KR101302253B1 - 순응성 미세유체 샘플 처리 디스크 - Google Patents

Abstract

복수의 유체 구조체가 내부에 형성된 미세유체 샘플 처리 디스크가 개시된다. 각각의 유체 구조체는 바람직하게는 투입 웰(20), 및 하나 이상의 전달 채널(42, 44, 46)에 의해 투입 웰(20)에 연결된 하나 이상의 프로세스 챔버(30)를 포함한다. 프로세스 챔버(30)들은 압력 하에서 하부의 열전달 표면의 형상에 순응하도록 된 순응성 환상 처리 링 내에 배열될 수 있다. 그러한 순응성은 대부분의 체적이 프로세스 챔버들에 의해 점유되는 환상 처리 링 내에 이러한 프로세스 챔버들을 위치시킴으로써 본 발명의 디스크에 제공될 수 있다. 환상 처리 링 내의 순응성은 대안적으로는 감압 접착제를 사용하여 본체에 부착된 커버를 포함하는 환상 처리 링 내의 복합 구조체에 의해 제공될 수도 있다.

샘플 처리 디스크, 미세유체, 챔버, 웰, 전달 채널

Description

순응성 미세유체 샘플 처리 디스크{COMPLIANT MICROFLUIDIC SAMPLE PROCESSING DISKS}

본 발명은 하나 이상의 관심 분석물(analytes of interest)을 포함할 수 있는 샘플을 처리하기 위해 사용되는 미세유체 샘플 처리 디스크의 분야에 관한 것이다.

많은 다양한 화학적, 생화학적 및 기타 반응은 온도 변화에 민감하다. 유전자 증폭 분야에서의 열적 공정의 예로는 폴리머라아제 연쇄 반응(Polymerase Chain Reaction, PCR), 생거 서열결정(Sanger sequencing) 등을 들 수 있지만 이로 한정되지 않는다. 반응은 관련 물질의 온도에 기초하여 증진되거나 억제될 수 있다. 샘플을 개별적으로 처리하여 정확한 샘플간(sample-to-sample) 결과들을 얻는 것이 가능할 수도 있지만, 개별적인 처리는 시간 소모적이고 고가일 수 있다.

다수의 샘플을 열에 의해 처리하는 시간 및 비용을 감소시키는 것에 대한 하나의 접근법은 하나의 샘플의 상이한 부분들 또는 상이한 샘플들이 동시에 처리될 수 있는 다중 챔버를 포함하는 장치를 사용하는 것이다. 그러나, 다수의 반응이 상이한 챔버들 내에서 수행될 때, 한 가지 중요한 문제는 챔버간(chamber-to-chamber) 온도 균일성의 정확한 제어일 수 있다. 챔버들 사이의 온도 변화는 오류 를 일으키거나 부정확한 결과를 초래할 수도 있다. 예컨대, 몇몇 반응에서, 정확한 결과를 얻기 위해 챔버간 온도를 ±1℃ 이하의 범위 내에서 제어하는 것이 중요할 수 있다.

정확한 온도 제어에 대한 요구는 각각의 챔버 내에서 원하는 온도를 유지하는 것에 대한 요구로서 나타날 수도 있으며, 또는 예를 들어 각각의 챔버 내의 온도를 원하는 설정점으로 상승 또는 하강시키는 온도 변화를 수반할 수도 있다. 온도 변화를 수반하는 반응에서, 각각의 챔버 내의 온도가 변화하는 속도 또는 비율이 또한 문제를 일으킬 수도 있다. 예를 들어, 느린 온도 전이는 원하지 않는 부반응이 중간 온도에서 발생할 경우에 문제가 될 수 있다. 대안적으로, 너무 빠른 온도 전이는 다른 문제를 야기할 수도 있다. 결과적으로, 직면할 수도 있는 다른 문제는 동등한 챔버간 온도 전이율(temperature transition rate)이다.

챔버간 온도 균일성 및 동등한 챔버간 온도 전이율 외에, 열 순환이 요구되는 그러한 반응에서 직면할 수도 있는 다른 문제는 전체 공정의 전반적인 속도이다. 예를 들어, 상부 온도와 하부 온도 사이에서의 다수의 전이가 요구될 수도 있다. 대안적으로, 3가지 이상의 원하는 온도들 사이에서의 다양한 전이(상향 및/또는 하향)가 요구될 수도 있다. 몇몇 반응, 예를 들어 폴리머라아제 연쇄 반응(PCR)에서, 열 순환은 30회 이상까지 반복되어야 한다. 그러나, 챔버간 온도 균일성 및 동등한 챔버간 온도 전이율의 문제를 해결하고자 하는 열 순환 장치 및 방법은 전형적으로 전반적인 속도 부족의 문제가 있으며, 그 결과 궁극적으로는 절차의 비용을 상승시키는 처리 시간의 연장을 초래한다.

상기 문제들 중 하나 이상은 다양한 화학적, 생화학적 및 기타 처리에서 관계될 수 있다. 정밀한 챔버간 온도 제어, 동등한 온도 전이율, 및/또는 온도들 사이의 신속한 전이를 요구할 수도 있는 몇몇 반응의 예로는, 예를 들어 유전 암호의 해독을 돕는 핵산 샘플의 조작을 들 수 있다. 핵산 조작 기술로는 폴리머라아제 연쇄 반응(PCR)과 같은 증폭 방법; 3SR(self-sustained sequence replication) 및 SDA(strand-displacement amplification)와 같은 목표 폴리뉴클레오티드 증폭(target polynucleotide amplification) 방법; "분지쇄" DNA 증폭과 같은, 목표 폴리뉴클레오티드에 부착된 신호의 증폭에 기초한 방법; 리가아제 연쇄 반응(ligase chian reaction, LCR) 및 QB 레플리카아제 증폭(QB replicase amplification, QBR)과 같은, 프로브(probe) DNA의 증폭에 기초한 방법; 라이게이션 활성화 전사(ligation activated transcription, LAT) 및 핵산 서열-기반 증폭(nucleic acid sequence-based amplification, NASBA)과 같은 전사-기반 방법; 및 RCR(repair chain reaction) 및 CPR(cycling probe reaction)과 같은 여러 다른 증폭 방법을 들 수 있다. 핵산 조작 기술의 다른 예로는, 예를 들어 생거 서열결정, 리간드-결합 분석(ligand-binding assay) 등을 들 수 있다.

상기 논의된 모든 문제점이 관계될 수 있는 반응의 하나의 공통적인 예는 PCR 증폭이다. PCR을 수행하기 위한 통상적인 열 순환 장비는 금속 블록 내의 보어 내로 개별적으로 삽입되는 중합체 마이크로큐벳(microcuvette)을 사용한다. 이어서, 샘플 온도는 저온과 고온, 예를 들어 PCR 공정의 경우 55℃와 95℃ 사이에서 순환된다. 통상의 방법에 따라 통상의 장비를 사용할 때, (전형적으로, 금속 블록 및 가열식 커버 블록을 포함하는) 열 순환 장비의 높은 열질량(thermal mass) 및 마이크로큐벳을 위해 사용되는 중합체성 재료의 상대적으로 낮은 열 전도성은 전형적인 PCR 증폭을 완료하는 데에 2시간, 3시간 또는 그 이상의 시간을 요구할 수 있는 공정이 되게 한다.

PCR 증폭에서의 상대적으로 긴 열 순환 시간을 해결하는 한 가지 시도는 단일 중합체 카드(card) 상에 96개의 미세웰(microwell) 및 분배 채널(distribution channel)을 통합한 장치의 사용을 포함한다. 96개의 미세웰을 단일 카드 내에 통합하는 것은 각각의 샘플 큐벳을 열 블록 내로 개별적으로 로딩하는 것에 관련된 문제를 해결한다. 그러나, 이러한 접근법은 금속 블록 및 가열식 커버의 높은 열질량 또는 카드를 형성하는 데에 사용되는 중합체성 재료의 상대적으로 낮은 열 전도성과 같은 열 순환 문제를 해결하지는 못한다. 또한, 통합된 카드 구조체의 열질량은 열 순환 시간을 연장시킬 수 있다. 이러한 접근법의 다른 잠재적인 문제점은 샘플 웰(well)을 포함하는 카드가 금속 블록 상에 정확하게 놓이지 않은 경우, 불균일한 웰간(well-to-well) 온도를 겪게 되어, 부정확한 시험 결과를 초래할 있다는 것이다.

많은 이러한 접근법이 겪을 수 있는 또 다른 문제는 샘플 물질의 부피가 제한될 수도 있으며 및/또는 샘플 물질과 관련하여 사용되어야 하는 시약의 비용이 역시 제한되고 및/또는 고가일 수도 있다는 것이다. 결과적으로, 작은 부피의 샘플 물질 및 관련 시약을 사용하는 것에 대한 요구가 있다. 그러나, 작은 부피의 이러한 물질을 사용할 때, 샘플 물질이 예컨대 열 순환될 때 기화 등을 통한 샘플 물질 및/또는 시약 부피의 손실에 관련된 추가의 문제점을 겪을 수도 있다.

원 샘플 물질(예를 들어, 혈액, 조직 등)로부터의 사람, 동물, 식물 또는 박테리아 기원의 최종 샘플(예를 들어, DNA, RNA 등과 같은 핵산 물질의 단리 또는 정제된 샘플)의 제조에서 겪을 수도 있는 다른 문제는 원하는 최종 생성물(예를 들어, 정제된 핵산 물질)을 얻기 위해 수행되어야 하는 열 처리 단계 및 다른 방법의 횟수이다. 몇몇 경우에, 다수의 상이한 열 공정이 원하는 최종 샘플을 얻기 위해, 여과 및 기타 공정 단계에 추가하여 수행되어야 한다. 상기 논의된 열 제어 문제를 겪는 것 외에, 이러한 공정의 전부 또는 일부는 고도로 숙련된 전문가의 주의 및/또는 고가의 장비를 요구할 수도 있다. 또한, 상이한 공정 단계 모두를 완료하기 위해 요구되는 시간은 개인 및/또는 장비의 이용가능성에 따라 수일 또는 수주가 될 수도 있다.

