專(zhuān)利名稱(chēng)：樣本處理設(shè)備加壓系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于利用旋轉(zhuǎn)樣本處理設(shè)備來(lái)例如放大(amplify) 遺傳材料等的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
很多不同的化學(xué)、生物化學(xué)和其它反應(yīng)都對(duì)溫度變化敏感。在遺 傳放大領(lǐng)域，熱量處理的例子包括，但不限于，聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)、 桑格測(cè)序法等。用于減少熱量處理多個(gè)樣本的時(shí)間和成本的一種途徑， 是利用包括多個(gè)室的設(shè)備，其中可同時(shí)處理一個(gè)樣本的不同部分或不 同樣本。需要室與室之間精確溫度控制、同等溫度轉(zhuǎn)換率和/或溫度之 間快速轉(zhuǎn)換的一些反應(yīng)的例子包括例如，幫助遺傳代碼譯碼的核酸 樣本處理。核酸處理技術(shù)包括放大方法，諸如聚合酶鏈反應(yīng)(PCR); 目標(biāo)多核苷酸放大方法，諸如自持續(xù)序列復(fù)制(3SR)和鏈置換放大(SDA);基于連接到目標(biāo)多核苷酸的信號(hào)的放大的方法，諸如"支鏈" DNA放大；基于DNA探針的方法，諸如連接酶反應(yīng)(LCR)和QB復(fù) 制酶放大(QBR);基于轉(zhuǎn)錄的方法，諸如結(jié)扎活化轉(zhuǎn)錄(LAT)和基 于核酸序列放大(NASBA);和各種其它放大方法，諸如修復(fù)鏈反應(yīng)(RCR)和循環(huán)探針?lè)磻?yīng)(CPR)。核酸處理技術(shù)的其它例子包括例 如桑格測(cè)序法、配合基結(jié)合分析等。在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.US2003/0124506、標(biāo)題為"用于樣本處 理設(shè)備的模塊系統(tǒng)和方法(MODULAR SYSTEMS AND METHODS FOR USING SAMPLE PROCESSING DEVICES)"的文獻(xiàn)和美國(guó)專(zhuān)利 No.6734401、標(biāo)題"增強(qiáng)的樣本處理設(shè)備、系統(tǒng)和方法(ENHANCED SAMPLE PROCESSIING DEVICES SYSTEMS AND METHODS)" (Bedingham等人)的文獻(xiàn)中，描述了一些用于處理旋轉(zhuǎn)樣品處理設(shè)備的系統(tǒng)。 發(fā)明內(nèi)容, 本發(fā)明提供一種利用這些用于處理位于樣本處理設(shè)備中的樣本材 料的系統(tǒng)的樣本處理系統(tǒng)和方法，其中樣本處理設(shè)備與系統(tǒng)分離。該樣 本處理系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)基板，在系統(tǒng)操作期間，樣本處理設(shè)備位于該旋 轉(zhuǎn)基板上。該系統(tǒng)還包括蓋子和設(shè)計(jì)成將樣本處理設(shè)備向基板加壓的加 壓結(jié)構(gòu)。優(yōu)選結(jié)果是樣本處理設(shè)備被施壓與基板上的熱結(jié)構(gòu)接觸。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以包括一個(gè)或多個(gè)下列結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)熱結(jié) 構(gòu)和樣本處理設(shè)備之間的熱結(jié)合成形的轉(zhuǎn)移表面，磁性加壓結(jié)構(gòu)，和浮動(dòng)或彈性安裝的熱結(jié)構(gòu)。在包括成形的熱結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，熱結(jié)構(gòu)優(yōu)選設(shè)置有圓環(huán)形式的 轉(zhuǎn)移表面。可優(yōu)選轉(zhuǎn)移表面具有凸曲率，例如類(lèi)似于環(huán)形體的頂部。 通過(guò)提供與蓋子和加壓結(jié)構(gòu)有關(guān)的成形的轉(zhuǎn)移表面，熱結(jié)構(gòu)和樣本處 理設(shè)備之間的熱結(jié)合效率可被提高。優(yōu)選蓋子包括加壓環(huán)，對(duì)樣本處 理設(shè)備加壓以符合熱結(jié)構(gòu)的成形轉(zhuǎn)移表面。在包括磁性加壓結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，蓋子和基板可優(yōu)選包括磁性元 件，其通過(guò)磁性吸引力將蓋子拉向基板。當(dāng)樣本處理設(shè)備位于蓋子和 基板之間時(shí)，壓力可提高樣本處理設(shè)備和熱結(jié)構(gòu)之間的熱結(jié)合。磁體 可優(yōu)選是永久磁體。磁性加壓系統(tǒng)的一個(gè)可能優(yōu)勢(shì)是壓力可以在體積 相對(duì)小的裝置中獲得，這在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中是有用的。在包括浮動(dòng)或偏壓的熱結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，熱結(jié)構(gòu)可優(yōu)選向蓋子彈 性偏壓，使得力向下引導(dǎo)到熱結(jié)構(gòu)(例如從蓋子)，可以使熱結(jié)構(gòu)相 對(duì)于基板(優(yōu)選保持靜止)的其余部分移動(dòng)?？梢詢?yōu)選熱結(jié)構(gòu)連接到 基板，利用例如一個(gè)或多個(gè)彈簧，以提供彈性偏壓并且在結(jié)構(gòu)上將熱 結(jié)構(gòu)結(jié)合到基板。在一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于處理樣本處理設(shè)備的系統(tǒng)，該 系統(tǒng)包括基板，其可操作地結(jié)合到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)繞旋轉(zhuǎn) 軸線旋轉(zhuǎn)基板，其中旋轉(zhuǎn)軸限定Z-軸；熱結(jié)構(gòu)，其可操作地連接到基 板，其中熱結(jié)構(gòu)包括緊接基板第一表面露出的轉(zhuǎn)移表面；蓋子，其面 對(duì)轉(zhuǎn)移表面，其中蓋子包括內(nèi)加壓環(huán)和外加壓環(huán)；加壓結(jié)構(gòu)，其可操 作地連接到蓋子以將蓋子在沿著的Z-軸的第一方向向轉(zhuǎn)移表面壓迫， 其中內(nèi)加壓環(huán)和外加壓環(huán)接觸并推壓位于蓋子和轉(zhuǎn)移表面之間的樣本 處理設(shè)備，使之與轉(zhuǎn)移表面接觸；和能量源，其適于在基板繞旋轉(zhuǎn)軸 線旋轉(zhuǎn)的同時(shí)將熱能傳遞給熱結(jié)構(gòu)。在另一方面，本發(fā)明提供一種用于處理樣本處理設(shè)備的系統(tǒng)，該 系統(tǒng)包括基板，其可操作地結(jié)合到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使基板 繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，其中旋轉(zhuǎn)軸限定Z-軸；熱結(jié)構(gòu)，其可操作地連接到 基板，其中熱結(jié)構(gòu)包括緊接基板第一表面露出的轉(zhuǎn)移表面；蓋子，其 面對(duì)轉(zhuǎn)移表面； 一個(gè)或多個(gè)磁性元件，其可操作地連接到蓋子和基板， 其中連接到蓋子和基板上的一個(gè)或多個(gè)磁性元件之間的磁性吸引力， 沿著Z-軸的第一方向?qū)⑸w子拉向基板的第一表面，使得位于蓋子和基 板之間的樣本處理設(shè)備被推壓至和基板的熱結(jié)構(gòu)接觸；和能量源，其 適于在基板繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的同時(shí)對(duì)熱結(jié)構(gòu)傳遞熱能。