(57)【要約】【課題】試料処理装置を処理するためのシステム及び方法を提供すること。【解決手段】システムは、検出チャンバを含む試料処理装置と、試料処理装置を回転軸を中心として回転させるように構成されたモータと、試料処理装置に対して動作可能に位置決めされた光モジュールとを含むことができ、光モジュールは、試料処理装置の検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定するように構成されている。方法は、試料処理装置を、回転軸を中心として回転させ；そして試料処理装置を回転させながら、検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定することを含むことができる。いくつかの実施態様では、材料の選択された体積が存在するかどうかを判定することが、材料の光学特性に関して検出チャンバに光学的に問い合わせることによって実施することができる。
2014517293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料処理装置を処理する方法であって、該方法が：
検出チャンバを含む試料処理装置を用意し；
該試料処理装置を、回転軸を中心として回転させ；そして
該試料処理装置を回転させながら、該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定する
ことを含む、試料処理装置を処理する方法。
【請求項２】
該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定することが、選択された位置で該検出チャンバに光学的に問い合わせることにより、該材料が該選択された位置に存在するかどうかを判定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定することが、試料の光学特性に関して該検出チャンバに光学的に問い合わせることにより、該試料が該検出チャンバ内に存在するかどうかを判定することを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
該検出チャンバが、該回転軸の最も近くに配置された内側境界を含み、そして該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定することが、該検出チャンバの該内側境界に近接したガントリ位置で、該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
該検出チャンバに光学的に問い合わせることが、メニスカスに関して該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、請求項２から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
該検出チャンバに光学的に問い合わせることが、
電磁信号を該検出チャンバ内に発し、そして
該電磁信号を該検出チャンバ内に発した後、該電磁信号の後方散乱反射を検出することによって、スキャンを得る
ことを含む、請求項２から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
スキャンを得ることが：
該検出チャンバの第１バックグラウンド・スキャンを得、
該検出チャンバ内に試料を位置決めした後、該検出チャンバの第２スキャンを得、そして
該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとを比較することにより、該試料の選択された体積が該検出チャンバ内に配置されているかどうかを判定する
ことを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとを比較することにより、該試料の選択された体積が該検出チャンバ内に配置されているかどうかを判定することは、該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとの間に閾値変化が存在するかどうかを判定することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
さらに、ガントリ上の該試料処理装置に対して相対的に動作可能に位置決めされた光モジュールを用意することを含み、該検出チャンバに光学的に問い合わせることは、該回転軸に対する複数の半径方向位置で、該光モジュールによって該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
さらに、
該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとの間に閾値変化が見いだされる半径方向位置を判定し；そして
該半径方向位置を用いて、該検出チャンバ内に配置された該試料の体積を判定する
ことを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
光学的に問い合わせることが、
電磁信号を該検出チャンバ内に発し、そして
該電磁信号を該検出チャンバ内に発した後、該検出チャンバ内の材料によって発せられた蛍光を検出することによって、スキャンを得る
ことを含む、請求項２から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
スキャンを得ることは、
該検出チャンバの第１バックグラウンド・スキャンを得、
該検出チャンバ内に試料を位置決めした後、該検出チャンバの第２スキャンを得、そして
該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとを比較することにより、該試料の選択された体積が該検出チャンバ内に配置されているかどうかを判定する
ことを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとを比較することにより、該試料の選択された体積が該検出チャンバ内に配置されているかどうかを判定することは、該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとの間に蛍光の閾値変化が存在するかどうかを判定することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
さらに、ガントリ上の該試料処理装置に対して動作可能に位置決めされた光モジュールを用意することを含み、該検出チャンバに問い合わせることは、該回転軸に対する複数の半径方向位置で、該光モジュールによって該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
さらに、該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとの間に蛍光の閾値変化が見いだされる半径方向位置を判定し；そして
該半径方向位置を用いて、該検出チャンバ内に存在する該試料の体積を判定する
ことを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
さらに、該検出チャンバを加熱することを含み、
該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定することが、該検出チャンバを加熱しながら行われる、
請求項１から１５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
光学的に問い合わせることが、
電磁信号を該検出チャンバ内に第１波長で発し、そして
該電磁信号を該検出チャンバ内に第１波長で発した後、該検出チャンバから第２波長で発せられた電磁信号を検出する
ことを含む、請求項２から１６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記材料が、被分析試料と試薬媒質とを含み、そして該検出チャンバに光学的に問い合わせることは、該検出チャンバ内の該試料及び該試薬媒質のうちの少なくとも一方の光学特性に関して該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、請求項２から１７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
さらに、ガントリ上の該試料処理装置に対して動作可能に位置決めされた光モジュールを用意することを含み、該検出チャンバに光学的に問い合わせることは、所定のガントリ位置に配置された該光モジュールによって該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、請求項２から１８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
さらに、ガントリ上の該試料処理装置に対して動作可能に位置決めされた光モジュールを用意することを含み、該検出チャンバに光学的に問い合わせることは、複数のガントリ位置で該光モジュールによって該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、請求項２から１９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
複数のガントリ位置のそれぞれは材料量と関連しており、そしてさらに：
ガントリ位置で閾値信号を検出し；そして
該ガントリ位置を該検出チャンバ内に存在する材料量に相関させる
ことを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
該複数のガントリ位置は、検出チャンバ内に該回転軸に対して種々異なる半径方向位置を含む、請求項２０又は２１に記載の方法。
【請求項２３】
該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定しながら、該試料処理装置を回転させて、該検出チャンバ内に存在する任意の材料を、該回転軸から最も遠くに位置する該検出チャンバ内の位置へ押し動かす、請求項１から２２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
該検出チャンバが、該回転軸から最も遠くに位置決めされた外側境界を含み、該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定しながら、該試料処理装置を回転させて、該検出チャンバ内に存在する任意の材料を、該検出チャンバの該外側境界に向かって押し動かす、請求項１から２３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
試料処理装置を処理する方法であって、該方法が：
検出チャンバを含む試料処理装置を用意し；
該試料処理装置を、回転軸を中心として回転させ；そして
試料の光学特性に関して該検出チャンバに光学的に問い合わせることにより、該試料が該検出チャンバ内に存在するかどうかを判定する
ことを含み、光学的に問い合わせることが該試料処理装置を回転させながら行われる、試料処理装置を処理する方法。
【請求項２６】
該試料処理装置を回転軸を中心として回転させて、該試料を該検出チャンバに移動する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
試料処理装置を処理する方法であって、該方法が：
インプット・チャンバと、
検出チャンバと、
該インプット・チャンバと該検出チャンバとを流体的にカップリングするように位置決めされたチャネルと
を含む処理アレイを含む試料処理装置を用意し、
該試料処理装置の該処理アレイの該インプット・チャンバ内に試料を位置決めし；
該試料処理装置を回転軸を中心として回転させることにより、該試料を該検出チャンバに移動し；
該試料処理装置を回転させることにより該試料を該検出チャンバに移動した後、試料の光学特性に関して該検出チャンバに光学的に問い合わせることにより、該試料が該検出チャンバに移動したかどうかを判定し；そして、
該検出チャンバに光学的に問い合わせながら、該試料処理装置を回転させる
ことを含む、試料処理装置を処理する方法。
【請求項２８】
試料処理装置を処理するためのシステムであって、該システムが：
検出チャンバを含む試料処理装置と；
該試料処理装置を回転軸を中心として回転させるように構成されたモータと；
該試料処理装置に対して動作可能に位置決めされた光モジュールであって、該試料処理装置の検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定するように構成されている光モジュールと
を含む、試料処理装置を処理するためのシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は2011年5月18日付けで出願された米国仮出願第61/487,618号の優先権を主張する。この出願の明細書は参照することにより本明細書中に組み入れられる。
【０００２】
助成情報
本発明は、米国保険社会福祉省の生物医学高等研究開発局(BARDA: Biomedical Advanced Research & Development) 助成番号HHS0100201000049Cに基づく米国政府の支援によって為すことができた。
【０００３】
本開示は大まかに言えば、試料処理又は試料アッセイの装置、システム及び方法に関し、具体的には、材料の選択された体積が試料処理装置の特定チャンバ内に存在するかどうかを判定するシステム及び方法に関し、より具体的には、材料の選択された体積がチャンバ内に存在するかどうかを判定するために、試料処理装置上の特定チャンバに光学的に質問（問い合わせ）するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
光ディスクシステムを使用して、種々様々な生物学的、化学的、又は生化学的アッセイ、例えば遺伝子系アッセイ又はイムノアッセイを行うことができる。このようなシステムにおいて、複数のチャンバを有する回転可能なディスクを、流体検体、例えば血液、血漿、血清、尿、又はその他の流体を保管し、かつ処理するための媒質（媒体）として使用することができる。１つのディスク上の複数のチャンバは、１つの試料の複数部分、又は複数試料を同時に処理するのを可能にし、これにより複数試料、又は１つの試料の複数部分を処理するための時間及びコストを軽減することができる。
【０００５】
正確なチャンバ間の温度制御、同程度の温度遷移速度、及び／又は温度間の急速な遷移を必要とするいくつかの反応の例は、例えば、遺伝子コードを解読するのを支援するための核酸試料操作を含む。核酸操作技術は、増幅法、例えばポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）；ターゲット・ポリヌクレオチド増幅法、例えば自家持続配列複製（３ＳＲ）、及びストランド置換増幅（ＳＤＡ）；ターゲット・ポリヌクレオチドに結合された信号の増幅に基づく方法、例えば「分枝鎖」ＤＮＡ増幅法、プローブＤＮＡの増幅に基づく方法、例えばリガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）及びＱＢ複製増幅（ＱＢＲ）；転写に基づく方法、例えばライゲーション活性化転写（ＬＡＴ）及び核酸配列系増幅（ＮＡＳＢＡ）；及び種々の他の増幅法、例えば修復連鎖反応（ＲＣＲ）及びサイクリング・プローブ反応（ＣＰＲ）を含むことができる。核酸操作技術の他の例は、例えばサンガー（Sanger）シーケンシング、リガンド結合アッセイなどを含む。
【０００６】
ＰＣＲは核酸配列分析のために用いることができる。具体的にはＰＣＲはＤＮＡシーケンシング、クローニング、遺伝子マッピング、及び他の核酸配列分析形態のために用いることができる。
【０００７】
一般には、ＰＣＲは高温で安定に保つために、ＤＮＡ複写酵素の能力に依存する。ＰＣＲには３つの主要なステップ、すなわち変性ステップ、アニーリング・ステップ、及び伸長（エクステンション）ステップがある。変性中、液体試料が約９４℃で加熱される。この過程中、二重ＤＮＡストランドは溶融して開くことによって単一ストランドＤＮＡになり、全ての酵素反応が停止する。アニーリング中、単一ストランドＤＮＡは５４℃に冷却される。この温度でプライマーはＤＮＡストランドの端部に結合又はアニールする。伸長中、試料は７５℃まで加熱される。この温度で、ヌクレオチドがプライマーに加わり、そして最終的にはＤＮＡ鋳型の相補的コピーが形成される。
【０００８】
ＰＣＲ中にリアルタイムで試料中の特異的ＤＮＡ及びＲＮＡ配列のレベルを判定するように設計された数多くの既存のＰＣＲ機器がある。機器の多くは蛍光色素の使用に基づく。具体的には、数多くの慣用のリアルタイムＰＣＲ機器は、ＰＣＲ生成物の増幅中に比例的に生成される蛍光信号を検出する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の試料処理装置を処理するシステム及び方法は、試料処理装置内の材料の存在を判定するために用いることができる。いくつかの実施態様の場合、試料処理装置は「Sample-to-Answer」式の消耗型装置、又は試料処理システム及び方法を用いて処理され、ハンドリングされ、そしてアッセイされる「ディスク」であってよい。このようなシステム及び方法は、処理中のディスク性能のエラー又は不具合を識別する手段及びステップを含むことができる。エラーが識別されると、ランを中断又は無効化することができ、且つ／又はエラー又は不具合レポートを生成することができる。いくつかの実施態様の場合、ディスク内に不具合が発生する場合、材料（例えば試料）は、後で当該被分析物の有無に関して分析又は問い合わせされる検出チャンバに十分に移動されない場合がある。結果として、本開示のシステム、方法、及び装置は、アッセイ結果の有効性を判定又は確認するべく、特定の検出チャンバ内に材料が存在するかどうかを判定するために用いることができる。材料が存在しないならば、材料を検出チャンバへ移す際に不具合が生じたと推論することができ、そして誤ったアッセイ結果を回避することができる。
【００１０】
本開示のいくつかの態様は試料処理装置を処理する方法を提供する。該方法は、検出チャンバを含む試料処理装置を用意し；該試料処理装置を、回転軸を中心として回転させ；そして該試料処理装置を回転させながら、該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定することを含むことができる。
【００１１】
本開示のいくつかの態様は試料処理装置を処理する方法を提供する。該方法は、検出チャンバを含む試料処理装置を用意し；該試料処理装置を、回転軸を中心として回転させ；そして試料の光学特性に関して該検出チャンバに光学的に問い合わせることにより、該試料が該検出チャンバ内に存在するかどうかを判定することを含むことができ、その際光学的に問い合わせることが該試料処理装置を回転させながら行われる。
【００１２】
本開示のいくつかの態様は試料処理装置を処理する方法を提供する。該方法は、処理アレイを含む試料処理装置を用意することを含むことができる。該処理アレイは、インプット・チャンバと、検出チャンバと、該インプット・チャンバと該検出チャンバとを流体的にカップリングするように位置決めされたチャネルとを含むことができる。該方法はさらに、該試料処理装置の該処理アレイの該インプット・チャンバ内に試料を位置決めし、そして該試料処理装置を回転軸を中心として回転させることにより、該試料を該検出チャンバに移動することを含むことができる。該方法はさらに、該試料処理装置を回転させることにより該試料を該検出チャンバに移動した後、試料の光学特性に関して該検出チャンバに光学的に問い合わせることにより、該試料が該検出チャンバに移動したかどうかを判定することを含むことができる。該検出チャンバに光学的に問い合わせながら、該試料処理装置を回転させることができる。
【００１３】
本開示のいくつかの態様は試料処理装置を処理する方法を提供する。該方法は、処理アレイを含む試料処理装置を用意することを含むことができる。該処理アレイは、インプット・チャンバと、検出チャンバと、該インプット・チャンバと該検出チャンバとを流体的にカップリングするように位置決めされたチャネルとを含むことができる。該方法はさらに、該試料処理装置の少なくとも１つの処理アレイの該インプット・チャンバ内に試料を位置決めし、そして該試料処理装置を回転軸を中心として回転させることにより、該試料を該検出チャンバに移動することを含むことができる。該方法はさらに、該試料処理装置を回転させることにより該試料を該検出チャンバに移動する前に、該処理アレイの該検出チャンバに光学的に問い合わせることにより、第１バックグラウンド・スキャンを得、そして該試料処理装置を回転させることにより該試料を該検出チャンバに移動した後、該処理アレイの該検出チャンバに光学的に問い合わせることにより、第２スキャンを得ることを含むことができる。該検出チャンバに光学的に問い合わせながら、該試料処理装置を回転軸を中心として回転させることにより、該第１バックグラウンド・スキャン及び該第２スキャンのうちの少なくとも一方を得ることができる。該方法はさらに、該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとを比較することにより、該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとの間に閾値変化が存在するかどうかを判定することを含むことができる。
【００１４】
本開示のいくつかの態様は試料処理装置を処理するためのシステムを提供する。該システムは、検出チャンバを含む試料処理装置と；該試料処理装置を該回転軸を中心として回転させるように形成されたモータと；該試料処理装置に対して動作可能に位置決めされた光モジュールであって、該試料処理装置の検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定するように構成されている光モジュールとを含む。
【００１５】
詳細な説明及び添付の図面を考察することによって、本発明の他の特徴及び態様が明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本開示の１実施態様に基づく試料処理システムを示す概略図であり、このシステムは多重蛍光検出装置と、データ取得装置と、ディスク・ハンドリング・システムとを含む。
【図２】図２は、模範的な光学検出モジュールを示す概略図であり、このモジュールは、図１の多重蛍光検出装置の複数の光モジュールのいずれかに相当し得る。
【図３】図３は、本開示の１実施態様に基づく検出装置を示す正面図であり、この検出装置は、取り外し可能な主要光モジュールと、取り外し可能な２つの補助光モジュールとを含む、ハウジング内部の一連の取り外し可能な光モジュールを含む。
【図４】図４は、図３の検出装置を示す側面図である。
【図５】図５は、図３〜図４の検出装置を、モジュール・コネクタを露出させるために１つの光モジュールが取り外された状態で示す、斜視図である。
【図６】図６は、図３〜図５の検出装置の模範的な取り外し可能な主要光モジュールの内部構成部分を示す斜視図である。
【図７】図７は、図３〜図５の検出装置の模範的な取り外し可能な補助光モジュールの内部構成部分を示す斜視図である。
【図８】図８は、図３〜図５の検出装置を、ディスクのスロット上に配置されたレーザー弁制御システム、及びガントリ・システムとともに示す側面図で或る。
【図９】図９は、多重蛍光検出装置の実施態様例をさらに詳細に示す概略的なブロック図である。
【図１０】図１０は、光ファイバ束の４つの光ファイバにカップリングされた単一の検出器のブロック図である。
【図１１】図１１は、多重蛍光検出装置の模範的動作を示すフローダイヤグラムである。
【図１２】図１２は、検出装置のためのレーザー弁制御システムの模範的動作を示すフローダイヤグラムである。
【図１３Ａ】図１３Ａは、ディスクのスロットを示す模範的概略図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、ディスクのスロットの内縁部及び外縁部を検出するための模範的方法を示すタイミング図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、レーザー弁制御システムのホーム・ポジションを判定するための模範的な方法を示すタイミング図である。
【図１４】図１４は、レーザー弁制御システムのホーム・ポジションの模範的判定を示すフローダイヤグラムである。
【図１５】図１５は、光を検出してディスクからのデータをサンプリングする模範的な方法を示すフローダイヤグラムである。
【図１６】図１６は、本開示の１実施態様に基づく試料処理装置を示す平面斜視図である。
【図１７】図１７は、図１６の試料処理装置を示す底面斜視図である。
【図１８】図１８は、図１６〜図１７の試料処理装置を示す平面図である。
【図１９】図１９は、図１６〜図１８の試料処理装置を示す底面図である。
【図２０】図２０は、図１６〜図１９の試料処理装置の一部を示すクローズアップ平面図である。
【図２１】図２１は、図２０に示された試料処理装置の部分を示すクローズアップ平面図である。
【図２２】図２２は、図２１の２２−２２線に沿って図１６〜図２１の試料処理装置を示す断面図である。
【図２３】図２３は、本開示の別の実施態様に基づく試料処理装置を示す底面図である。
【図２４】図２４は、本開示の１つの実施態様に基づくディスク・ハンドリング・システムを示す分解斜視図である。
【図２５】図２５は、該検出チャンバ内に試料が存在するかどうかを判定するために、検出チャンバの２つのスキャンを比較する方法の１実施態様を示す概略的なグラフである。
【図２６】図２６は、試料処理装置で試料を処理し、そして試料処理装置の検出チャンバ内に試料が存在するかどうかを判定する１つの模範的な方法を示すフローダイヤグラムである。
【図２７】図２７は、例１において報告されているような５μＬの試料に対するメニスカス検出結果を示すグラフであり、図面はガントリ位置に対する後方散乱強度（任意単位）の第１バックグラウンド・スキャン及び第２スキャンを示す。
【図２８】図２８は、例１において報告されているような１０μＬの試料に対するメニスカス検出結果を示すグラフであり、図面はガントリ位置に対する後方散乱強度（任意単位）の第１バックグラウンド・スキャン及び第２スキャンを示す。
【図２９】図２９は、例１において報告されているような１５μＬの試料に対するメニスカス検出結果を示すグラフであり、図面はガントリ位置に対する後方散乱強度（任意単位）の第１バックグラウンド・スキャン及び第２スキャンを示す。
【図３０】図３０は、例１において報告されているような２０μＬの試料に対するメニスカス検出結果を示すグラフであり、図面はガントリ位置に対する後方散乱強度（任意単位）の第１バックグラウンド・スキャン及び第２スキャンを示す。
【図３１】図３１は、例３のアプローチ２において報告されているような、蛍光検出を用いた総流体レベル検出を示すグラフであり、それぞれのプロットは、ガントリ位置に対する、バックグラウンドを上回る蛍光増加率パーセントを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本開示の実施態様を詳細に説明する前に理解すべき点は、本発明がその適用において、下記説明で示される又は下記図面で示される構成部分の構造及び配置関係の詳細に限定されないことである。本発明は他の実施態様が可能であり、また種々の形で実践又は実施されることが可能である。また言うまでもなく、本明細書中に使用される表現及び用語は説明を目的としたものであり、制限的なものと見なすべきではない。「含む(including)」、「含む(comprising)」、又は「有する(having)」及びこれらの変化形は、その後で挙げるもの及び同等のもの、並びに付加的なものを包含することを意味する。他に指定又は限定のない限り、「取り付け(mounted)」、「結合(connected)」、「支持(supported)」及び「カップリング(coupled)」及びその変化形は、広範に使用され、直接及び間接双方の取り付け、結合、支持、及びカップリングを包含する。さらに、「結合(connected)」及び「カップリング(coupled)」は、物理的又は機械的な結合又はカップリングに制限されない。言うまでもなく、本開示の範囲を逸脱することなしに他の実施態様を利用してもよく、また構造的又は論理的な変更を加えてもよい。さらに、「前」、「後」、「上」、及び「下」などのような用語は、互いに関連するエレメントを記述するために使用されるに過ぎず、装置の必要な又は所要の配向を指示又は暗示するために、或いはここに記載された発明がどのように用いられるか、取り付けられるか、表示されるか、又は使用時に位置決めされるかを指定するために、装置の特定の配向を述べるものではない。
【００１８】
本開示は大まかに言えば、試料処理装置を処理するための試料処理システム、方法、及び装置に関し、そして具体的には試料処理装置の特定チャンバ内に材料が存在するかどうかを検出するための試料処理システム、方法、及び装置に関する。より具体的には、いくつかの実施態様の場合、本開示のシステム、方法、及び装置を用いて、材料の選択された体積が特定チャンバ内に存在するかどうかを検出することができる。いくつかの事例では、試料を流体的に処理し操作するために使用される試料処理装置は、種々の弁エレメント及び計量エレメントを含むことができる。例えば、試料処理装置上に試料をローディングすることができ、種々の弁、チャネル、チャンバ、及び／又は計量装置を使用して、試料を処理し、そして試料が試料処理装置の種々の区画中を移動するようにすることができる。試料処理装置は最終的には処理チャンバ又は検出チャンバで終わる。このチャンバ内で試料は、試料中の当該被分析物の不在、存在及び／又は量を判定するためにアッセイ又は問い合わせ（例えば光学的に）されることになる。試料処理装置上の試料の流体処理に不具合が生じたかどうかを確認するために、試料が処理チャンバ又は検出チャンバに適切に移されたかどうかを知ることが有用であり得る。結果として、本開示のシステム、方法、及び装置は概ね、試料、又は試料の選択された体積が検出チャンバ内に存在するかどうかを判定することに向けられる。
【００１９】
本開示のいくつかの実施態様（例えば図１６〜図２２の試料処理装置３００に関して下述する）、当該試料（例えば生試料、例えば生患者試料、生環境試料など）を、特定アッセイのために試料を処理する際に使用される種々の試薬又は媒質とは別々にローディングすることができる。いくつかの実施態様では、このような試薬を単一のカクテル又は「マスターミックス」試薬として添加することができる。この試薬は当該アッセイに必要な試薬の全てを含む。試料は希釈剤中に懸濁又は調製することができ、希釈剤は、当該アッセイのための試薬を含んでよく、又はこの試薬と同じであってよい。試料及び希釈剤をここでは便宜上単に「試料」と呼ぶことにし、希釈剤と合体（一緒に）された試料は、実質的な処理、測定、又は溶解などがまだ行われていないので、概ねまだ生試料と考えられる。
【００２０】
試料は固形物、液体、半固体、ゼラチン状材料、及びこれらの組み合わせ、例えば液体中の粒子の懸濁液を含むことができる。いくつかの実施態様の場合、試料は水性液体であってよい。
【００２１】
試料処理装置はこの場合、試料及び試薬が試料処理装置中を移動するようにし、最終的に必要な場所で必要な時に試料と試薬とを合体させるための手段を含むことができる。いくつかの実施態様の場合、試薬（例えば試薬マスターミックス）は１種又は２種以上の内部対照を含むことができる。これらの内部対照を使用して反応及び試薬が作用していることを確認することができる。例えば、多重検出システムの１つのチャネルを使用して内部対照を検出し、そして多重検出システムの他のチャネル内で増幅が検出されないと、試薬が試料処理装置内に適切に移され、適切に作用していることを確かめることができる。すなわち、内部対照を使用して偽陰性を確認することができ、また内部対照増幅がないならばそのランを無効化する。しかし、生試料には同様の内部対照はない。従って、試料の操作及び移送に不具合があり（例えば弁装置内又は計量装置内）、これにより試料が検出チャンバに到達せず、試薬マスターミックスと合体されない場合、試薬マスターミックス中の内部対照はまだ増幅し、偽陰性判定を可能にしてしまう。本開示の試料処理システム、方法、及び装置を用いて、試料が検出チャンバに移動したこと、及び／又は、試料の選択された体積が検出チャンバ内に存在することを検証することができる。このような検証が見いだされない場合、このことは、警告を発すること、不具合レポートを生成すること、ランを無効化すること、ランを中断することなど、又はこれらの組み合わせによって指示することができる。
【００２２】
「生試料（raw sample）」という語句は一般に、希釈剤中で単に希釈又は懸濁されることを除いて、試料処理装置上にローディングされる前にいかなる処理又は操作も受けていない試料に言及するために使用される。すなわち、生試料は細胞、デブリ、インヒビターなどを含んでよく、試料処理装置上にローディングされる前に、予め溶解、洗浄、緩衝などを施されていない。生試料は、その供給源から直接に得られて、操作を施すことなしに１つの容器から別の容器へ移された試料を含むこともできる。生試料は、例えば輸送媒質、脳脊髄液、全血、血漿、血清などを含む種々の媒質中の患者検体を含むこともできる。例えば、患者から得られたウィルス粒子を含有する鼻腔用綿棒試料を、処理前に粒子を懸濁して安定化するために使用される緩衝剤又は媒質（抗菌剤を含有することができる）中で輸送及び／又は保存してよい。粒子が懸濁された輸送媒質の一部を「試料」と考えることができる。本開示の装置及びシステムとともに使用され、本明細書中で論じられる「試料」の全ては生試料であり得る。
【００２３】
図１〜図１５は概ね、本開示に基づく試料処理システムであって、光学的検出のために用いられる構成部分及び特徴を含むこのようなシステムの特徴、エレメント、機能、動作方法を含めて試料処理システムを示している。このような試料処理システムは、試料処理装置を処理するために使用することができる。試料処理装置は一般に消耗品（例えば使い捨て品）であって、当該試料を誘導して操作することができる種々のフルイディクス（すなわちマイクロフルイディクス）を含み得る。試料処理システムは、試料及び試料処理装置の種々の特徴を検出するために使用することができる。
【００２４】
図１６〜図２３は、本開示に基づいて使用することができ、そして本開示の試料処理システム内に採用することができる試料処理装置（例えば「ディスク」）の模範的実施態様を示している。
【００２５】
図２４は、本開示の１つの模範的なディスク・ハンドリング・システムの少なくとも一部を示している。ディスク・ハンドリング・システムは本開示の試料処理システムの一部を形成するか、又は試料処理システムと一緒に使用することができる。具体的には、図２４は、模範的な試料処理装置（すなわち図１６〜図２２の試料処理装置）とディスク・ハンドリング・システムのカバー及びベースプレートとの相互作用を示している。すなわち、図２４は、「ディスク」が本開示の試料処理システムの種々の構成部分といかにして物理的（例えば構造的、機械的、且つ／又は熱的）に相互作用するかを示している。
【００２６】
なお、本開示の試料処理装置は円形としてここでは示されており、ここでは「ディスク」と呼ばれることがあるものの、本開示の試料処理装置の種々様々な他の形状及び形態が可能であり、本開示は円形試料処理装置には限定されない。結果として、「ディスク」という用語は便宜上「試料処理装置」の代わりにしばしばここで用いられるが、しかしこの用語は制限的であることを意図するものではない。
【００２７】
試料処理システム
本開示の試料処理システムは、熱処理、例えば感受性化学プロセス、例えばポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）増幅、転写媒介増幅（ＴＭＡ）、核酸配列ベースの増幅（ＮＡＳＢＡ）、リガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）、自家持続配列複製、酵素反応速度研究、均質リガンド結合アッセイ、イムノアッセイ、例えば酵素免疫吸着剤アッセイ（ＥＬＩＳＡ）、及び正確な熱制御及び／又は急速な熱変化を必要とするより複雑な生化学的プロセス又はその他のプロセスを伴う方法に使用することができる。試料処理システムは、装置上の処理チャンバ内に位置する試料材料の温度を制御することに加えて、試料処理装置を同時に回転させることができる。
【００２８】
