア６６０ｅの多孔質捕獲プラグ６７０は、ビーズを運んでいる流体を通させるがビーズが通過することを阻止し、それによってビーズを処理チャンバ６５０ｂ内に捕獲する。
【０１４５】
処理チャンバ６５０ｂ内のフィルタリング材料を捕獲するために用いられる多孔質捕獲プラグ６７０の特定な利点は、チャンバ６５０ｂに分配されたフィルタ材料は、処理されるサンプル材料の特性に基づき使用時点で選択することができるということである。チャンバ６５０ｂに分配されたフィルタリング材料が、例えば、サイズ排除ビーズであるところでは、ビーズの特性は、例えば、一般的に長いＰＣＲ生成物を外部処理チャンバ６５０ｃまで通過させると同時に一般的に短いＰＣＲプライマーを除去するために選択することができる。プライマーおよびＰＣＲ生成物のサイズは、各応用で変化しうるしかつ処理チャンバ６５０ｂに対する適当なサイズ排除材料を選択するために機能は、特に有利でありうる。
【０１４６】
例えば、図１３〜１６に図示したそれらのような処理チャンバアレイを有する本発明の装置は、例えば、装置の処理チャンバアレイ内の開始サンプル材料の増幅によって開始サンプル材料の統合処理を供給するために用いることができる。処理チャンバアレイのそれぞれは、（遠心力がチャンバからチャンバに逐次的に流体を移動することができるように）装置に一般的に放射状に配置されるのが好ましい多数のチャンバを含む。各アレイ内のチャンバは、ある実施形態では、望むように動きを制御するためのバルブ構造体を含むことができるチャネルまたはその他のコンジットを用いて流体連通である。
【０１４７】
処理チャンバアレイで実行することができる統合処理の一例は、装填チャンバ７６２が例えば、開始サンプル材料を受け取るために設けられる図１７に略図的に図示される。アレイおよびアレイを用いる一つの説明的方法を以下に記述する。説明的方法は、所望の最終生成物を得るためにＰＣＲ増幅、それに続いてサンガーシーケンシングを含む。しかしながら、処理のこの組合せは、説明のためだけであることを意図しかつ本発明を限定するように解釈されるべきではない。
【０１４８】
開始サンプル材料、例えば、溶解血球は、チャンバ７６２に供給される。フィルタ７６３は、それが装填チャンバ７６２から第１の処理チャンバ７５０ａまで移動するときに開始サンプル材料をフィルタするために供給されるのが好ましい。しかしながら、フィルタ７６３は、任意でありかつ開始サンプル材料の特性により要求されない。
【０１４９】
第１の処理チャンバ７５０ａは、供給された、例えば、チャンバ７５０ａのそれぞれにドライダウンされたような適当なＰＣＲプライマーを含むのが好ましい。チャンバ７５０ａのそれぞれは、開始サンプル材料で実行される研究の特質により同じプライマーまたは異なるプライマーを含むことができる。サンプルを装填するために処理チャンバ７５０ａにプライマーを供給することに対する一つの代替は、（もし存在するならば、プライマーがフィルタ７６３を通過することが可能であると仮定して）開始サンプル材料を有する装填チャンバ７６２に適当なプライマーを加えることである。
【０１５０】
処理チャンバ７５０ａに開始サンプル材料および要求されたプライマーを配置した後、処理チャンバ７５０ａにおける料は、選択された遺伝材料のＰＣＲ増幅に適する条件下で熱的にサイクルされる。
【０１５１】
ＰＣＲ増幅処理の終了後、第１の処理チャンバ７５０ａのそれぞれにおける材料は、増幅された材料から不要な材料、例えば、ＰＣＲプライマー、フィルタ７６３によって除去されなかった開始サンプルにおける不要な材料、等を除去するために別のフィルタチャンバ７５２ａ（各処理チャンバ７５０ａに対して一つのフィルタチャンバ７５２ａ）を通して移動させることができる。フィルタチャンバ７５２ａは、例えば、浸透ゲル、ビーズ、等（例えば、Ａｍｅｒｓｈａｍ Ｐｈａｒｍａｃｉａ Ｂｉｏｔｅｃｈ ＡＢ、Ｕｐｐｓａｌａ，Ｓｗｅｄｅｎから市販されているＭｉｃｒｏＳｐｉｎまたはＳｅｐｈａｄｅｘ）、のような、サイズ排除物質を含むことができる。
【０１５２】
フィルタチャンバ７５２ａにおけるサンプル材料の清掃後、第１の処理チャンバ７５０ａのそれぞれからのフィルタされたＰＣＲ増幅生成物は、例えば、第２の処理チャンバ７５０ｂにおいて直面する熱条件の適当な制御を通して第１の処理チャンバ７５０ａで増幅された遺伝材料のサンガーシーケンシングのために一対のマルチプレックスされた第２の処理チャンバ７５０ｂに移動される。
【０１５３】
所望の処理が第２の処理チャンバ７５０ｂで実行された後、処理された材料（それが処理チャンバ７５０ｂで実行された処理であるならばサンガーシーケンスされたサンプル材料）は、例えば、第２の処理チャンバ７５０ｂの生成物から染料またはその他の不要な材料を除去するために別の組のフィルタチャンバ７５２ｂを通して処理チャンバ７５０ｂのそれぞれから移動される。次いで、フィルタされた生成物は、それを除去することができる出力チャンバ７５０ｃにフィルタチャンバ７５２ｂから移動される。
【０１５４】
図１３〜１６に図示した処理チャンバアレイによるように、また、図１７に図示したアレイのような処理チャンバアレイは、装置の回転が装填チャンバ７６２から出力チャンバ７５０ｃに向かって材料を移動するように装置に一般的に放射状に配置されることが好ましい。より好ましくは、材料が回転中に生じた遠心力によってアレイを通して移動できるように回転の軸の最も近傍に配置された各アレイの装填チャンバ７６２を伴って、図１７に図示された二つ以上の処理チャンバアレイが単一の装置に配置されることが好ましい。代替的に、アレイは、遠心力が装填チャンバ７６２から出力チャンバ７５０ｃに向かって材料を移動するようにアレイを含んでいる装置の回転を許容する方法で保持される装置に配置することができる。また、遠心力を用いて処理チャンバにサンプル材料を装填することは、例えば、米国特許出願第０９／７１０，１８４号に記述されている。
【０１５５】
図１７に図示した統合処理チャンバアレイの様々な利点は、単一の装置における生の開始サンプル材料から分離されたシーケンス生成物に移動するための機能から生じる。それらの利点の中では、小さいボリュームの材料で作業しているときに問題でありうる（ピペットで計ること、等による）物理的転移の回数の低減である。別の利点は、複数の並列処理は、同時に実行することができ、処理結果の正確さに関して確信のあるレベルの可能性がある改善を供給するということである。更に、処理チャンバが例えば、熱サイクリング、等に関して同じ条件を見ることを確実にする制御の強化されたレベルが存在しうる。
【０１５６】
図１８〜２０は、各処理チャンバアレイ内の処理チャンバを分離するバルブを組み入れている本発明による装置および方法の別の実施形態を図示する。図示した装置８１０は、上記図１３〜１６に図示した実施形態に関して記述したものに類似する方法で複数の処理チャンバアレイを含む。処理チャンバアレイの一つは、図１９の拡大断面図に示される。
