(57)【要約】この発明は、マイクロ流体システムで用いられる特別の種類のマイクロ流体装置上におけるホーム位置のマークによってホーム位置を決定するための方法に関する。このシステムは、記憶手段を有する少なくとも１つのプログラム可能なコントローラと、コントローラに対する位置信号の生成が可能な位置装置と、上記コントローラに接続されたホーム位置のマークの検出器とを含む。この方法は、マークの端部についてディスクが走査されるディスク走査段階と、偽のホームマークが拒否され正しいホーム段階が識別されるホームマーク識別段階と、ホーム位置のマークの正確に定められた端部を用いることによりホーム位置が決定されるホーム位置決定段階とを含む。この発明はまた、マイクロ流体システムとコンピュータプログラム製品とコンピュータ使用可能な媒体上のコンピュータプログラム製品とに関する。
2005522691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記憶手段を有する少なくとも１つのプログラム可能なコントローラと、前記コントローラと通信することができる位置装置と、前記コントローラに接続されるホーム位置のマークの検出器とを含むマイクロ流体システムで用いられる特別のマイクロ流体装置タイプ上におけるホーム位置のマークによってホーム位置を決定するための方法であって、前記方法は以下の段階を含み、前記以下の段階は、
マークの端部についてディスクが走査されるディスク走査段階と、
偽のホームマークが拒否され、正しいホーム段階が識別されるホームマーク識別段階と、
ホーム位置のマークの正確に決定された端部を用いることによりホーム位置が決定されるホーム位置決定段階とを含む、方法。
【請求項２】
前記方法は以下のステップを含み、前記以下のステップは、
前記マイクロ流体装置上の任意の開始位置から予め定められた走査距離だけ第１の方向に回転する前記マイクロ流体装置上においてマークの端部を走査および検出するステップと、
前記走査回転中にホームマーク検出器手段によって検出されている特別の種類のマークの端部に対応する位置の値を前記記憶手段に記憶するステップと、
前記マイクロ流体装置が前記任意の開始位置から前記予め定められた走査距離だけ回転したときに前記マイクロ流体装置の第１の方向への走査を停止するステップと、
２つ以上のマークの端部が第１の方向への走査中に発見される場合、第２の反対方向に回転する前記装置を走査するステップと、
前記ホーム位置のマークによって規定される２つの位置によって前記ホーム位置を決定するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法は、最小−最大ウィンドウによって前記ホームマークを識別するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記特別の種類のマークの端部が先端であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記特別の種類のマークの端部が終端であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記識別するステップは、マークの角距離Ｌを最小距離ｌminと比較し、Ｌがｌminを超えない場合前記マークを拒否するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記識別するステップは、マークの角距離Ｌを最大距離ｌmaxと比較し、Ｌがｌmaxを超える場合前記マークを拒否するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記方法はまた、前記ホーム位置のマークの位置の値を用いることにより前記ホーム位置を計算するステップを含み、前記ホーム位置は前記ホームマークの２つの位置の値上またはこれらの間であればどこにでも規定され得ることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
コンピュータプログラムコードに対し少なくとも１つの中央処理装置および記憶手段を含むマイクロ流体システムにおいて用いられる特別のマイクロ流体装置タイプのホーム位
置のマークの位置を確認するための方法であって、エンコーダは前記マイクロ流体装置の予め規定された分解能に対応するエンコーダパルスをいくつかのアークユニットセクタへ生成することができ、各アークユニットセクタはエンコーダパルスに対応し、各々の特定の数のエンコーダパルスすなわちパルス合計（ｎp）は開始位置（ｎp＝０）に対する第１の方向への特定の角度位置を表わし、前記方法は以下のステップを含み、前記以下のステップは、
第１の方向に回転する前記マイクロ流体装置を走査するステップと、
検出器を通過する各アークユニットセクタに対するエンコーダ生成パルスをパルスカウンタにおいてエンコーダパルス合計に追加するステップと、
前記検出器を通過する各アークユニットセクタにおいて前記セクタにおける特別の種類のマークの端部の有無を検出するステップと、
特別の種類のマークの端部が検出される各アークユニットセクタに対応する位置の値として各パルス合計ｎpをマーク表に記憶するステップと、
前記パルス合計ｎpの値が値Ｎに等しいかまたはこれを超える場合、前記マイクロ流体装置の第１の方向の走査を停止するステップと、
前記第１の方向とは逆の第２の方向に前記マイクロ流体装置を回転させかつ走査するステップと、
前記検出器を通過する各アークユニットセクタにおいて特別の種類のマークの端部が前記セクタにあるか否か検出するステップと、
特別の種類のマークの端部が検出される各アークユニットセクタに対応する位置の値として各パルス合計ｎpを前記マーク表に記憶するステップと、
前記エンコーダパルス合計の値が０に等しい場合、前記マイクロ流体装置の第２の方向の走査を停止するステップと、
前記マーク表に記憶されるマークの各々に対する位置の値の間の角距離Ｌを計算するステップと、
最小−最大ウィンドウによって前記ホームマークを識別するステップとを含む、方法。
【請求項１０】
マイクロ流体システムのコントローラのようなコンピュータ手段内の処理ユニットの内部記憶装置に直接ロード可能なコンピュータプログラム製品であって、請求項１から９のいずれかのステップを実行するためのソフトウェアコード手段を含む、コンピュータプログラム製品。
【請求項１１】
マイクロ流体システムのコントローラなどのコンピュータ手段における処理ユニットに請求項１から９のいずれかのステップの実行を制御させるための読取可能なプログラムを含む、コンピュータ使用可能な媒体上に格納されるコンピュータプログラム製品。
【請求項１２】
前記コンピュータ使用可能な媒体は記録媒体であることを特徴とする、請求項８に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１３】
前記コンピュータ使用可能な媒体はコンピュータメモリであることを特徴とする、請求項８に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１４】
前記コンピュータ使用可能な媒体は読出専用メモリであることを特徴とする、請求項８に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１５】
前記コンピュータ使用可能な媒体は電気搬送波信号であることを特徴とする、請求項８に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１６】
記憶手段を有するプログラム可能なコントローラによって制御される少なくとも１つのマイクロ流体機器と、前記コントローラと通信することができる位置装置と、前記コント
ローラに接続されるホーム位置のマークの検出器とを含むマイクロ流体システムであって、前記機器はさまざまな特別のマイクロ流体装置の種類に対処可能であり、特別のマイクロ流体装置タイプは各々その上にホーム位置のマークを有し、前記システムは、前記コントローラ内における処理ユニットの内部記憶装置へ直接ロード可能なコンピュータプログラム製品によって特徴付けられており、前記コントローラが以下の段階の方法ステップを実行できるようにし、前記以下の段階は、
マークの端部のためにディスクが走査されるディスク走査段階と、
偽のホームマークが拒否され、正しいホーム段階が識別されるホームマーク識別段階と、
前記ホーム位置のマークの正確に決定された端部を用いることにより、ホーム位置が決定されるホーム位置決定段階とを含む、マイクロ流体システム。
【請求項１７】
前記ホーム位置マーク検出器は、マイクロ流体装置タイプのホーム位置のマークを検出することができる手段を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ホーム位置マーク検出器は、電磁ビーム源および変換器構成を含むことを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項１９】