본 발명은 복수의 유체 구조체가 내부에 형성된 미세유체 샘플 처리 디스크를 제공한다. 각각의 유체 구조체는 바람직하게는 투입 웰, 및 하나 이상의 전달 채널에 의해 투입 웰에 연결된 하나 이상의 프로세스 챔버를 포함한다.

본 발명의 미세유체 샘플 처리 디스크들 중 일부의 한 가지 잠재적인 이점은, 예를 들어 압력 하에서 하부의 열전달 표면의 형상에 순응하도록 된 순응성 환상 처리 링으로 배열된 프로세스 챔버들을 포함할 수 있다는 것이다. 그러한 순응성은, 예를 들어 대부분의 체적이 바람직하게는 디스크의 본체를 통과하여 연장하는 보이드(void)에 의해 형성된 프로세스 챔버들에 의해 점유되는 환상 처리 링 내에 이러한 프로세스 챔버들을 위치시킴으로써 본 발명의 디스크에 제공될 수 있다. 그러한 구성에서, 디스크의 구조를 형성하는 본체 중 제한된 크기가 환상 처리 링 내에 존재하여, 환상 처리 링 내에서의 디스크의 가요성을 개선할 수 있게 된다. 또한, 순응성 및 가요성은 환상 처리 링 내에 고아 챔버(orphan chamber)를 위치시킴으로써 달성될 수도 있으며, 고아 챔버는 환상 처리 링 내에 존재하는 본체 재료의 양을 추가로 감소시킨다.

환상 처리 링 내에서의 순응성을 개선할 수 있는 다른 선택적인 특징부는 점탄성 특성을 나타내는 감압 접착제를 사용하여 본체에 부착되는 커버를 포함하는 환상 처리 링 내의 복합 구조체를 포함할 수 있다. 감압 접착제의 점탄성 특성은 본 발명의 샘플 처리 디스크 내의 유체 구조체의 유체 보전(fluidic integrity)을 유지하면서, 변형 또는 열 팽창/수축 중에 커버 및 본체의 상대 이동을 허용할 수 있다.

본 발명의 샘플 처리 디스크와 관련하여 설명된 바와 같이 본체에 부착된 커버의 사용은 또한 다양한 커버 및 본체용의 재료들의 특성이 디스크의 성능을 향상시키도록 선택될 수 있다는 점에서 이점을 제공할 수 있다.

예를 들어, 일부 커버는 바람직하게는 프로세스 챔버 내의 샘플 물질 및 유체 구조체의 다른 특징부에 의해 발생되는 힘에 응답하는 부풀음 또는 변형에 저항하는 비교적 비신장성인 재료로 구성될 수 있다. 그러한 힘은, 예를 들어 샘플 처리 디스크가 프로세스 챔버 내의 샘플 물질을 전달 및/또는 처리하기 위해 회전되는 경우에 매우 클 수 있다. 비교적 비신장성일 수 있는 몇몇 재료의 예는, 예를 들어 폴리에스테르, 금속 포일, 폴리카르보네이트 등을 포함할 수 있다. 그러나, 비신장성은 반드시 요구되지는 않을 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 커버가 그들이 약간의 신장성을 제공하는 이유로 선택될 수 있다.

본 발명과 관련하여 사용되는 커버 중 일부에 의해 바람직하게 나타날 수 있는 다른 특성은 열 전도성이다. 열 전도성을 향상시키는 커버용의 재료를 사용하는 것은, 예를 들어 프로세스 챔버 내의 샘플 물질의 온도가 선택된 온도까지 신속하게 가열 또는 냉각되는 것이 바람직한 경우 또는 정밀한 온도 제어가 요구되는 경우에 열적 성능을 개선할 수 있다. 바람직한 열 전도 특성을 제공할 수 있는 재료의 예는, 예를 들어 금속 층(예컨대, 금속 포일), 얇은 중합체 층 등을 포함할 수 있다.

본 발명과 관련하여 사용되는 커버의 다른 잠재적으로 유용한 특성은 선택된 파장의 전자기 에너지를 투과시키는 그들의 능력일 수 있다. 예를 들어, 몇몇 디스크에서, 전자기 에너지가 프로세스 챔버 내로 전달되어 프로세스 챔버 내의 물질을 가열하고, 물질을 여기시키며(예컨대, 형광 발광 등일 수 있음), 물질을 시각적으로 감시할 수 있다.

전술한 바와 같이, 커버용으로 사용되는 재료의 신장성이 너무 큰 경우, 이들은, 예를 들어 디스크의 회전, 프로세스 챔버 내의 물질의 가열 등의 중에 바람직하지 않은 수준으로 부풀거나 아니면 뒤틀릴 수도 있다. 본 발명의 프로세스 챔버를 구성하기 위해 사용되는 커버들의 특성의 하나의 잠재적으로 바람직한 조합은 상대적 비신장성, 선택된 파장의 전자기 에너지에 대한 투과성, 및 열 전도성을 포함할 수 있다. 각각의 프로세스 챔버가 중앙 본체 내의 보이드 및 각각의 면 상의 한 쌍의 커버에 의해 구성되는 경우에, 하나의 커버는 원하는 투과성 및 비신장성을 제공하도록 선택될 수 있는 반면에, 다른 하나의 커버는 열 전도성 및 비신장성을 제공하도록 선택될 수 있다. 커버들의 하나의 적합한 조합은, 예를 들어 투과성 및 상대적 비신장성을 제공하는 폴리에스테르 커버 및 프로세스 챔버의 반대면에 열 전도성 및 비신장성을 제공하는 금속 포일 커버를 포함할 수 있다. 디스크의 본체에 비교적 비신장성인 커버를 부착하기 위한 감압 접착제의 사용은 다른 구성에서는 존재하지 않을 수도 있는 커버와 본체 사이의 상대 이동을 허용함으로써 순응성과 가요성을 바람직하게 개선시킬 수 있다.

본 발명의 미세유체 샘플 처리 디스크는 적어도 일부가 액체 성분 형태인 화학적 및/또는 생물학적 혼합물을 포함하는 샘플 물질을 처리하도록 설계된다. 샘플 물질이 생물학적 혼합물을 포함하는 경우, 생물학적 혼합물은 바람직하게는 펩티드 및/또는 뉴클레오티드 함유 물질과 같은 생물학적 물질을 포함할 수 있다. 또한, 생물학적 혼합물이 핵산 증폭 반응 혼합물(예를 들어, PCR 반응 혼합물 또는 핵산 서열결정 반응 혼합물)을 포함하는 것도 바람직할 수 있다.

또한, 유체 구조체는 바람직하게는 통기되지 않을 수 있어서, 유체 구조체 내부로의 또는 외부로의 개방부만이 샘플 물질이 도입되는 투입 웰에 근접하게 위치된다. 비통기식 유체 구조체에서, 종결 단부, 즉 회전축 및/또는 투입 웰로부터 말단에 있는 부분은 프로세스 챔버로부터의 유체의 배출을 방지하도록 밀봉된다.

본 발명의 미세 유체 샘플 처리 디스크 중 일부의 잠재적인 이점은, 예를 들어 디스크가 (바람직하게는, 디스크의 주 표면에 수직인) 축을 중심으로 회전될 때, 전달 채널 및 프로세스 챔버가 투입 웰로부터 프로세스 챔버로의 유체 유동을 촉진하도록 배열되는 비통기식 유체 구조체의 배열을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세스 챔버가 이들에게 공급하는 투입 웰로부터 회전방향으로 오프셋되어서, (회전축이 디스크의 중심을 통과하여 연장하는 것으로 가정하면) 전달 채널의 적어도 일부분은 디스크의 중심을 통과하여 형성된 반경방향 선과 일치하지 않는 경로를 따르는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 오프셋은 디스크가 회전되는 방향에 따라 프로세스 챔버를 투입 웰의 전방 또는 후방에 위치시킬 수 있다. 전달 채널을 통한 유체의 이동은 비통기식 유체 구조체 내에서 촉진될 수 있는데, 이는 액체는 채널의 한 면을 따라 이동하는 반면에 공기는 반대편 면을 따라 통과할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 액체 샘플 혼합물은 우선적으로 회전 중에 전달 채널의 느린 면(lagging side)을 따를 수 있는 반면에, 액체 샘플 혼합물에 의해 프로세스 챔버로부터 배출되는 공기는 프로세스 챔버로부터 투입 웰까지 전달 채널의 선행적인 면(leading side)을 따라 이동한다.

일 태양에서, 본 발명은 제1 및 제2 주 표면을 갖는 본체 및 복수의 유체 구조체를 포함하며, 복수의 유체 구조체의 각각의 유체 구조체가 개방부를 갖는 투입 웰, 투입 웰의 반경방향 외측에 위치되며 본체의 제1 및 제2 주 표면을 통과하여 형성된 보이드를 포함하는 프로세스 챔버, 및 투입 웰을 프로세스 챔버에 연결하는 전달 채널을 포함하고, 전달 채널이 본체의 제2 주 표면 내에 형성된 내부 채널, 본체의 제1 주 표면 내에 형성된 외부 채널, 및 본체의 제1 및 제2 주 표면을 통과하여 형성되고 내부 채널을 외부 채널에 연결하는 관통 구멍을 포함하며, 복수의 유체 구조체의 관통 구멍과 프로세스 챔버가 본체 상에 환상 링을 형성하는, 미세유체 샘플 처리 디스크를 제공한다. 디스크는 본체의 제1 주 표면에 부착되며 본체의 제1 주 표면과 함께 관통 구멍, 외부 채널 및 프로세스 챔버를 형성하는 제1 환상 커버, 본체의 제2 주 표면에 부착되며 본체의 제2 주 표면과 함께 복수의 유체 구조체의 프로세스 챔버를 형성하는 제2 환상 커버 - 여기서, 제2 환상 커버의 내부 에지는 복수의 유체 구조체의 관통 구멍들에 의해 형성된 환상 링의 반경방향 외측에 위치됨 - , 및 본체의 제2 주 표면에 부착되며 본체의 제2 주 표면과 함께 내부 채널과 관통 구멍을 형성하는 중앙 커버 - 여기서, 중앙 커버의 외부 에지는 복수의 유체 구조체의 관통 구멍들에 의해 형성된 환상 링의 반경방향 외측에 위치됨 - 를 추가로 포함한다.

