(57)【要約】本発明は、マイクロ流体システムで使用されるタイプのマイクロ流体装置上のホーム位置マークのセットによってマイクロ流体装置のアイデンティティとホーム位置を決定する方法に関する。前記方法は、マイクロ流体装置がマーク識別子について走査されるマイクロ流体装置の走査相と、ホームマークのセットの少なくとも１つの特徴的な特性が決定され、マイクロ流体装置のアイデンティティを識別するために使用されるマイクロ流体装置の識別相と、ホーム位置が前記識別相の期間中に識別されたホーム位置マークの少なくともサブセットの使用により決定されるホーム位置決定相とを含んでいる。本発明はホームマークのセット、このようなホームマークのセットを搭載するマイクロ流体装置、マイクロ流体システム、コンピュータプログラムプロダクト、コンピュータの使用可能な媒体におけるコンピュータプログラムに関する。【選択図】図３
2008542749.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制御装置と、この制御装置と通信可能な位置装置と、前記制御装置に接続されているホーム位置マーク検出器とを具備するマイクロ流体システム中で使用されるタイプのマイクロ流体装置上のホーム位置マークのセットの手段によってマイクロ流体装置のアイデンティティとホーム位置を決定する方法において、
マイクロ流体装置がホーム位置マーク識別子について走査されるマイクロ流体装置の走査相と、
ホーム位置マークのセットの少なくとも１つの特徴的な特性が決定され、マイクロ流体装置のアイデンティティを識別するために使用されるマイクロ流体装置の識別相と、
ホーム位置が前記前の期間中に識別されたホーム位置マークの少なくともサブセットの使用により決定されるホーム位置決定相とを含んでいる方法。
【請求項２】
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で第１の方向で装置を回転することによりマイクロ流体装置上のマーク識別子を走査し検出し、
前記走査回転期間中にホームマーク検出器により検出されているマーク識別子に対応する位置値を記憶手段に記憶し、
マイクロ流体装置が任意の開始位置から予め定められた走査距離で回転されるとき、マイクロ流体装置の第１の方向での走査を停止し、
第２の反対方向で装置を回転することによって装置を走査し、
ホーム位置マークのセットにより規定される少なくとも２つの位置によりホーム位置を決定するステップを含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項３】
方法の前記マイクロ流体装置の識別相は、
前の走査相期間中に捕捉された走査された位置にしたがって、マーク識別子の位置値を連続して配置するステップ（ステップ510）を含んでいる請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
方法の前記マイクロ流体装置の識別相は、
近接する位置値間の角度長さおよび／または距離を計算して前記長さおよび距離を計算された長さのシリーズＳで構成するステップ（ステップ512）を含んでいる請求項３記載の方法。
【請求項５】
方法の前記マイクロ流体装置の識別相は、
前記シリーズＳをエレメントずつ、ホーム位置マーク識別表中に先に記憶されたシリーズＳ＊ｎと比較するステップ（ステップ514）を含んでいる請求項４記載の方法。
【請求項６】
方法の前記マイクロ流体装置の識別相は、
一致Ｓ＝Ｓ＊ｎが検出されたならば、マイクロ流体装置を識別し（ステップ518）、ホーム位置決定相に継続し（ステップ600）、
ホーム位置マーク識別表中のマイクロ流体装置についてのデータを読取り、オペレータディスプレイスクリーンまたは分析システム機器に接続されている他の表示装置で表示するステップ（ステップ518）を含んでいる請求項５記載の方法。
【請求項７】
方法の前記マイクロ流体装置の識別相は、
一致Ｓ＝Ｓ＊ｎが検出されないならば、順序チェック相を行い、それにおいては予め定められた正の方向で走査されるときホーム位置マークのセットが正しい順序で走査されたか否かがチェックされるステップを含んでいる請求項５記載の方法。
【請求項８】
方法はまた、
一致Ｓ＝Ｓ＊ｎが検出されたならば、エラーコードまたはメッセージを発生し、エラーコードまたはメッセージをオペレータディスプレイスクリーンまたは分析システム機器に接続されているその他の表示装置で表示するステップ（ステップ524）を含んでいることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