【０１５７】
装置８１０は、基板８２０の第１の主要側面８２２に取り付けられた第１のカバー層８３０および基板８２０の第２の主要側面８２４に取り付けられた第２のカバー層８４０を含む。基板８２０およびカバー層８３０および８４０は、それらに限定されないが、接着剤、溶接（化学および／または熱）、等を含んでいる適当な技法によって取り付けることができる。
【０１５８】
また、装置８１０は、装置８１０の中心の開口８１２の外縁の周りに形成された多数のキースロット８１４の形式で上述したような位置決めシステムの一実施形態を図示する。キースロット８１４は、装置８１０を回転させるために用いられる、例えば、スピンドルに形成された相補的構造体と協同することができる。それゆえに、キースロット８１４は、かかるスピンドル上の装置８１０の回転位置を維持するために用いることができる。複数のキースロットル８１４が示されているが、スピンドルに装置８１０の回転位置を固定するためにたった一つのかかるスロット８１４を必要とするということが理解されるであろう。
【０１５９】
第１のカバー層８３０は、均質でありうるかまたはそれは、上述したような複数の副層を含みうる。第１のカバー層８３０は、上述したように選択された波長の電磁エネルギーに対して反射的であることが好ましい。第２のカバー層８４０は、例えば、その両方が光学的に透明またはそうでなければ選択された波長の電磁エネルギーに対して透過である、キャリヤレイヤーに接着剤を含むことができる。
【０１６０】
基板８２０に形成された特性の中では、図示した実施形態では、環状リングの形式である、装填チャンバ８６０である。また、処理チャンバアレイのそれぞれは、内部または第１の処理チャンバ８５０ａおよび装置８１０の中心から放射状にさらに外に配置された外部または第２の処理チャンバ８５０ｂも含む。
【０１６１】
装填チャンバ８６０は、チャネル８６２を通して内部処理チャンバ８５０ａに流体連通している。その結果、その中心の回りの装置８１０の回転は、サンプル材料を装填チャンバ８６０からサンプル材料の第１の熱処理が実行されうる第１の処理チャンバ８５０ａに強制的に移動させる。
【０１６２】
また、装置８１０は、内部および外部処理チャンバ８５０ａおよび８５０ｂの間に配置されかつそれらを分離しているバルブ８７０も含む。バルブ８７０は、第１の処理チャンバ８５０ａから第２の処理チャンバ８５０ｂへのサンプル材料の移動を防ぐために装置８１０がユーザに供給されるときには通常閉じられている。
【０１６３】
バルブ８７０は、一つの側面でチャネル８８２を通して内部処理チャンバ８５０ａに流体連通しかつ反対側でチャネル８８４を通して外部処理チャンバ８５０ｂに流体連通するバイア８８０内に配置されるのが好ましい。バイア８８０は、それが図示したように基板８２０の第１の主要表面８２２と第２の主張表面８２４との間に拡がるように形成されるのが好ましい。
【０１６４】
バルブ８７０は、それが完全な状態のままになっているときに流体が処理チャンバ８５０ａと８５０ｂとの間で移動することを防ぐ不浸透バリヤー８７２を含む。不浸透バリヤー８７２は、基板８２０から識別できるのが好ましい、即ち、基板８２０に用いられた材料とは異なる材料で作られるのが好ましい。基板８２０および不浸透バリヤー８７２に対して異なる材料を用いることによって、各材料は、その所望の特性に対して選択することができる。代替的に、不浸透バリヤーは、基板８２０と統合する、即ち、基板８２０と同じ材料で作ることができる。例えば、不浸透バリヤーは、基板８２０に単に成形することができる。そうであれば、それは、電磁エネルギーを吸収するためのその機能を強化するために覆うかまたは注入することができる。
【０１６５】
不浸透バリヤー８７２は、バリヤー８７２の材料が、処理チャンバで行われている反応または処理を妨げうる著しい副産物、無駄、等、の生成物なしでボイドを形成することが好ましいが、適当な材料で作ることができる。材料の好適な種類は、例えば、市販されているキャンライナーまたはバッグを製造するために用いられる薄膜のような、着色された配向型高分子薄膜である。適当な薄膜は、呼称４０６２３０Ｅとしてコネチカット州、ＤａｎｂｕｒｙのＨｉｍｏｌｅｎｅ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄから市販されている、１．１８ミル厚の、ブラックキャンライナーである。
【０１６６】
バルブ８７０の不浸透バリヤー８７２は、選択された波長の電磁エネルギーを吸収しかつそのエネルギーを熱に変換することが可能な材料を含み、不浸透バリヤー８７２にボイドの形成を結果としてもたらすことが更に好ましい。吸収材料は、不浸透バリヤー８７２内に含むかまたはその表面を覆うことができる。
【０１６７】
また、図１９に示したバルブ８７０は、不浸透バリヤー８７２の少なくとも一つの側面の近傍に配置された任意の浸透性支持体８７４も含む。支持体８７４は、不浸透バリヤー８７２を支持することに加えてフィルタリング機能を実行することができるが、処理チャンバ８５０ａと８５０ｂとの間を移動している流体に対して浸透性である。支持８７４が、装置８１０の普通の使用における流体の通過を阻止するために十分な力でバルブ８８０の表面に対して不浸透バリヤー８７２を強制することによってバルブ８７０をシールすることの役に立つためにある程度弾力があるということが好ましい。
【０１６８】
支持体８７４は、図１９に図示するように多孔性材料の形式で供給されるのが好ましい。多孔性支持体８７４は、バルブ８７０で用いた不浸透バリヤー８７２と同延であるのが好ましい。支持体の代替形式は、リング、スリーブ、またはバルブ８７０の不浸透バリヤー８７２の少なくとも一部を支持することができるその他の構造体または材料を含むことができる。
【０１６９】
ある実施形態では、多孔性支持体８７４がバルブ８７０の開放の役に立つためにおよび／または電磁エネルギーが底流をなしている流体、サンプル材料、等に到達することを阻止するために選択された波長の電磁エネルギーを反射するのが望ましい。
【０１７０】
多孔性支持体８７４は、不浸透バリヤー８７２との流体接触を低減または防ぐために疎水性であるのが好ましい。代替的に、多孔性支持体８７４は、バルブ８７０の不浸透バリヤー８７２との流体接触を促進するために疎水性であるのが好ましい。
【０１７１】
多孔性支持体に適切な材料の例は、それらに限定されないが、例えば、ジョージア州、ＦａｉｒｂｕｒｎのＰｏｒｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているもののような、焼結されたポリプロピレンおよび焼結されたポリエチレンプラグまたは薄膜を含んでいる、多孔性プラグまたは薄膜を含むことができる。また、不浸透バリヤー８７２は、支持構造体の必要なしに（例えば、圧力感応接着剤、シリコーン接着剤、エポキシ接着剤、熱溶接、等によって）位置に直接結合することができる。