前記コントローラは、位置装置（２０９）の種類に応じ、接続部（２１５）を介し位置信号Ｐを用いてさまざまなデータを受信または伝送することができる位置制御手段を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記位置装置（２０９）の種類は各分解能段階に対するパルスを生成するエンコーダであり、前記位置制御手段は、開始位置または前記ホーム位置に対するディスクの現在の位置を表わしているパルス合計値を示すためのパルスカウンタと、前記検出器とを含むことを特徴とする、請求項４に記載のシステム。
【請求項２１】
前記位置装置（２０９）の種類は絶対的なエンコーダであり、前記位置制御手段は開始位置または前記ホーム位置からの角距離の絶対的な算定基準を受信または伝送するであろうことを特徴とする、請求項４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
この発明はマイクロ流体システムにおけるホーミングプロセスに関する。
【０００２】
より特定的には、この発明は、マイクロ流体システムで用いられる特別のマイクロ流体装置タイプのホーム位置のマークによってホーム位置を決定するためのホーミングプロセスに関する。この発明はまた、マイクロ流体システムとコンピュータプログラム製品とコンピュータ使用可能な媒体上のコンピュータプログラム製品とに関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
「マイクロ流体」という用語は、超小型寸法で、たとえば少なくとも１つの断面寸法が約０．１μｍ〜約５００μｍの範囲である封入されたチャンバおよび／またはチャネルのうちの１つまたはそれらのネットワークを有するシステムまたは装置を意味する。装置、システム、ディスクなどの文脈における「マイクロ流体」という用語は、μｌの範囲における流体体積がシステム内で搬送されるということを意味する。これは、システムの或る部分、たとえばマイクロ流体装置／ディスク内に流体搬送があり得るかまたはあり得ないことを意味する。μｌの範囲は、ｎｌの範囲ならびにピコリットルの範囲を含む。マイクロ流体基板はしばしば、フォトリソグラフィ、ウェットケミカルエッチング、射出成形、エンボス加工、および半導体業界で用いられるものと類似する他の技術を用いて作製される。結果として得られる装置を用いて、種々の高度な化学的および生物学的な分析技術を実行することができる。
【０００４】
マイクロ流体分析システムは従来の化学的または物理学的な実験技術に勝るいくつかの利点を有する。たとえば、マイクロ流体システムは、典型的にはナノリットルおよびさらにはピコリットルのオーダでサンプルを利用して小さなサンプル寸法を分析するために特に適切に適合される。基板を規定するチャネルは比較的低いコストで製造され得、チャネルは、混合、供給、弁調節、反応、検出、電気泳動などを含む多数の分析動作を実行するよう配置することができる。マイクロ流体システムの分析能力は概して、ネットワークチャネル、反応チャンバなどの数および複雑さを増すことによって高められる。
【０００５】
近年、サンプルと支持分析構造との間における流れ制御および物理的相互作用の全般的分野において実質的な進歩がなされている。
【０００６】
流れ制御管理は、（たとえば動電学的流れまたは電気泳動分離を誘発および／または制御するために）基板への電圧、電流または電力のパターン化された印加を含むさまざまな機構を利用し得る。代替的には、流体の流れは、差圧、音響エネルギなどの適用によって機械的に誘発されてもよい。基板の周りに分散した選択された場所に選択的な加熱、冷却、露光もしくは他の放射または他の入力を供給して、所望の化学的および／または生物学的な相互作用を促進し得る。同様に、光または他の放出物、電気／電気化学信号およびｐＨの測定値を基板から取得して、分析結果を提供し得る。これらの分野の各々における研究が進んできているので、チャネルの寸法が徐々に小さくなり、チャネルネットワークの複雑さが増して、マイクロ流体システムの全体的な能力が著しく高められる。
【０００７】
マイクロ流体技術／装置はごく少量の液体を制御および移送することができ、これにより生物学的検定を小規模で統合および達成することが可能となる。
【０００８】
マイクロ流体工学とは、掌に収まるほど小さい「チップ」上で複数の「実験」を実現することができる程度にまで生物学的分離および検定技術を小型化することである。ごく小量の溶媒、サンプルおよび試薬がチップ上の狭いチャネルを通って導かれ、そこで、電気泳動、蛍光検出、免疫学的検定またはほとんどすべての古典的な実験室的方法のような技術によって混合および分析される。
【０００９】
現在、多くの点において異なるいくつかの製品が利用可能である。実験用チップはプラスチック、ガラス、石英またはさらにはシリコンから作られてもよい。流体は、遠心力、機械圧力もしくは真空ポンプによって、慣性によって、またはいくつかの電気的方法のうち１つによって駆動され得る。流体の流れは、機械弁、表面張力、電圧勾配または電磁力によってチップを周って迂回させることができる。
【００１０】
流体を駆動するのに遠心力を用いる技術においては、スピン可能なディスクが使用される。いくつかのディスクは従来のＣＤと同じ物理的フォーマットのものであった。サンプルはディスクの中心近くに配置され、ディスクが回転するともたらされる遠心力が、プラスチックに切込まれたチャネルを通じてこれらのサンプルを押出すことにより、高度な動電学的または機械的なポンプ構造を設計する必要性を回避する。
【００１１】
後の記載で明らかになるように、この発明は、しばしば「ラブ・オン・チップ（lab on
a chip）」と称される、通常プラスチック製の回転可能なディスクに形成されたマイクロチャネルに基づくマイクロ分析システムに特に適用可能である（但し、これに限定されない）。このようなディスクを用いて小量の流体に対し分析および分離を実行することができる。コスト削減のために、ディスクは単に１種類の試薬または流体での使用に限定されるべきではなく、さまざまな流体で作動可能であるべきことが望ましい。
【００１２】
さらに、サンプルの調製中には、このディスクによりユーザがディスクに変更を加えることなく所望のいかなる組合せの流体またはサンプルをも正確な量で供給することが可能となることがしばしば望ましい。回転可能なディスクに設けられた流体用のマイクロ分析装置は、たとえばＷＯ−０１４６４６５に記載される。液体移送ステーションはロボットを有し、このロボットは、少なくとも１つのサンプルまたは他のいずれかの予め定められた液体の部分標本をサンプルおよび試薬ステーションから、たとえばスピン可能なディスクの形であるマイクロ流体装置に一度に移送する。このステーションは液体サンプルおよび他の液体の移送のための手段を有し、たとえば、シリンジポンプまたはいくつかの中実のピンに接続されるいくつかの注入針がサンプルの移送のために用いられてもよい。上記針およびピンは、両方向の先端間に異なる距離を有する異なる数の列および行で構成され得る。別の代替例はＷＯ  ９７０１０８５に記載されるマイクロディスペンサである。
【００１３】
針またはピンは各チャネルの入口に正確に誘導されなければならない。マイクロ流体ディスクはさまざまな方法で設計されてもよく、各マイクロ流体ディスクは製造プロセスのために個々に異なっている。ホーム位置のマークは、好ましくは検出領域の外にある外周ゾーンまたはどこか他の位置に配置され、高い精度で検出可能である。ディスク表面の各々の特定の箇所の位置座標は、ホーム位置のマークに対する角度位置として、および円周もしくは対称軸に対するかまたはディスク上の他の任意の固定位置に対する半径方向位置として与えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ホーム位置のマークを発見しこれを決定するためのプロセスまたは方法は、「ディスクの回帰」および「ホーミング」プロセスを必要とする。公知のホーミングプロセスは、ホーム位置のマークの端部を発見するためのディスクの走査を含む。ディスクホルダ上に配
置される回転ディスク上のホーム位置のマークは、ホームマークが通過しているときにホーム位置のマークの検出器によって検出される。ディスク上にある検出可能な端部だけがホームマークの端部であると仮定される。しかしながら、多くの場合、検出された端部は「偽のホームマーク」の端部である。欠陥または汚染は、ホーム位置のマークが配置される検出領域の外側の外周ゾーンに存在する。上記欠陥および汚染はホーム位置のマークとして解釈される可能性もある。公知のホーミングプロセスはマークがホームマークであるか否かのチェックを含まず、いずれの端部もホームマークと認められるだろう。上記偽のマークにより問題が生じ、マイクロ流体ディスク全体を損なうおそれがある。というのも、ホーム位置のマークを配置し、針を適切に駆動および配置する可能性がないからである。