ホーム位置マークのセットの位置値の使用によりホーム位置を計算し、それにおいてはホーム位置マークは任意のホーム位置マーク上のいずれかの場所またはその任意のホーム位置マークの２つの位置値の間に規定されることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１０】
マイクロ流体システムの制御装置のように、コンピュータ手段内の処理装置の内部メモリ記憶装置にロード可能なコンピュータプログラムソフトウェアコード手段を搭載するコンピュータの使用可能な媒体を具備し、請求項１乃至９のいずれか１項記載のステップを行うためのソフトウェアコード手段を含んでいるコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項１１】
マイクロ流体システムの制御装置のように、コンピュータ手段中の処理装置に請求項１乃至９のいずれか１項記載のステップの実行を制御させる読取可能なプログラムを含んでいるコンピュータの使用可能な媒体に記憶されているコンピュータプログラム。
【請求項１２】
コンピュータの使用可能な媒体はレコード媒体であることを特徴とする請求項１１記載のコンピュータプログラム。
【請求項１３】
コンピュータの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記載のコンピュータプログラム。
【請求項１４】
コンピュータの使用可能な媒体は読取り専用メモリであることを特徴とする請求項１１記載のコンピュータプログラム。
【請求項１５】
コンピュータの使用可能な媒体は電気搬送信号であることを特徴とする請求項８記載のコンピュータプログラム。
【請求項１６】
記憶手段を有するプログラム可能な制御装置により制御される少なくとも１つのマイクロ流体機器と、前記制御装置と通信できる位置装置と、前記制御装置に接続されたホーム位置マーク検出器とを具備するマイクロ流体システムにおいて、
前記機器は異なる特定のマイクロ流体装置タイプを処理することが可能であり、各特定のマイクロ流体装置のタイプはそこにホーム位置マークのセットを有し、前記システムは制御装置内の処理装置の内部メモリ記憶装置にロード可能なコンピュータプログラムを特徴とし、請求項１乃至９のいずれか１項記載の方法ステップを制御装置に実行させるように構成されているシステム。
【請求項１７】
ホーム位置マーク検出器はマイクロ流体装置のタイプのホーム位置マークを検出することができる手段を有していることを特徴とする請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
ホーム位置マーク検出器は電磁ビーム源およびトランスデューサ装置を具備していることを特徴とする請求項１７記載のシステム。
【請求項１９】
制御装置は、位置装置（209）のタイプにしたがって接続を通る位置信号Ｐを使用して異なるデータを受信または送信できる位置制御手段を具備していることを特徴とする請求項１６記載のシステム。
【請求項２０】
位置装置（209）のタイプはキャッシュ解像グレードでパルスを発生するエンコーダであり、位置制御手段は開始位置またはホーム位置に関するディスクの現在位置を表しているパルス和値を登録するためのパルスカウンタと検出器とを含んでいることを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】
位置装置（209）のタイプは絶対エンコーダであり、位置制御手段は開始位置またはホーム位置からの角度距離の絶対測定を受信または送信することを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２２】
セットは１以上の検出可能な特徴的な特性を規定する少なくとも２つのホーム位置マークを具備し、それらはマイクロ流体装置のアイデンティティの識別に使用されることを特徴とするマイクロ流体装置上のホーム位置マークのセット。
【請求項２３】
特徴的な特性は角度長さおよび／またはホーム位置マーク間の距離である請求項２２記載のホームマークのセット。
【請求項２４】
ホーム位置マークの１つはセットの他の各マークから先行ホーム位置マークを弁別する特有の検出可能な特性を有する先行ホーム位置マークであり、ホーム位置マークの１つはセットの他の各マークから後縁ホーム位置マークを弁別する特有の検出可能な特性を有する後縁ホーム位置マークであることを特徴とする請求項２２または２３記載のホームマークのセット。