本発明との関連において使用するように適合し得る好適な構成技術又は材料のいくつかの例は、例えばENHANCED SAMPLE PROCESSING DEVICES SYSTEMS AND METHODS と題する同一譲受人による米国特許第6,734,401号、同第6,987,253号、同第7,435,933号、同第7,164,107号及び同第7,435,933号明細書(Bedingham他)；MULTI-FORMAT SAMPLE PROCESSING DEVICES と題する米国特許第6,720,187号明細書(Bedingham他)；MULTI-FORMAT SAMPLE PROCESSING DEVICES AND SYSTEMSと題する米国特許出願公開第2004/0179974号(Bedingham他)；MODULAR SYSTEMS AND METHODS FOR USING SAMPLE PROCESSING DEVICESと題する米国特許第6,889,468号明細書(Bedingham他)；SYSTEMS FOR USING SAMPLE PROCESSING DEVICESと題する米国特許第7,579,186号明細書(Bedingham他)；THERMAL STRUCTURE FOR SAMPLE PROCESSING SYSTEMと題する米国特許出願公開第2009/0263280号(Bedingham他)；VARIABLE VALVE APPARATUS AND METHODと題する米国特許出願公開第2010/0167304号(Bedingham他)；SAMPLE MIXING ON A MICROFLUIDIC DEVICEと題する米国特許出願公開第2011/0027904号(Bedingham他)；METHODS AND DEVICES FOR REMOVAL OF ORGANIC MOLECULES FROM BIOLOGICAL MIXTURES USING ANION EXCHANGEと題する米国特許第7,192,560号、同第7,871,827号、及び米国特許出願公開第2007/0160504号の各明細書(Parthasarathy他);METHODS FOR NUCLEIC ACID ISOLATION AND KITS USING A MICROFLUIDIC DEVICE AND CONCENTRATION STEPと題する米国特許出願公開第2005/0142663号明細書(Parthasarathy他);SAMPLE PROCESSING DEVICE COMPRESSION SYSTEMS AND METHODSと題する米国特許第7,754,474号明細書及び米国特許出願公開第2010/0240124号明細書(Aysta他);COMPLIANT MICROFLUIDIC SAMPLE PROCESSING DISKSと題する米国特許第7,763,210号明細書及び米国特許出願公開第2010/0266456号明細書(Bedingham他)；MODULAR SAMPLE PROCESSING APPARATUS KITS AND MODULESと題する米国特許第7,763,210号明細書及び同第7,767,937号明細書(Bedingham他)；MULTIPLEX FLUORESCENCE DETECTION DEVICE HAVING FIBER BUNDLE COUPLING MULTIPLE OPTICAL MODULES TO A COMMON DETECTORと題する米国特許第7,709,249号明細書(Bedingham他)；MULTIPLEX FLUORESCENCE DETECTION DEVICE HAVING REMOVABLE OPTICAL MODULESと題する米国特許第7,507,575号明細書(Bedingham他)；VALVE CONTROL SYSTEM FOR A ROTATING MULTIPLEX FLUORESCENCE DETECTION DEVICEと題する米国特許第7,527,763号明細書及び同第7,867,767号明細書(Bedingham他)；HEATING ELEMENT FOR A ROTATING MULTIPLEX FLUORESCENCE DETECTION DEVICEと題する米国特許出願公開第2007/0009382号明細書(Bedingham他)；METHODS FOR NUCLEIC AMPLIFICATIONと題する米国特許出願公開第2010/0129878号明細書(Parthasarathy他);THERMAL TRANSFER METHODS AND STRUCTURES FOR MICROFLUIDIC SYSTEMSと題する米国特許出願公開第2008/0149190号明細書(Bedingham他)；ENHANCED SAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMS AND METHODSと題する米国特許出願公開第2008/0152546号明細書(Bedingham他)；ANNULAR COMPRESSION SYSTEMS AND METHODS FOR SAMPLE PROCESSING DEVICESと題する米国特許出願公開第2011/0117607号明細書(Bedingham他)；SYSTEMS AND METHODS FOR PROCESSING SAMPLE PROCESSING DEVICESと題する米国特許出願公開第2011/0117656号明細書(Robole他)；SAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMS AND METHODSと題する、2000年10月2日付けで出願された米国仮特許出願番号第60/237,151号明細書(Bedingham他)；SAMPLE PROCESSING DISC COVERと題する米国特許第D638550号明細書及び同第D638951号明細書(Bedingham他)；SAMPLE PROCESSING DISC COVERと題する、2011年2月4日付けで出願された米国仮特許出願番号第29/384,821号明細書(Bedingham他)；及びROTATABLE SAMPLE PROCESSING DISKと題する米国特許第D564667号明細書 (Bedingham他)に記載されている。これらの開示内容は参照することにより本明細書中に組み入れられる。
【００２９】
他の可能な装置構成は例えば、CENTRIFUGAL FILLING OF SAMPLE PROCESSING DEVICESと題する米国特許第6,627,159号明細書 (Bedingham他)；SAMPLE PROCESSING DEVICESと題する米国特許第7,026,168号、同第7,855,083号、及同第7,678,334号、及び米国特許出願公開第2006/0228811号、及び同第2011/0053785号の各明細書(Bedingham他)；SAMPLE PROCESSING DEVICES AND CARRIERSと題する米国特許第6,814,935号明細書及び同第7,445,752号明細書(Harms他);及びSAMPLE PROCESSING DEVICES AND CARRIERSと題する米国特許第7,595,200号明細書(Bedingham他)に見いだすことができる。これらの開示内容全体は参照することにより本明細書中に組み入れられる。
【００３０】
多重蛍光検出を行うことができる試料処理システムを、このようなシステムの種々の特徴、エレメント、及び動作を含めて以下に説明する。
【００３１】
図１は、試料処理システム１２の部分として採用することができる多重蛍光検出装置１０、データ取得装置２１、及びディスク・ハンドリング・システム５００の模範的実施態様を示す概略図である。ディスク・ハンドリング・システム５００は図２４を参照しながらより詳細に下述する。検出装置１０を使用して、試料処理装置（例えば回転ディスク１３）の検出チャンバ内に試料、又は試料の選択された体積が存在するかどうかを含む、試料の種々の特徴を検出することができる。いくつかの実施態様では、試料処理装置は消耗品であって交換することができ、そして必ずしも試料処理システム１２の一部を形成すると考えなくてもよく、試料処理システム１２と一緒に使用するか又は試料処理システム１２によって処理することができる。
【００３２】
図示の例では、装置１０は、４つの異なる色素を光学的に検出するための４つの「チャネル」を提供する４つの光モジュール１６を有している。具体的には、装置１０は、所与の時点で回転ディスク１３の異なる領域を励起する４つの光モジュール１６を有しており、これらの光モジュールは発せられた蛍光光エネルギーを色素からの異なる波長で収集する。結果として、光モジュール１６は、試料２２中に発生する複数の並発反応に問い合わせし、且つ／又は試料２２、又は試料２２の選択された体積がディスク１３の所期領域内（例えば特定チャンバ内）に位置しているかどうかを判定する。
【００３３】
複数の反応は、例えば回転ディスク１３の単一のチャンバ内で同時に発生してよい。光モジュール１６のそれぞれは試料２２に問い合わせ、そしてディスク１３が回転するのに伴って異なる波長で蛍光エネルギーを収集する。例えばモジュール１６内部の励起源は、対応波長でデータを収集するのに十分な時間にわたって順次に活性化されてよい。すなわち、第１光モジュール１６は、第１反応に対応する第１色素に対して選択された第１波長範囲でデータを収集するための時間にわたって活性化されてよい。次いでこの励起源は不活性化されてよく、そして第２光モジュール１６内部の励起源が、第２反応に対応する第２色素に対して選択された第２波長範囲で試料２２に問い合わせるように活性化されてよい。このプロセスは、全ての光モジュール１６からデータが捕捉されるまで続くことができる。１実施態様において、光モジュール１６内部の励起源のそれぞれは、定常状態に達するために約０．５秒間の開始期間にわたって活性化され、これに続いて、ディスク１３の１０〜５０回転中継続する問い合わせ期間が設けられている。他の実施態様では、励起源はこれよりも短い（例えば１又は２ミリ秒間）又は長い期間にわたってシーケンシングされてよい。いくつかの実施態様ではディスク１３の回転を停止することなしに試料２２に同時に問い合わせるために、２つ以上の光モジュールを同時に活性化してよい。
【００３４】
単一の試料２２が示されてはいるが、ディスク１３は、試料を保持する複数のチャンバを含有していてよい。光モジュール１６は、種々異なるチャンバのうちのいくつか又は全てに異なる波長で問い合わせしてよい。１実施態様の場合、ディスク１３はディスク１３の周囲に９６のチャンバ空間を含む。９６チャンバ・ディスク及び４つの光モジュール１６によってディスク１０は、３８４の異なる種からデータを取得することができる。
【００３５】
１実施態様の場合、光モジュール１６は、低廉な高出力発光ダイオード（ＬＥＤ）である励起源を含む。ＬＥＤは種々様々な波長で商業的に入手可能であり、長い寿命（例えば１００，０００時間以上）を有している。別の実施態様では、慣用のハロゲン・バルブ又は水銀灯を励起源として使用してよい。
【００３６】
図１に示されているように、光モジュール１６のそれぞれは、光ファイバ束１４の１つの脚部にカップリングされていてよい。光ファイバ束１４は、感度を損なうことなしに光モジュール１６からの蛍光信号を収集するためのフレキシブルなメカニズムを提供する。一般に、光ファイバ束は、サイド・バイ・サイド状に配置された複数の光ファイバを含む。光ファイバは端部で互いに結合され、可撓性保護ジャケット内に収容されている。或いは、光ファイバ束１４は、共通の端部を有する、ガラス又はプラスチックから成る、より少数の離散大直径マルチモード・ファイバを含んでいてもよい。例えば、４光モジュール装置の場合、光ファイバ束１６は、それぞれ１ｍｍコア直径を有する４つの離散マルチモード・ファイバを含んでよい。束の共通の端部は、互いに結合された４本のファイバを含有する。この例では、検出器１８のアパーチャは８ｍｍであってよい。これは４本のファイバとのカップリングには十分すぎるほどである。
【００３７】
この例では、光ファイバ束１４は光モジュール１６を単一の検出器１８にカップリングしている。光ファイバは、光モジュール１６によって収集された蛍光を運搬し、捕捉光を検出器１８に効果的に送達する。１実施態様において、検出器１８は光電子増倍管である。別の実施態様の場合、検出器は単一の検出器内部に複数の光電子増倍管エレメントを、それぞれの光ファイバに対して１つずつ含んでよい。他の実施態様の場合、１つ又は２つ以上の固体検出器を使用してよい。
【００３８】
単一の検出器１８の使用は、使用する検出器が１つで済む点でコストを最小限に維持しながら、高感度の、そして場合によっては高価な検出器（例えば光電子増倍管）の使用を可能にするので有利である。単一の検出器が本明細書中で論じられているが、しかしより数多くの色素を検出するために１つ又は２つ以上の検出器を含んでもよい。例えば４つの付加的な光モジュール１６及び第２検出器をシステムに付加することにより、１つのディスクから発せられた８つの異なる波長の検出が可能になる。回転ディスク１３と一緒に使用するための単一検出器にカップリングされた模範的な光ファイバ束が、2005年7月5日付けで出願された“MULTIPLEX FLUORESCENCE DETECTION DEVICE HAVING FIBER BUNDLE COUPLING MULTIPLE OPTICAL MODULES TO A COMMON DETECTOR”と題する米国特許第7,709,249号明細書に記載されている（この内容全体は参照することにより本明細書中に取り入れられる）。
【００３９】
光モジュール１６は装置から取り外し可能であり、そして異なる波長での問い合わせのために最適化された他の光モジュールと容易に交換可能であり得る。例えば、光モジュール１６は、モジュール・ハウジングの位置内に物理的に取り付けられていてよい。光モジュール１６のそれぞれは、ガイド（例えば凹状溝）に沿ってハウジングのそれぞれの位置内に容易に挿入されてよい。ガイドは光モジュールの１つ又は２つ以上のマーキング（例えばガイドピン）と対合する。光モジュール１６のそれぞれはラッチ、磁石、ねじ又はその他の締め付け装置によってキャリッジ内部に固定されてよい。それぞれの光モジュールは、光ファイバ束１４の１つの脚部にカップリングするための光出力ポート（図６及び図７に図示）を含んでいる。光出力ポートは、脚部のねじ山付きコネクタにカップリングされたねじ山付き端部を有していてよい。或いは、「クイック・コネクト」の形態（例えばＯリング及びキャッチピンを有するスライド可能な結合）を使用してもよい。クイック・コネクトは、光ファイバ束１４が光出力ポートに対してスライド可能に係合・係合解離するのを可能にする。さらに、光モジュール１６のそれぞれは、完全に挿入されると制御ユニット２３に電子的にカップリングするための１つ又は２つ以上の電気的なコンタクト・パッド又はフレックス回路を有していてよい。回転ディスク１３と一緒に使用するための模範的な取り外し可能な光モジュールは、2005年7月5日付けで出願された“MULTIPLEX FLUORESCENCE DETECTION DEVICE HAVING REMOVABLE OPTICAL MODULES”と題する米国特許第7,507,575号明細書に記載されている（この内容全体は参照することにより本明細書中に取り入れられる）。
【００４０】
装置１０のモジュール・アーキテクチャは、所与の分析環境、例えば多重ＰＣＲにおいて使用される蛍光色素の全てに装置が容易に適合されるのを可能にする。装置１０内で用い得る他の化学反応はInvader (Third Wave, Madison, Wisconsin)、転写媒介増幅(GenProbe, San Diego, California)、蛍光標識酵素免疫吸着剤アッセイ（ＥＬＩＳＡ）、及び／又は蛍光in situハイブリダイゼーション（ＦＩＳＨ）を含む。装置１０のモジュール・アーキテクチャの別の利点は、多重反応において対応色素を選択的に励起して検出するために、小さな特異的な波長ターゲット範囲のために相応の励起源（図示せず）及び励起・検出フィルタを選択することにより、それぞれの光モジュール１６の感度を最適化し得ることである。
【００４１】
例示の目的で、装置１０は４色多重配列状態で示されているが、しかしこれよりも多い又は少ないチャネルを適切な光ファイバ束１４と一緒に使用することができる。このモジュール設計は、別の光モジュール１６を装置１０に付加し、そして光ファイバ束１４の１つの脚部を新しい光モジュール内に挿入するだけで、使用者が装置１０を現場で容易にアップグレードするのを可能にする。光モジュール１６は、光モジュールを識別し、較正データをダウンロードする電子装置を装置１０の内部制御モジュール又は他の内部電子装置（例えば制御ユニット２３）内に組み入れていてよい。
【００４２】
図１の例では、試料２２がディスク１３のチャンバ内に含有されている。ディスクは制御ユニット２３の制御下で回転プラットフォーム上に取り付けられている（回転プラットフォームの１つの実施態様は図２４に一例として示されている）。スロット・センサ・トリガ２７が、ディスク回転中にデータ取得装置２１をチャンバ位置と同期させるために、制御ユニット２３によって利用される出力信号を提供する。スロット・センサ・トリガ２７は、機械的、電気的、磁気的、又は光学的なセンサであってよい。例えば、より詳細に下述するように、スロット・センサ・トリガ２７は、ディスク１３を貫通して形成されたスロットを通して光ビームを発する光源を含んでよい。この光ビームはディスクの回転毎に検出される。別の例としては、スロット・センサ・トリガは、ディスク１３の回転と、モジュール１６及び検出器１８によるデータ取得とを同期させる目的で反射光を検知することができる。他の実施態様の場合、ディスク１３は、スロットに加えて、又はスロットの代わりに、タブ、突起、又は反射面を含んでいてよい。スロット・センサ・トリガ２７は、ディスク１３の半径方向位置をこれが回転するのに伴って位置確認するために任意の物理的な構造又はメカニズムを使用してよい。光モジュール１６がどの時点でも異なるチャンバとオーバラップするように、光モジュール１６を回転プラットフォーム２５の上方に物理的に取り付けてよい。
【００４３】
検出装置１０は、ディスク１３上の試料２２の温度を調節するために加熱エレメント（図１には示されていないが、しかし模範的加熱エレメントが図２４に示されており、これについては下述する）を含むことができる。加熱エレメントは、反射封入体内部に含有された円筒形ハロゲン・バルブを含んでよい。反射チャンバはバルブからの輻射線をディスク１３の半径方向セクション上に合焦させるように付形されている。一般に、ディスク１３の加熱領域は、ディスク１３が回転するのに伴って環状リングを含むことができる。この実施態様では、反射封入体の形状は、正確な合焦を可能にする楕円形及び球形の幾何学的形状の組み合わせであってよい。他の実施態様の場合、反射封入体は異なる形状を有していてよく、又はバルブはより広い面積を広範に照射してもよい。他の実施態様では、反射封入体は、バルブからの輻射線をディスク１３の単一領域上、例えば試料２２を含有する単一の処理チャンバ上に合焦させるように付形されていてよい。
【００４４】
いくつかの実施態様の場合、加熱エレメントは空気を加熱し、そして高温空気を１つ又は２つ以上の試料上に押し動かすことにより温度を調節することができる。加えて、試料をディスクによって直接に加熱してもよい。この場合には、加熱エレメントをプラットフォーム２５内に配置し、そしてディスク１３に熱カップリングしてよい。加熱エレメント内部の電気抵抗は、制御ユニット２３によって制御された状態で、選択されたディスク領域を加熱することができる。回転ディスク１３と一緒に使用するための模範的な加熱エレメントが、2005年7月5日付けで出願されたHEATING ELEMENT FOR A ROTATING MULTIPLEX FLUORESCENCE DETECTION DEVICEと題する米国特許出願公開第2007/0009382号明細書(Bedingham他)に記載されている（この内容全体は参照することにより本明細書中に取り入れられる）。
【００４５】
或いは、又は加えて、装置１０は冷却構成部分（図示せず）を含んでもよい。装置１０内にファンを含むことにより、冷気、すなわち室温空気をディスク１３へ供給することができる。試料の温度を適切に調節し、そして試験完了後に試料を保存するために冷却が必要となる場合がある。他の実施態様では、冷却構成部分はプラットフォーム２５とディスク１３との間の熱カップリングを含んでよい。それというのも、プラットフォーム２５は必要な場合にはその温度を低減し得るからである。例えばいくつかの生物学的試料を４℃で保存することにより、酵素活性又はタンパク質変性を低減することができる。
【００４６】
検出装置１０は、処理チャンバ内部に含有された反応種を制御できるようになっていてもよい。例えば何らかの種を処理チャンバ内にローディングすることにより１つの反応を生じさせ、そして最初の反応が終了したら、後から別の種を試料に添加することが有益である場合がある。弁制御システムを利用して、処理チャンバから内側保持チャンバを分離する弁を制御し、これにより、ディスク１３の回転中のチャンバへの種の添加を制御してよい。弁制御システムは光モジュール１６のうちの１つのモジュール内部に配置されるか又はこれに取り付けられていてよく、或いは光モジュール１６から分離していてもよい。レーザーの真下、ディスク１３の下に、ディスク１３に対してレーザーを位置決めするためのレーザーセンサがあってよい。
【００４７】
１実施態様の場合、弁制御システムは、近赤外（ＮＩＲ）レーザーを含む。近赤外レーザーは、センサとの組み合わせで２つ又は３つ以上の出力レベルで駆動され得る。低い出力設定下では、レーザーは、例えばディスク１３のスロットを通るレーザーによって発せられるＮＩＲ光を検知するセンサによって、ディスクを位置決めし、選択弁をターゲットするために使用することができる。ターゲットされた弁を所定の位置に回転させると、制御ユニット２３が、高出力エネルギーのショート・バーストを出力するようにレーザーを導き、これにより弁を加熱して、ターゲットされた弁を開くことができる。エネルギーのバーストは、例えば穿刺、溶融、又はアブレートによって弁内にボイドを形成し、弁を開かせ、流体が内側保持チャンバからチャネルを通って外側処理チャンバへ流れるのを可能にする。いくつかの実施態様の場合、ディスク１３は種々のサイズ及び材料の複数の弁を含むことにより、複数の反応を順番に発生させることができる。複数のチャンバ弁を有するディスクを利用する場合には、２つ以上の弁制御システム・セットを使用してもよい。
【００４８】
データ取得装置２１は、それぞれの色素に対する装置１０からのデータを順次に又は並行して収集することができる。１実施態様の場合、データ取得装置２１は、光モジュール１６からのデータを順次に収集し、そしてスロット・センサ・トリガ２７から受信された出力信号から測定された光モジュール１６のうちのそれぞれ１つに対するトリガ遅延によって空間的オーバーラップを補正する。
【００４９】
装置１０のための１つの用途はリアルタイムＰＣＲではあるが、しかし本明細書中に記載された技術は、複数の波長で蛍光検出を利用する他のプラットフォームに範囲が及んでもよい。装置１０は、高速熱サイクリング、熱エレメントの利用、及び核酸の単離、増幅、及び検出のための遠心分離誘起型マイクロフルイディクスを組み合わせることができる。多重蛍光検出を利用することによって、複数のターゲット種を並行して検出し分析することができる。
【００５０】
リアルタイムＰＣＲの場合、蛍光を使用して、３つの一般技術のうちの１つにおいて増幅の量を測定する。第１技術は色素、例えばSybr Green (Molecular Probes, Eugene, Oregon)の使用である。その蛍光は二重鎖ＤＮＡに結合すると増大する。第２技術は蛍光標識プローブを使用する。このプローブの蛍光は、増幅されたターゲット配列に結合されると変化する（ハイブリダイゼーション・プローブ、ヘアピン・プローブなど）。この技術は、二重鎖ＤＮＡ結合色素の使用と同様ではあるが、しかしより特異的である。なぜならばプローブはターゲット配列の所定区分にだけ結合するからである。第３技術は、加水分解プローブ（TaqmanTM, Applied BioSystems, Foster City California)の使用である。このプローブにおいて、ポリメラーゼ酵素のエキソヌクレアーゼ活性は、ＰＣＲの伸長段階中にプローブからクエンチャー分子を開裂し、これを蛍光活性にする。
【００５１】
これらのアプローチのそれぞれにおいて、蛍光は、増幅されたターゲット濃度に対して線形比例する。データ取得装置２１は、近リアルタイムで増幅を観察するために、ＰＣＲ反応中に検出器１８からの（或いは任意には制御ユニット２３によってサンプリングされ通信された）出力信号を測定する。多重ＰＣＲにおいて、複数のターゲットには、独立して測定される種々異なる色素が標識付けされている。大まかに言えば、それぞれの色素は異なる吸光度及び発光スペクトルを有することになる。このような理由から、光モジュール１６は、種々異なる波長で試料２２に問い合わせるために光学的に選択された励起源、レンズ、及び関連フィルタを有していてよい。
【００５２】
図２は、模範的な光モジュール１６Ａを示す概略図である。この光モジュールは図１の光モジュール１６のうちのいずれかに相当し得る。この例では、光モジュール１６Ａは高出力励起源、ＬＥＤ３０、コリメーティング・レンズ３２、励起フィルタ３４、ダイクロイック・フィルタ３６、集束レンズ３８、検出フィルタ４０、及びレンズ４２を含むことにより、蛍光を光ファイバ束１４の１つの脚部内に合焦させる。
【００５３】
その結果、ＬＥＤ３０からの励起光は、コリメーティング・レンズ３２によってコリメートされ、励起フィルタ３４によってフィルタリングされ、ダイクロイック・フィルタ３６を透過させられ、収束レンズ３８によって試料２２内に合焦させられる。試料によって発せられた結果としての蛍光は、同じ集束レンズ３８によって収集され、ダイクロイック・フィルタ３６から反射させられ、そして検出フィルタ４０によってフィルタリングされた後、光ファイバ束１４の１つの脚部内に合焦させられる。光ファイバ束１４は次いで光を検出器１８に伝送する。
【００５４】
ＬＥＤ３０、コリメーティング・レンズ３２、励起フィルタ３４、ダイクロイック・フィルタ３６、集束レンズ３８、検出フィルタ４０、及びレンズ４２は、光モジュール１６Ａとともに使用されるようになっている多重色素の特異的な吸収帯及び発光帯に基づいて選択される。このようにして、複数の光モジュール１６は、種々異なる色素をターゲットするように装置１０内部に構成されローディングされていてよい。
【００５５】
下記の表は、４チャネル多重蛍光検出装置１０内で使用し得る模範的な構成部分を挙げている。好適な色素の一例としては、５−カルボキシフルオレセイン色素、すなわちApplera, Norwalk, Californiaから商品名FAMで入手可能なフルオレセイン誘導体；６−カルボキシ−２’，４，４’，５’，７，７’−ヘキサクロロフルオレセイン色素、すなわちAppleraから商品名HEXで入手可能なフルオレセイン誘導体；６−カルボキシ−４’，５’−ジクロロ−２’，７’−ジメトキシフルオレセイン色素、すなわちAppleraから商品名JOEで入手可能なフルオレセイン誘導体；Appleraから商品名VICで入手可能なフルオレセイン誘導体；Appleraから商品名TETで入手可能なフルオレセイン誘導体；６−カルボキシ−Ｘ−ローダミン色素、すなわちInvitrogen, Carlsbad, Californiaから商品名ROXで入手可能なローダミン色素；Invitrogenから商品名SYBR（下記表では「Sybr Green」と称する）で入手可能なインターカレーティング色素；Invitrogenから商品名TEXAS RED（下記表では「Tx Red」と称する）で入手可能なローダミン誘導体色素；５−Ｎ−Ｎ’−ジエチルテトラメチルインドジカルボシアニン色素、すなわちAmersham, 英国Buckinghamshireから商品名CY5（下記表では「Cy5」と称する）で入手可能なシアニン誘導体；BioSearch Technologies, Novato, Californiaから商品名CAL FLUOR RED 610（下記表では「CFR610」と称する）入手可能なホスホラミダイト誘導体色素；及びBioSearch Technologies, Novato, Californiaから商品名QUASAR 670（下記表では「Quasar670」と称する）で入手可能なインドカルボシアニン誘導体色素が挙げられる。
【００５６】
【表１】
2014517293.tif 000003
【００５７】
上記モジュール式多重検出アーキテクチャの１つの利点は、多種多様の色素に対する検出を最適化する上で、且つ／又は材料、又は材料の選択された体積がディスク１３の特定チャンバ内に存在するかどうかを判定する際にフレキシビリティがあることである。考えられる限りでは、使用者はいくつかの異なる光モジュール１６から成る列を有していてよい。これらの光モジュールは必要に応じて装置１０内にプラグ接続することができる。Ｎ個の光モジュールをどの時点でも使用することができる。ここでＮは装置によって支持されるチャネルの最大数である。加えて、光モジュール１６のうちの１つ又は２つ以上の光モジュールの光チャネルのうちの１つ又は２つ以上を、専ら材料、又は材料の選択された体積がディスク１３の特定チャンバ内に存在するかどうかを検知する（例えば光学的に問い合わせる）ようにすることができる。例えば、いくつかの実施態様の場合、ディスク１３に向けられた電磁信号の後方散乱反射を検出するには、ＦＡＭ光チャネルが特に好適であり得る。そしていくつかの実施態様では、蛍光を使用して検出チャンバ内の材料、又は材料の選択された体積の存在を検出するにはＣＦＲ６１０光チャネルが特に好適であり得る。従って、装置１０及び光モジュール１６は、任意の蛍光色素及びＰＣＲ検出法とともに使用されてよい。より大型の光ファイバ束を使用してより多数の検出チャネルを支持することができる。さらに、複数の光ファイバ束を複数の検出器とともに使用することができる。例えば２つの４脚部光ファイバ束を８つの光モジュール１６及び２つの検出器１８と一緒に使用してよい。
【００５８】
図３は、ハウジング内部の取り外し可能な光モジュールの模範的なセットを示す正面図である。図３の例では、装置１０はベースアーム４４とモジュール・ハウジング４６とを含む。主要光モジュール４８、補足光モジュール５２、及び補足光モジュール５６がモジュール・ハウジング４６内部に含まれている。光モジュール４８，５２及び５６はそれぞれ光出力ビーム４３，４９，５３及び５７を生成する。これらのビームはディスク１３の種々異なる処理チャンバを順次に励起する。換言すれば、出力ビーム４３，４９，５３及び５７はディスク１３の湾曲に従うことにより、処理チャンバを含有するディスクの同じ半径方向位置をそれぞれ励起する。光モジュール４８は２つの光チャネルを含有している。これらの光チャネルはそれぞれ異なるビーム４３及び４９を出力する。図示のように、スロット・センサ・トリガ２７は赤外線源３１を含むことができる。赤外線源は、検出器３３によって検出される光３５を生成する。
【００５９】
光モジュール４８，５２及び５６のそれぞれは、モジュール・ハウジング４６と係合するために、それぞれリリース・レバー５０，５４又は５８を含むことができる。それぞれのリリース・レバーは、モジュール・ハウジング４６内部に形成されたそれぞれのラッチと係合するために、上向きの付勢をもたらすことができる。技術者又は他の使用者は、モジュール・ハウジング４６から光モジュール４８，５２及び５６を係止解除して取り外すために、リリース・レバー５０，５４又は５８を押し下げることができる。バーコード・リーダー２９は、ディスク１３を識別するためのレーザー６２を含むことができる。
【００６０】
ベースアーム４４は検出装置１０から延びており、モジュール・ハウジング４６及び光モジュール４８，５２及び５６のための支持体を提供する。モジュール・ハウジング４６はベースアーム４４上に固定的に取り付けられていてよい。モジュール・ハウジング４６は、光モジュール４８，５２及び５６のうちのそれぞれ１つを受容するように適合された場所を含んでいてよい。例示を目的としてモジュール・ハウジング４６に関して記載しているが、検出装置１０のモジュール・ハウジング４６は光モジュール４８，５２及び５６を受容するための複数の場所を有していてもよい。換言すれば、光モジュール４８，５２及び５６のために、別個のハウジングを使用することが必要とならない。
【００６１】
モジュール・ハウジング４６のそれぞれの場所は、１つ又は２つ以上の軌道又はガイドを含有していてよい。これらの軌道又はガイドは、技術者又は他の使用者が光モジュールを挿入するときに、その場所内部に関連光モジュールを正確に位置決めするのを助ける。これらのガイドはそれぞれの場所の上部、底部、又は側部に沿って配置されていてよい。光モジュール４８，５２及び５６のそれぞれはガイド又は軌道を含んでよい。これらのガイド又は軌道は、モジュール・ハウジング４６の場所のガイド又は軌道と対合する。例えばモジュール・ハウジング４６は、光モジュール４８，５２及び５６の凹状ガイドと対合する突出ガイドを有していてよい。
【００６２】
いくつかの実施態様の場合、モジュール・ハウジング４６は、光モジュール４８，５２及び５６のそれぞれを完全には取り囲まなくてもよい。例えば、モジュール・ハウジング４６は、光モジュール４８，５２及び５６のそれぞれをベースアーム４４に固定するための取り付け点を提供してよいが、しかしそれぞれの光モジュールの部分又は全ては露出されてよい。他の実施態様では、モジュール・ハウジング４６は、光モジュール４８，５２及び５６のそれぞれを完全に取り囲んでいてよい。例えばモジュール・ハウジング４６は、光モジュール４８，５２及び５６上を閉鎖する単一のドア、又はモジュールそれぞれのためのそれぞれのドアを含んでいてよい。この実施態様は、モジュールがめったに取り外されない用途、又は検出装置１０が極端な環境条件に晒されている用途に適している。
【００６３】
技術者ならば、光モジュール４８，５２及び５６のいずれも容易に取り除くことができ、このことは片手だけを使用して完了することができる。例えば、技術者は光モジュール５２のリリース・レバー５４の下方に配置された成形リップの下に人差し指を当てることができる。次いで技術者の親指がリリース・レバー５４を押し下げることにより、光モジュール５２をモジュール・ハウジング４６から解放することができる。親指と人差し指との間に光モジュール５２を掴みながら、技術者は光モジュールを引き戻すことにより、光モジュールを検出装置１０から取り外すことができる。両手での取り外しを利用する方法を含む他の方法を用いて、光モジュール４８，５２及び５６のいずれかを取り外してもよい。光モジュール４８，５２及び５６のいずれかの挿入は、片手又は両手で逆の形式で達成することができる。
【００６４】
図３の例では、２つの光モジュールの構成部分が、主要光モジュール４８を形成するように組み合わされている。主要光モジュール４８は、２つの異なる光波長を生成する光源と、ディスク１３内の試料からそれぞれの異なる蛍光波長を検出するための検出器とを含有していてよい。従って、主要光モジュール４８は、光ファイバ束１４の２つの脚部に接続してよい。こうして主要光モジュール４８は、２つの独立した光励起・収集チャネルを有する二重チャネル光モジュールと見なすことができる。いくつかの実施態様では、主要光モジュール４８は３つ以上の光モジュールのための光学成分を含有していてよい。他の事例では、モジュール・ハウジング４６は、複数（２つ又は３つ以上）の単一チャネル光モジュール、例えば補足光モジュール５２及び５６を含有している。さらに他の事例では、モジュール・ハウジング４６は、１つ又は２つ以上の二重チャネル光モジュール４８と１つ又は２つ以上の単一チャネル光モジュール５２，５６との組み合わせを含有している。
【００６５】
図３に示されているように、主要光モジュール４８は、（光モジュール４８内部に配置された）レーザー弁制御システム５１のための構成部分を含有していてもよい。レーザー弁制御システム５１は、ディスク１３の外縁部近くに配置された小さなスロットによってディスク１３の位置を検出する。検出器（図示せず）が低出力レーザー光５５を検出することにより、ディスクを回転させるモータに対するディスク１３の位置をマッピングする。制御ユニット２３はマップを使用して、ディスク１３上の弁（図３には示されていない）を位置確認し、レーザー弁制御システム５１を介してターゲット弁を開放位置に回転させる。
【００６６】
ターゲット弁が所定の位置に位置すると、レーザー弁制御システム５１は、高出力の１つ又は２つ以上のショート・バーストを用いてレーザー光５５を弁に合焦させる。ショート・バーストは、例えば弁を穿刺、溶融、又はアブレートすることによってターゲット弁内にボイドを形成し、ディスク１３が回転するのに伴って、内側保持チャンバの内容物が外側処理チャンバに流れるのを可能にする。次いで、検出装置１０は、処理チャンバ内の後続の反応をモニタリングし、且つ／又は内容物、又はその選択された体積が処理チャンバに事実上移ったかどうかを検出することができる。チャンバ内部の内容物は、流体又は固体の状態の物質を含んでいてよい。
【００６７】
いくつかの実施態様の場合、レーザー弁制御システム５１は単一チャネル光モジュール、例えば補足光モジュール５４又は補足光モジュール５６内部に含有されていてよい。他の実施態様では、レーザー弁制御システム５１は、光モジュール４８，５２及び５６のいずれとも別個に検出装置１０に取り付けられていてよい。この場合、レーザー弁制御システム５１は取り外し可能であり、そしてモジュール・ハウジング４６内部又は検出装置１０の異なるハウジング内部の所定の場所と係合するように適合されてよい。
【００６８】
図３の例において、ディスク１３のいずれかの側で、取り外し可能なモジュールの近くにスロット・センサ・トリガ２７が配置されている。１実施態様では、スロット・センサ・トリガ２７は光源３１を含有することにより、赤外線（ＩＲ）３５を発する。ディスク１３内のスロットが、光がディスクを通って検出器３３に達するのを可能にすると、検出器３３はＩＲ線３５を検出する。制御ユニット２３は検出器３３によって生成された出力信号を使用して、光モジュール４８，５２及び５６からのデータ取得をディスク１３の回転と同期させる。いくつかの実施態様の場合、装置１０の動作中、スロット・センサ・トリガ２７はベースアーム４４から延びてディスク１３の外縁部に達することができる。他の実施態様では、機械的検出器を使用して、ディスク１３の位置を検出することができる。
【００６９】
バーコード・リーダー２９は、ディスク１３の側縁部上に配置されたバーコードを読み取るためにレーザー６２を使用する。バーコードはディスク１３のタイプを識別することにより、装置１０の適切な動作を可能にする。いくつかの実施態様では、バーコードは実際のディスクを識別することにより、技術者が複数のディスク１３から特定試料のデータを追跡するのを助けることができる。
【００７０】