在另一方面，本發(fā)明提供一種用于處理樣本處理設(shè)備的系統(tǒng)，該 系統(tǒng)包括基板，其可操作地結(jié)合到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使基板 繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)；蓋子，其面對(duì)基板的第一表面；加壓結(jié)構(gòu)，其可操 作地連接到蓋子，以將蓋子壓向基板；熱結(jié)構(gòu)，其可操作地連接到基 板； 一個(gè)或多個(gè)彈性元件，其可操作地連接到蓋子和熱結(jié)構(gòu)的一個(gè)或 兩者，其中一個(gè)或多個(gè)彈性元件提供偏壓力，所述偏壓力與加壓元件 將蓋子壓向基板的力相對(duì)，其中位于蓋子和基板的第一表面之間的樣 本處理設(shè)備的部分被推壓，以和熱結(jié)構(gòu)接觸；和能量源，其適于在基 板繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的同時(shí)對(duì)熱結(jié)構(gòu)傳遞熱能。在另一方面，本發(fā)明提供一種處理位于樣本處理設(shè)備內(nèi)的樣本材 料的方法，該方法包括將樣本處理設(shè)備放置在基板和蓋子之間，其 中樣本處理設(shè)備包括位于圓形處理環(huán)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)處理室，并且其 中凸起的轉(zhuǎn)移表面連接到基板，其中凸起的轉(zhuǎn)移表面是以圓環(huán)的形式， 與樣本處理設(shè)備上的圓形處理環(huán)接觸；通過(guò)將蓋子和基板向彼此加壓，使在凸起的轉(zhuǎn)移表面上的樣本處理設(shè)備的圓形處理環(huán)變形；在使凸起的轉(zhuǎn)移表面上的圓形處理環(huán)變形的同時(shí)，繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)基板、蓋子 和樣本處理設(shè)備。本發(fā)明的設(shè)備、系統(tǒng)和方法的這些和其它特征和優(yōu)勢(shì)，將結(jié)合本 發(fā)明的例證性實(shí)施例在下面描述。


圖1是依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性系統(tǒng)的分解透視圖，描述了基板和蓋子以及處于兩者之間的樣本處理設(shè)備。圖2是依據(jù)本發(fā)明，在基板上的磁性元件的可替選布置的平面圖。 圖3是依據(jù)本發(fā)明， 一個(gè)基板和彈性偏壓的熱結(jié)構(gòu)的部分的截面透視圖。圖4是可以連同本發(fā)明使用的示例性的偏壓元件的透視圖。 圖5是依據(jù)本發(fā)明，迫使樣本處理設(shè)備以和熱結(jié)構(gòu)上成形的轉(zhuǎn)移表面符合的蓋子的放大截面圖。圖6是描述關(guān)于本發(fā)明所使用的一個(gè)示例性的成形的熱量轉(zhuǎn)移表面的徑向截面輪廓的圖。圖7是描述關(guān)于本發(fā)明所使用的另一個(gè)示例性的成形的熱量轉(zhuǎn)移 表面的徑向截面輪廓的圖。圖8A—8C描述依據(jù)本發(fā)明，用于蓋子上的加壓環(huán)的可選的邊緣 結(jié)構(gòu)。圖9是關(guān)于本發(fā)明可使用的樣本處理設(shè)備的一部分的截面圖。 圖10是圖9的樣本處理設(shè)備的一部分的放大平面圖。
具體實(shí)施方式
在下面本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述中，對(duì)構(gòu)成本文一部分的附圖做 出參考，并在其中通過(guò)圖示的方式示出本發(fā)明可以實(shí)踐的具體實(shí)施例。 應(yīng)該理解可以利用其它實(shí)施例，并且可以在不背離本發(fā)明范圍的情況 下進(jìn)行結(jié)構(gòu)改變。本發(fā)明提供用于樣本處理設(shè)備的方法和系統(tǒng)，該設(shè)備可以用在涉 及熱量處理的方法中，例如敏感的化學(xué)處理，諸如PCR放大、連接酶 鏈反應(yīng)(LCR)、自持續(xù)序列復(fù)制、酶動(dòng)力研究、同質(zhì)的配合基結(jié)合分 析和更復(fù)雜的生物化學(xué)或其它需要精確熱量控制和/或快速熱量變化的 處理。除了控制設(shè)備的處理室中的樣本材料的溫度，樣本處理系統(tǒng)能 夠提供樣本處理設(shè)備的同步旋轉(zhuǎn)。一些關(guān)于本發(fā)明可使用的方法和系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)臉颖咎幚碓O(shè)備的例子，在例如通常指定的美國(guó)專(zhuān)利No.6734401、標(biāo)題為"增強(qiáng)的樣本處 理設(shè)備、系統(tǒng)和方法(ENHANCED SAMPLE PROCESSIING DEVICES SYSTEMS AND METHODS) " (Bedingham等人)和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng) 公開(kāi)No.2002/0064885、標(biāo)題為"樣本處理設(shè)備(SAMPLE PROCESSING DEVICE)"的文獻(xiàn)中進(jìn)行了描述。其它有用的設(shè)備構(gòu)造可以在下列文 獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)例如，申請(qǐng)日為2000年6月28日、標(biāo)題為"熱量處理設(shè) 備和方法(THERMAL PROCESSING DEVICES AND METHOD)"的 美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)系列號(hào)NO.60/21450S，申請(qǐng)日為2000年6月28日、 標(biāo)題為"樣本處理設(shè)備、系統(tǒng)和方法(SAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMS AND METHODS)"的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)系列 號(hào)N0.60/214642，申請(qǐng)日為2000年10月2日、標(biāo)題為"樣本處理設(shè) 備、系統(tǒng)和方法(SAMPLE PROCESSING DEVICE, SYSTEMS AND METHODS)"的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)系列號(hào)N0.60/237072，申請(qǐng)日為 2001年1月6日、標(biāo)題為"樣本處理設(shè)備、系統(tǒng)和方法(SAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMS AND METHODS)"的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)系列號(hào)NO.60/260063，申請(qǐng)日為2001年4月18日、標(biāo)題為 "增強(qiáng)的樣本處理設(shè)備、系統(tǒng)和方法(ENHANCED SAMPLE PROCESSING DEVICES, SYSTEMS AND METHODS)"的美國(guó)臨時(shí) 專(zhuān)利申請(qǐng)系列號(hào)NO.60/284637和標(biāo)題為"樣本處理設(shè)備和載體 (SAMPLEPROCESSINGDEVICES AND CARRIERS)"的美國(guó)專(zhuān)利 申請(qǐng)No.2002/0048533。其它可能的設(shè)備構(gòu)造可以在例如美國(guó)專(zhuān)利 No.6627159、標(biāo)題為"樣本處理設(shè)備的離心填充(CENTRIFUGAL FILLING OF SAMPLE PROCESSING DEVICES) " (Bedingham等人) 的文獻(xiàn)中找到。本發(fā)明的樣本處理系統(tǒng)優(yōu)選包括以這種方式連接于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基 板，使得提供基板繞旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)樣本處理系統(tǒng)固定到基板上 時(shí)，樣本處理設(shè)備隨著基板旋轉(zhuǎn)?；灏ㄖ辽僖粋€(gè)熱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu) 能夠用于加熱樣本處理設(shè)備的部分，并且可以包括多種其它組件，例 如溫度傳感器、電阻加熱器、熱電模塊、光源、光檢測(cè)器、傳送器、 接收器等。