【請求項２５】
先行マークは検出可能な先行識別子と検出可能な後縁識別子を有し、後縁マークは検出可能な先行識別子と検出可能な後縁識別子を有し、正確なホーム位置は先行マークの先行識別子の位置から後縁マークの後縁識別子の位置までの規定された領域中のどこかに位置され、前記識別子の位置は前記領域中に含まれていることを特徴とする請求項２４記載のホームマークのセット。
【請求項２６】
先行マークは検出可能な先行識別子と検出可能な後縁識別子を有し、後縁マークは検出可能な先行識別子と検出可能な後縁識別子を有し、正確なホーム位置は先行マークの先行識別子の位置から後縁マークの後縁識別子の位置までの規定された領域外のどこかに位置され、前記識別子の位置は前記領域に含まれていることを特徴とする請求項２４または２５記載のホームマークのセット。
【請求項２７】
検出可能な先行識別子と検出可能な後縁識別子を有するホーム位置マークは、先行マークと後縁マークとの間に位置され、正確なホーム位置はホーム位置マークの先行識別子の位置とホーム位置マークの後縁識別子の位置との間の領域中のどこかに位置され、前記識別子の位置は前記領域中に含まれていることを特徴とする請求項２４または２５記載のホームマークのセット。
【請求項２８】
識別子は検出可能なホーム位置マークエッジであることを特徴とする請求項２５乃至２８のいずれか１項記載のホームマークのセット。
【請求項２９】
１以上のマイクロチャンネル構造を有する少なくとも１つのマイクロチャンネル領域を具備し、マイクロ流体装置は請求項２２乃至２８のいずれか１項記載のホームマークのセットを搭載することを特徴とするマイクロ流体装置。
【請求項３０】
マイクロ流体装置はマイクロチャンネル構造を有する検出領域外の外周ゾーンにホームマークの少なくとも１つのセットを支持していることを特徴とする請求項２９記載のマイクロ流体装置。
【請求項３１】
マイクロ流体装置はマイクロチャンネル構造を有する検出領域中にホームマークの少なくとも１つのセットを支持していることを特徴とする請求項２９記載のマイクロ流体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロ流体システムで使用されるマイクロ流体装置の識別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に本発明はホーム位置マークのセット、このようなホーム位置マークのセットを搭載するマイクロ流体装置、マイクロ流体装置のアイデンティティを決定し、マイクロ流体システムで使用されるタイプのマイクロ流体装置上のホーム位置マークのセットによってホーム位置を決定する方法に関する。本発明はさらにマイクロ流体システム、コンピュータプログラムプロダクト、コンピュータの使用可能な媒体上のコンピュータプログラムに関する。
【０００３】
用語「マイクロ流体」はチャンバおよび／またはチャンネルの１つのまたはネットワークを有するシステムまたは装置を指し、これらはマイクロ規模の寸法、例えば約０，１μｍ乃至５００μｍの範囲の少なくとも１つの断面寸法を有する。装置、システム、ディスク等の文脈における用語「マイクロ流体」はμｌ範囲の流体量がシステム内で転送されることを指している。これはシステムのある部分内、例えばマイクロ流体装置／ディスク内で流体の転送が行われるか行われない可能性があることを意味している。μｌ範囲はｎｌ範囲とピコリットル範囲を含んでいる。マイクロ流体の基板はしばしばフォトリソグラフィ、湿式化学エッチング、射出成形、エンボス、半導体産業で使用される技術に類似のその他の技術を使用して製造される。結果的な装置は種々の精巧な化学的生物的な分析技術を行うことに使用されることができる。
【０００４】
マイクロ流体分析システムは通常の化学的または物理的な実験技術よりも優れた多くの利点を有する。例えばマイクロ流体システムは特に小さいサンプルのサイズを分析し、典型的にはナノリットル程度およびピコリットル程度のサンプルを典型的に使用するのに良好に適合される。チャンネル規定基板は比較的廉価で生産されることができ、チャンネルは混合、分配、バルブ調節、反応、検出、電気泳動等を含んだ多数の分析動作を行うように構成されることができる。マイクロ流体システムの分析能力は通常、ネットワークチャンネル、反応チャンバ等の数と複雑性を増加することによって高くできる。
【０００５】
サンプルと支援分析構造との間の流動制御と物理的相互作用の通常領域で現在実質的な進歩が見られる。
【０００６】