【００１５】
発明の簡単な説明
この発明の目的は、偽の「ホーム位置のマーク」に関する上記問題を解決することである。
【００１６】
この発明の別の目的は、特別のマイクロ流体装置タイプ上におけるホーム位置のマークによってホーム位置の正確さを増すことである。
【００１７】
この発明の別の目的は偽のマークから真のホーム位置のマークを識別することである。
【００１８】
さらに、この発明の目的はホーム位置の正確な位置を決定することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
これらの目的は、請求項１〜２１に従って主張されたこの発明によって達成される。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の１つの利点は、通常ならホーミングプロセスを妨害するであろう多くの偽のマークがディスク上に存在するにもかかわらず、システムがより迅速かつより適切に作動することである。
【００２１】
別の利点は、破棄されなければならないマイクロ流体ディスクの数が少ないので歩留りが向上することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
発明の詳細な説明
この発明はマイクロ流体システムに関する。
【００２３】
さまざまなマイクロ流体システムが公知である。１つの種類のシステムはコントローラユニットおよびマイクロ流体機器を含む。このようなシステムはスタンドアロンシステムと呼ばれる。各システムはそれ自体のデータを有し、完全に独立して作動する。システムとの相互作用は関連するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）で行なわれてもよい。
【００２４】
別のシステムは、一群の機器に共通の永続的な記憶場所、たとえばデータベースを加えたものとみなされ得る。多くの機器が同じ組のデータ（メソッドデータ、マイクロ流体装置データなど）に対して作動し得る。システムとの相互作用はすべて、機器に接続されたコンピュータすなわちコントローラで実行される必要がある。この第２のシステムはしばしば、分散型データベースソリューションと称される。
【００２５】
第３のソリューションすなわち分散型ソリューションにおいては、システムは機器の群、共通の記憶の永続的な記憶場所（データベース）およびいくつかのクライアントとして
みなされる。このソリューションにより、上述の分散型データベースソリューションにおけるのと同じ機能が達せられる。加えて、機器に接続されていないコンピュータからシステムと相互作用する可能性があるだろう。付加的に提供された機能の例は以下の通りである。
【００２６】
−  機器の遠隔監視。
【００２７】
−  機器に特定されない機能の実行（メソッド開発、処理されたデータの評価など）。
【００２８】
この第３のソリューションを用いると、遠隔的に、すなわち機器に接続されていないコンピュータから処理を制御（開始、休止、中止）することが可能である。
【００２９】
オペレータ／ユーザは、マイクロ流体機器の動作をコントローラから制御および監視することができる。マイクロ流体機器はいくつかの異なるステーションを含み、各ステーションは１つまたはいくつかの規定された動作を実行することができる。タイプの異なるマイクロ流体機器は、種類または数の異なるステーションで構成される。したがって、いくつかの動作は、あるタイプのマイクロ流体機器には与えられないかまたはその機器上では適用できないだろう。
【００３０】
動作はコントローラから開始される。
【００３１】
図１は、コントローラとも示される制御ユニット１１０と機器１２０とを含むマイクロ流体システム１００を概略的に示すブロック図であり、当該機器１２０は、サンプルおよび試薬ステーション１３０と、洗浄ステーション１４０と、液体移送ステーション１５０と、マイクロ流体装置内で液体の搬送を実現するための少なくとも１つのステーション１６０、たとえばスピナステーションと、検出器ステーション１７０とを含む。
【００３２】
コントローラ１１０は、機器の外側にある１つ以上のコンピュータおよび／または機器の内側にある１つ以上の中央処理装置であり得る。当該コントローラは、導体またはデータバス１８０を介して機器１２０とその様々なステーションとに接続され、動作命令が電気信号もしくは光信号として、または好適な予め定められたプロトコルに含められて、ステーション間に分散したハードウェア回路に伝送される。
【００３３】
コントローラは様々な制御手段を含んでもよく、たとえば、オペレータのインターフェイスおよびソフトウェアを備える電子的でプログラム可能な制御手段が、これ以上は開示しないが、特に以下のａ）〜ｆ）のために検出器構成に割当てられ得る。
【００３４】
ａ）  利用される検出原理が照射を必要とする場合に照射するための、および／または放射線を収集するための１組以上の開始位置／停止位置（角度および／または半径方向）を認識する。
【００３５】
ｂ）  ディスク表面における検出領域またはその他の場所にある個々の小領域を識別する。
【００３６】
ｃ）  ディスクの同時的な回転と検出器のヘッドの漸増する半径方向の変位とを制御する。
【００３７】
ｄ）  検出領域／検出マイクロキャビティからの放射データを収集する。
【００３８】
ｅ）  収集されたデータの処理および提示、ならびに／または、
ｆ）  特定の角度位置が検出器のヘッドの対物レンズの前方にある時間を回転速度から決定する。
【００３９】
この構成のさまざまな部分がコントローラ１１０と通信し得る。当該コントローラは、好ましい変形例では、ディスク表面の別個の予め選択された部分から放射線を逐次収集するよう検出器のヘッドに命令する。典型的には、コントローラは、意図された検出領域に先立つ或る位置、主に角度位置および／または半径方向位置で放射線の収集を開始し、同じ検出領域の後の位置で当該収集を終了するようにプログラムされる。好ましくは、開始位置および終了位置は本質的に同じ半径方向距離にある。これは、主に放射線が収集される小領域が検出領域内に配置されることを意味する。さらに、好ましい変形例では、検出領域に近い小領域も含まれる。蛍光性を測定する場合に放射線が物質の照射を必要とする場合、制御手段はまた、照射についての開始位置および停止位置に対する設定を規定する。これら後者の設定は、典型的には放射線を収集する場合と本質的に同じである。
【００４０】
放射線の収集に対する開始信号および停止信号は、好ましくは、ディスクにおける、収集をそれぞれ開始および終了させる角度位置に直接リンクされる。これはまた、システムに内在し得るかまたは予め設定され得る遅延を十分に考慮に入れることを含み、すなわち開始信号および停止信号は、焦点領域が開始位置および停止位置の前方にそれぞれ位置決めされる前に起動される必要があるかもしれない。マイクロ流体システム内の角度調整システムがエンコーダを含む場合、開始位置および停止位置に対応するエンコーダ信号を用いて、放射線を収集すべき期間を規定する。代替例においては、放射線を収集するための開始および停止は、予め設定された回転速度にリンクされる、すなわち、コントローラは開始および停止位置が対物レンズの前方にあるべき時間を予め設定された回転速度から算出する。
【００４１】
コントローラは予め定められたディスク回転数の後、たとえば１回、２回またはそれ以上の回転の後、好ましくは１回の回転の後に、検出器のヘッド（焦点領域）の半径方向位置を変更するようプログラムされてもよい。
【００４２】
さらに、この発明のシステムは、サンプル、試薬または他の液体を貯蔵するための手段を含むサンプルおよび試薬ステーション１３０を有する。上記サンプル、試薬または他の液体はある種の容器、たとえばマイクロプレートもしくはマルチウェルプレート、試験管立てまたは試験管などに貯蔵される。上記プレートは小さな容器またはウェルのマトリックスとして設計される。上記プレートはその寸法がウェルの数に応じて異なる可能性がある。容器は容器ホルダ、たとえば、円形の回転プレートであるいわゆる回転ラックに緩く固定されてもよい。
【００４３】
液体移送ステーション１５０はロボット１５０ａを含み、このロボット１５０ａは、少なくとも１つのサンプルまたは他のいずれかの予め定められた液体部分標本をサンプルおよび試薬ステーション１３０から、たとえばスピン可能なディスクの形であるマイクロ流体装置へ一度に移送する。当該ステーションは、液体サンプルおよび他の液体を移送するための手段を有し、たとえばシリンジポンプに接続されるいくつかの注入針またはいくつかの中実のピンを用いてサンプルを移送し得る。上記針およびピンは、両方向の先端間に異なる距離を有する異なる数の行および列で構成され得る。別の代替例には、ＷＯ  ９７０１０８５に記載されるマイクロディスペンサがある。
【００４４】
上記針およびピンは、サンプルおよび試薬の移送の間に洗浄溶液で洗浄されてもまたは洗浄されなくてもよい。洗浄は洗浄ステーション１４０に配置される手段によって行なわれる。