【０１７２】
バルブ８７０は、不浸透バリヤー８７２にボイドを形成することによって開放される。ボイドは、適切な波長の電磁エネルギーによって形成することができる。適切な波長のレーザエネルギーを用いるのが好ましい。レーザエネルギーを用いることの可能性がある利点は、処理チャンバにおける材料を加熱するために用いた同じレーザは、処理チャンバを互いに流体連通に設置するために必要なボイドを形成するために用いることができる。
【０１７３】
図１９に図示したようにバイア８８０内にバルブ８７０の不浸透バリヤー８７２を設置することは更に望ましい。バイア８８０内に不浸透バリヤー８７２を配置しかつバイア８８０にある波長の電磁エネルギーを導くことは、バイア８８０の壁が、バリア８７２におけるボイドの形成の役に立つために電磁エネルギーの少なくともあるものを反射および／または集束するようなある利点を結果としてもたらすことができる。
【０１７４】
図１９Ａおよび１９Ｂは、装置８１０の一つ以上の処理チャンバアレイに接続するために用いることができる代替装填チャンバ８６０’を示す。装填チャンバ８６０’は、装置８１０が回転されるときに装填チャンバを空にすることの役に立つことができる煙突形状を有する。煙突形状の装填チャンバ８６０’のより広い終端は、（図１９Ａに図示しない）第１の処理チャンバに導くチャネル８６２’の方向に先細になっている装填チャンバ８６０’を有する回転の軸の最も近傍に配置されるのが好ましい。
【０１７５】
また、装填チャンバ８６０’は、任意のインレットポート８６４’および任意のベント８６６’も含む。これらの開口は、第２のカバー層８４０’に形成される。インレットポート８６４’は、装填チャンバ８６０’のボリュームに、例えば、ピペット先端を案内することの役に立つために先細にされるのが好ましい。ベント８６６’は、装填チャンバ８６０’がインレットポート８６４’を通って装填されるときにそれを通って空気が逃げることができる開口を供給することによってチャンバ８６０’を装填することの役に立つ。
【０１７６】
煙突形状の装填チャンバ８６０’の利点は、システムへの流体入力に対する制御を含む。装填チャンバ８６０’の形状は、トラップされた空気を低減するかまたは取り除くと同時に略１００％の充填を供給することができる。更に、装填チャンバ８６０’の形状は、チャネル８６２’へのサンプル材料の早過ぎる入力を低減または防ぐこともできる。
【０１７７】
図１９Ｃおよび１９Ｄは、装置８１０の一つ以上の処理チャンバアレイにおける一つ以上の処理チャンバに接続して用いることができる任意のシールシステムを示す。シールシステムは、基板８２０’によって、少なくとも部分的に、形成された処理チャンバ８５０’をカバーするカバー層８４０’に開口８４４’を含む。開口８４４’は、開口８４４’にわたるカバー層８４０’の内部表面８４２’に取り付けられるシール８４６’によって閉じられる。
【０１７８】
シール８４６’は、適切な技法、例えば、接着剤、溶接、熱シール、等によって内部表面８４２’に取り付けることができる。示して実施形態では、シール８４６’は、接着剤８４８’によってカバー層８４０’の内部表面８４２’に取り付けられる。また、その接着剤８４８’は、図１９Ｃおよび１９Ｄに示すようにカバー層８４０’を基板８２０’に取り付けるために用いることもできる。
【０１７９】
シールシステムの使用は、プローブ８４９’の先端がカバー層８４０’の内部表面８４２’への取り付けから離すようにシール８４６’を強制していることが示されるような図１９Ｄに示される。次いで、プローブ８４９’は、サンプル材料８５８’を加えるかまたは取り除くために処理チャンバ８５０’の内側にアクセスすることができる。プローブ８４９’は、カバー層８４０’の一部分だけからシール８４６’を離すように強制しているように示されるが、それは、カバー層８４０’からシール８４６’を完全に取り外すことができる。カバー層８４０’の開口８４４’が、処理チャンバ８５０’にプローブ８４９’の先端を案内する役に立つために例えば、図１９Ｃおよび１９Ｄに示されるように、先細にされることが好ましい。この案内特性は、ロボットのアンローディングシステムに関する使用に対して特に有用でありうる。
【０１８０】
シールシステムの一つの可能性がある利点は、プローブ８４９’が、処理チャンバ８５０’の内側にアクセスするために処理チャンバ８５０’を形成しているコンポーネントをカットすることを要求されないということである。
【０１８１】
装置８１０は、処理チャンバおよび／またはバルブに受け渡された電磁エネルギーを制御することに有用なインジケータ８９０ａ、８９０ｂ、８９２、および８９４を含む図２０に示した任意の制御パターンを含む。図示した実施形態では、制御パターンは、その他の適切な配置を代替的に用いることができるが、第１のカバー層８３０に配置される。
【０１８２】
制御パターンに用いられるインジケータは、関連処理チャンバおよび／またはバルブに受け渡される電磁エネルギーを示す少なくとも一つの特性を有する。特性は、サイズ、形状、カラー、または検出されかつ電磁エネルギーの受渡しを制御するために用いることができるその他の識別特性を含むことができる。図示した実施形態では、主要識別特性は、サイズおよび／または形状を含む。（例えば、装置８１０の周囲表面とのコントラス、装置８１０を通して形成されたボイドを感知すること、等に基づき）インジケータが光学的に検出されることが好ましい。
【０１８３】
図示した制御パターンは、内部処理チャンバ８５０ａのあるものに関連付けられた第１の組のインジケータ８９０ａおよび内部処理チャンバ８５０ａの残りのものに関連付けられた第２の組のインジケータ８９０ｂを含む。インジケータの組間の相違は、インジケータ８９０ｂよりも小さいインジケータ８９０ａを伴う、それらのサイズである。そのサイズは、各インジケータに関連付けられた処理チャンバに受け渡されたエネルギーの量を制御するために用いることができ、例えば、より大きなインジケータ８９０ｂは、それらの関連処理チャンバ８５０ａへのより多くのエネルギーの受渡しを結果としてもたらしうる。代替的に、異なるサイズのインジケータ８９０ａおよび８９０ｂは、（エネルギーの異なる波長を示している異なるインジケータのそれぞれにより）関連処理チャンバ８５０ａに受け渡された電磁エネルギーの波長を制御するために用いることができる。更に別の代替では、各処理チャンバに受け渡されたエネルギーの量および波長の両方は、関連インジケータの特性により変化しうる。
【０１８４】