盡管相對(duì)位置術(shù)語(yǔ)"頂"、"底"、"上面"、"下面"等可以 用于本發(fā)明中，可以理解這些術(shù)語(yǔ)僅用于表示其相對(duì)關(guān)系。例如，當(dāng)用于本發(fā)明的設(shè)備時(shí)，"頂"和"底"可以用于表示基板的相對(duì)側(cè)， 在樣本處理期間，頂面典型地定位于靠近安裝于基板上的樣本處理設(shè) 備。在實(shí)際使用中，描述為"頂"或"底"的元件可以在任何方向或 位置發(fā)現(xiàn)，并且不應(yīng)作為將樣本處理設(shè)備的方法、系統(tǒng)限制在任何特 定方向或位置。例如，樣本處理設(shè)備的頂面在處理期間可以實(shí)際上位 于樣本處理設(shè)備的底面的下面(盡管頂面將仍在樣本處理設(shè)備與底面 的相反側(cè))。一個(gè)例證性的樣本處理系統(tǒng)簡(jiǎn)要地描繪在圖1的分解透視圖中。該系統(tǒng)包括繞旋轉(zhuǎn)軸線11旋轉(zhuǎn)的基板10?；?0可優(yōu)選通過(guò)軸22連接到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)20。但是，可以理解基板IO可以通過(guò)任何適合的替代設(shè) 置和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)20結(jié)合，例如通過(guò)直接在基板10上操作的帶或驅(qū)動(dòng)輪 等。圖1中也描繪了優(yōu)選如這里所述用于基板10的樣本處理設(shè)備50 和蓋子60。本發(fā)明的系統(tǒng)可以實(shí)際上不包括樣本處理設(shè)備，在大多數(shù) 實(shí)例中，樣本處理設(shè)備是用于執(zhí)行多種測(cè)試等、并且然后拋棄的可消 耗設(shè)備。因此，本發(fā)明的系統(tǒng)可以用于多種不同的樣本處理設(shè)備。示出的基板10包括熱結(jié)構(gòu)30，該熱結(jié)構(gòu)優(yōu)選包括露出在基板10 的上表面12的轉(zhuǎn)移表面32。"露出"意味著熱結(jié)構(gòu)30的轉(zhuǎn)移表面32 可處于和樣本處理設(shè)備50的部分的物理接觸，使得熱結(jié)構(gòu)30和樣本 處理設(shè)備熱結(jié)合以通過(guò)傳導(dǎo)轉(zhuǎn)移熱能。優(yōu)選在樣本處理期間，熱結(jié)構(gòu) 30的轉(zhuǎn)移表面32可以直接位于樣本處理設(shè)備50的所選部分的下面。 樣本處理設(shè)客50的所選部分可以優(yōu)選包括處理室52，如在例如美國(guó)專(zhuān) 利No.6734401、標(biāo)題為"改進(jìn)的陽(yáng)平處理系統(tǒng)及方法(ENHANCED SAMPLE PROCESSING DEVICES SYSTEMS AND METHODS)" (Bedingham等人)的文獻(xiàn)中討論的。如這里討論的，本發(fā)明的系統(tǒng)可以優(yōu)選包括蓋子60，其與基板IO 一起，加壓處于二者之間的樣本處理設(shè)備，以優(yōu)選增強(qiáng)基板上的熱結(jié) 構(gòu)30和樣本處理設(shè)備50之間的熱結(jié)合。優(yōu)選當(dāng)基板IO通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 20繞軸線11旋轉(zhuǎn)時(shí)，樣本處理設(shè)備50和蓋子60隨著基板IO—起旋 轉(zhuǎn)?；?0和蓋子60之間的壓力可以利用多種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。圖1的實(shí) 施例中描繪的一個(gè)示例性加壓結(jié)構(gòu)是位于蓋子60上的磁性元件70和 位于基板10上的相應(yīng)磁性元件72。磁性元件70和72之間的磁性吸引 力可以用于將蓋子60和基板IO相互拉近，因此位于其間的樣本處理設(shè)備被壓縮或變形。這里使用的"磁性元件"是表現(xiàn)出磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)或物體。磁場(chǎng)優(yōu)選 有足夠強(qiáng)度以產(chǎn)生所需的壓力，該壓力導(dǎo)致如這里討論的樣本處理設(shè) 備50和基板10的熱結(jié)構(gòu)30之間的熱結(jié)合。磁性元件可優(yōu)選包括磁性 材料，例如表現(xiàn)永久磁場(chǎng)的材料或能夠表現(xiàn)臨時(shí)磁場(chǎng)的材料。可能的適當(dāng)磁性材料的一些例子包括例如磁鐵或包括鐵和一種 或多種其它金屬的混和氧化物的物質(zhì)的"鐵素體"，例如鈉米水晶鈷 鐵氧體。但是，可以使用其它鐵素體材料?？梢杂糜谠O(shè)備50的構(gòu)造的 其它鐵素體材料可以包括、但不限于陶瓷和柔性磁性材料，其可由 下列物質(zhì)制成可和聚合物(例如塑料、橡膠等)結(jié)合的氧化鍶鐵； NdFeB (該磁性材料也可以包括鏑)；硼化釹；SmCo (釤鈷)；鋁、 鎳、鈷、銅、鐵、釹等的組合；以及其它材料。磁性材料也可以包括 例如不銹鋼或其它可磁化的材料，可通過(guò)使可磁化材料經(jīng)過(guò)充分的電 和/或磁場(chǎng)而獲得充分的磁性。優(yōu)選地，磁性元件70和72可以是可操作地連接到蓋子60和基板 IO上的不連續(xù)的物體，如在圖l的實(shí)施例(其中磁性元件70和72是 盤(pán)形物體)中所描繪的。但是在一個(gè)替代實(shí)施例中，基板IO、熱結(jié)構(gòu) 30和/或蓋子60可以包含充分的磁性材料(例如以模制或其它方式設(shè) 置在組件的結(jié)構(gòu)中)，分離的、不連續(xù)的磁性元件不是必需的。圖2是在替選的基板IIO上的磁性元件172的一個(gè)可替選設(shè)置方 式的圖，優(yōu)選基板110繞軸線111旋轉(zhuǎn)。如圖2所描繪的，磁性元件 172可以小于圖1中描繪的系統(tǒng)中的那些元件?？梢园l(fā)現(xiàn)這種設(shè)置的潛 在優(yōu)勢(shì)是磁力對(duì)于基板110的周邊(特別是蓋子包括磁性元件的互補(bǔ) 設(shè)置之處)更均勻的分布。在另一個(gè)替選方式中，蓋子60和/或基板IO可以包括電磁石形式的一個(gè)或多個(gè)磁性元件，其可被在需要的時(shí)候激勵(lì)而代替被動(dòng)的磁性 元件來(lái)提供壓力。在這種實(shí)施例中，在樣本處理設(shè)備50的旋轉(zhuǎn)期間， 需要電源提供給電磁石。盡管在圖1中沒(méi)有詳細(xì)描繪，基板10可以優(yōu)選如此構(gòu)成，使得熱結(jié)構(gòu)30露出在基板10的頂表面12和底表面14兩者上。通過(guò)將熱結(jié) 構(gòu)30露出在基板10的頂表面12上，更直接的熱通道可以設(shè)置在熱結(jié) 構(gòu)30的轉(zhuǎn)移表面32和位于蓋子60與基板10之間的樣本處理設(shè)備50 之間。熱結(jié)構(gòu)30也優(yōu)選露出在基板10的底表面14上。當(dāng)熱結(jié)構(gòu)30通 過(guò)將電磁能量引導(dǎo)到基板10的底表面14之上的輻射體發(fā)射的電磁能 量而被加熱時(shí)，將熱結(jié)構(gòu)30露出在基板IO的底表面14上是有利的。盡管圖1的系統(tǒng)包括電磁能量源來(lái)對(duì)熱結(jié)構(gòu)提供熱能，熱結(jié)構(gòu)的 溫度可以被任何適當(dāng)?shù)目上驘峤Y(jié)構(gòu)提供熱能的能量源控制。用于本發(fā) 明的可能的適當(dāng)能量源的例子，除了電磁能量源以外，可以包括例 如珀耳帖元件(Peltier elements)、電阻加熱器等等。本發(fā)明中使用的術(shù)語(yǔ)"電磁能量"(以及其變形)意味著能夠從 輻射體在沒(méi)有物理接觸情況下傳遞到所需位置或材料的電磁能量。電 磁能量的非限制性例子包括激光能、射頻(RF)、微波輻射、光能 (包括紫外到紅外頻譜)等。優(yōu)選電磁能量限制在落入紫外到紅外輻 射的頻譜內(nèi)的能量。電磁能量源90的一個(gè)例子在圖1中示出，由源90發(fā)射的電磁能 量直接引導(dǎo)到基板10的底表面14之上和露出在基板10的底表面14 上的熱結(jié)構(gòu)30的部分之上。 一些適當(dāng)?shù)碾姶拍芰吭吹睦涌梢园ǖ?不限于激光、寬帶龜磁能量源(例如白光)等。在熱結(jié)構(gòu)30將被遠(yuǎn)程能量源(例如不通過(guò)直接接觸將熱能傳遞給 熱結(jié)構(gòu)的能量源)加熱之處，熱結(jié)構(gòu)30可以優(yōu)選被構(gòu)造成吸收電磁能量且將吸收的電磁能量轉(zhuǎn)換為熱能。用于熱結(jié)構(gòu)30中的材料優(yōu)選擁有 充分的熱傳導(dǎo)率并且吸收由電磁源90以足夠的速率產(chǎn)生的電磁能量。 另外，也期望用于熱結(jié)構(gòu)30的材料或多種材料具有足夠的熱容量以提供熱容量效果。