【００４５】
マイクロ流体装置に供給される液体は、液体搬送を実現するためのステーション１６０に関連付けられる手段によって当該装置内で搬送される。このステーションは、スピンによってもたらされる液体搬送を可能にするようにマイクロ流体装置が適合される場合にはスピナステーションであり得る。マイクロ流体装置内で実行されるプロセスの結果は、検出器ステーション１７０内に位置する検出するための手段（検出器）によって決定される。
【００４６】
検出器ステーション１７０の構成は、複数の検出からの放射線を測定するよう適合され、その各々はマイクロ流体において検出マイクロキャビティに関連付けられる。この構成は以下を含む。
【００４７】
（ａ）  焦点領域を備えた検出器のヘッドおよびディスクホルダ。これらは、ディスクがディスクホルダ内に配置される場合、検出器のヘッドすなわち焦点領域がディスクの表面を横切ることを可能にする手段にリンクされる。
【００４８】
（ｂ）  特定の時間に焦点領域によって覆われる部分領域の角度位置を認識するための角度調整システム。
【００４９】
（ｃ）  特定の時間に焦点領域によって覆われる部分領域の半径方向位置を認識するための任意の半径方向調整システム。
【００５０】
（ｄ）  コントローラ、たとえばソフトウェアを備えたコンピュータ。これは以下を制御する。
【００５１】
（ｉ）  焦点領域がディスクの環状ゾーンにおける検出領域を横切ることを引起こす機器。
【００５２】
（ii）  上記環状ゾーンにおける検出領域のうち少なくとも１つの中にある焦点領域と本質的に同じ寸法の個々の小領域から、予め選択された態様で、放射線を逐次収集する検出器のヘッド。
【００５３】
図１に示すように、上記ステーションの各々はコントローラ１１０に接続され、いくつかのオペレーションによってコントローラ１１０から制御および監視される。ソフトウェア演算は、ある機能を達成するよう実行されるハードウェア命令の論理グループとして規定され、たとえば以下のとおりである。
【００５４】
−  液体搬送の実現、たとえば、装置が液体の流れを誘導するためにスピン可能なディスクの形である場合には装置のスピン。
【００５５】
−  特定の共通の分配チャネルまたは特定の微細構造へのサンプル移送。
【００５６】
−  特定の共通の分配チャネルまたは特定の微細構造への試薬移送。
【００５７】
−  マイクロ流体装置の位置決め。
【００５８】
−  微細構造における或る位置での特定の時間にわたる液体の保温。
【００５９】
−  検出、すなわち、マイクロ流体装置において実行される方法の結果の検出。
【００６０】
オペレーションはいくつかのステップで構成され得る。ステップは分割することのでき
ない命令、たとえばスピン動作におけるランプ（ramp）である。いくつかのこれらの動作を所望の順序でまとめ合わせることによりセットを構成し得る。このようなセットは方法として規定され、機器内で導かれるすべての部分を制御する。それはマイクロ流体装置のタイプを指定し、行動、動作のセットを規定する。それは、機器の外側でのステップ、たとえばこの方法が細胞培養に関連する場合には一定温度での保温、を実行するために停止を指定し得る。
【００６１】
この発明は、上述のとおり、マイクロ流体システムで用いられる特別のマイクロ流体装置タイプ上におけるホーム位置のマークによってホーム位置を決定するための方法に関する。
【００６２】
図２はマイクロ流体システムにおけるスピナステーションとともに配置されたホーム位置のマークの検出器を示す。典型的な変形例においては、ディスクホルダ２０５を担持する回転可能な軸２０４を備えたモータ２０３（たとえばスピナ）はフレーム構造２１３上で支持される。モータ２０３は、たとえば、０〜１５，０００ｒｐｍの間隔の範囲内で、たとえば６０ｒｐｍ以上に変えることのできる回転速度を制御する。ディスク２０１の回転は段階的であり得る。ディスクホルダ２０５は好ましくは上にディスクが配置され得るプレートである。ディスクホルダはまたディスクをその周辺部で保持する装置であり得る。（ディスクが歪んでいる場合）ディスクのぐらつきを軽減するために、ディスクに面するプレートの側部２１４が、均一に分散され覆われていない浅い溝またはチャネル開口部のシステムを含み得、これら浅い溝またはチャネル開口部はディスクをプレートへ吸引することのできる真空システムに接続される。たとえば、引用によりこの明細書中に援用されるＷＯ−０３０２５５４９を参照されたい。
【００６３】
システムはまた、ディスクの予め定められた角度位置がいつシステムの針またはシステムの検出器の対物レンズの前方にあるかを決定するための位置装置２０９を含む必要がある。さまざまな位置装置、たとえばエンコーダ、絶対的な位置エンコーダなどが市場において公知である。単純であるが精度の劣る代替例として含まれる計算手段は、予め設定された回転速度および予め定められた位置とホーム位置のマークとの間にある角距離から（すなわち、予め設定された回転速度および角度位置座標から）必要とされる時間を計算する。この種類の計算手段はコントローラに関連付けられてもよい。
【００６４】
絶対的なエンコーダは、ディスクが回転している間にホーム位置のマークからの角距離を漸進的に与える位置装置である。
【００６５】
位置装置２０９は典型的には、モータ２０３、軸２０４およびディスクホルダ２０５に関連付けられ、コントローラの位置制御手段に接続される。位置装置をディスク２０１に直接関連付けることにより最も正確な決定が達成されるだろう。位置装置は典型的には、軸の各回転を分解能段階と示される多数の段階、たとえば＞５０００、たとえば＞１００００または＞２００００または＞３００００などへと分割する。位置装置は、ホーム位置のマークの検出器の前方にあるディスクの部分に対する角度位置座標を、（１回転当たり３６０°であるとすれば）±１°、たとえば±０．１°以内または±０．０１°以内の正確さおよび分解能で与えることができるはずである。必要とされる厳密な正確さは、ディスクの寸法、検出領域の半径方向位置、所要の感度、検出領域の寸法などに依存するだろう。
【００６６】
コントローラ２１２の位置制御手段２２０は、位置装置２０９の種類に応じて、接続部２１５を介し位置信号Ｐを用いて様々なデータを受信または伝送するだろう。位置装置が各分解能段階に対するパルスを生成するエンコーダである場合、位置制御手段は、開始位置またはホーム位置に対するディスクの現在の位置を表わしているパルスの合計値を示す
ためのパルスカウンタと、検出器とを含む。位置装置が絶対的なエンコーダである場合、位置制御手段は、開始位置またはホーム位置からの角距離の絶対的な算定基準を受信または伝送するだろう。いずれの場合も、コントローラの位置制御手段は位置装置を制御することができる。位置制御手段は所望の位置を設定し、所望の値を位置装置に転送し、この位置装置が当該位置を受信し、モータ２０３、軸２０４およびディスクホルダ２０５を制御してディスクを所望の位置に設定する。
【００６７】
各マイクロ流体ディスク２０１上においては、好ましくは、ホーム位置のマーク（図３における３１０）が検出領域の外側の外周ゾーンかまたは他の位置に配置される。ホーム位置のマークは、好ましくは高い精度で検出可能でありかつコントローラおよびマイクロ流体システムに対して識別可能である少なくとも１つの特有の特性を有する必要がある。このような特有の特性は、Ｌmarkと示されるマークの角度距離であり得る。ディスク表面の各々の特定の箇所の位置座標は、ホーム位置のマークに対する角度位置として、および円周もしくは対称軸に対するかまたはディスク上の他の任意の固定位置に対する半径方向の位置として与えられる。
【００６８】
ホーム位置マーク検出器２０８は典型的にはディスクの外側に、たとえばフレーム構造２１３上に固定位置を有する。ホーム位置マーク検出器２０８は、ホーム位置のマーク（図３における３０５）が通過しているときに検出することができる。
【００６９】
図２に示される実施例においては、ホーム位置マーク検出器２０８は電磁ビーム源２２２および変換器構成２２４を含む。ディスクの外周は２つの光ファイバ、すなわちソースファイバ２２８と検出器ファイバ２３０との間にある隙間２２６に配置される。当該ファイバのうちソースファイバ２２８と示されるものは、ディスクの、電磁ビーム源と同じ側に位置すべきである。上記ソースファイバは当該ソースからの電磁ビームを通し、ホームマークがある、ディスクが通過する円周の箇所を照らす。ディスクのもう一方側上では、ビーム貫通領域はファイバの貫通領域よりも大きい。しかしながら、検出器ファイバの受信端部は散乱したビームの明確な部分しか受信しないだろう。検出器ファイバ２３０は、受信された電磁ビームの強度を示す／測定する変換器構成２２４にビームを導く。変換器構成２２４は電磁変換器および比較手段を含み得る。電磁変換器は、入ってくるビームの強度に関する情報を含む電気強度信号を生成する。当該強度信号はＤＣ信号であってもよく、その出力電圧レベルは入ってくるビームの強度に依存している。比較手段は変換器から電気強度信号を受信する。当該比較手段は、強度情報たとえば出力電圧をしきい値と比較するだろう。当該比較手段は、出力電圧がしきい値を超える場合には、たとえば「１」または５ボルトの「高レベルの」出力信号を与えるよう設計され得、強度信号がしきい値よりも低い場合には、たとえば「０」または０ボルトの「低レベルの」出力信号を与えるよう設計され得る。しきい値のレベルは検出器の感度を設定するために調整可能であってもよい。ホーム位置マーク検出器は出力信号すなわち検出器信号Ｄをコントローラに供給する。比較手段の出力信号は導体２１７を通じてコントローラに直接接続され得るかまたはインターフェイス入出力回路を介してコントローラに接続され得る。コントローラは、高レベルと低レベルとの間の変化と、それらが時間内にいつ発生するかとを示すことができる。