それらのサイズおよび装置８１０の回転に基づくインジケータ８９０ａおよび８９０ｂを用いる一つの潜在的に望ましい方法は、関連インジケータの前縁が検出器を通るときに電磁エネルギーの受渡しを開始しかつ同じインジケータの後縁が検出器を通るときにそのエネルギーの受け渡しを中止することである。電磁エネルギーは、をサイクリングすることによってそのソースで制御することができるかまたは受渡しは、例えば、シャッター、回転ミラー、またはその他のシステムによって妨げられうる。
【０１８５】
インジケータ８９０ａおよび８９０ｂは、それぞれ処理チャンバ８５０ａの一つだけに関連付けられる。しかしながら、インジケータ８９２は、装置８１０のバルブ８７０の全てに関連付けられかつ上述したようにバルブ８７０を開くために必要な電磁エネルギーの受渡しを制御するために用いることができる。同様な方法で、複数の処理チャンバ８５０ａへの電磁エネルギーの受渡しは、あるシステムでは一つのインジケータにより達成することができる。
【０１８６】
インジケータ８９４は、外部処理チャンバ８５０ｂに関連付けられかつそれらの処理チャンバへの電磁エネルギーの受渡しを制御するために用いることができる。図示したように、インジケータ８９４の形状は、他のインジケータとは異なりかつそれらの異なる特性は、制御目的に対して用いることができる。
【０１８７】
図示した制御パターンにおけるインジケータは、処理チャンバまたはそれらが関連付けられるバルブとの位置決めで一般的に配置されるが、制御パターンは、そのように供給される必要はない。例えば、制御パターンは、装置８１０の表面の一部だけ、例えば、外部環状リングに発生しうる。
【０１８８】
別の代替では、制御パターンまたはその一部分は、装置８１０を用いてシステムのその他のコンポーネントを制御するために用いることができる。例えば、所望の生成物、温度、ｐＨ、等に対して処理チャンバを監視するために用いられる検出器のタイプを制御するインジケータを、例えば供給することができる。かかるインジケータは、バーコードの形式で供給することができる。
【０１８９】
図２１および２２は、装置９１０の別の構成を図示する。装置は、装置８１０に多くの態様において類似する。しかしながら、一つの相違は、基板９２０が上部層９２０ａと下部層９２０ｂとの間に配置されたバルブ層９７６を有する上部層９２０ａおよび下部層９２０ｂを含むことである。バルブ層９７６は、バルブ９７０ａおよび９７０ｂの不浸透ディスク９７２ａおよび９７２ｂを形成する。（互いに分離しかつ識別される）装置８１０のバルブ８７０の不浸透ディスク８７２とは異なり、不浸透ディスク９７２ａおよび９７２ｂは、異なるバルブ９７０ａと９７０ｂとの間に広がる同じバルブ層９７６の一部分で形成される。
【０１９０】
層９２０ａ、９２０ｂおよびバルブ層９７６は、適切な技法または技法の組合せによって一緒に取り付けることができる。例えば、それらは、接着剤で取り付け、（熱的、化学的、等）に溶接し、熱シールし、等することができる。バルブ層９７６は、装置９１０のバルブの全てまたはバルブのあるものだけの不浸透ディスクを形成するために用いることが望ましい。バルブ層９７６がバルブの全ての不浸透ディスクを形成するために用いられるならば、バルブ層９７６が装置９１０の主要表面と同延であることが望ましい。装置９１０の積層構造は、ウェブまたはその他の連続的製造処理の使用を許容することによって装置９１０の製造において利点を供給することができる。
【０１９１】
バルブ９７０ａおよび９７０ｂは、処理チャンバ９５０ａ、９５０ｂおよび９５０ｃを分離しかつチャンバ間のサンプル材料９５８の移動を制御するために用いられる。図２１に図示したように、サンプル材料９５８は、バルブ９７０ａの閉じた状態により処理チャンバ９５０ｂに流体連通していない処理チャンバ９５０ａに配置される。
【０１９２】
しかしながら、図２２では、バルブ９７０ａの不浸透バリヤー９７２ａは、バルブ９７０を含んでいるバイア９８０への適当な電磁エネルギー９７５の受渡し後にその中に形成されたボイド９７３を含む。そのボイドは、サンプル材料９５８を処理チャンバ９５０ａから処理チャンバ９５０ｂに移動させる。図示した実施形態では、処理チャンバ９５０ｂは、サンプル材料９５８が処理チャンバ９５０ｃまでのその通り道でそれを通るフィルタ材料９５９を含む。
【０１９３】
かかる装置、並びに一つのチャンバから別のチャンバへサンプル材料を移動するために設計されたその他の装置は、生物学的サンプル材料からイオン（例えば、塩化物、リン酸塩）および／または染料（例えば、ジデオキシヌクレオチド三リン酸塩染料ＤＮＡ完結部位（ｄｄＮＴＰ）、蛍光染料、近赤外線染料、可視染料）を除去する方法に用いることができる。方法は、接続がサンプル材料からのイオンおよび／または染料の除去のための固相材料を含むための少なくとも一つのボリューム（例えば、中間処理チャンバ９５０ｂ）を画定するような少なくとも二つの接続された処理チャンバを含む装置を供給すること；処理チャンバの一つに生物学的サンプル材料を供給すること；生物学的サンプル材料からイオンおよび／または染料の少なくとも一部を除去するために生物学的サンプル材料および固相材料を十分な時間接触したままにさせるために接続を通して一つのチャンバから別のチャンバへ生物学的サンプル材料を転移すること：を含む。任意に、固相材料は、二つ以上の異なる種類の粒子を含む。任意に、接続は、それぞれが異なる固相材料を含んでいる、二つのボリュームを画定する。
【０１９４】
本発明の装置および方法に関連して用いることができる代替バルブ構造を図２３Ａ、２３Ｂ、２４Ａ、２４Ｂ、２５Ａ、および２５Ｂに図示する。例えば、バルブは、少なくとも部分的に、形状記憶効果を示す高分子材料で構築することができる。記憶形状効果を示すあるポリマーは、例えば、米国特許第５，０４９，５９１号；第５，１２８，１９７号；第５，１３５，７８６号；第５，１３９，８３２号；および第５，１４５，９３５号で説明されている。これらのポリマーの多くは、架橋ポリウレタンである。その他のポリマー、例えば、ポリノルボルネンも形状記憶効果を示すことができる。
【０１９５】
高分子材料に関連して、“形状記憶効果”は、ポリマーのガラス転移温度（Ｔ_g）以上の温度における第１の構造体の組み立てを含むものとして一般的に記述することができる。次いで、その構造体は、Ｔ_g以下の温度に冷却されかつ第２の構造体に変形される。第２の構造体の形式のポリマーがＴ_g以上に加熱されるときに、ポリマーは、第１の構造体に逆戻りする。
【０１９６】
形状記憶効果を示すことに加えて、バルブに関連して用いられる高分子材料は、本発明の装置および方法で用いられる試薬およびその他の材料に適合するべきである。例えば、ＰＣＲが形状記憶ポリマーバルブを組み入れている装置で実行されるところでは、バルブの高分子材料は、ＰＣＲ処理で見出された材料に適合するのが好ましい。