다른 태양에서, 본 발명은 제1 및 제2 주 표면을 갖는 본체 및 복수의 유체 구조체를 포함하며, 복수의 유체 구조체의 각각의 유체 구조체가 개방부를 갖는 투입 웰, 투입 웰의 반경방향 외측에 위치되며 본체의 제1 및 제2 주 표면을 통과하여 형성된 보이드를 포함하는 프로세스 챔버, 및 투입 웰을 프로세스 챔버에 연결하는 전달 채널을 포함하는, 미세유체 샘플 처리 디스크를 제공한다. 디스크는 또한 본체의 제1 주 표면에 감압 접착제에 의해 부착되며 본체의 제1 주 표면과 함께 복수의 유체 구조체의 프로세스 챔버의 일부분을 형성하는 제1 커버, 및 본체의 제2 주 표면에 감압 접착제에 의해 부착되며 본체의 제2 주 표면과 함께 복수의 유체 구조체의 프로세스 챔버의 일부분을 형성하고 내부 에지 및 내부 에지의 반경방향 외측에 위치된 외부 에지를 갖는 제2 커버를 포함하며, 복수의 유체 구조체의 프로세스 챔버들은 본체의 주연부의 반경방향 내측에 위치된 내부 에지와 외부 에지를 포함하는 환상 처리 링을 형성하고, 환상 처리 링의 내부 에지는 제2 커버의 내부 에지의 반경방향 외측에 위치된다.

다른 태양에서, 본 발명은 제1 및 제2 주 표면을 갖는 본체, 본체 내에 형성되어 샘플 물질을 포함하는 독립적인 체적을 각각 형성하는 복수의 프로세스 챔버를 포함하는 환상 처리 링, 환상 처리 링 내에 위치되며 본체의 제1 표면에 근접한 환상 금속 층 - 여기서, 복수의 프로세스 챔버가 환상 금속 층과 본체의 제2 주 표면 사이에 위치됨 - , 및 본체 내에 형성되며 복수의 프로세스 챔버들 중 적어도 하나의 프로세스 챔버와 각각 유체 연통하는 복수의 채널을 포함하며, 환상 처리 링이, 환상 처리 링의 일부분이 본체의 제1 및 제2 주 표면에 수직인 방향으로 편향될 때, 복수의 프로세스 챔버의 독립적인 체적이 유체 보전을 유지하는 순응성 구조를 포함하는, 미세유체 샘플 처리 디스크를 제공한다.

본 발명의 다양한 실시예의 상기 및 기타 특징 및 이점이 본 발명의 다양한 예시적인 실시예와 관련하여 이하에 논의될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 미세유체 샘플 처리 디스크의 예시적인 실시예의 하나의 주 표면의 평면도.

도 2는 도 1의 선 2-2를 따라 취한 도 1의 디스크 내의 하나의 유체 구조체 의 확대 단면도.

도 3은 도 1의 디스크의 반대편 주 표면의 평면도.

도 4는 본 발명의 샘플 처리 디스크의 일 실시예의 프로세스 챔버들의 원형 어레이의 일부분의 확대도.

도 5는 본 발명에 따른 미세유체 샘플 처리 디스크의 다른 예시적인 실시예의 일부분의 단면도.

도 6은 열전달 표면에 순응하도록 편향된 샘플 처리 디스크의 확대 단면도.

본 발명의 예시적인 실시예의 이하의 설명에서, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예들이 예로서 도시되고 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면을 참조한다. 기타 실시예들이 이용될 수 있고 본 발명의 범주를 벗어나지 않고도 구조적 변화가 행해질 수 있음을 이해해야 한다.

본 방법은 열적 처리, 예를 들어 민감한 화학적 공정, 예컨대 PCR 증폭, 리가아제 연쇄 반응(LCR), 3SR(self-sustaining sequence replication), 효소 반응속도 연구, 균질 리간드 접합 분석, 및 정밀한 열 제어 및/또는 신속한 열적 변화를 요구하는 보다 복잡한 생화학적 또는 기타 공정에 관련된 미세유체 샘플 처리 디스크 및 그 사용 방법을 제공한다. 샘플 처리 디스크는 바람직하게는 디스크 내의 프로세스 챔버 내의 샘플 물질의 온도가 제어되면서 회전될 수 있다.

본 발명의 디스크 및 방법과 관련하여 사용될 수 있는 적합한 구성 기술/물질의 몇몇 예가, 예를 들어 공동으로 양도된, 발명의 명칭이 "향상된 샘플 처리 장 치 시스템 및 방법"(ENHANCED SAMPLE PROCESSING DEVICES SYSTEMS AND METHODS)인 미국 특허 제6,734,401호(베딩햄(Bedingham) 등) 및 발명의 명칭이 "샘플 처리 장치"(SAMPLE PROCESSING DEVICES)인 미국 특허 출원 공개 제2002/0064885호에서 설명될 수 있다. 기타 사용가능한 장치 구성을, 예를 들어 2000년 6월 28일자로 출원되고 발명의 명칭이 "열적 처리 장치 및 방법"(THERMAL PROCESSING DEVICES AND METHODS)인 미국 가특허출원 제60/214,508호; 2000년 6월 28일자로 출원되고 발명의 명칭이 "샘플 처리 장치, 시스템 및 방법"(SAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMS AND METHODS)인 미국 가특허출원 제60/214,642호; 2000년 10월 2일자로 출원되고 발명의 명칭이 "샘플 처리 장치, 시스템 및 방법"(SAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMS AND METHODS)인 미국 가특허출원 제60/237,072호; 2001년 1월 6일자로 출원되고 발명의 명칭이 "샘플 처리 장치, 시스템 및 방법"(SAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMS AND METHODS)인 미국 가특허출원 제60/260,063호; 2001년 4월 18일자로 출원되고 발명의 명칭이 "향상된 샘플 처리 장치, 시스템 및 방법"(ENHANCED SAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMS AND METHODS)인 미국 가특허출원 제60/284,637호; 및 발명의 명칭이 "샘플 처리 장치 및 캐리어"(SAMPLE PROCESSING DEVICES AND CARRIERS)인 미국 특허 출원 공개 제2002/0048533호에서 볼 수 있다. 기타 잠재성 있는 장치 구성을, 예를 들어 발명의 명칭이 "샘플 처리 장치의 원심 충전"(CENTRIFUGAL FILLING OF SAMPLE PROCESSING DEVICES)인 미국 특허 제6,627,159호(베딩햄 등)에서 볼 수 있다.

"상부", "저부", "위", "아래" 등과 같은 상대 위치 용어가 본 발명과 관련 하여 사용될 수 있지만, 이들 용어는 이들의 상대적인 의미로만 사용됨을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본 발명의 장치와 관련하여 사용될 때, "상부" 및 "저부"는 디스크의 주요 반대면들을 의미하기 위해 사용될 수 있다. 실제 사용에 있어서, "상부" 또는 "저부"로서 설명된 요소는 임의의 배향 또는 위치에서 볼 수 있으며, 디스크 및 방법을 임의의 특정 배향 또는 위치로 제한하는 것으로서 고려되어서는 안 된다. 예를 들어, 샘플 처리 디스크의 상부 표면은 실제로는 처리 동안에 샘플 처리 디스크의 저부 표면 아래에 위치될 수 있다(하지만, 상부 표면은 저부 표면으로부터의 샘플 처리 디스크의 반대면 상에서 여전히 보게 될 것이다).

샘플 처리 디스크(10)의 일 실시예의 하나의 주 표면이 도 1에 도시되어 있다. 도 2는 샘플 처리 디스크(10) 내의 하나의 유체 구조체의 확대 단면도이다. 도 3은 샘플 처리 디스크(10)의 반대편 주 표면(14)을 도시한다. 본 발명의 샘플 처리 디스크는 2개의 주요 면(12, 14, 도 1에서 보이는 면(12)과 도 2에서 보이는 면(14))을 구비한 대체로 평탄한 디스크형 형상을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 샘플 처리 디스크(10)의 두께는 다양한 인자(예를 들어, 샘플 처리 디스크 상의 특징부의 크기 등)에 따라 달라질 수 있다. 도 1 내지 도 3에서, 실선으로 도시된 특징부들은 샘플 처리 디스크(10)의 볼 수 있는 면 상에 또는 그 내에 형성되는 반면에, 점선으로 도시된 특징부들은 샘플 처리 디스크(10)의 숨겨진 또는 반대편 면 상에 또는 그 내에 형성된다. 다양한 특징부들의 정확한 구성 및 위치는 다양한 샘플 처리 장치들에서 변화할 수도 있다는 것을 이해할 것이다.

샘플 처리 디스크(10)는 복수의 유체 구조체를 포함하며, 각각의 유체 구조 체는 투입 웰(20) 및 프로세스 챔버(30)를 포함한다. 하나 이상의 전달 채널이 투입 웰(20)을 프로세스 챔버(30)에 연결하기 위하여 제공된다. 도 1 내지 도 3의 실시예에서, 각각의 투입 웰(20)은 프로세스 챔버(30)들 중 하나에만 연결된다. 그러나, 단일 투입 웰(20)이 전달 채널들의 임의의 적합한 배열에 의해 2개 이상의 프로세스 챔버(30)에 연결될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

또한, 본 발명의 샘플 처리 디스크 상의 주어진 유체 구조체 내에서, 다수의 프로세스 챔버가 밸브 또는 기타 유체 제어 구조체에 의해 분리된 순차적인 관계로 제공될 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 서로 연결된 다수의 프로세스 챔버를 구비한 몇몇 그러한 유체 구조체의 예는, 예를 들어 발명의 명칭이 "향상된 샘플 처리 장치 시스템 및 방법"인 미국 특허 제6,734,401호(베딩햄 등)에서 볼 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "프로세스 챔버"라는 용어는 챔버를 공정(예를 들어, PCR, 생거 서열결정 등)이 그 내부에서 수행되는 것으로서 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 프로세스 챔버는, 예를 들어 샘플 처리 장치가 회전될 때 그 내부의 물질이 이후에 다른 프로세스 챔버로 전달되도록 로딩되는 챔버, 공정의 생성물이 수집되는 챔버, 물질이 여과되는 챔버 등을 포함할 수 있다.