【００７０】
ディスクの光伝送およびそれらのホーム位置のマークは製造されたディスクのバッチによって異なり得る。したがって、代替的にはディスクの光伝送が同じように走査され、測定され／示され、そして記録され得る。光伝送はディスクの１周全体を通じて走査されてもよく、しきい値は制御プログラムソフトウェアにおける命令によって変換器および／またはコントローラによって適応的に設定されてもよい。ホーム位置のマークは、（固定値の代わりに）適応的に設定されたしきい値を用いることによって記録された伝送値を分析することにより配置される。
【００７１】
比較手段は、代替的には、変換器構成ではなくコントローラに含まれてもよい。
【００７２】
検出器の感度に応じて、ビームの強度に十分な影響をもたらすものをすべて示すことができる。ホーム位置のマークに対するディスクの外周ゾーンを走査する場合、予め設定された感度に応じて、ホーム位置のマークおよびこのゾーンにおける欠陥によって生じる他のマークがともに示されるだろう。このような欠陥は、ディスク上に付いた汚れまたはディスクの製造の問題に関連した欠陥である可能性がある。ホーム位置のマークがマイクロ流体ディスクを製造するプロセス中に作られる。さまざまなタイプのホームマークが使用可能である。注入成形されるマイクロ流体ディスクについては、ディスク基盤の上に蓋が被せられる前にホーム位置のマークをチャネルパターンとして同時に形成することは好都合である。ホームマークは、回転方向に対し相対的に垂直な方向にある平行なダクトおよびリブを含む格子パターンとして形成されてもよい。ビームはホーム位置のマークの領域内に当たると散乱し、その領域を通過した後に残されるビームの強度が低くなるだろう。しかしながら、各ホームマークの品質は製造中の優勢な条件に依存する。
【００７３】
したがって、境界の鮮明さおよびビームの減少特性はディスクによって異なる可能性がある。
【００７４】
この発明およびホーム位置のマークの設計は上述の実施例には限定されない。したがって、ホーム位置のマークの代替的な設計はすべてこの発明の範囲内であるだろう。たとえば、光伝送または極めて低い光伝送値がいずれも、ホーム位置のマークの場所を除いてはディスク１周分にわたって検出されないかもしれない。
【００７５】
ホーム位置のマークを作製するステップは、マイクロ流体ディスク製造プロセス中にいつでも実行することができる。たとえば、ディスクは光減衰材料から製造され、ホーム位置のマークはいかなる種類の貫通孔でもある。このような孔はディスクの成形中に作製され得る。
【００７６】
マーク、すなわちホームマークまたは偽のマーク、がビームを通っているとき、変換器によって受信されるビームの強度が減じられるだろう。マークおよびその境界が別個である場合、ビームの強度は、マークの第１の先端がビームに接する際に高レベルからより低い、すなわち低レベルへと即時に変化する。受信されたビームの強度は、マークの第２の終端がビームを通りビームの強度が低レベルから高レベルに変わるまで低いだろう。マークの境界が不鮮明である場合、高から低への強度の変化の時間が延長されるだろう。というのも、入ってくるビームの強度が弱まるにつれて当該強度が低減するからである。検出された端部の位置は、感度および予め設定された検出器構成しきい値に依存するだろう。
【００７７】
ホーム位置検出器２０８は、各マークのあらゆる先端および／または終端を検出し得、これらに対して反応し得る。検出器は、マークの端部が検出されるたびに高から低への検出器信号のレベル変化を引起こす。検出器信号を受信するコントローラはこのレベル変化を示し、コントローラのパルスカウンタ手段からのパルス合計値を表のカラムにおける位置の値／データとして、コントローラに接続されるメモリに記憶する。１周目の間の各パルス合計はディスク上の固有の位置に対応する。したがって、パルス合計は開始位置からの規定された方向にある位置に対応する。すなわち、開始位置ｎp＝０からの規定された方向にある角距離である。或る角距離は、或る数のパルス、すなわちパルス合計値ｎpで乗算される弧単位の角度に相当する。
【００７８】
図３は、マイクロ流体ディスク３００の概略図である。回転可能なディスクは、たとえばＷＯ−０１４６４６５において前述されている。マイクロ流体装置は、たとえばプラス
チック、ガラス、シリコンポリマーなどの様々な材料から作られてもよい。検出器領域は、検出器が用いる検出原理に対して透明／半透明でなくてはならない。当該ディスクはディスクホルダのための中央の窪み３０５を有する。サンプルはディスクの中央近くに配置され得、ディスクの回転に伴ってもたらされる遠心力がプラスチックに切込まれたチャネル３１０を通じてこれらサンプルを押出して、高度な動電学的または機械的なポンプ構造を設計する必要性を回避し得る。
【００７９】
この発明のさまざまな局面において用いられるマイクロ流体装置は、液体の部分標本が搬送および／または処理される複数のマイクロチャネル構造を含む。当該装置は、典型的には、１つ以上の面に向けられたマイクロチャネル構造を備えたディスク型をしている。当該構造は、その内部が主として別個の入口および／もしくは出口開口部ならびに／または通気孔を介して周囲の大気と接触するという意味で覆われている。各マイクロチャネル構造は１つ以上の検出マイクロキャビティを含み、おそらくは１つ以上の反応マイクロキャビティも含み、さらに、互いにこれらの部分を接続する微小導管を含む。反応マイクロキャビティは検出マイクロキャビティと一致してもよい。マイクロチャネル構造における処理の結果は、検出マイクロキャビティに直接的または間接的に関連付けられる検出領域からの放射線として測定される。これは、放射線がマイクロ流体装置内でたとえば光ファイバを介して検出マイクロキャビティから当該マイクロキャビティに直接関連付けられない部分／表面領域へと導かれ得ることを含む。
【００８０】
マイクロ流体装置はまた、別々のマイクロチャネル構造を接続する共通のチャネル、たとえば、液体の導入のための共通の分散チャネルおよび不用な貯蔵器を含む共通の不用なチャネルを含み得る。共通のチャネルは吸込口、吐出口、通気孔などのさまざまな部分を含むが、それらが接続している各マイクロチャネル構造の部分とみなされる。共通のマイクロチャネルはまた、別々の面にあるマイクロチャネル構造の群を流動的に接続し得る。「マイクロチャネル」、「微小導管」などの用語は、チャネル構造が、≦１０3μｍ、好ましくは≦１０2μｍの断面寸法を有する１つ以上のキャビティおよび／またはチャネル／導管を含むことを企図する。その下限は、典型的には、マイクロチャネルを通過することになる部分標本の最大の試薬および成分の寸法よりもはるかに大きい。マイクロキャビティ／マイクロチャンバの体積は、典型的には≦１０００ｎｌ、たとえば≦５００ｎｌまたは≦１００ｎｌまたは≦５０ｎｌまたは≦２５ｎｌであり、特に検出マイクロキャビティに適用される。液体のための吸込口に直接接続されるチャンバ／キャビティ、たとえばサンプルおよび／または洗浄液体を加えることを意図したマイクロチャンバ／マイクロキャビティは、はるかにより大きい可能性がある。マイクロフォーマットとは、装置内で搬送される１つ、２つ、３つまたはそれ以上の液体部分標本がμｌの範囲、すなわち≦１０００μｌ、たとえば≦１００μｌまたは≦５０μｌの体積を有することを意味し、これはｎｌの範囲（ナノフォーマット）、たとえば≦１０００ｎｌまたは≦５００ｎｌまたは≦１００ｎｌまたは≦５０ｎｌを含むがこれらには限定されない。マイクロ流体システムのコントローラは、数μｍの精度で、上述の針、ピンまたは検出器のヘッドを制御しかつ上記小さなキャビティへと誘導することができなくてはならない。コントローラは、正しいホーム位置を用いる各ディスクタイプの様々な吸込口、吐出口、通気口、検出位置などに対する正確な位置データを有する必要がある。上記位置データは記憶可能であり、コントローラがそれを記憶装置から検索することが可能であり、代替的には、コントローラが位置データを計算するようプログラムされてもよい。したがって、正しいホーム位置のマークを発見し、ディスク上の正確なホーム位置を決定することが極めて重要である。