【０１９７】
図２３Ａおよび２３Ｂを参照すると、本発明のマイクロ流体装置および方法に関連して有用でありうる一つのバルブ構造体を図示する。バルブ１０７０は、図２３Ａに示すように開いたときに円筒の形状および閉じたときに図２３Ｂに図示するようなピンチ式形状に形成することができる。バルブ１０７０は、通常開いている、即ち、高分子材料のＴ_g以上で製造した後に開くように構成することができる。その結果、バルブ１０７０は、閉じられ（図２３Ｂ）続いて形状記憶効果ポリマーのＴ_g以上に加熱されるまで本発明の装置に配置される。一度ポリマーのＴ_g以上に加熱されたならば、バルブ１０７０は、その通常の開いた構造体に逆戻りし（図２３Ａ）、それによって材料にバルブ１０７０を通過させる。代替的に、バルブ１０７０は、加熱がバルブ１０７０を開いた状態（図２３Ａ）から閉じた状態（図２３Ｂ）に移動させるように、通常閉じていることができる。
【０１９８】
非接触加熱方法によってポリマーを加熱することが好ましいが、ポリマーの加熱は、適切な技法によって達成することができる。例えば、バルブ１０７０は、電磁エネルギー（例えば、レーザエネルギー、ＲＦエネルギー、等）によって加熱することができる。代替的に、ポリマーは、抵抗加熱装置、ぺルチエ装置、等を用いて伝導によって加熱することができる。別の代替では、バルブ１０７０は、例えば、熱い空気またはその他の加熱された流体を用いて、対流によって加熱することができる。エネルギーのレーザーまたはその他の非接触ソースが用いられるところでは、バルブ１０７０を構築するために用いられる高分子材料は、充満されうるかそれでなければ選択された波長の電磁エネルギーを吸収する一つ以上の材料を含みうる。例えば、高分子材料は、レーザーエネルギーを吸収する染料（例えば、Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌから市販されているＩＲ７９２過塩素酸塩のような、近赤外線放射を吸収する染料）で充満することができる。
【０１９９】
別のバルブ構造体１１７０を図２４Ａおよび２４Ｂに図示する。バルブ１１７０は、薄膜、例えば、高分子材料のＴ_g以上で構成されたときに図２４Ａに図示するようなディスクの形式で供給され、それゆえに通常閉じたバルブを結果としてもたらす。ポリマーのＴ_g以下に冷却した後、バルブ１１７０は、ディスクに形成された開口を有する図２４Ｂに示した形状に変形することができる。図２４Ｂに示すようなバルブ構造体１１７０がポリマーのＴ_g以上に加熱されるときには、バルブ１１７０は、図２４Ａに示した形状に逆戻りし、それゆえに（図２４Ｂに示したように）それに形成された開口を塞ぐ。代替的に、バルブ１１７０は、通常開いているバルブとして製造することができる。
【０２００】
別の代替バルブ構造体１２７０を図２５Ａおよび２５Ｂに示す。示したバルブ構造体１２７０は、流体経路１２６２（例えば、バイアまたは分配チャネル）に沿って配置することができる。バルブ構造体１２７０は、流体経路１２６２に沿って配置された材料の形式で供給することができる。選択された温度以上に加熱されたときに、バルブ構造体１２７０の材料は、流体経路１２６２を閉じるために拡張する。バルブ構造体１２７０に用いられる材料は、例えば、多泡ポリマーを形成するために拡張するポリマーでありうる。起泡作用は、例えば、発泡剤または臨界超過二酸化炭素含浸を用いることによって、供給することができる。
【０２０１】
発泡剤がバルブ構造体１２７０で用いられるところでは、それをポリマーに含浸することができる。適切な発泡剤の例は、それらに限定されないが、ＣＥＬＯＧＥＮ ＡＺ（コネチカット州、ＭｉｄｄｌｅｂｕｒｙのＵｎｉｒｏｙａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている）、ＥＸＰＡＮＣＥＬ微小球体（ＳｗｅｄｅｎのＥｘｐａｎｃｅｌ）、およびグリシジルアジドベースポリマー（ミネソタ州、Ｓｔ．ＰａｕｌのＭｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ＆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている）を含みうる。次いで含浸ポリマーが選択された温度以上に加熱されたときには、発泡剤は、ポリマーを気泡させかつ拡張させて図２５Ｂに示したようにバルブ構造体１２７０を閉じさせる気体を発生する。
【０２０２】
また、臨界超過起泡は、バルブ構造体１２７０を拡張するために用いることもできる。ポリマーは、高圧下で発生する含浸により、ポリマーがそのガラス遷移温度以上に加熱されるときに、例えば、二酸化炭素でポリマーを充填することによって発泡させられる。二酸化炭素は、高分子マトリックスを含浸するために液体形状で適用することができる。含浸された材料は、好ましくは圧縮された形式で、バルブ構造体に組み立てることができる。加熱したときには二酸化炭素が拡張し、構造体も拡張し、それによって、流体経路１２６２を閉じる。
【０２０３】
要求されないが、流体経路１２６２のバルブ構造体１２７０のシール効果を強化する発泡の拡張により、バルブ構造体１２７０を形成するために気泡形状記憶高分子材料を用いることが可能である。
【０２０４】
更に、図２４Ｂに示した構造体１１７０の変形を用いることが可能であり、材料は、膨張剤または臨界超過二酸化炭素気体の使用によって準備された形状記憶発泡であり、次いでそれが構造体１１７０に組み立てられる。熱の適用は、シール効果を強化する発泡の拡張により、構造体を図２４Ａのものに逆戻りさせる。
【０２０５】
形状記憶高分子材料の特性を利用するシールシステムを図２６に示す。シールシステムは、例えば、本発明の装置の処理チャンバ１３５０またはその他の流体構造体への再シール可能なアクセスポートを供給するために用いることができる。図２６に示されたシールシステム実施形態は、シール１３４６によって閉じられる開口を有する、処理チャンバ１３５０への開口１３４４を含む。
【０２０６】
シール１３４６は、薄膜、例えば、高分子材料のＴ_g以上で構築され、それゆえに通常閉じたシールを結果としてもたらす、図２６に示されたようなバリヤーの形式で供給されるのが好ましい。シール１３４６は、材料を処理チャンバ１３５０にデポジットしかつ／または処理チャンバ１３５０から除去するためにツール１３４９（例えば、注射針）によって貫通することができる。それゆえに、シール１３４６は、ディスクに形成された開口を含むように変形される。形状記憶高分子材料のＴ_g未満の温度における間にシール１３４６が変形されるときには、その開口は、シール１３４６をポリマーのＴ_gを超える温度に加熱することによって閉じることができ、それゆえに、シール１３４６を図２６に示された形状に逆戻りさせてその中に形成された開口を閉じる。シール１３４６の貫通および再シールは、ある場合には、そのように望むならば二回以上実行することができる。