流動制御管理は、基板への電圧、電流または電力のパターン化された供給を含めた（例えば動電学的流動または電気泳動分離の誘発および／または制御のための）種々の機構を使用できる。代わりに、流体の流動は差電圧、音響エネルギ等の適用を通して機械的に誘発されることができる。選択的な加熱、冷却、露光または他の放射またはその他の入力は所望の化学的および／または生物的な相互動作を促進するため基板について分配された選択的な位置で与えられることができる。同様に、光または他の放射、電気／電子化学的信号、ｐＨが分析結果を与えるために基板から取られることができる。各これらの領域で作業が進行するにつれて、チャンネルの寸法は漸進的に減少され、チャンネルネットワークは複雑性において増加し、マイクロ流体システムの全般的な能力を非常に強化する。
【０００７】
マイクロ流体技術／装置は生物的分析が小規模で集積され実現されることを可能にするために少量の流体を制御し転送することができる。マイクロ流体は生物的分離および分析技術を、多数の「実験」が手のひらに適合する程に小さい「チップ」上で実現されることのできる程度まで小型化したものである。少量の溶剤、サンプル、試液はチップ上の狭いチャンネルを通して操縦され、ここでこれらは混合され、電気泳動、蛍光検出、免疫学的検定法またはほとんどの任意の古典的な実験方法のような技術によって分析される。
【０００８】
今日、多くの観点で変化する複数のプロダクトが入手可能である。実験チップはプラスティック、ガラス、水晶、またはシリコンからでさえも作られることができる。流体は遠心力、機械的圧力または真空ポンプによって、または慣性により、或いは幾つかの電気方法の１つにより駆動されることができ、流体流は機械的弁、表面張力、電圧勾配、または電磁力によりチップ周辺に与えられることができる。
【０００９】
流体を駆動するために遠心力を使用する技術では、回転されるディスクが使用されることができる。幾つかのディスクは通常のＣＤと同じ物理的フォーマットである。サンプルがディスクの中心近くに置かれ、ディスクが回転されるときに発生される遠心力はプラスティックに切り込まれたチャンネルを通してこれらのサンプルを押込み、精巧な動電学的または機械的なポンピング構造を設計する必要性をなくす。
【００１０】
以下の説明で明白になるように、本発明は特にしばしば「ラブ・オン・チップ（lab on chip）」と呼ばれる回転可能な通常プラスティックのディスク中に形成されるマイクロチャンネルに基づいたマイクロ解析システムに対して応用可能である（がそれに限定されない）。このようなディスクは少量の流体で分析および分離を行うために使用されることができる。
【００１１】
価格を減少するために、ディスクは単に１つのタイプの試液または流体により使用されることに限定されず、種々の流体と共に動作することができることが望ましい。しかしながら、科学者、研究所の所員等は多くの異なる化学サンプルを処理する。種々の多数のサンプルについての異なる化学実験を行い動作することができるように、マイクロ流体システムのオペレータは多数の異なるマイクロ流体装置を処理しなければならない。共通の問題は、例えば一連の実験で使用される一連の同一のマイクロ流体装置内において、マイクロ流体装置を識別することである。
【００１２】
前記識別の問題は例えばマイクロ流体装置の構造に取付けられる異なる種類のラベルを使用することによって異なる方法で解決される。１つの種類のラベルは電子メモリチップ中にアイデンティティ情報を記憶している。チップは読取可能であるが、書込み可能および／または消去可能でもあることができる。読取り、書込みまたは消去の目的でメモリチップの内容にアクセスするために、そのような手段、装置、プログラムソフトウェアが分析システム機器へ付加されなければならない。全ての余分な装置およびプログラムソフトウェアはシステムとさらにシステム機器の総価格を増加する。電子ラベルをマイクロ流体装置へ付加することは総価格に余分な価格を付加し、マイクロ装置の製造の複雑性を増加させる。識別の問題に対して示唆された解決策はそれ故、経済的な視点からは満足できるものとは考えられない。
【００１３】