一些適當(dāng)?shù)牟牧系睦影?，但不限于鋁、銅、金 等。如果熱結(jié)構(gòu)30由自身不以足夠的速率吸收電磁能量的材料構(gòu)成， 可以優(yōu)選熱結(jié)構(gòu)30包括提高熱吸收性的材料。例如，熱結(jié)構(gòu)30可以 由諸如碳黑、聚吡咯(polypyrrole)、油墨等電磁能量吸收材料涂覆。除了選擇用于熱結(jié)構(gòu)30的適當(dāng)材料，熱結(jié)構(gòu)也可以優(yōu)選包括槽或 面對(duì)電磁能量源90的其它表面結(jié)構(gòu)，以增加露出在由源90發(fā)射的電 磁能量下的表面區(qū)域量。增加了露出在來(lái)自源卯的電磁能量下的熱結(jié) 構(gòu)30的表面區(qū)域，可以增強(qiáng)由熱結(jié)構(gòu)30吸收能量的比率。增加的用 于熱結(jié)構(gòu)30中的表面區(qū)域也可以增加電磁能量吸收效率。還期望的是，熱結(jié)構(gòu)30與基板10的其余部分相對(duì)地?zé)峤^緣，使 得僅熱結(jié)構(gòu)30中有限量的熱量轉(zhuǎn)移到基板10的其余部分上(如果有)。 熱絕緣可以例如通過(guò)制造基板10的支持結(jié)構(gòu)的材料來(lái)實(shí)現(xiàn)，該材料僅 吸收有限的熱能，該材料例如聚合物等。 一些用于基板IO的支持結(jié)構(gòu) 的適當(dāng)材料包括例如填充玻璃的塑料(例如聚乙醚酯酮)、硅樹(shù)脂、 陶瓷等。盡管基板10包括基本連續(xù)圓環(huán)形的熱結(jié)構(gòu)30，用于依據(jù)本發(fā)明 系統(tǒng)的基板中的熱結(jié)構(gòu)可替選地設(shè)置為一系列不連續(xù)的熱元件，例如 圓形、方形，位于樣本處理設(shè)備50的處理室下面。但是，連續(xù)環(huán)形熱 結(jié)構(gòu)30的一個(gè)可能的優(yōu)勢(shì)是在加熱過(guò)程中熱結(jié)構(gòu)30的溫度可以平衡。 如果樣品處理設(shè)備中的一組處理室如此設(shè)置，使得它們直接和熱結(jié)構(gòu) 30的轉(zhuǎn)移表面32接觸，對(duì)于所有的位于連續(xù)熱結(jié)構(gòu)30之上的處理室， 有可能改進(jìn)室與室之間的溫度一致性。盡管示出的基板10僅包括一個(gè)熱結(jié)構(gòu)30，可以理解在本發(fā)明系 統(tǒng)中的基板可以包括任何需要數(shù)量的熱結(jié)構(gòu)，以將熱能轉(zhuǎn)移到所選的 處理室或由所選的處理室轉(zhuǎn)移到熱結(jié)構(gòu)，其中處理室位于處理設(shè)備上。 進(jìn)一步，可以優(yōu)選設(shè)置一個(gè)以上的熱結(jié)構(gòu)，不同的熱結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立， 使得沒(méi)有大量的熱能在不同的獨(dú)立熱結(jié)構(gòu)之間轉(zhuǎn)移。在一個(gè)可替選的 例子中，獨(dú)立熱結(jié)構(gòu)可以同心圓環(huán)的形式設(shè)置。圖3是圖1所示系統(tǒng)的基板IO和熱結(jié)構(gòu)30的一部分沿圖1中的 線3-3的截面透視圖?；?0包括主體16，熱結(jié)構(gòu)30連接到該主體 上。盡管圖3中看不到，主體16優(yōu)選固定地連接到用于旋轉(zhuǎn)基板10 的軸上。通過(guò)固定地連接，在系統(tǒng)操作期間，當(dāng)樣本處理設(shè)備在蓋子 60和基板IO之間被加壓時(shí)，主體16優(yōu)選相對(duì)軸不移動(dòng)。如圖3所示，熱結(jié)構(gòu)30在轉(zhuǎn)移表面32之下可以優(yōu)選是一般的U 形。這種形狀可以優(yōu)選實(shí)現(xiàn)多種功能。例如，U形熱結(jié)構(gòu)30可以增加 表面區(qū)域，其中電磁能量入射到該表面區(qū)域上，因此可能增加轉(zhuǎn)移到 熱結(jié)構(gòu)30上的能量的數(shù)量和比率。另外，U形熱結(jié)構(gòu)可以使熱結(jié)構(gòu)30 表現(xiàn)較低的熱質(zhì)量。如這里討論的，本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)可選特征是熱結(jié)構(gòu)30的浮動(dòng)或 懸掛連接，諸如熱結(jié)構(gòu)30和蓋子60彼此相對(duì)彈性地偏壓?？梢詢?yōu)選 熱結(jié)構(gòu)30通過(guò)一個(gè)或多個(gè)彈性元件結(jié)合到基板10，其中該一個(gè)或多個(gè) 彈性元件提供與由加壓結(jié)構(gòu)(例如磁場(chǎng))施加的力相對(duì)的偏壓力。在 這種系統(tǒng)中，優(yōu)選熱結(jié)構(gòu)30能夠響應(yīng)于基板10和蓋子60之間的壓力 而相對(duì)于基板10的主體16移動(dòng)。熱結(jié)構(gòu)30的移動(dòng)可以優(yōu)選被限制在 Z軸方向，優(yōu)選和旋轉(zhuǎn)軸線對(duì)準(zhǔn)(優(yōu)選平行于旋轉(zhuǎn)軸線)。通過(guò)提供和樣本處理設(shè)備50的表面之間改進(jìn)的兼容性，熱結(jié)構(gòu) 30的彈性結(jié)合可以是有利的。熱結(jié)構(gòu)30的浮動(dòng)連接有助于補(bǔ)償如表面不平整、厚度變化等。熱結(jié)構(gòu)30的彈性結(jié)合也可以提高當(dāng)樣本處理設(shè)備50在兩個(gè)部件之間被加壓時(shí)的蓋子60和熱結(jié)構(gòu)30之間的壓力一致性。很多不同結(jié)構(gòu)可以用于對(duì)熱結(jié)構(gòu)30進(jìn)行彈性結(jié)合。 一個(gè)示例性結(jié) 構(gòu)在圖3和4中示出，該結(jié)構(gòu)是以連接于主體16和熱結(jié)構(gòu)30的板簧 40的形式。示出的板簧40包括內(nèi)環(huán)42和延伸到外環(huán)46的彈簧臂44。 內(nèi)環(huán)42連接到主體16且外環(huán)46連接到熱結(jié)構(gòu)30的凸緣36。彈簧40 的連接可以通過(guò)任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)或多種技術(shù)的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如機(jī)械 扣接、粘接、焊料(solder)、銅焊、焊接(welding)等。由板簧40產(chǎn)生的力可以通過(guò)下列手段進(jìn)行調(diào)整改變限定彈簧臂 44的切口45的長(zhǎng)度、改變彈簧臂44的徑向?qū)挾取⒏淖儚椈杀?4的厚 度(在Z方向)、對(duì)彈簧40材料的選擇。優(yōu)選地，將基板10和蓋子60向彼此推壓的力導(dǎo)致在由熱結(jié)構(gòu)30 的轉(zhuǎn)移表面32的內(nèi)緣限制的圓周內(nèi)的基板10的主體16和蓋子60之 間的物理接觸。換句話說(shuō)，所示實(shí)施例中磁性吸引力優(yōu)選逆著基板10 的主體16拉蓋子60。結(jié)果，施加在由蓋子60和轉(zhuǎn)移表面32夾住的樣 本處理設(shè)備50的部分上的力通過(guò)板簧40(或如果使用的其它彈性元件) 進(jìn)行施加。換句話說(shuō)，對(duì)夾持力的控制可以優(yōu)選通過(guò)彈性元件/板簧40 來(lái)控制。為了獲得以前段落中描述的結(jié)果，可以優(yōu)選在蓋子60和基板10 的主體16之間產(chǎn)生的夾持力大于操作用來(lái)迫使熱結(jié)構(gòu)30的轉(zhuǎn)移表面 32朝著蓋子60的偏壓力。結(jié)果，蓋子60被拖拉與主體16接觸，并且 彈性部件(例如，描述的實(shí)施例中的板簧40)控制施加到處于蓋子60 和轉(zhuǎn)移表面之間的樣本處理設(shè)備50上的力。在描述的實(shí)施例中，絕緣元件38位于外環(huán)46和凸緣36之間。絕緣元件38可以實(shí)現(xiàn)多種功能。例如，絕緣元件38可以減少熱量在彈簧40的外環(huán)46和熱結(jié)構(gòu)30的凸緣36之間的轉(zhuǎn)移。