【００８１】
この発明は、正しいホーム位置のマークを発見し、ディスクホルダ上にある現在のディスク上の正確なホーム位置を決定するための方法を提供する。現在のプロセスはしばしば「ホーミングプロセス」と示される。図４〜図６はこの発明の方法の実施例を示すフローチャートである。
【００８２】
この発明の方法のこの実施例においては、検出器は、マークのすべての終端を検出し、そしてこれらに対して反応するだろう。この発明の方法の別の実施例では、検出器は各マークの先端を検出するよう設定される。この発明の実施例においては、検出器はマークの終端が検出されるたびに高から低への検出器信号のレベル変化を引起こす。検出器信号を受信するコントローラはレベル変化を示し、コントローラの位置制御手段に記憶される位置データを表のカラムにおける位置の値／データとして、コントローラに接続されるメモリに記憶する。１周目の間の各パルス合計はディスク上の固有の位置に対応する。したがって、位置データは開始位置からの規定された方向にある位置に対応する。すなわち、開始位置ｎp＝０からの規定された方向への角距離である。或る角距離は、或る数のパルス、すなわちパルス合計値ｎpで乗算される分解能段階の角度に相当する。
【００８３】
ホーム位置を発見する「ホーミング」プロセスの第１の段階４００が開始すると、コントローラは、ステップ４０５において、ホーミングプロセスが現在のマイクロ流体ディスクに対して実行されていたという事実によりホーム位置が既に知られているかどうかテストする。ホーム位置および現在のディスクのホーム位置のマークが決定されている場合、このテストは肯定的すなわちイエスであり、次にこの方法はステップ６００を続け、プロセスは、ホーム位置を決定する段階３を続ける（図６を参照）。「ホーミングプロセス」が現在のディスクに対して実行されていない場合、テストは否定的すなわちノーであり、ホーミングプロセスは第１の段階、すなわちディスクの走査を開始する。ステップ４１０においては、リセット信号が、コントローラによってパルスカウンタに対して生成され、このパルスカウンタが上記信号をそのリセット入力上で受信し、パルス合計ｎpが「０」に設定される。停止位置Ｎは、好ましくは第２の回転または２周目上のどこかに配置される停止位置に対応する最大パルス合計ｎstopに設定され、ディスクが第１の方向にスピンし始める。走査の１回転または１周分はディスクの１回の回転よりも長く続く。したがって、停止値は、１周分に正確に対応するパルスの数よりも大きくなるよう選択される。ディスクの回転中に、新しいパルスが、各分解能段階と分解能段階が表わす角度セクタ移動の単位とに対し前述のエンコーダによって生成される。当該パルスは、ディスクが第１の方向に回転する場合、ステップ４１２ａのように位置制御手段におけるパルスカウンタのパルス合計値に加えられるが、ディスクが第２の方向に回転する場合、ステップ４１２ｂのようにパルス合計値から差し引かれる。
【００８４】
ステップ４１４において、終端が検出されている場合、コントローラはホーム位置検出器からの検出器信号のレベル変化を示し、ステップ４１６において、コントローラはマーク表のカラムにおける開始位置に対して相対的なディスク上の位置に対応するパルスの数を記憶する。第１のカラムは上段から下方向に列ごとに埋められる。位置の値で埋められた列の数は、ビームが走査手順中に走査する弧形に沿ったマークの数に対応する。第１のカラムにおける最後の位置の値は、走査段階の後半の間に反対方向への第１の位置の値を提供するマークに属する。したがって、第２のカラムは、下段から上方向に列ごとに埋められるだろう。というのも、このカラムにおける位置の値は反対方向の回転中に受取られるからである。第１のカラムにおける最終列は表全体の一番下にあり、２周目の第１の位置の値は最終列に入力されるだろう。したがって、同じマークの端部の位置が正しくリンクされるだろう。
【００８５】
走査手順は新しい終端に対するアークユニットセクタをすべて繰返し探索するだろう（アークユニットセクタは分解能段階の角距離に対応する）。ステップ４１８において、合計Ｎpは、停止位置に対応する停止値Ｎと比較される。したがって、ディスクは、ステップ４１８における停止基準が満たされイエスとなるまで上記開始位置をさらに超えて予め定められた走査距離、たとえば１周の１０％回転し、そしてディスクの回転が停止する。
【００８６】
走査プロセスの次のモーメントは、１周目の走査の間に示された各マークの他の端部を発見するために、反対方向にディスクを走査することとなる。
【００８７】
しかしながら、第１の走査回転中に１つの端部しか検出されなかった場合、この端部はおそらくホームマークの境界に属するだろう。というのも、ホーム位置のマークが配置される円周ゾーンには欠陥がないからである。ステップ４１９において、１つの端部しか検出されないか否かテストされる。このテストが肯定的すなわちイエスである場合、当該方法はステップ６００を続けて、プロセスがホーム位置を決定する段階３を続ける（図６を参照）。そうではなく、テストが否定的すなわちノーである場合、当該方法は、ディスクが反対方向へのディスク回転を開始する前に既に両方向に回転しているかどうかのテストを続ける。このようなテストはステップ４２０において実行される。特別のメモリアドレスにおけるフラグは、両方向ともが走査されたことを示す。ステップ４２０における上記テストは１周の走査が終了したときに発生し、フラグがない場合には、一方向しか終了しておらず２周目を走査する必要があることを示す。
【００８８】
フラグはステップ４２２において設定され、停止値Ｎはステップ４２４において０に設定され、他の方向への第２の走査は、ステップ４２６においてコントローラがモータを起動してディスクを他の方向に回転させると開始する。停止基準は０に設定される。というのも、ディスクが反対方向に回転し、位置制御手段のパルスカウンタが最大値から０にカウントダウンするからである。したがって、パルスカウンタがカウントダウンし、走査される各アークユニットセクタについては、ステップ４１２ｂにおいてパルス合計が１単位ごとに減じられる。終端がアークユニットセクタで検出されると直ちに、コントローラによって検出器信号のレベル変化が検出され、パルスカウンタのパルス合計が読出されてステップ４１６において表に記憶される。走査プロセスは、ステップ４１８においてカウンタパルス合計が停止基準を満たすまで、すなわちイエスになるまで続く。パルス合計ｎpが０になると直ちに中央処理装置は回転および走査を停止する。ビームがディスク上の最初の開始箇所に正確に着く。当該ディスクは両方向に回転しており、２周目の走査が始まったときにフラグが設定されると、当該フラグは、両方向ともに走査されたことを示し、ステップ４２０における基準が満たされる（イエス）。どのマークが真のホーム位置のマークであるかを識別するためにプロセスの第２の段階が図５のステップ５００において始まり得る。
【００８９】
図５に、第２の段階と示される、ホームマークを識別するプロセス５００のアルゴリズムが示される。第２の段階はステップ５１０から始まり、処理ユニットが２つの初期の位置の値を、同じ列にある各カラムから１つずつ読出す。次のステップすなわちステップ５１２において、コントローラは位置の値の間にある角距離Ｌを計算する。当該距離は、ステップ５１４において最小距離値ｌminと比較されるだろう。Ｌがｌminを超えない場合、条件Ｌ＞ｌminは偽である（ノー）。そのマークはホーム位置のマークではなく、このような偽のマークはステップ５１８において拒否される。そうではなく、ステップ５１４における条件が真すなわちイエスである場合、角距離Ｌが最小距離ｌminよりも長い場合に発生する。そのマークが正しいホーム位置のマークである可能性がある。ステップ５１６において、算出された角距離Ｌは最大距離値Ｌmaxと比較される。条件が偽すなわちノーである場合、Ｌ＞ｌmaxであるので、マークは偽のマークであるはずであり、このような各々のマークはプロセスのステップ５１８において拒否される。マークがテストステップ５１４および５１６のうち１つにおいて偽であると発見されるたびに、そのマークの位置の値が表において削除され、位置の値の新しい対が表から読出される。ステップ５２２の基準は、位置の値の対がすべて調査されるまで繰返しプロセスを実行し続ける。したがって、プロセスがステップ５１０を続け、プロセッサが位置の値の新しい対を読出す。ステップ５１４および５１６における両方の条件が真である場合、このマークは可能性のあるホーム位置のマークであり、ステップ５２０でなされるように位置の値が保存および記憶
