(57)【要約】サンプル材料を処理するための装置、方法、およびシステムを開示する。本発明は、矩形アレイに配列されたウェルを含む、標準マイクロタイタープレートシステム、方法、プロトコルなどと、回転サンプル処理装置およびシステムとのかけ橋を提供することができ、使用者が、その、より高度なサンプル処理装置の急速処理の利点を得るのを可能にする。サンプル処理装置（１０）は、好ましくは、典型的には形状が矩形である、より普通のマイクロタイタープレートとともに使用するために設計された機器との本発明によるサンプル処理装置の適合性を改良するために、矩形本体を含む。サンプル処理装置は、また、１以上の円弧に配列された、少なくとも１組の処理室（４０、６０）を含み、かつ、直線格子アレイに配列された入力室（３０）および／または出力室（８０）を含んでもよい。
2004536291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対の対向主面および中心、第１の部分、ならびに第２の部分を含む矩形本体と、
各々が、入力室と、出力室と、前記入力室と前記出力室との間に配置された一次処理室とを含む、前記本体の第１の部分内に配置された、複数の第１の処理アレイと、
各々が、入力室と、出力室と、前記入力室と前記出力室との間に配置された一次処理室とを含む、前記本体の第２の部分内に配置された、複数の第２の処理アレイと、と含むサンプル処理装置であって、
前記第１の部分および前記第２の部分が、前記中心の両側に配置され、
前記複数の処理アレイの一次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列され、
前記複数の第２の処理アレイの一次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列されている、サンプル処理装置。
【請求項２】
前記第１の処理アレイおよび前記第２の処理アレイの一次処理室によって形成された前記円弧が、中心が前記本体の中心に配置された一次処理室円を定める、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の第１の処理アレイの入力室、および前記複数の第２の処理アレイの入力室が、直線格子アレイに配列されている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記複数の第１の処理アレイの入力室が、第１の直線に沿って配列され、前記複数の第２の処理アレイの入力室が、第２の直線に沿って配列され、さらに、前記第１の直線が前記第２の直線と平行である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記複数の第１の処理アレイの出力室が、直線格子アレイに配列され、さらに、前記複数の第２の処理アレイの出力室が、直線格子アレイに配列されている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
少なくとも２つの前記第１の処理アレイの入力室が、共通入力室を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
すべての前記複数の第１の処理アレイの入力室が、共通入力室を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
各々の前記第１の処理アレイの前記一次処理室と前記出力室との間に配置された二次処理室と、
各々の前記第２の処理アレイの前記一次処理室と前記出力室との間に配置された二次処理室とをさらに含み、
前記第１の処理アレイの二次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列され、
前記第２の処理アレイの二次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列されている、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の処理アレイおよび前記第２の処理アレイの二次処理室によって形成された前記円弧が、中心が前記本体の中心に配置された二次処理室円を定める、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
中心、第１の部分、および第２の部分を含む矩形本体と、
各々が、入力室と、出力室と、前記入力室と前記出力室との間に配置された一次処理室とを含む、前記本体の第１の部分内に配置された、複数の第１の処理アレイと、
各々が、入力室と、出力室と、前記入力室と前記出力室との間に配置された一次処理室とを含む、前記本体の第２の部分内に配置された、複数の第２の処理アレイとを含む、サンプル処理装置であって、
前記第１の部分および前記第２の部分が、前記中心の両側に配置され、
前記複数の処理アレイの一次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列され、
前記複数の第２の処理アレイの一次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列され、
前記複数の第１の処理アレイの入力室、および前記複数の第２の処理アレイの入力室が、直線格子アレイに配列され、
前記複数の第１の処理アレイの第１の処理アレイの出力室が、直線格子アレイに配列され、
さらに、前記複数の第２の処理アレイの第２の処理アレイの出力室が、直線格子アレイに配列されている、サンプル処理装置。
【請求項１１】
前記第１の処理アレイおよび前記第２の処理アレイの一次処理室によって形成された前記円弧が、中心が前記本体の中心に配置された一次処理室円を定める、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
少なくとも２つの前記第１の処理アレイの入力室が、共通入力室を含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
すべての前記複数の第１の処理アレイの入力室が、共通入力室を含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
各々の前記第１の処理アレイの前記一次処理室と前記出力室との間に配置された二次処理室と、
各々の前記第２の処理アレイの前記一次処理室と前記出力室との間に配置された二次処理室とをさらに含む、装置であって、
前記第１の処理アレイの二次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列され、
前記第２の処理アレイの二次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１の処理アレイおよび前記第２の処理アレイの二次処理室によって形成された前記円弧が、中心が前記本体の中心に配置された二次処理室円を定める、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
中心、第１の部分、および第２の部分を含む本体と、
各々が、入力室と、出力室と、前記入力室と前記出力室との間に配置された一次処理室とを含む、前記本体の第１の部分内に配置された、複数の第１の処理アレイと、
各々が、入力室と、出力室と、前記入力室と前記出力室との間に配置された一次処理室とを含む、前記本体の第２の部分内に配置された、複数の第２の処理アレイとを含む、サンプル処理装置であって、
前記第１の部分および前記第２の部分が、前記中心の両側に配置され、
前記複数の処理アレイの一次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列され、さらに、前記複数の第１の処理アレイの出力室が、直線格子アレイに配列され、
前記複数の第２の処理アレイの一次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列され、さらに、前記複数の第２の処理アレイの出力室が、直線格子アレイに配列されている、サンプル処理装置。
【請求項１７】
前記第１の処理アレイおよび前記第２の処理アレイの一次処理室によって形成された前記円弧が、中心が前記本体の中心に配置された一次処理室円を定める、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記複数の第１の処理アレイの入力室、および前記複数の第２の処理アレイの入力室が、直線格子アレイに配列されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記複数の第１の処理アレイの入力室が、第１の直線に沿って配列され、前記複数の第２の処理アレイの入力室が、第２の直線に沿って配列され、さらに、前記第１の直線が前記第２の直線と平行である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
少なくとも２つの前記第１の処理アレイの入力室が、共通入力室を含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
すべての前記複数の第１の処理アレイの入力室が、共通入力室を含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項２２】
各々の前記第１の処理アレイの前記一次処理室と前記出力室との間に配置された二次処理室と、
各々の前記第２の処理アレイの前記一次処理室と前記出力室との間に配置された二次処理室とをさらに含む装置であって、
前記第１の処理アレイの二次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列され、
前記第２の処理アレイの二次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項２３】
前記第１の処理アレイおよび前記第２の処理アレイの二次処理室によって形成された前記円弧が、中心が前記本体の中心に配置された二次処理室円を定める、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
中心、第１の部分、および第２の部分を含む本体と、
各々が、入力室と、出力室と、前記入力室と前記出力室との間に配置された一次処理室とを含む、前記本体の第１の部分内に配置された、複数の第１の処理アレイと、
各々が、入力室と、出力室と、前記入力室と前記出力室との間に配置された一次処理室とを含む、前記本体の第２の部分内に配置された、複数の第２の処理アレイとを含む、サンプル処理装置であって、
前記第１の部分および前記第２の部分が、前記中心の両側に配置され、
前記複数の処理アレイの一次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列され、さらに、前記複数の第１の処理アレイの入力室が、直線格子アレイに配列され、
前記複数の第２の処理アレイの一次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列され、さらに、前記複数の第２の処理アレイの入力室が、直線格子アレイに配列されている、サンプル処理装置。
【請求項２５】
前記第１の処理アレイおよび前記第２の処理アレイの一次処理室によって形成された前記円弧が、中心が前記本体の中心に配置された一次処理室円を定める、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記複数の第１の処理アレイの入力室が、第１の直線に沿って配列され、前記複数の第２の処理アレイの入力室が、第２の直線に沿って配列され、さらに、前記第１の直線が前記第２の直線と平行である、請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
少なくとも２つの前記第１の処理アレイの入力室が、共通入力室を含む、請求項２４に記載の装置。
【請求項２８】
各々の前記第１の処理アレイの前記一次処理室と前記出力室との間に配置された二次処理室と、
各々の前記第２の処理アレイの前記一次処理室と前記出力室との間に配置された二次処理室とをさらに含み、
前記第１の処理アレイの二次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列され、
前記第２の処理アレイの二次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列されている、請求項２４に記載の装置。
【請求項２９】