【０２０７】
図２７および２８は、本発明のサンプル処理方法およびシステムの別の態様を示す。本発明のこの部分は、例えば、サンガーサイクリングの後の残存反応材料を除去することの問題に取り組む。サンガーサイクリングのような処理は、非混合染料重合停止剤のような残存材料と一緒に所望の反応生成物を供給することができる。
【０２０８】
サンガーサイクリングが本発明のサンプル処理装置で実行されるときには、不要な材料（例えば、染料）を除去するための一つの可能性がある技法は、常磁性粒子のような固相材料の使用を含みうる。染料重合停止剤除去材料を組み入れている適切な常磁性粒子の一例は、ワシントン州、ＢｏｔｈｅｌｌのＰｒｏｌｉｎｘ Ｉｎｃ．からＲＡＰＸＴＲＡＣＴ（登録商標）のとして市販されている。これらおよび類似する材料（およびそれらの使用の方法）の更なる例は、国際公開第ＷＯ０１／２５４９０号公報、並びに国際公開第ＷＯ０１／２５４９１号公報に見出すことができる。
【０２０９】
図２７を参照すると、一つのサンプル処理装置１４１０に関連して常磁性粒子を用いる一つの方法が記述される。装填チャンバ１４６０にサンプル材料を装填した後、装置１４１０は、第１の組の処理チャンバ１４５０ａにサンプル材料を移動するために軸１４１２の回りに回転される。サンプル材料は、例えば、サンプル材料にＰＣＲを実行することによって、処理チャンバ１４５０ａで処理することができる。処理が第１の処理チャンバ１４５０ａで終了したときには、バルブ１４７０ａが開放されかつサンプル材料が装置１４１０を回転させることによって第２の組の処理チャンバ１４５０ｂに移動される。第２の処理は、第２の処理チャンバ１４５０ｂでサンプル材料に実行することができる。ここに記述した方法では、サンプル材料は、サンプル材料内にサンガーシーケンシング反応生成物を生成するために第２の処理チャンバ１４５０ｂ内でサンガーサイクルされる。サンガーサイクリング後サンプル材料は、バルブ１４７０ｂを開放しかつ装置１４１０を回転させることによって出力チャンバ１４５０ｃに移動することができる。
【０２１０】
しかしながら、出力チャンバ１４５０ｃへのサンガーシーケンシング反応生成物の受渡しの前に、非混合染料重合停止剤のような不要な材料を除去することが好ましい。そのようにするために、例えば、染料重合停止剤除去材料を含んでいる常磁性粒子を装填チャンバ１４６０に導入し、続いて非混合染料重合停止剤が捕獲されうる第２の処理チャンバ１４５０ｂの外に常磁性粒子を移動するために装置１４１０を回転させることができる。
【０２１１】
装置１４１０を通る常磁性粒子の移動は、装置１４１０の近傍に磁石を配置することによって容易にすることができる。図２８を参照すると、磁石１４９０は、装置１４１０が軸１４１２の回りを回転するときに磁石によって発生された磁界が処理チャンバを通って拡張するように、例えば、装置１４１０の上に配置されうる。常磁性粒子が磁界の最も強い部分を通って移動されるときにそれらは、装置１４１０内に移動される。磁力は、従って、装置１４１０内の分配チャネルまたはその他のより小さい流体通路に詰まってしまうことから粒子を防ぐ。
【０２１２】
更に、磁力は、また、それらが配置されたサンプル材料内における常磁性粒子の混合を容易にすることができる。例えば、引力が常磁性粒子を引張る方向から装置１４１０の反対側に磁石１４９０を配置するのが好ましい。別の変形では、二つ以上の磁石は、（磁石が装置１４１０の外周の回りにオフセットすることにより）常磁性粒子に対抗力を供給するために装置１４１０の反対側に配置されるのが好ましい。いずれの場合でも、常磁性粒子は、断続的に反対方向に引張る力の対象になりうる。更に、処理チャンバにおける常磁性粒子の混合を更に容易にするために装置１４１０の回転速度を変化させるのが好ましい。
【０２１３】
常磁性粒子が十分な期間サンプル材料に存在した後、それらは、サンプル材料がシーケンスされる前に除去されるのが好ましい。常磁性粒子を除去する一つの好適な方法は、第２の処理チャンバ１４５０ｂから出力チャンバ１５４０ｃにサンプル材料を移動する間にサンプル材料をフィルタリングすることである。常磁性粒子は、例えば、第２の処理チャンバ１４５０ｂと出力チャンバ１４５０ｃとの間に配置されたフィルタを用いてフィルタすることができる。適切なフィルタは、例えば、図１３に関連して上述した多孔性プラグ６７０の形式でありうる。別の代替フィルタは、図１９に関連して記述した浸透性支持体８７４でありうる。装置１４１０が軸の回りに回転されるときに、常磁性粒子が出力チャンバ１４５０ｃに移動することを阻止されると同時にサンプル材料は、フィルタを通って移動する。
【０２１４】
それを回転させることが必要である処理チャンバに常磁性粒子を移動するよりも、サンプル材料が処理チャンバに入るときにそれらを解放することができる処理チャンバにドライダウンできる常磁性粒子を配置することが可能である。別の代替では、サンプル材料がその構造体を通って移動するときに非混合染料重合停止剤を抽出できるように多孔性薄膜またはプラグに常磁性粒子を配置することが可能である。
【０２１５】
図２９および３０は、処理チャンバ１５５０内におけるサンプル材料１５５８の混合を容易にすることができる装置構造体および方法を示す。サンプル材料１５５８は、処理チャンバ１５５０を含んでいる装置を回転させている間に分配チャネル１５６２を通して処理チャンバ１５５０に受け渡される。回転は、遠心力によって処理チャンバ１５５０にサンプル材料１５５８を移動するのが好ましい。上述したように、サンプル材料１５５８の受渡し前に処理チャンバ１５５０内に配置された空気またはその他の流体は、例えば、装置の回転速度を変化させることによって置き換えることができる。
【０２１６】
処理チャンバ１５５０は、処理チャンバ１５５０を含んでいる装置の回転によってサンプル材料１５５８で満たすことができない任意の拡張チャンバ１５５２を含む。サンプル材料１５５８で拡張チャンバ１５５２を満たすことは、例えば、処理チャンバ１５５０に対する拡張チャンバ１５５２の適当な配置によって防ぐことができる。示した実施例では、拡張チャンバ１５５２は、分配チャネル１５６２に位置合わせされ、その結果として、処理チャンバ１５５０から装置の回転の軸に向かって一般的に戻るように拡張する。
【０２１７】
図３０を参照すると、サンプル材料１５５８は、装置の加速中にその圧力が増大するときに拡張チャンバ１５５２に更に強制されかつ装置の回転速度が減少されるときに圧力が減少するときに拡張チャンバ１５５２から外に戻るように移動することができる。装置を交互に加速／減速することによって、拡張チャンバ１５５２へのおよびそれから外へのサンプル材料１５５８の移動は、サンプル材料１５５８の混合を強化するために達成することができる。