光モジュール４８，５４及び５６の全ての表面構成部分は、ポリマー、複合材料、又は金属合金から構成されていてよい。例えば、表面構成部分を形成する際には高分子量ポリウレタンを使用してよい。他の事例では、アルミニウム合金又は炭素繊維構造が形成されていてもよい。いずれの場合にも材料は耐熱性、耐疲労性、耐応力性、耐腐食性であってよい。検出装置１０が生物学的材料と接触することがあるので、構造はチャンバ内容物がディスク１３から漏れ出す場合に滅菌可能であってよい。
【００７１】
図４は、検出装置１０のモジュール・ハウジング４６内部の取り外し可能な光モジュール４８，５２及び５６の模範的なセットを示す側面図である。図４の例において、ベースアーム４４はバーコード・リーダー２９、並びにモジュール・ハウジング４６内部に取り付けられた取り外し可能な光モジュール４８，５２及び５６を支持している。ディスク１３は光モジュール４８，５２及び５６の下方に配置されており、この場合、試料２２は異なる時点で各モジュールのそれぞれの経路の下に位置する。
【００７２】
モジュール・ハウジング４６内部には、補足光モジュール５６及び主要光モジュール４８の前面を見ることができる。補足光モジュール５６は成形リップ５９とリリース・レバー５８とを含有している。前述のように、モジュール・ハウジング４６に対して光モジュールを取り外し又は挿入するときには、成形リップ５９を使用してモジュール５６を掴むことができる。光モジュール４８，５２及び５６の全てはそれぞれの成形リップ及びリリース・レバーを有していてよく、又は単一のリリース・レバーを使用して光モジュールの全てを取り外すことができる。いくつかの実施態様の場合、光モジュール４８，５２及び５６は、モジュールを掴むための異なる構成部分を含有していてよい。例えば光モジュール４８，５２及び５６のそれぞれは、モジュール・ハウジング４６から鉛直方向又は水平方向にそれぞれのモジュールを取り外すためのハンドルを含有していてよい。
【００７３】
モジュール・ハウジング４６内部の光モジュール４８，５２及び５６の場所は、いかなる時点でもディスク１３内部の異なる試料を別々に励起するように固定されていてよい。例えば主要光モジュール４８は、補足光モジュール５２及び５６よりも僅かにベースアーム寄り４４に配置されていてよい。補足光モジュール５２及び５６は、主要光モジュールのいずれかの側の場所に対してオフセットされている。さらに、光モジュール４８，５２及び５６は、水平方向でオフセットされて（図４では矢印によって示されている、図のＸは、外側光ビームが内側光ビームからオフセットされている距離である）、光モジュールによって生成された励起光ビームがディスクの湾曲に従うようになっていてよい。この配置関係では、光モジュール４８，５２及び５６によって生成された光ビームは、ディスク１３が回転するのに伴って同じ経路をトラバースし、これにより、経路に沿って配置された処理チャンバからの光を励起して収集する。いくつかの実施態様の場合、光モジュール４８，５２及び５６は、励起光ビームが回転ディスク１３の周りの異なる経路をトラバースするように整列させることができる。いくつかの実施態様では、光モジュール４８，５２及び５６は、励起光ビームが回転ディスク１３の周りの異なる経路、同じ経路、又はこれらの組み合わせの経路をトラバースするように整列させることができる。
【００７４】
この例では、ベースアーム４４は電気接点ボード６６を含有する。電気接点ボード６６はモジュール・ハウジング４６内に延びている。モジュール・ハウジング４６の内部で、電気接点ボード６６は光モジュール４８，５２及び５６のそれぞれのための電気接点を含有することができる。電気接点ボード６６は制御ユニット２３に電気的にカップリングされていてよい。いくつかの実施態様の場合、光モジュール４８，５２及び５６のそれぞれは、制御ユニット２３に接続された別個の連携電気接点ボードを有していてよい。いくつかの実施態様の場合、制御ユニット２３及びデータ取得装置２１の少なくとも一部を、図３〜図８の装置１０の外部に配置することができる。いくつかの実施態様の場合、制御ユニット２３の少なくとも一部を、光モジュール４８，５２及び５６のうちの１つ又は２つ以上の内部に配置してよい。
【００７５】
光ファイバ・カプラー６８が、光ファイバ束１４の一方の脚部を光モジュール５６の光出力ポートにカップリングする。図示はされていないが、光モジュール４８，５２及び５６のそれぞれは、モジュール・ハウジング４６に取り付けられたそれぞれの光ファイバ・カプラーと係合するように適合された光出力ポートを含んでいる。光ファイバ・カプラー６８と光ファイバ束１４との接続はねじ山付きねじロック、スナップ・クロージャ、又は摩擦力結合であってよい。
【００７６】
バーコード・リーダー２９は、ディスク１３のバーコードを読み取るためのレーザー光６４を生成する。レーザー光６４は、ディスク１３の外縁部と相互作用する直接経路に従う。光６４は一度にディスク１３の大面積をカバーするように広がってよい。いくつかの実施態様の場合、ディスクが低速で回転しているときに、バーコード・リーダー２９はディスク１３上のバーコードを読み取ることができる。他の実施態様の場合、バーコード・リーダー２９は動作中に定期的にバーコードを読み取ることにより、新しいディスクが装置１０内にローディングされていないことを確認することができる。バーコード・リーダー２９は他の実施態様においてディスク１３上の２つ以上のバーコードを検出することができる。
【００７７】
いくつかの実施態様の場合、ベースアーム４４は、例えばガントリ・システム上の種々のガントリ位置間で、ディスク１３に対して運動可能であってよい。この場合、ベースアーム４４は、種々異なるサイズのディスク上の試料、又はディスク１３の内部に配置された試料を検出するように形成可能であってよい。例えば、ディスク１３の中心からベースアーム４４を遠ざけることにより、より多くの処理チャンバ又はより大きな処理チャンバを含有するより大きなディスクを使用することができる。モジュール・ハウジング４６は、光モジュール４８，５２又は５６のそれぞれのための設定可能な位置を有してもよいので、各光モジュールはディスク１３の周りの処理チャンバの１つ又は２つ以上の円形経路に移動可能であってよい。いくつかの実施態様の場合、ベースアーム４４はディスク１３の中心に対して半径方向内側及び半径方向外側に向かって移動可能であってよく、そしてガントリ位置は概ね[半径方向のガントリ位置」又は「半径方向位置」と呼ぶことができる。
【００７８】
図５は、モジュール・コネクタを露出させるために１つのモジュールが取り外された状態で装置１０を示している。具体的には、モジュール・ハウジング４６が図５には示されておらず、そして光モジュール５６を取り外すことにより、取り外されたモジュール５６のための接続部とともに光モジュール５２及び４８を露出させている。
【００７９】
光モジュール５６のリリース・レバー５８（図３）は、ベースアーム４４に取り付けられた取り付けポスト６９に固定的に結合している。この例では、取り付けポスト６９は光モジュール５６内に延びており、リリース・レバー５８にカップリングされている。他の実施態様では、他の取り付けメカニズム、例えばねじ又はスナップ固定装置を使用して、光モジュール５６をベースアーム４４に固定することができる。
【００８０】
ベースアーム４４は、光モジュール５６が挿入されたらこれを受容してこれと係合するための、モジュール・ハウジング４６内部の２つの異なる動作接続部を提供する。具体的には、ベースアーム４４は電気接点ボード６６を提供する。電気接点ボード６６は、光モジュール５６内部に含有された電気接点（図示せず）とカップリングするための電気接続部７０を含んでいる。電気接続部７０は、制御ユニット２３がモジュール５６内部の電気的構成部分と連通するのを可能にする。例えば、モジュール５６は電気回路、ハードウェア、ファームウェア、又はこれらの任意の組み合わせを含んでよい。１つの例において、内部電気的構成部分は、固有識別情報、例えばシリアルナンバーを記憶し、これを制御ユニット２３に出力してよい。或いは、又は加えて、電気的構成部分は、取り外し可能なモジュール５６内部に含有された光学的構成部分の具体的特徴を記述する情報を提供してもよい。例えば、電気的構成部分は、プログラム可能な読み取り専用メモリー（ＰＲＯＭ）、フラッシュメモリー、又は他の内部の又は取り外し可能な記憶媒体を含んでよい。他の実施態様は一連の抵抗器、回路、又は光モジュール４８，５２又は５６の独自のシグネチャを制御ユニット２３に出力するための埋め込み型プロセッサを含んでいてよい。別の例では、光モジュール５６は、レーザー源、及びレーザー弁制御システム、すなわちレーザー弁制御システム５１の部分を形成する他の構成部分を含んでいてよい。
【００８１】
電気接点ボード６６を取り外して、異なる取り外し可能な光モジュールと関連する別のバージョンと交換することができる。この選択肢は装置性能のアップグレードを支援し得る。他の実施態様の場合、接続部７０はより多くの又はより少ない接続ピンを含有していてよい。
【００８２】
加えて、ベースアーム４４及びモジュール・ハウジング４６は、光モジュール５６を受容するための場所内部に光チャネル７２を提供する。光チャネル７２は、光ファイバ束１４の脚部とインターフェイスをとる光ファイバ・カプラー６８（図４）に接続されている。光チャネル７２は、光モジュール５６内部の場所に挿入されている。光モジュール５６によって捕捉された光は光チャネル７２、光ファイバ・カプラー６８、及び光ファイバ束１５を通って検出器１８に導かれてよい。これらの接続部間のフィッティングは、光が逃げない又は光路に入らないことを保証するために緊密であってよい。
【００８３】
いくつかの実施態様の場合、光モジュール５６との接続部は異なる形態で配置されていてよい。例えば接続部は、別の方向から光モジュール５６を受容するために別の位置に配置されていてよい。他の実施態様では、電気的接続部が光モジュール５６の一方の側に配置されているのに対して、光モジュール５６の第２の表面上には光学的接続部が配置されている。いずれの事例においても、モジュール・ハウジング４６の場所内に配置された電気的接続部及び光学的接続部は、取り外し可能な光モジュール、すなわちこの例では光モジュール５６を収容している。
【００８４】
図５に示された光モジュール５６の光学的接続部及び電気的接続部は、光モジュール４８及び５２を含む任意のモジュールと一緒に使用してよい。加えて、それぞれの光モジュールのための接続部は同一でなくてもよい。所期取り外し可能な光モジュールとカップリングするために接続部を改変することができるため、モジュール・ハウジング４６の特定場所内部に挿入された特定の光モジュールによって利用される接続部はいかなる時点でも変わることができる。
【００８５】
図６は、模範的な取り外し可能な主要光モジュール４８の内部構成部分を示している。図６の例において、主要光モジュール４８はリリース・レバー５０、ピボットピン６１、及びラッチ７４を含んでいる。内側ハウジング７８はモジュール４８のそれぞれの側を分離し、そしてリボン８１に結合された電気接点パッド８０を含有している。光学的構成部分は、ＬＥＤ８２、コリメーティング・レンズ８４、励起フィルタ８６、ダイクロイック・フィルタ８８、集束レンズ９０、検出フィルタ９２、及びレンズ９４を含む。光出力ポート１７は光ファイバ束１４の脚部にカップリングされている。第２光チャネル（図示せず）のための別個の光学的構成部分セットが内側ハウジング７８の他方の側に配置されている。加えて、主要光モジュール４８はコネクタ９６、レーザーダイオード９８、及び、制御ユニット２３によって制御されるレーザー弁制御システム５１の部分としての集束レンズ１００を含んでいる。
【００８６】
リリース・レバー５０はピボットピン６１によって光モジュール４８に取り付けられている。ピボットピン６１は、リリース・レバー５０がピン６１の軸を中心として回転するのを可能にする。リリース・レバー５０が押し下げられると、アーム６３はピン６１の軸を中心として反時計回りに回転することによりラッチ７４を持ち上げる。ラッチ７４が持ち上げられると、光モジュール４８はモジュール・ハウジング４６からの取り外しが自由になる。リリース・レバー５０に抗する付勢力を維持するばね又は他のメカニズムが存在することにより、ラッチ７４を下側位置に維持することができる。いくつかの実施態様では、ラッチ７４を下側位置又は係止位置に維持するモーメント・アームを提供するために、ピボットピン６１の周りにばねが含まれていてよい。他の実施態様では、他の取り付けメカニズムを上記レバーに付加するか、又は上記レバーの代わりに使用してよい。例えば、１つ又は２つ以上のねじ又はピンによって、モジュール・ハウジング４６には光モジュール４８を付加することができる。
【００８７】
伝達リボン８１及びＬＥＤ８２を取り付けるために、光モジュール４８内部に取り付けボード７６が設けられていてよい。リボン８１は電気接点パッド８０に接続されており、パッドと光モジュール４８内部の電気的構成部分との接続を可能にする。接点パッド８０及びリボン８１は、レーザー弁制御システム５１及び任意の内部メモリ又は他の記憶媒体を含む、主要光モジュール４８の両方の側に必要とされる情報を運搬することができる。リボン８１は光モジュール４８内部で曲がりくねって進むために可撓性であってよい。リボン８１は、電気的構成部分と制御ユニット２３との間で信号を交信するために、且つ／又は電気的構成部分に電力を送達するために、複数の導電性ワイヤを含有していてよい。いくつかの実施態様では、それぞれの電気的構成部分は、構成部分と制御ユニット２３とを接続する別個のケーブルを有していてよい。ハウジングから光モジュール４８を取り外すときに、技術者がモジュール・ハウジング４６からケーブル又はフレックス回路を断絶することを必要とする場合がある。
【００８８】
いくつかの実施態様の場合、光モジュール４８は、ディスク１３からの光を検出するための検出器と、データを処理して記憶するための電子装置とを含有していてよい。電子装置は、検出された光を表すデータを制御ユニット２３へ無線転送するための遠隔測定回路を含有していてよい。無線通信は赤外線、ラジオ周波数、ブルートゥース（Bluetooth）、又は他の遠隔測定技術によって実施することができる。光モジュール４８は電子装置に給電するためのバッテリを含んでよい。バッテリは例えば制御ユニット２３によって再充電可能であってよい。
【００８９】
ＬＥＤ８２は、取り付けボード７６に固定されており、リボン８１に電気的にカップリングされている。ＬＥＤ８２は所定の波長の励起光４９を生成することにより、試料２２を励起する。励起光４３は第２光チャンバ（図示せず）によって生成される。光４９がＬＥＤ８２を去った後、光が励起フィルタ８６に入る前に、コリメーティング・レンズ８４によって拡張される。１つの波長帯域の光４９はダイクロイック・フィルタ８８を通過し、集束レンズ９０によって試料上に合焦される。光４９は試料を励起し、集束レンズ９０によって蛍光が収集され、そして蛍光はダイクロイック・フィルタ８８によって検出フィルタ９２に送達される。結果としての光波長域はレンズ９４によって収集され、光出力ポート１７に送達される。光出力ポート１７では、収集された蛍光は、検出器１８への搬送のために光ファイバ束１４の脚部に入る。このような蛍光は（例えば手近のアッセイの結果として）当該被分析物の存在を示すことができ、且つ／又は、例えば材料がチャンバ内の特定の場所又は高さに存在するかどうかを見るために、チャンバの特定位置（例えば半径方向位置）に光学的に問い合わることによって、このような蛍光は材料の選択された体積の存在を示すことができる。チャンバが光学的に問い合わされるときには、材料がチャンバ内に存在するかどうかを判定するために、チャンバは当該材料の光学特性に関して問い合わされる。このような光学特性は、例えば吸収率、蛍光、レイリー（Rayleigh）後方散乱、発せられた電磁信号の後方散乱反射率など、又はこれらの組み合わせを含む。
【００９０】
上記光学特性のうちのいずれかに関して問い合わせることによって、「信号」を形成することができ、この信号はベースラインからの増大及び／又は減少であってよい。例えば信号は下記モードに由来することができる：
（ｉ）  後方散乱（又は反射）−屈折率の変化により液体中のメニスカスを検出すること、被検出材料中の粒子を検出すること、被問い合わせディスク１３上のチャンバの後ろ側からの反射、又はこれらの組み合わせに由来する。
（ｉｉ）  蛍光−被検出材料の蛍光、又はバックグラウンド蛍光（例えば検出チャンバの底部を形成する表面内又は表面上にフルオロフォアが、例えば接着剤、又は被膜などに内蔵されることにより配置されている場合）の消光を検出することによって得られる。
【００９１】
これらの検出モード、すなわち後方散乱モード及び蛍光モードの両方は、被検出材料とチャンバ内の空気と場合によってはディスク１３内の材料との屈折率差によって、影響を及ぼされることがある。結果としての屈折は信号を増強又は減衰し得る。いくつかの実施態様の場合、当該チャンバの底部又は頂部を形成する表面上に、構造化面を配置することにより、光を合焦させ又は光を分散させるのを助けることができる。例えば被検出材料と同じ屈折率（＝ほぼ１）を有する構造化材料は、乾燥時には検出経路から光を反射させ、そして湿潤時、つまり被検出材料と接触しているときには直線経路反射を可能にする。
【００９２】
加えて、これらの検出モードの双方は、被検出材料、及び／又はディスク１３の構成部分による信号の吸収によって影響を及ぼされることもある。いくつかの実施態様の場合、信号は、チャンバ底部を形成する表面内又は表面上にクロモフォアを配置する（例えば接着剤、又は被膜などに内蔵される）ことにより変調することができる。或いは、又は加えて、いくつかの実施態様の場合、材料をディスク１３上にローディングする前又は後で、被検出材料にクロモフォアを添加することによって信号を変調することもできる。
【００９３】
ディスク１３、又はその一部、例えばディスク１３上のチャンバ、又はディスク１３上のチャンバ内部に配置された試料２２によって、必ずしも試料を励起して蛍光をもたらすことなしに、光４９を後方散乱させることができる。例えば、電磁信号（例えば光４９）を検出チャンバ内に発することができ、検出チャンバからの電磁信号の後方散乱反射を検出することによって、スキャンを得ることができる。このような後方散乱反射は蛍光と同様に収集し検出することができる。すなわち、後方散乱光はレンズ９４によって収集し、光出力ポート１７に送達することができる。光出力ポート１７において、収集された後方散乱光は、検出器１８への搬送のために光ファイバ束１４の脚部に入る。一例を挙げるならば、ディスク１３からの後方散乱光の送達及び収集は、試料、又は試料の選択された体積がディスク１３上の特定チャンバ内に存在するかどうかを判定する（例えば光学的問い合わせによって）１つの方法であり得る。較正する場合には、後方散乱電磁信号を使用して、チャンバ内の材料量を定量化することができる。
【００９４】
内側ハウジング７８は、試料を励起し、そして選択された波長に関して試料によって発せられた蛍光を検出する際に含まれる全ての構成部分を支持することができる。内側ハウジング７８の他方の側では、光学的構成部分の類似の形態を含むことにより、異なる波長の光を生成し、相応する異なる蛍光波長を検出することができる。それぞれの側を分離することにより、一方の側から他方の側の光チャネルに入る光汚染を排除することができる。
【００９５】
モジュール４８のそれぞれの側の間には、レーザー弁制御システム５１の構成部分が部分的に収容されている。これらの構成部分は、コネクタ９６と、レーザーダイオード９８と、集束レンズ１００とを含む。内側ハウジング７８は、これらの構成部分のための物理的支持体を提供することができる。リボン８１は駆動信号及び電力をレーザー源に伝達するためにコネクタ９６に接続されている。レーザーダイオード９８はコネクタ９６に接続されており、ディスク１３上の弁を開くために使用されるレーザーエネルギー５５を生成する。レーザーダイオード９８は、レーザーエネルギー５５をディスク１３上の特定の弁に導くために、この近赤外線（ＮＩＲ）を集束レンズ１００に送達することができる。開かれる必要のある特定の弁を位置確認するために、ディスク１３の下方にＮＩＲセンサを配置することができる。他の実施態様では、これらの構成部分は光学的構成部分とは別に収容されていてよい。
【００９６】
いくつかの実施態様の場合、レーザー弁制御システム５１の発光レンズ９８及び集束レンズ１００を単一チャネル光モジュール、例えば補足光モジュール５２及び５６（図３）内部に含有することができる。
【００９７】
図７は、検出装置１０に対して容易に取り外し・挿入し得る模範的な補足光モジュールの内部構成部分を示している。図７の例において、光モジュール５６は主要光モジュール４８と同様に、リリース・レバー５８、ピボットピン５９、及びラッチ１０２を含んでいる。光モジュール５６はまた、リボン１０７に結合された電気接点パッド１０６を含んでいる。リボン１０７は取り付けボード１０４に接続されていてもよい。主要光モジュール４８と同様に、光学的構成部分はＬＥＤ１０８、コリメーティング・レンズ１１０、励起フィルタ１１２、ダイクロイック・フィルタ１１４、集束レンズ１１６、検出フィルタ１１８、及びレンズ１２０を含む。光出力ポート１９は光ファイバ束１４の脚部にカップリングされている。リリース・レバー５８及びラッチ１０２は、図６に示された上述の光モジュール４８と実質的に同様に動作することができる。
【００９８】
伝達リボン１０７及びＬＥＤ１０８を取り付けるために、光モジュール５６内部に取り付けボード１０４が設けられていてよい。リボン１０７は電気接点パッド１０６に接続されており、パッドと光モジュール５６内部の電気的構成部分との接続を可能にする。接点パッド１０６及びリボン１０７は、光学的構成部分を操作するのに必要とされる情報を運搬することができる。リボン１０７は光モジュール５６内部で曲がりくねって進むために可撓性であってよい。リボン１０７は、構成部分と制御ユニット２３との間で信号を交信するために、且つ／又は電気的構成部分に電力を送達するために、複数の導電性ワイヤを含有していてよい。いくつかの実施態様では、それぞれの電気的構成部分は、構成部分と制御ユニット２３とを接続する別個のケーブルを有していてよい。ハウジングから光モジュール５６を取り外すときに、技術者がモジュール・ハウジング４６からケーブル又はフレックス回路を断絶することを必要とする場合がある。
【００９９】
図６に示された上述の光モジュール４８と同様に、いくつかの実施態様の場合、光モジュール５６は、ディスク１３からの光を検出するための検出器と、データを処理して記憶するための電子装置とを含有していてよい。電子装置は、上記無線伝達モード又は技術のうちのいずれかを用いて、検出された光を表すデータを制御ユニット２３へ無線転送するための遠隔測定回路を含有していてよい。光モジュール５６は電子装置に給電するためのバッテリを含んでよい。バッテリは例えば制御ユニット２３によって再充電可能であってよい。
【０１００】
ＬＥＤ１０８は、取り付けボード１０４に固定されており、リボン１０７に電気的にカップリングされている。ＬＥＤ１０８は所定の波長の励起光１０１を生成することにより、試料２２を励起する。光１０１がＬＥＤ１０８を去った後、光が励起フィルタ１１２に入る前に、コリメーティング・レンズ１１０によって拡張される。１つの波長帯域の光１０１はダイクロイック・フィルタ１１４を通過し、集束レンズ１１６によって試料上に合焦される。光１０１は試料を励起し、集束レンズ１１６によって蛍光が収集され、そして蛍光はダイクロイック・フィルタ１１４によって検出フィルタ１１８に送達される。結果としての光波長域はレンズ１２０によって収集され、光出力ポート１９に送達される。光出力ポート１９では、収集された蛍光は、検出器１８への搬送のために光ファイバ束１４の脚部に入る。
【０１０１】
光モジュール４８と同様に、必ずしも試料を励起して蛍光をもたらすことなしに、ディスク１３、又はその一部、例えばディスク１３上のチャンバ、又はディスク１３上のチャンバ内部に配置された試料２２からの後方散乱光を送達して検出するために、光モジュール５６（及び／又は光モジュール５２）を（又は光モジュール４８の代わりに）使用することもできる。このような後方散乱反射は蛍光と同様に収集し検出することができる。すなわち、後方散乱光はレンズ１２０によって収集し、光出力ポート１９に送達することができる。光出力ポート１９において、収集された後方散乱光は、検出器１８への搬送のために光ファイバ束１４の脚部に入る。光モジュール４８と同様に、蛍光及び／又は後方散乱光は、試料の選択された体積がディスク１３上の特定チャンバ内に存在するかどうかを判定する手段であり得る。
【０１０２】
補足光モジュール５６はレーザー弁制御システム５１の構成部分を含有していてよい。レーザー弁制御システム５１は、装置１０内部で使用されるただ１つのシステムであるか、又は複数のレーザー弁制御システムのうちの１つであってよい。このシステムのための構成部分は、図６の光モジュール４８において記載した構成部分と同様であってよい。
【０１０３】
補足光モジュール５６の構成部分は、任意の補足光モジュール、又は１つの光波長帯域を発して検出するために使用される任意の光モジュールに類似していてよい。いくつかの実施態様の場合、構成部分は、種々異なる試験用途に対応するために形態を変更することができる。例えば、異なる方向から挿入するように、或いは装置内の、ディスク１３に対する異なる位置に配置するように、いずれの光モジュールも改変することができる。いずれの場合でも、光モジュールは、装置１０に改変フレキシビリティを提供するように取り外し可能であってよい。
【０１０４】
図８は、ディスクに設けられたスロット上にレーザー弁制御システムが配置された装置ハウジング内部の取り外し可能な光モジュール４８，５２及び５６の模範的セットを示す側面図である。図８の例は図４と類似している。しかし、レーザー弁制御システム５１は、エネルギー源、すなわちレーザーダイオードからレーザー光７１をディスク１３のスロット７５を通すように位置決めされている。光がスロット７５を通るとセンサ７３がレーザー光７１を検出する。
【０１０５】
ガントリ６０を使用して、モジュール・ハウジング４６、及び含有される光モジュール４８，５２及び５６をディスク１３の中心に対して水平方向（図８で矢印及びＸによって示される）に動かすことができる。換言すれば、モジュール・ハウジング４６、及び含有される光モジュール４８，５２及び５６は、ディスク１３の中心に対して半径方向に動くことができる。ガントリ６０の他の運動方向を、例えば二次元平面、三次元空間などで採用することもできる。レーザー光７１をレーザーによって、低減された電流で発することにより、ディスク１３内のスロット７５を位置確認するための低出力輻射線（例えば近赤外線（ＮＩＲ））を生成することができる。いくつかの事例において、レーザー弁制御システム５１はスロット７５を位置確認するためにレーザー光７１を出力している間、ガントリ６０はモジュール・ハウジング４６を水平方向に並進させることができる。
【０１０６】
レーザー光がスロット７５を通って移動すると、センサ７３はレーザー光７１を検出することができ、これによりセンサ７３は、検知された低出力レーザー光７１を表す電気信号を制御ユニット２３に出力するようにする。センサ７３からの電気信号を受信すると、制御ユニット２３は、検知されたディスク位置を、回転プラットフォーム２５の既知の位置に対してマッピングし、回転プラットフォーム２５の既知の位置に対するディスク１３のそれぞれの弁の位置を識別する位置マップを構成する。制御ユニット２３は、構成された位置マップを続いて使用することにより、レーザーを動かすか、ディスクを回転させるか、又はその両方を行うことによって、ディスク１３の所期の弁をターゲットする。他の実施態様では、レーザー弁制御システム５１と同じ、ディスク１３の側にセンサ７３を配置することにより、ディスク１３の反射部分からのレーザー光７１を検出することができる。
【０１０７】
レーザー弁制御システム５１を選択された弁上に位置決めしたら、制御ユニット２３はレーザー弁制御システムが高出力エネルギーの短パルス（例えば１ワット（Ｗ）で１秒）を送達することにより選択された弁を開くように導く。弁は、発せられた電磁エネルギー、すなわちレーザー光７１を吸収するポリマー、又は類似の材料から成っていてよく、レーザー光はポリマーを破裂させ、これにより、内側保持チャンバと外側処理チャンバとの間のチャネルを開放する。他のエネルギー源を使用することもでき（例えばラジオ周波数エネルギー源）、そして生成されたエネルギーを吸収し、そして破裂（すなわち開放）する材料を選択することができる。弁が開かれると、ディスク１３の回転は、それぞれの内側保持チャンバの内容物をそれぞれの外側処理チャンバへ誘導する。
【０１０８】
いくつかの実施態様の場合、レーザー弁制御システム５１とスロット・センサ・トリガ２７とが、ディスク１３の効果的な位置決めのために交信することができる。例えば、スロット・センサ・トリガ２７は一般に、スロット７５の存在を検知することにより、ディスク１３の半径方向位置を確認することができる。レーザー弁制御システム５１は、ディスク１３のより正確な半径方向・角度位置に関して、スロット７５の縁部のそれぞれを具体的に検出することができる。スロット７５の縁部がスロット７５自体よりも小さな形態であるので、レーザー弁制御システム５１は、スロット・センサ・トリガ２７よりも高い空間分解能検出システムを提供することができる。或いは、スロット・センサ・トリガ２７が、より高い時間分解能を提供可能であってもよい。それというのも、スロット７５の位置は高い回転速度で検出され得るからである。スロット７５の縁部は、高い回転速度ではレーザー弁制御システム５１によって検出できないことがある。
【０１０９】
さらに、いくつかの実施態様は、光路とディスク１３上の構造とを整合させるように構成部分を水平方向（又は半径方向）に動かすためのガントリ６０を含まないことがある。例えば、レーザー弁制御システム５１及び光モジュール４８，５２及び５６は、ディスク１３の中心から適切な半径方向距離を置いて固定されていてよい。別の例としては、レーザー弁制御システム５１及び／又は光モジュール４８，５２及び５６は、ディスク１３の種々異なる半径方向位置にレーザー光を向けるように、制御ユニット２３の誘導のもとで旋回することができる。
【０１１０】
図９は、多重蛍光検出装置１０の機能ブロック図である。具体的には、図９は、装置構成部分（実線矢印で示す）と、構成部分を通る概略的な光路（破線矢印で示す）の電気的接続を示している。図９の例では、装置１０は少なくとも１つのプロセッサ１２２又は他の制御論理、メモリ１２４、ディスク・モータ１２６、光源３０、励起フィルタ３４、レンズ３８、検出フィルタ４０、コリメーティング・レンズ４２、検出器１８、スロット・センサ・トリガ２７、交信インターフェイス１３０、加熱エレメント１３４、レーザー１３６、及び電源１３２を含む。図９に示されているように、レンズ３８及び集光レンズ４２は、別の構成部分に電気的に接続される必要はない。さらに、光源３０、フィルタ３４及び４０、レンズ３８及び集光レンズ４２は１つの光モジュール１６を形成する。図９には示されていないが、装置１０は前述のように、付加的な光学モジュール１６を含有してよい。その場合、それぞれの付加的な光モジュールは図９に示されたものと実質的に同様に配置された構成部分を含んでよい。
【０１１１】
光は図９のいくつかの構成部分を通る所定の経路に従う。光が光源３０によって発せられると、これは励起フィルタ３４に入り、そして離散波長の光として去る。次いで光はレンズ３８を通過し、この場所で光は検出装置１０を去り、そして処理チャンバ（図示せず）内部で試料２２を励起する。試料２２は、異なる波長で蛍光を発するか又は光を後方散乱させることにより応答する。この時点で、光はレンズ３８に入り、検出フィルタ４０によってフィルタリングされる。フィルタ４０は試料２２からの所期の蛍光又は後方散乱光以外の波長のバックグラウンドを除去する。残りの光は集光レンズ４２を通して送られ、そして検出器１８によって検出される前に光ファイバ束１４の脚部に入る。検出器１８は続いて受信された光信号を増幅する。
【０１１２】
プロセッサ１２２、メモリ１２４、及び交信インターフェイス１３０は、制御ユニット２３の部分であってよく、上述のように、制御ユニット２３の１つ又は２つ以上の構成部分を光モジュール１６内に配置してよい。プロセッサ１２２はディスク・モータ１２６を制御することにより、光（例えば蛍光）情報を収集するか、又は流体がディスク１３を移動するようにする必要に応じて、ディスク１３を回転又はスピンさせるように、プロセッサ１２２はディスク・モータ１２６を制御する。プロセッサ１２２は、スロット・センサ・トリガ２７から受信されたディスク位置情報を使用して、回転中にディスク１３上のチャンバの場所を識別し、そしてディスクから受信される光データの取得を同期することができる。プロセッサ１２２は、材料の選択された体積がディスク１３の特定チャンバ内に必要なときに検出されなければ、中止し、キャンセルし、且つ／又はエラーコード、警告、又は通知を出力してもよい。
【０１１３】
プロセッサ１２２は、光学モジュール１６内部の光源３０がオン・オフされるときを制御してもよい。いくつかの実施態様では、プロセッサ１２２は励起フィルタ３４及び検出フィルタ４０を制御する。照射される試料に応じて、プロセッサ１２２は励起光の異なる波長が試料に達するのを可能にし、又は蛍光の異なる波長が集光レンズ４２に達するのを可能にするようにフィルタを変えることができる。いくつかの実施態様では、特定の光モジュール１６の光源３０に対して一方又は両方のフィルタを最適化してよく、プロセッサ１２２によっては変更できないようになっていてよい。
【０１１４】
集光レンズ４２は、集光レンズから検出器１８への光の光路を提供する光ファイバ束１４の一方の脚部にカップリングされている。プロセッサ１２２は検出器１８の動作を制御することができる。検出器１８は全ての光をコンスタントに検出してよいが、いくつかの実施態様は他の取得モードを利用してもよい。プロセッサ１２２は、検出器１８がいつデータを収集するのかを判定してよく、検出器１８の他の形態パラメータをプログラム設定してよい。１実施態様では、検出器１８は集光レンズ４２によって提供された光からの蛍光情報を捕捉する光電子増倍管である。これに応答して検出器１８は、受容された光を表す出力信号１２８（例えばアナログ出力信号）を生成する。図９には示されていないが、検出器１８は装置１０の他の光モジュール１６からの光を同時に受容してもよい。その場合、出力信号１２８は種々の光モジュール１６から検出器１８によって受信された光入力の組み合わせを電気的に表し、そしてディスク１３上の特定チャンバ内の材料の選択された体積の存在に関連する情報を含むこともできる。
【０１１５】
プロセッサ１２２は、装置１０からのデータフローを制御してもよい。（例えば、材料の選択された体積が特定チャンバ内に存在するかどうかを判定するための、ディスク１３上の特定チャンバに対する特定位置（例えばガントリ位置）における）検出器１８からのサンプリング蛍光又は検出後方散乱光、（例えば特定アッセイの結果を判定するための）検出器１８からのサンプリング蛍光、加熱エレメント１３４及び関連センサからの試料の温度、及びディスク回転情報、のようなデータを分析のためにメモリ１２４内に記憶することができる。プロセッサ１２２は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、又は他のデジタル論理回路のうちのいずれか１つ又は２つ以上を含んでよい。さらに、プロセッサ１２２は、コンピュータ可読媒体、例えばメモリ１２４上に記憶されたファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせのための動作環境を提供することができる。
【０１１６】
メモリ１２４は、種々様々な情報を記憶するための１つ又は２つ以上のメモリを含んでよい。例えば、あるメモリは特定の形態パラメータ、実行可能命令を含有していてよく、またあるメモリは収集データを含有していてよい。従って、プロセッサ１２２は、装置の動作及び較正を制御するために、メモリ１２４内に記憶されたデータを使用してよい。メモリ１２４は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ），電子的消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、又はフラッシュメモリなどのうちのいずれか１つ又は２つ以上を含んでよい。
【０１１７】
プロセッサ１２２は加えて、加熱エレメント１３４を制御してもよい。メモリ１２４内部に含有された命令に基づいて、加熱エレメント１３４は、所期加熱プロフィールに従って１つ又は２つ以上のチャンバの温度を制御するように選択的に駆動されてよい。一般に、加熱エレメントはディスクが回転するのに伴って、ディスク１３の１つの半径方向セクションを加熱する。加熱エレメント１３４は、ディスク１３の特定領域上に、又はより具体的には回転プラットフォーム２５又はその特定領域上に加熱エネルギーを集中させるために、ハロゲン・バルブ及びリフレクタを含んでよく、これにより次いで熱をプラットフォーム２５からディスク１３の特定領域に伝導することができる。いくつかの実施態様の場合、加熱エレメント１３４は１つ又は２つ以上のチャンバを順次加熱してよい。このような実施態様では、プラットフォーム２５及び／又はディスク１３の一部が加熱されている間、ディスク１３が定置であることを必要とする。いずれの実施態様においても、加熱エレメント１３４は必要に応じて極めて迅速にターンオン（入）及びターンオフ（切）することが可能であってよい。
【０１１８】
レーザー１３６を使用して弁の開放を制御する。弁が開くと、保持チャンバの内容物がディスク１３上の別のチャンバ、例えば処理又は検出チャンバへ流れるのを可能にする。プロセッサ１２２及び支持用ハードウェアは、ディスク１３内部に含有される特定の弁を選択的に開くようにレーザー１３６を駆動する。プロセッサ１２２は、所期弁に対するレーザーの位置を判定するために、ディスク１３の下方又はディスク１３に対して他の位置に位置決めされたレーザーセンサ（例えば図８のセンサ７３）と相互作用してよい。プロセッサ１２２は次いでディスク・モータ１２６と相互作用することにより、回転プラットフォーム２５、ひいてはディスク１３を所定の位置に回転させる。所定の位置に来たら、プロセッサ１２２は、弁にターゲットされたエネルギーのバーストを生成するために、レーザー１３６を導くための信号を出力する。いくつかの事例では、バーストは約０．５秒間にわたって継続し、これに対して他の実施態様は、より短い又はより長い開放継続時間を含んでよい。レーザーエネルギー及びパルス継続時間は、レーザー１３６との交信を介してプロセッサ１２２によって制御されてよい。