前記第１の処理アレイおよび前記第２の処理アレイの二次処理室によって形成された前記円弧が、中心が前記本体の中心に配置された二次処理室円を定める、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
矩形本体と、
各々が、入力室と、出力室と、前記入力室と前記出力室との間に配置された一次処理室とを含む、前記本体内に配置された、複数の第１の処理アレイとを含み、
前記複数の処理アレイの一次処理室が、円弧に配列され、
前記複数の第１の処理アレイの入力室が、直線格子アレイに配列されている、サンプル処理装置。
【請求項３１】
前記複数の第１の処理アレイの第１の処理アレイの出力室が、直線格子アレイに配列されている、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
少なくとも２つの前記第１の処理アレイの入力室が、共通入力室を含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】
すべての前記複数の第１の処理アレイの入力室が、共通入力室を含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項３４】
前記装置は、各々の前記第１の処理アレイの前記一次処理室と前記出力室との間に配置された二次処理室をさらに含み、前記第１の処理アレイの二次処理室が、円弧に配列されている、請求項３０に記載の装置。
【請求項３５】
サンプル処理装置を使用する方法であって、
サンプル処理装置を提供するステップであって、前記サンプル処理装置が、１対の対向主面および中心、第１の部分、ならびに第２の部分を含む矩形本体を含み、前記第１の部分および前記第２の部分が、前記中心の両側に配置され、前記サンプル処理装置が、前記本体の第１の部分内に配置された、複数の第１の処理アレイを含み、前記第１の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、前記入力室と前記出力室との間に配置された一次処理室とを含み、前記複数の処理アレイの一次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列され、前記サンプル処理装置が、前記本体の第２の部分内に配置された、複数の第２の処理アレイを含み、前記第２の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、前記入力室と前記出力室との間に配置された一次処理室とを含み、前記複数の第２の処理アレイの一次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列されるステップと、
少なくとも一部の前記第１および第２の処理アレイの入力室内にサンプル材料をロードするステップと、
前記サンプル処理装置を、前記本体の中心を通って延在する回転軸の周りに回転させることによって、前記入力室から、少なくとも一部の前記一次処理室に、前記サンプル材料を搬送するステップであって、前記一次処理室が、前記入力室より前記回転軸から遠くに配置されているステップとを含む、方法。
【請求項３６】
前記複数の第１の処理アレイの入力室、および前記複数の第２の処理アレイの入力室が、直線格子アレイに配列されている、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記複数の第１の処理アレイの出力室が、直線格子アレイに配列され、さらに、前記複数の第２の処理アレイの出力室が、直線格子アレイに配列されている、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記複数の第１の処理アレイの第１の処理アレイの入力室、および前記複数の第２の処理アレイの第２の処理アレイの入力室が、直線格子アレイに配列され、
前記複数の第１の処理アレイの第１の処理アレイの出力室が、直線格子アレイに配列され、
さらに、前記複数の第２の処理アレイの第２の処理アレイの出力室が、直線格子アレイに配列されている、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
前記サンプル処理装置を回転させながら、電磁エネルギーを前記一次処理室内に供給するステップをさらに含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４０】
熱構造を含むベースプレート上に、前記サンプル処理装置を配置し、前記一次処理室が、前記熱構造の上面より上に配置され、
前記サンプル処理装置を回転軸の周りに回転させながら、電磁エネルギーを前記熱構造の下面に向けることによって、前記熱構造の上面より上に配置された前記一次処理室内のサンプル材料の温度を制御する、請求項３５に記載の方法。
【請求項４１】
前記サンプル材料を移動させる間の回転が、少なくとも２つの加速／減速サイクルを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４２】
前記第１および第２の処理アレイの各々が、二次処理室と、前記一次処理室と前記二次処理室との間に配置された少なくとも１つのバルブとを含み、前記方法は、前記バルブを開けることによって、前記一次処理室および前記二次処理室の少なくとも一部を流体連通させるステップをさらに含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４３】
サンプル処理装置を使用する方法であって、
サンプル処理装置を提供するステップであって、前記サンプル処理装置が、中心、第１の部分、および第２の部分を含む本体を含み、前記第１の部分および前記第２の部分が、前記中心の両側に配置され、前記サンプル処理装置が、前記本体の第１の部分内に配置された、複数の第１の処理アレイをさらに含み、前記第１の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、前記入力室と前記出力室との間に配置された一次処理室とを含み、前記複数の処理アレイの一次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列され、さらに、前記複数の第１の処理アレイの出力室が、直線格子アレイに配列され、前記サンプル処理装置が、前記本体の第２の部分内に配置された、複数の第２の処理アレイをさらに含み、前記第２の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、前記入力室と前記出力室との間に配置された一次処理室とを含み、前記複数の第２の処理アレイの一次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列され、さらに、前記複数の第２の処理アレイの出力室が、直線格子アレイに配列されるステップと、
少なくとも一部の前記第１および第２の処理アレイの入力室内にサンプル材料をロードするステップと、
前記サンプル処理装置を、前記本体の中心を通って延在する回転軸の周りに回転させることによって、前記入力室から、少なくとも一部の前記一次処理室に、前記サンプル材料を搬送するステップであって、前記一次処理室が、前記入力室より前記回転軸から遠くに配置されているステップとを含む、方法。
【請求項４４】
前記サンプル処理装置を回転させながら、電磁エネルギーを前記一次処理室内に供給するステップをさらに含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
熱構造を含むベースプレート上に、前記サンプル処理装置を配置し、前記一次処理室が、前記熱構造の上面より上に配置され、
前記サンプル処理装置を回転軸の周りに回転させながら、電磁エネルギーを前記熱構造の下面に向けることによって、前記熱構造の上面より上に配置された前記一次処理室内のサンプル材料の温度を制御する、請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
前記サンプル材料を移動させる間の回転が、少なくとも２つの加速／減速サイクルを含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
前記第１および第２の処理アレイの各々が、二次処理室と、前記一次処理室と前記二次処理室との間に配置された少なくとも１つのバルブとを含み、前記方法は、前記バルブを開けることによって、前記一次処理室および前記二次処理室の少なくとも一部を流体連通させるステップをさらに含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４８】
サンプル処理装置を使用する方法であって、
サンプル処理装置を提供するステップであって、前記サンプル処理装置が、中心、第１の部分、および第２の部分を含む本体を含み、前記第１の部分および前記第２の部分が、前記中心の両側に配置され、前記サンプル処理装置が、前記本体の第１の部分内に配置された、複数の第１の処理アレイをさらに含み、前記第１の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、前記入力室と前記出力室との間に配置された一次処理室とを含み、前記複数の処理アレイの一次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列され、さらに、前記複数の第１の処理アレイの入力室が、直線格子アレイに配列され、前記サンプル処理装置が、前記本体の第２の部分内に配置された、複数の第２の処理アレイをさらに含み、前記第２の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、前記入力室と前記出力室との間に配置された一次処理室とを含み、前記複数の第２の処理アレイの一次処理室が、前記本体の中心の周りに円弧に配列され、さらに、前記複数の第２の処理アレイの入力室が、直線格子アレイに配列されるステップと、
少なくとも一部の前記第１および第２の処理アレイの入力室内にサンプル材料をロードするステップと、
前記サンプル処理装置を、前記本体の中心を通って延在する回転軸の周りに回転させることによって、前記入力室から、少なくとも一部の前記一次処理室に、前記サンプル材料を搬送するステップであって、前記一次処理室が、前記入力室より前記回転軸から遠くに配置されているステップとを含む、方法。
【請求項４９】
前記サンプル処理装置を回転させながら、電磁エネルギーを前記一次処理室内に供給するステップをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
熱構造を含むベースプレート上に、前記サンプル処理装置を配置し、前記一次処理室が、前記熱構造の上面より上に配置され、
前記サンプル処理装置を回転軸の周りに回転させながら、電磁エネルギーを前記熱構造の下面に向けることによって、前記熱構造の上面より上に配置された前記一次処理室内のサンプル材料の温度を制御する、請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
前記サンプル材料を移動させる間の回転が、少なくとも２つの加速／減速サイクルを含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５２】
前記第１および第２の処理アレイの各々が、二次処理室と、前記一次処理室と前記二次処理室との間に配置された少なくとも１つのバルブとを含み、前記方法は、前記バルブを開けることによって、前記一次処理室および前記二次処理室の少なくとも一部を流体連通させるステップをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５３】
サンプル処理装置を使用する方法であって、
サンプル処理装置を提供するステップであって、前記サンプル処理装置が、矩形本体と、前記本体内に配置された、複数の第１の処理アレイとを含み、前記第１の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、前記入力室と前記出力室との間に配置された一次処理室とを含み、前記複数の処理アレイの一次処理室が、円弧に配列され、前記複数の第１の処理アレイの入力室が、直線格子アレイに配列されるステップと、
少なくとも一部の前記第１の処理アレイの入力室内にサンプル材料をロードするステップと、
前記サンプル処理装置を、前記本体の外側に配置された回転軸の周りに回転させることによって、前記入力室から、少なくとも一部の前記一次処理室に、前記サンプル材料を搬送するステップとを含み、
前記一次処理室が、前記入力室より前記回転軸から遠くに配置されている、方法。
【請求項５４】