される。すべての位置の値が調査された場合、ステップ５２２の条件は真すなわちイエスであり、繰返しプロセスが停止される。ステップ５１４および５１６の条件が十分にきびしい場合には１対の位置の値しか残されないだろう。ステップ５２４において、２対以上の位置の値が残されるかまたは位置の値が１対も残されないかがテストされる。２対以上の位置の値が残されるかまたは位置の値が１対も残されない場合、すなわちイエスである場合、コントローラはステップ５２６においてエラーコードを生成および表示するだろう。これはすなわち、現在のディスクが受け入れ不可能であり、ホーミングプロセスを続けるのが無駄であることを意味する。ディスクは破棄されなければならない。ステップ５２４でのテストが肯定的である場合、ホーミングプロセスはステップ６００を続け得る（図６を参照）。
【００９０】
単一の対の位置の値しか残されない場合、その角距離Ｌはステップ５１４および５１６の「ウィンドウ」基準を満たす。これらの位置の値は、そのマイクロ流体ディスクの局所座標系に対するホーム位置または起点を計算するのに用いられる。ホーム位置はホームマークの２つの位置の値の上またはそれらの間であればどこにでも規定され得る。この発明の例および実施例として、ホーム位置は、ホームマーク位置の値の間で中間に位置するよう規定され得る。
【００９１】
この発明の好ましい実施例の第３の段階が図６に関連してより詳細に記載されるだろう。このプロセスの段階によりホーム場所の正確な位置が決定される。
【００９２】
方法６００の第１のステップは、ホーム位置を発見するための方法がこの発明のマイクロ流体ディスクのために既に用いられているか否かと、正確なホーム位置が既に存在するか否かとをステップ６１０においてチェックすることである。これは、この発明の方法が実行されるたびにフラグが或る記憶アドレスに設定される場合に行なわれ得る。代替的なテストは、位置の値が存在するかどうかチェックすることである。フラグが存在するかまたはホーム位置の値が存在する場合（ホーム位置パラメータは０より大きな値を有する）、ステップ６１０における条件が満たされ、すなわちイエスであり、方法はディスクがホーム位置に位置決めされるステップ６３０に進む。
【００９３】
当該条件が満たされない場合、すなわちノーである場合、当該方法は、ステップ６１２においてマーク表から第１の位置の値を検索する。コントローラは、検索された位置を囲む領域を当該方法の第１の段階中におけるよりも遅く走査するだけで、ステップ６１４においてこの第１の端部に対する正確な位置の値を決定するだろう。当該方法の感度を高める新しいしきい値はコントローラによって設定され得、検出器において用いられ得るが、これはオプションであってもよい。新しい位置の値は、ステップ６１６において、マーク表における古い位置の値と、たとえ異なっていなくても置換わる。
【００９４】
ディスクがホーム位置のマーク以外のマークを持たない場合、段階１の走査は一操作方向にしか実行されないだろう。したがって、ホーム位置のマークの１つの端部しか検出されず、マーク表は１つの位置の値しか含まないだろう。ステップ６１８においては、マーク表が１つの位置の値しか含まないか否かテストされる。
【００９５】
ステップ６１８における条件が満たされない場合、すなわちノーである場合、コントローラは、ステップ６２０において、マーク表から第２の位置の値を検索する。コントローラは、ステップ６２４において、検索された位置を囲む領域をこの方法の第１の段階中における走査よりも遅く走査するだけでこの第２の端部に対する正確な位置の値を決定するだろう。この方法の感度を高める新しいしきい値はコントローラによって設定され得、検出器において用いられ得るが、これはオプションであってもよい。新しい位置の値は、ステップ６２６においてマーク表に記憶され、このマーク表における古い位置の値とたとえ
異なっていなくても置換わる。
【００９６】
ステップ６１８の条件が満たされる場合、すなわちイエスである場合、当該方法はステップ６２２を実行し、第２の位置の値は、マーク表から第１の位置の値を検索しそして標準的なホーム位置のホームマークの角距離Ｌhomeをマーク表からのこの第１の位置の値に追加することにより算出される。コントローラは、ステップ６２４において、算出された位置を囲む領域を走査するだけでこの第２の端部に対する正確な位置の値を決定する際に第２の位置の値に対するこの算出された値を用いるだろう。新しい位置の値は、ステップ６２６において、マーク表における第２の位置として記憶されるだろう。
【００９７】
ホームマーク位置の２つの端部はここでは既知である。ステップ６２８において、これらの位置の値は、そのマイクロ流体ディスクの局所座標系に対するホーム位置または起点を算出するのに用いられる。ホーム位置は、ディスクの外周ゾーン上であればどこにでも規定され得るが、好ましくは、ホーム位置は、ホームマークの２つの位置の値の上またはそれらの間に配置される。この発明の例および実施例として、ホーム位置はステップ６２８においてホームマーク位置の値の間で中間に位置するよう規定され得る。たとえば、ホーム位置Ｎhomeは以下の式を用いることによって算出され得る。
【００９８】
【数１】
2005522691.tif 000003
【００９９】
最後に、ホーム位置が既知である場合、ディスクは、ステップ６３０において、ホーム位置検出器のビームがホーム位置に当るように回転させられる。
【０１００】
上述のように、エンコーダ、絶対的な位置エンコーダなどの様々な位置装置を用いてもよい。したがって、この発明の方法のいくつかのステップには変更を加えなくてはならない。
【０１０１】
この発明の方法の別の実施例が以下に示される。この実施例は、絶対的なエンコーダを位置装置として用いるシステムに対し適応される。このタイプの装置は、ディスクが回転している間にホーム位置のマークからの角距離を漸進的に与える。したがって、第１の実施例のいくつかのステップには変更を加えなくてはならない。ステップ４１２ａおよび４１２ｂは削除されてもよい。第１の実施例のステップ４１６において、パルス合計は記憶されないだろう。変更を加えられた方法においては、ホーム位置のマークからの角距離が記憶されるだろう。新しい停止基準はステップ４１８に対して規定されなくてはならない。たとえば位置制御手段に含まれる計算手段を用いることにより（図２における２２０）、任意の開始位置から停止位置までの予め定められた走査距離が、予め設定された回転速度および開始位置と停止位置との間の角距離から（すなわち予め設定された回転速度および角度位置座標から）必要とされる時間として計算され得る。ディスクは、走査開始からの実行時間を測定する時間パラメータｔが算出された停止時間Ｔstopと等しい場合、予め定められた走査距離を走査される。第１の実施例の他のステップは、この第２の実施例において変更を加えられないままである可能性がある。
【０１０２】
この発明は、請求項１から９のいずれかのステップを実行するためのソフトウェアコード手段を含む、マイクロ流体システムにおけるコントローラ内の処理ユニットの内部記憶
装置に直接ロード可能なコンピュータプログラム製品として実現され得る。
【０１０３】
さらに、この発明は、請求項１から９のいずれかのステップの実行をコンピュータ手段における処理ユニットに制御させるための読取可能なプログラムを含む、コンピュータ使用可能な媒体上に格納されるコンピュータプログラム製品に関する。
【０１０４】
当該コンピュータ使用可能な媒体は、記録媒体、コンピュータメモリ、読出専用メモリまたは電気搬送波信号である。
【０１０５】
この発明は上述の好ましい実施例に限定されない。さまざまな代替例、変形例および同等例を用いてもよい。したがって、上述の実施例は、この発明の範囲を限定するものとして理解されるべきではなく、当該範囲は添付の特許請求の範囲によって規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】マイクロ流体システムを概略的に示すブロック図である。
【図２】マイクロ流体システムにおけるホーム位置マーク検出器の構成を示す図である。
【図３】ディスクの形であるマイクロ流体装置の概略図である。
【図４】この発明の方法の実施例を示すフローチャートである。
【図５】この発明の方法の実施例を示すフローチャートである。
【図６】この発明の方法の実施例を示すフローチャートである。
【図１】
2005522691.tif 000004
【図２】
2005522691.tif 000005
【図３】
2005522691.tif 000006
【図４】
2005522691.tif 000007
【図５】
2005522691.tif 000008
【図６】
2005522691.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月20日(2003.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記憶手段を有する少なくとも１つのプログラム可能なコントローラと、前記コントローラと通信することができる位置装置と、前記コントローラに接続されるホーム位置のマークの検出器とを含むマイクロ流体システムで用いられる特別のマイクロ流体装置タイプ上におけるホーム位置のマークによってホーム位置を決定するための方法であって、前記方法は以下の段階を含み、前記以下の段階は、