【０１１９】
プロセッサ１２２は、データ取得システム２１と交信するために交信インターフェイス１３０を利用する。交信インターフェイス１３０は、データを転送するために、単一の方法又は方法の組み合わせを含んでよい。いくつかの方法は、高いデータ転送速度でユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）ポート又はＩＥＥＥ  １３９４ポートを含んでよい。いくつかの実施態様において、データ記憶又は後処理のために、これらのポートのうちの１つに記憶装置が直接に取り付けられていてよい。データはプロセッサ１２２によって前処理され、ビューイングの準備が整えられていてよく、或いは分析が開始可能になる前に、完全に処理される必要がある場合がある。
【０１２０】
検出装置１０との交信は、ラジオ周波数（ＲＦ）交信又はローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）接続によって達成されてもよい。さらに、接続性は直接接続によって、又は有線又は無線交信を支持するネットワーク・アクセス・ポイント、例えばハブ又はルーターを介して達成されてよい。例えば検出装置１０は、ターゲット・データ取得装置２１によって受信するために、データを所定のＲＦ周波数で伝送することができる。データ取得装置２１は汎用コンピュータ、ノートブック型コンピュータ、ハンドヘルド型コンピュータ、又は特定用途向け装置であってよい。さらに、複数のデータ取得装置がデータを同時に受信してもよい。他の実施態様ではデータ取得装置２１は、１つの一体型検出・取得システムとして検出装置１０と一緒に含まれていてよい。
【０１２１】
加えて、検出装置１０は、ネットワーク、例えばインターネットを介して、リモート装置からアップデートされたソフトウェア、ファームウェア、及び較正データをダウンロードすることもできる。交信インターフェイス１３０はプロセッサ１２２がインベントリをモニタリングするか又は任意の不具合又はエラーを報告するのを可能にしてもよい。動作問題が発生した場合、プロセッサ１２２は、動作データを提供することにより、使用者が問題点をトラブルシューティングするのを助けるために、エラー情報を出力することができる。例えば、プロセッサ１２２は、（例えば材料の選択された体積がディスク１３の１つ又は２つ以上のチャンバ内に存在しないことを示す情報を検出器１８から受信することにより）不具合のある加熱エレメント、同期問題、又はディスク１３における種々の計量及び／又は弁構造の不具合を使用者が診断するのを助けるために情報を提供することができる。
【０１２２】
電源１３２が装置１０の構成部分に動作電力を送達する。電源１３２は、標準的な１１５ボルト電源からの電気を利用するか、又は動作電力を生成するためのバッテリ及び発電回路を含んでよい。いくつかの実施態様の場合、バッテリは、拡張された動作を可能にするために再充電可能であってよい。例えば、装置１０は緊急時、例えば災害区域において、生物学的試料を検出するために可搬性であってよい。再充電は１１５ボルト電源を通して達成し得る。他の実施態様の場合、伝統的なバッテリが使用されてよい。
【０１２３】
図１０は、光ファイバ束１４の４つの光ファイバにカップリングされた単一の検出器１８の機能ブロック図である。この実施態様では、検出器１８は光電子増倍管である。光ファイバ束１４、光ファイバ１４Ａ、光ファイバ１４Ｂ、光ファイバ１４Ｃ、光ファイバ１４Ｄの各脚部は、検出器１８の光入力インターフェイス１３８にカップリングされている。このように、光ファイバ１４のいずれかによって担持された光は検出器１８の単一光入力インターフェイス１３８に提供される。光入力インターフェイス１３８は、凝集光を電子増倍管１４０に提供する。アノード１４２が電子を収集し、そして対応するアナログ信号を出力信号として生成する。
【０１２４】
換言すれば、図示のように、光ファイバ１４は検出器１８のための入力側光学的アパーチャ内に嵌め込まれている。結果として、検出器１８は、光ファイバ束１４のそれぞれの脚部からの光を同時に検出するために使用することができる。光入力インターフェイス１３８は光を電子増倍管１４０に提供する。光電子増倍管の場合、光ファイバからの光子は光電子放出カソードに衝突する。このカソードは光電子を放出する。次いで、光電子は一連のダイノードに衝突することによりカスケードする。それぞれのダイノードと接触すると、より多くの光電子が放出される。結果としての電子群は、光ファイバ１４によって最初に伝達された小さな光信号を事実上倍増している。数が増大した電子は最終的にアノード１４２によって収集される。アノード１４２からのこのような電流はアナログ出力信号として、電流・電圧増幅器１４４によって転送される。このアナログ出力信号は、複数の光モジュール１６によって提供された信号からの光学的蛍光信号を表す。
【０１２５】
いくつかの実施態様の場合、制御ユニット２３は、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１４６を含むことができる。Ａ／Ｄ変換器はアナログ信号を、サンプリング・デジタルデータ流、すなわちデジタル信号に変換する。プロセッサ１２２はデジタル信号を受信し、そして上述のように、データ取得装置２１との交信のためにメモリ１２４内にサンプリング・データを記憶する。いくつかの実施態様では、Ａ／Ｄ変換器１４６は、制御ユニット２３の一部を形成する代わりに、検出器１８内部に含有されてもよい。
【０１２６】
このように、単一検出器１８を利用して、光ファイバ束１４からのすべての光を収集し、そしてそれを表す信号を生成する。信号が増幅器１４４によって増幅されてデジタル信号に変換されると、デジタル信号は、それぞれの個々の光モジュール１６によって収集された光に相当するデータにデジタル分離することができる。信号全体（すなわち凝集信号）は周波数範囲によって、それぞれの蛍光を表すそれぞれ検出された信号に分離することができる。これらの周波数は、データ取得装置２１によって適用された、又は装置１０内部のデジタル・フィルタによって分離されてよい。
【０１２７】
他の実施態様の場合、増幅された信号は、アナログ・フィルタを用いて周波数によって分離し、Ａ／Ｄ変換器１４６の前の分離チャネルに送ることができる。いずれの場合にも、単一検出器は全ての蛍光情報、又はその他の光信号又は上方を、それぞれの光モジュール１６から捕捉することができる。次いで、データ取得装置２１は、ディスク１３の各ウェルから取得された信号をリアルタイムでプロットして分析することができ、この場合、複数の検出器を必要としない。
【０１２８】
いくつかの実施態様の場合、検出器１８は光電子増倍管でなくてよい。一般に、検出器１８は、光送達メカニズム、すなわち光ファイバ束１４の複数の脚部からの光を捕捉し、そして捕捉された光を伝達可能に表すことができる。
【０１２９】
図１１は、多重蛍光検出装置１０の動作を示すフローダイヤグラムである。最初に、ステップ１４８において、使用者はデータ取得装置２１上で、又は制御ユニット２３とのインターフェイスを介してプログラム・パラメータを指定する。例えばこれらのパラメータは、ディスク１３の回転速度及び回転時間、反応に対応する定義された温度プロフィール、及びディスク１３上の試料位置を含んでよい。
【０１３０】
次に、ステップ１５０において、使用者はディスク１３を検出装置１０内にローディングすることができる。装置１０を固定したら、使用者はプログラムをスタートさせ（１５２）、制御ユニット２３がディスクを指定速度で回転させ始めるようにする（１５４）。ディスクが回転し始めた後、２つの同時プロセスが発生し得る。
【０１３１】
先ず第一にステップ１５６において、検出装置１０は、１つ又は２つ以上の試料内部の１つ又は２つ以上の反応によって生成された励起光から、蛍光又は他の光信号又は情報を検出し始めることができる。検出器１８は、それぞれの試料から光（例えば蛍光）信号を増幅させる。これらの信号を、それぞれの試料及び蛍光が発せられた時点と同期させる（１５８）。このプロセス中、プロセッサ１２２は、捕捉されたデータをメモリ１２４に保存し、そしてランの進行をモニタリングするために、また付加的な処理のために、データ取得装置２１にデータをリアルタイムで通信することができる（１６０）。或いは、プロセッサ１２２は、プログラムが完了するまで装置１０内部のデータを保存してもよい。プロセッサ１２２は、プログラムが完了するまで、試料の蛍光を検出し続け、そしてデータを保存する（１６２）。ランが完了したら、制御ユニット２３はディスクの回転をストップさせる（１６４）。
【０１３２】
このプロセス中、制御ユニット２３はディスク温度をモニタリングし（１６６）、そしてディスク、又はそれぞれの試料、温度を調整することにより、その時間にわたってターゲット温度を得ることができる（１６８）。制御ユニット２３は、プログラムが完了するまで温度をモニタリングして制御し続けることができる。ランが完了したら、制御ユニット２３は試料の温度をターゲット貯蔵温度、通常は４℃に保持する（１７２）。
【０１３３】
装置１０の動作は図１１の例とは異なっていてよい。例えば、１分間当たりのディスク回転数をプログラム全体を通して変更し、ディスク１３上の種々のチャンバをモニタリングすることにより、材料の選択された体積が存在するかどうかを判定し、且つ／又はレーザー１３６を利用することにより、複数の反応及び／又は材料の移動を可能にするようにディスク上のチャンバ間の弁を開くことができる。これらのステップは、使用者が定義するプログラムに応じて、動作範囲内の任意の順序で行ってよい。
【０１３４】
図１２は、検出装置１０のレーザー弁制御システム５１の模範的動作を示すフローダイヤグラムである。例示を目的として、図８を具体的に参照しながら、ディスク１３及び装置１０に関して図１２について説明する。
【０１３５】
最初に、制御ユニット２３はレーザー弁制御システム５１を、低減された電流を利用する低出力モード（ターゲティング・モードとも言う）にする（１４９）。次に、制御ユニット２３はディスク１３Ａの回転を開始する（１５１）。センサ７３（例えばＮＩＲセンサ）は、ディスク１３が回転するのに伴ってスロット７５の縁部を検出すると、制御ユニット２３にトリガ信号を出力し、制御ユニット２３がディスク１３の配向及びディスク１３上の弁の位置を、装置１０の回転プラットフォーム２５の既知の位置に対してマッピングするのを可能にする（１５３）。
【０１３６】
マッピングを使用して、制御ユニット２３はガントリ６０と係合することにより、レーザー弁制御システム５１を、ディスク１３の中心又は回転軸に対する弁の既知の位置（すなわち図８の左側に位置決めされている）に移動する。制御ユニット２３は次いで、開かれるべき第１選択弁までディスク１３を回転させる（１５７）。次に、制御ユニット２３はレーザー弁制御システム５１を高出力モードにし、そして弁を開くためにシステムが高エネルギーレーザー光７１のパルスを生成するようにシステムを導く（１５９）。付加的な弁が開かれる（１６１）のを必要とする場合、制御ユニット２３はディスク１３を次の弁まで回転させ（１５７）、そして弁を開く（１５９）。このプロセスは、開かれることが望まれる全ての弁が開くまで続く。次いで、制御ユニット２３がディスク１３を回転させることにより、例えばディスク１３の回転軸の近くに配置されたチャンバ（「インプット・チャンバ」又は「保持チャンバ」と呼ぶこともある）から、開いた弁を通して、回転軸から離れて配置されたチャンバ（「処理チャンバ」又は「検出チャンバ」と呼ぶこともある）へ、例えばディスク１３の周囲に向かって、流体を移動する（１６３）。他の実施態様では、制御ユニット２３は、弁を開くようにレーザー弁制御システム５１を導きながら、ディスク１３を連続して回転させることができる。
【０１３７】
最後に、制御ユニット２３はガントリ６０と係合することにより、光モジュール４８，５２及び／又は５６を処理チャンバの上方の半径方向位置に移動し、そして処理チャンバ内の材料及び／又は反応から蛍光又は他の光信号を検出開始することができる（１６５）。いくつかの実施態様では、保持チャンバの内容物は、処理チャンバ内の生成物を不活性化又は安定化するように作用することができる。このような事例では、検出装置１０は新しい試料又は反応をモニタリングする必要があることもないこともある。
【０１３８】
図１３Ａは、ディスク内のスロット７５の模範的ダイヤグラムを示している。図１３Ａ，図１３Ｂ及び図１３Ｃにおいて、ディスク１３は、装置１０内の模範的ディスクとして使用される。スロット７５は外縁部２１０，内縁部２１４、前縁部２１２、及び後縁部２１６を含む。レーザー弁制御システム５１はそれぞれのエッジを検出することにより、ディスク１３の位置の正確なマップを提供する、距離Ｄは、スロット７５の外縁部半径方向位置から内縁部半径方向位置を差し引いた位置である。各縁部２１０，２１２，２１４及び２１６は、ディスク１３材料と、スロット７５として記載されたディスク内のボイドとの検出可能な境界を形成する。いくつかの実施態様の場合、スロット７５は任意の形状又はサイズを有していてよい。
【０１３９】
図１３Ｂは、ディスク内のスロットの内縁部及び外縁部を検出するための模範的方法を示すタイミング図である。制御ユニット２３は、ディスク１３から離れる方向にレーザー弁制御システム５１を動かす。ガントリ６０がレーザー弁制御システム５１をディスク１３の中心に向かって、又は回転軸に向かって動かしている間に、ディスク１３は回転させられる。
【０１４０】
センサ７３は、スロット７５がレーザー光７１がディスク１３を通過するのを可能にするときにだけ、レーザー光７１（図８）を検出する。センサ７３からの信号２１８は、ガントリ６０が内方に向かって前進している間にスロット７５の外縁部２１０が検出されるのに伴ってスパイク２２０で変化する。信号２１８は、スロット７５がレーザー光７１を間欠的に通過するのに伴って変調し続ける。スパイク２２２は、制御ユニット２３がスロット７５の内縁部２１４としてマークする最後の信号変化を示す。スロット７５の外縁部２１０及び内縁部２１４のガントリ位置が記録される。制御ユニット２３は今や、ディスク１３位置のマップの半径方向成分を有する。制御ユニット２３は、内縁部半径方向位置と外縁部半径方向位置との間の真ん中の半径方向位置に、レーザー弁制御システム５１を動かす。この位置は、内縁部２１４の半径方向位置に距離Ｄの半分をプラスしたものとなる。スロット７５のこの位置に対するレーザー弁制御システム５１の位置決めは、システムが、スロット７５の縁部の角度位置に誤差を招く、スロット７５の角部、例えば内縁部２１４と後縁部２１６との間の角部の丸みなしに、スロット７５の角度位置を検出するのを可能にする。いくつかの実施態様の場合、ディスク１３は、レーザー弁制御システム５１がスロット７５の内縁部及び外縁部を検出するために、回転させられる必要がない場合がある。
【０１４１】
図１３Ｃは、レーザー弁制御システム５１のホーム・ポジションを判定するための模範的な方法を示すタイミング図である。レーザー光７１の存在を示す信号２２４が制御ユニット２３に送達される。レーザー弁制御システム５１は、ディスク１３上のスロット７５の前縁部２１２及び後縁部２１６を位置確認する。
【０１４２】
ディスク１３が定置であるとき、信号２２４は一定である。ディスク１３がゆっくりと時計回り方向に回転させられると、スパイク２２６が、スロット７５の前縁部２１２の角度位置を示す。後縁部２１６がスパイク２２８として検出されるまで、レーザー光７１はセンサ７３によって検出される。次いで制御ユニット２３はディスク１３を停止させ、そしてスパイク２３０が後縁部２１６の存在をもう一度示すまで、ディスク１３を反時計回りにゆっくりと回転させる。制御ユニット２３はこの角度位置をホーム角度ポジションとして記憶する。今やレーザー弁制御システム５１は図１３Ｂの半径方向位置と、図１３Ｃの角度位置とを使用することにより、ディスク１３上の弁又は他の構造を位置確認する。他の実施態様では、ディスク１３を効果的に位置決めするために、レーザー弁制御システム５１は前縁部２１２又は後縁部２１６を検出するだけでよい。
【０１４３】
いくつかの実施態様の場合、駆動システム（例えばモータを含む）及び／又は回転プラットフォーム２５は２つの異なるモード、すなわち速度モード及び位置モードで操作することができる。半径方向ホーム・ポジション、又はガントリ・ホームは、駆動システムが速度モードにあるときには一定の速度（例えば１５００ｒｐｍ）のもとで判定することができる。ガントリ・ホームが判定された後、モータを停止するまで減速し、位置モードに切り換えることができる。位置モードでは１つのティック（すなわち位置）から次のティックまでゆっくりとラスターすることができる。速度モードと位置モードとの相違点は、駆動システムによって使用することができる比例積分微分（ＰＩＤ）定数であり得る。位置モードはいかなる位置においても緻密な制御を可能にする。これは例えば弁のために使用することができる。速度モードは安定した速度が必要なとき、例えば蛍光データ取得中に使用することができる。
【０１４４】
いくつかの実施態様の場合、ディスク１３は、反対方向に回転させることができる。他の実施態様では、図１３Ｂ及び図１３Ｃの模範的信号は、信号強度対時間に関するいかなる比率においても反転される。他の実施態様では、レーザー弁制御システム５１は、ディスク１３の半径方向位置を検出する前に先ず角度位置を検出してよい。記載の位置決め法の順序は、特定の用途、ディスク、又は技術者の好みに対応するように変化させてよい。
【０１４５】
図１４は、レーザー弁制御システムのホーム・ポジションの模範的判定を示すフローダイヤグラムである。制御ユニット２３はディスク１３を回転させることによって開始することができる（２２８）。ディスク１３の外側から、ガントリ６０がレーザー弁制御システム５１をディスク１３の中心に向かって移動することができる（２３０）。レーザー弁制御システム５１はディスク１３内のスロット７５の外縁部２１０を位置確認することができ、その外側半径方向位置を保存する（２３２）。ガントリ６０が動き続けるのに伴って、レーザー弁制御システム５１は、レーザー光７１がセンサ７３によってもはや検出されなくなるとスロット７５の内縁部２１４を位置確認することができ、その内側半径方向位置を保存する（２３４）。制御ユニット２３は２つの半径方向位置を記憶し、そしてディスク１３の回転を停止させる（２３６）。
【０１４６】
制御ユニット２３は次いで内側半径方向位置と外側半径方向位置との間の真ん中の半径方向位置にレーザー弁制御システム５１を動かすことができる（２３８）。制御ユニット２３はディスク１３をゆっくりと回転させることにより、スロット７５の前縁部２１２及び後縁部２１６の両方が、レーザー弁制御システム５１の傍らを通り過ぎるようにする（２４０）。スロット７５の後縁部２１６が検出されたら、制御ユニットは反対方向にディスク１３をゆっくりと回転させることができる（２４２）。スロット７５の後縁部２１６が再び検出されると、制御ユニット２３は、後縁部の位置をゼロ角度位置又はホーム角度ポジションとして保存することができる（２４４）。制御ユニット２３は今やスロット７５の半径方向位置及び角度位置を有し、そしてディスク１３のホーム・ポジションとしてこの情報を記憶することができる（２４６）。
【０１４７】
いくつかの事例では、スロット・センサ・トリガ２７はレーザー弁制御システム５１と協働することにより、ディスク１３の位置を正確にマッピングすることができる。例えばスロット・センサ・トリガ２７は高分解能時間位置情報を提供し得るのに対して、レーザー弁制御システム５１は高分解能空間位置情報を提供する。両システムはディスク１３の同じ構造を使用するため、協働的な位置決めはより正確な位置決め情報を提供することができる。
【０１４８】
図１５は、光を検出してディスク１３からのデータをサンプリングする模範的な方法を示すフローダイヤグラムである。最初に、使用者はどの光モジュール４８，５２，５６がディスク１３からの蛍光を検出するかを指定し、そして制御ユニット２３はモジュールのＬＥＤをターンオンする（２４９）。ＬＥＤが定常状態に加熱したら、制御ユニット２３はディスク１３を、ディスク・スロット７５がスロット・センサ２７によって検出されるまで約１４７０回転／分の速度で回転させる（２５１）。制御ユニット２３は１回の完全回転中に蛍光のデータ取得を開始することができる。その回転中、モジュールはディスク１３の処理（又は「検出」）チャンバから蛍光発光された光を収集し（２５３）、そして制御ユニット２３は所期数の試料（例えば１６）を、それぞれの処理チャンバと連携するメモリＢＩＮ内に入れる（２５５）。制御ユニット２３は、スロット７５の第２の通過を検出することにより、データが正しいモータ速度で取得されたことを保証することができ、そして制御ユニット２３は時間依存データをメモリ内に入れることができる。
【０１４９】
ディスク１３がさらに１回転分回転させられるのを必要とする場合（２５７）、制御ユニット２３はディスク１３をさらに１回転させる（２５１）、所期数の回転がサンプリングされたならば、モジュールはＬＥＤによる検出を完了する。例えば、１６回転がサンプリングされ、そして各回転がそれぞれの処理チャンバから１６の試料を取得したならば、各処理チャンバは全部で２５６回サンプリングされたことになる。所期数の回転が完了した後、制御ユニット２３はＬＥＤをターンオフすることができる（２５９）。別のモジュールが検出を続ける必要がある場合（２６１）、制御ユニット２３は次のモジュールＬＥＤ（２４９）をターンオンすることができる。他のモジュールがデータ収集することを必要とされない場合、制御ユニット２３は、ディスク１３からのデータ収集を中断することができる。データ取得装置２１は、それぞれのモジュールの個々のスキャンを統合し、それぞれのウェル及びモジュールに対してヒストグラム値を形成することができる。この値はデータファイルに記録することができる。
【０１５０】
いくつかの実施態様の場合、それぞれの処理チャンバは１６試料及び１６回転よりも多い又は少ない回数でサンプリングされてよい。制御ユニット２３はより高速でディスク１３を回転させることにより、より迅速な結果を提供するか、或いはディスク１３をより低速に回転させることにより、より多くの試料を取得することができる。
【０１５１】
図１５に示されたプロセスは、（例えば蛍光検出を用いて）当該被分析物の存在又は不存在を検出するために用いることができ、また、上述のように、例えば蛍光検出及び／又は後方散乱光を用いて、ディスク１３上の特定チャンバ内に、材料の選択された体積が存在するかどうかに関する情報を収集することもできる。ディスク１３が回転している間に、ディスク１３のチャンバ内に存在する材料は、半径方向で見てチャンバの最も外側の縁部に押し付けられることになる。結果としてガントリ６０は半径方向外側位置から半径方向内側位置に向かって１つ又は２つ以上の光モジュールをインデキシングし、例えばチャンバの半径方向で見て最も外側の縁部の傍らから出発して半径に沿ってディスク１３の中心に向かって動く。材料はディスク１３が回転している間にチャンバの最も外側の縁部に押し付けられるので、チャンバ内の材料の体積がチャンバの内部容積よりも小さいならば、材料のメニスカス層又は流体レベルが、チャンバの半径方向で見て最も内側の縁部と、チャンバの半径方向で見て最も外側の縁部との間の位置（例えば半径方向位置）に存在することになる。このような流体レベルは、例えば蛍光の変化によって、又は反射後方散乱電磁エネルギーの屈折によって検出することができる。
【０１５２】
図１５のプロセスに従って、ガントリ６０は、ディスク１３が回転するのに伴って、光モジュールをその半径に沿って半径方向（例えば内方）に移動し、複数のガントリ位置（例えば複数の半径方向位置）でデータを収集することができる。次いでこのようなデータを流体レベル又はメニスカスに関して分析することができる。例えば、当該チャンバ内に材料が存在しないことが判っているときに、ディスク１３上の当該各チャンバに対して、バックグラウンド・スキャンを実施することができ、そして材料、又は材料の選択された体積がチャンバ内に存在することが推定された後に、チャンバに対して更なるスキャンを実施することができる。次いで２つのスキャンを比較することにより、流体レベル（例えばメニスカス層）が検出される半径方向位置を判定することができる。或いは又は加えて、ガントリ（例えば半径方向）位置から（前の較正を基準として）体積を推定することもできる。或いは又は加えて、特定のガントリ位置を閾値として使用するので、流体レベルが検出されるガントリ位置が閾値数を下回る場合には、データ取得装置２１は、アッセイにとって十分な量の材料が存在しないという結果（例えば無効アッセイ、エラーコード、アッセイの失敗又は中断など）を出力するが、しかし流体レベルが検出されるガントリ位置が閾値数以上である場合には、所期の材料体積の存在を確認することができる。
【０１５３】
試料処理装置
本開示の１つの模範的処理装置、又はディスク３００が図１６〜図２２に示されている。試料処理装置３００の更なる詳細及び特徴は、2011年5月18日付けで出願された米国意匠特許出願第29/392,223号明細書に見いだすことができる。この明細書は参照することによりその全体を本明細書中に組み入れられる。
【０１５４】
試料処理装置３００は一例として円形のものとして示されている。試料処理装置３００は中心３０１を含んでおり、試料処理装置３００は、支所装置３００の中心３０１を通って延びる回転軸Ａ−Ａを中心として回転させることができる。
【０１５５】
試料処理装置３００は、基体又はボディ３０２と、基体３０２の上面３０６にカップリングされた１つ又は２つ以上の第１層３０４と、基体３０２の下面３０９にカップリングされた１つ又は２つ以上の第２層３０８とから形成された多層複合構造であってよい。図２２に示されているように、基体３０２は、上面３０６内に３つの段部又はレベル３１３を有するステップ状形態を含む。結果として、試料処理装置３００のそれぞれの段部３１３内に所定の体積の材料（例えば試料）を保持するように設計された流体構造（例えばチャンバ）を、基体３０２、第１層３０４、及び第２層３０８によって少なくとも部分的に画定することができる。加えて、３つの段部３１３を含む段状形態に基づき、試料処理装置３００は３つの第１層３０４を含んでおり、１つの層が試料処理装置３００のそれぞれの段部３１３に対応している。流体構造及び段状形態のこのような配置は一例として示すものであって、本開示はこのような設計によって制限されるものではない。
【０１５６】
基体３０２は、一例としてポリマー、ガラス、シリコン、石英、セラミックス、又はこれらの組み合わせを含む、種々様々な材料から形成することができる。基体３０２が高分子である実施態様の場合、基体３０２は、比較的容易な方法、例えばモールディングによって形成することができる。基体３０２は均質なワンピース一体型ボディとして示されてはいるが、その代わりに非均質なボディとして提供されてもよく、例えば同じ又は異なる材料から成る層から形成されてもよい。基体３０２が試料材料と直接に接触することになる試料処理装置３００の場合、基体３０２は、試料材料と非反応性の１種又は２種以上の材料から形成することができる。多くの異なる生物分析用途における基体のために使用し得るいくつかの好適な高分子材料の一例としては、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ），ポリプロピレン（例えばイソタクチックポリプロピレン）、ポリエチレン、ポリエステルなど、又はこれらの組み合わせが挙げられる。これらのポリマーは一般に、下記のように、流体構造を定義する上で有用であり得る疎水性表面を呈する。ポリプロピレンが一般に、他の高分子材料のうちのいくつか、例えばポリカーボネート又はＰＭＭＡよりも疎水性が高いが、しかしここに挙げた高分子材料の全てはシリカ系マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）装置よりも疎水性が高い。
【０１５７】
図１７及び図１９に示されているように、試料処理装置３００は、図１２〜図１４に関して記載されているように、例えば電磁エネルギー源、及び光モジュールなどに対して試料処理装置３００をホーミングして位置決めするために、基体３０２又は他の構造（例えば反射タブなど）を通して形成されたスロット３７５を含むことができる。
【０１５８】
試料処理装置３００は、複数の処理又は検出チャンバ３５０を含む。これらのチャンバのそれぞれは、試料、及び試料と一緒に熱処理（例えばサイクリング）されることになっている任意の他の材料を含有する容積を画定する。本開示との関連において使用される「熱処理」（及びこれらの変化形）は、所期反応を達成するために試料材料の温度を制御（例えば維持、上昇、又は低下）することを意味する。熱処理の１つの形態として、「熱サイクリング」（及びこれらの変化形）は、所期反応を達成するために２つ又は３つの温度設定点間で試料材料の温度を順次変化させることを意味する。熱サイクリングは、例えば低温と高温との間でのサイクリング、低温、高温、及び少なくとも１つの中間温度の間でのサイクリングを伴ってよい。
【０１５９】
図示の装置３００は、それぞれのレーン３０３に１つが対応する、８つの検出チャンバ３５０を含んでいるものの、言うまでもなく、本開示に従って製造された装置との関連において提供される検出チャンバ３５０の正確な数は、所望の通りに８つを上回っても下回ってもよい。
【０１６０】
図示の装置３００内の検出チャンバ３５０は、チャンバの形態を成してはいるものの、本開示の装置内の検出チャンバは、毛管、通路、チャネル、溝、又は任意の他の好適に画定された容積の形態を成して提供されてよい。
【０１６１】
いくつかの実施態様の場合、試料処理装置３００の基体３０２、第１層３０４、及び第２層３０８は、例えばチャンバ内に配置された成分が熱処理中に急速に加熱されるのに伴って検出チャンバ３５０内部に発生し得る膨張力に抵抗するのに十分な強度を持って、互いに付着又は結合することができる。構成部分間の結合の堅牢性は、装置３００が熱サイクリング・プロセス、例えばＰＣＲ増幅のために使用される場合には特に重要であり得る。このような熱サイクルに関与する反復加熱及び反復冷却は、試料処理装置３００のサイド間の結合に対してより厳しい要求を課す場合がある。構成部分間のより堅牢な結合によって対処される別の潜在的問題は、構成部分を製造するために使用される種々異なる材料の熱膨張係数差である。
【０１６２】
第１層３０４は、透明、不透明、又は半透明の膜又はフォイル、例えば接着剤を被覆されたポリエステル、ポリプロピレン、又は金属フォイル、又はこれらの組み合わせから形成し得るので、試料処理装置３００の下側構造を見ることができる。第２層３０８は透明又は不透明であってよいが、しかししばしば熱伝導性金属（例えば金属フォイル）、又は他の適切に熱伝導性の材料から形成することにより、試料処理装置３００が物理的にカップリングされている（且つ／又は接触を促進される）プラテン及び／又は熱構造（例えば回転プラットフォーム２５の一部にカップリングされているか、又はこの一部を形成する）から試料処理装置３００へ、そして必要な場合には、具体的には検出チャンバ３５０へ伝導することによって、高温又は低温を伝達する。
【０１６３】
米国特許第6,734,401号明細書、及び米国特許出願公開第2008/0314895号明細書及び同第2008/0152546号明細書に記載されているように、第１層３０４及び第２層３０８は、任意の所期不動態化層、接着層、他の好適な層、又はこれらの組み合わせとの組み合わせで使用することができる。加えて、米国特許第6,734,401号明細書、及び米国特許出願公開第2008/0314895号明細書及び同第2008/0152546号明細書に記載されているように、第１層３０４及び第２層３０８は、例えば接着剤及び溶接（化学的、熱的、及び／又は超音波）などを含む任意の所期技術又は技術の組み合わせを用いて基体３０２にカップリングすることができる。
【０１６４】
一例として、８つの異なるレーン、ウェッジ、部分又は区分３０３を含むものとして試料処理装置３００が示されている。それぞれのレーン３０３は他のレーン３０３から流体的に分離されているので、８つの異なる試料は、同時に又は異なる時点で（例えば順次に）試料処理装置３００上で処理することができる。レーン３０３間の交差汚染を阻止するために、それぞれのレーンは使用前及び使用中の両方において、例えば試料処理装置３００の所与のレーン３０３内に生試料をローディングした後で、周囲から流体的に分離することができる。例えば、図１６に示されているように、いくつかの実施態様では、試料処理装置３００は使用前層３０５（例えば粘着剤を含むフィルム、又はフォイルなど）を最も内側の第１層３０４として含むことができる。第１層は、使用前に試料処理装置３００の上面３０６の少なくとも一部に付着させることができ、そして所与のレーン３０３からその特定レーンの使用前に選択的に（例えば剥離によって）取り外すことができる。
【０１６５】
図１６に示されているように、いくつかの実施態様の場合、使用前層３０５は折り目、パーフォレーション、又は切り込み線３１２を含むことにより、所望の通り試料処理装置３００の１つ又は２つ以上のレーン３０３を選択的に露出させるために、使用前層３０５の一部だけを一度に取り外すのを容易にすることができる。加えて、いくつかの実施態様の場合、図１６に示されているように、使用前層３０５は、使用前層３０５の縁部を取り外しのために掴むのを容易にする１つ又は２つ以上のタブ（例えば１つのレーン３０３当たり１つのタブ）を含むことができる。いくつかの実施態様の場合、試料処理装置３００及び／又は使用前層３０５は、レーン３０３を互いに明らかに区別化するために、レーン３０３のそれぞれに隣接してナンバリングすることができる。図１６に一例として示されているように、使用前層３０５は試料処理装置３００のレーン番号１〜３から取り外されている。使用前層３０５が試料処理装置３００から取り外されている場所では、「ＳＡＭＰＬＥ」と記された第１インプット・アパーチャ又はポート３１０及び試薬を表す「Ｒ」と記された第２インプット・アパーチャ又はポート３６０が露出している。
【０１６６】
加えて、レーン３０３間、レーン３０３の試薬材料ハンドリング部分と、レーン３０３の試料材料ハンドリング部分との間、及び／又は周囲と試料処理装置３００の内部との間の交差汚染をさらに阻止するために、第１及び第２インプット・アパーチャ３１０及び３６０のうちの一方又は両方を、例えば図１６に示されているようなプラグ３０７で塞ぐか又は栓をすることができる。種々の材料、形状、及び構造を採用して、インプット・アパーチャ３１０及び３６０を塞ぐことができ、プラグ３０７は一例として、第１インプット・アパーチャ３１０と第２インプット・アパーチャ３６０との両方の中に指一本で押すだけで挿入することができる複合プラグとして示されている。或いは、いくつかの実施態様では、使用前層３０５はシール層又はカバー層として役立つこともでき、試料及び／又は試薬をそのレーン３０３内にローディングした後、特定レーン３０３の上面３０６に再被着することにより、周囲からレーン３０３を再シールすることができる。このような実施態様では、前使用層３０５のそれぞれの区分のタブは、層３０５が対応レーン３０３の上面３０６に再被着された後、層３０５の残りから取り外すことができる（パーフォレーションに沿って裂断ずる）。タブの取り外しは、タブと任意の処理ステップ、例えば弁操作、ディスク回転などとの間で発生し得るいかなる妨害をも阻止することができる。加えて、このような実施態様の場合、前使用層３０５は第１及び第２のインプット・アパーチャ３１０及び３６０を露出させるのに丁度十分な程度にめくり返し、次いで上面３０６に載せ戻すことができるので、前使用層３０５は上面３０６から決して完全に取り外されることはない。例えば、いくつかの実施態様の場合、前使用層３０５の隣接区分間のパーフォレーション又は切り込み線３１２は、裂断ストッパとして作用し得る貫通孔で終わることができる。このような貫通口は、前使用層３０５の最も内側の縁部の半径方向外側に位置決めすることができるので、前使用層３０５のそれぞれの区分の最も内側部分は、上面３０６から完全に取り外される必要はない。
【０１６７】
図１７，図１９及び図２１に示されているように、図１６〜図２２の図示の実施態様において、試料処理装置３００のそれぞれのレーン３０３は、レーン３０３の試料ハンドリング部分又は試料ハンドリング側３１１と、レーン３０３の試薬ハンドリング部分又は試薬ハンドリング側３６１とを含んでおり、そして試料ハンドリング部分３１１と試薬ハンドリング部分３６１とは、下記のように、２つの側が例えば１つ又は２つ以上の弁を開くことによって互いに流体連通されるまで、互いに流体分離することができる。各レーン３０３は「分配システム」又は「処理アレイ」と呼ぶことができ、或いはいくつかの実施態様の場合、レーン３０３のそれぞれの側３１１，３６１を「分配システム」又は「処理アレイ」と呼ぶことができる。しかし一般に、「処理アレイ」はインプット・チャンバ、検出チャンバ、及びこれらの間の流体接続のことを言う。
【０１６８】