디스크(10)는 중앙 본체(50)에 의해 형성되며, 이 중앙 본체는 제1 주 표면(52) 및 본체(50)의 반대편 면 상의 제2 주 표면(54)을 포함한다. 본체(50)가 단일 일체형 물품으로 도시되어 있지만, 이는 대안적으로 원하는 구조체를 형성하 기 위해 함께 부착된 다수의 요소로 구성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 그러나, 본체(50)가 성형된 중합체성 재료로 제조되는 것이 바람직할 수 있다. 더욱이, 본체(50)는 (여기(excitation), 가열 등을 위해) 프로세스 챔버(30) 내로 전달되거나 프로세스 챔버(30) 내에 위치된 물질로부터 방출되는 임의의 전자기 방사에 대해 불투명한 것이 바람직할 수 있다. 본체(50)의 그러한 불투명성은, 예를 들어 상이한 프로세스 챔버(30)들(또는 디스크(10) 내에 제공된 다른 특징부들) 사이의 간섭 현상(cross-talk)의 가능성을 감소시킬 수 있다.

상이한 유체 구조체들의 특징부는 바람직하게는 본체(50) 상에, 그 내부에 및/또는 그를 통과하여 형성된 함몰부, 보이드, 상승된 구조체 등에 의해 형성될 수 있다. 그러한 구성에서, 유체 구조체들의 특징부는 바람직하게는 본체(50)의 주 표면(52, 54)에 부착될 수 있는 커버에 의해 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 달리 말하면, 유체 구조체의 특징부를 형성하는 커버가 없다면, 특징부는 주위 분위기로 개방되어, 잠재적으로 물질이 누출 및 유출되게 할 것이다.

디스크(10)의 적어도 하나의 면은, 예를 들어 발명의 명칭이 "향상된 샘플 처리 장치 시스템 및 방법"인 미국 특허 제6,734,401호(베딩햄 등) 또는 2005년 7월 5일자로 출원되고 발명의 명칭이 "샘플 처리 장치 압축 시스템 및 방법"(SAMPLE PROCESSING DEVICE COMPRESSION SYSTEMS AND METHODS)인 미국 특허 출원 제11/174,757호에 설명된 바와 같이 베이스 플레이트 또는 열 구조체 장치에 대해 상보적인 표면을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 본 발명의 디스크의 주요 면들 중 적어도 하나가 평탄한 표면을 제공하는 것이 바람직할 수 있 다.

도 1 내지 도 3에 도시된 디스크(10)에서, 투입 웰(20)은 본체(50)의 주 표면(52, 54)을 통과하여 연장하는 보이드에 의해 형성된다. 투입 웰(20)은 본체(50)의 표면(54)에 부착되는 중앙 커버(60)에 의해 저부면(즉, 주 표면(54)) 상에 형성된다. 투입 웰(20)은 바람직하게는 디스크(10)의 상부면 상에서 개방부(22)를 포함할 수 있다. 도시된 실시예의 개방부(22)는 바람직하게는, 예를 들어 투입 웰(20) 내로의 피펫 또는 기타 샘플 전달 장치의 삽입을 돕기 위한 모따기부(chamfer)를 포함할 수 있다.

투입 웰(20) 내로의 개방부(22)는 개방부(22) 위에 부착된 투입 웰 시일(seal, 24)에 의해 폐쇄되는 것이 바람직할 수 있다. 투입 웰 시일(24)은 바람직하게는 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 접착제, 열 밀봉 등을 사용하여 개방부(22) 위에서 디스크에 부착될 수 있다. 시일(24)은, 예를 들어 운반, 취급 등 중에 투입 웰(20)의 오염을 방지하기 위해, 투입 웰(20)에 샘플 물질이 로딩되기 전에 개방부(22) 위에 부착될 수 있다. 대안적으로, 시일(24)은 투입 웰(20)에 샘플 물질이 로딩된 후에 부착될 수 있다. 몇몇 경우에, 시일은 투입 웰(20)의 로딩 전후에 사용될 수도 있다.

시일(24)이 시트 재료로서 도시되어 있지만, 투입 웰(20)을 폐쇄하도록 사용되는 시일은 임의의 적합한 형태, 예컨대 마개(plug), 캡(cap) 등으로서 제공될 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 단일 일체형 시일이 주어진 디스크 상의 모든 투입 웰을 폐쇄하도록 제공되거나, 단일 일체형 시일이 주어진 디스크 상의 일부의 투입 웰만을 밀봉하도록 사용되는 것이 바람직할 수 있다. 다른 대안에서, 각각의 시일(24)은 하나의 투입 웰(20)만을 폐쇄하도록 사용될 수 있다.

본 발명의 샘플 처리 디스크 내의 투입 웰과 관련하여 포함될 수 있는 다른 특징은, 예를 들어 바람직하게는 본체(50) 내에 제공될 수 있는 상승된 리브(26) 내로의 투입 웰(20)의 위치설정이다. 예컨대, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 상승된 리브(26)는 리브(26)를 둘러싸는 본체의 주 표면(52) 위로 연장한다. 디스크(10) 상의 상승된 구조체 내에 투입 웰(20)을 위치시키는 것의 한 가지 잠재적인 이점은 (디스크(10) 상에서 동일한 크기의 표면적을 점유하지만 주 표면(52, 54)들 사이의 체적으로 제한되는 투입 웰과 비교하여) 투입 웰(20)의 체적의 증가일 수 있다.

본체(50)의 표면(54) 위로 연장하는 상승된 리브(26) 내에 다수의 투입 웰(20)을 위치시키는 다른 잠재적인 이점은 디스크(10)의 중앙 부분의 구조적 강성의 증가일 수 있다. 디스크의 중앙 부분에서의 그러한 증가된 강성은 그 자체로 유용할 수 있는데, 즉 본 발명에 따른 몇몇 디스크는 일 면 상에서 상승된 구조체를 포함할 수 있는 반면에, 반대면 상에서는 평탄한 표면을 제공할 수 있다. 그러한 디스크 상에서의 투입 웰의 위치는 제공될 수 있는 증가된 체적이 필요하지 않은 경우에 상승된 구조체 내에 있지 않을 수도 있다. 그러한 리브 또는 상승된 구조체를 사용하는 것은 저장, 샘플 로딩 등의 중에 디스크의 비틀림 또는 굽힘을 제한할 수 있다.

도시된 샘플 처리 디스크(10)에서, 각각의 유체 구조체 내의 투입 웰(20)은 내부 채널(42), 본체(50)를 통과하여 형성된 관통 구멍(44), 및 외부 채널(46)의 조합인 전달 채널에 의해 프로세스 챔버(30)에 연결된다. 내부 채널(42)은 투입 웰(20)로부터 관통 구멍(44)으로 연장하며, 바람직하게는 본체(50)의 주 표면(54) 내에 형성된 홈 또는 함몰부에 의해 부분적으로 형성된다. 관통 구멍(44)은 바람직하게는 본체(50)의 양 주 표면(52, 54)을 통과하여 연장하는 보이드에 의해 부분적으로 형성된다.

내부 채널(42) 및 주 표면(54)에 근접한 관통 구멍(44)의 단부 모두는 또한 본체(50)의 주 표면(54)에 부착된 중앙 커버(60)에 의해 부분적으로 형성된다. 도시된 실시예에서, 중앙 커버(60)는 본체(50) 내에 형성된 스핀들 개방부(56) 둘레의 내부 에지(62) 및 바람직하게는 관통 구멍(44)을 지나 연장하는 외부 에지(64)를 포함하여, 중앙 커버(60)는 바람직하게는 본체(50)의 주 표면(54) 상에서 투입 웰(20), 내부 채널(42) 및 관통 구멍(44)의 경계를 형성할 수 있다.

외부 채널(46)은 바람직하게는 본체(50)의 표면(52) 내의 홈 또는 함몰부에 의해 형성되며, 관통 구멍(44)으로부터 프로세스 챔버(30)까지 연장한다. 외부 채널(46) 및 주 표면(52)에 근접한 관통 구멍(44)의 단부 모두는 바람직하게는 본체(50)의 주 표면(52)에 부착된 커버(70)에 의해 형성된다. 도시된 실시예에서, 커버(70)는 바람직하게는 관통 구멍(44)과 투입 웰(20) 사이에 위치된 내부 에지(72) 및 바람직하게는 프로세스 챔버(30)로부터 반경방향 외측에 위치된 외부 에지(74)를 포함하여, 예를 들어 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 유체 특징부의 경계를 형성할 수 있다.

프로세스 챔버(30)는 또한 바람직하게는 프로세스 챔버(30)를 형성하는 보이드가 위치된 본체(50)의 표면(54)에 부착된 커버(80)에 의해 밀봉된다. 커버(80)는 바람직하게는 관통 구멍(44)과 프로세스 챔버(30) 사이에 위치된 내부 에지(82) 및 바람직하게는 프로세스 챔버(30)로부터 반경방향 외측에 위치된 외부 에지(84)를 포함하여, 원하는 밀봉 기능을 제공할 수 있다. 중앙 커버(60)의 외부 에지(64)와 제2 환상 커버(80)의 내부 에지(82)가 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 복수의 유체 구조체의 관통 구멍(44)에 의해 형성된 환상 링의 반경방향 외측에 위치된 접합부(junction)를 형성하는 것이 바람직할 수 있다.

주로 도 1 및 도 2를 참조하여, 샘플 처리 디스크(10) 상의 다양한 특징부의 배열이 설명될 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 디스크는 디스크의 선택된 특징부들이 원형 디스크 상에 원형 어레이로 배열된 원형 물품으로서 제공되는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 본 발명의 디스크는 완벽하게 원형일 필요는 없으며, 몇몇 경우에서 원이 아닌 형상으로 제공될 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 디스크는 예컨대 오각형, 육각형, 팔각형 등과 같은 형상을 취할 수도 있다. 유사하게, 예시적인 디스크(10) 상에 원형 어레이로 배열된 특징부들은 유사한 비원형 형상을 갖는 어레이로 제공될 수도 있다.