前記複数の第１の処理アレイの出力室が、直線格子アレイに配列されている、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記方法は、複数のサンプル処理装置を回転ベースプレート上に同時に配置するステップを含み、さらに、前記搬送が、前記複数のサンプル処理装置の各サンプル処理装置内で同時に行われる、請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記サンプル処理装置を回転させながら、電磁エネルギーを前記一次処理室内に供給するステップをさらに含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５７】
熱構造を含むベースプレート上に、前記サンプル処理装置を配置し、前記一次処理室が、前記熱構造の上面より上に配置され、
前記サンプル処理装置を回転軸の周りに回転させながら、電磁エネルギーを前記熱構造の下面に向けることによって、前記熱構造の上面より上に配置された前記一次処理室内のサンプル材料の温度を制御する、請求項５３に記載の方法。
【請求項５８】
前記サンプル材料を移動させる間の回転が、少なくとも２つの加速／減速サイクルを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５９】
前記第１の処理アレイの各々が、二次処理室と、前記一次処理室と前記二次処理室との間に配置された少なくとも１つのバルブとを含み、前記方法は、前記バルブを開けることによって、前記一次処理室および前記二次処理室の少なくとも一部を流体連通させるステップをさらに含む、請求項５３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプル処理システムおよび方法に関する。より特定的には、本発明は、サンプル材料を処理するための装置、方法、およびシステムを提供する。
【背景技術】
【０００２】
多くの異なった化学反応、生化学反応、および他の反応は、温度変化に敏感である。これらの反応は、関連する材料の温度に基づいて、強められるか、抑制されることがある。
サンプルを個別に処理し、正確なサンプル間の結果を得ることが可能であろうが、個別の処理は、時間および費用がかることがある。
【０００３】
温度変化に敏感であり得る、いくつかの熱処理の例としては、たとえば、遺伝暗号の解読を助けるための核酸サンプルの操作が挙げられる。たとえば、Ｔ．マニアティス（Ｔ．Ｍａｎｉａｔｉｓ）らの分子クローニング（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｌｏｎｉｎｇ）、実験室マニュアル（Ａ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｍａｎｕａｌ）、コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー（Ｃｏｌｄ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｈａｒｂｏｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）（１９８２年）を参照されたい。核酸操作技術としては、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）などの増幅方法、自立配列複製（３ＳＲ）およびストランド置換増幅（ＳＤＡ）などの、ターゲットポリヌクレオチド増幅方法、「分岐鎖」ＤＮＡ増幅などの、ターゲットポリヌクレオチドに付着した信号の増幅に基いた方法、リガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）およびＱＢレプリカーゼ増幅（ＱＢＲ）などの、プローブＤＮＡの増幅に基いた方法、ライゲーション活性化転写（ＬＡＴ）および核酸配列ベースの増幅（ＮＡＳＢＡ）などの、転写ベースの方法、ならびに修復連鎖反応（ＲＣＲ）およびサイクリングプローブ反応（ＣＰＲ）などの、さまざまな他の増幅方法が挙げられる。核酸操作技術の他の例としては、たとえば、サンガー配列決定、リガンド結合アッセイなどが挙げられる。
【０００４】
そのような技術を用いて多数のサンプルを熱処理する時間およびコストを低減するための１つのアプローチは、１つのサンプルの異なった部分、または異なったサンプルを、同時に処理できる、多数の室を含む装置を使用することである。多数のサンプルの処理を速くするために、たとえば、矩形アレイに配列された９６，３８４以上のウェルを有する、マイクロタイタープレートを使用して、広く受入れられた標準化システムが開発されているが、さらに速いサンプル処理が依然として望まれている。
【０００５】
しかし、より速い処理を行うように設計された多くの装置の１つの欠点は、たとえば、矩形アレイに配列されたウェルを含む、広く受入れられた標準マイクロタイタープレートと比較すると、それらの非標準のフォーマットである。その結果、工業標準プロセスを完全に放棄し、新しいテスト方法論および新しい機器を採用することは、施設にとって、たとえば、機器コスト、テスト結果受入れなどの点から、禁止されるであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、標準マイクロタイタープレートで提供できるサンプル材料を処理するための装置、方法、およびシステムを提供する。より特定的には、本発明は、標準マイクロタイタープレートシステム、方法、プロトコルなど（矩形アレイに配列されたウェルを含む）と、回転サンプル処理装置およびシステムとのかけ橋を提供し、使用者が、その、より高度なサンプル処理装置の急速処理の利点を得るのを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のサンプル処理装置は、好ましくは、より普通のマイクロタイタープレート（典型的には形状が矩形である）とともに使用するために設計された機器との適合性を改良するために、矩形本体を含む。本体の形状の、真の矩形からのわずかなずれは、本発明の範囲内にあるとみなされるが、本体は、４つの識別可能な辺の接合部における４つの識別可能なコーナと、２つの主面とを有していなければならない。辺は、必ずしも直線を形成しなくてもよいが、サンプル処理装置が、普通のマイクロタイタープレートの矩形形態ファクタの範囲内にあてはまることが好ましいであろう。
【０００８】
本発明のサンプル処理装置は、処理室を、たとえば、円形熱制御リングと接触させて配置できるように、１以上の円弧に配列された、少なくとも１組の処理室を含む。その結果、処理室内のサンプル材料の熱サイクリング中に、サンプル処理装置を回転させることができる。サンプル処理装置の回転は、サンプル処理装置内の室間でサンプル材料を移動させることと、処理中に所望の室内にサンプル材料を保持することとを助ける（回転中にサンプル材料に作用する遠心力によって）ことを含むが、これらに限定されない、いくつかの利点をもたらす。
【０００９】
回転処理のさらなる利点は、円弧に配列された室が、静止エネルギービーム（たとえば、レーザエネルギー、光など）を通るように、室を回転させることによって、室へのエネルギー供給を容易にすることを含む。それらの同じ利点は、また、回転室が、静止検出システム、たとえば、レーザベースの蛍光検出システムを通る、検出方法を用いる場合、円弧に配列された室内で得られるであろう。
【００１０】
さらに、サンプル処理装置の回転は、空気または他の流体が、回転サンプル処理装置の表面の上方を移動するので、対流および伝導を用いて熱エネルギーを除去することによって、サンプル材料の熱制御を助けることができる。
【００１１】
本発明のサンプル処理装置は、また、サンプル処理装置上に直線格子アレイ（ｒｅｃｔｉｌｉｎｅａｒ  ｇｒｉｄ  ａｒｒａｙｓ）に配列された入力室および／または出力室を含み、それにより、使用者は、直線格子アレイ、たとえば、マイクロタイタープレートなどに配列された材料を提供する装置を処理するように設計された機器を使用することができる。たとえば、入力室が矩形アレイに配列されている場合、普通のロボットピペットツールを使用して、サンプル材料および／または試薬を入力室に供給してもよい。代わりに、または、入力室の矩形配列に加えて、出力室も本発明のサンプル処理装置上に矩形アレイに配列されている場合、普通のマイクロタイタープレート機器を使用して、出力室内に配置されたサンプル材料を回収するか、モニタすることが可能であろう。
【００１２】
１つの態様において、本発明は、サンプル処理装置であって、１対の対向主面および中心、第１の部分、ならびに第２の部分を有する矩形本体を含み、第１の部分および第２の部分が、中心の両側に配置され、サンプル処理装置は、本体の第１の部分内に配置された、複数の第１の処理アレイをさらに含み、第１の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、入力室と出力室との間に配置された一次処理室とを含み、複数の処理アレイの一次処理室が、本体の中心の周りに円弧に配列され、サンプル処理装置は、本体の第２の部分内に配置された、複数の第２の処理アレイをさらに含み、第２の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、入力室と出力室との間に配置された一次処理室とを含み、複数の第２の処理アレイの一次処理室が、本体の中心の周りに円弧に配列されている、サンプル処理装置を提供する。
【００１３】
別の態様において、本発明は、サンプル処理装置であって、中心、第１の部分、および第２の部分を有する矩形本体を含み、第１の部分および第２の部分が、中心の両側に配置され、サンプル処理装置は、本体の第１の部分内に配置された、複数の第１の処理アレイをさらに含み、第１の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、入力室と出力室との間に配置された一次処理室とを含み、複数の処理アレイの一次処理室が、本体の中心の周りに円弧に配列され、サンプル処理装置は、本体の第２の部分内に配置された、複数の第２の処理アレイをさらに含み、第２の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、入力室と出力室との間に配置された一次処理室とを含み、複数の第２の処理アレイの一次処理室が、本体の中心の周りに円弧に配列されている、サンプル処理装置を提供する。複数の第１の処理アレイの入力室、および複数の第２の処理アレイの入力室は、直線格子アレイに配列され、複数の第１の処理アレイの第１の処理アレイの出力室は、直線格子アレイに配列され、複数の第２の処理アレイの第２の処理アレイの出力室は、直線格子アレイに配列されている。
【００１４】
別の態様において、本発明は、サンプル処理装置であって、中心、第１の部分、および第２の部分を有する本体を含み、第１の部分および第２の部分が、中心の両側に配置され、サンプル処理装置は、本体の第１の部分内に配置された、複数の第１の処理アレイをさらに含み、第１の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、入力室と出力室との間に配置された一次処理室とを含み、複数の処理アレイの一次処理室が、本体の中心の周りに円弧に配列され、さらに、複数の第１の処理アレイの出力室が、直線格子アレイに配列され、サンプル処理装置は、本体の第２の部分内に配置された、複数の第２の処理アレイをさらに含み、第２の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、入力室と出力室との間に配置された一次処理室とを含み、複数の第２の処理アレイの一次処理室が、本体の中心の周りに円弧に配列され、さらに、複数の第２の処理アレイの出力室が、直線格子アレイに配列されている、サンプル処理装置を提供する。
【００１５】
別の態様において、本発明は、サンプル処理装置であって、中心、第１の部分、および第２の部分を有する本体を含み、第１の部分および第２の部分が、中心の両側に配置され、サンプル処理装置は、本体の第１の部分内に配置された、複数の第１の処理アレイをさらに含み、第１の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、入力室と出力室との間に配置された一次処理室とを含み、複数の処理アレイの一次処理室が、本体の中心の周りに円弧に配列され、さらに、複数の第１の処理アレイの入力室が、直線格子アレイに配列され、サンプル処理装置は、本体の第２の部分内に配置された、複数の第２の処理アレイをさらに含み、第２の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、入力室と出力室との間に配置された一次処理室とを含み、複数の第２の処理アレイの一次処理室が、本体の中心の周りに円弧に配列され、さらに、複数の第２の処理アレイの入力室が、直線格子アレイに配列されている、サンプル処理装置を提供する。