図１７，図１９及び図２１を参照すると、第１インプット・アパーチャ３１０はインプット・ウェル又はチャンバ３１５内に開口している。同様のインプット・チャンバ３６５がレーン３０３の試薬ハンドリング側３６１に配置されている。このレーン内には第２インプット・アパーチャ３６０が開いている。別個の試料及び試薬インプット・アパーチャ３１０及び３６０、インプット・チャンバ３１５及び３６５、及びそれぞれのレーン３０３のハンドリング側３１１及び３６１は、生の未処理試料が、前処理、希釈、測定、又は混合などをほとんど又は全く必要とすることなしに、試料処理装置３００上に分析のためにローディングされるのを可能にする。このようなものとして、試料及び／又は試薬は正確な測定又は処理なしに添加することができる。結果として試料処理装置３００は、「中複雑度(moderate complexity)」ディスクと呼ぶことがある。なぜならば、比較的複雑な「オンボード」処理を、前処理をさほど又は全く必要とすることなしに、試料処理装置３００上で実施することができるからである。すなわち、試料処理装置３００は、オンボード計量構造を含むことができる。オンボード計量構造を使用して、試料及び／又は試薬媒質の選択された体積をインプット・チャンバ３１５，３６５から検出チャンバ３５０へ送達することができる。選択された体積を検出チャンバ３５０へ送達することにより、所期の試料対試薬比を達成することができ、この場合、使用者は試料処理装置３００上に試料又は試薬の特定体積を正確に測定してローディングする必要はない。むしろ使用者は、試料及び／又は試薬の非特異的な量を試料処理装置３００上にローディングすることができ、そして試料処理装置３００自体が、所期材料量を検出チャンバ３５０へ計量供給することができる。試料ハンドリング側３１１について先ず説明する。
【０１６９】
図示のように、いくつかの実施態様では、インプット・チャンバ３１５は、１つ又は２つ以上のバッフル又は壁３１６、又はその他の好適な流体誘導構造を含むことができる。これらは、インプット・チャンバ３１５を、少なくとも計量部分、チャンバ、又はリザーバ３１８と、廃棄物部分、チャンバ、又はリザーバ３２０とに分割するように位置決めされている。バッフル３１６は、インプット・チャンバ３１５内で流体を誘導し、且つ／又は含有するように機能することができる。
【０１７０】
図示の実施態様のように、試料処理装置３００の１つ又は２つ以上のレーン３０３内にインプット開口３１０を介して試料をローディングすることができる。次いで試料処理装置３００を回転軸Ａ−Ａを中心として回転させるのに伴って、次いで（例えば１つ又は２つ以上のバッフル３１６によって）試料を計量リザーバ３１８に導く。計量リザーバ３１８は、材料の選択された体積を維持又は保持するように形成されている。過剰分は廃棄物リザーバ３２０に導かれる。いくつかの実施態様の場合、インプット・チャンバ３１５、又はその一部は「第１チャンバ」又は「第１処理チャンバ」と呼ぶことができ、また検出チャンバ３５０は「第２チャンバ」又は「第２処理チャンバ」と呼ぶこともできる。
【０１７１】
図２１及び図２２に示されているように、計量リザーバ３１８は、試料処理装置３００の中心３０１及び回転軸Ａ−Ａに向かって位置決めされた第１端部３２２と、中心３０１及び回転軸Ａ−Ａから離れて位置決めされた第２端部３２４とを含むので、試料処理装置３００が回転させられるのに伴って、試料は計量リザーバ３１８の第２端部３２４に向かって押し進められる。計量リザーバ３１８の第２端部３２４を画定する１つ又は２つ以上のバッフル又は壁３１６は、選択された体積を画定するように配置されたベース３２３と側壁３２６（例えば部分側壁；図２１参照）とを含むことができる。側壁３２６は、過剰の選択体積中の任意の体積が側壁３２６から溢れ、廃棄物リザーバ３２０内に流れ去るのを可能にするように配置されて成形されている。結果として、廃棄物リザーバ３２０の少なくとも一部を計量リザーバ３１８又はインプット・チャンバ３１５の残りの半径方向外側に向かって位置決めすることにより、過剰の材料体積を廃棄物リザーバ３２０内に移動し、そして半径方向外側に向けられた力のもとで（例えば試料処理装置３００が回転軸Ａ−Ａを中心として回転させられている間）、過剰体積が計量リザーバ３１８内に戻るのを阻止することができる。
【０１７２】
換言すれば、図２１を引き続き参照すると、インプット・チャンバ３１５は、インプット・アパーチャ３１０から計量リザーバ３１８に向かって材料を導くように位置決めされた１つ又は２つ以上の第１バッフル３１６Ａと、選択された体積の流体を含有し、そして選択された体積の過剰の流体を廃棄物リザーバ３２０内に導くように位置決めされた１つ又は２つ以上の第２バッフル３１６Ｂとを含むことができる。
【０１７３】
図示のように、ベース３２３には、開口又は流体通路３２８が形成されていてよい。流体通路は毛管弁３３０の少なくとも一部を形成するように構成することができる。結果として、流体経路３２８の断面積は、流体が毛管力に起因して流体通路３２８内に流入するのが阻止されるほど十分に計量リザーバ３１８（又は計量リザーバ３１８内に保持された流体の体積）に対して小さいことが可能である。結果として、いくつかの実施態様の場合、流体通路３２８は「狭窄」又は「狭窄通路」と呼ぶことができる。
【０１７４】
いくつかの実施態様の場合、計量リザーバ３１８、廃棄物リザーバ３２０，バッフル３１６（例えばベース３２３、側壁３２６、及び任意には１つ又は２つ以上の第１バッフル３１６Ａ）のうちの１つ又は２つ以上、及び流体通路３２８（又は毛管弁３３０）はまとめて、例えば所望の場合に下流側の流体構造に送達することができる材料の選択された体積を含有することに関与する「計量構造」と呼ぶことができる。
【０１７５】
一例として述べるならば、試料処理装置３００が第１速度（例えば角速度、ＲＰＭ）で回転軸Ａ−Ａを中心として回転させられると、第１遠心力が試料処理装置３００内の材料に加えられる。計量リザーバ３１８及び流体通路３２８は、第１遠心力が、所与の表面張力を有する試料を比較的狭い流体通路３２８内に押し込むには不十分であるように（表面エネルギー、相対寸法、及び断面積において）構成することができる。しかし試料処理装置３００が第２速度（例えば角速度、ＲＰＭ）で回転軸Ａ−Ａを中心として回転させられると、試料処理装置３００内の材料に第２遠心力が加えられる。計量リザーバ３１８及び流体通路３２８は、第２遠心力が、所与の表面張力を有する試料を流体通路３２８内に押し込むのに十分であるように構成することができる。或いは、添加剤（例えば界面活性剤）を試料に添加することによりその表面張力を変化させ、これにより、所望の場合に流体通路３２８内に試料を流入させることもできる。いくつかの実施態様において、第１及び第２の力は、試料処理装置３００が種々異なる処理段階で回転させられる加速プロフィール及び速度を制御することにより、少なくとも部分的に制御することができる。このような速度及び加速度については、図２６のところでより詳細に説明する。
【０１７６】
いくつかの実施態様において、インプット・チャンバ３１５（又はその部分、例えば計量リザーバ３１８）の体積に対する流体通路３２８の断面積のアスペクト比を制御することによって、例えば所与の表面張力を有する流体に関しては、所望されるまで流体は流体通路３２８内に流入しないことを少なくとも部分的に保証することができる。
【０１７７】
例えばいくつかの実施態様において、流体通路の断面積（Ａp）（例えば計量リザーバ３１８のベース３２３における流体通路３２８の入口における）と、流体がそこから流体通路３２８内に移動し得るリザーバ（例えばインプット・チャンバ３１５、又はその一部、例えば計量リザーバ３１８）の容積（Ｖ）との比、すなわちＡp：Ｖは、約１：２５〜約１：５００であってよく、いくつかの実施態様では約１：５０〜約１：３００であってよく、そしていくつかの実施態様では約１：１００〜約１：２００であってよい。換言すれば、いくつかの実施態様ではＡp／Ｖの割合は少なくとも約０．０１であってよく、いくつかの実施態様では少なくとも約０．０２であってよく、そしていくつかの実施態様では少なくとも約０．０４であってよい。いくつかの実施態様ではＡp／Ｖの割合は約０．００５以下であってよく、いくつかの実施態様では約０．００３以下であってよく、そしていくつかの実施態様では約０．００２以下であってよい。別の形で報告するならば、いくつかの実施態様ではＶ／Ａpの割合、又はＶとＡpとの比は少なくとも約２５（すなわち２５：１）であってよく、いくつかの実施態様では少なくとも約５０（すなわち約５０：１）であってよく、そしていくつかの実施態様では少なくとも約１００（すなわち約１００：１）であってよい。いくつかの実施態様では、Ｖ／Ａpの割合、又はＶとＡpとの比は約５００（すなわち約５００：１）以下であってよく、いくつかの実施態様では約３００（すなわち約３００：１）以下であってよく、そしていくつかの実施態様では約２００（すなわち約２００：１）以下であってよい。
【０１７８】
いくつかの実施態様の場合、これらの比は、流体通路３２８内の種々の寸法を採用することにより達成することができる。例えば、いくつかの実施態様では、流体通路３２８は横方向寸法（例えば中心１０１から半径に沿ったその長さに対して垂直方向の寸法、例えば直径、幅、深さ、厚さなど）が約０．５ｍｍ以下、いくつかの実施態様では約０．２５ｍｍ以下、そしていくつかの実施態様では約０．１ｍｍ以下であってよい。いくつかの実施態様では、流体通路３２８の断面積Ａpは約０．１ｍｍ2以下、いくつかの実施態様では約０．０７５ｍｍ2以下、そしていくつかの実施態様では約０．５ｍｍ2以下であってよい。いくつかの実施態様では、流体通路３２８の長さは少なくとも約０．１ｍｍ、いくつかの実施態様では少なくとも約０．５ｍｍ、いくつかの実施態様では少なくとも約１ｍｍであってよい。いくつかの実施態様では、流体通路３２８の長さは約０．５ｍｍ以下、いくつかの実施態様では約０．２５ｍｍ以下、そしていくつかの実施態様では約０．１ｍｍ以下であってよい。いくつかの実施態様では、例えば流体通路３２８の幅は約０．２５ｍｍ、深さは約０．２５ｍｍ（すなわち断面積が約０．０６２５ｍｍ2）、そして長さが約０．２５ｍｍであってよい。
【０１７９】
図１７，図１９，図２１及び図２２に示されているように、毛管弁３３０は計量リザーバ３１８の第２端部３２４と流体連通した状態で配置することができるので、流体通路３２８は回転軸Ａ−Ａに対して計量リザーバ３１８の半径方向外側に位置決めされている。毛管弁３３０は、流体通路３２８の寸法、計量リザーバ３１８及び／又は流体通路３２８を画定する表面の表面エネルギー、流体の表面張力、流体に加えられる力、（例えば下記のように、下流側に形成されるベーパーロックの結果として）存在し得る任意の背圧、及びこれらの組み合わせに応じて、流体（すなわち液体）が、計量リザーバ３１８から流体通路３２８内へ移動するのを阻止するように構成することができる。結果として、流体通路３２８（例えば狭窄）は、（例えば回転軸Ａ−Ａを中心として試料処理装置３００が回転することによる）流体に加えられた力、流体の表面張力、及び／又は流体通路３２８の表面エネルギーが流体を、流体通路３２８の傍らを通過させるのに十分になるまで、流体が弁チャンバ３３４に入るのを阻止するように構成（例えば寸法設定）することができる。
【０１８０】
図示の実施態様に示されているように、毛管弁３３０は隔膜弁３３２と直列配列することができるので、毛管弁３３０は隔膜弁３３２の半径方向内側に位置決めされており、隔膜弁３３２の入口と流体連通している。隔膜弁３３２は弁チャンバ３３４と弁隔膜３３６とを含むことができる。回転プラットフォーム上の所与の配向（例えば実質的に水平方向）で、毛管力を平衡させ、遠心力によって相殺することにより流体流を制御することができる。隔膜弁３３２（「相変化タイプの弁」と呼ばれることもある）は熱源（例えば電磁エネルギー）を受容し得る。熱源は、弁隔膜３３６を通る通路を開くために弁隔膜３３６を溶融させることができる。
【０１８１】
隔膜３３６は弁チャンバ３３４と、試料処理装置３００内の１つ又は２つ以上の下流側流体構造との間に配置することができる。このようなものとして、検出チャンバ３５０は隔膜弁３３２の出口（すなわち弁チャンバ３３４）と流体連通していてよく、そして中心３０１の回転軸Ａ−Ａに対して、弁チャンバ３３４の少なくとも部分的に半径方向外側に位置決めすることができる。隔膜３３６は（ｉ）隔膜３３６が流体（具体的には液体）不透過性であり、任意の下流側流体構造から弁チャンバ３３４を流体的に分離するように位置決めされている閉形態；及び（ｉｉ）隔膜３３６が流体（具体的には液体）透過性であり（例えば試料が貫流するのを促進するようにサイズ設定された１つ又は２つ以上の開口を含む）、そして弁チャンバ３３４と任意の下流側流体構造との流体連通を可能にする開形態を含むことができる。すなわち、弁隔膜３３６は無傷の時に、流体（すなわち液体）が弁チャンバ３３４と任意の下流側流体構造との間に移動するのを防止することができる。
【０１８２】
弁構造及びプロセスの種々の特徴及び詳細が、2011年5月18日付けで出願された米国出願第61/487,618号明細書、及び2011年5月25日付けで出願された米国出願第61/490,012号明細書に記載されている。これらのそれぞれは参照することによりその全体を本明細書中に組み入れられる。
【０１８３】
弁隔膜３３６は、不透過性バリアを含むか又は不透過性バリアから形成することができる。不透過性バリアは電磁エネルギー、例えば可視、赤外、及び／又は紫外スペクトル内の電磁エネルギーに対して不透明又は吸収性である。本開示との関連において使用される「電磁エネルギー」（及びこれらの変化形）は、源から所期の場所又は材料へ送達され得る（波長／周波数とは無関係な）電磁エネルギーを意味する。電磁エネルギーの非制限的な例は、レーザーエネルギー、ラジオ周波数（ＲＦ）、マイクロ波輻射線、光エネルギー（紫外スペクトル〜赤外スペクトルを含む）などを含む。いくつかの実施態様の場合電磁エネルギーは、紫外線から赤外線までのスペクトル範囲内（可視スペクトルを含む）に含まれるエネルギーに制限することができる。
【０１８４】
弁隔膜３３６又はその一部は基体３０２（例えば基体３０２のために使用される材料とは異なる材料から形成されている）から区別可能であってよい。基体３０２及び弁隔膜３３６のために異なる材料を使用することにより、それぞれの材料はその所期特徴のために選択することができる。或いは、弁隔膜３３６は基体３０２と一体的であり、基体３０２と同じ材料から形成されていてもよい。例えば、弁隔膜３３６は単純に基体３０２内に成形されていてよい。もしもそうならば、電磁エネルギーを吸収するその能力を高めるために、これは被覆又は含浸されていてよい。
【０１８５】
弁隔膜３３６は任意の好適な材料から形成されていてよいが、隔膜３３６の材料が、試料処理装置３００内で行われる反応又はプロセスを妨害し得る顕著な副産物、廃棄物などを生成することなしにボイドを形成すると特に有利であり得る。弁隔膜３３６、又はその一部として使用し得る材料クラスの一例は、顔料付き配向ポリマーフィルム、例えば商業的に入手可能なライナー又はバッグを製造するために使用されるフィルムを含む。好適なフィルムは、記号406230Eでコネチカット州Danbury在Himolene Incorporatedから入手可能な１．１８ミル厚の黒色の缶ライナーであってよい。他方においていくつかの実施態様では、隔膜３３６は、基体３０２自体と同じ材料から形成することもできるが、しかし基体３０２の他の部分よりも小さな厚さを有していてよい。隔膜厚は、基体３０２を形成するために使用されるモールド又は工具によって制御することができるので、隔膜は、電磁信号からのエネルギーを吸収することによって十分に開かれるのに十分な厚さを有している。
【０１８６】
いくつかの実施態様では、弁隔膜３３６の断面積は少なくとも約１ｍｍ2、いくつかの実施態様では少なくとも約２ｍｍ2、そしていくつかの実施態様では少なくとも約５ｍｍ2であってよい。いくつかの実施態様では、弁隔膜３３６の断面積は約１０ｍｍ2以下、いくつかの実施態様では約８ｍｍ2以下、そしていくつかの実施態様では約６ｍｍ2以下であってよい。
【０１８７】
いくつかの実施態様では、弁隔膜３３６の厚さは少なくとも約０．１ｍｍ、いくつかの実施態様では少なくとも約０．２５ｍｍ、そしていくつかの実施態様では少なくとも約０．４ｍｍであってよい。いくつかの実施態様の場合、弁隔膜３３６の厚さは約１ｍｍ以下、いくつかの実施態様では約０．７５ｍｍ以下、そしていくつかの実施態様では約０．５ｍｍ以下であってよい。
【０１８８】
いくつかの実施態様では、弁隔膜３３６は概ね円形であってよく、直径が約１．５ｍｍ（すなわち断面積約５．３ｍｍ2）、厚さ約０．４ｍｍであってよい。
【０１８９】
いくつかの実施態様では、弁隔膜３３６は、選択された波長の電磁エネルギーを吸収してエネルギーを熱に変換しやすい材料を含むことができ、その結果、弁隔膜３３６にボイドが形成される。吸収性材料は弁隔膜３３６、又はその部分内部に含有され（例えば隔膜を形成する材料（樹脂）内に含有される）、その表面上に被覆されてよい。例えば、図２０に示されているように、弁隔膜３３６は、上部（すなわち基体３０２の上面３０６）から電磁エネルギーで照射されるように形成することができる。結果として、弁隔膜領域上の第１層３０４（図１６参照）は、弁隔膜３３６内のボイドを形成するために使用される電磁エネルギーの選択された波長、又は波長範囲に対して透明であってよく、そして弁隔膜３３６はこのような波長を吸収することができる。
【０１９０】
毛管弁３３０は隔膜弁３３２と直列状態にあるものとして、また具体的には隔膜弁３３２の入口又は上流端部の上流側にあり、そして隔膜弁３３２の入口又は上流端部と流体連通状態にあるものとして、図１６〜図２２に例示された実施態様に示されている。弁隔膜３３６が閉形態にあるときに、毛管弁３３０及び隔膜弁３３２のこのような形態はベーパーロック（すなわち弁チャンバ３３４内で）を形成することが可能であり、そして試料が動かされ、圧力が試料処理装置３００内で発生し得る。このような形態はまた、（例えば、試料の表面張力が一定のままであるときに、試料に加えられる遠心力に影響を及ぼす、試料処理装置３００を回転させる速度を制御することにより；且つ／又は試料の表面張力を制御することにより）いつ流体（すなわち液体）が弁チャンバ３３４に入り、弁隔膜３３６に隣接して収集されるのが許されるか、そのときを使用者が制御することも可能にする。すなわち毛管弁３３０は、隔膜弁３３２を開く前に、すなわち弁隔膜３３６が閉形態にあるときに、流体（すなわち液体）が弁チャンバ３３４に入り弁隔膜３３６に隣接してプールされ収集されることを阻止することができる。
【０１９１】
毛管弁３３０及び隔膜弁３３２はまとめて、又は別々に、試料処理装置３００の「弁」又は「弁構造」と呼ぶことができる。すなわち、試料処理装置３００の弁構造は概ね、毛管弁及び隔膜弁を含むものとして上述した通りである。しかし言うまでもなく、いくつかの実施態様では、試料処理装置３００の弁又は弁構造は単に、流体通路３２８、弁チャンバ３３４、及び弁隔膜３３６を含むものとして記述することもできる。さらに、いくつかの実施態様では、流体通路３２８は、インプット・チャンバ３１５の一部を形成するものとして（例えば計量リザーバ３１８の一部を形成するものとして）記述することができるので、下流側端部３２４は、所望されるまで流体が弁チャンバ３３４に入るのを阻止するように構成された流体通路３２８を含んでいる。
【０１９２】
流体（すなわち液体）が、弁隔膜３３６の一方の側に隣接して収集されるのを阻止することにより、弁隔膜３３６を開くことができ、すなわち閉形態から開形態へ変えることができ、この場合他のものを妨害することはない。例えば、いくつかの実施態様の場合、弁隔膜３３６の一方の側（例えば試料処理装置３００の上面３０６）に好適な波長の電磁エネルギーを導くことにより、弁隔膜３３６にボイドを形成することによって弁隔膜３３６を開放することができる。本発明者らが発見したのは、いくつかの事例において、液体が弁隔膜３３６の反対側で収集された場合、液体が電磁エネルギーのためのヒートシンクとして機能することによって、ボイド形成（例えば溶融）プロセスを妨害し得ることである。このことは弁隔膜３３６にボイドを形成するために必要な電力及び／又は時間を増大させることができる。結果として、流体（すなわち液体）が弁隔膜３３６の一方の側に隣接して収集されるのを阻止することによって、弁隔膜３３６の第２の側に流体（例えば試料又は試薬のような液体）が存在しないときに弁隔膜３３６の第１の側に電磁エネルギーを導くことにより、弁隔膜３３６を開放することができる。流体（例えば液体）が弁隔膜３３６の後ろ側で収集されるのを阻止することにより、隔膜弁３３２は種々様々な弁状態、例えばレーザー出力（例えば４４０，５６０，６７０，７８０及び８９０ミリワット（ｍＷ））、レーザーパルス幅又は継続時間（例えば１又は２秒）、及びレーザーパルス数（例えば１又は２パルス）にわたって信頼性高く開放することができる。
【０１９３】
結果として、毛管弁３３０は（ｉ）試料の選択された体積を計量して下流側の検出器チャンバ３５０に送達し得るように、計量リザーバ３１８の閉じた端部を事実上形成するために、そして（ｉｉ）弁隔膜３３６がその閉形態にあるときに、例えば弁チャンバ３３４内にベーパーロックを形成することによって弁隔膜３３６の一方の側に隣接して流体（例えば液体）が収集されるのを事実上阻止するために、機能する。
【０１９４】
いくつかの実施態様において、弁構造は試料処理装置３００の中心３０１に対して実質的に半径方向に配向された長手方向を含むことができる。いくつかの実施態様では、弁隔膜３３６は、弁隔膜３３６内に形成し得る１つ又は２つ以上の開口の寸法よりも大きい長手方向に延びる長さを含むことができるので、弁隔膜３３６の長さに沿って１つ又は２つ以上の開口を形成することができる。すなわちいくつかの実施態様の場合、弁隔膜３３６内の長さに沿って選択された場所に開口を形成することにより、試料の選択されたアリコートを取り出すことが可能である。選択アリコート体積は、開口間の半径方向距離（例えば回転軸Ａ−Ａに対して測定）、及び開口間の弁チャンバ３３４の断面積に基づいて判定することができる。このような「可変弁」の他の実施態様及び詳細は米国特許第7,322,254号明細書及び米国特許出願公開第2010/0167304号明細書に見いだすことができる。
【０１９５】
弁隔膜３３６内に開口又はボイドが形成された後、弁チャンバ３３４は弁隔膜３３６のボイドを介して、弁隔膜下流側の流体構造、例えば検出器チャンバ３５０と流体連通するようになる。上述のように、試料がレーン３０３の試料ハンドリング側３１１内にローディングされた後、第１インプット・アパーチャ３１０を閉じ、シールし、且つ／又は塞ぐことができる。このようなものとして、試料処理装置３００は周囲からシールすることができ、又は処理中に「無通気(unvented)型」にすることができる。
【０１９６】
本開示との関連において使用される「無通気型処理アレイ」又は「無通気型分配システム」は、試料のためのインプット・チャンバ３１５（又は試薬のためのインプット・チャンバ３６５）内に、流体構造体積内に通じる開口だけが配置されている分配システム（すなわち「処理チャンバアレイ」、「処理アレイ」又は「レーン」３０３）である。換言すれば、無通気型分配システム内部の検出チャンバ３５０に到達するために試料（及び／又は試薬）材料はインプット・チャンバ３１５（又はインプット・チャンバ３６５）に送達され、そしてインプット・チャンバ３１５は続いて周囲からシールされる。図１６〜図２２に示されているように、このような無通気型分配システムは、試料材料を検出器チャンバ３５０に（例えば下流方向に）送達するための１つ又は２つ以上の専用チャネルと、空気又は別の流体が、試料が移動する通路とは別個の通路を介して検出チャンバ３５０を出るのを可能にするための１つ又は２つ以上の専用チャネルとを含んでよい。対照的に、通気型分配システムは処理中は周囲に対して開いており、またおそらくは、分配システムに沿った１つ又は２つ以上の場所、例えば検出チャンバ３５０の近くの場所に位置決めされた通気口を含むことになる。上述のように、無通気型分配システムは、環境と、試料処理装置３００の内部との間の汚染（例えば試料処理装置３００からの漏れ、又は環境又は使用者から試料処理装置３００内への汚染物質の導入）を阻止し、また１つの試料処理装置３００上の複数の試料間又はレーン３０３間の交差汚染をも阻止する。
【０１９７】
図１７，図１９及び図２１に示されているように、処理中の試料処理装置３００における流体の流動を容易にするために、レーン３０３は１つ又は２つ以上の平衡チャネル３５５を含むことができる。平衡チャネル３５５は、、レーン３０３の下流及び半径方向外側部分（例えば検出チャンバ３５０）を、検出チャンバ３５０の上流又は半径方向内側の１つ又は２つ以上の流体構造（例えばインプット・チャンバ３１５の少なくとも一部、試薬ハンドリング側３６１のインプット・チャンバ３６５の少なくとも一部、又はその両方）と流体的にカップリングするように位置決めされている。
【０１９８】
一例を述べると、図２０及び図２１に示された図示の試料処理装置３００の各レーン３０３は平衡チャネル３５５を含んでいる。平衡チャネル３５５は、検出チャンバ３５０を、レーン３０３の試薬ハンドリング側３６１の試薬インプット・チャンバ３６５の上流、又は半径方向内側（すなわち中心３０１に対して）部分と流体的にカップリングするように位置決めされている。平衡チャネル３５５は、流体構造のさもなければベーパーロックされる下流部分から流体（例えば閉じ込められた空気のようなガス）が上流移動することによって、試料処理装置３００のさもなければベーパーロックされる領域内に他の流体（例えば試料材料、液体など）が容易に下流移動するのを可能にする付加的なチャネルである。このような平衡チャネル３５５は、試料処理装置３００上の流体構造が、試料処理中、すなわち試料処理装置３００上の流体移動中に周囲に対して無通気又は閉じられた状態であり続けるのを可能にする。結果として、いくつかの実施態様において、平衡チャネル３５５は「内部通気」又は「通気チャネル」と呼ぶことができ、材料移動を容易にするための、閉じ込められた流体の放出プロセスを「内部通気」と呼ぶこともできる。
【０１９９】
換言すれば、いくつかの実施態様において、インプット・チャンバ３１５（又は試薬インプット・チャンバ３６５）から検出チャンバ３５０への試料（又は試薬）の流れは、第１移動方法を画定することができ、平衡チャネル３５５は第１方向とは異なる第２運動方向を画定することができる。具体的には、第２方向は第１方向と対向するか又は実質的に対向する。試料（又は試薬）が力（例えば遠心力）を介して検出チャンバ３５０に移動されると、第１方向は概ね力方向に沿って配向することができ、そして第２方向は力方向と概ね対向して配向することができる。
【０２００】
弁隔膜３３６を（例えば隔膜３３６で電磁エネルギーを放出することによって）開形態に変えると、弁チャンバ３３４内のベーパーロックを解除することができる。その理由は少なくとも一つには、平衡チャネル３５５が隔膜３３６の下流側をインプット・チャンバ３６５にまで戻し接続するからである。ベーパーロックの解除は、流体（例えば液体）が流体通路３２８内、弁チャンバ３３４内、及び検出チャンバ３５０に流入するのを可能にする。いくつかの実施態様では、この現象は、チャネル及びチャンバが疎水性であると、又は一般に疎水性表面によって画定されると促進される。すなわちいくつかの実施態様の場合、基体３０２及び、少なくとも部分的にチャネル及びチャンバを画定する任意のカバー又は層３０４，３０５及び３０８（又はそれに被覆された、例えばシリコーンポリ尿素を含む接着剤）は、特に水性の試料及び／又は試薬材料と比較して疎水性の材料から形成することができ、又は疎水性の表面を含むことができる。
【０２０１】
いくつかの実施態様の場合、材料表面の疎水性は、当該液体の液滴と当該表面との間の接触角を測定することによって判定することができる。この事例では、このような測定は種々の試料材料及び／又は試薬材料と、試料及び／又は試薬と接触することになる試料処理装置の少なくとも何らかの表面を形成する際に使用される材料との間で行うことができる。いくつかの実施態様では、試料材料及び／又は試薬材料は水性液体（例えば懸濁液など）であってよい。いくつかの実施態様の場合、本開示の試料及び／又は試薬と、試料処理装置３００の少なくとも一部を形成する基体材料との接触角は少なくとも約７０度であってよく、いくつかの実施態様では少なくとも約７５度であってよく、いくつかの実施態様では少なくとも約８０度であってよく、いくつかの実施態様では少なくとも約９０度であってよく、いくつかの実施態様では少なくとも約９５度であってよく、そしていくつかの実施態様では少なくとも約９９度であってよい。
【０２０２】
いくつかの実施態様では、流体に十分な力が加えられると（例えば流体に対する閾値力が達成されたとき、例えば試料処理装置３００の回転軸Ａ−Ａを中心とした回転が閾値加速度又は回転加速度を超えたとき）、流体は流体通路３２８内に流入することができる。流体が毛管弁３３０内の毛管力を克服した後、流体は開いた弁隔膜３３６を下流流体構造（例えば検出チャンバ３５０）に向かって貫流することができる。
【０２０３】
本開示全体を通して論じているように、試料処理装置３００を通して移動される試料及び／又は試薬材料の表面張力は、流体通路３２８内にその材料を移動するために、そして毛管力を克服するために必要となる力の量に影響を及ぼすことができる。大まかに述べるならば、試料処理装置３００を通して移動される材料の表面張力が低ければ低いほど、毛管力を克服するために必要となる、材料に加えられる力も低くなる。いくつかの実施態様では、試料及び／又は試薬材料の表面張力は少なくとも約４０ｍＮ／ｍ、いくつかの実施態様では少なくとも約４３ｍＮ／ｍ、いくつかの実施態様では少なくとも約４５ｍＮ／ｍ、いくつかの実施態様では少なくとも約５０ｍＮ／ｍ、いくつかの実施態様では少なくとも約５４ｍＮ／ｍであってよい。いくつかの実施態様では、表面張力は約８０ｍＮ／ｍ以下、いくつかの実施態様では約７５ｍＮ／ｍ以下、いくつかの実施態様では約７２ｍＮ／ｍ以下、いくつかの実施態様では約７０ｍＮ／ｍ以下、そしていくつかの実施態様では約６０ｍＮ／ｍ以下であってよい。
【０２０４】
いくつかの実施態様では、試料処理装置３００を通して動かされる試料及び／又は試薬材料の密度は少なくとも約１．００ｇ／ｍＬ、いくつかの実施態様では少なくとも約１．０２ｇ／ｍＬ、いくつかの実施態様では少なくとも約１．０４ｇ／ｍＬであってよい。いくつかの実施態様では、密度は約１．０８ｇ／ｍＬ以下、いくつかの実施態様では約１．０６ｇ／ｍＬ以下、そしていくつかの実施態様では約１．０５ｇ／ｍＬ以下であってよい。
【０２０５】
いくつかの実施態様では、試料処理装置を通して動かされる試料及び／又は試薬材料の粘度は少なくとも約１センチポイズ（ｎＭｓ／ｍ2）、いくつかの実施態様では少なくとも約１．５センチポイズ、そしていくつかの実施態様では少なくとも約１．７５センチポイズであってよい。いくつかの実施態様では、粘度は約２．５センチポイズ以下、いくつかの実施態様では約２．２５センチポイズ以下、そしていくつかの実施態様では約２．００センチポイズ以下であってよい。いくつかの実施態様では、粘度は１．００１９センチポイズ又は２．０８９センチポイズであってよい。
【０２０６】
下記の表は、試料希釈剤及び／又は試薬として本開示に採用され得る水性媒質のための種々のデータを含む。１つの例は、ウイルス、クラミジア、マイコプラズマ、及びウレアプラズマのためのCopan Universal Transport Media (“UTM”）, ３．０ｍＬ管、部品番号330C、ロット39P505 (Copan Diagnostics, Murrietta, GA）である。このＵＴＭは例における試料として使用する。別の例はFocus Diagnostics (Cypress, CA)から入手可能な試薬マスターミックス(“Reagent”）である。本開示のいくつかの試料材料及び／又は試薬材料が、水から水中２５％グリコールまでの材料特性を有し得るので、２５℃の水及び水中２５％グリコールに関する粘度及び密度データが下記表に含まれている。下記表の接触角測定値をブラック・ポリプロピレン上で測定した。ブラック・ポリプロピレンは、Flint Hills Resources (Wichita, Kansas)の製造番号P4G3Z-039ポリプロピレン、ナチュラルと、Clariant Corporation (スイス国Muttenz）から入手可能なClariant Colorant UN0055O, Deep Black (カーボンブラック）、３％ＬＤＲとをプレスで合体させることにより形成した。このようなブラック・ポリプロピレンは、本開示の試料処理装置（例えば試料処理装置３００）の少なくとも一部（例えば基体３０２）を形成するためにいくつかの実施態様において使用することができる。
【０２０７】
【表２】
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【０２０８】
無通気型分配システムを含む試料処理装置内部の試料材料の移動は、回転中に装置の加速及び減速を交互に行い、種々のチャネル及びチャンバを通る試料材料を本質的にバープすることによって促進することができる。回転は、少なくとも２つの加速／減速サイクル、すなわち初期加速、続いて減速、第２ラウンドの加速、及び第２ラウンドの減速を用いて実施することができる。
【０２０９】
加速／減速サイクルは、平衡チャネル、例えば平衡チャネル３５５とともに分配システムを含む処理装置（例えば試料処理装置３００）の実施態様において必要ではないことがある。平衡チャネル３５５は、空気又は他の流体が、流体構造を通る試料材料の流れを妨害するのを防止する助けをすることができる。平衡チャネル３５５は、押し退けられた空気又は他の流体が検出チャンバ３５０を出るための通路を提供することにより、分配システム内部の圧力を平衡化する。このことは、分配システムを「バープ(burp)」させるための加速及び／又は減速の必要性を最小化することができる。しかし加速及び／又は減速技術は、無通気型分配システムを通る試料材料の分配をさらに容易にするためになおも用いられてよい。加速及び／又は減速技術は、不規則な表面、例えばＥＭ誘導弁によって形成された粗い縁部、不完全な成形チャネル／チャンバなどの上方及び／又は周りに流体を動かすのを支援するために有用な場合もある。
【０２１０】
加速及び／又は減速が急速であるならばさらに有用である。いくつかの実施態様の場合、回転は１方向でのみ行われてよく、すなわちローディング・プロセス中に回転方向を反転する必要はない。このようなローディング・プロセスは、システム内への開口よりも試料処理装置３００の回転中心３０１から大きく離れて配置されたシステム部分に試料材料が空気を押し退けることを可能にする。
【０２１１】
実際の加速度及び減速度は、種々様々な要因、例えば装置の温度、サイズ、回転軸からの試料材料の距離、装置を製造するために使用される材料、試料材料の特性（例えば粘度）などに応じて変動してよい。有用な加速／減速プロセスの一例は、１分間当たり約４０００回転（ｒｐｍ）までの初期加速、続いて約１秒間にわたる約１０００ｒｐｍまでの減速を含んでよく、この場合装置の回転速度の振幅は、試料材料が所期距離だけ移動するまで１秒のインターバルで１０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍである。
【０２１２】
有用なローディング・プロセスの別の例は、約５００ｒｐｍの第１回転速度までの少なくとも約２０回転／ｓｅｃ2の初期加速、これに続いて第１回転速度での５秒間の保持、これに続いて約１０００ｒｐｍの第２回転速度までの少なくとも約２０回転／ｓｅｃ2の第２加速、これに続いて第２回転速度での５秒間の保持を含んでよい。有用なローディング・プロセスの別の例は、約１８００ｒｐｍの回転速度までの少なくとも約２０回転／ｓｅｃ2の初期加速、これに続いてその回転速度での１０秒間の保持を含んでよい。
【０２１３】
図２０及び図２１に示されているように、平衡チャネル３５５は、基体３０２の上面３０６及び／又は底面３０９に設けられた一連のチャネルと、上面３０６と底面３０９との間に延びる１つ又は２つ以上のビアとから形成することができる。ビアは上面３０６と底面３０９の段状部分をトラバースするのを助けることができる。具体的には、図２０に示されているように、図示の平衡チャネル３５５は、最も外側の段部３１３の上面３０６に沿って延びる第１チャネル又は部分３５６；上面３０６の段状部分をトラバースしなければならない平衡チャネル３５５を回避するために、上面３０６から底面３０９へ延びる第１ビア３５７；及びインプット・チャンバ３６５の半径方向内側部分に延びる第２チャネル又は部分３５８（図２１参照）を含んでいる。
【０２１４】
検出チャンバ３５０が試料材料又は他の材料を受容すると、検出チャンバ３５０内部の空気又は別の流体を押し退けることができる。平衡チャネル３５５は、押し退けられた空気、又は他の押し退けられた流体が検出チャンバ３５０から排出されるための通路を提供することができる。平衡チャネル３５５は、分配システムのいくつかのチャネルが一方向（例えば上流方向又は下流方向）の流体流専用になるのを可能にすることにより、試料処理装置３００のそれぞれの分配システム内部（例えばインプット・チャンバ３１５及び検出チャンバ３５０、及びインプット・チャンバ３１５と検出チャンバ３５０とを接続する種々の通路）の圧力を平衡化することによって、試料処理装置３００を通る流体のより効率的な移動を支援することができる。図１６〜図２２に示された実施態様の場合、試料は概ねインプット・チャンバ３１５から下流側に、そして半径方向外側に向かって（例えば試料処理装置３００が中心３０１の周りを回転させられたときに）、毛管弁３３０及び隔膜弁３３２を通って、そして分配チャネル３４０を通って検出チャンバ３５０に流れる。他の流体（例えば検出チャンバ３５０内に存在するガス）は概ね試料の移動方向とは反対方向に、検出チャンバ３５０から上流側又は半径方向内側に向かって、平衡チャネル３５５を通ってインプット・チャンバ３６５に流れることができる。
【０２１５】