絕緣元件38的另 一個(gè)可能的功能可以是提供彈簧40的預(yù)負(fù)載，使得熱結(jié)構(gòu)30向基板 10的頂表面12偏壓的力等于或大于所選水平。較厚的絕緣元件38將 典型地被期望增加預(yù)負(fù)載，而較薄的絕緣元件38將典型地被期望減少 預(yù)負(fù)載。 一些用于絕緣元件的可能的適當(dāng)材料的例子，可包括具有比 金屬低的熱傳導(dǎo)性的材料，諸如聚合物、陶瓷、人造橡膠等。盡管板簧40是可用于彈性結(jié)合熱結(jié)構(gòu)30的彈性元件的一個(gè)例子， 多種其它彈性元件可以用于代替示出的板簧40或作為其附加。 一些其 它可能適當(dāng)?shù)膹椥栽睦涌梢园ɡ缙?、彈性材料元件?充氣結(jié)構(gòu)(例如活塞、氣囊等)等。在圖1和3的實(shí)施例中，盡管板簧40和基板IO的主體16示出為 分離元件，主體16和彈簧40的功能在一個(gè)整體組件中實(shí)現(xiàn)的替選方 式是可能的。本發(fā)明樣本處理系統(tǒng)的其它可選特征的一個(gè)例子在圖5中示出， 圖5是保持在熱結(jié)構(gòu)230和蓋子260之間的壓力下的樣本處理設(shè)備250 的放大截面圖。從圖5中所示的實(shí)施例中，熱結(jié)構(gòu)230的轉(zhuǎn)移表面232可以優(yōu)選 是以位于內(nèi)邊緣231和外邊緣233之間的升高部分(內(nèi)邊緣231最接 近旋轉(zhuǎn)軸線，如這里討論的熱結(jié)構(gòu)繞該旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn))來(lái)成形的表面。 在樣本處理設(shè)備250由蓋子260接觸以前，與在熱結(jié)構(gòu)的內(nèi)、外邊緣 231和233的部分相比，轉(zhuǎn)移表面232的升起部分可優(yōu)選更接近蓋子 260。當(dāng)從圖5的徑向截面看時(shí)，轉(zhuǎn)移表面232可以優(yōu)選具有凸曲率。 凸起的轉(zhuǎn)移表面232可以由圓周曲線或任何其它曲線輪廓限制，例如 橢圓等。圖6和7描繪了可以關(guān)于所設(shè)置的熱結(jié)構(gòu)使用的可替選形狀的轉(zhuǎn)移表面，例如圓環(huán)。 一個(gè)這種如圖6所示的變形包括熱結(jié)構(gòu)330 (描繪 截面圖以顯示其輪廓)。熱結(jié)構(gòu)330包括成形的具有內(nèi)邊緣331和外 邊緣333的轉(zhuǎn)移表面332。內(nèi)邊緣331的位置最接近旋轉(zhuǎn)軸線，如這里 討論的，熱結(jié)構(gòu)330繞該旋轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。也描繪了橫向于旋轉(zhuǎn)軸 線的平面301 (在圖6中的邊緣可見(jiàn))。在描述的實(shí)施例中，平面301延伸通過(guò)成形的轉(zhuǎn)移表面332的外 邊緣333。與圖5中的轉(zhuǎn)移表面232的內(nèi)邊緣231和外邊緣233都位于 同一平面上不同，如圖6所示，轉(zhuǎn)移表面332的內(nèi)邊緣331可優(yōu)選位 于從參考平面301偏離距離(o)?？梢詢?yōu)選轉(zhuǎn)移表面332的內(nèi)邊緣331 位于比外邊緣333更接近蓋子(未示出)。如這里討論的，成形的轉(zhuǎn)移表面332可以優(yōu)選包括位于內(nèi)邊緣331 和外邊緣333之間的升高部分。在圖6中升高的部分高度(h)是相對(duì) 于平面301的，該高度(h)優(yōu)選代表轉(zhuǎn)移表面332的升高部分的最大咼度o盡管圖5和6中描繪的成形的轉(zhuǎn)移表面232和332包括最有具大 高度的升高部分，該部分在轉(zhuǎn)移表面的內(nèi)邊緣和外邊緣之間，但升高 部分的最大高度可選地位于轉(zhuǎn)移表面的內(nèi)邊緣。 一個(gè)這種實(shí)施例在圖7 中示出，其中描繪了熱結(jié)構(gòu)430的部分的截面圖。熱結(jié)構(gòu)430包括成 形的轉(zhuǎn)移表面432，如上所述具有內(nèi)邊緣431和外邊緣433。轉(zhuǎn)移表面 432優(yōu)選包括升高部分，該升高部分在參考平面401上具有高度(h)，該 參考平面延伸通過(guò)轉(zhuǎn)移表面432的外邊緣433。與圖5和6中的轉(zhuǎn)移表面不同，轉(zhuǎn)移表面432的升高部分具有位 于內(nèi)邊緣431的最大高度(h)。從最大高度(h)，轉(zhuǎn)移表面以向外 邊緣433的凸曲率向下彎曲。在這種實(shí)施例中，內(nèi)邊緣431位于從參 考平面401的偏移距離(o)等于高度(h)。在圖5-7中示出的轉(zhuǎn)移表面232、 332、 432從平面背離的量可以 是被放大的。高度(h)在某種程度上可以是從轉(zhuǎn)移表面的內(nèi)邊緣到外 邊緣的徑向距離的函數(shù)。對(duì)于轉(zhuǎn)移表面的徑向?qū)挾?，例如?厘米或 更小，優(yōu)選2厘米或更小，并且甚至是l厘米或更小，優(yōu)選高度(h) 在大于零的更低的值的范圍內(nèi)，優(yōu)選0.02毫米(mm)或更多，或更優(yōu) 選0.05毫米(mm)或更多。在范圍的上端，可以優(yōu)選高度(h)是l 毫米或更少，優(yōu)選0.05mm或更小，甚至0.25毫米或更小。返回到圖5，通過(guò)提供和本發(fā)明的蓋子260以及加壓結(jié)構(gòu)有關(guān)的 成形的轉(zhuǎn)移表面，熱結(jié)構(gòu)230和樣本處理設(shè)備250之間的熱結(jié)合效率 可被提高。成形的轉(zhuǎn)移表面232與由蓋子260施加的力一起，可以優(yōu) 選使樣本處理設(shè)備250變形，從而可以與轉(zhuǎn)移表面232的形狀符合。 這種樣本處理設(shè)備250的變形在促進(jìn)接觸上是有利的，即使面對(duì)轉(zhuǎn)移 表面232的樣本處理設(shè)備250的表面或轉(zhuǎn)移表面232本身包括在沒(méi)有 變形時(shí)會(huì)干擾均衡接觸的不規(guī)則形狀。如果樣本處理設(shè)備250包括處理室(例如見(jiàn)圖1中的樣本處理設(shè) 備50上的室52)，可優(yōu)選在蓋子260中提供光學(xué)窗268，允許電磁能 量通過(guò)蓋子260傳遞。這種電磁能量可以用于例如監(jiān)視處理室、詢問(wèn) 處理室、熱處理室、處理室中的刺激材料等。通過(guò)光學(xué)窗，可使蓋子 260的所選部分傳遞具有所選波長(zhǎng)的電磁輻射?？梢酝ㄟ^(guò)傳輸材料或形 成在蓋260上的空間進(jìn)行傳輸。為了進(jìn)一步促進(jìn)樣本處理設(shè)備250的變形，以與轉(zhuǎn)移表面232的 形狀符合，可以優(yōu)選包括蓋260中的加壓環(huán)262和264，使得環(huán)262和 264接觸樣本處理設(shè)備250，基本上跨越樣本處理設(shè)備250面對(duì)轉(zhuǎn)移表 面232的部分。可以進(jìn)一步優(yōu)選在蓋子260和熱設(shè)備230之間轉(zhuǎn)移的 基本上所有壓力，通過(guò)蓋子260的內(nèi)加壓環(huán)262和外加壓環(huán)264產(chǎn)生。為了可能進(jìn)一步增強(qiáng)樣本處理設(shè)備250和轉(zhuǎn)移表面232的符合性， 可以優(yōu)選內(nèi)加壓環(huán)262和外加壓環(huán)264包括邊緣處理266，使得在不同 組件(蓋子、樣本處理設(shè)備、熱設(shè)備等)的尺寸的次要變化可以至少 部分地通過(guò)邊緣處理266進(jìn)行補(bǔ)償。適當(dāng)邊緣處理的一個(gè)例子可以是 促進(jìn)樣本處理設(shè)備250和加壓環(huán)262和264之間點(diǎn)接觸的圓形結(jié)構(gòu)。 可能適用于邊緣處理的另一可能的例子可以包括例如圖8A示出的彈 性墊圈366a、圖8B示出的懸臂元件366b和圖8C中示出的三角形結(jié) 構(gòu)366c。在另一變形示例中，可以理解的是盡管示出的系統(tǒng)包括將熱結(jié)構(gòu) 結(jié)合到基板的彈性元件，也可以使用替代結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)加壓環(huán)262和 外加壓環(huán)264通過(guò)一個(gè)或多個(gè)彈性元件彈性結(jié)合到蓋子260。彈性地安 裝在蓋子260上的加壓環(huán)262和加壓環(huán)264也可以在系統(tǒng)中提供一些 補(bǔ)償，例如對(duì)于不平整的表面、厚度變化等。