マークの端部についてディスクが走査されるディスク走査段階と、
偽のホームマークが拒否され、正しいホーム段階が識別されるホームマーク識別段階と、
ホーム位置のマークの正確に決定された端部を用いることによりホーム位置が決定されるホーム位置決定段階とを含む、方法。
【請求項２】
前記方法は以下のステップを含み、前記以下のステップは、
前記マイクロ流体装置上の任意の開始位置から予め定められた走査距離だけ第１の方向に回転する前記マイクロ流体装置上においてマークの端部を走査および検出するステップと、
前記走査回転中にホームマーク検出器手段によって検出されている特別の種類のマークの端部に対応する位置の値を前記記憶手段に記憶するステップと、
前記マイクロ流体装置が前記任意の開始位置から前記予め定められた走査距離だけ回転したときに前記マイクロ流体装置の第１の方向への走査を停止するステップと、
２つ以上のマークの端部が第１の方向への走査中に発見される場合、第２の反対方向に回転する前記装置を走査するステップと、
前記ホーム位置のマークによって規定される２つの位置によって前記ホーム位置を決定するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法は、最小−最大ウィンドウによって前記ホームマークを識別するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記特別の種類のマークの端部が先端であることを特徴とする、請求項１に記載の方法
。
【請求項５】
前記特別の種類のマークの端部が終端であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記識別するステップは、マークの角距離Ｌを最小距離ｌminと比較し、Ｌがｌminを超えない場合前記マークを拒否するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記識別するステップは、マークの角距離Ｌを最大距離ｌmaxと比較し、Ｌがｌmaxを超える場合前記マークを拒否するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記方法はまた、前記ホーム位置のマークの位置の値を用いることにより前記ホーム位置を計算するステップを含み、前記ホーム位置は前記ホームマークの２つの位置の値上またはこれらの間であればどこにでも規定され得ることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
コンピュータプログラムコードに対し少なくとも１つの中央処理装置および記憶手段を含むマイクロ流体システムにおいて用いられる特別のマイクロ流体装置タイプのホーム位置のマークの位置を確認するための方法であって、エンコーダは前記マイクロ流体装置の予め規定された分解能に対応するエンコーダパルスをいくつかのアークユニットセクタへ生成することができ、各アークユニットセクタはエンコーダパルスに対応し、各々の特定の数のエンコーダパルスすなわちパルス合計（ｎp）は開始位置（ｎp＝０）に対する第１の方向への特定の角度位置を表わし、前記方法は以下のステップを含み、前記以下のステップは、
第１の方向に回転する前記マイクロ流体装置を走査するステップと、
検出器を通過する各アークユニットセクタに対するエンコーダ生成パルスをパルスカウンタにおいてエンコーダパルス合計に追加するステップと、
前記検出器を通過する各アークユニットセクタにおいて前記セクタにおける特別の種類のマークの端部の有無を検出するステップと、
特別の種類のマークの端部が検出される各アークユニットセクタに対応する位置の値として各パルス合計ｎpをマーク表に記憶するステップと、
前記パルス合計ｎpの値が値Ｎに等しいかまたはこれを超える場合、前記マイクロ流体装置の第１の方向の走査を停止するステップと、
前記第１の方向とは逆の第２の方向に前記マイクロ流体装置を回転させかつ走査するステップと、
前記検出器を通過する各アークユニットセクタにおいて特別の種類のマークの端部が前記セクタにあるか否か検出するステップと、
特別の種類のマークの端部が検出される各アークユニットセクタに対応する位置の値として各パルス合計ｎpを前記マーク表に記憶するステップと、
前記エンコーダパルス合計の値が０に等しい場合、前記マイクロ流体装置の第２の方向の走査を停止するステップと、
前記マーク表に記憶されるマークの各々に対する位置の値の間の角距離Ｌを計算するステップと、
最小−最大ウィンドウによって前記ホームマークを識別するステップとを含む、方法。
【請求項１０】
マイクロ流体システムのコントローラのようなコンピュータ手段内の処理ユニットの内部記憶装置に直接ロード可能な、ソフトウェアコード手段を含むコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品は請求項１から９のいずれかのステップ
を実行するためのソフトウェアコード手段を含む、コンピュータプログラム製品。
【請求項１１】
コンピュータ使用可能な媒体上に格納されるコンピュータプログラム製品であって、マイクロ流体システムのコントローラのようなコンピュータ手段における処理ユニットに請求項１から９のいずれかのステップの実行を制御させるための読取可能なプログラムを含む、コンピュータプログラム製品。
【請求項１２】
前記コンピュータ使用可能な媒体は記録媒体であることを特徴とする、請求項１１に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１３】
前記コンピュータ使用可能な媒体はコンピュータメモリであることを特徴とする、請求項１１に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１４】
前記コンピュータ使用可能な媒体は読出専用メモリであることを特徴とする、請求項１１に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１５】
前記コンピュータ使用可能な媒体は電気搬送波信号であることを特徴とする、請求項１１に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１６】
記憶手段を有するプログラム可能なコントローラによって制御される少なくとも１つのマイクロ流体機器と、前記コントローラと通信することができる位置装置と、前記コントローラに接続されるホーム位置のマークの検出器とを含むマイクロ流体システムであって、前記機器はさまざまな特別のマイクロ流体装置の種類に対処可能であり、特別のマイクロ流体装置タイプは各々その上にホーム位置のマークを有し、前記システムは、前記コントローラ内における処理ユニットの内部記憶装置へ直接ロード可能なコンピュータプログラム製品によって特徴付けられており、前記コントローラが以下の段階の方法ステップを実行できるようにし、前記以下の段階は、
マークの端部のためにディスクが走査されるディスク走査段階と、
偽のホームマークが拒否され、正しいホーム段階が識別されるホームマーク識別段階と、
前記ホーム位置のマークの正確に決定された端部を用いることにより、ホーム位置が決定されるホーム位置決定段階とを含む、マイクロ流体システム。
【請求項１７】
前記ホーム位置マーク検出器は、マイクロ流体装置タイプのホーム位置のマークを検出することができる手段を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ホーム位置マーク検出器は、電磁ビーム源および変換器構成を含むことを特徴とする、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記コントローラは、位置装置（２０９）の種類に応じ、接続部（２１５）を介し位置信号Ｐを用いてさまざまなデータを受信または伝送することができる位置制御手段を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記位置装置（２０９）の種類は各分解能段階に対するパルスを生成するエンコーダであり、前記位置制御手段は、開始位置または前記ホーム位置に対するディスクの現在の位置を表わしているパルス合計値を示すためのパルスカウンタと、前記検出器とを含むことを特徴とする、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記位置装置（２０９）の種類は絶対的なエンコーダであり、前記位置制御手段は開始位置または前記ホーム位置からの角距離の絶対的な算定基準を受信または伝送するであろ
うことを特徴とする、請求項１９に記載のシステム。
【国際調査報告】
2005522691.tif 000010
2005522691.tif 000011