弁構造に戻ると、弁隔膜３３６の下流側（すなわち図示の試料処理装置３００の上面３０６に面した側；図２０及び図２２参照）は、分配チャネル３４０内に面し、そして最終的には分配チャネル内に開口する（例えば弁隔膜３３６内に開口又はボイドが形成された後）。分配チャネル３４０は弁チャンバ３３４（及び最終的にはインプット・チャンバ３１５、及び具体的には計量リザーバ３１８）と検出チャンバ３５０とを流体的にカップリングする。平衡チャネル３５５と同様に、分配チャネル３４０も基体３０２の上面３０６及び／又は下面３０９に設けられた一連のチャネルと、上面３０６と底面３０９との間に延びる１つ又は２つ以上のビアとから形成することができる。ビアは基体３０２の上面３０６の段状部分をトラバースするのを助けることができる。例えば図２０〜図２２に示されているように、いくつかの実施態様の場合、分配チャネル３４０は、基体３０２の中央段部３１３の上面に沿って延びる第１チャネル又は部分３４２（図２０及び図２２参照）；上面３０６から底面３０９へ延びる第１ビア３４４（図２０〜図２２参照）；段状上面３０６をトラバースするのを回避するために底面３０９に沿って延びる第２チャネル又は部分３４６（図２１及び図２２参照）；底面３０９から上面３０６へ延びる第２ビア３４７（図２０〜図２２参照）；及び上面３０６に沿って延びて検出チャンバ３５０内に開口する第３チャネル又は部分３４８（図２０及び図２２参照）を含むことができる。
【０２１６】
簡潔さのために図１８〜図２２において全ての層及びカバーが試料処理装置３００から取り外されているので、基体３０２が単独で示されているが、言うまでもなく、底面３０９上に形成された任意のチャネル及びチャンバを第２層３０８によって少なくとも部分的に画定することもでき、また、上面３０６上に形成された任意のチャネル及びチャンバを、図１６〜図１７に示されているように、第１層３０４によって少なくとも部分的に画定することもできる。
【０２１７】
試料に力を加えることにより、試料をインプット・チャンバ３１５（すなわち計量リザーバ３１８）から流体通路３２８を通って弁チャンバ３３４内に、弁隔膜３３６のボイドを通って、分配チャネル３４０に沿って、そして検出チャンバ３５０内に移動させることができる。上述のように、このような力は、回転軸Ａ−Ａから半径方向外側に向かって試料を移動するために、例えば回転軸Ａ−Ａを中心として試料処理装置３００を回転させることにより発生させ得る遠心力であってよい（すなわち、検出チャンバ３５０の少なくとも一部がインプット・チャンバ３１５の半径方向外側に配置されているからである）。しかしながら、このような力は圧力差（例えば正圧及び／又は負圧）、及び／又は重力によって確立することもできる。適切な力を受けると、試料はビアを含む種々の流体構造を通ってトラバースすることにより、最終的には検出チャンバ３５０内に位置することができる。具体的には、試料の計量リザーバ３１８（すなわちバッフル３１６及び廃棄物リザーバ３２０）によって制御された、選択された体積は、隔膜弁３３２が開かれた後に検出チャンバ３５０に移動され、そして毛管弁３３０の流体通路３２８を通るように試料を移動するのに十分な力を試料に加える。
【０２１８】
図１６〜図２２に示された実施態様の場合、弁隔膜３３６は、弁チャンバ３３４と検出（又は処理）チャンバ３５０との間に配置されており、具体的には、弁チャンバ３３４と、検出器チャンバ３５０に通じる分配チャネル３４０との間に配置されている。分配チャネル３４０は一例として示されているが、いくつかの実施態様では、弁チャンバ３３４は検出チャンバ３５０内に直接に開口することができるので、弁隔膜３３６は弁チャンバ３３４と検出チャンバ３５０との間に位置決めされている。
【０２１９】
レーン３０３の試薬ハンドリング側３６１は、レーン３０３の試料ハンドリング側３１１と実質的に同様に構成することができる。従って、上記試料ハンドリング側３１１の詳細、特徴、又はこれらの代替物は、試薬ハンドリング側３６１の特徴にまで拡大適用することができる。図１７，図１９及び図２１に示されているように、試薬ハンドリング側３６１は、インプット・チャンバ又はウェル３６５内に開口する第２インプット・アパーチャ３６０を含む。図示のように、いくつかの実施態様では、インプット・チャンバ３６５は、１つ又は２つ以上のバッフル又は壁３６６、又はその他の好適な流体誘導構造を含むことができる。これらは、インプット・チャンバ３６５を、少なくとも計量部分、チャンバ、又はリザーバ３６８と、廃棄物部分、チャンバ、又はリザーバ３７０とに分割するように位置決めされている。バッフル３６６は、インプット・チャンバ３６５内で流体を誘導し、且つ／又は含有するように機能することができる。図示の実施態様に示されているように、インプット・アパーチャ３６０を介して、試料処理装置３００の対応試料と同じレーン３０３内に試薬をローディングすることができる。いくつかの実施態様では、試薬は、所与のアッセイのために所期時点でローディングすることができる完全試薬カクテル又はマスターミックスを含むことができる。しかし、いくつかの実施態様では、試薬は、特定アッセイに対する必要に応じて、種々異なる時点でローディングされた複数部分を含むことができる。試薬がアッセイカクテル又はマスターミックスの形態を成していて、特定アッセイのために必要となる全ての酵素、蛍光標識、プローブなどを一度に（例えば専門家でない使用者によって）ローディングし、続いて計量し、適切な場合に（試料処理装置３００によって）試料に送達し得るようになっている場合に、特別な利点が注目されている。
【０２２０】
試薬を試料処理装置３００上にローディングした後、試料処理装置３００はその回転軸Ａ−Ａを中心として回転させ、（例えば１つ又は２つ以上のバッフル３６６によって）試薬を計量リザーバ３６８に導くことができる。計量リザーバ３６８は、材料の選択された体積を維持又は保持するように形成されている。過剰分は廃棄物リザーバ３７０に導かれる。いくつかの実施態様の場合、インプット・チャンバ３６５、又はその一部は「第１チャンバ」又は「第１処理チャンバ」と呼ぶことができ、また検出チャンバ３５０は「第２チャンバ」又は「第２処理チャンバ」と呼ぶこともできる。
【０２２１】
図２１に示されているように、計量リザーバ３６８は、試料処理装置３００の中心３０１及び回転軸Ａ−Ａに向かって位置決めされた第１端部３７２と、中心３０１及び回転軸Ａ−Ａから離れて位置決めされた第２端部３７４とを含むので、試料処理装置３００が回転させられるのに伴って、試料は計量リザーバ３６８の第２端部３７４に向かって押し進められる。計量リザーバ３６８の第２端部３７４を画定する１つ又は２つ以上のバッフル又は壁３６６は、選択された体積を画定するように配置されたベース３７３と側壁３７６（例えば部分側壁）とを含むことができる。側壁３７６は、過剰の選択体積中の任意の体積が側壁３７６から溢れ、廃棄物リザーバ３７０内に流れ去るのを可能にするように配置されて成形されている。結果として、廃棄物リザーバ３７０の少なくとも一部を計量リザーバ３６８又はインプット・チャンバ３６５の残りの半径方向外側に向かって位置決めすることにより、過剰の材料体積を廃棄物リザーバ３７０内に移動するのを容易にし、そして試料処理装置３００が回転させられるのに伴って、過剰体積が計量リザーバ３６８内に戻るのを阻止することができる。
【０２２２】
換言すれば、図２１を引き続き参照すると、インプット・チャンバ３６５は、インプット・アパーチャ３６０から計量リザーバ３６８に向かって材料を導くように位置決めされた１つ又は２つ以上の第１バッフル３６６Ａと、選択された体積の流体を含有し、そして選択された体積の過剰の流体を廃棄物リザーバ３７０内に導くように位置決めされた１つ又は２つ以上の第２バッフル３６６Ｂとを含むことができる。
【０２２３】
図示のように、ベース３７３には、開口又は流体通路３７８が形成されていてよい。流体通路は毛管弁３８０の少なくとも一部を形成するように構成することができる。毛管弁３８０及び計量リザーバ３６８は、レーン３０３の試料ハンドリング側３１１の毛管弁３３０及び計量リザーバ３１８と同様に機能することができる。加えて、流体通路３７８のアスペクト比、及びその範囲は、毛管弁３３０に関して上述したものと同じであってよい。
【０２２４】
図１７，図１９及び図２１に示されているように、いくつかの実施態様では、試薬計量リザーバ３６８は、試料計量リザーバ３１８よりも大きい体積を保持するように形成することができる。結果として、特定アッセイのために必要とされる試料の所期の（そして比較的小さな）体積は、試料計量リザーバ３１８によって保持し、そして下流に向かって（例えば弁構造３３０，３３２及び分配チャネル３４０を介して）処理のために検出チャンバ３５０に送ることができ、そして特定アッセイ（又はそのステップ）のために必要となる試薬の所期の（そして比較的大きい）体積を、試薬計量リザーバ３６８によって保持し、そして下流に向かって、今説明する構造を介して処理のために検出チャンバ３５０に送ることができる。
【０２２５】
試料ハンドリング側３１１と同様に、試薬ハンドリング側３６１上の毛管弁３８０は隔膜弁３８２と直列配列することができる。隔膜弁３８２は弁チャンバ３８４と弁隔膜３８６とを含むことができる。隔膜３３６に関して上述したように、隔膜３８６は、弁チャンバ３８４と、試料処理装置３００内の１つ又は２つ以上の下流側流体構造との間に配置することができ、そして隔膜３８６は閉形態と開形態とを含むことができ、無傷の時に、流体（すなわち液体）が弁チャンバ３８４と任意の下流側流体構造との間に移動するのを防止することができる。
【０２２６】
弁隔膜３８６は、弁隔膜３３６に対して上述した材料のいずれかを含むか又はこれから形成することができ、同様に構成して操作することができる。いくつかの実施態様の場合、試薬弁隔膜３８６は、試料弁隔膜３３６とは異なる電磁エネルギー波長又は波長範囲に対して感受性を有し得るが、しかしいくつかの実施態様では、２つの弁隔膜３３６及び３８６は実質的に同じであり、同じ電磁エネルギーに対して感受性を有するので、試料処理装置３００上の隔膜弁３３０及び３８０の全てを開くために１つのエネルギー源（例えばレーザー）を使用することができる。
【０２２７】
弁隔膜３８６内に開口又はボイドが形成された後、弁チャンバ３８４は弁隔膜３８６のボイドを介して、弁隔膜下流側の流体構造、例えば検出器チャンバ３５０と流体連通するようになり、試薬を試料と合体させることができる。試薬がレーン３０３の試薬ハンドリング側３６１内にローディングされた後、第２インプット・アパーチャ３６０を閉じ、シールし、且つ／又は塞ぐことができる。このようなものとして、試料処理装置３００は周囲からシールすることができ、又は処理中に「無通気型」にすることができる。
【０２２８】
図１６〜図２２に示された実施態様の場合、同じ平衡チャネル３５５は、試料ハンドリング側３１１及び試薬ハンドリング側３６１の両方において下流方向における流体移動を容易にするので、試料及び試薬の両方を検出チャンバ３５０に移動するのを支援することができる。このことは同時に又は異なる時点で行うことができる。
【０２２９】
弁隔膜３８６の下流側（すなわち図示の試料処理装置３００の上面３０６に面した側；図２０参照）は、分配チャネル３９０内に面し、そして最終的には分配チャネル内に開口する（例えば弁隔膜３３６内に開口又はボイドが形成された後）。分配チャネル３９０は弁チャンバ３８４（及び最終的にはインプット・チャンバ３６５、及び具体的には計量リザーバ３６８）と検出チャンバ３５０とを流体的にカップリングする。平衡チャネル３５５及び試料分解チャネル３４０と同様に、分配チャネル３９０も基体３０２の上面３０６及び／又は下面３０９に設けられた一連のチャネルと、上面３０６と底面３０９との間に延びる１つ又は２つ以上のビアとから形成することができる。ビアは基体３０２の上面３０６の段状部分をトラバースするのを助けることができる。例えば図２０及び図２１に示されているように、いくつかの実施態様の場合、分配チャネル３９０は、基体３０２の中央段部３１３の上面３０６に沿って延びる第１チャネル又は部分３９２（図２０参照）；上面３０６から底面３０９へ延びる第１ビア３９４（図２０及び図２１参照）；段状上面３０６をトラバースするのを回避するために底面３０９に沿って延びる第２チャネル又は部分３９６（図２１参照）；底面３０９から上面３０６へ延びる第２ビア３９７（図２０及び図２１参照）；及び上面３０６に沿って延びて検出チャンバ３５０内に開口する第３チャネル又は部分３９８（図２０参照）を含むことができる。
【０２３０】
試料に力を加えることにより、試料をインプット・チャンバ３６５（すなわち計量リザーバ３６８）から流体通路３７８を通って弁チャンバ３８４内に、弁隔膜３８６のボイドを通って、分配チャネル３９０に沿って、そして検出チャンバ３５０内に移動させることができる。この検出チャンバ３５０で試薬と試料とを合体させることができる。上述のように、このような力は、例えば回転軸Ａ−Ａを中心として試料処理装置３００を回転させることにより発生させ得る遠心力であってよいが、しかし、このような力は圧力差（例えば正圧及び／又は負圧）、及び／又は重力によって確立することもできる。適切な力を受けると、試料はビアを含む種々の流体構造を通ってトラバースすることにより、最終的には検出チャンバ３５０内に位置することができる。具体的には、試料の計量リザーバ３６８（すなわちバッフル３６６及び廃棄物リザーバ３７０）によって制御された、選択された体積は、隔膜弁３８２が開かれた後に検出チャンバ３５０に移動され、そして毛管弁３８０の流体通路３７８を通るように試料を移動するのに十分な力を試料に加える。
【０２３１】
図１６〜図２２に示された実施態様の場合、弁隔膜３８６は、弁チャンバ３８４と検出（又は処理）チャンバ３５０との間に配置されており、具体的には、弁チャンバ３８４と、検出器チャンバ３５０に通じる分配チャネル３９０との間に配置されている。分配チャネル３９０は一例として示されているが、言うまでもなくいくつかの実施態様では、弁チャンバ３８４は検出チャンバ３５０内に直接に開口することができるので、弁隔膜３８６は弁チャンバ３８４と検出チャンバ３５０との間に位置決めされている。加えて、いくつかの実施態様の場合、試料分配チャネル３４０も試薬分配チャネル３９０も採用せず，或いは図１６〜図２２の実施態様に示されているように、分配チャネル３４０，３９０の両方ではなく一方だけを採用する。
【０２３２】
試料処理装置３００は例２及び例３と図３１に使用した。
【０２３３】
図２３は、本開示の別の実施態様に基づく別の試料処理装置４００の１つのレーン４０３を示している。同様の番号は同様のエレメントを示す。試料処理装置４００は、図１６〜図２２の例示実施態様に関連して上述したものと同じエレメント及び特徴の多くを共有している。従って図１６〜図２２の例示実施態様のエレメント及び特徴に対応するエレメント及び特徴は、４００番台の同じ参照番号で示す。図２３で示された実施態様の特徴及びエレメント（このような特徴及びエレメントの代替物）のより完全な説明のためには、添付の図１６〜図２２に関する上記説明が参照される。
【０２３４】
試料処理装置４００はまた概ね円形又はディスク系であり、そして１つのレーン４０３は図２３において一例として示されている。試料処理装置４００は、試料処理装置４００を回転させるときの中心となる中心４０１を含んでおり、これによりこの中心４０１を通して材料を移動することができる。試料処理装置４００は、試料ハンドリング側４１１と試薬ハンドリング側４６１とを含んでいる。試料処理装置４００は、図２３に示された底面４０９を備えた基体４０２を含み、さらに、第１層及び第２層（使用前層を含む）、例えば図１６〜２２の試料処理装置３００に関して上述したものを含むこともできる。試料処理装置４００は、図１２〜図１４に関して記載されているように、例えば電磁エネルギー源、及び光モジュールなどに対して試料処理装置４００をホーミングして位置決めするために、基体４０２又は他の構造（例えば反射タブなど）を通して形成されたスロット４７５を含むことができる。
【０２３５】
それぞれの側４１１，４６１はインプット・アパーチャ４１０，４６０、インプット・チャンバ４１５，４６５、及びそれぞれ試料及び試薬を検出器チャンバ４５０に輸送するための分配チャネル４４０，４９０を含む。検出器チャンバ４５０において試料と試薬とを合体させることができる。図２３に示されているように、いくつかの実施態様では、試薬インプット・チャンバ４６５は、試料よりも体積が大きい試薬を収容するように、試料インプット・チャンバ４１５よりもサイズが大きくてよい。
【０２３６】
試料処理装置３００とは異なり、試料処理装置４００は特定の計量構造又は弁構造を含んでいない。しかしインプット・チャンバ４１５，４６５の体積に対する分配チャネル４４０，４９０の入口の断面積のアスペクト比は、試料処理装置３００の流体通路３２８に関して上述したものと同じであってよいので、インプット・チャンバ４１５，４６５から検出チャンバ４５０への試料及び／又は試薬の移送のタイミングを制御することができる。加えて、試料分配チャネル４４０のアスペクト比は試薬分配チャネル４９０と同じである必要はなく、試料及び試薬が同時に試料処理装置４００上にローディングされなくても、（例えば回転速度に起因する）材料に加えられる力に応じて試料及び試薬を検出チャンバ４５０へ異なる時点でなおも移送することができる。
【０２３７】
いくつかの実施態様の場合、試料は先ず試料処理装置４００上へローディングし、そして試料処理装置４００を回転させることにより検出チャンバ４５０へ移送することができ、次いで試薬をローディングし、試料処理装置４００を回転させることにより試薬を検出チャンバ４５０へ移送し、この検出チャンバにおいてこれを試料と合体させ、そして任意には熱処理することができる。
【０２３８】
いくつかの事例では、図２３の試料処理装置４００は、材料、又は材料の選択された体積が試料処理装置の特定チャンバ内に存在するかどうかを判定するためのプロセス及びシステムをテストするために使用することができる。なぜならば種々の計量構造及び弁構造が取り除かれているからである。試料処理装置４００は例１及び図２７〜図３０に使用した。
【０２３９】
模範的試料処理装置を含む模範的ディスク・ハンドリング・システム
本開示の試料処理システムのいくつかの実施態様はディスク・ハンドリング・システムを含むことができる。このようなディスク・ハンドリング・システムはベースプレート（例えば前述の回転プラットフォーム２５）を含むことができる。ベースプレートは、回転軸を中心としたベースプレートの回転を可能にするように駆動システムに取り付けられている。試料処理装置がベースプレートに固定されると、試料処理装置はベースプレートと一緒に回転することができる。ベースプレートは、試料処理装置の部分を加熱するために使用し得る少なくとも１つの熱構造を含むことができ、また種々の他の構成部分、例えば温度センサ、抵抗ヒータ、熱電モジュール、光源、光検出器、トランスミッタ、レシーバなどを含んでもよい。
【０２４０】
試料処理及び／又はハンドリング装置を処理するシステム及び方法の他のエレメント及び特徴は、米国特許出願公開第2011/0117607号明細書に見いだすことができる。これは参照することによりその全体を本明細書中に組み入れられる。
【０２４１】
１つの例示的なディスク・ハンドリング・システム５００が図２４に示されている。図２４に示されたシステム５００は概ね、試料処理装置の回転、及び試料処理システム１２の他の構成部分（例えば光モジュールなど、図２４には示されていない）に対する所定の場所における試料処理装置の位置決めを含む、試料処理装置（例えば試料処理装置３００）のハンドリングのために構成されている。加えて、システム５００は、例えば熱処理のために試料処理装置を加熱及び／又は冷却するように構成することもできる。
【０２４２】
図２４に示されているように、システム５００は、回転軸５１１を中心として回転するベースプレート５１０を含むことができる。ベースプレート５１０は、例えばシャフト５２２を介して駆動システム５２０に取り付けることもできる。しかし言うまでもなく、ベースプレート５１０は任意の好適な代わりの装置、例えばベースプレート５１０などに直接に作用するベルト又は駆動ホイールを介して、駆動システム５２０にカップリングされてもよい。
【０２４３】
また図２４には、試料処理装置３００、及びベースプレート５１０との関連で使用することができる環状カバー５６０が示されている。いくつかの実施態様では、本開示のディスク・ハンドリング・システム及び／又は試料処理システムは実際には試料処理装置を含んでいなくてもよい。なぜならば、いくつかの事例では試料処理装置は種々の試験などを実施するために使用され、次いで廃棄される消耗品だからである。結果として、本開示のシステムは、種々異なる試料処理装置と一緒に使用してよく、試料処理装置３００は一例として示されているにすぎない。
【０２４４】
図２４に示されているように、図示のベースプレート５１０は熱構造５３０を含む。熱構造はベースプレート５１０の上面５１２上に晒された熱転移面５３２を含む。「晒す（expose）」という用語は、熱構造５３０の熱転移面５３２を試料処理装置３００の一部と物理的に接触させるように配置して、熱構造５３０と試料処理装置５５０とが、熱エネルギーを伝導を介して転移するために熱カップリングされるようになっていることを意味する。いくつかの実施態様の場合、熱構造５３０の熱転移面５３２は、試料処理中に試料処理装置３００の選択された部分の真下に配置することができる。例えばいくつかの実施態様では、試料処理装置３００の選択された部分は、「熱処理チャンバ」と考えることができる１つ又は２つ以上の処理チャンバ、例えば処理チャンバ３５０を含むことができる。処理チャンバは例えば、ENHANCED SAMPLE PROCESSING DEVICES SYSTEMS AND METHODS と題する米国特許第6,734,401号明細書(Bedingham他)で論じられたものを含むことができる。更なる例としては、試料処理装置３００は、種々の特徴及びエレメント、例えばCOMPLIANT MICROFLUIDIC SAMPLE PROCESSING DISKSと題する米国特許出願公開第2007/0009391号明細書(Bedingham他)に記載されたものを含むことができる。
【０２４５】
結果として、一例を挙げるならば、試料処理装置３００のインプット・チャンバ３１５，３６５は、熱処理チャンバ３５０と流体的に連通して位置決めされた「非熱」チャンバ又は「非熱」処理チャンバと呼ぶこともある。試料処理装置３００上に試料をローディングし、そして図１６〜図２２に関して上述したように、この試料をチャネル（例えばマイクロ流体チャネル）及び／又は弁を介して他のチャンバに、且つ／又は最終的には熱処理チャンバ３５０に移動することができる。
【０２４６】
いくつかの実施態様において、図２４に示されているように、インプット・アパーチャ３１０，３６０は試料処理装置３００の中心３０１と、熱処理チャンバ３５０のうちの少なくとも１つとの間に位置決めすることができる。加えて、環状カバー５６０は、インプット・アパーチャ３１０，３６０を含む試料処理装置３００の一部へのアクセスを可能にするように構成して、カバー５６０が試料処理装置３００に隣接して位置決めされるか又はこれにカップリングされたときに、インプット・アパーチャ３１０，３６０にアクセスできるようにすることができる。
【０２４７】
図２４に示されているように、環状カバー５６０はベースプレート５１０と一緒に、これらの間に配置された試料処理装置３００を圧縮することにより、ベースプレート５１０上の熱構造５３０と試料処理装置３００との間の熱カップリングを増強することができる。加えて、環状カバーはベースプレート５１０上で試料処理装置３００を保持及び／又は維持するように機能することができるので、試料処理装置３００及び／又はカバー５６０は、これが駆動システム５２０によって軸５１１を中心として回転させられるのに伴って、ベースプレート５１０と一緒に回転することができる。回転軸５１１はシステム５００のｚ軸を画定することができる。
【０２４８】
本明細書中で使用される「環状」という用語又はその派生形は、外縁部と内縁部とを有する構造であって、内縁部が開口を画定するものを意味する。例えば環状カバーは円形又は丸い形（例えば円形リング）、又は三角形、四角形、正方形、台形、多角形など、又はこれらの組み合わせを含む任意のその他の好適な形状を有することができる。例えば、本発明の「円環」は必ずしも対称である必要はなく、非対称又は不規則な形状であってもよいが、対称形状且つ／又は円形状を用いるとある一定の利点が得られることがある。
【０２４９】
ベースプレート５１０とカバー５６０との間に発生する圧縮力は、種々異なる構造又は構造の組み合わせを使用して達成してよい。図２４の実施態様に示された１つの模範的圧縮構造は、カバー５６０上に配置された（又は少なくとも動作カップリングされた）磁気エレメント５７０と、ベースプレート５１０に配置された（又は少なくとも動作カップリングされた）対応磁気エレメント５７２とを含んでいる。磁気エレメント５７０及び５７２を使用して、カバー５６０とベースプレート５１０とを互いに引き合わせ、これによりこれらの間に配置された試料処理装置３００を圧縮し、保持し、且つ／又は変形させることができる。結果として、磁気エレメント５７０及び５７２は、互いに引き付け合うことによって、システム５００のｚ軸に沿って第１方向Ｄ1に環状カバー５６０を押し動かすことができるので、試料処理装置３００の少なくとも一部がベースプレート５１０の転移面５３２と接触するように促される。
【０２５０】
本明細書中で使用される「磁気エレメント」は、磁界を呈するか又は磁界によって影響を受ける構造又は物品である。いくつかの実施態様の場合、磁界は、本明細書中に論じられた、試料処理装置３００とベースプレート５１０の熱構造５３０との熱カップリングをもたらす所期圧縮力を発生させるのに十分な強度を有することができる。磁気エレメントは磁気材料、すなわち永久磁界を呈する材料、一時磁界を呈することができる材料、及び／又は永久磁界又は一時磁界によって影響を受ける材料を含むことができる。
【０２５１】
潜在的に好適な磁気材料のいくつかの例は、例えば磁性フェライト、又は鉄と１種又は２種以上の他の金属との混合酸化物を含む材料である「フェライト」、例えばナノ結晶性コバルトフェライトを含む。しかし、他のフェライト材料を使用してもよい。システム５００において使用してよい他の磁気材料の一例としては、高分子物質（例えばプラスチック、ゴムなど）と組み合わせ得るストロンチウム鉄酸化物から形成されたセラミック及び可撓性磁気材料；ＮｄＦｅＢ（この磁気材料はジスプロシウムを含んでもよい）；ホウ化ネオジミウム；ＳｍＣｏ（サマリウムコバルト）；及びアルミニウム、ニッケル、コバルト、銅、鉄の組み合わせ；チタンなど；並びに他の材料が挙げられる。磁気材料の一例としては、ステンレス鋼、常磁性体、又は十分な電界及び／又は磁界に磁化可能材料を晒すことにより十分に磁性にされ得る他の磁化可能材料が挙げられる。
【０２５２】
いくつかの実施態様の場合、磁気エレメント５７０及び／又は磁気エレメント５７２は強力な強磁性体を含むことにより、時間に伴う磁化損失を低減するので、時間に伴う磁力の著しい損失なしに磁気エレメント５７０及び５７２を信頼性高い磁力でカップリングすることができる。
【０２５３】
さらに、いくつかの実施態様では、本開示の磁気エレメントは電磁石を含んでよい。電磁石の場合、磁界は第１の磁性状態と第２の非磁性状態との間でオン・オフ切り換えすることにより、所望のときに所望の形態でシステム５００の種々の領域内の磁界を活性化することができる。
【０２５４】
いくつかの実施態様の場合、磁気エレメント５７０及び５７２は，図２４に記載されているような、カバー５６０及びベースプレート５１０に動作カップリングされた不連続物品であってよい（ここでは磁気エレメント５７０及び５７２は個別の円筒形物品である）。しかしながら、いくつかの実施態様では、ベースプレート５１０、熱構造５３０、及び／又はカバー５６０は、十分な磁気材料を含むことができる（例えば、成形されるか又は構成部材の構造中に他の形式で提供される）ので、別個の不連続な磁気エレメントは必要とされない。いくつかの実施態様の場合、不連続磁気エレメントと十分な磁気材料との組み合わせ（例えば成形又はその他）を採用することができる。
【０２５５】
図２４に示されているように、環状カバー５６０は、図示の実施態様ではカバー５６０がベースプレート５１０にカップリングされたときに回転軸５１１と一致する中心５０１と、開口５６６を少なくとも部分的に画定する内縁部５６３と、外縁部５６５とを含んでいる。上述のように、開口５６６は、例えば、たとえ環状カバー５６０が試料処理装置３００に隣接して位置決めされるか又はこれにカップリングされたときでも、試料処理装置３００の少なくとも一部（例えばインプット・アパーチャ３１０，３６０を含む部分）へアクセスするのを容易にすることができる。図２４に示されているように、環状カバー５６０の内縁部５６３は、例えば環状カバー５６０が試料処理装置３００に隣接して位置決めされると、環状カバー５６０の中心５０１に対して、熱処理チャンバ３５０の内側に向かって（例えば半径方向内側に向かって）位置決めされるように構成することができる。加えて、環状カバー５６０の内縁部５６３は、インプット・アパーチャ３１０，３６０の半径方向外側に向かって位置決めされるように形成することができる。さらに、いくつかの実施態様では、図２４に示されているように、環状カバー５６０の外縁部５６５は、熱処理チャンバ３５０の外側に向かって（例えば半径方向外側に向かって）（そしてまたインプット・アパーチャ３１０，３６０の外側に向かって）位置決めされるように構成することができる。
【０２５６】
内縁部５６３は、環状カバー５６０の中心５０１から第１距離ｄ1（例えば第１半径方向距離又は「第１半径」）のところに位置決めすることができる。このような実施態様では、環状カバー５６０が実質的に円環形状である場合、開口５６６は第１距離ｄ1の２倍に等しい直径を有することができる。加えて、外縁部５６５は、環状カバー５６０の中心５０１から第２距離ｄ2（例えば第２半径方向距離又は「第２半径」）のところに位置決めすることができる。
【０２５７】
加えて、環状カバー５６０は、内壁５６２（例えば「内周壁」又は「半径方向内壁」）（下記のようにいくつかの実施態様では内側圧縮リングとして機能することができる）、及び外壁５６４（例えば「外周壁」又は「半径方向外壁」）（下記のようにいくつかの実施態様では外側圧縮リングとして機能することができる）とを含むことができる。いくつかの実施態様の場合、内壁５６２及び外壁５６４はそれぞれ内縁部５６３及び外縁部５６５を含むか又は画定するので、内壁５６２は熱処理チャンバ３５０の内側に向かって（例えば半径方向内側に向かって）位置決めすることができ、そして外壁５６４は熱処理チャンバ３５０の外側に向かって（例えば半径方向外側に向かって）位置決めすることができる。さらに図２４に示されているように、いくつかの実施態様の場合、内壁５６２は磁気エレメント５７０を含むことができるので、磁気エレメント５７０は内壁５６２の一部を形成するか又はこれにカップリングされる。例えば、いくつかの実施態様の場合、磁気エレメント５７０を内壁５６２内に埋め込む（又は成形する）ことができる。図２４に示されているように、環状カバー５６０はさらに上壁５６７を含むことができ、上壁は、試料処理装置３００の一部、例えば熱処理チャンバ３５０を含む部分をカバーするように位置決めすることができる。
【０２５８】
いくつかの実施態様の場合、上壁５６７は、内壁５６２及び磁気エレメント５７０の内側に向かって（例えば半径方向内側に向かって）延びることができる。図２４に示された実施態様の場合、上壁５６７は内壁５６２の内側に向かって大きくは延びていない。しかしいくつかの実施態様では、上壁５６７は例えば内壁５６２及び／又は磁気エレメント５７０の内側に向かってさらに大きく（例えばカバー５６０の中心５０１に向かって）延びているので、開口５６６のサイズは図２４に示されているものよりも小さい。さらにいくつかの実施態様では、上壁５６７は内縁部５６３及び／又は外縁部５６５を画定することができる。
【０２５９】
いくつかの実施態様では、カバー５６０の少なくとも一部、例えば内壁５６２、外壁５６４、及び上壁５６７のうちの１つ又は２つ以上は光学的にクリアであってよい。本明細書中に使用される「光学的にクリア」という語句は、赤外線スペクトルから紫外線スペクトルの電磁線（例えば約１０ｎｍ〜約１０μｍ（１０，０００ｎｍ）に対して透明である物体を意味することができるが、しかしいくつかの実施態様では「光学的にクリア」という語句は、可視スペクトル（例えば約４００ｎｍ〜約７００ｎｍ）内の電磁線に対して透明である物体を意味することができる。いくつかの実施態様では「光学的にクリア」という語句は、上記波長範囲内で少なくとも約８０％の透過率を有する物体を意味することができる。
【０２６０】
環状カバー５６０のこのような形態は、カバー５６０が試料処理装置３００にカップリングされるか又はこれに隣接して位置決めされたときに、試料処理装置３００の熱処理チャンバ３５０を事実上又は実質的に分離するように機能することができる。例えば、カバー５６０は試料処理装置３００の一部、例えば熱処理チャンバ３５０を含む部分を物理的、光学的、及び／又は熱的に分離することができる。いくつかの実施態様の場合、試料処理装置３００は１つ又は２つ以上の熱処理チャンバ３５０を含むことができ、さらにいくつかの実施態様では、１つ又は２つ以上の熱処理チャンバ３５０は、試料処理装置３００の中心３０１の周りに環を成して配置することができる。この環は「環状処理リング」と呼ばれることがある。このような実施態様では、環状カバー５６０は、環状処理リング又は熱処理チャンバ３５０を含む試料処理装置３００の部分をカバーし且つ／又は分離するように適合させることができる。例えば、環状カバー５６０は、内壁５６２、外壁５６４、及び上壁５６７を含むことにより、熱処理チャンバ３５０を含む試料処理装置３００の部分をカバーし且つ／又は分離する。いくつかの実施態様では、内壁５６２、外壁５６４、及び上壁５６７のうちの１つ又は２つ以上が、図示のように連続壁であってよく、又は内壁、外壁（又は内側圧縮リング又は外側圧縮リング）、又は上壁として一緒に機能する複数部分から形成することができる。いくつかの実施態様では、内壁５６２、外壁５６４、及び上壁５６７のうちの少なくとも１つが連続壁であるときには、物理的及び／又は熱的な分離を増強することができる。
【０２６１】
加えていくつかの実施態様の場合、周囲から且つ／又はシステム５００の他の部分から熱処理チャンバ３５０をカバーして効果的に熱的分離する環状カバー５６０の能力は重要である。なぜならば、さもなければ、ベースプレート５１０及び試料処理装置３００が回転軸５１１を中心に回転させられると、空気が熱処理チャンバ３５０の傍らを素早く移動させられ得るからである。このことは例えば、熱処理チャンバ３５０が加熱されるのが望ましいときに、熱処理チャンバ３５０を望ましくなく冷却するおそれがある。こうしていくつかの実施態様では、試料処理装置３００の形態に応じて、内壁５６２、上壁５６７、及び外壁５６４のうちの１つ又は２つ以上が熱的分離にとって重要であり得る。
【０２６２】
図２４に示されているように、いくつかの実施態様の場合、試料処理装置３００の基体３０２は外側リップ、フランジ、又は壁３９５を含むことができる。いくつかの実施態様の場合、図示のように、外壁３９５は、ベースプレート５１０と協働するように適合された部分３９１と、環状カバー５６０と協働するように適合された部分３９９とを含むことができる。例えば、図示のように、環状カバー５６０（例えば外壁５６４）は試料処理装置３００の外壁３９５によって取り囲まれた領域内部で受容されるように寸法設定することができる。結果として、いくつかの実施態様では、試料処理装置３００の外壁３９５は環状カバー５６０と協働することにより、熱処理チャンバ３５０をカバー及び／又は分離することができる。このような協働はまた、試料処理装置３００に対する環状カバー５６０の位置決めを容易にすることもできるので、環状カバーを押し下げるか又は熱処理チャンバ３５０のいずれかと接触することなしに熱処理チャンバを保護しカバーすることができる。
【０２６３】
いくつかの実施態様の場合、試料処理装置３００の外壁３９５、及び試料処理装置３００の１つ又は２つ以上の段部３１３（例えば図２４に示された中央段部３１３）は、試料処理装置３００内の凹部（環状凹部）３５３を事実上画定することができる。この凹部内には、環状カバー５６０の少なくとも一部を位置決めすることができる。例えば、図２４に示されているように、環状カバー５６０が試料処理装置３００上に位置決めされるか又はこれにカップリングされると、内壁５６２（例えば磁気エレメント５７０を含む）と外壁５６４とは、試料処理装置３００の凹部３５３内に位置決めすることができる。結果として、いくつかの実施態様の場合、外壁３９５、段部３１３及び／又は凹部３５３は、試料処理装置３００に対するカバー５６０の信頼性高い位置決めを可能にする。
【０２６４】
いくつかの実施態様の場合、図示のように、カバー５６０の磁気エレメント５７０は、内壁５６２の少なくとも一部を形成するか、又は内壁にカップリングすることができるので、磁気エレメント５７０は、ベースプレート５１０の熱構造５３０の熱転移面５３２に対して試料処理装置３００を押し付け、保持し、且つ／又は変形させるための内側圧縮リング５６２の一部として機能することができる。図２４に示されているように、磁気エレメント５７０及び５７２の一方又は両方は、例えば回転軸５１１を中心として環を成して配置することができる。さらに、いくつかの実施態様では、磁気エレメント５７０及び５７２の少なくとも一方は、このような環の周りに磁力を実質的に均一に分配する手段を含むことができる。
【０２６５】
加えて、カバー５６０内の磁気エレメント５７０の配置と、ベースプレート５１０内の磁気エレメント５７２の相応配置とにより、試料処理装置３００及びベースプレート５１０のうちの一方又は両方に対するカバー５６０の付加的な位置決め補助手段を提供することができる。例えば、いくつかの実施態様において、磁気エレメント５７０及び５７２はそれぞれ、交互極性区分、及び／又は磁気エレメントの特定の形態又は配列を含むことができるので、カバー５６０の磁気エレメント５７０と、ベースプレート５１０の磁気エレメント５７２とは互いに「調和(keyed)」し得ることにより、カバー５６０が試料処理装置３００及びベースプレート５１０のうちの少なくとも一方に対して、所期配向（例えば回転軸５１１に対する角度位置）で信頼性高く位置決めされるのを可能にする。