【０２１８】
図３１および３２は、本発明のサンプル処理装置に組み入れることができる別の可能性がある特性を示す。図において、装置における処理チャンバ１６５０の熱分離は、一つ以上の支柱１６５６によって周囲の本体１６５４に接続されたリング１６５２によって画定される処理チャンバ１６５０により、処理チャンバ１６５０の回りの材料を除去することによって強化することができる。本質的には、処理チャンバ１６５０は、一つ以上のボイドによって取り囲まれている。処理チャンバ１６５０にサンプル材料を受け渡すかまたは処理チャンバ１６５０からサンプル材料を除去するためのチャネルは、支持支柱１６５６に沿って配置することができる。熱分離は、ヒートシンクとして役立つことができるリング１６５２の回りの材料を除去すること、加熱中に処理チャンバ１６５０から熱エネルギーを引き出すこと、または冷却が望ましいときには格納した熱エネルギーを処理チャンバに供給することによって改善される。
【０２１９】
示したように、コア１６２０の両側に設けられたカバー層１６３０および１６４０は、処理チャンバ１６５０の回りに形成されたボイドにわたり拡張することができ、それによって空気またはその他の絶縁材料の含まれたボリュームを供給する。代替的に、カバー層１６３０および１６４０の一つまたは両方は、リング１６５２の回りから除去することができる。
【０２２０】
吊り下げ式処理チャンバ１６５０の強化熱分離に加えて、吊り下げ式構造は、装置を配置することができるベースプレートまたはその他の構造体に対する処理チャンバ１６５０の改善されたコンプライアンスを供給することができる。改善されたコンプライアンスは、支柱によって供給することができる。
【０２２１】
図３３を参照すると、本発明による装置の別の任意の特性を示す。図３１および３２の装置は、処理チャンバ１６５０の下に配置される起こされた突出１６８２を含むベースプレート１６８０に配置されるように示される。突出１６８２は、ベースプレート１６８０の周囲の表面１６８４の上に拡張するのが好ましい。
【０２２２】
突出１６８２は、多くの方法で処理チャンバ１６５０とベースプレート１６８０との間の熱転移を強化することができる。突出１６８２が処理チャンバ１６５０に少なくとも部分的に拡張するときには、それらは、加熱されたベースプレート１６８０に露出されるチャンバ１６５０の表面領域を増大する。更に、処理チャンバ１６５０を肯定的に結合することによって、突出１６８２は、処理チャンバ１６５０の領域における処理チャンバ１６５０とベースプレート１６８０との間のエアギャップを低減または削除することができる。かかるエアギャップは、ベースプレート１６８０から処理チャンバ１６５０を絶縁し、それによって熱転移を減少させる。
【０２２３】
突出１６８０に接触する処理チャンバ１６５０の部分は、ベースプレート１６８０への配置に応答して変形するために十分なコンプライアンスを示すことが好ましい。例えば、カバー層１６４０は、変形可能な金属箔を含むのが好ましい。更に、（改善されたコンプライアンスを供給することができる）図３１および３２に関して上述したような吊り上げ式リング１６５２に処理チャンバ１６５０を供給するのが好ましい。
【０２２４】
更に、互いに向かって装置１６１０とベースプレート１６８０を付勢するために処理チャンバ１６５０が配置される装置１６１０に力を供給するのが好ましい。ある実施形態では、力は、ベースプレート１６８０に対して装置１６１０を付勢するプラテンによって供給することができる。その他の実施形態では、装置１６１０は、例えば、装置１６１０の中央開口を通って拡張しかつベースプレート１６８０の方向に向かって装置１６１０を引き出するスピンドルによってベースプレート１６８０の方向に向かって引き出されうる。装置１６１０とベースプレート１６８０を一緒に付勢するフォースを供給するその他の構造体は、当業者に知られている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による一装置の上部平面図である。
【図２】 図１の装置における処理チャンバおよび分配チャネルの拡大部分断面図である。
【図３】 処理チャンバ、分配チャネルおよびバッフル構造を示している、本発明による代替装置の拡大部分断面図である。
【図４】 図３の装置の一つの主要側面の平面図である。
【図４Ａ】 一つのバッフル構造およびサンプル処理装置が一方向に回転されるときの構造を通る空気流の略図である。
【図４Ｂ】 サンプル処理装置が反対方向に回転されるときの空気流を示している図４Ａのバッフル構造の略図である。
【図５】 処理チャンバの分離後の図３の装置における処理チャンバおよび分配チャネルの拡大部分断面図である。
【図６】 本発明による別の代替装置の一つのエッジの部分の斜視図である。
【図７】 処理チャンバ、分配チャネルおよびバッフルを含んでいる図６の装置の部分の平面図である。
【図８】 図７の線８−８に沿った断面図である。
【図９】 本発明による一つの熱処理システムの略図である。
【図９Ａ】 本発明による熱処理システムに対する代替ベースプレートの平面図である。
【図９Ｂ】 それに配置されたサンプル処理装置３１０’を有する図９Ａのベースプレートの断面図である。
【図９Ｃ】 本発明による熱処理システムに対する代替ベースプレートの平面図である。
【図１０】 本発明による別の装置の部分断面図である。
【図１０Ａ】 装置に温度感知材料を含む本発明による一つの装置を示す。
【図１１】 本発明による別の装置の部分断面図である。
【図１２】 本発明による別の熱処理システムの略図である。
【図１３】 図１４の線１３−１３に沿った本発明による別の装置の部分断面図である。
【図１４】 本発明による装置の一つの面の平面図である。
【図１５】 図１６の線１５−１５に沿った図１３および１４の装置の部分断面図である。
【図１６】 図１３〜１５の装置の別の面の平面図である。
【図１７】 単一の装置に例えば、ＰＣＲ増幅およびサンガーシーケンシングによって開始サンプル材料の集積処理を供給するために用いることができる一つの構造の略図である。
【図１８】 本発明による装置の一つの主面の平面図である。
【図１９】 図１８の線１９−１９に沿った図１８の装置の断面図である。
【図１９Ａ】 本発明に関連して用いるための代替装填チャンバ設計の平面図である。
【図１９Ｂ】 図１９Ａの線１９Ｂ−１９Ｂに沿った図１９Ａの装填チャンバの拡大断面図である。
【図１９Ｃ】 本発明の処理チャンバに関連して用いることができるシールシステムの断面図である。