예시적인 샘플 처리 디스크(10)에서, 관통 구멍(44)들 및 프로세스 챔버(30)들은 이들이 디스크(10) 상에서 원형 어레이 또는 환상 링을 형성하도록 배열되는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 배열은 대체로 원형 형상인 외부 에지(64)를 포함하는 중앙 커버(60)의 사용을 허용할 수 있으며, 이때 중앙 커버(60)의 외부 에지(64)는 관통 구멍(44)과 프로세스 챔버(30) 사이에 위치된다. 관통 구멍(44) 및 프로세스 챔버(30)의 동심 원형 어레이는 모두 원형인 내부 에지(72)와 외부 에지(74)를 포함하는, 본체(50)의 표면(52) 상의 커버(70)의 사용을 허용할 수 있으며, 이때 커버(70)는 본체(50)의 표면(52) 상에 환상 링의 형태로 제공된다. 관통 구멍(44)과 프로세스 챔버(30)의 동심 원형 어레이는 또한 관통 구멍(44)과 프로세스 챔버(30) 사이에 위치된 원형 내부 에지(82) 및 프로세스 챔버(30)의 반경방향 외측에 위치된 원형 외부 에지(84)를 포함하는, 본체(50)의 표면(54) 상의 커버(80)의 사용을 허용할 수 있다. 물론, 관통 구멍(44)과 프로세스 챔버(30)의 어레이에 대한 다른 상보적인 형상이 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 상이한 특징부들을 밀봉하기에 적절한 형상을 취하는 커버(60, 70, 80)와 함께 사용될 수 있다.

본체(50)의 표면(54) 상에 프로세스 챔버(30)를 형성하도록 사용되는 커버(80)는 바람직하게는 중앙 커버(60) 외측의 환상 링으로 제한될 수 있지만, 이러한 것이 요구되지 않을 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 투입 웰(20), 내부 채널(42), 관통 구멍(44) 및 프로세스 챔버(30)를 밀봉하기 위해 본체의 표면(54) 상에서 단일 일체형 커버를 사용하는 것이 가능할 수 있다. 그러나, 본체(50)의 표면(54)에 부착되는 다수의 커버(60, 70)의 한 가지 잠재적인 이점은 커버(80) 내에 포함되는 금속 층이 프로세스 챔버(30)에 의해 점유되는 면적으로 제한될 수 있다는 것이다. 이로써, 본체(50)의 중앙 부분을 향한 열 에너지의 전달은 중앙 커버(60)가 금속만큼의 열 전도성을 갖지 않은 재료로부터 제조된 경우에 제한될 수 있다.

본 발명의 디스크 내의 유체 구조체를 밀봉하기 위해 사용되는 여러 커버(60, 70, 80)들 및 본체(50)는 임의의 적합한 재료 또는 재료들로 제조될 수 있다. 적합한 재료의 예로는, 예를 들어 중합체성 재료(예를 들어, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌 등), 금속(예를 들어, 금속 포일) 등을 들 수 있다. 커버는 바람직하게는 예를 들어 금속 포일, 중합체성 재료, 다층 복합체 등의 대체로 평탄한 시트형 피스(sheet-like piece)로 제공될 수 있지만, 반드시 제공될 필요는 없을 수 있다. 디스크의 본체 및 커버를 위해 선택된 재료가 양호한 물 장벽 특성을 나타내는 것이 바람직할 수 있다.

프로세스 챔버(30)를 밀봉하는 커버(70, 80)들 중 적어도 하나가 선택된 파장의 전자기 에너지를 실질적으로 투과시키는 재료 또는 재료들로 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 커버(70, 80)들 중 하나가 프로세스 챔버(30) 내에서의 형광 발광 또는 색상 변화의 시각적 또는 기계적 감시를 허용하는 재료로 구성되는 것이 바람직할 수 있다.

커버(70, 80)들 중 적어도 하나가 금속 층, 예를 들어 금속 포일을 포함하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 금속 포일로서 제공된다면, 커버는 바람직하게는 샘플 물질과 금속 사이의 접촉을 방지하기 위해 유체 구조체의 내부에 대면하는 표면 상에 패시베이션 층(passivation layer)을 포함할 수 있다. 그러한 패시베이션 층은 또한, 예를 들어 중합체의 고온 용융 접합에서 사용될 수 있는 접합 구조체로서 기능할 수 있다. 별개의 패시베이션 층에 대한 대안예로서, 커버를 본체(50)에 부 착시키기 위해 사용되는 임의의 접착층이 또한 샘플 물질과 커버의 임의의 금속 사이의 접촉을 방지하기 위한 패시베이션 층으로서 작용할 수도 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 샘플 처리 디스크(10)의 예시적인 실시예에서, 커버(70)는 바람직하게는 중합체성 필름(예를 들어, 폴리프로필렌)으로 제조될 수 있는 반면에, 프로세스 챔버(30)의 반대편의 커버(80)는 바람직하게는 금속 층(예를 들어, 알루미늄의 금속 포일 층 등)을 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 커버(70)는 바람직하게는 선택된 파장, 예를 들어 가시 스펙트럼, 자외선 스펙트럼 등의 전자기 방사를 프로세스 챔버(30) 내부로 및/또는 외부로 투과시키는 반면에, 커버(80)의 금속 층은, 예컨대 발명의 명칭이 "향상된 샘플 처리 장치 시스템 및 방법"인 미국 특허 제6,734,401호(베딩햄 등) 또는 2005년 7월 5일자로 출원되고 발명의 명칭이 "샘플 처리 장치 압축 시스템 및 방법"인 미국 특허 출원 제11/174,757호에 설명된 바와 같은 열 구조체/표면을 사용하여 프로세스 챔버(30) 내부로의 및/또는 외부로의 열 에너지 전달을 촉진한다.

환상 처리 링 내에 위치되거나 그를 형성하는 외부 커버(80)는 바람직하게는 (플라스틱 등과 같은) 상대적으로 비전도성인 재료일 수 있는 중앙 커버(60)와 비교하여 상대적으로 열 전도성인 것(예를 들어, 금속 등)이 바람직할 수 있다. 그러한 조합은 디스크의 내부 영역, 즉 프로세스 챔버(30)에 의해 형성된 환상 처리 링 내의 영역 내부로의 또는 외부로의 열전달을 제한하면서, 프로세스 챔버(30) 내의 샘플 물질의 신속한 가열 및/또는 냉각을 위해 유용할 수 있다. 그러한 배열이 환상 처리 링 내에서의 열 제어를 향상시킬 수 있지만, 중앙 커버(60)와 외부 커 버(80)를 2개의 그러한 상이한 커버들 사이의 누출 방지 접합부가 형성되도록 위치시키고 부착시키는 것 등은 어려울 수 있다. 즉, 연속적인 채널이 두 커버 아래에 놓이면, 커버들 사이의 접합부에 의해, 디스크는 채널을 통해 유체를 이동시키는 공정 중에 접합부를 통하여 유체가 누출되기 쉬워질 수 있다. 채널을 디스크 본체(50)의 한 면으로부터 다른 면으로 이동시키기 위하여 관통 구멍(44)을 사용하는 것은 그러한 접합부를 회피할 기회를 제공한다. 결과적으로, 전달 채널은 커버 접합부 바로 아래에서 이어지지 않는다. 그러한 실시예에서, 접합부는 환상 처리 링 내에서, 관통 구멍(44)들의 어레이의 외측에 그리고 프로세스 챔버(30)들의 어레이로부터 내측에 놓인다.

커버(60, 70, 80)는 임의의 적합한 기술 또는 기술들, 예를 들어 용융 접합, 접착제, 용융 접합 및 접착제의 조합 등에 의해 본체(50)의 표면(52, 54)에 부착될 수 있다. 용융 접합된다면, 용융 접합을 촉진하기 위해, 커버 및 커버가 부착되는 표면 둘 다는 예를 들어 폴리프로필렌 또는 몇몇 다른 용융 접합가능한 재료를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 커버들은 감압 접착제를 사용하여 부착되는 것이 바람직할 수 있다. 감압 접착제는 커버와 대향 표면(52 또는 54) 사이에 연속적인 끊김없는 층으로서 바람직하게 제공될 수 있는 감압 접착제의 층의 형태로 제공될 수 있다. 몇몇의 잠재적으로 적합한 부착 기술, 접착제 등의 예가, 예를 들어 발명의 명칭이 "향상된 샘플 처리 장치 시스템 및 방법"인 미국 특허 제6,734,401호(베딩햄 등) 및 발명의 명칭이 "샘플 처리 장치"인 미국 특허 출원 공개 제2002/0064885호에 설명될 수 있다.

감압 접착제는 전형적으로, 커버가 부착되는 하부의 본체에 대한 커버의 얼마간의 이동을 바람직하게 허용할 수 있는 점탄성 특성을 나타낸다. 이동은, 2005년 7월 5일자로 출원되고 발명의 명칭이 "샘플 처리 장치 압축 시스템 및 방법"인 미국 특허 출원 제11/174,757호에 설명된 바와 같이, 예를 들어 열전달 구조체의 형상에 순응하기 위한 환상 처리 링의 변형의 결과일 수 있다. 상대 이동은 또한 커버와 본체 사이의 상이한 열팽창률의 결과일 수 있다. 본 발명의 디스크에서 커버와 본체 사이의 상대 이동의 원인에 상관없이, 감압 접착제의 점탄성 특성이, 변형에도 불구하고, 프로세스 챔버 및 유체 구조체의 다른 유체 특징부들이 바람직하게 그들의 유체 보전(즉, 누출하지 않음)을 유지할 수 있게 하는 것이 바람직할 수 있다.