加壓環(huán)的彈性結(jié)合也可 以改進(jìn)當(dāng)樣本處理設(shè)備250在兩個(gè)組件之間加壓時(shí)在蓋子260和熱結(jié) 構(gòu)230之間產(chǎn)生的壓力的一致性。如這里討論的，優(yōu)選樣本處理設(shè)備250的與轉(zhuǎn)移表面232 (或其 它成形的轉(zhuǎn)移表面)接觸的部分表現(xiàn)相當(dāng)?shù)募嫒菪?，在加壓下，可?使樣本處理設(shè)備250與轉(zhuǎn)移表面232的形狀符合。該兼容性可以限于 樣本處理設(shè)備和轉(zhuǎn)移表面232接觸的部分。 一些可能適當(dāng)?shù)臉颖咎幚?設(shè)備可以包括適合于和熱轉(zhuǎn)移表面符合的兼容部分，例如在申請(qǐng)日為 2005年7月5日的名稱(chēng)為"兼容流體樣本處理盤(pán)(COMPLIANT MICROFLUIDIC SAMPLE PROCESSING DISKS)"美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng) No.ll/174680和申請(qǐng)日為2005年7月5日的名稱(chēng)為"模型樣本處理裝 置和方法(MODULAR SAMPLE PROCSSING APPARATUS AND METHODS)"的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.11/174756中描述的。如在前述段落指出的文獻(xiàn)討論的，如果設(shè)備包括形成為復(fù)合結(jié)構(gòu) 的環(huán)形處理環(huán)，該復(fù)合結(jié)構(gòu)包括核心和利用壓感粘接劑連接到其上的蓋子，樣本處理設(shè)備的兼容性可被增強(qiáng)。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)的一個(gè)部分在圖9中示出，其包括設(shè)備450，該設(shè)備具有主體480和利用粘接劑(優(yōu) 選壓敏粘接劑)484和488 (分別)連接到其上的蓋子482和486。處 理室以圓形排列設(shè)置之處(如圖1和3中所示)，由如圖9所示的復(fù) 合結(jié)構(gòu)形成，處理室和蓋子可優(yōu)選限定兼容的圓形處理環(huán)，其適合于 當(dāng)樣本處理盤(pán)壓向成形的熱轉(zhuǎn)移表面時(shí)與下面的熱轉(zhuǎn)移表面的形狀符 合。兼容性優(yōu)選由一些圓形處理環(huán)的變形而同時(shí)維持處理室的流體完 整性(即，不產(chǎn)生泄漏)獲得。用于密封樣品處理設(shè)備中的任何流體結(jié)構(gòu)(諸如處理室)的主體 480和不同蓋子482和486，可以由任何適當(dāng)材料構(gòu)成。適當(dāng)材料的例 子可以包括例如聚合物材料(如聚丙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯 等)、金屬(例如金屬箔片)等。蓋子可以優(yōu)選但不必需提供為一般 地類(lèi)似于平片的件，例如金屬箔片、聚合物材料、多層復(fù)合體等?？?以優(yōu)選使主體和盤(pán)的蓋子表現(xiàn)出優(yōu)良的防水性的材料。優(yōu)選地，蓋子482和486的至少一個(gè)由充分地傳輸所選波長(zhǎng)的電 磁能的材料或多種材料構(gòu)成。例如，優(yōu)選蓋子482和486的一個(gè)由可 以視覺(jué)觀察或熒光機(jī)器監(jiān)視或在處理室內(nèi)顏色變化的材料構(gòu)成。還優(yōu)選地，蓋482和486中的至少一個(gè)包括金屬層，例如金屬箔 片。如果提供為金屬箔片，蓋子可優(yōu)選在面對(duì)流體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的表面上 包括鈍化層，以防止樣本材料和金屬之間的接觸。這種鈍化層也可以 作為粘接結(jié)構(gòu)，可以用于例如聚合物的熱熔化粘接。作為分離的鈍化 層的替選，可用于將蓋子連接到主體480上的任何粘接層也可以作為 鈍化層，防止樣本材料和蓋子中的任何金屬接觸。在一些實(shí)施例中， 一個(gè)蓋子482可優(yōu)選由聚合膜(例如聚丙烯) 制造，而在設(shè)備450相對(duì)側(cè)的蓋子486可優(yōu)選包括金屬層(例如鋁的 金屬箔片層等)。在這個(gè)實(shí)例中，利用這里描述的熱結(jié)構(gòu)/表面，蓋子482優(yōu)選將所選波長(zhǎng)的電磁輻射，例如可見(jiàn)光、紫外光等，傳遞到處理室的內(nèi)部或從處理室傳遞出來(lái)，而蓋子486的金屬層有利于熱量轉(zhuǎn)移到處理室或從處理室轉(zhuǎn)移出來(lái)。蓋子482和486可以通過(guò)任何適當(dāng)技術(shù)或者多種技術(shù)(例如熔化 粘結(jié)、粘接劑、熔化粘結(jié)和粘接劑的組合等)連接到主體480。如果釆 用熔化粘結(jié)，優(yōu)選連接于主體上的蓋子和表面包括聚丙烯或一些其 它可熔化粘結(jié)的材料，以利于熔化粘接。但是優(yōu)選蓋子482和486利 用壓敏粘結(jié)劑連接。壓敏粘結(jié)劑可以提供為壓敏粘結(jié)劑層的形式，優(yōu) 選提供為在蓋子和主體480的相對(duì)表面之間連續(xù)的、不間斷的層。一 些可能的適當(dāng)?shù)倪B接技術(shù)的例子包括粘結(jié)劑等，例如在名稱(chēng)為"增強(qiáng) 的樣本處理設(shè)備、系統(tǒng)和方法(ENHANCED SAMPLE DEVICES SYSTEMS AND METHODS)"的美國(guó)專(zhuān)利No.6734401和名稱(chēng)為"樣 本處理設(shè)備(SAMPLE PROCESSING DEVICES)"的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公 開(kāi)No.US2002/0064885中描述的。壓敏粘結(jié)劑典型地表現(xiàn)粘彈性的屬性，可優(yōu)選允許蓋子相對(duì)于下 面的主體某種程度的移動(dòng)，其中蓋子連接到主體上。移動(dòng)可以是圓形 處理環(huán)變形的結(jié)果，其中變形是為了例如如這里所述與轉(zhuǎn)移表面的形 狀符合。相對(duì)移動(dòng)也可以是蓋子和主體之間不同熱膨脹率的結(jié)果。不 管在本發(fā)明的盤(pán)中蓋子和主體之間相對(duì)移動(dòng)的原因，可優(yōu)選壓敏粘結(jié) 劑的粘彈性屬性使得處理室和流體結(jié)構(gòu)的其它流體特征優(yōu)選保持其流 體整體性(例如不會(huì)泄漏)，而不用管變形。樣本處理設(shè)備包括形成為復(fù)合結(jié)構(gòu)的圓形處理環(huán)，利用通過(guò)粘彈 性壓敏粘結(jié)劑連接到主體上的蓋子，如這里所述，樣品處理設(shè)備表現(xiàn) 出兼容性，響應(yīng)施加的力以將圓形處理環(huán)與成形的轉(zhuǎn)移表面符合。用 于本發(fā)明中的樣本處理設(shè)備中圓形處理環(huán)的兼容性，可替選地通過(guò)例 如將處理室設(shè)置為在圓形處理環(huán)內(nèi)的排列(例如圓形)而提供，其中 主要區(qū)域由主體480上的空間占據(jù)。處理室自身可以優(yōu)選由主體480上的空間形成，該空間由連接到主體480上的蓋子482和486封閉。圖IO是本發(fā)明樣本處理設(shè)備的一個(gè)主要表面的部分的平面圖。圖 10中示出的設(shè)備450的部分包括具有外邊緣485和內(nèi)邊緣487的圓形 處理環(huán)的部分。處理室452位于圓形處理環(huán)內(nèi)，并且如這里討論的， 可優(yōu)選形成為延伸通過(guò)主體480的空間，蓋子482和486與空間一起 限定處理室452的容量。為了提高由處理室452占據(jù)的圓形處理環(huán)的 兼容性或靈活性，可優(yōu)選處理室452的空間占據(jù)主體480位于圓形處 理環(huán)中的容積的50%或更多。優(yōu)選地，內(nèi)加壓環(huán)(見(jiàn)圖6中的參考標(biāo)號(hào)262)沿著圓形處理環(huán) 的內(nèi)邊緣487或在內(nèi)邊緣487和處理室452的最內(nèi)部分之間接觸設(shè)備 450。也優(yōu)選外加壓環(huán)(見(jiàn)圖6中的參考標(biāo)號(hào)264)沿著圓形處理環(huán)的 外邊緣485或在外邊緣485和處理室452的最外部分之間接觸設(shè)備450。