【図１９Ｄ】 図１９Ｃのシールシステムを通して処理チャンバの内部にアクセスするプローブの断面図である。
【図２０】 装置に供給された制御パターンを示している、図１８の装置の他の主面の平面図である。
【図２１】 本発明による別の装置の断面図である。
【図２２】 装置におけるバルブの一つの開放後の図２１の装置の断面図である。
【図２３Ａ】 本発明の装置および方法に関連して用いられる代替バルブ構造を示す。
【図２３Ｂ】 本発明の装置および方法に関連して用いられる代替バルブ構造を示す。
【図２４Ａ】 本発明の装置および方法に関連して用いられる代替バルブ構造を示す。
【図２４Ｂ】 本発明の装置および方法に関連して用いられる代替バルブ構造を示す。
【図２５Ａ】 本発明の装置および方法に関連して用いられる代替バルブ構造を示す。
【図２５Ｂ】 本発明の装置および方法に関連して用いられる代替バルブ構造を示す。
【図２６】 本発明の装置および方法に関連して用いられる代替シールシステムを示す。
【図２７】 本発明の別のサンプル処理装置を示す。
【図２８】 装置の近傍に配置された磁石を有する図２７のサンプル処理装置の側面図である。
【図２９】 処理チャンバにおいて材料の混合を支援するために拡張チャンバを含んでいる代替処理チャンバ構造を示す。
【図３０】 処理チャンバにおいて材料の混合を支援するために拡張チャンバを含んでいる代替処理チャンバ構造を示す。
【図３１】 本発明による装置において用いる別の代替処理チャンバ構造を示す。
【図３２】 本発明による装置において用いる別の代替処理チャンバ構造を示す。
【図３３】 本発明に関連して用いるためのメーティングプレート突起部に関連して図３１および３２の処理チャンバ構造を示す。

Claims (4)

1. 熱サイクル処理を実施する方法において、
   複数のプロセスチャンバを備える装置であって、それらプロセスチャンバの各々が、サンプル材料を収容する容積を規定する装置を用意することと、
   上面、底面および熱構造体を備えるベースプレートを用意することと、
   前記装置が前記ベースプレートの前記上面に接触しているときに前記複数のプロセスチャンバの少なくとも幾つかのプロセスチャンバが前記熱構造体と熱連通して、前記ベースプレートと前記装置との間で伝導によって熱が伝達されるように、前記装置の第一の主面を前記ベースプレートの前記上面に接触させて配置することと、
   前記複数のプロセスチャンバ内にサンプル材料を用意することと、
   前記ベースプレートおよび前記装置を回転軸を中心に回転させながら電磁気エネルギーを前記ベースプレートの前記底面に向けることにより、前記熱構造体の温度を制御して、前記サンプル材料の温度を制御することと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 熱サイクル処理を実施する方法において、
   複数のプロセスチャンバを備える装置であって、それらプロセスチャンバの各々が、サンプル材料を収容する容積を規定する装置を用意することと、
   上面、底面および熱構造体を備えるベースプレートであって、該熱構造体が少なくとも１個の熱電気モジュールを有するベースプレートを用意することと、
   前記装置が前記ベースプレートの前記上面に接触しているときに前記複数のプロセスチャンバが前記熱構造体と熱連通して、前記ベースプレートと前記装置との間で伝導によって熱が伝達されるように、前記装置の第一の主面を前記ベースプレートの前記上面に接触させて配置することと、
   前記複数のプロセスチャンバ内にサンプル材料を用意することと、
   前記ベースプレートおよび前記装置を回転軸を中心に回転させながら前記少なくとも１個の熱電気モジュールの温度を制御することにより、前記熱構造体の温度を制御して、前記サンプル材料の温度を制御することと、
   を含むことを特徴とする方法。
3. サンプル材料を処理する方法において、
   装填チャンバと第一のプロセスチャンバとを含む少なくとも１つのプロセスチャンバアレイを備える装置を用意することと、
   前記少なくとも１つのプロセスチャンバアレイの前記装填チャンバ内にサンプル材料が用意されるように、該サンプル材料を前記少なくとも１つのプロセスチャンバアレイ内に用意することと、
   前記装置を回転軸を中心に回転させることにより、前記装填チャンバから前記少なくとも１つのプロセスチャンバアレイの前記第一のプロセスチャンバへ前記サンプル材料を移送することと、
   上面、底面および熱構造体を備えるベースプレートを用意することと、
   前記装置が前記ベースプレートの前記上面に接触しているときに前記少なくとも１つのプロセスチャンバアレイの前記第一のプロセスチャンバが前記熱構造体と熱連通して、前記ベースプレートと前記装置との間で伝導によって熱が伝達されるように、前記装置の第一の主面を前記ベースプレートの前記上面に接触させて配置することと、
   前記ベースプレートおよび前記装置を回転軸を中心に回転させながら電磁気エネルギーを前記ベースプレートの前記底面に向けることにより、前記熱構造体の温度を制御して、前記サンプル材料の温度を制御することと、
   を含むことを特徴とする方法。
4. 熱サイクル処理を実施する方法において、
   複数のプロセスチャンバアレイを備える装置であって、それらプロセスチャンバアレイの各々が装填チャンバと第一のプロセスチャンバとを含む装置を用意することと、
   上面、底面および熱構造体を備えるベースプレートであって、該熱構造体が少なくとも１個の熱電気モジュールを有するベースプレートを用意することと、
   前記装置が前記ベースプレートの前記上面に接触しているときに前記複数のプロセスチャンバアレイの少なくとも１つのプロセスチャンバアレイの前記第一のプロセスチャンバが前記熱構造体と熱連通して、前記ベースプレートと前記装置との間で伝導によって熱が伝達されるように、前記装置の第一の主面を前記ベースプレートの前記上面に接触させて配置することと、
   前記複数のプロセスチャンバアレイの少なくとも１つのプロセスチャンバアレイの前記装填チャンバ内にサンプル材料が用意されるように、該サンプル材料を該少なくとも１つのプロセスチャンバアレイ内に用意することと、
   前記装置を回転軸を中心に回転させることにより、前記装填チャンバから前記少なくとも１つのプロセスチャンバアレイの前記第一のプロセスチャンバへ前記サンプル材料を移送することと、
   前記ベースプレートおよび前記装置を回転軸を中心に回転させながら前記少なくとも１個の熱電気モジュールの温度を制御することにより、前記熱構造体の温度を制御して、前記サンプル材料の温度を制御することと、
   を含むことを特徴とする方法。

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