많은 상이한 감압 접착제가 본 발명과 관련하여 잠재적으로 사용될 수 있다. 감압 접착제를 식별하기 위한 하나의 잘 알려진 기술은 달퀴스트(Dahlquist) 기준이다. 이러한 기준은 문헌[Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, Donatas Satas (Ed.), 2^nd Edition, p. 172, Van Nostrand Reinhold, New York, NY, 1989]에 설명된 바와 같이, 1초 크리프 컴플라이언스(1 second creep compliance)가 0.1 ㎠/N(1 x 10^-6 ㎠/dyne)을 초과하는 접착제로서 감압 접착제를 정의한다. 대안적으로, 탄성 계수가 1차 근사에 대해 크리프 컴플라이언스의 역수이므로, 감압 접착제는 탄성 계수(Young's modulus)가 0.1 ㎫(1 x 10⁶ dyne/㎠) 미만인 접착제로서 정의될 수도 있다. 감압 접착제를 식별하기 위한 다른 잘 알려진 기술은 문 헌[Test Methods for Pressure Sensitive Adhesive Tapes, Pressure Sensitive Tape Council, (1996)]에 설명된 바와 같이, 실온에서 강력하고 영구적인 점착성을 갖고 손가락 또는 손에 의한 것보다 큰 압력을 필요로 하지 않고서 단지 접촉된 때 다양한 상이한 표면들에 견고하게 접착되며 매끄러운 표면으로부터 잔류물을 남기지 않고 제거될 수 있는 것이다. 적합한 감압 접착제의 다른 적합한 정의는 이 접착제가 바람직하게는 25℃에서 탄성 계수 대 진동수의 그래프 상에 그려질 때 하기의 지점에 의해 정의된 영역 내의 실온 저장 탄성 계수를 갖는 것이다: 약 0.017 ㎐(0.1 rad/s)의 진동수에서 약 0.02 ㎫(2 x 10⁵ dyne/㎠) 내지 0.04 ㎫(4 x 10⁵ dyne/㎠)의 탄성 계수 범위 및 약 17 ㎐(100 rad/s)의 진동수에서 약 0.2 ㎫(2 x 10⁶ dyne/㎠) 내지 0.8 ㎫(8 x 10⁶ dyne/㎠)의 탄성 계수 범위(예를 들어, 문헌[Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, Donatas Satas (Ed.), 2^nd Edition, Van Nostrand Rheinhold, New York, 1989]에서 173 페이지의 도 8-16 참조). 감압 접착제를 식별하는 임의의 이러한 방법은 본 발명의 방법에 사용하기에 잠재적으로 적합한 감압 접착제를 식별하도록 사용될 수 있다.

본 발명의 샘플 처리 디스크와 관련하여 사용되는 감압 접착제는 감압 접착제의 특성이 물에 의해 불리한 영향을 받지 않는 것을 보장하는 물질을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 감압 접착제는 샘플 로딩 및 처리 중에 물에의 노출에 반응하여 접착성을 잃거나, 응집 강도를 잃거나, 연화되거나, 부풀거나, 불투명하게 되지 않는 것이 바람직할 것이다. 또한, 감압 접착제는 샘플 처리 중 에 물로 추출되어 장치 성능이 손상될 수 있는 어떠한 성분도 함유하지 않는 것이 바람직하다.

이러한 고려 사항에 비추어, 감압 접착제는 소수성 물질로 이루어지는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 것으로서, 감압 접착제는 실리콘 물질로 이루어지는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 감압 접착제는, 예를 들어 문헌["Silicone Pressure Sensitive Adhesives", Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, 3^rd Edition, pp. 508 - 517]에 설명된 바와 같이, 실리콘 중합체와 점착성 부여 수지(tackifying resin)의 조합에 기초한, 실리콘 감압 접착 물질의 종류로부터 선택될 수 있다. 실리콘 감압 접착제는 그들의 소수성, 고온에 견디는 그들의 능력, 및 다양한 상이한 표면들에 접합되는 그들의 능력에 관하여 알려져 있다.

감압 접착제 조성물은 본 발명의 엄격한 요건을 만족시키도록 선택되는 것이 바람직하다. 몇몇 적합한 조성물은 발명의 명칭이 "실리콘 접착제, 물품 및 방법"(SILICONE ADHESIVES, ARTICLES, AND METHODS)인 국제 출원 공개 WO 00/68336호(고(Ko) 등)에 설명될 수 있다.

다른 적합한 조성물은 실리콘-폴리우레아계 감압 접착제 군에 기초할 수 있다. 그러한 조성물은 미국 특허 제5,461,134호(레이어(Leir) 등); 미국 특허 제6,007,914호(조지프(Joseph) 등); 국제 출원 공개 WO 96/35458호(및 그 관련 미국 특허 출원 제08/427,788호(1995년 4월 25일자 출원); 제08/428,934호(1995년 4월 25일자 출원); 제08/588,157호(1996년 1월 17일자 출원); 및 제08/588,159(1996년 1월 17일자 출원)); 국제 출원 공개 WO 96/34028호(및 그 관련 미국 특허 출원 제08/428,299호(1995년 4월 25일자 출원); 제08/428,936호(1995년 4월 25일자 출원); 제08/569,909호(1995년 12월 8일자 출원); 및 제08/569,877호(1995년 12월 8일자 출원)); 및 국제 출원 공개 WO 96/34029호(및 그 관련 미국 특허 출원 제08/428,735호(1995년 4월 25일자 출원) 및 제08/591,205호(1996년 1월 17일자 출원))에 설명되어 있다.

그러한 감압 접착제는 실리콘-폴리우레아 중합체 및 점착성 부여제의 조합에 기초한다. 점착성 부여제는 원할 경우 작용성(반응성) 및 비작용성 점착제의 카테고리 내에서 선택될 수 있다. 점착성 부여제 또는 부여제들의 수준은 원할 경우 변화시켜서 원하는 점착성을 접착제 조성물에 부여할 수 있다. 예를 들어, 감압 접착제 조성물은 (a) 연성 폴리다이오르가노실록산 단위, 경성 폴리아이소시아네이트 잔기 단위(여기서, 폴리아이소시아네이트 잔기는 폴리아이소시아네이트에서 -NCO 기를 제외한 것임), 선택적으로 연성 및/또는 경성 유기 폴리아민 단위(여기서, 아이소시아네이트 단위 및 아민 단위의 잔기는 우레아 결합에 의해 연결됨)와; (b) 하나 이상의 점착성 부여제(예를 들어, 실리케이트 수지 등)를 포함하는 점착성 부여된 폴리다이오르가노실록산 올리구레아 절편화(segmented) 공중합체인 것이 바람직할 수 있다.

또한, 본 발명의 샘플 처리 디스크의 감압 접착제 층은 단일 감압 접착제 또는 둘 이상의 감압 접착제의 조합 또는 블렌드일 수 있다. 감압 접착제 층은, 예를 들어 용매 코팅, 스크린 인쇄, 롤러 인쇄, 용융 압출 코팅, 용융 분무, 스트라이프(stripe) 코팅, 또는 라미네이팅 공정으로부터 생성될 수 있다. 접착제 층은 이 층이 상기 특징 및 특성에 부합하는 것으로 나타나는 한 매우 다양한 두께를 가질 수 있다. 최대 접합 충실도를 달성하고, 필요한 경우 패시베이션 층으로서 역할하도록, 접착제 층은 연속적이며 핀홀(pinhole) 또는 미공(porosity)이 없는 것이 바람직할 수 있다.

샘플 처리 장치가 다양한 구성요소, 예를 들어 커버, 본체 등을 함께 연결하기 위해 감압 접착제를 구비하여 제조될 수도 있지만, 구성요소들의 견고한 부착을 보장하기 위해 이들을 상승된 열 및/또는 압력 하에서 함께 라미네이팅함으로써 구성요소들 사이의 접착을 증가시키는 것이 바람직할 수 있다.

감압 특성을 나타내는 접착제를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 접착제들은, 이들이 전형적으로 용융 접합에서 사용되는 고온 접합 공정을 수반하지 않을 뿐만 아니라, 액체 접착제, 용매 접합, 초음파 접합 등의 사용시 고유한 취급 상의 문제를 발생시키지 않기 때문에, 샘플 처리 장치의 대량 생산에 더욱 적합할 수 있다.

접착제는 바람직하게는, 예컨대 커버 및 커버가 부착되는 본체를 구성하도록 사용되는 재료에 양호하게 접착되고, 샘플 증발에 대한 효과적인 장벽을 제공하면서 고온 및 저온 저장(예를 들어, 약 -80℃ 내지 약 150℃) 동안 접착을 유지하며, 물 중에서의 용해에 저항하며, 디스크 내에 사용되는 샘플 물질의 성분들과 반응하는 등의 그들의 능력에 대해 선택된다. 따라서, 접착제의 유형은 접착제가 샘플 처리 디스크(10) 내에서 수행되는 임의의 공정을 방해(예를 들어, DNA 결합, 용해 등)하지 않는 한 중요하지 않을 수도 있다. 바람직한 접착제는 생물학적 반응이 수행되는 분석 장치의 커버 필름 상에서 전형적으로 사용되는 것을 포함할 수 있다. 이는, 예를 들어 국제 출원 공개 WO 00/45180호(고 등) 및 WO 00/68336호(고 등)에 설명된 바와 같이, 폴리-알파 올레핀 및 실리콘을 포함한다.

또한, 본 발명의 샘플 처리 디스크의 감압 접착제 층은 단일 접착제 또는 둘 이상의 접착제의 조합 또는 블렌드일 수 있다. 접착제 층은, 예를 들어 용매 코팅, 스크린 인쇄, 롤러 인쇄, 용융 압출 코팅, 용융 분무, 스트라이프 코팅, 또는 라미네이팅 공정으로부터 생성될 수 있다. 접착제 층은 이 층이 상기 특징 및 특성에 부합하는 것으로 나타나는 한 매우 다양한 두께를 가질 수 있다. 최대 접합 충실도를 달성하고, 필요한 경우 패시베이션 층으로서 역할하도록, 접착제 층은 연속적이며 핀홀 또는 미공이 없는 것이 바람직할 수 있다.