【０２６６】
図２４には明示されていないが、いくつかの実施態様の場合、ベースプレート５１０は、熱構造５３０がベースプレート５１０の第１上面５１２並びに第２底面５１４上に晒される。ベースプレート５１０の上面５１２上に熱構造５３０を晒すことによって（例えば単独で、又は底面５１４に加えて）熱構造５３０の転移面５３２と、カバー５６０及びベースプレート５１０の間に配置された試料処理装置３００との間に、直接熱通路を提供することができる。
【０２６７】
或いは、又は加えて、電磁エネルギーをベースプレート５１０の底面５１４上に導く供給源によって放出される電磁エネルギーによって熱構造５３０が加熱されるようになっていると、ベースプレート５１０の底面５１４上に熱構造５３０を晒すことも有利であり得る。
【０２６８】
一例を挙げるならば、システム５００は、熱構造５３０に熱エネルギーを送達するように位置決めされた電磁エネルギー源５９０を含み、この場合、供給源５９０によって放出される電磁エネルギーは、ベースプレート５１０の底面５１４、及びベースプレート５１０の底面に晒される熱構造５３０の部分上に導かれる。いくつかの好適な電磁エネルギーの一例としては、レーザー、広帯域電磁エネルギー源（例えば白色光）などが挙げられる。
【０２６９】
システム５００は電磁エネルギーの供給源５９０を含むものとして示されてはいるが、いくつかの実施態様では、熱構造５３０の温度は、熱構造５３０に熱エネルギーを送達し得る任意の好適なエネルギー源によって制御することができる。電磁エネルギー源以外の、本開示との関連において使用するための潜在的に好適なエネルギー源の例は、例えばペルティエ素子、電気抵抗ヒーターなどを含んでよい。
【０２７０】
システム５００は、本開示の試料処理装置を保持し、ハンドリングし、回転させ、位置決めし、且つ／又は熱処理するように構成し得る試料処理システム（すなわちディスク・ハンドリング・システム）の一部の例である。システム５００は、図１〜図１５のシステム１２内に組み込むことができる。例えば図８を参照すると、試料処理装置３００はディスク１３の代わりとなることができ、そしてシステム５００を使用して、システム１２の他の構成部分に対して試料処理装置３００を（例えばガントリ６０上で）位置決めすることができる。加えて、試料２２は、試料処理装置３００上の熱処理チャンバ３５０内に配置することができる。さらに、ベースプレート５１０及び駆動システム５２０は図１の回転プラットフォームとして使用することができる。結果として、上記開示内容及び添付の図面から、本開示のディスク又は試料処理装置をどのように保持し、ハンドリングし、回転させ、熱処理し、且つ／又はシステム１２の他の構成部分（例えば検出装置１０）に対して位置決めし得るかが明らかである。
【０２７１】
本開示の種々の実施態様が一例として添付の図面に示されてはいるが、言うまでもなく、本開示の範囲を逸脱することなしに、ここに記載され例示された実施態様の種々の組み合わせを採用することができる。例えば、試料処理装置３００は、図２４のシステム５００とともに使用される状態で示されてはいるものの、言うまでもなく、図２３の試料処理装置４００はその代わりにシステム５００と一緒に採用することもできる。加えてシステム５００の種々の特徴を図１〜図１５のシステム１２全体の一部として採用することもできる。さらに、図１６〜図２２の試料処理装置３００の種々の特徴を図２３の試料処理装置４００内に採用することもでき、その逆も可能である。結果として、種々の特徴、エレメント、及び本明細書中に記載された特徴及びエレメントの代替物、並びにこのような特徴及びエレメントの可能な組み合わせの全てに関して、本開示は全体としてとらえられるべきである。
【０２７２】
材料の選択された体積が存在するかどうかを判定するプロセス
試料及び試薬を試料処理装置内にローディングし、そして試料の選択された体積が検出チャンバ３５０に移動されたか、又は検出チャンバ３５０内に存在することを検証する模範的プロセスについて、図１〜図１５の試料処理システム１２、図２４のシステム５００、及び図１６〜図２２の試料処理装置３００を参照しながらここに説明する。具体的には試料処理装置３００の１つのレーン３０３における試料移動に関して説明する。
【０２７３】
上述のように、試料が所与のレーン３０３の検出チャンバ３５０に移動しているか又はそこに存在することを検出するために、種々様々な方法を用いることができる：
（１）  試料だけがローディングされ、（例えばレーン３０３の試料ハンドリング側３１１で）任意の必要な弁が開かれ、そして試料を検出チャンバ３５０に移動するために試料処理装置３００が回転させられた後で、検出チャンバ３５０をスキャンすることができる；
（２）  試薬だけがローディングされ、（例えばレーン３０３の試薬ハンドリング側３６１で）任意の必要な弁が開かれ、そして試薬を検出チャンバ３５０に移動するために試料処理装置３００が回転させられた後で、検出チャンバ３５０をスキャンすることができる；
（３）  試料及び試薬の両方がローディングされ、（例えばレーン３０３の両側３１１，３６１で）任意の必要な弁が開かれ、そして試料及び試薬を検出チャンバ３５０に移動するために試料処理装置３００が回転させられた後で、検出チャンバ３５０をスキャンすることができる；及び／又は
（４）上記方法のいずれかの組み合わせ。
【０２７４】
方法（４）の例は、試薬だけが移送された後に検出チャンバ３５０の第１スキャンを形成し、次いで試料がさらに検出チャンバ３５０に添加された後で検出チャンバ３５０の第２スキャンを形成し、次いで２つのスキャンを比較することを含むことができる。この例の更なる発展形を以下に説明する。
【０２７５】
いくつかの実施態様（例えば方法（１））において、検出装置１０の蛍光検出能力を用いて、光信号の後方散乱反射を検出することにより、材料中のメニスカス層を検出することができる。しかしいくつかの実施態様では、検出装置１０は材料中（例えば試薬中）の１つ又は２つ以上の蛍光プローブからの蛍光信号を検出することができ、このような信号の「エッジ」（例えばピーク）は、検出ウェル中の流体量を示す。さらにいくつかの実施態様では、これらの検出スキームの組み合わせを採用することができる。
【０２７６】
いずれのタイプの検出スキーム（すなわち後方散乱及び／又は蛍光）においても、検出チャンバ３５０は下記方法のうちの１つ又は２つ以上でスキャンすることができる：
（ａ）  試料（又は試料及び試薬）を移動する前後に一方の半径方向端部から他方の半径方向端部へ検出チャンバ３５０をスキャンすることができ、そして材料を移動する前後の、一方の端部から他方の端部までの検出チャンバ３５０を表す２つのスキャン（例えば、このようなスキャンのグラフ表示では、ｘ軸はガントリ又は半径方向の位置を表すことができる）を形成することができる；
（ｂ）  試料（又は試料及び試薬）を検出チャンバ３５０へ移動する前後に１つの半径方向位置で検出チャンバ３５０を操作することによって、材料が存在するときにスキャンが変化するかどうかを判定する；又は
（ｃ）  これらの組み合わせ。
【０２７７】
いかなるスキャン法においても材料の有無を検出し、且つ／又は材料の量を判定することができる。全てのスキャン法は、試料処理装置３００が回転している間に実施することにより、検出チャンバ３５０内に存在するいかなる材料も遠心力を被り、そして高いレベルを有するようになるという現象を活用することができる。なお、この高レベルは概ね十分に定義されて検出チャンバ３５０の半径方向最内端部（又は「内側境界」）３５１と半径方向最外端部（又は「外側境界」）３５２との間に位置することになるであろう（図２０参照）。すなわち、回転軸Ａ−Ａを中心として試料処理装置３００が回転すると、検出チャンバ３５０内に存在するいかなる材料も、回転軸Ａ−Ａから最も遠くに位置する検出チャンバ３５０内の位置まで押し動かすことができるので、材料は検出チャンバ３５０の外側境界３５２に押し付けられるようになる。
【０２７８】
また上述のように、図１６〜図２２の試料処理装置３００の場合のように計量することにより、又は図２３の試料処理装置４００の場合のようにインプット・ウェル内にそれぞれの所期体積を正確にローディングすることにより、試料及び試薬の所期体積を検出チャンバ３５０に移動することができる。結果として、検出チャンバ３５０内の半径方向位置（例えば図８のガントリ６０のガントリ位置）と、材料の体積とを相関させることにより、システム１２を較正することができる。
【０２７９】
例えば、方法（１）を用いる場合、そして体積Ｖ1（例えば１０マイクロリットル）の試料を検出チャンバ３５０に移送したい場合、位置Ｐ1（例えば半径方向位置又はガントリ位置；図２０参照）を体積Ｖ1と相関させるように、システム１２を較正することができ、又は位置Ｐ1を体積Ｖ1のレベルの下方、又は真下にあるように選択することができる。材料が検出チャンバ３５０の半径方向で見て最も外側の壁に押し付けられるように試料処理装置３００が回転させられている間、このような位置Ｐ1は体積Ｖ1と相関することになるであろう。
【０２８０】
例えば、方法（２）を用いる場合、そして体積Ｖ2（例えば４０マイクロリットル）の試薬を検出チャンバ３５０に移送したい場合、位置Ｐ2（図２０参照）を体積Ｖ2と相関させるようにシステム１２を較正することができ、又は位置Ｐ2を体積Ｖ2のレベルの下方、又は真下にあるように選択することができる。
【０２８１】
さらに、試料及び試薬の両方が検出チャンバ３５０に移動させられた後、総体積Ｖ3（例えば、４０マイクロリットルの試薬と１０マイクロリットルの試料がローディングされる場合には５０マイクロリットル）が検出チャンバ３５０内に存在するべきことを使用者が知っている場合、位置Ｐ3（図２０参照）を体積Ｖ3と相関させるようにシステム１２を較正することができ、又は位置Ｐ3を体積Ｖ3のレベルの下方、又は真下にあるように選択することができる。いくつかの実施態様の場合、位置Ｐ3は検出チャンバ３５０の内側境界３５１に近接する半径方向位置であってよい。
【０２８２】
図２０及び図２５を参照すると、いくつかの実施態様において、試料と試薬とが合体された後の試薬中の蛍光の希釈現象を活用することにより、試料、又は試料の選択された体積が検出チャンバ３５０に適切に移動されたかどうかを確認することができる。例えば、いくつかの実施態様の場合、試薬だけの第１スキャンＳ1（すなわち検出チャンバ３５０の外側境界３５２から内側境界３５１へ）を、試料＋試薬の第２スキャンＳ2と比較することができる。蛍光プローブ濃度は、試料が試薬に添加されたときに信号が希釈されることにより、蛍光プローブ濃度が概ね低下するので、第１スキャン（すなわち試薬だけ）Ｓ1のピーク蛍光は、第２スキャン（すなわち試料＋試薬）Ｓ2のピーク蛍光よりも、具体的にはＰ2において概ね大きくなるであろう。しかし第１スキャンＳ1において位置Ｐ3には材料は存在することはないので、第１スキャンＳ1における位置Ｐ3の信号は極めて低いはずである。反対に、第２スキャンＳ2においては、蛍光濃度が低減することにより、位置Ｐ2の蛍光は低下するであろうが、しかし位置Ｐ3の蛍光は第１スキャンＳ1の蛍光よりも高いはずである。なぜならば、試料及び試薬の両方が存在するときには位置Ｐ3に材料が存在することになるからである。結果として、位置Ｐ2における２つのスキャンＳ1，Ｓ2の蛍光間の差（又はパーセント減少率）、及び／又は位置Ｐ3における２つのスキャンＳ1，Ｓ2の蛍光間の差（又はパーセント増加率）を用いて、試料、又はその選択された体積が検出チャンバ３５０に移動したかどうかを確認することができる。いくつかの実施態様の場合、「信号」単位は相対蛍光強度単位であってよく、またいくつかの実施態様の場合、バックグラウンド信号に対するパーセント変化率であってよい。
【０２８３】
試料が検出チャンバ３５０に移動されたこと、又は試料の所期体積が移動されたことを判定するために、試料（又は試料及び試薬）を検出チャンバ３５０に移動する前及び移動した後に検出チャンバ３５０をスキャンし、そしてこれらのスキャンを比較することができる。すなわち、検出チャンバ３５０が空（カラ）であると想定されるときには第１「バックグラウンド・スキャン」を求め、そして（ｉ）試料、（ｉｉ）試薬、及び／又は（ｉｉｉ）試料及び試薬が検出チャンバ３５０内に存在すると想定されるときには、そのスキャンを第２スキャンと比較することができる。（例えば所期半径方向位置における）第１バックグラウンド・スキャンと第２スキャンとの間に、閾値の変化又は差（例えばパーセント変化率）が存在する場合、試料、又は試料の選択された体積が検出チャンバ３５０内に存在することを判定することができる。いくつかの実施態様では、先ず、閾値変化が見いだされる検出チャンバ３５０内の半径方向位置を判定し、次いでその半径方向位置と体積とを相関させることにより、検出チャンバ３５０内に存在する材料体積を判定することで、そのような判定を行うことができる。
【０２８４】
試料処理中の温度変動の結果として潜在的な光信号ドリフトが生じるのを回避するために、検出チャンバ３５０のバックグラウンド・スキャンを、後続スキャンと同じ処理温度（例えば細胞溶解温度）で求めることができる。しかしいくつかの実施態様では、試料処理装置３００はこのように「予熱」されなくてよく、バックグラウンド・スキャンを室温で求めることができる。なお、任意の材料（例えば試料）を試料処理装置３００上にローディングする前に、又は材料をローディングした後でしかも弁が開かれる前（すなわち、材料が検出チャンバ３５０に移動させられる前）にバックグラウンド・スキャンを求めることができる点に留意されたい。
【０２８５】
模範的プロセス６００の詳細を、図２６を参照しながら以下に説明する。
【０２８６】
一例として、模範的プロセス６００の場合、試料処理装置３００をシステム５００上に位置決めする前に、試料及び試薬を両方とも試料処理装置３００にローディングする。しかし言うまでもなく、その代わりに検出チャンバ３５０のバックグラウンド・スキャンを得た後で、試料及び試薬を試料処理装置３００にローディングすることもできる。
【０２８７】
当該レーン３０３上の使用前層３０５を取り外し、そしてレーン３０３の試料ハンドリング側３１１でインプット・アパーチャ３１０を介して生試料をインプット・チャンバ３１５内に注入（例えばピペッティング）することにより、試料及び試薬を試料処理装置又は「ディスク」３００上にローディング（図２６のステップ６０２）する。試薬はこの時点でローディングすることもできる。この例で、本発明者らは、レーン３０３の試薬ハンドリング側３６１でインプット・アパーチャ３６０を介して試薬をインプット・チャンバ３６５内に注入することにより、試薬もこの時点でディスク３００上にローディングすると想定する。次いで上記のように、アパーチャ３１０，３６０を周囲からシールするために、プラグ３０７、又は他の好適なシール部材、フィルム、又はカバーを使用することができる。例えば、いくつかの実施態様の場合、使用前層３０５をインプット・アパーチャ３１０，３６０上で単純に取り換えることができる。
【０２８８】
ディスク・ハンドリング・システム５００上にディスク３００をローディングし（ステップ６０４）、そしてそのディスクをベースプレート５１０とカバー５６０との間にカップリングすることができるので、ディスク３００、及び具体的には検出チャンバ（又は熱処理チャンバ）３５０はベースプレート５１０の転移面５３２との接触を促される。
【０２８９】
駆動システム５２０は、回転軸５１１を中心としてベースプレート５１０を回転させるように操作することができる。このことによりディスク３００は、回転軸５１１と一致するその中心３０１の周りを回転することになる。ディスク３００は、試料及び試薬をそれらの計量リザーバ３１８，３６８内に押し込むのに十分な第１速度（又は速度プロフィール）及び第１加速度（又は加速度プロフィール）で回転させることができる。この場合所期体積を上回る過剰分はそれぞれの廃棄物リザーバ３２０，３７０内に誘導される（ステップ６０６）。
【０２９０】
例えば、いくつかの実施態様の場合、第１速度プロフィールは次のものを含んでよい：ディスク３００は（ｉ）材料の全てを廃棄物リザーバ３２０，３７０内に押し込むことなしに材料をそれぞれの計量リザーバ３１８，３６８に移動するために第１速度で回転させられ、（ｉｉ）所定の時間にわたって（約３秒間）にわたって保持され、そして（ｉｉｉ）計量リザーバ３１８，３６８の容積よりも大きい材料量を廃棄物リザーバ３２０，３７０内にオーバーフローさせるために第２速度で回転させられる。このような回転スキームは「計量プロフィール」、又は「計量スキーム」などと呼ぶことができる。なぜならば、これは材料がそれぞれの計量リザーバ３１８，３６８内に移動されるのを可能にする一方、材料が廃棄物リザーバ３２０，３７０内に全体的に押し込まれないことを保証するからである。このような例において、速度及び加速度は、試料及び／又は試薬がそれぞれの流体通路３２８，３７８内に移動して弁隔膜３３６，３８６を「ウェット・アウト」するようにする速度及び加速度を下回った状態に維持される。速度プロフィール及び加速度プロフィールは、隔膜３３６，３８６のウェット・アウトをもたらし得るプロフィールを下回ったままで試料及び試薬を計量するのに十分なので、これを単に「第１」速度及び加速度と記すことができる。すなわち、第１速度及び加速度は、試料又は試薬をそれぞれの流体通路３２８，３７８内に押し込むには不十分であるので、試料及び試薬の計量された体積はそれぞれのインプット・チャンバ３１５，３６５内に留まる。
【０２９１】
計量システム及び計量プロセスの種々の特徴及び詳細は、2011年5月18日付けで出願された米国特許出願第61/487,672号明細書、及び2011年5月25日付けで出願された米国特許出願第61/490,014号明細書に記載されている。これらは、それぞれ、参照することによりその全体が本明細書中に組み入れられる。
【０２９２】
ディスク３００は回転を続けるが許され、次いで、図１５で概略を示し、上記した手順に概ね従って、検出チャンバ３５０のバックグラウンド・スキャンを求めることができる（ステップ６０８）。電磁源５９０を電源オンにすることと、ディスク３００が回転させられるのに伴って電磁源５９０は熱構造５３０を加熱し、熱構造５３０の転移面５３２は伝導によって検出チャンバ３５０を加熱することができる。このような加熱は上記したディスク３００の「予熱」として機能することができる。
【０２９３】
検出装置１０、及び具体的には光モジュール４８，５２，５６のうちの１つ又は２つ以上を、ガントリ６０によって試料処理装置３００の中心３０１に対して半径に沿って移動することができる。光モジュール４８に関して一例として説明する。光モジュール４８は上記検出スキームに従って検出チャンバ３５０に光学的に問い合わせ（すなわち後方散乱及び／又は蛍光）、そして検出チャンバ３５０の半径方向最外位置から検出チャンバ３５０の半径方向最内位置までのバックグランド・スキャンを作成する。或いは、上記のように、光モジュール４８は、１つ又は２つ以上の不連続な半径方向位置（例えば位置Ｐ1，Ｐ2及び／又はＰ3）で検出チャンバ３５０に問い合わせることもできる。
【０２９４】
この時点で、ディスク３００は回転を停止することができ、そして例えばレーザー弁制御システム５１を使用して弁隔膜３３６，３８６にボイドを形成することにより、試料隔膜弁３３２及び試薬隔膜弁３８２のうちの一方又は両方を開くことができる。この例のために、本発明者らは、試薬を検出チャンバ３５０へ移動する前に、試料だけのスキャンを行うことで、試料隔膜弁３３２を先ず開く（ステップ６１０）ことを想定した。図１２及び図１４に概略的に示され、上記したプロセスに従って試料弁隔膜３３６を配置し開放することにより、インプット・チャンバ３１５と検出チャンバ３５０とを下流方向を介して流体連通させることができる。
【０２９５】
次いで、ディスク３００は、試料が流体通路３２８内に移動し（すなわち毛管弁３３０を開き、試料が毛管弁を貫流するのを可能にするのに十分な移動）、隔膜３３６内に形成された開口を通り、分配チャネル３４０を通り、そして検出チャンバ３５０内に移動するのに十分な第２速度（又は速度プロフィール）及び第１加速度（又は加速度プロフィール）で回転させることができる（ステップ６１２）。その間、検出チャンバ３５０内に存在するいかなる流体（例えばガス）も、試料が検出チャンバ３５０内に移動されるのに伴って平衡チャネル３５５内に押し退けることができる。この回転速度及び加速度は、試料を検出チャンバ３５０に移動するのに十分であり得るが、しかし、試薬を毛管弁３８０の流体通路３７８内に移動させて隔膜３８６をウェットアウトさせるには十分でない。
【０２９６】
次いで、ディスク３００を回転させ、そして上記のように、光モジュール４８及びガントリ６０を操作することにより、検出チャンバ３５０の試料だけのスキャンを実施することができる（ステップ６１４）。この検出ステップ中に発生するディスク３００の回転は、第２速度及び加速度と同じ又は異なる速度及び加速度であってよい。加えて、ディスク３００は、試料が検出チャンバ３５０に移動させられ、次いで検出のために再び回転させられた後、停止することができ、又はディスク３００は試料が検出チャンバ３５０に移動したと推測された後、単に回転され続けることができ、又はその組み合わせを行うこともできる。このステップはまた検出チャンバ３５０を（例えば電磁源３９０及び熱構造５３０を使用して）（例えば７５℃まで）加熱することを含むこともできる。このような加熱ステップは例えば試料中の細胞の溶解を引き起こすことができる。いくつかの実施態様の場合、試薬がこの加熱ステップのために検出チャンバ３５０内に存在しないことが重要である。なぜならば、熱細胞溶解に必要とされる温度は、試薬中に存在する所要酵素（逆転写酵素）を変性することがあるからである。熱細胞溶解が一例として記載されるが、しかし言うまでもなく、他の（例えば化学的）溶解プロトコルを代わりに用いることもできる。
【０２９７】
次いでディスク３００の回転を停止することができ、そして試薬隔膜弁３８２を開くことができる（ステップ６１６）。レーザー弁制御システム５１（すなわち図１２及び図１４に概略を示すプロセスに従う）を使用して試薬弁隔膜３８６内にボイドを形成することによって、インプット・チャンバ３６５を下流方向を介して検出チャンバ３５０と流体連通させることにより、弁３８２を開くことができる。
【０２９８】
次いでディスク２００は、試薬を検出チャンバ３５０へ移送するために、第２速度（又は速度プロフィール）及び第２加速度（又は加速度プロフィール）、又は第２速度及び加速度よりも高い速度及び／又は加速度で回転させることができる（ステップ６１８）。つまりこの回転速度及び加速度は、試薬を流体通路３７８内に移動し（すなわち毛管弁３８０を開き、試料がその毛管弁を貫流するのを可能にするのに十分な回転速度及び加速度）、隔膜３８６内に形成された開口を通り、分配チャネル３９０を通り、そして検出チャンバ３５０内に移動するのに十分であり得る。その間、検出チャンバ３５０内に存在するいかなる流体（例えばガス）も、試薬が検出チャンバ３５０内に移動されるのに伴って平衡チャネル３５５内に押し退けることができる。このことは具体的には、ディスク３００のような実施態様によって可能になる。なぜならば、ディスク３００が回転している間、検出チャンバ３５０内に存在するいかなる液体（例えば試料）も最も外側の端部３５２に押し付けられるので、検出チャンバ３５０内に存在するいかなる液体も、分配チャネル３９０及び平衡チャネル３５５が検出チャンバ３５０に接続する場所から半径方向外側に向かって配置されることになるので、ガス交換が発生し得るからである。換言すれば、ディスク３００の回転中、分配チャネル３９０及び平衡チャネル３５５が検出チャンバ３５０に、検出チャンバ３５０内の流体レベルの上流側（例えば半径方向内側）の場所で接続する。
【０２９９】
プロセスのステップ６１８はさらに、検出チャンバ３５０の付加的なスキャンを実施するために１つ又は２つ以上の光モジュールを操作することにより、材料、又は材料の選択された体積が検出チャンバ３５０内に存在するかどうかを判定することを含むこともできる。例えば、いくつかの実施態様において、バックグラウンド・スキャンを得ることができ、試料だけ（又は試薬だけ）の第１スキャンを得ることができ、次いで試料＋試薬の第２スキャンを得ることができる。上述のように、これらのスキャンのいずれか又は全ては、検出チャンバ３５０の全ての半径方向位置に沿ったスキャン、複数の不連続な半径方向位置のスキャン、又は１つの不連続な半径方向位置のスキャンを含むことができる。加えて、試薬を検出チャンバ３５０へ移動するために用いられた回転ステップを検出のために続けることができ、ディスク３００を停止し、次いで検出のために再び回転させることができ、又はその組み合わせを行うことができる。
【０３００】
次いで、所期の反応及び検出スキームのために必要に応じて、ディスク３００の回転を続けることができる（ステップ６２０）。例えば、今や試薬が検出チャンバ３５０内に存在するので、検出チャンバ３５０を逆転写を開始するのに必要な温度まで加熱することができる（例えば４７℃）。必要に応じて、付加的な熱サイクリング、例えばＰＣＲなどに必要な加熱及び冷却サイクルを採用することができる。
【０３０１】
試料処理装置３００内の材料には種々の処理段（ステージ）において種々な力を加えることができる。図２６において報告された前記速度及び加速度スキームによって明らかなように、このような力は、試料処理装置３００の回転速度及び加速度プロフィール（例えば１平方秒当たりの回転数(revolutions/sec2)で報告された角加速度）を制御することによって、少なくとも部分的に制御することができる。いくつかの実施態様は下記のものを含む：
(i)   第１速度及び第１加速度。これらの速度及び加速度を用いて、試料処理装置上の１つ又は２つ以上の処理アレイ１００内の流体を計量することができ、そしてこれらのものは、流体をその試料処理装置上の任意の処理アレイの流体通路１２８内に移動させるには不十分である；
(ii)  第２速度及び第１加速度。これらの速度及び加速度を用いて、試料処理装置上の処理アレイ１００のうちの少なくとも１つのアレイの流体通路１２８内に流体を移動することができる（例えば下流側の隔膜弁１３２が開かれており、しかも弁チャンバ１３４内のベーパーロックが解除されている処理アレイ１００で、なお、下流側の隔膜弁１３２が開かれていない残りの処理アレイ１００の流体通路１２８内に流体が移動するのはなおも阻止される）；そして
(iii)  第３速度及び第２加速度。これらの速度及び加速度を用いて、試料処理装置上の全ての処理アレイ１００の流体通路１２８内に流体を移動することができる。
【０３０２】
いくつかの実施態様では、第１速度は約１０００ｒｐｍ以下、いくつかの実施態様では約９７５ｒｐｍ以下、いくつかの実施態様では約７５０ｒｐｍ以下、そしていくつかの実施態様では約５２５ｒｐｍ以下であってよい。いくつかの実施態様では、「第１速度」は実際には２つの不連続な速度、すなわち計量リザーバ１１８内に材料を移動するための１つの速度、及び次いで計量リザーバ１１８を過剰充填し、そして過剰分が廃棄物リザーバ１２０内に移動するのを可能にすることによって材料を計量するためのもう１つの速度を含むことができる。いくつかの実施態様では、第１の移送速度は約５２５ｒｐｍであってよく、そして第２の計量速度は約９７５ｒｐｍであってよい。双方は同じ加速度で生じることができる。
【０３０３】
いくつかの実施態様では、第１加速度は約７５回転／ｓｅｃ2以下、いくつかの実施態様では約５０回転／ｓｅｃ2以下、いくつかの実施態様では約３０回転／ｓｅｃ2以下、いくつかの実施態様では約２５回転／ｓｅｃ2以下、そしていくつかの実施態様では約２０回転／ｓｅｃ2以下であってよい。いくつかの実施態様において、第１加速度は約２４．４回転／ｓｅｃ2であってよい。
【０３０４】
いくつかの実施態様では、第２速度は約２０００ｒｐｍ以下、いくつかの実施態様では約１８００ｒｐｍ以下、いくつかの実施態様では約１５００ｒｐｍ以下、そしていくつかの実施態様では約１２００ｒｐｍ以下であってよい。
【０３０５】
いくつかの実施態様では、第２加速度は少なくとも約１５０回転／ｓｅｃ2、いくつかの実施態様では少なくとも約２００回転／ｓｅｃ2、そしていくつかの実施態様では少なくとも約２５０回転／ｓｅｃ2であってよい。いくつかの実施態様では、第２加速度は約２４４回転／ｓｅｃ2であってよい。
【０３０６】
いくつかの実施態様では、第３速度は少なくとも約３０００ｒｐｍ、いくつかの実施態様では少なくとも約３５００ｒｐｍ、いくつかの実施態様では少なくとも約４０００ｒｐｍ、そしていくつかの実施態様では少なくとも約４５００ｒｐｍであってよい。しかしいくつかの実施態様では、速度プロフィール及び加速度プロフィールがそれぞれの流体通路１２８内の毛管力を克服するのに十分である限り、第３速度は第２速度と同じであってよい。
【０３０７】
なお、図２６のプロセス６００はディスク３００上で一度に１つのレーン３０３内で採用することができ、或いは、図２６のプロセス６００に従って、１つ又は２つ以上のレーンを同時にローディングして処理することもできる点を留意されたい。
【０３０８】
本開示の下記実施態様は例示を意図したものであり、制限を意図したものではない。
【０３０９】
実施態様
実施態様１は、
検出チャンバを含む試料処理装置を用意し；
該試料処理装置を、回転軸を中心として回転させ；そして
該試料処理装置を回転させながら、該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定する
ことを含む、試料処理装置を処理する方法である。
【０３１０】
実施態様２は、該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定することが、試料の選択された体積が該検出チャンバ内に存在するかどうかを判定することを含む、実施態様１に記載の方法である。
【０３１１】
実施態様３は、該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定することが、試料及び試薬媒質の選択された総体積が該検出チャンバ内に存在するかどうかを判定することを含む、実施態様１に記載の方法である。
【０３１２】
実施態様４は、該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定することが、選択された位置で該検出チャンバに光学的に問い合わせることにより、該材料が該選択された位置に存在するかどうかを判定することを含む、実施態様１から３までのいずれかに記載の方法である。
【０３１３】
実施態様５は、該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定することが、試料の光学特性に関して該検出チャンバに光学的に問い合わせることにより、該試料が該検出チャンバ内に存在するかどうかを判定することを含む、実施態様１から４までのいずれかに記載の方法である。
【０３１４】
実施態様６は、該検出チャンバが、該回転軸の最も近くに配置された内側境界を含み、そして該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定することが、該検出チャンバの該内側境界に近接したガントリ位置で、該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、実施態様１から５までのいずれかに記載の方法である。
【０３１５】
実施態様７は、該検出チャンバに光学的に問い合わせることが、メニスカスに関して該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、実施態様４から６までのいずれかに記載の方法である。
【０３１６】
実施態様８は、該検出チャンバに光学的に問い合わせることが、
電磁信号を該検出チャンバ内に発し、そして
該電磁信号を該検出チャンバ内に発した後、該電磁信号の後方散乱反射を検出することによって、スキャンを得る
ことを含む、実施態様４から７までのいずれかに記載の方法である。
【０３１７】
実施態様９は、スキャンを得ることが：
該検出チャンバの第１バックグラウンド・スキャンを得、
該検出チャンバ内に試料を位置決めした後、該検出チャンバの第２スキャンを得、そして
該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとを比較することにより、該試料の選択された体積が該検出チャンバ内に配置されているかどうかを判定する
ことを含む、実施態様８に記載の方法である。
【０３１８】
実施態様１０は、該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとを比較することにより、該試料の選択された体積が該検出チャンバ内に配置されているかどうかを判定することは、該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとの間に閾値変化が存在するかどうかを判定することを含む、実施態様９に記載の方法である。
【０３１９】
実施態様１１は、さらに、ガントリ上の該試料処理装置に対して相対的に動作可能に位置決めされた光モジュールを用意することを含み、該検出チャンバに光学的に問い合わせることは、該回転軸に対する複数の半径方向位置で、該光モジュールによって該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、実施態様１０に記載の方法である。
【０３２０】
実施態様１２は、さらに、
該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとの間に閾値変化が見いだされる半径方向位置を判定し；そして
該半径方向位置を用いて、該検出チャンバ内に配置された該試料の体積を判定する
ことを含む、実施態様１１に記載の方法である。
【０３２１】
実施態様１３は、電磁信号の後方散乱反射を検出することによりスキャンを得ることは、ＦＡＭ光チャネルを使用して行われる、実施態様８から１２までのいずれかに記載の方法である。
【０３２２】
実施態様１４は、光学的に問い合わせることが、
電磁信号を該検出チャンバ内に発し、そして
該電磁信号を該検出チャンバ内に発した後、該検出チャンバ内の材料によって発せられた蛍光を検出することによって、スキャンを得る
ことを含む、実施態様４から７までのいずれかに記載の方法である。
【０３２３】
実施態様１５は、スキャンを得ることが、
該検出チャンバの第１バックグラウンド・スキャンを得、
該検出チャンバ内に試料を位置決めした後、該検出チャンバの第２スキャンを得、そして
該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとを比較することにより、該試料の選択された体積が該検出チャンバ内に配置されているかどうかを判定する
ことを含む、実施態様１４に記載の方法である。
【０３２４】
実施態様１６は、該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとを比較することにより、該試料の選択された体積が該検出チャンバ内に配置されているかどうかを判定することは、該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとの間に蛍光の閾値変化が存在するかどうかを判定することを含む、実施態様１５に記載の方法である。
【０３２５】
実施態様１７は、さらに、ガントリ上の該試料処理装置に対して相対的に動作可能に位置決めされた光モジュールを用意することを含み、該検出チャンバに問い合わせることは、該回転軸に対する複数の半径方向位置で、該光モジュールによって該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、実施態様１６に記載の方法である。
【０３２６】
実施態様１８は、さらに、
該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとの間に蛍光の閾値変化が見いだされる半径方向位置を判定し；そして
該半径方向位置を用いて、該検出チャンバ内に存在する該試料の体積を判定する
ことを含む、実施態様１７に記載の方法である。
【０３２７】
実施態様１９は、さらに、該検出チャンバを加熱することを含み、
該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定することが、該検出チャンバを加熱しながら行われる、実施態様１から１８までのいずれかに記載の方法である。
【０３２８】
実施態様２０は、光学的に問い合わせることが、
電磁信号を該検出チャンバ内に第１波長で発し、そして
該電磁信号を該検出チャンバ内に第１波長で発した後、該検出チャンバから第２波長で発せられた電磁信号を検出する
ことを含む、実施態様４から１９までのいずれかに記載の方法である。
【０３２９】
実施態様２１は、材料が、被分析試料と試薬媒質とを含み、そして該検出チャンバに光学的に問い合わせることは、該検出チャンバ内の該試料及び該試薬媒質のうちの少なくとも一方の光学特性に関して該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、実施態様４から２０までのいずれかに記載の方法である。
【０３３０】
実施態様２２は、さらに、ガントリ上の該試料処理装置に対して相対的に動作可能に位置決めされた光モジュールを用意することを含み、該検出チャンバに光学的に問い合わせることは、所定のガントリ位置に配置された該光モジュールによって該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、実施態様４から２１までのいずれかに記載の方法である。
【０３３１】
実施態様２３は、さらに、ガントリ上の該試料処理装置に対して相対的に動作可能に位置決めされた光モジュールを用意することを含み、該検出チャンバに光学的に問い合わせることは、複数のガントリ位置で該光モジュールによって該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、実施態様４から２１までのいずれかに記載の方法である。