【００１６】
別の態様において、本発明は、サンプル処理装置であって、矩形本体と、本体内に配置された、複数の第１の処理アレイとを含み、第１の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、入力室と出力室との間に配置された一次処理室とを含む、サンプル処理装置を提供する。複数の処理アレイの一次処理室は、円弧に配列され、複数の第１の処理アレイの入力室は、直線格子アレイに配列されている。
【００１７】
別の態様において、本発明は、サンプル処理装置を使用する方法であって、サンプル処理装置を提供するステップを含み、サンプル処理装置が、１対の対向主面および中心、第１の部分、ならびに第２の部分を有する矩形本体を含み、第１の部分および第２の部分が、中心の両側に配置され、サンプル処理装置が、本体の第１の部分内に配置された、複数の第１の処理アレイをさらに含み、第１の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、入力室と出力室との間に配置された一次処理室とを含み、複数の処理アレイの一次処理室が、本体の中心の周りに円弧に配列され、サンプル処理装置が、本体の第２の部分内に配置された、複数の第２の処理アレイをさらに含み、第２の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、入力室と出力室との間に配置された一次処理室とを含み、複数の第２の処理アレイの一次処理室が、本体の中心の周りに円弧に配列されている、方法を提供する。この方法は、少なくとも一部の第１および第２の処理アレイの入力室内にサンプル材料をロードするステップと、サンプル処理装置を、本体の中心を通って延在する回転軸の周りに回転させることによって、入力室から、少なくとも一部の一次処理室に、サンプル材料を搬送するステップとをさらに含み、一次処理室が、入力室より回転軸から遠くに配置されている。
【００１８】
別の態様において、本発明は、サンプル処理装置を使用する方法であって、サンプル処理装置を提供するステップを含み、サンプル処理装置が、中心、第１の部分、および第２の部分を含む本体を有し、第１の部分および第２の部分が、中心の両側に配置され、サンプル処理装置が、本体の第１の部分内に配置された、複数の第１の処理アレイをさらに有し、第１の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、入力室と出力室との間に配置された一次処理室とを含み、複数の処理アレイの一次処理室が、本体の中心の周りに円弧に配列され、さらに、複数の第１の処理アレイの出力室が、直線格子アレイに配列され、サンプル処理装置が、本体の第２の部分内に配置された、複数の第２の処理アレイをさらに有し、第２の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、入力室と出力室との間に配置された一次処理室とを含み、複数の第２の処理アレイの一次処理室が、本体の中心の周りに円弧に配列され、さらに、複数の第２の処理アレイの出力室が、直線格子アレイに配列されている、方法を提供する。この方法は、少なくとも一部の第１および第２の処理アレイの入力室内にサンプル材料をロードするステップと、サンプル処理装置を、本体の中心を通って延在する回転軸の周りに回転させることによって、入力室から、少なくとも一部の一次処理室に、サンプル材料を搬送するステップとをさらに含み、一次処理室が、入力室より回転軸から遠くに配置されている。
【００１９】
別の態様において、本発明は、サンプル処理装置を使用する方法であって、サンプル処理装置を提供するステップを含み、サンプル処理装置が、中心、第１の部分、および第２の部分を有する本体を含み、第１の部分および第２の部分が、中心の両側に配置され、サンプル処理装置が、本体の第１の部分内に配置された、複数の第１の処理アレイをさらに含み、第１の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、入力室と出力室との間に配置された一次処理室とを含み、複数の処理アレイの一次処理室が、本体の中心の周りに円弧に配列され、さらに、複数の第１の処理アレイの入力室が、直線格子アレイに配列され、サンプル処理装置が、本体の第２の部分内に配置された、複数の第２の処理アレイをさらに含み、第２の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、入力室と出力室との間に配置された一次処理室とを含み、複数の第２の処理アレイの一次処理室が、本体の中心の周りに円弧に配列され、さらに、複数の第２の処理アレイの入力室が、直線格子アレイに配列されている、方法を提供する。この方法は、少なくとも一部の第１および第２の処理アレイの入力室内にサンプル材料をロードするステップと、サンプル処理装置を、本体の中心を通って延在する回転軸の周りに回転させることによって、入力室から、少なくとも一部の一次処理室に、サンプル材料を搬送するステップとをさらに含み、一次処理室が、入力室より回転軸から遠くに配置されている。
【００２０】
別の態様において、本発明は、サンプル処理装置を提供することによって、サンプル処理装置を使用する方法であって、サンプル処理装置が、矩形本体と、本体内に配置された、複数の第１の処理アレイとを含み、第１の処理アレイの各々が、入力室と、出力室と、入力室と出力室との間に配置された一次処理室とを含む、方法を提供する。複数の処理アレイの一次処理室は、円弧に配列され、複数の第１の処理アレイの入力室は、直線格子アレイに配列されている。この方法は、少なくとも一部の第１の処理アレイの入力室内にサンプル材料をロードするステップと、サンプル処理装置を、本体の外側に配置された回転軸の周りに回転させることによって、入力室から、少なくとも一部の一次処理室に、サンプル材料を搬送するステップとをさらに含み、一次処理室が、入力室より回転軸から遠くに配置されている。
【００２１】
本発明のこれらおよび他の特徴および利点は、以下に示す本発明の例示的な実施の形態に関して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、熱処理、たとえば、ＰＣＲ増幅、リガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）、自立配列複製、酵素反応速度論研究、均質リガンド結合アッセイなどの敏感な化学処理、ならびに、厳密な熱制御および／または急速な熱変化を必要とする、より複雑な生化学処理または他の処理を伴う方法において使用できる、サンプル処理装置、方法、およびシステムを提供する。
【００２３】
いくつかのそのような処理の例は、サンプルに対する化学反応、たとえば、核酸増幅を伴う。たとえば、サンプルを、ポリヌクレオチド、ポリメラーゼ（Ｔａｑポリメラーゼなど）、ヌクレオシドトリホスフェート、サンプルポリヌクレオチドとハイブリッド形成可能な第１のプライマ、およびポリヌクレオチドと相補的な配列とハイブリッド形成可能な第２のプライマと混合してもよい。必要な試薬の一部または全部が、装置が製造されるときに装置内に存在してもよく、装置の製造後、処理室内にロードしてもよいし、サンプルの導入直前に処理室内にロードしてもよいし、または、処理室内にロードする前にサンプルと混合してもよい。
【００２４】
ＰＣＲによるポリヌクレオチド増幅を、ここで最も詳細に説明するが、それらを用いる装置および方法を、さまざまな他のポリヌクレオチド増幅反応およびリガンド結合アッセイに用いてもよい。付加的な反応は、ＰＣＲのように、交互の上の温度と下の温度との間で熱サイクルしてもよく、または、たとえば、核酸配列ベースの増幅（ＮＡＳＢＡ）のように、１つの温度で行ってもよい。これらの反応では、ＤＮＡリガーゼ、Ｔ７  ＲＮＡポリメラーゼ、および／または逆転写酵素などを含む、さまざまな増幅試薬ならびに酵素を使用することができる。本発明の装置および／または方法を用いて行えるポリヌクレオチド増幅反応は、ａ）自立配列複製（３ＳＲ）およびストランド置換増幅（ＳＤＡ）などの、ターゲットポリヌクレオチド増幅方法、ｂ）「分岐鎖」ＤＮＡ増幅などの、ターゲットポリヌクレオチドに付着した信号の増幅に基いた方法、ｃ）リガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）およびＱＢレプリカーゼ増幅（ＱＢＲ）などの、プローブＤＮＡの増幅に基いた方法、ｄ）ライゲーション活性化転写（ＬＡＴ）および核酸配列ベースの増幅（ＮＡＳＢＡ）などの、転写ベースの方法、ならびにｅ）修復連鎖反応（ＲＣＲ）およびサイクリングプローブ反応（ＣＰＲ）などの、さまざまな他の増幅方法を含むが、これらに限定されない。
【００２５】
遺伝子増幅方法に加えて、他の化学反応適用または生化学反応適用も、本発明の装置および／または方法を用いて行ってもよい。たとえば、上記増幅処理と関連して、温度制御された細胞溶解を実施してもよいし、実施しなくてもよい。さらに、これらの装置および方法を用いて、化学反応を制御し、問合せてもよい。所望の温度間で急速に遷移することによって、中間温度で発生する不要な副反応を少なくするか、なくすことができ、測定精度および生成物純度を向上させる可能性がある。ここで論じる以外の他の適用も、本発明の装置、方法、およびシステムから利益を得るであろう。
【００２６】
サンプル処理装置のいくつかの例示的な実施の形態の構造を、以下に説明するが、本発明によるサンプル処理装置は、２０００年６月２８日に出願され、熱処理装置および方法（ＴＨＥＲＭＡＬ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ）という名称の米国仮特許出願第６０／２１４，５０８号明細書（代理人事件番号５５２６５ＵＳＡ１９．００３）、ならびに２０００年６月２８日に出願され、サンプル処理装置、システム、および方法（ＳＡＭＰＬＥ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥＳ，ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ）という名称の米国仮特許出願第６０／２１４，６４２号明細書（代理人事件番号５５２６６ＵＳＡ９９．００３）に論じられているように製造してもよい。他の可能な装置構造は、たとえば、２０００年１１月１０日に出願され、サンプル処理装置の遠心充填（ＣＥＮＴＲＩＦＵＧＡＬ  ＦＩＬＬＩＮＧ  ＯＦ  ＳＡＭＰＬＥ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥＳ）という名称の米国特許出願第０９／７１０，１８４号明細書（代理人事件番号５５２６５ＵＳＡ９Ａ）、２０００年１０月２日に出願され、サンプル処理装置、システム、および方法（ＳＡＭＰＬＥ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥＳ，ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ）という名称の米国特許出願第６０／２３７，０７２号明細書（代理人事件番号５６０４７ＵＳＡ２９）、２００１年１月６日に出願され、サンプル処理装置、システム、および方法（ＳＡＭＰＬＥ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥＳ，ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ）という名称の米国仮特許出願第６０／２６０，０６３号明細書（代理人事件番号５６２８４ＵＳＡ１９．００２）、ならびに２００１年４月１８日に出願され、向上したサンプル処理装置、システム、および方法（ＥＮＨＡＮＣＥＤ  ＳＡＭＰＬＥ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥＳ，ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ）という名称の米国仮特許出願第６０／２８４，６３７号明細書（代理人事件番号５６５４６ＵＳＡ４９．００２）に見出すことができる。
【００２７】
本発明と関連して、「上」および「下」のような用語が用いられるであろうが、それらの用語は、相対的な意味でのみ用いられることが理解されるべきである。使用時、「上」または「下」と説明されたエレメントは、いかなる配向で存在してもよい。