用于本發(fā)明中的樣本處理設(shè)備中圓形處理環(huán)的兼容性，可優(yōu)選通 過(guò)利用粘彈性壓敏粘結(jié)劑形成為復(fù)合結(jié)構(gòu)的圓形處理環(huán)和位于圓形處理環(huán)內(nèi)部的空間的組合來(lái)提供。這種組合可以比僅采用其中任一種提 供更多的兼容性。這里和附加的權(quán)利要求中使用的單數(shù)形式包括多個(gè)涉及的對(duì)象， 除非上下文明確指示有別的方式。因此，例如，提到的單數(shù)形式的組 件可以指一個(gè)或多個(gè)組件和本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的其等同物。這里引證的所有參考文獻(xiàn)和其公開(kāi)的內(nèi)容在此整體并入做為參 考。己經(jīng)做出討論和參考的本發(fā)明的實(shí)施例在本發(fā)明范圍內(nèi)可以進(jìn)行 可能的變形。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的這些和其它本發(fā)明中的變 形和改進(jìn)，不脫離本發(fā)明的范圍，并且應(yīng)該理解本發(fā)明不限于這里提 出的實(shí)施例，相應(yīng)地，本發(fā)明僅受到下面提供的權(quán)利要求和其特同物 的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于處理樣本處理設(shè)備的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括基板，其可操作地結(jié)合到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)基板，其中旋轉(zhuǎn)軸限定Z-軸；熱結(jié)構(gòu)，其可操作地連接到基板，其中熱結(jié)構(gòu)包括緊接基板第一表面露出的轉(zhuǎn)移表面；蓋子，其面對(duì)轉(zhuǎn)移表面，其中蓋子包括內(nèi)加壓環(huán)和外加壓環(huán)；加壓結(jié)構(gòu)，其可操作地連接到蓋子，以將蓋子沿著Z-軸在第一方向上向轉(zhuǎn)移表面壓迫，其中內(nèi)加壓環(huán)和外加壓環(huán)接觸并推壓位于蓋子和轉(zhuǎn)移表面之間的樣本處理設(shè)備，使樣本處理設(shè)備與轉(zhuǎn)移表面接觸；和能量源，其適于在基板繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的同時(shí)將熱能傳遞給熱結(jié)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中露出的轉(zhuǎn)移表面包括以圓環(huán)形 式的凸起的轉(zhuǎn)移表面。
3. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中露出的轉(zhuǎn)移表面是圓環(huán)形式， 該圓環(huán)包括緊接基板的第一表面的內(nèi)邊緣和外邊緣，其中轉(zhuǎn)移表面的 外邊緣沿著Z-軸在第一方向上相對(duì)于轉(zhuǎn)移表面的內(nèi)邊緣偏移。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中露出的轉(zhuǎn)移表面包括凸起的轉(zhuǎn) 移表面。
5. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中內(nèi)加壓環(huán)和外加壓環(huán)包括和樣 本處理設(shè)備相接觸的兼容結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)推壓樣本處理設(shè)備與轉(zhuǎn)移表面 接觸時(shí)，該兼容結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出彈性變形。
6. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)彈性元件，所述彈性元件可操作地結(jié)合至蓋子和熱結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或兩者，其中一 個(gè)或多個(gè)彈性元件提供偏壓力，該偏壓力與加壓結(jié)構(gòu)將蓋子壓向基板 的力相對(duì)。
7. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中一個(gè)或多個(gè)彈性元件將熱結(jié)構(gòu) 結(jié)合到基板。
8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)位于蓋子和基板之間的樣本處理設(shè)備的部分被推壓與熱結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移表面接觸時(shí)，熱結(jié)構(gòu)可相對(duì)于 基板的第一表面移動(dòng)。
9. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中一個(gè)或多個(gè)彈性元件包括板簧。
10. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中基板包括停止件，在沒(méi)有與 蓋子接觸時(shí)，熱結(jié)構(gòu)被壓向該停止件。
11. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中加壓結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)磁 性元件，所述磁性元件可操作地連接到蓋子和基板上，其中連接到蓋 子和基板上的一個(gè)或多個(gè)磁性元件之間的磁性吸引力將蓋子拉向基板 的第一表面。
12. 如權(quán)利要求ll所述的系統(tǒng)，其中一個(gè)或多個(gè)磁性元件包括永 久磁體。
13. 如權(quán)利要求ll所述的系統(tǒng)，其中一個(gè)或多個(gè)磁性元件包括可 操作地連接到蓋子的第一套永久磁體和可操作地連接到基板的第二套 永久磁體。
14. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，共中加壓結(jié)構(gòu)包括可操作地連接 到蓋子和基板的機(jī)械夾持器。
15. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中能量源包括電磁能量源，其 適于在基板繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的同時(shí)將電磁能量引導(dǎo)到熱結(jié)構(gòu)的一部分 上。
16. —種用于處理樣本處理設(shè)備的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括基板，其可操作地結(jié)合到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使基板繞旋轉(zhuǎn) 軸線旋轉(zhuǎn)，其中旋轉(zhuǎn)軸限定Z-軸；熱結(jié)構(gòu)，其可操作地連接到基板，其中熱結(jié)構(gòu)包括緊接基板第一 表面露出的轉(zhuǎn)移表面；蓋子，其面對(duì)轉(zhuǎn)移表面；一個(gè)或多個(gè)磁性元件，其可操作地連接到蓋子和基板，其中連接 到蓋子和基板上的一個(gè)或多個(gè)磁性元件之間的磁性吸引力沿著Z-軸在 第一方向上將蓋子拉向基板的第一表面，使得位于蓋子和基板之間的 樣本處理設(shè)備被推壓至和基板的熱結(jié)構(gòu)接觸；和能量源，其適于在基板繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的同時(shí)對(duì)熱結(jié)構(gòu)傳遞熱能。
17. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中一個(gè)或多個(gè)磁性元件包括永 久磁體。
18. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中一個(gè)或多個(gè)磁性元件包括可 操作地連接到蓋子的第一套永久磁體和可操作地連接到基板的第二套 永久磁體。
19. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)彈性元件， 所述彈性元件可操作地結(jié)合到蓋子和熱結(jié)構(gòu)中的兩者或其中一個(gè)，其 中一個(gè)或多個(gè)彈性元件提供偏壓力，該偏壓力與將蓋子拉向基板的第 一表面的磁性吸引力相對(duì)。