【０３３２】
実施態様２４は、複数のガントリ位置のそれぞれは材料量と関連しており、そしてさらに：
ガントリ位置で閾値信号を検出し；そして
該ガントリ位置を該検出チャンバ内に存在する材料量に相関させる
ことを含む、実施態様２３に記載の方法である。
【０３３３】
実施態様２５は、該複数のガントリ位置は、検出チャンバ内に該回転軸に対して種々異なる半径方向位置を含む、実施態様２３又は２４に記載の方法である。
【０３３４】
実施態様２６は、第１ガントリ位置が第２ガントリ位置の半径方向外側に向かって位置決めされている、実施態様２３から２５までのいずれかに記載の方法である。
【０３３５】
実施態様２７は、該光モジュールが多重蛍光検出のために形成されている、実施態様１１又は１２，１７又は１８，及び２２から２６までのいずれかに記載の方法である。
【０３３６】
実施態様２８は、該試料処理装置が複数の検出チャンバを含み、該検出チャンバに光学的に問い合わせることが、該試料処理装置を回転させながら該複数の検出チャンバのうちの少なくとも１つに光学的に問い合わせることを含む、実施態様１から２７までのいずれかに記載の方法である。
【０３３７】
実施態様２９は、該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定しながら、該試料処理装置を回転させると、該検出チャンバ内に存在する任意の材料を、該回転軸から最も遠くに位置する該検出チャンバ内の位置へ押し動かすことになる、実施態様１から２８までのいずれかに記載の方法である。
【０３３８】
実施態様３０は、該検出チャンバが、該回転軸から最も遠くに位置決めされた外側境界を含み、該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定しながら、該試料処理装置を回転させると、該検出チャンバ内に存在する任意の材料を、該検出チャンバの該外側境界に向かって押し動かすことになる、実施態様１から２９までのいずれかに記載の方法である。
【０３３９】
実施態様３１は、該試料処理装置が、
インプット・チャンバと、
検出チャンバと、
該インプット・チャンバと該検出チャンバとを流体的にカップリングするように位置決めされたチャネルと
を含む処理アレイを含み、
そしてさらに：
該試料処理装置の該インプット・チャンバ内に試料を位置決めし；
該試料処理装置を回転軸を中心として回転させることにより、該試料を該検出チャンバに移動させる
ことを含む、実施態様１から３０までのいずれかに記載の方法である。
【０３４０】
実施態様３２は、該試料処理装置がさらに、該チャネル内に位置決めされた弁を含んでいて、該インプット・チャンバと該検出チャンバとが、該弁が閉じられているときには該弁を介して流体連通されず、そして該弁が開いている時には該チャネルを介して流体連通されるようになっており、そしてさらに該弁を開くことを含み、該検出チャンバに該試料を移動するために該試料処理装置を回転軸を中心として回転させることは、該弁を開いた後に行われる、実施態様３１に記載の方法である。
【０３４１】
実施態様３３は、該検出チャンバに該試料を移動するために該試料処理装置を回転軸を中心として回転させることが、試料の選択された量を該検出チャンバへ計量供給することを含む、実施態様３１又は３２に記載の方法である。
【０３４２】
実施態様３４は、該検出チャンバに該試料を移動するために該試料処理装置を回転軸を中心として回転させることが、該検出チャンバへ試薬媒質を移動することを含む、実施態様３１から３３までのいずれかに記載の方法である。
【０３４３】
実施態様３５は、該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定することが、該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、実施態様１から３４までのいずれかに記載の方法である。
【０３４４】
実施態様３６は、
検出チャンバを含む試料処理装置を用意し；
該試料処理装置を、回転軸を中心として回転させ；そして
試料の光学特性に関して該検出チャンバに光学的に問い合わせることにより、該試料が該検出チャンバ内に存在するかどうかを判定する
ことを含み、光学的に問い合わせることが該試料処理装置を回転させながら行われる、試料処理装置を処理する方法である。
【０３４５】
実施態様３７は、該検出チャンバは該試料処理装置内の処理アレイの一部を形成し、そしてさらに、該試料処理装置の該処理アレイ内に試料を位置決めすることを含む、実施態様３６に記載の方法である。
【０３４６】
実施態様３８は、該試料処理装置を回転軸を中心として回転させると、該試料が該検出チャンバに移動することになる、実施態様３６に記載の方法である。
【０３４７】
実施態様３９は、
インプット・チャンバと、
検出チャンバと、
該インプット・チャンバと該検出チャンバとを流体的にカップリングするように位置決めされたチャネルと
を含む処理アレイを含む試料処理装置を用意し；
該試料処理装置の該処理アレイの該インプット・チャンバ内に試料を位置決めし；
該試料処理装置を回転軸を中心として回転させることにより、該試料を該検出チャンバに移動し；
該試料処理装置を回転させることにより該試料を該検出チャンバに移動した後、試料の光学特性に関して該検出チャンバに光学的に問い合わせることにより、該試料が該検出チャンバに移動したかどうかを判定し；そして、
該検出チャンバに光学的に問い合わせながら、該試料処理装置を回転させる
ことを含む、試料処理装置を処理する方法である。
【０３４８】
実施態様４０は、該試料処理装置がさらに、該チャネル内に位置決めされた弁を含んでいて、該インプット・チャンバと該検出チャンバとが、該弁が閉じられているときには該弁を介して流体連通されず、そして該弁が開いている時には該チャネルを介して流体連通されるようになっており、そしてさらに該弁を開くことを含み、該検出チャンバに該試料を移動するために該試料処理装置を回転軸を中心として回転させることは、該弁を開いた後に行われる、実施態様３９に記載の方法である。
【０３４９】
実施態様４１は、該検出チャンバに該試料を移動するために該試料処理装置を回転軸を中心として回転させることが、試料の選択された量を該検出チャンバへ計量供給することを含む、実施態様３９又は４０に記載の方法である。
【０３５０】
実施態様４２は、該検出チャンバに該試料を移動するために該試料処理装置を回転軸を中心として回転させることが、該検出チャンバへ試薬媒質を移動することを含む、実施態様３９から４１までのいずれかに記載の方法である。
【０３５１】
実施態様４３は、該検出チャンバに光学的に問い合わせながら、該試料処理装置を回転させると、該検出チャンバ内に存在する任意の材料を、該回転軸から最も遠くに位置する該検出チャンバ内の位置へ押し動かすことになる、実施態様３９から４２までのいずれかに記載の方法である。
【０３５２】
実施態様４４は、該検出チャンバが、該回転軸から最も遠くに位置決めされた外側境界を含み、該検出チャンバに光学的に問い合わせながら、該試料処理装置を回転させると、該検出チャンバ内に存在する任意の材料を、該検出チャンバの該外側境界に向かって押し動かすことになる、実施態様３９から４３までのいずれかに記載の方法である。
【０３５３】
実施態様４５は、該試料処理装置が該回転ステップ間に回転を停止されないように、該第１回転ステップから該第２回転ステップまで連続して回転させられる、実施態様３９から４４までのいずれかに記載の方法である。
【０３５４】
実施態様４６は、該検出チャンバに光学的に問い合わせることが、メニスカスに関して該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、実施態様３９から４５までのいずれかに記載の方法である。
【０３５５】
実施態様４７は、該検出チャンバに光学的に問い合わせることが、
電磁信号を該検出チャンバ内に発し、そして
該電磁信号を該検出チャンバ内に発した後、該電磁信号の後方散乱反射を検出することによって、スキャンを得る
ことを含む、実施態様３９から４６までのいずれかに記載の方法である。
【０３５６】
実施態様４８は、スキャンを得ることが：
該試料を該検出チャンバへ移動するために該試料処理装置を回転させる前に、該検出チャンバの第１バックグラウンド・スキャンを得、
該試料を該検出チャンバへ移動するために該試料処理装置を回転させた後で、該検出チャンバの第２スキャンを得、そして
該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとを比較することにより、該試料の選択された体積が該検出チャンバ内に配置されているかどうかを判定する
ことを含む、実施態様４７に記載の方法である。
【０３５７】
実施態様４９は、該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとを比較することにより、該試料の選択された体積が該検出チャンバ内に配置されているかどうかを判定することが、該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとの間に閾値変化が存在するかどうかを判定することを含む、実施態様４８に記載の方法である。
【０３５８】
実施態様５０は、さらに、該試料処理装置に対して相対的に動作可能に位置決めされた光モジュールを用意することを含み、該検出チャンバに光学的に問い合わせることは、該回転軸に対する複数の半径方向位置で、該光モジュールによって該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、実施態様４９に記載の方法である。
【０３５９】
実施態様５１は、さらに：
該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとの間に閾値変化が見いだされる半径方向位置を判定し；そして
該半径方向位置を用いて、該検出チャンバ内に存在する試料の量を判定する
ことを含む、実施態様５０に記載の方法である。
【０３６０】
実施態様５２は、電磁信号の後方散乱反射を検出することによりスキャンを得ることは、ＦＡＭ光チャネルを使用して行われる、実施態様４７から５１までのいずれかに記載の方法である。
【０３６１】
実施態様５３は、光学的に問い合わせることが、
電磁信号を該検出チャンバ内に発し、そして
該電磁信号を該検出チャンバ内に発した後、該検出チャンバ内の材料によって発せられた蛍光を検出することによって、スキャンを得る
ことを含む、実施態様３９から４６までのいずれかに記載の方法である。
【０３６２】
実施態様５４は、スキャンを得ることが：
該試料を該検出チャンバへ移動するために該試料処理装置を回転させる前に、該検出チャンバの第１バックグラウンド・スキャンを得、
該試料を該検出チャンバへ移動するために該試料処理装置を回転させた後で、該検出チャンバの第２スキャンを得、そして
該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとを比較することにより、該試料の選択された体積が該検出チャンバ内に配置されているかどうかを判定する
ことを含む、実施態様５３に記載の方法である。
【０３６３】
実施態様５５は、該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとを比較することにより、該試料の選択された体積が該検出チャンバ内に存在するどうかを判定することが、該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとの間に蛍光の閾値変化が存在するかどうかを判定することを含む、実施態様５４に記載の方法である。
【０３６４】
実施態様５６は、該試料処理装置に対して相対的に動作可能に位置決めされた光モジュールを用意することを含み、該検出チャンバに光学的に問い合わせることは、該回転軸に対する複数の半径方向位置で、該光モジュールによって該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、実施態様５５に記載の方法である。
【０３６５】
実施態様５７は、さらに：
該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとの間に蛍光の閾値変化が見いだされる半径方向位置を判定し；そして
該半径方向位置を用いて、該検出チャンバ内に存在する試料の量を判定する
ことを含む、実施態様５６に記載の方法である。
【０３６６】
実施態様５８は、さらに、該検出チャンバを加熱することを含み、
該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定することが、該検出チャンバを加熱しながら行われる、実施態様３９から５７までのいずれかに記載の方法である。
【０３６７】
実施態様５９は、光学的に問い合わせることが、
電磁信号を該検出チャンバ内に第１波長で発し、そして
該電磁信号を該検出チャンバ内に第１波長で発した後、該検出チャンバから第２波長で発せられた電磁信号を検出する
ことを含む、実施態様３８から５８までのいずれかに記載の方法である。
【０３６８】
実施態様６０は、試料が、被分析試料と試薬媒質とを含み、そして該検出チャンバに光学的に問い合わせることは、該検出チャンバ内の該試料及び該試薬媒質のうちの少なくとも一方の光学特性に関して該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、実施態様３９から５９までのいずれかに記載の方法である。
【０３６９】
実施態様６１は、さらに、ガントリ上の該試料処理装置に対して相対的に動作可能に位置決めされた光モジュールを用意することを含み、該検出チャンバに光学的に問い合わせることは、所定のガントリ位置に配置された該光モジュールによって該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、実施態様３９から６０までのいずれかに記載の方法である。
【０３７０】
実施態様６２は、さらに、ガントリ上の該試料処理装置に対して相対的に動作可能に位置決めされた光モジュールを用意することを含み、該検出チャンバに光学的に問い合わせることは、複数のガントリ位置で該光モジュールによって該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、実施態様３９から６１までのいずれかに記載の方法である。
【０３７１】
実施態様６３は、複数のガントリ位置のそれぞれは材料量と関連しており、そしてさらに：
ガントリ位置で閾値信号を検出し；そして
該ガントリ位置を該検出チャンバ内に存在する材料量に相関させる
ことを含む、実施態様６２に記載の方法である。
【０３７２】
実施態様６４は、該複数のガントリ位置は、検出チャンバ内に該回転軸に対して種々異なる半径方向位置を含む、実施態様６２又は６３に記載の方法である。
【０３７３】
実施態様６５は、第１ガントリ位置が第２ガントリ位置の半径方向外側に向かって位置決めされている、実施態様６２から６４までのいずれかに記載の方法である。
【０３７４】
実施態様６６は、該光モジュールが多重蛍光検出のために形成されている、実施態様５０又は５１，５６又は５７，及び６１から６５までのいずれかに記載の方法である。
【０３７５】
実施態様６７は、さらに、該検出チャンバ内に存在する試料量を判定するために、該検出チャンバに光学的に問い合わせることを含む、実施態様３９から６６までのいずれかに記載の方法である。
【０３７６】
実施態様６８は、該試料処理装置は複数の処理アレイと複数の検出チャンバとを含み、該検出チャンバに光学的に問い合わせることが、該試料処理装置を回転させながら複数の検出チャンバのうちの少なくとも１つに光学的に問い合わせることを含む、実施態様３９から６７までのいずれかに記載の方法である。
【０３７７】
実施態様６９は、
インプット・チャンバと、
検出チャンバと、
該インプット・チャンバと該検出チャンバとを流体的にカップリングするように位置決めされたチャネルと
を含む処理アレイを含む試料処理装置を用意し；
該試料処理装置の少なくとも１つの処理アレイの該インプット・チャンバ内に試料を位置決めし；
該試料処理装置を回転軸を中心として回転させることにより、該試料を該検出チャンバに移動し；
該試料処理装置を回転させることにより該試料を該検出チャンバに移動する前に、該処理アレイの該検出チャンバに光学的に問い合わせることにより、第１バックグラウンド・スキャンを得；
該試料処理装置を回転させることにより該試料を該検出チャンバに移動した後、該処理アレイの該検出チャンバに光学的に問い合わせ；
該検出チャンバに光学的に問い合わせながら、該試料処理装置を回転軸を中心として回転させることにより、該第２スキャンを得；そして
該第１バックグラウンド・スキャンと該２スキャンとを比較することにより、該第１バックグラウンド・スキャンと該第２スキャンとの間に閾値変化が存在するかどうかを判定する
ことを含む、試料処理装置を処理する方法である。
【０３７８】
実施態様７０は、該検出チャンバに光学的に問い合わせることにより第１バックグラウンド・スキャンを生成し、そして該検出チャンバに光学的に問い合わせることにより第２スキャンを生成することが、同じ温度で行われる、実施態様６９に記載の方法である。
【０３７９】
実施態様７１は、
検出チャンバを含む試料処理装置と；
該試料処理装置を該回転軸を中心として回転させるように形成されたモータと；
該試料処理装置に対して動作可能に位置決めされた光モジュールと
を含み、該光モジュールが、該試料処理装置の検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定するように形成されている、試料処理装置を処理するためのシステムである。
【０３８０】
実施態様７２は、光モジュールが、モータが該試料処理装置を回転軸を中心として回転させながら、該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定するように形成されている、実施態様７１に記載のシステムである。
【０３８１】
実施態様７３は、該光モジュールは複数の光チャネルを含んでおり、そして該光チャネルのうちの少なくとも１つが、該試料処理装置の該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定するように形成されている、実施態様７１又は７２に記載のシステムである。
【０３８２】
実施態様７４は、該試料処理装置がさらに、
インプット・チャンバと、
該インプット・チャンバと該検出チャンバとを流体的にカップリングするように位置決めされたチャネルと
を含む、実施態様７１から７３までのいずれかに記載のシステムである。
【０３８３】
実施態様７５は、該試料処理装置がさらに、該チャネル内に位置決めされた弁を含んでいて、該弁が閉じられているときには、該インプット・チャンバと該検出チャンバとが該弁を介して流体連通しておらず、そして該弁が開いている時には該インプット・チャンバと該検出チャンバとが該チャネルを介して流体連通している、実施態様７４に記載のシステムである。
【０３８４】
実施態様７６は、該インプット・チャンバは、
試料の選択された量を該検出チャンバへ計量供給するように形成された計量チャンバを含む、実施態様７４又は７５に記載のシステムである。
【０３８５】
実施態様７７は、該光モジュールが、ガントリを介して該試料処理装置に対して相対的に動作可能に位置決めされており、そして該光モジュールは、回転軸に対して複数のガントリ位置で位置決めされるように形成されており、さらに、該複数のガントリ位置で該検出チャンバに光学的に問い合わせるように形成されている、実施態様７１から７６までのいずれかに記載のシステムである。
【０３８６】
実施態様７８は、該複数のガントリ位置が、該回転軸に対して該検出チャンバ内の種々異なる半径方向位置に対応する、実施態様７７に記載のシステムである。
【０３８７】
実施態様７９は、第１ガントリ位置が第２ガントリ位置の半径方向外側に向かって位置決めされている、実施態様７７又は７８に記載のシステムである。
【０３８８】
実施態様８０は、該光モジュールが、ガントリを介して該試料処理装置に対して相対的に動作可能に位置決めされており、そして該光モジュールは、回転軸に対して所定のガントリ位置で位置決めされるように形成されており、さらに、該所定のガントリ位置で検出チャンバに光学的に問い合わせるように形成されている、実施態様７１から７６までのいずれかに記載のシステムである。
【０３８９】
実施態様８１は、該検出チャンバが、該回転軸の最も近くに配置された内側境界を含み、そして該光モジュールが、該検出チャンバの該内側境界に近接したガントリ位置で、該検出チャンバに光学的に問い合わせるように形成されている、実施態様８０に記載のシステムである。
【０３９０】
実施態様８２は、該光モジュールが、該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定するために、該検出チャンバに光学的に問い合わせるように形成されている、実施態様７１から８１までのいずれかに記載のシステムである。
【０３９１】
実施態様８３は、該光モジュールが多重蛍光検出のために形成されている、実施態様７１から８２までのいずれかに記載のシステムである。
【０３９２】
実施態様８４は、該光モジュールが、
電磁信号を該検出チャンバ内に発し、そして
該電磁信号の後方散乱反射を検出する
ことによって、該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定するように形成されている、実施態様７１から８３までのいずれかに記載のシステムである。
【０３９３】
実施態様８５は、該光モジュールが、
電磁信号を該検出チャンバ内に発し、そして
該検出チャンバ内の材料によって発せられた蛍光を検出する
ことによって、該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定するように形成されている、実施態様７１から８４までのいずれかに記載のシステムである。
【０３９４】
実施態様８６は、該光モジュールが、
電磁信号を該検出チャンバ内に第１波長で発し、そして
該電磁信号を該検出チャンバ内に第１波長で発した後、該検出チャンバから第２波長で発せられた電磁信号を検出する
ことによって、該検出チャンバ内に材料の選択された体積が存在するかどうかを判定するように形成されている、実施態様７１から８５までのいずれかに記載のシステムである。
【０３９５】
実施態様８７は、該光モジュールがさらに、該検出チャンバ内に存在する材料の量を判定するように形成されている、実施態様７１から８６までのいずれかに記載のシステムである。
【０３９６】
下記実施例は本開示の例示を意図したものであり、制限を意図したものではない。
【実施例】
【０３９７】
例１
例１はディスク（Channel Development Disk）の検出チャンバ内で直接に試料（流体）検出することを実証した。
材料：
試料：ウイルス、クラミジア、マイコプラズマ、及びウレアプラズマのためのCopan Universal Transport Medium (ＵＴＭ）、３．０ｍＬ管、部品番号330C、ロット39P505 (Copan Diagnostics, Murrietta, GA）
【０３９８】
設備：
St. Paul, MNの3Mから入手可能な、上記し図２３に示されたChannel Development Diskを試料処理装置又は「ディスク」としてこの例で使用した。
St. Paul, MNの3Mから入手可能なIntegrated Cycler Model 3954を試料処理システム又は器具(“instrument”）として、Channel Development Diskとともにこの例で使用した。この器具はＦＡＭモジュール（青色ＬＥＤ、４７５ｎｍ励起フィルタ、５２０ｎｍ検出フィルタ）を含有した。
【０３９９】
Channel Development Disk上の試料流体検出分析のための手順
１．  空のChannel Development DiskをIntegrated Cycler器具に加えた。
２．  図１４に関して上述した方法に従ってレーザーホーミングを実施した。
３．  ＦＡＭモジュールを使用して、全ての検出チャンバのバックグラウンド・スキャンを実施した。初期ガントリ＝４０００〜最終ガントリ＝８０００；ステップ・サイズ＝１００；セットポイント温度＝２５℃。
４．  ディスクを停止し、器具からディスクを取り出した。
５．  種々の量のＵＴＭ試料をディスク上の異なるレーンに添加した：
ａ．  レーン５：５μＬ輸送培地
ｂ．  レーン６：１０μＬ輸送培地
ｃ．  レーン７：１５μＬ輸送培地
ｄ．  レーン８：２０μＬ輸送培地
６．  ローディングされたディスクを器具上に戻した。
７．  再び図１４に関連して上述した方法に従って、レーザーホーミングを実施した。
８．  下記回転スキーム、すなわち下記の５サイクルに従って、ディスクの回転を介して検出チャンバ内に流体をローディングした：
ａ．  ２４４回転／ｓｅｃ2の加速度で４５００ｒｐｍまで加速した。
ｂ．  ４５００ｒｐｍで１秒間保持した。
ｃ．  ２４４回転／ｓｅｃ2の減速度で７５０ｒｐｍまで減速した。
ｄ．  ７５０ｒｐｍで１秒間保持した。
９．  ＦＡＭモジュールを使用して、試料検出スキャンを実施した。初期ガントリ＝４０００〜最終ガントリ＝９０００；ステップ・サイズ＝１００；セットポイント温度＝２５℃
図２７参照：レーン＃５の検出チャンバ内に５μＬのＵＴＭ
図２８参照：レーン＃６の検出チャンバ内に１０μＬのＵＴＭ
図２９参照：レーン＃７の検出チャンバ内に１５μＬのＵＴＭ
図３０参照：レーン＃８の検出チャンバ内に２０μＬのＵＴＭ
【０４００】
図２７〜図３０は、それぞれ５μＬ、１０μＬ，１５μＬ、及び２０μＬの試料に対するメニスカス検出結果を示している。プロットのそれぞれは、後方散乱強度（任意単位）対ガントリ位置のスキャンであり、ガントリは内方に向かって半径方向に移動するので、ガントリ位置は、ガントリが半径方向外側位置から半径方向内側位置へ移動されるのに伴って増大する。メニスカスは励起光ビームを屈折させ、後方散乱強度を低下させた。このことはガントリ位置６０００〜７０００の間の下落として現れた。最大且つ最も信頼性高い速度値はＦＡＭモジュールにおいて取得された。下落規模はバックグラウンド・スキャン値から１０〜１５％変動した。図２７に示された５μＬの試料結果は、このような低い流体レベルでは、メニスカスを信頼性高く検出できないことを示唆した。しかし１０μＬ，１５μＬ及び２０μＬの試料流体レベルでは、メニスカスを検出することができる。
【０４０１】
例２
例２では、ディスク（Moderate Complexity Disk）内で１０μＬの試料を自動的に検出するための最適なガントリ位置及び閾値を判定した。
材料：
試料：ウイルス、クラミジア、マイコプラズマ、及びウレアプラズマのためのCopan Universal Transport Medium (ＵＴＭ）、３．０ｍＬ管、部品番号330C、ロット39P505 (Copan Diagnostics, Murrietta, GA）
【０４０２】
設備：
St. Paul, MNの3M Companyから入手可能な、ＦＡＭモジュール（青色ＬＥＤ、４７５ｎｍ励起フィルタ、５２０ｎｍ検出フィルタ）を含有するIntegrated Cycler 器具、Model 3954、及びSt. Paul, MNの3M Companyから製品番号3958として入手可能な、図１６〜図２２に示された上記２つの「Moderate Complexity Disks」を試料処理装置又は「ディスク」としてこの例で使用した。「試料有り」の事例を表す第１ディスクには、レーン１〜８の試料ポートに５０μＬのＵＴＭをローディングした。「試料無し」の事例を表す第２ディスクには、いかなる材料もローディングしなかった。両ディスクを下記手順によって等しく処理した：
１．  Integrated Cycler 器具上にディスクを置いた。
２．  計量を実施した：２４．４回転／ｓｅｃ2の加速度で５２５ｒｐｍでディスクを回転させ、５秒間保持し、次いで２４．４回転／ｓｅｃ2の加速度で９７５ｒｐｍでディスクを回転させ、そして５秒間保持した。
３．  図１４に示された上記プロセスに従って、レーザーホーミングを実施した。使用したレーザーは、日本国東京在Sony Corporationから入手可能な高出力密度レーザーダイオード、部品番号SLD323Vであった。
４．  ＦＡＭモジュールを使用して、ガントリ位置（初期ガントリ＝４０００，最終ガントリ＝９０００，ステップ・サイズ＝１００）の関数としての検出チャンバのバックグラウンド・スキャンを実施した。
５．  モータを停止し、そして図１２に示された上記プロセスに従って、８００ミリワット（ｍＷ）で２秒に１つのレーザーパルスを用いて試料弁を開いた。
６．  ２４．４回転／ｓｅｃ2の加速度で１８００ｒｐｍでディスクを回転させることにより検出チャンバに試料を移送し、そして１０秒間保持した。
７．  ＦＡＭモジュールを使用して、ガントリ位置（初期ガントリ＝４０００，最終ガントリ＝９０００，ステップ・サイズ＝１００）の関数として検出チャンバをスキャンした。
【０４０３】
各ディスク上の各検出チャンバに対して、バックグラウンドからの信号のパーセント変化率をＦＡＭモジュールのためのガントリ位置の関数として計算した。種々異なるガントリ位置におけるデータの一部が下記第１表に示されている。ディスク１上のそれぞれの検出チャンバ（試料有り）は、ガントリ位置５９００に最大の信号変化を有した。ディスク２上のそれぞれの検出チャンバ（試料無し）の、ガントリ位置５９００におけるパーセント変化率は無視し得るほど僅かであり、そればかりか、全てのガントリ位置においてパーセント変化率は無視し得るほど僅かであった。各ディスクからのデータの平均及び標準偏差を計算し、下記第１表及び第２表に示す。
【０４０４】
【表３】
2014517293.tif 000005
【０４０５】
【表４】
2014517293.tif 000006
【０４０６】
上記のデータは、試料有りディスクと試料無しディスクとの差が著しいことを示している。ディスク１に対して、ガントリ位置５９００におけるパーセント変化率の平均値から３つの標準偏差を差し引くことにより、最適ガントリ位置５９００における臨床検査試料の存在を自動的に検出するための閾値を計算した。計算された閾値は、１２．２９８−（３×１．８１４）＝６．８５であった。
【０４０７】
例３
例３は、蛍光試薬マスターミックスを用いてディスク（Moderate Complexity Disk）上の２つの異なる流体検出アプローチを実証した。
材料：
試料：ウイルス、クラミジア、マイコプラズマ、及びウレアプラズマのためのCopan Universal Transport Medium (ＵＴＭ）、３．０ｍＬ管、部品番号330C、ロット39P505 (Copan Diagnostics, Murrietta, GA）
試薬マスターミックス：Applied Biosystems (Foster City, CA) １０×ＰＣＲ緩衝剤、P/N 4376230、ロット番号 1006020を、ヌクレアーゼ非含有水で１ｘに希釈し、ROX Reference 色素（Invitrogen (Carlsbad, CA) P/N 12223-012、ロット番号786140でスパイクした。最終色素濃度は８００ｎＭであった。
【０４０８】
設備：
St. Paul, MNの3M Companyから製品番号3958として入手可能な、図１６〜図２２に示された「Moderate Complexity Disks」を試料処理装置又は「ディスク」としてこの例で使用した。
St. Paul, MNの3M Companyから入手可能な、ＦＡＭモジュール(例１及び例２参照）及びＣＦＲ６１０モジュール（黄色ＬＥＤ，５８０ｎｍ励起フィルタ、及び６１０ｎｍ発光フィルタ）を含有するIntegrated Cycler Model 3954を試料処理システム又は「器具」としてこの例で使用した。
【０４０９】
Moderate Complexity Disk上の試料及び総流体の検出のための手順：
１．  下記の手法でディスクの各レーンをローディングした。
【０４１０】
【表５】
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２．  ローディングされたディスクを器具上に位置決めした。
３．  試料流体及び試薬流体（１０μＬ試料＋４０μＬ試薬）を計量リザーバ内に、下記手順により計量供給した：２４．４回転／ｓｅｃ2の加速度で５２５ｒｐｍでディスクを回転させ、５秒間保持し、次いで２４．４回転／ｓｅｃ2の加速度で９７５ｒｐｍでディスクを回転させ、そして５秒間保持した。
４．  図１４に示された上記プロセスに従って、レーザーホーミングを実施した。使用したレーザーは、日本国東京在Sony Corporationから入手可能な高出力密度レーザーダイオード、部品番号SLD323Vであった。
５．  ＦＡＭモジュールを使用して、ガントリ位置（初期ガントリ＝４０００，最終ガントリ＝９０００，ステップ・サイズ＝１００）の関数としての検出チャンバのバックグラウンド・スキャンを実施した。
６．  モータを停止し、そして図１２に示された上記プロセスに従って、８００ミリワット（ｍＷ）で２秒に１つのレーザーパルスを用いて試料隔膜弁を開いた。
７．  ２４．４回転／ｓｅｃ2の加速度で１８００ｒｐｍでディスクを回転させることにより検出チャンバにＵＴＭ試料を移送し、そして１０秒間保持した。
８．  ＦＡＭモジュールを使用して、ガントリ位置（初期ガントリ＝４０００，最終ガントリ＝９０００，ステップ・サイズ＝１００）の関数として検出チャンバをスキャンした。
９．  モータを停止し、そして図１２に関して上記したプロセスに従って、８００ミリワット（ｍＷ）で２秒に１つのレーザーパルスを用いて試料隔膜弁を開いた。
１０．  ２４４回転／ｓｅｃ2の加速度で２２５０ｒｐｍでディスクを回転させることにより検出チャンバにＰＣＲ緩衝剤＋ＲＯＸ試薬を移送し、そして１０秒間保持した。
１１．  ＦＡＭ６１０モジュールを使用して、ガントリ位置（初期ガントリ＝４０００，最終ガントリ＝９０００，ステップ・サイズ＝１００）の関数として検出チャンバをスキャンした。
【０４１１】
アプローチ１：ＦＡＭモジュールを使用した試料だけのメニスカス検出
試料を検出チャンバへ移送した(ステップ７）後、ステップ８において収集されたデータを用いて、ガントリ位置５９００におけるメニスカス・レベルの後方散乱強度のパーセント変化率を計算した。例２において判定された、検出チャンバ内の試料の存在を自動的に検出するための閾値６．８５を、第４表に示されたパーセント変化率結果に適用した。第４表の結果によって示すように、検出チャンバ内の試料の有無を正確に判定した。
【０４１２】
【表６】
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【０４１３】
アプローチ２：ＣＦＲ６１０モジュールを使用した総流体検出（試料＋試薬）
ステップ１１から取得されたＣＦＲ６１０モジュールに対するデータを、総流体レベル検出のために処理した。この場合、信号は緩衝剤中のＲＯＸ色素からの蛍光であった。試料だけの検出チャンバ及び空の検出チャンバ内には信号はなかった。試薬だけ（ＰＣＲ緩衝剤＋ＲＯＸ）から検出された信号は、試料＋試薬の事例と比較してより高いピークに、より低いガントリ位置で達した。なぜならば、１０μＬの試料の希釈効果が４０μＬの緩衝剤に加えられ、そしてより大きい体積が検出チャンバの内縁部のより近くに達するからである。図３１はこの例を示しており、例えば検出チャンバ１及び７と比較して検出チャンバ３及び５において増加率が大きいことを明らかにしている。レーン２，４，６及び８はそれぞれレーン１，３，５及び７の複製であるため、図３１では省いた。
【０４１４】
（ｉ）ＰＣＲ緩衝剤＋ＲＯＸ、又は（ｉｉ）ＰＣＲ緩衝剤＋ＲＯＸ及び試料を含有する検出チャンバを備えた一連のディスクを使用して、例２と同様のプロセスに従って、試薬チャンバ対試薬＋試料チャンバの事例を線引きするための最適ガントリ位置及び閾値を判定した。最適ガントリ位置は、試薬だけのチャンバと試薬＋試料のチャンバとの間に信号の最大差があった位置として判定された。最適なガントリ位置は７６００と判定され、そして閾値は１３９８％と判定された。ガントリ位置７６００において、そして閾値１３９８％を用いて、検出チャンバ３及び４内の総流体量５０μＬの存在を正確に検出した。１０μＬの試料（ＵＴＭ）だけを含有する検出チャンバ１＆２；４０μＬの試薬（ＰＣＲ緩衝剤＋ＲＯＸ）だけを含有する検出チャンバ３＆４；及び空の検出チャンバ７＆８、これら全てはパーセント変化値が１３９８閾値未満であり、従ってこれらは正しい総流体レベルを有していないものとみなされた。第５表は、ガントリ位置＝７６００を用いて、例３におけるディスクに総流体レベル検出アプローチを適用した結果を示している。
【０４１５】
【表７】
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【０４１６】
上述し、図示した実施態様は一例として示されるに過ぎず、本開示の概念及び原理に制限を加えるものとしては意図されていない。このようなものとして、エレメント及びこれらの構成及び配置関係の変更が、本開示の思想及び範囲を逸脱することなしに可能であることは、当業者には明らかである。
【０４１７】
本明細書中に示された全ての参考文献及び刊行物は参照することによりそれらの全体が本開示内容に明示的に組み入れられる。
【０４１８】
本開示の種々の特徴及び態様が下記特許請求の範囲に示される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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