【００２８】
本発明の原則によって製造された、１つの例示的なサンプル処理装置が、図１に示されている。示されたサンプル処理装置１０上の、処理アレイ、処理室などの厳密な数は、例示的なものにすぎず、本発明によって製造されたサンプル処理装置と関連して設けられた、そのようなフィーチャの実際の数は、示された装置１０に見出されるより多くても少なくてもよいことが理解されるであろう。
【００２９】
例示的な装置１０内のフィーチャは、室形態で説明されるが、本発明の装置内の処理室は、キャピラリ、通路、チャネル、溝、または他のいかなる適切に定められたボリュームの形態で設けてもよい。
【００３０】
サンプル処理装置１０は、より普通のマイクロタイタープレート（典型的には形状が矩形である）とともに使用するために設計された機器との適合性を改良するために、矩形本体を含む。本体１１の形状の、真の矩形からのわずかなずれは、本発明の範囲内にあるとみなされるが、本体１１は、４つの識別可能な辺の接合部における４つの識別可能なコーナと、２つの主面とを有していなければならない。サンプル処理装置が、普通のマイクロタイタープレートの矩形形態ファクタの範囲内にあてはまる場合、辺は、必ずしも直線を形成しなくてもよい。本体１１は、装置１０の両端部の２つの辺１２および１３と、その２つの端部間に延在する２つの辺１４および１５とを含む。装置１０の本体１１は、また、回転の中心１６を含み、以下で、より詳細に論じるように、装置１０は、回転の中心１６の周りに回転させるように設計されている。
【００３１】
図１は、好ましくはカード形状装置の形態である、本体１１の２つの主面のうちの一方を示す、装置１０の上面図である。このように、本体１１は、好ましくは、本体１０の主面の長さまたは幅より実質的に小さい厚さを有する。限られた厚さのサンプル処理装置１０を提供することによって、以下で論じるように、熱処理の速度を容易にすることができる。
【００３２】
サンプル処理装置１０は、各々が本質的に同じフィーチャを有する、２つのハーフを含む。簡単にするために、以下の説明では、図１に見られるサンプル処理装置１０の右側に見出されるフィーチャに主として焦点を当てる。しかし、その説明が、装置１０の左側に見出される対応するフィーチャ（素数、たとえば２０’を付けられている）に同等にあてはまることが理解されるべきである。
【００３３】
サンプル処理装置１０は、ここで処理アレイ２０と呼ばれる、相互連結された室および他のフィーチャのグループをいくつか含む。１つの例示的な処理アレイ２０が、図２の拡大上面図に示されている。
【００３４】
サンプル処理装置１０の各処理アレイ２０は、入力室３０、一次処理室４０、二次処理室６０、および出力室８０を含む、いくつかの共通構成要素を含む。本発明によるサンプル処理装置内の処理アレイは、これらの構成要素の一部のみを含んでもよいことが理解されるべきである。たとえば、処理アレイは、より単純な１つの形態で、入力室、一次処理室、および出力室のみを含んでもよい。
【００３５】
さらに、処理アレイは、示された以外の付加的な任意の構成要素を含んでもよい。そのような構成要素は、濾過室、濾過室と関連した付加的なバルブ、洗浄ポート／室、ベントなどを含んでもよい（が、これらに限定されない）。
【００３６】
本発明のサンプル処理装置において、典型的には、入力室３０が、入力室３０と同じ処理アレイ２０内のどの処理室および出力室よりも、装置１０の中心１６の近くに配置されることが好ましいであろう。入力室３０を中心１６の近くに配置することによって、装置１０が中心１６の周りに回転することにより、入力室３０内に配置された材料が、処理アレイ２０の他の室の方に移動する。
【００３７】
図２に示された処理アレイ２０は、一次処理室４０と二次処理室６０との間に配置されたバルブ５０、および二次処理室６０と出力室８０との間に配置されたバルブ７０などの、付加的な任意の構成要素を含む。処理アレイ２０のさまざまな構成要素は、サンプル材料、試薬、濾過材などを、処理アレイ２０内のさまざまな室間で搬送できるように、チャネルによって連結されている。
【００３８】
たとえば、入力室３０は、チャネル３２によって、一次処理室４０に連結されている。一次処理室４０は、チャネル４２によって、二次処理室６０に連結され、２つの処理室４０および６０間の材料の流れを制御するために、一次処理室４０と二次処理室６０との間に任意のバルブ５０が配置されている。処理アレイ２０において、二次処理室６０は、チャネル６２によって、出力室８０に連結されている。２つの室６０および８０間の材料の流れを制御するために、二次処理室６０と出力室８０との間に任意のバルブ７０が配置されている。
【００３９】
再び、図１、より具体的には、図１に示されたサンプル処理装置１０の右側を参照すると、各処理アレイ２０内の一次処理室４０は、サンプル処理装置１０の表面上に円弧に配列されている。示された実施の形態において、一次処理室４０が配列されている円弧の中心６０は、矩形形状本体１１の中心と一致する。
【００４０】
サンプル処理装置１０の左半分および右半分が、円弧の中心１６を通って延在する対称軸１７について、少なくとも部分的に対称的であることが、さらに好ましいであろう。そのような対称的な装置１０は、好ましくは、左側に、軸１７の右側の処理アレイ２０の一次処理装置４０が沿った円弧の中心１６と一致した中心を有する円弧に沿って配列された一次処理室４０’を有する処理アレイ２０’を含む。その結果、両方の組の一次処理室４０および４０’によって形成された円弧が、中心が点１６にされた、１つの一次処理室円を定める。
【００４１】
同様に、対称軸１７の両側の二次処理室６０および６０’も、それらの中心が中心１６で一致した円弧に配列してもよい。そのように配列した場合、二次処理室６０および６０’は、中心がまた中心１６に配置された、二次処理室円を定める。
【００４２】
処理アレイ２０および２０’の入力室３０ならびに出力室８０のいずれか、または両方が、サンプル処理装置１０上に、直線格子アレイに配列されている。示されたサンプル処理装置１０において、両方の組の室、すなわち、入力室３０および出力室８０が、直線格子アレイに配列されている。直線格子アレイにおいて、異なった処理アレイ２０の入力室３０間または出力室間の間隔は、ｘ方向およびｙ方向の両方において規則的である（図１の座標システムを参照のこと）。この配列は、好ましくは、普通のロボットピペットシステムと適合する。入力室３０では、サンプル材料、濾過材、試薬などの自動供給が可能である。たとえば、９ミリメートル間隔で、標準８先端ロボットピペットツールを使用して、材料を入力室３０に供給することが可能であろう。出力室８０の場合、直線格子アレイにより、処理結果の自動検出、完成したサンプル材料の自動回収などが可能であろう。
【００４３】
代わりに、相補的円弧に配列された機器を提供する、適切に設計されたツーリングで、円弧に配列された処理室４０／４０’および６０／６０’に対して、材料を供給する、および／または取出すことが、可能であろう。したがって、円弧に配列された室に対して、材料の自動供給および／または自動取出しを行うこともできる。
【００４４】
一次処理室４０／４０’および二次処理室６０／６０’によって示された対称性が、入力室および出力室によって示されてもよいし、示されなくてもよいことに留意されたい。たとえば、対称軸１７の両側の入力室３０および３０’は、その軸について対称的である。対照的に、対称軸１７の両側の出力室８０および８０’は、その軸について対称的でない。しかし、対称性がないにもかかわらず、出力室８０および８０’は、互いに適合する直線格子アレイに配列され、すなわち、装置１０の右側の出力室８０の直線格子アレイが、装置１０の左側の出力室８０’によって定められた直線格子アレイと一致する。換言すれば、装置１０の右側の出力室８０によって定められたパターンが、装置１０全体にわたって繰返された場合、装置の左側の出力室８０’の配置が、その直線格子アレイと一致する。
【００４５】
本発明のサンプル処理装置の実際の構造は、さまざまであってもよい。多くの異なった構造が、上で特定した関連出願において論じられている。サンプル処理装置１０の１つの例示的な構造を、ここで説明するが、この説明は、特許請求の範囲に明確に記載されていない限り、本発明を限定すべきではないことが理解されるべきである。装置１０内の１つの処理アレイ２０の構造が、図３の断面図に示されており、サンプル処理装置１０は、さまざまな構造が形成されたコア９０を含む。第１のカバー層１００が、コア９０の第１の主面９２に取付けられ、第２のカバー層１０２が、コア９０の第２の主面９４に取付けられている。
【００４６】
コア９０は、好ましくは、ポリマーであってもよいが、代わりに、他の材料、たとえば、ガラス、珪素、石英、セラミックスなどからなってもよい。さらに、コア９０は、均質なワンピース一体的本体として示されているが、代わりに、たとえば、同じ材料または異なった材料の層の、不均質本体として提供してもよい。
【００４７】
第１のカバー層１００は、示されたように１つの均質層であってもよく、または、多数の副層を含んでもよい。多数の副層を含む、いくつかの実施の形態において、第１のカバー層１００が、反射副層（たとえば、金属、ポリマーなど）を含むことが好ましいであろう。第２のカバー層１０２は、たとえば、接着剤および基材を含んでもよく、その両方が、光学的に透明であってもよく、そうでなければ、選択された波長の電磁エネルギーを伝達してもよい。
【００４８】
コア９０および／またはカバー層１００および１０２が、サンプル材料と直接接触する装置１０の場合、構成要素に使用される材料が、サンプル材料と反応しないことが好ましいであろう。多くの異なった生物学的分析（ｂｉｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ）用途において基材に使用できる、いくつかの適切なポリマー材料の例は、ポリカーボネート、ポリプロピレン（たとえば、アイソタクチックポリプロピレン）、ポリエチレン、ポリエステルなどを含んでもよいが、これらに限定されない。
【００４９】
第１のカバー層１００および第２のカバー層１０２は、いかなる適切な技術によってコア９０に取付けてもよい。第１のカバー層１００および第２のカバー層１０２は、接着剤、溶接（超音波、化学など）、ヒートシーリングなどを含む、同じ技術、または異なった技術によって、コア９０に取付けてもよい。カバー層１００および１０２をコア９０に取付けるための適切な技術は、たとえば、熱処理中に、中に配置された成分が急速に加熱されるときに、処理室内で発生し得る膨張力に抵抗するのに十分な強度を示す必要があろう。構成要素間の結合の強さは、サンプル処理装置１０を、熱サイクリング処理、たとえば、ＰＣＲ増幅に使用すべき場合、特に重要であろう。そのような熱サイクリングに伴われる繰返しの加熱および冷却は、装置１０の構成要素間の結合に対して、より厳しい要求を提示するであろう。構成要素間のより強い結合によって対処される、別の起こり得る問題は、構成要素を製造するのに使用される異なった材料の熱膨張係数の差である。
【００５０】
コア９０内に形成された処理アレイ２０のフィーチャの中に、例示された実施の形態では、コア２０を部分的にしか通らずに形成された入力室３０があるが、それは、代わりに、コア９０の両方の主面９２および９４を完全に通って形成することができる。入力室３０は、またコア９０内に形成されたチャネル４２によって、一次処理室４０と流体連通する。一次処理室４０は、コア９０の両方の主面９２および９４を通って延在する空隙として形成されている。
【００５１】
処理アレイ２０の二次処理室６０も、両方の主面９２および９４を通る空隙として、コア９０内に形成されている。二次処理室６０は、一次処理室４０と二次処理室６０との間に配置されたバルブ５０が開いた状態である場合にのみ、一次処理室４０と流体連通する。コア９０の第１の主面９２に形成された、チャネル４２の一部が、一次処理室４０をバルブ５０に連結し、（コア９０の第２の主面９４に形成された）チャネル４２の別の部分が、バルブ５０を二次処理室６０に連結する。
【００５２】
バルブ５０は、一次処理室４０と二次処理室６０との間の材料の移動を制御するのに有用である。示されたバルブ５０は、チャネル４２の第１の部分とチャネル４２の第２の部分とを連結するビア５４内に配置された不浸透性膜５２の形態で設けられている。膜５２は、開いた状態で配置することが望まれる場合、穴をあけるか、除去することができる。しかし、バルブ５０は、いくつかの形態、たとえば、熱プラグ（たとえば、ろうなど）、形状記憶材料、膨張可能材料（たとえば、フォームなど）、または、望まれる場合に開けることができる他の構造／材料で設けてもよい。代わりに、チャネル４２および／またはビア５４を通って移動することに対する材料の抵抗を克服するために、ディスクの回転速度を変えることによって、バルブ５０の機能を提供してもよい。