20. 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中一個(gè)或多個(gè)彈性元件將熱結(jié)構(gòu)結(jié)合到基板。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)位于蓋子和基板之間的樣 本處理設(shè)備的部分被推壓與熱結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移表面接觸時(shí)，熱結(jié)構(gòu)可相對(duì) 于基板的第一表面移動(dòng)。
22. 如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，簧。
23. 如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)， 蓋子接觸時(shí)，熱結(jié)構(gòu)被壓向停止件。
24. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)， 形式的凸起的轉(zhuǎn)移表面。其中一個(gè)或多個(gè)彈性元件包括板其中基板包括停止件，在沒(méi)有與其中露出的轉(zhuǎn)移表面包括以圓環(huán)
25. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中露出的轉(zhuǎn)移表面是以圓環(huán)的 形式，該圓環(huán)包括緊接基板第一表面的內(nèi)邊緣和外邊緣，其中轉(zhuǎn)移表 面的外邊緣沿著Z-軸方向在第一方向上相對(duì)于轉(zhuǎn)移表面的內(nèi)邊緣偏 移。
26. 如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中露出的轉(zhuǎn)移表面包括凸起的 轉(zhuǎn)移表面。
27. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中能量源包括電磁能量源，其 適于在基板繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的同時(shí)將電磁能量引導(dǎo)到熱結(jié)構(gòu)的一部分 上。
28. —種用于處理樣本處理設(shè)備的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括基板，其可操作地結(jié)合到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使基板繞旋轉(zhuǎn) 軸線旋轉(zhuǎn)；蓋子，其面對(duì)基板的第一表面；加壓結(jié)構(gòu)，其可操作地連接到蓋子，以將蓋子壓向基板； 熱結(jié)構(gòu)，其可操作地連接到基板；一個(gè)或多個(gè)彈性元件，其可操作地連接到蓋子和熱結(jié)構(gòu)的一個(gè)或 兩者，其中一個(gè)或多個(gè)彈性元件提供偏壓力，所述偏壓力與加壓元件 將蓋子壓向基板的力相對(duì)，其中位于蓋子和基板的第一表面之間的樣 本處理設(shè)備的部分被推壓，以和熱結(jié)構(gòu)接觸；和能量源，其適于在基板繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的同時(shí)對(duì)熱結(jié)構(gòu)傳遞熱能。
29. 如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中一個(gè)或多個(gè)彈性元件將熱結(jié) 構(gòu)結(jié)合到基板。
30. 如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)位于蓋子和基板之間的樣 本處理設(shè)備的部分被推壓至與熱結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移表面接觸時(shí)，熱結(jié)構(gòu)可相 對(duì)于基板的第一表面移動(dòng)。
31. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中一個(gè)或多個(gè)彈性元件包括板簧。
32. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中基板包括停止件，在沒(méi)有與 蓋子接觸時(shí)，熱結(jié)構(gòu)被壓向停止件。
33. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中能量源包括電磁能量源，其 適于在基板繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的同時(shí)將電磁能量引導(dǎo)到熱結(jié)構(gòu)的一部分 上。
34. —種處理位于樣本處理設(shè)備內(nèi)的樣本材料的方法，該方法包括將樣本處理設(shè)備放置在基板和蓋子之間，其中樣本處理設(shè)備包括 位于圓形處理環(huán)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)處理室，并且其中凸起的轉(zhuǎn)移表面連接到基板，其中凸起的轉(zhuǎn)移表面是以圓環(huán)的形式，與樣本處理設(shè)備上 的圓形處理環(huán)接觸；通過(guò)將蓋子和基板向彼此加壓，使在凸起的轉(zhuǎn)移表面上的樣本處 理設(shè)備的圓形處理環(huán)變形；和使在凸起的轉(zhuǎn)移表面上的圓形處理環(huán)變形的同時(shí)，繞旋轉(zhuǎn)軸線旋 轉(zhuǎn)基板、蓋子和樣本處理設(shè)備。
35. 如權(quán)利要求34所述的方法，其中凸起的轉(zhuǎn)移表面彈性地安裝 在基板上，并且其中將蓋子和基板向彼此加壓，使凸起的轉(zhuǎn)移表面相 對(duì)基板移動(dòng)。
36. 如權(quán)利要求34所述的方法，其中轉(zhuǎn)移表面包括緊接在基板的 第一表面上的內(nèi)外緣和外邊緣，其中轉(zhuǎn)移表面的外邊緣沿旋轉(zhuǎn)軸的第 一方向相對(duì)于轉(zhuǎn)移表面的內(nèi)邊緣偏移。
37. 如權(quán)利要求34所述的方法，其中蓋子包括內(nèi)加壓環(huán)和外加壓 環(huán)，并且其中內(nèi)加壓環(huán)和外加壓環(huán)接觸凸起的轉(zhuǎn)移表面上的樣本處理 設(shè)備并使該樣品處理設(shè)備變形。
38. 如權(quán)利要求34所述的方法，其中將蓋子和基板向彼此加壓包 括將蓋子向基板磁性地吸引。
39. 如權(quán)利要求34所述的方法，其中轉(zhuǎn)移表面包括熱結(jié)構(gòu)的一部 分，并且其中該方法包括在基板繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的同時(shí)通過(guò)將電磁能 量從電磁能量源引導(dǎo)到熱結(jié)構(gòu)的部分上而加熱轉(zhuǎn)移表面。
全文摘要
公開(kāi)了利用這些用于處理位于樣本處理設(shè)備中的樣本材料的系統(tǒng)的樣本處理系統(tǒng)和方法。該樣本處理系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)基板，在系統(tǒng)操作期間，樣本處理設(shè)備位于該旋轉(zhuǎn)基板上。該系統(tǒng)還包括蓋子和設(shè)計(jì)成將樣本處理設(shè)備向基板加壓的加壓結(jié)構(gòu)。優(yōu)選結(jié)果是樣本處理設(shè)備被施壓從而與基板上的熱結(jié)構(gòu)接觸。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以包括一個(gè)或多個(gè)下列結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)熱結(jié)構(gòu)和樣本處理設(shè)備之間的熱結(jié)合成形的轉(zhuǎn)移表面，磁性加壓結(jié)構(gòu)，和浮動(dòng)或彈性安裝的熱結(jié)構(gòu)。該方法可以優(yōu)選包括一部分樣本處理設(shè)備的變形，以符合成形的轉(zhuǎn)移表面。
文檔編號(hào)B01L9/00GK101218031SQ200680024786
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月5日
發(fā)明者威廉姆·拜丁漢姆, 巴里·W·羅博萊, 詹姆斯·E·艾斯塔 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司