샘플 처리 디스크가 다양한 구성요소, 예를 들어 면들을 함께 연결하기 위해 감압 접착제를 구비하여 제조될 수도 있지만, 견고한 부착을 보장하기 위해 이들을 상승된 열 및/또는 압력 하에서 함께 라미네이팅함으로써 구성요소들 사이의 접착을 증가시키는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 샘플 처리 디스크 내에 제공될 수 있는 선택적인 특징부가 디스크(10) 상의 프로세스 챔버(30)들의 어레이를 포함하는 환상 처리 링의 일부의 확대도인 도 4에 도시되어 있다. 프로세스 챔버(30)는 본 명세서에서 논의되는 바와 같이 채널(46)을 통해 투입 웰과 유체 연통한다. 프로세스 챔버(30)들이 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 원형 어레이로 제공되는 경우에, 샘플 처리 디스크가 열 전달 표면에 대해 가압될 때, 프로세스 챔버(30)들이 하부의 열전달 표면의 형상에 순응하도록 된 순응성 환상 처리 링을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 순응성은 바람직하게는 프로세스 챔버(30)의 유체 보전을 유지하면서(즉, 누출을 야기함이 없이) 환상 처리 링의 얼마간의 변형에 의해 달성된다. 그러한 순응성 환상 처리 링은, 예를 들어 2005년 7월 5일자로 출원되고 발명의 명칭이 "샘플 처리 장치 압축 시스템 및 방법"인 미국 특허 출원 제11/174,757호에 설명된 방법 및 시스템과 관련하여 사용될 때 유용할 수 있다.

점탄성 감압 접착제로 서로 부착된 구성요소들을 사용하여 복합 구조체로서 형성된 환상 처리 링은, 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 샘플 처리 디스크에 가해진 힘에 응답하여 순응성을 나타낼 수 있다. 본 발명의 샘플 처리 디스크에 있어서의 환상 처리 링의 순응성은 대안적으로는, 예를 들어 대부분의 면적이 본체(50)의 보이드에 의해 점유되는 환상 처리 링에 (예를 들어, 원형) 어레이로 프로세스 챔버(30)를 위치시킴으로써 제공될 수 있다. 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 예를 들어 프로세스 챔버(30) 자체가 바람직하게는 본체(50)에 부착된 커버에 의해 폐쇄되는 본체(50) 내의 보이드에 의해 형성될 수 있다. 프로세스 챔버(30)에 의해 점유된 환상 링의 순응성 또는 가요성을 향상시키기 위해, 프로세스 챔버(30)의 보이드가 프로세스 챔버(30)에 의해 형성된 환상 처리 링 내에 위치된 본체(50)의 체적의 50% 이상을 점유하는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 샘플 처리 디스크에 있어서의 환상 처리 링의 순응성은 바람직하게는, 점탄성 감압 접착제를 사용하여 복합 구조체로서 형성된 환상 처리 링 및 환 상 처리 링 내에 위치된 보이드와의 조합에 의해 제공될 수 있다. 그러한 조합은 단독으로 취해진 어느 하나의 접근법보다 더 많은 순응성을 제공할 수 있다.

다시 도 4를 참조하면, 도시된 다른 선택적인 특징부는 프로세스 챔버(30)들 사이에 위치된 고아 챔버(90)이다. 프로세스 챔버(30)에 의해 점유되는 면적이 작은 경우에, 환상 처리 링 내의 고아 챔버의 추가는 순응성 및 가요성을 개선하기 위해 사용될 수 있다. 고아 챔버(90)가 도 4에 도시된 바와 같이 프로세스 챔버(30)와 동일한 일반적인 형상을 갖지만, 고아 챔버는 본 발명의 샘플 처리 디스크 내의 프로세스 챔버와 동일한 형상을 갖거나 그렇지 않을 수도 있다.

본 발명과 관련하여 사용되는 바와 같이, 고아 챔버는 본체를 통과하는 보이드 또는 본체의 주 표면들 중 하나 내로 형성된 함몰부에 의해 형성되는 챔버이다. 커버가 보이드 또는 함몰부 위에 위치된 때에 고아 챔버(90)의 체적이 형성되지만, 고아 챔버의 체적은 프로세스 챔버와 같이 전달 채널에 의해 유체 구조체 내의 임의의 다른 특징부에 연결되지 않는다.

그러한 고아 챔버는, 예를 들어 환상 처리 링 내의 본체 재료의 양을 감소시킴으로써 환상 처리 링 내에서 디스크의 가요성을 개선할 수 있다. 고아 챔버는 또한 고아 챔버의 반대면들 상에 위치된 프로세스 챔버들 사이의 열적 격리(thermal isolation)를 개선할 수 있다. 이들은 또한 디스크가 중실일 때보다 더 낮은 열질량을 갖는 공기로 충전된 챔버를 제공함으로써 환상 처리 링 내의 디스크의 열질량을 감소시킬 수 있다. 감소된 열질량은 프로세스 챔버(30) 내의 샘플 물질이 가열 또는 냉각될 수 있는 속도를 증가시킬 수 있다.

환상 처리 링 내에서 프로세스 챔버(30) 외에 고아 챔버(90)를 포함하는 샘플 처리 디스크의 실시예에서, 환상 처리 링 내에 위치된 프로세스 챔버(30)와 고아 챔버의 보이드들이 함께 환상 처리 링 내에 위치된 본체(50)의 체적의 50% 이상을 점유하는 것이 바람직할 수 있다.

프로세스 챔버(30)를 포함하는 환상 처리 링 내에 존재하는 물질의 양을 특징짓는 다른 방식은 원형 어레이 내의 인접한 프로세스 챔버(30)들을 분리하는 랜드(51)의 폭과 비교되는 프로세스 챔버(30)의 상대 폭에 기초하는 것이다. 예를 들어, 프로세스 챔버(30)들에 의해 형성된 환상 링 내의 반경방향 중간점에 근접하여, 인접한 프로세스 챔버(30)들은 랜드 영역(51)의 각각의 측면 상의 인접한 프로세스 챔버(30)들의 각각의 프로세스 챔버(30)의 폭(p) 이하의 폭(l)을 갖는 랜드 영역(51)에 의해 서로로부터 분리되는 것이 바람직할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 프로세스 챔버(30)들에 의해 형성된 환상 링 내의 반경방향 중간점에 근접하여, 인접한 프로세스 챔버(30)들은 랜드 영역(51)의 각각의 측면 상의 인접한 프로세스 챔버(30)들의 각각의 프로세스 챔버(30)의 폭(p)의 50% 이하인 랜드 폭(l)을 갖는 랜드 영역(51)에 의해 서로로부터 분리되는 것이 바람직할 수 있다.

도 1 내지 도 3(특히, 도 2)의 샘플 처리 디스크(10)에 도시된 다른 선택적인 특징부는 디스크(10)의 면(12) 위로 연장하는 상부 부분(92) 및 디스크(10)의 면(14) 아래로 연장하는 하부 부분(94)를 포함하는 외부 플랜지이다.

플랜지는 다양한 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 이는 로봇 전달 시스템에서 특히 유용할 수 있는, 디스크(10)를 파지하기 위한 편리한 위치로서 사용될 수 있다. 플랜지는 또한 디스크(10)를 식별하기 위해 사용될 수 있는, 예컨대 바 코드와 같은 식별 마크 또는 RFID 태그와 같은 물품을 위한 편리한 위치를 제공할 수 있다. 플랜지는 또한 디스크(10)의 면(12, 14) 상의 특징부가 디스크(10)가 그 상에 위치되는 표면과 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 플랜지의 일부분(도시된 실시예에서는 하부 부분(94))은 외향으로 벌어져 있으며, 또는 그렇지 않으면 도 2의 디스크(10) 아래에 위치되는 디스크(10)의 플랜지가 그에 대항하여 놓일 수 있는 표면(96)을 제공함으로써 다수의 디스크(10)의 적층을 제공하는 방식으로 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 적층을 위해 사용되는 경우, 상부 부분(92)은 디스크(10)의 면(12) 상에 제공된 어떠한 특징부보다 멀리 본체(50)의 표면(52) 위로 연장하는 것이 바람직할 수 있다.

플랜지는 또한 환상 처리 링 내의 프로세스 챔버들 및 (존재하는 경우) 고아 챔버들의 외부 부분을 일체화하기 위한 후프(hoop)로서 구조적으로 작동함으로써 디스크(10)의 구조적 완전성을 개선하도록 역할할 수 있다. 외부 플랜지의 강성은 환상 처리 링이 열전달 표면 등의 결함부에 순응하게 하도록 조절될 수 있다.

샘플 처리 디스크(110)의 대안적인 실시예가 도 5와 관련하여 도시되어 있으며, 여기서 디스크(110)는 도 1 내지 도 3의 디스크(10)에서 볼 수 있는 것과 많은 측면에서 유사한 특징부를 포함한다. 그러나, 한 가지 차이점은 투입 웰(120)이 본체(150)의 단지 하나의 면(도 5에서 본체(150)의 표면(154)) 상에만 위치된 전달 채널(140)을 사용하여 프로세스 챔버(130)에 연결된다는 것이다. 결과적으로, 표면(154) 상에서 사용되는 커버(160)는 투입 웰(120), 전달 채널(140) 및 프로세스 챔버(130) 모두의 위로 연장할 수 있다. 또한, 유동을 표면(154)으로부터 표면(152)으로 다시 안내하기 위하여 관통 구멍이 요구되지 않는다.

디스크(110)와 관련하여 도시된 다른 차이점은 투입 웰(120)이 본체(150)의 표면(152)에 직접 적용되는 시일(124)에 의해 폐쇄되는 개방부(122)를 포함한다는 것이다. 달리 말하면, 투입 웰(120)은 도 1 내지 도 3의 디스크(10)에서 알 수 있는 바와 같은 상승된 구조체 내에 위치되지 않는다.

본 발명의 샘플 처리 디스크와 관련하여 제공될 수 있는 다른 특징들 중에서, 도 1 및 도 3은 또한 투입 웰(20) 및 투입 웰(20)로부터 프로세스 챔버(30)까지 연장하는 전달 채널 경로에 대한 몇몇 잠재적으로 유리한 배열의 예를 도시한다. 예를 들어, 샘플 물질을 유체 구조체 내의 투입 웰(20)로부터 프로세스 챔버(30)까지 이동시키기 위해 본 발명의 샘플 처리 디스크를 회전시키는 것이 유리할 수 있다.