【００５３】
処理アレイ２０は、また、入力室３０のように、サンプル処理装置１０のコア９０を部分的にしか通らずに形成された出力室８０を含む。出力室８０は、二次処理室６０と出力室８０との間に配置されたバルブ７０が開いた状態である場合にのみ、二次処理室６０と連通する。（コア９０の第１の主面９２に形成された）チャネル６２の一部が、二次処理室６０をバルブ７０に連結し、（コア９０の第２の主面９４に形成された）チャネル６２の別の部分が、バルブ７０を出力室８０に連結する。
【００５４】
バルブ７０は、一次処理室４０と二次処理室６０との間に配置されたバルブ５０と同様に、ビア７４内に配置された不浸透性膜７２の形態で設けられている。しかし、バルブ７０が、二次処理室６０から出力室８０への材料の移動を制御する機能を提供する、いかなる所望の形態をとってもよいことが理解されるであろう。
【００５５】
処理アレイ２０を通して材料を分配する間にバルブを開けることに加えて、たとえば、一次処理室４０にサンプル材料をロードした後、処理アレイの部分をシールするか、隔離することが望ましいであろう。１つの隔離技術は、カバー層１００をコア９０に押付けることによって、入力室３０から一次処理室４０に通じるチャネル３２を閉じることを伴ってもよい。チャネル３２のシールは、機械的に、すなわち、単にチャネル３２を押しつぶすことによって、行ってもよいし、または、熱を与えて、コア９０に対するカバー層１００の接着力を強めることによって行ってもよい。代わりに、処理中に装置１０を連続的に回転させ、それにより、遠心力によってサンプル材料が処理室内に保持されることによって、十分な隔離を行ってもよい。
【００５６】
また、図３に示されているのは、一次処理室４０内に配置された試薬４４と、二次処理室６０内に配置された試薬６４である。試薬４４および６４は、好ましくは、それぞれの処理室内の表面に固定されてもよい。試薬４４および６４は、任意であり、すなわち、いくつかのサンプル処理装置１０は、一次処理室４０および二次処理室６０内にロードされた試薬を含んでもよいし、含まなくてもよい。別の変形例では、処理室の一部が１以上の試薬を含み、一方、他の処理室が試薬を含まなくてもよい。さらに別の変形例では、異なった処理室が、異なった試薬を収容してもよい。
【００５７】
サンプル処理装置１０上の処理アレイの配列は、装置１０の中心１６を通って延在する回転軸の周りに装置１０を回転させ、それにより、回転中に発生する遠心力によってサンプル材料が外側に移動することによって、処理アレイを通して材料を搬送するのを可能にする。装置１０を回転させる前に、処理室に供給するために、サンプル材料を入力室３０および３０’に導入することができる。処理アレイ２０および２０’は、サンプル材料を処理室に分配するのを助けるために、空気が逃げることができるポート、および／または他のフィーチャを含んでもよい。代わりに、真空または圧力の助けのもとで、サンプル材料を処理アレイ内にロードすることができる。
【００５８】
しかし、サンプル処理装置１０の処理アレイ２０および２０’が、「ベントがない」ことが好ましいであろう。本発明と関連して使用されるように、「ベントがない処理アレイ」とは、処理アレイのボリューム（処理室、チャネル、出力室などを含む）内に通じる開口部が、入力室内に配置されている、処理アレイである。換言すれば、ベントがない処理アレイ内の一次処理室４０に達するために、サンプル材料を入力室３０に供給しなければならない。サンプル材料をロードする前にベントがない処理アレイ内に配置された空気または他の流体は、処理アレイ２０から入力室３０を通って逃げなければならない。対照的に、ベント付処理アレイは、入力室の外側に少なくとも１つの開口部を含む。開口部は、サンプル材料を、処理アレイを通して分配する間に、ロード前に処理アレイ内に配置された空気または他の流体が逃げるのを可能にする。
【００５９】
別の代替例では、ベントがない処理アレイ２０内の入力室３０は、サンプル材料をロードした後、それ自体をシールしてもよい。そのようなベントがない処理アレイにおいて、入力室３０内のサンプル材料、試薬などが、処理室内に配置された気体（たとえば、空気など）と置換されるので、回転中に、サンプル材料を依然として処理室に移送することができる。
【００６０】
ベントがない処理アレイを含むサンプル処理装置１０内のサンプル材料の移動は、回転中に、装置１０を交互に加速したり減速したりして、本質的に、サンプル材料を、処理アレイ２０を通してゲップする（ｂｕｒｐｉｎｇ）ことによって、容易にしてもよい。回転は、少なくとも２つの加速／減速サイクル、すなわち、最初の加速、その後の減速、２回目の加速、および２回目の減速を用いて行ってもよい。
【００６１】
加速および／または減速が急速な場合、さらに役立つであろう。回転は、また、好ましくは、一方向のみであってもよく、すなわち、分配処理中に回転方向を逆にする必要がないであろう。そのような分配処理により、処理アレイの開口部より、装置１０の回転の中心から遠くに配置された、処理アレイ２０の部分内の空気と、サンプル材料を置換することができる。ベントがない処理アレイ、すなわち、ベントの外側に（半径方向に）少なくともいくつかのチャネルおよび処理室を含む処理アレイの１つの利点は、それらのベントからの漏れを防止することである。
【００６２】
実際の加速および減速の速度は、さまざまな要因、たとえば、温度、装置のサイズ、回転軸からのサンプル材料の距離、装置を製造するのに使用される材料、サンプル材料の特性（たとえば、粘度）などに基いて、変わってもよい。有用な加速／減速処理の一例は、最初の加速が、１分あたり約４０００回転（ｒｐｍ）まで、その後の減速が、約１秒間にわたって約１０００ｒｐｍまで、サンプル材料が所望の距離を移動するまで、装置の回転速度の振幅が、１秒間隔で１０００ｒｐｍと４０００ｒｐｍの間であってもよい。
【００６３】
処理アレイ２０内の処理室のボリュームを定める材料の少なくとも一部が、選択された波長の電磁エネルギーを伝達することが好ましいであろう。選択された波長は、さまざまな要因、たとえば、処理室内のサンプルを加熱する、および／または問合せるための電磁エネルギー、サンプルによって放出される電磁エネルギー（たとえば、蛍光）などによって、決定してもよい。別の代替例では、サンプル処理装置は、紫外スペクトル内の電磁エネルギーから処理室を遮蔽する材料から製造されてもよく、または、それらの付加的な材料を含んでもよい。
【００６４】
サンプル処理装置１０において、少なくとも出力室８０が、選択された波長の電磁エネルギーを伝達することが好ましいであろう。伝達出力室８０を設けることによって、出力室内のサンプルを、選択された波長の電磁エネルギーによって問合せることができ（望まれる場合）、および／または、サンプルから発する、選択された波長の電磁エネルギーを、出力室８０の外に伝達することができ、適切な技術および機器によって検出することができる。たとえば、電磁エネルギーを、自然発生的に、または、外部励起に応答して、放出してもよい。伝達出力室８０は、また、他の検出技術、たとえば、色の変化、または、出力室内の活性もしくは変化の他の指標などを用いて、モニタしてもよい。
【００６５】
図４は、本発明によるサンプル処理装置１１０の代替の実施の形態を示す。サンプル処理装置１１０は、サンプル処理装置１０と関連して上で説明した処理アレイ２０と多くの点で同様である、いくつかの処理アレイ１２０を含む。たとえば、各処理アレイ１２０は、入力室１３０、一次処理室１４０、および出力室１８０を含む。図１−図３に示されたサンプル処理装置１０と異なり、装置１１０上の処理アレイ１２０は、二次処理室を含まない。
【００６６】
サンプル処理装置１１０上の処理アレイ１２０は、また、各入力室１３０が２以上の一次処理室１４０と連結されるように、共通入力室１３０を共有する。図４に示されているように、３つの処理アレイ１２０が、各入力室１３０に連結されている。いくつかの場合、対称的なサンプル処理装置の一方の側の処理アレイ１２０をすべて、１つの共通入力室に連結してもよい。
【００６７】
入力室１３０は、好ましくは、また、サンプル処理装置上に中心１１６を通って延在する対称軸１１７について対称的であってもよい、直線格子アレイに配列されていることが好ましい。一次処理室１４０は、また、それらの中心が中心１１６と一致した円弧に沿って配列されている。一次処理室１４０によって形成された円弧は、また、好ましくは、また中心１１６と一致した中心を有する一次処理室円を定める。さらに、処理アレイ１２０の出力室１８０が、また、直線格子アレイに配列されていることも、好ましいであろう。
【００６８】
図５は、本発明によるサンプル処理装置２１０の別の代替の実施の形態を示す。装置２１０の本体２１１は、正方形の形状である。装置２１０は、入力室２３０がサンプル処理装置２１０の一方の側に最も近くに配置され、出力室２８０が反対側に最も近くに配置されるように、装置２１０の両側の間に延在する処理アレイ２２０を含む。
【００６９】
しかし、入力室２３０および出力室２８０は、好ましくは、直線格子アレイに配列され、一方、一次処理室２４０は、好ましくは中心２１６を有する円弧に配列されている。図５に示されているように、円弧の中心は、必ずしも、サンプル処理装置２１０の本体２１１の範囲内に配置されていない。
【００７０】
図５に示されているようなサンプル処理装置を処理するのに使用できる１つのシステムが、図５Ａに示されている。このシステムは、各サンプル処理装置２１０’の本体の外側に配置された回転中心軸２１６’の周りに回転させることができるベースプレート２９０’上に配置された、いくつかのサンプル処理装置２１０’を含む。ベースプレート２９０’は、好ましくは、ベースプレート２９０’上のリング形態の熱構造２９２’を含んでもよい。そのような構造を、以下、図６Ａ、図６Ｂ、および図７−図９に関して、より詳細に説明する。代わりに、ベースプレート２９０’を、上記のように円弧内に配置された処理室に向けられた電磁エネルギー源の下で回転させてもよい。図５Ａに示されたシステムの利点は、同時に多数のサンプル処理装置２１０’を処理する能力を含み、それにより、処理量を増大させることを含む。
【００７１】
本発明によるサンプル処理装置３１０を使用して、熱サイクリング処理を行うための１つの例示的なシステムが、図６Ａ＆図６Ｂに概略的に示されている。システム３００は、サンプル処理装置３１０を軸３１２の周りに回転させるスピンドル３１４上に配置されたサンプル処理装置３１０を含む。装置３１０は、上記のようにサンプル材料が分配される処理アレイを含む。
【００７２】
サンプル処理装置３１０上の処理アレイ内にサンプル材料を分配した後、処理室３４０内の材料を加熱する電磁エネルギー源３７０によって供給される適切な電磁エネルギーによって、個別の処理室３４０を選択的に加熱することができる。サンプル処理装置３１０上の処理室３４０が、円弧に配列され、また、円弧の中心を通って延在する軸３１２の周りに装置３１０を回転させるので、示されたようなサンプル処理装置３１０の回転により、処理室３４０が、加熱のために電磁エネルギー源３７０と位置合せされる。
【００７３】
電磁エネルギー源３７０は、好ましくは、サンプル処理装置３１０から離れており、すなわち、それは、装置３１０上に配置されない。いくつかの適切な電磁エネルギー源の例は、レーザ、広帯域電磁エネルギー源（たとえば、白色光）などを含んでもよいが、これらに限定されない。電磁エネルギー源３７０は、さまざまな要因、たとえば、サンプル材料の所望の温度、各処理室から熱エネルギーが除去される速度、温度変化の所望の速度、処理室が反射構成要素を含むか、などに基づいて、連続的に、または断続的に、提供してもよい。
【００７４】
サンプル処理装置３１０が回転するときに、電磁エネルギー源３７０からの電磁エネルギーによってサンプル材料が加熱される、上のターゲット温度から、選択されたベース温度に、処理室３４０内のサンプル材料を冷却するのを、装置３１０の表面の上方の空気流が助けることが好ましい。いくつかのシステムにおいて、また、冷却を助けるために、装置３１０の一方または両方の表面を、雰囲気に曝してもよい。しかし、図６Ａ＆図６Ｂに示されたシステム３００は、下の温度で保持できる任意のベースプレート３８０を含む。サンプル処理装置３１０の一方の表面を、ベースプレート３８０と接触させて保持することによって、処理中に装置３１０が回転するときに、加熱サイクル間に、処理室３４０内のサンプル材料を冷却するのを助けることが可能であろう。熱制御を助けるためにベースプレート３８０を使用する場合、ベースプレートと装置３１０との間の熱伝導性を改良するために、ベースプレート３８０の最も近くに金属層を組入れたサンプル処理装置３１０を使用することが役立つであろう。
【００７５】
他のシステムにおいて、ベースプレート３８０によって処理室の加熱および冷却の両方を促進することが望ましいであろう。たとえば、各処理室３４０の下のベースプレート３８０内に熱電モジュール（たとえば、ペルチェ素子、抵抗加熱器など）を組入れることによって、加熱および冷却を容易にしてもよい。熱電モジュールは、処理室３４０の下に配置されたリングの形態で設けてもよく、または、いくつかの個別の熱電モジュールを、ベースプレート３８０と関連して使用してもよい。さらに速い加熱、および／または、処理室３４０のより均一な温度分布をもたらすために、ベースプレート３８０を使用した処理室３４０の加熱を、電磁エネルギー源３７０を使用した加熱と関連して行ってもよい。したがって、サンプル材料温度に対する制御は、同時に、処理室３４０に電磁エネルギーを供給し、上に処理室３４０が配置されている熱電モジュールの温度を制御することによって、行ってもよい。
【００７６】
図６Ａ＆図６Ｂに示されたシステム３００は、また、サンプル処理装置３１０の表面に向けることができる、たとえば、加圧空気、または他のいかなる適切な流体の、流体源３８２の形態の、任意の付加的な温度制御機構を含む。使用される流体は、所望の温度に加熱または冷却することができる。サンプル材料を、上の温度と下の温度との間でサイクルすることが望まれる場合、流体を下の温度で供給してもよい。サンプル処理装置３１０の一方の表面のみに向けるように示されているが、望まれる場合は、流体を装置３１０の両方の表面に向けてもよいことが理解されるであろう。
【００７７】
システム３００は、また、さまざまな他の構成要素、たとえば、処理室３４０内のサンプル材料の処理の結果を検出するために設けられた検出システム３９０などを含んでもよい。たとえば、検出システムおよび方法は、サンプル処理装置３１０が回転するときに、室内の蛍光反応生成物を検出するために、処理室３４０のアクティブな問合せを伴ってもよい。検出は、定性的であっても定量的であってもよい。たとえば、処理室３４０内の材料の温度または他の特性をモニタするために、他の検出システムを設けてもよい。
【００７８】
熱サイクリング方法が行われているときに、処理室３４０内へのエネルギーの付与を制御するために、処理室３４０内の温度をモニタしてもよい。サンプル処理装置３１０内のサンプル材料温度を制御するように操作してもよい変数の中で、レーザまたは他の光源の強度、装置３１０の回転速度（冷却速度、およびレーザまたは他の光源内の各処理室の滞留時間に影響を及ぼすことがある）、ベースプレート３８０（または、ベースプレート３８０内に配置された、熱電モジュールなどの、いかなる構成要素）の温度、ならびに流体源３８２の温度および圧力を含む。
【００７９】
サンプル処理装置３１０が、ベントがない処理アレイを含む場合、加熱中に装置３１０を回転させる別の利点は、サンプル材料の温度が上がり、蒸気が形成されるときに、それが、上流に、すなわち、装置３１０の回転軸の方に（各々のベントがない処理アレイの唯一の開口部が配置されている）移動しなければならないことである。しかし、いったん、処理室３４０の外側に、熱エネルギーが消散すると、蒸気が凝縮する。次に、凝縮したサンプル材料は、回転により与えられた遠心力によって、処理室３４０に戻される。最終結果は、いくらかの蒸発を引起し得る急速加熱中でも、サンプル材料が、ほとんど、処理室３４０内に保持される。
【００８０】
図７および図８は、電磁エネルギーを吸収する材料から構成された、少なくとも１つの熱構造３８４’を含む、代替のベースプレート３８０’の設計を示す。熱構造３８４’は、サンプル処理装置３１０’の処理室の少なくとも一部の下に配置され（図８を参照のこと）、それにより、熱構造３８４’の加熱または冷却により、熱エネルギーが、熱構造３８４’内に、および／または熱構造３８４’から伝導されるので、熱構造３８４’の上面より上に配置された処理室内で対応する温度変化が生じる。
【００８１】
熱構造３８４’は、好ましくは、示された実施の形態では熱構造３８４’のサンプル処理装置３１０’と反対側に配置され、熱構造３８４’の下面に電磁エネルギーを向ける電磁エネルギー源３７０’によって、加熱してもよい。熱エネルギーは、サンプル処理装置３１０’と熱構造３８４’との間で、主として伝導によって伝達される。ベースプレート３８０’は、２つの熱構造３８４’とともに示されているが、ベースプレート３８０’が、サンプル処理装置３１０’内の選択された処理室に、または選択された処理室から、熱エネルギーを伝達するのに必要な、いかなる数の熱構造３８４’も含むことができることが理解されるであろう。さらに、１を越える熱構造３８４’を設けた場合、独立した熱構造３８４’間で熱エネルギーが伝達されないように、熱構造３８４’が、互いに独立していることが好ましいであろう。
【００８２】
電磁エネルギー源３７０’は、一度に１つの熱構造３８４’のみに電磁エネルギーを与える形態であってもよく、または、同時に２以上の熱構造３８４’を加熱することが可能であってもよい。異なった時間に異なった熱構造３８４’を加熱することが望まれる場合、各熱構造３８４’に専用の別個の電磁エネルギー源３７０’を設けること、１つのエネルギー源３７０’を、加熱すべき熱構造３８４’に面して配置されるように移動させること、選択された時間に、必要な熱構造３８４’に電磁エネルギーを与えるシャッターシステムを設けることなどが望ましいであろう。
【００８３】
熱構造３８４’は、材料が十分な熱伝導性を所有し、十分な割合で電磁エネルギーを吸収するのであれば、さまざまな材料から構成されてもよい。さらに、また、熱構造３８４’に使用される材料が、熱キャパシタンス効果を与えるのに十分な熱容量を有することが望ましいであろう。例としては、アルミニウム、銅、金などが挙げられるが、これらに限定されない。熱構造３８４’が、それら自体が十分な割合で電磁エネルギーを吸収しない材料から構成されている場合、熱構造３８４’が、エネルギー吸収を改良する材料を含むことが好ましいであろう。
たとえば、熱構造３８４’は、カーボンブラック、ポリピロール、インクなどの電磁エネルギー吸収材料でコーティングしてもよい。
【００８４】
電磁源３７０’と関連して熱構造３８４’を使用することの１つの可能な利点は、電磁エネルギー源と、サンプル処理装置３１０’の処理室内に配置された、いかなる試薬または他の材料との適合性を改良できることである。熱構造３８４’は、好ましくは、源３７０’によって生成された電磁エネルギーを通さなくてもよい。その結果、処理室内の材料を、いくつかの場合に所望の反応に対して有害であり得る電磁エネルギーに、直接曝すことから、実質的に遮蔽してもよい。
【００８５】
熱構造３８４’は、サブプレート３８６’の上面上に配置されているように示されているが、熱構造３８４’を組入れた、いかなる適切な設計も使用できることが理解されるであろう。たとえば、熱構造３８４’をサブプレート３８６’に埋込んでもよく、または、サブプレート３８６’を設けなくてもよい（熱構造３８４’が、たとえば、一連の半径方向ストラットまたは他の構造によって相互連結されている）。しかし、サブプレート３８６’を使用する場合、電磁エネルギーが、熱構造３８４’に達して、所望の熱加熱効果を与えることができるように、サブプレート３８６’は、好ましくは電磁エネルギーを伝達してもよい。
【００８６】
代わりに、サブプレート３８６’は、電磁エネルギー源３７０’によって与えられる電磁エネルギーに、熱構造３８４’の選択された部分を曝す開口部を含んでもよい。サブプレート３８６’が、熱構造３８４’の下面を露出する開口部を含む場合、サブプレート３８６’の材料は、電磁源３７０’からの電磁放射を通さなくてもよい。
【００８７】
熱構造３８４’は、熱構造３８４’内の熱エネルギーの限られた量のみ（もしあれば）が、サブプレート３８６’に伝達されるように、サブプレート３８６’から比較的熱隔離されることが、さらに望ましいであろう。その熱隔離は、たとえば、熱エネルギーの限られた量のみを吸収する材料、たとえば、ポリマーなどのサブプレート３８６’を製造することによって、行ってもよい。
【００８８】
ベースプレート３８０’は、また、リング３８４’の温度を検出するために、任意に、センサを含んでもよい。図７および図８は、熱構造３８４’内に配置された２つのセンサ３８８’を示しており、センサ３８８’からの情報を用いて、リング３８４’の加熱および冷却の両方に対する、いかなるシステム制御の一部として、電磁エネルギー源３７０’によって与えられるエネルギーの量を制御するか、ベースプレート３８０’の回転の速度および／または持続期間を制御してもよい。代わりに、リング温度、またはサンプル処理装置３１０’上の処理室内の温度を、たとえば赤外線放出などによって、離れてモニタしてもよい。
【００８９】
図７および図８のベースプレート３８０’は、実質的に連続的な円形リングの形態の熱構造３８４’を含むが、熱構造３８４’は、代わりに、伝導によって加熱すべきであるサンプル処理装置３１０’上の処理室の下に配置された、一連の不連続形状、たとえば、円、正方形として、設けてもよい。しかし、連続リング熱構造の１つの利点は、加熱中に各熱構造３８４’の温度が平衡することができ、それにより、連続熱構造より上に配置された全処理室の室間温度均一性を改良する可能性があることである。
【００９０】
ベースプレート３８０’を使用する方法は、ほとんどの面で、上記システム３００の使用と同様であり、ベースプレート３８０’内の熱構造３８４’に向けられた電磁源３７０’が追加される。電磁エネルギー源３７０’によって与えられるエネルギーは、処理室内の所望の温度を得るように制御してもよい（たとえば、電磁エネルギー源３７０’のパワー出力を変えること、シャッターシステムを設けることなどによって）。
【００９１】
さらに速い加熱、および／または、サンプル処理装置３１０’内の処理室のより均一な温度分布をもたらすために、ベースプレート３８０’内の熱構造３８４’を使用した処理室の加熱を、装置３１０’より上に配置された電磁エネルギー源を使用した加熱と関連して行ってもよい。そのようなシステムおよび方法において、熱構造３８４’を使用した、下からの熱エネルギー伝導によって、処理室を同時に加熱しながら、電磁放射を処理室に直接伝えてもよい（図６Ａ＆図６Ｂに示されたシステムおよび方法を指す）。別の代替例では、熱構造３８４’のみを使用して、すなわち、たとえばサンプル処理装置３１０’より上に配置された電磁エネルギー源３７０を使用して、いかなる電磁エネルギーも処理室に直接向ける必要がなく、サンプル処理装置３１０’内の処理室を加熱してもよい。
【００９２】
図９に示された、さらに別の変形例では、ベースプレート３８０”の下部が示されている。一連の開口部３８３”が、ベースプレート３８０”の下部に設けられ、開口部３８３”は、ストラット３８５”によって分離されている。熱構造３８４”の下面は、上記のように、熱構造３８４”に向けられた電磁エネルギーを、吸収し、熱エネルギーに変換するこことができるように、開口部３８３”内に露出している。
【００９３】
また、図９に見られるのは、熱構造３８４”に取付けられるか、熱構造３８４”内に埋込まれた熱電モジュール３８８”である。熱電モジュール３８８”は、たとえば、ペルチェ素子、抵抗加熱器などの形態で設けてもよい。いくつかの熱電モジュール３８８”が示されているが、１つの熱電モジュールを代わりに設けてもよい。
【００９４】
ベースプレート３８０”では、熱構造３８４’の温度の制御は、熱電モジュール３８８”だけを使用して行ってもよく、または、熱構造３８４’の下面に向けられた電磁エネルギーと組合せて行ってもよい。熱構造３８４”の温度を、熱電モジュール３８８”だけで制御すべき場合（すなわち、熱構造３８４”を、熱構造３８４”の下面に向けられた電磁エネルギーを熱エネルギーに変換することによって加熱すべきでない場合）、熱構造３８４”を製造するために選択される材料は、材料が電磁エネルギーを吸収する能力を考慮せずに、それらの熱伝導性に基づいて選択してもよい。適切な材料は、たとえば、金属（たとえば、アルミニウム、金、銅など）を含んでもよいが、これらに限定されない。
【００９５】
熱電モジュール３８８”と熱構造３８４”とを組合せることによって、熱構造３８４”が、個別の熱電モジュール３８８”の動作特性の変化を平衡させるためにシンクとして働くので、改良された温度均一性の形で、利点が得られるであろう。