예를 들어, 디스크(10)는 바람직하게는 도 1 및 도 3에서 점으로서 도시된 회전축(11)을 중심으로 회전될 수 있다. 회전축(11)은 디스크(10)의 반대면들(12, 14)과 대체로 수직한 것이 바람직할 수 있지만, 그러한 배열은 요구되지 않을 수도 있다. 디스크(10)는 바람직하게는 디스크(10)를 축(11)을 중심으로 회전시키기 위해 사용되는 (도시 안된) 스핀들과 정합하도록 된, 본체(50)의 중심에 근접한 스핀들 개방부(56)를 포함할 수 있다. 회전축(11)은 또한 바람직하게는 관통 구멍(44) 및 프로세스 챔버(30)가 바람직하게는 본 명세서에서 논의되는 바와 같이 배열될 수 있는 원형 어레이의 중심을 형성하도록 역할할 수 있다. 일반적으로, 프로세스 챔버(30)는 디스크(10)가 축(11)을 중심으로 회전될 때, 투입 웰(20)로부터 프로세스 챔버(30)로의 샘플 물질의 이동을 용이하게 하도록 투입 웰(20)로부터 반경방향 외측에 위치된다.

본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 본 발명의 샘플 처리 디스크는 디스크 상의 프로세스 챔버 내의 물질에 대한 열 제어를 개선하기 위해 순응성을 나타내는 환상 처리 링을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 순응성 환상 처리 링이 사용될 수 있는 방법의 일례가 도 6과 관련하여 도시되어 있다. 본 발명에 따른 샘플 처리 디스크(210)의 일부분은 열 구조체(208) 상에 형성된 형상화된 전달 표면(206)과 접촉하는 것으로 도 6에 도시되어 있다.

열 구조체 및 그 전달 표면은, 예를 들어 2005년 7월 5일자로 출원되고 발명의 명칭이 "샘플 처리 장치 압축 시스템 및 방법"인 미국 특허 출원 제11/174,757호에서 더욱 상세하게 설명될 수 있다. 그러나, 간략하게는, 열 구조체(208)의 온도는 바람직하게는 전달 표면(206)과 접촉하여 위치되는 샘플 처리 디스크와 같은 물품의 온도를 제어하기 위해 전달 표면(206)이 열 구조체(208) 내부로 또는 외부로 열 에너지를 용이하게 전달하게 하는 임의의 적합한 기술에 의해 제어될 수 있다.

열적으로 제어되어야 하는 물품이 샘플 처리 디스크인 경우에, 열 구조체와 디스크 사이의 열 에너지 전달의 향상은 디스크를 전달 표면(206)의 형상에 순응하게 함으로써 달성될 수 있다. 디스크의 일부분, 예를 들어 환상 처리 링만이 전달 표면과 접촉하는 경우에, 디스크(210)의 그러한 부분만이 전달 표면(206)의 형상에 순응하도록 변형되는 것이 바람직할 수 있다.

도 6은 커버(270, 280)가 접착제(바람직하게는, 감압 접착제) 층(271, 281)을 각각 사용하여 부착된 본체(250)를 샘플 처리 디스크(210)가 포함하는 그러한 상황의 일례를 도시한다. 커버(270, 280)는 일반적으로 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 환상 처리 링의 영역으로 제한될 수 있는 것이 바람직하다. 층(271, 281)을 위해 점탄성 감압 접착제를 사용하는 것은 본 명세서에서 역시 설명되는 바와 같은 디스크(210)의 환상 처리 링의 순응성을 개선할 수 있다.

디스크(210)를 도시된 바와 같이 전달 표면(206)의 형상에 순응하도록 변형시킴으로써, 열 구조체(208)와 샘플 처리 디스크(210) 사이의 열 결합 효율이 개선될 수 있다. 샘플 처리 디스크(210)의 그러한 변형은, 그렇지 않은 경우로 변형의 부재시 균일한 접촉을 방해할 수도 있는 요철부를 전달 표면(206)에 대면하는 샘플 처리 디스크(210)의 표면 또는 전달 표면(206) 자체가 포함할지라도, 접촉을 촉진함에 있어서 유용할 수 있다.

전달 표면(206)의 형상에 순응하도록 샘플 처리 디스크(210)의 변형을 더욱 촉진하기 위해, 전달 표면(206)과 함께 샘플 처리 디스크(210) 상에 압축력을 제공하도록 사용되는 커버(200) 내의 압축 링(202, 204)을 포함하여, 이 링(202, 204)이 샘플 처리 디스크(210)와 접촉하도록 - 본질적으로 전달 표면(206)과 대면하는 디스크(210)의 환상 처리 링에 걸쳐 있도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 커버(200)와 디스크(210)의 환상 처리 링 사이의 접촉을 링(202, 204)으로 제한함으로써, 더 적은 열 에너지가 커버(200)와 디스크(210) 사이의 제한된 접촉 영역을 통해 전달될 것이기 때문에, 향상된 열 제어가 달성될 수 있다.

도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 디스크(210)의 변형은 바람직하게는 디스크(210)의 주 표면에 수직인 방향으로의, 즉 디스크의 주 표면에 수직인 방향으로도 설명될 수 있는 도 6에 도시된 z-축을 따른 환상 처리 링의 편향을 수반할 수 있다.

본 명세서 및 첨부된 청구의 범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태는 그 문맥이 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 복수 형태를 포함한다. 따라서, 예를 들어 단수 구성요소에 대한 언급은 당업자에게 공지된 하나 이상의 구성요소 및 그 균등물을 포함할 수도 있다.

본 명세서에서 인용된 모든 참조문헌 및 공보는 전체로서 본 개시 내용에 참고로 명백히 포함된다. 본 발명의 예시적인 실시예가 논의되어 있으며, 본 발명의 범주 이내의 몇몇 가능한 변형예가 참조되었다. 본 발명에 있어서의 상기 및 다른 변형 및 변경이 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 당업자에게 명백하게 될 것이며, 본 발명이 본 명세서에서 나타낸 예시적인 실시예들로 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명은 이하에 제공되는 청구의 범위 및 그 균등물에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (31)

1. 미세유체 샘플 처리 디스크로서,

   제1 및 제2 주 표면을 포함하는 본체와;

   개방부를 포함하는 투입 웰,

   투입 웰의 반경방향 외측에 위치되며, 본체의 제1 및 제2 주 표면을 통과하여 형성된 보이드(void)를 포함하는 프로세스 챔버, 및

   투입 웰을 프로세스 챔버에 연결하며, 본체의 제2 주 표면 내에 형성된 내부 채널, 본체의 제1 주 표면 내에 형성된 외부 채널, 및 본체의 제1 및 제2 주 표면을 통과하여 형성되고 내부 채널을 외부 채널에 연결하는 관통 구멍(via)을 포함하는 전달 채널

   을 각각 포함하는 복수의 유체 구조체 - 여기서, 복수의 유체 구조체의 관통 구멍과 프로세스 챔버는 본체 상에 환상 링을 형성함 - 와;

   본체의 제1 주 표면에 부착되며, 본체의 제1 주 표면과 함께 관통 구멍, 외부 채널 및 프로세스 챔버를 형성하는 제1 환상 커버와;

   본체의 제2 주 표면에 부착되며, 본체의 제2 주 표면과 함께 복수의 유체 구조체의 프로세스 챔버를 형성하는 제2 환상 커버 - 여기서, 제2 환상 커버의 내부 에지는 복수의 유체 구조체의 관통 구멍들에 의해 형성된 환상 링의 반경방향 외측에 위치됨 - 와;

   본체의 제2 주 표면에 부착되며, 본체의 제2 주 표면과 함께 내부 채널과 관통 구멍을 형성하는 중앙 커버 - 여기서, 중앙 커버의 외부 에지는 복수의 유체 구조체의 관통 구멍들에 의해 형성된 환상 링의 반경방향 외측에 위치됨 -

   를 포함하는 미세유체 샘플 처리 디스크.
2. 제1항에 있어서, 제2 환상 커버가 금속을 포함하고, 중앙 커버가 제2 환상 커버보다 열 전도성이 낮은 1종 이상의 물질로부터 형성되는 미세유체 샘플 처리 디스크.
3. 미세유체 샘플 처리 디스크로서,

   제1 및 제2 주 표면을 포함하는 본체와;

   개방부를 포함하는 투입 웰,

   투입 웰의 반경방향 외측에 위치되며, 본체의 제1 및 제2 주 표면을 통과하여 형성된 보이드를 포함하는 프로세스 챔버, 및

   투입 웰을 프로세스 챔버에 연결하는 전달 채널

   을 각각 포함하는 복수의 유체 구조체와;

   본체의 제1 주 표면에 감압 접착제에 의해 부착되며, 본체의 제1 주 표면과 함께 복수의 유체 구조체의 프로세스 챔버의 일부분을 형성하는 제1 커버와;

   본체의 제2 주 표면에 감압 접착제에 의해 부착되며, 본체의 제2 주 표면과 함께 복수의 유체 구조체의 프로세스 챔버의 일부분을 형성하고, 내부 에지 및 내부 에지의 반경방향 외측에 위치된 외부 에지를 포함하는 제2 커버

   를 포함하며,

   복수의 유체 구조체의 프로세스 챔버들은 본체의 주연부의 반경방향 내측에 위치된 내부 에지와 외부 에지를 포함하는 환상 처리 링을 형성하며, 환상 처리 링의 내부 에지는 제2 커버의 내부 에지의 반경방향 외측에 위치되는 미세유체 샘플 처리 디스크.
4. 미세유체 샘플 처리 디스크로서,

   제1 및 제2 주 표면을 포함하는 본체와;

   본체 내에 형성되어 샘플 물질을 수용하는 독립적인 체적을 각각 형성하는 복수의 프로세스 챔버를 포함하는 환상 처리 링과;

   환상 처리 링 내에 위치되며, 본체의 제1 표면에 근접한 환상 금속 층 - 여기서, 복수의 프로세스 챔버는 환상 금속 층과 본체의 제2 주 표면 사이에 위치됨 - 과;

   본체 내에 형성되며, 복수의 프로세스 챔버들 중 적어도 하나의 프로세스 챔버와 각각 유체 연통하는 복수의 채널

   을 포함하며,

   환상 처리 링은 가요성 구조를 포함하고, 복수의 프로세스 챔버의 독립적인 체적들은 환상 처리 링의 일부분이 본체의 제1 및 제2 주 표면에 수직인 방향으로 변형될 때 유체 보전성을 유지하는, 미세유체 샘플 처리 디스크.
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