【００９６】
熱電モジュール３８８”は、熱構造３８４”より上に配置された装置の処理室内のサンプル材料の温度を制御する際に別のオプションを与える。熱電モジュール３８８”は、３つの熱源を設けるために、処理室内に直接、電磁エネルギーを供給し、かつ、熱構造３８４”に電磁エネルギーを供給することに加えて、使用してもよい。代わりに、熱電モジュール３８８”だけを使用して、ベースプレート３８０”より上に配置された装置上の処理室を加熱してもよく、または、熱電モジュール３８８”を、サンプル処理装置の処理室内に直接、電磁エネルギーを供給することと関連して使用してもよい（熱構造３８４”の下面に向けられた電磁エネルギーがない場合。最終結果は、処理室、衝突電磁エネルギーを熱エネルギーに変換できる熱構造、および熱電モジュールに、直接、電磁エネルギーを与える能力を有するシステムにおいて、ベースプレート上に配置された装置の処理室内のサンプル材料に対する温度制御を、さまざまな態様で行ってもよい。
【００９７】
本発明のサンプル処理装置を使用する、１つの例示的な方法において、サンプル処理装置の製造中に、処理室内にＤＮＡプライマおよびプローブを供給することが有利であろう。次に、ＤＮＡターゲットサンプルを処理室に導入し、ＤＮＡターゲットのＰＣＲ増幅を行うことができる。ターゲットサンプルは、たとえば、ターゲットＤＮＡ、バッファ、およびポリメラーゼ酵素を含んでもよい。
【００９８】
ターゲットサンプルを処理室（予めロードされたプライマおよびプローブを収容している）に分配した後、各処理室内の材料の温度を選択されたベース温度（たとえば、６０℃）に上げ、ＰＣＲ増幅を開始することができる。サンプル処理装置が回転するときに、レーザまたは他の電磁エネルギー源を使用して、各処理室内のサンプル材料の温度を、たとえば、ＤＮＡの変性が起こる、上のターゲット温度に上げることができる。
【００９９】
ターゲット温度に達した後、サンプル材料をベース温度に戻す。本発明の方法において、ベース温度は、装置が回転するときに、対流冷却によって達することができる。その対流冷却だけで、または、ベースプレート、衝突流体ジェットなどを使用した対流冷却と関連して、好ましくは、サンプル材料の急速冷却をもたらし、その後、ターゲット温度まで急速加熱する。急速加熱および急速冷却は、所望の回数の熱サイクルを、比較的短い期間で完了させることができる点で、有利である。
【０１００】
たとえば、図１−図３に示されているような処理アレイを有する、本発明のサンプル処理装置を使用して、たとえば、装置上の処理アレイ内の出発サンプル材料の増幅による、出発サンプル材料の一体化処理を行ってもよい。各処理アレイは、遠心力により流体が順次に室から室へ移動できるように、好ましくは装置上に配列された、いくつかの処理室を含んでもよい。各処理アレイ内の処理室は、チャネル、または、いくつかの実施の形態では、望むように移動を制御するためにバルブ構造を含み得る、他の導管を使用して、流体連通する。さらに、処理アレイの入力室および／または出力室は、普通のマイクロタイタープレートロボットピペット機器を使用した、室の自動ローディングおよび／または自動アンローディングを行えるように、直線格子アレイに配列されている。さらに、出力室内の材料のモニタまたは検出も、普通のマイクロタイタープレートベースの検出システムおよび方法を用いて行ってもよい。
【０１０１】
本発明のサンプル処理装置上の処理アレイ内で行える一体化処理の一例が、図１０に概略的に示されており、入力室４３０が、たとえば、出発サンプル材料を受けるように設けられている。処理アレイ、および処理アレイを使用する、１つの例示的な方法を、以下に説明する。例示的な方法は、所望の最終生成物を得るために、ＰＣＲ増幅、その後のサンガー配列決定を伴う。しかし、この処理の組合せは、例示的であることのみ意図され、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
【０１０２】
出発サンプル材料、たとえば、溶解した血球を、入力室４３０内に供給する。出発サンプル材料が入力室４３０から一次処理室４４０に移動するときに、出発サンプル材料を濾過するために、好ましくは、フィルタ４３３が設けられている。しかし、フィルタ４３３は、任意であり、出発サンプル材料の特性によっては必要ないであろう。
【０１０３】
一次処理室４４０は、好ましくは、適切なＰＣＲプライマを、供給された状態で、たとえば、乾燥した状態で、各室４４０内に含んでもよい。各一次処理室４４０は、出発サンプル材料に対して行われている調査の性質によって、同じプライマ、または異なったプライマを含んでもよい。サンプルをロードする前の一次処理室４４０内にプライマを供給するための１つの代替例は、出発サンプル材料を備えた入力室４３０に、適切なプライマを加えることである（フィルタ４３３が存在する場合は、プライマがフィルタ４３３を通過することができるという条件で）。
【０１０４】
一次処理室４４０内に、出発サンプル材料およびいかなる必要なプライマも配置した後、処理室４４０内の材料を、選択された遺伝物質のＰＣＲ増幅に適した条件下で、熱サイクルする。
【０１０５】
ＰＣＲ増幅処理の完了後、各一次処理室４４０内の材料を、別のフィルタ室４４３  （各処理室４４０に１つのフィルタ室４４３）を通して移動させ、増幅された材料からの不要な材料、たとえば、ＰＣＲプライマ、フィルタ４３３によって除去されなかった出発サンプル中の不要な材料などを除去してもよい。フィルタ室４４３は、たとえば、サイズ排除物質、たとえば、浸透ゲル、ビーズなど（たとえば、スウェーデン、ウップサラのアメルシャム・ファーマシア・バイオテクＡＢ（Ａｍｅｒｓｈａｍ  Ｐｈａｒｍａｃｉａ  Ｂｉｏｔｅｃｈ  ＡＢ，Ｕｐｐｓａｌａ）から入手可能なマイクロスピン（ＭｉｃｒｏＳｐｉｎ）またはセファデックス（Ｓｅｐｈａｄｅｘ））を含有してもよい。
【０１０６】
フィルタ室４４３内のサンプル材料のクリーンアップ後、各一次処理室４４０からの濾過されたＰＣＲ増幅生成物を、１対の多重化二次処理室４６０内に移動させ、たとえば、二次処理室４６０内で遭遇する熱条件の適切な制御によって、一次処理室４４０内で増幅された遺伝物質のサンガー配列決定を行う。
【０１０７】
所望の処理を二次処理室４６０内で行った後、処理された材料（サンガー配列決定が二次処理室４６０内で行われた処理である場合は、サンガー配列決定されたサンプル材料）を、各二次処理室４６０から、別の組のフィルタ室４６３を通して移動させ、二次処理室４６０の生成物から、たとえば、染料または他の不要な材料を、除去する。次に、濾過された生成物を、フィルタ室４６３から出力室４８０内に移動させ、取出すことができる。
【０１０８】
図１−図５に示された処理アレイのように、また、図１０に示されたアレイのような処理アレイは、一次処理室４４０および二次処理室４６０を収容した装置の回転により、処理室が円の周りを移動するように、一次処理室４４０および二次処理室４６０が円弧に配列されるように、配列されていることが好ましい。さらに、入力室４３０および出力室４８０の一方または両方が、それらの室内の材料のローディング、アンローディング、および／または検出が、直線格子アレイ、たとえば、マイクロタイタープレートなどに配列された材料を提供する装置を処理するように設計された機器を使用して行えるように、直線格子アレイに配列されている。
【０１０９】
図１０に示された一体化処理室アレイのさまざまな利点は、１つのサンプル処理装置内で、未加工の出発サンプル材料から、隔離された、配列決定された生成物に変わる能力から生じる。それらの利点の中には、小量の材料で作業する場合に問題があり得る物理的移送（ピペッティングなどによる）の回数の減少がある。別の利点は、多数の並列処理を同時に行うことができ、処理結果の精度に関して信頼レベルを向上させる可能性があることである。さらに、処理室が、たとえば、熱サイクリングなどに対して、同じ条件に会うことを確実にする際に制御のレベルを高めるであろう。
【０１１０】
図１１は、本発明のサンプル処理装置の別の任意のフィーチャを示す。図１１に示されたフィーチャは、処理室５４０がサンプル処理装置５１０上に配列されている円弧に関連する。これまで説明された処理室によって定められた円弧は、それぞれの装置の中心に対して測定された、均一な半径を有する。１つのサンプル処理装置５１０の一部のみを示す図１１は、半径方向幅を有する円弧５４４内に配列された処理室５４０を含み、すなわち、円弧５４４は、内側端縁５４３と、外側端縁５４５とを有する。この配列は、円弧５４４内の処理室密度を増すことによって、より多数の処理室５４０を可能にしてもよい。円弧５４４が、図１１に示されたような半径方向幅を有する場合、２以上の円弧によって形成された、いかなる処理室円も、代わりに、環状リングとして説明してもよいことが理解されるであろう。
【０１１１】
この配列は、ベースプレート５８０内の下にある熱構造５８４とともに使用した場合、特に有益であろう。図１１に示されているように、熱構造５８４自体が半径方向幅を有してもよい。しかし、処理室５４０によって占められた円弧５４４は、好ましくは、処理室５４０の不均一な熱制御を回避するために、下にある熱構造５８４の範囲内に配置されている。
【０１１２】
本発明によるサンプル処理装置の別の任意のフィーチャが、図１２に示され、これは、サンプル処理装置の自動ハンドリングおよび自動操作に関連する。このフィーチャを、円形アレイに配列された処理室を含むサンプル処理装置と結合してはならないことに留意されたい。
【０１１３】
サンプル処理装置６１０と関連して示された任意のフィーチャは、装置６１０に高さを与えるハンドリングタブ６１８である。タブ６１８は、好ましくは、ｚ軸に沿って延在し（図１２の基準軸を参照のこと）、たとえば、サンプル処理装置６１０の自動ハンドリングのための、構造を提供する。たとえば、サンプル処理装置６１０を配置および／または回収するために、ロボットグリッパアセンブリ（図示せず）を使用してもよい。そのようなグリッパアセンブリは、タブ６１８の外側の、サンプル処理装置６１０自体の比較的小さい端縁に対して、タブ６１８のような、より大きい構造とともに提供された場合、より良好に機能するであろう。
【０１１４】
タブ６１８は、サンプル処理装置６１０自体と一体であってもよく、たとえば、タブ６１８は、サンプル処理装置６１８を折るか、成形することによって、構成してもよい。代わりに、タブ６１８は、いかなる適切な技術、または技術の組合せ、たとえば、接着剤、溶接（熱、化学など）、ヒートシーリングなどによって、サンプル処理装置６１８に加えてもよい。
【０１１５】
上記説明は、例示的であり、限定的でないことが意図されることが理解されるべきである。上記説明から、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明のさまざまな修正および変更が、当業者には明らかになるであろう。また、本発明は、ここに記載された例示的な実施の形態に不当に限定されるべきではないことが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明による１つのサンプル処理装置の上面図である。
【図２】図１のサンプル処理装置上の１つの処理アレイの拡大図である。
【図３】図１のサンプル処理装置上の１つの処理アレイの拡大断面図である。
【図４】本発明による代替のサンプル処理装置を示す。
【図５】本発明による別の代替のサンプル処理装置を示す。
【図５Ａ】ベースプレート上の本発明によるサンプル処理装置の１つの配列を示す。
【図６Ａ】本発明による１つの熱処理システムの側面図である。
【図６Ｂ】図６Ａのシステムの上面図である。
【図７】本発明による熱処理システムのための代替のベースプレートの平面図である。
【図８】上にサンプル処理装置３１０’が配置された、図７のベースプレートの断面図である。
【図９】本発明による熱処理システムのための代替のベースプレートの平面図である。
【図１０】１つのサンプル処理装置上で、たとえば、ＰＣＲ増幅およびサンガー配列決定による、出発サンプル材料の一体化処理を行うのに使用できる、１つの処理アレイの概略図である。
【図１１】半径方向幅を有する円弧内に配置された処理室を含む、１つのサンプル処理装置の一部を示す。
【図１２】ハンドリングタブを含む１つのサンプル処理装置の斜視図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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