さらに、サンプルの準備期間中に、ディスクによってユーザがディスクを変更せずに、流体またはサンプルの任意の所望される組合せの正確な量を分配することが可能であることがしばしば望ましい。回転可能なディスクに与えられる流体の微量分析装置は例えばWO-01/46465に記載されている。流体転送ステーションは、少なくとも１つのサンプルまたは任意の他の予め定められた液体アリコートを一度にサンプルおよび試液ステーションから、例えば回転されることのできるディスク形態のマイクロ流体装置へ転送するロボットを有する。ステーションは液体サンプルまたは他の液体転送手段を有し、例えばシリンジポンプに接続されている複数の注入針または複数の固体ピンがサンプルの転送に使用される。前記針およびピンは両方向でチップ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ることができる。別の代替手段はWO9701085に説明されているマイクロディスペンサである。
【００１４】
針またはピンは各チャンネルの適切な入口へ正確に操作されなければならない。マイクロ流体装置、例えばマイクロ流体ディスクは異なる方法で設計されることができ、各マイクロ流体装置は操作プロセスにより個々に異なっている。ホーム位置マークが好ましくは検出領域外の外周ゾーンまたは同じ幾つかの他の位置に置かれ、それは高い正確度で検出されることが可能である。ディスクの表面の各特定のスポットの位置座標はホーム位置マークに関する角度位置として、および周囲または対称軸に関するか装置上の任意の他の随意選択的に固定された位置に関する半径方向位置として与えられる。ホーム位置マークを発見し決定するプロセスまたは方法は「装置（ディスク）のホーミング」および「ホーミング」プロセスと呼ばれる。既知のホーミングプロセスはホーム位置マークのエッジを発見するためにディスクを走査する処理を含んでいる。
【００１５】
WO 03087779には、既知のホーミングプロセスが記載されている。このプロセスはマークがホーム位置マークであるか否かをチェックすることを含んでいる。マイクロ流体機器のディスクホルダ上に置かれている回転ディスク上の１つのホーム位置マークは、ホームマークが通過しているときホーム位置マーク検出器により検出される。前記既知の方法は以下の相を含んでいる。  
−ディスク走査相：ここではディスクはマークのエッジについて走査される。  
−ホームマーク識別相：ここでは誤ったホームマークが拒否され、正しいホーム相が識別される。  
−ホーム位置決定相：ここではホーム位置はホーム位置マークの正確に決定されたエッジを使用することにより決定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
前記方法は正確なホーム位置を突き止める可能性を増加する。しかしながら、時には、検出されたエッジがホーム位置マークの誤ったエッジである場合がある。欠陥または汚染がホーム位置マークのエッジの非常に近くに存在するならば、前記欠陥または汚染はホーム位置の正確な位置の決定に影響する可能性がある。正しいホーム位置からの非常に小さい偏差でさえも、注入針がマイクロチャンネルの入口に適切に置かれていないので実験全体を損なう可能性がある。ホーム位置のずれが生じるとき、アリコートおよび洗浄液がマイクロ流体装置の表面上に分配され、無駄にされる。
【００１７】
ただ１つのホーム位置マークの使用に関する別の問題は、ホーム位置マークのエッジの１つが欠陥のあるエッジであるならばそのマイクロ流体装置が廃棄される可能性があることである。機器システムはホームマークを識別することができず、マイクロ流体装置はシステムにより拒否される。
【００１８】
既知のホーム位置マークに関する別の問題は、マイクロ流体装置がさかさまに置かれてもホーム位置検出器がホーム位置を検出できることである。機器システムはこの種の致命的な過ちに反応せず、結果としてホーム位置マークが突き止められることができるので警報または警告および／または実験の停止が生じる。全てのアリコートおよび洗浄液はマイクロ流体装置の底部表面上に分配され。無駄にされる。
【００１９】
本発明の目的は、前記識別の問題の新しい解決手段を提供し、特別なマイクロ流体装置のタイプ上のホーム位置マークのセットによってホーム位置の正確性を増加させることである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記目的は独立請求項１に記載されているマイクロ流体装置のアイデンティティを決定し、マイクロ流体装置上のホーム位置マークのセットによりホーム位置を決定する方法と、独立請求項２２によるホームマークのセットと、独立請求項２９によるこのようなホームマークのセットを支持するマイクロ流体装置により実現される。
【００２１】
本発明はまた独立請求項１６によるマイクロ流体システムと、独立請求項１１によるコンピュータプログラムプロダクトと、独立請求項１２によるコンピュータの使用可能な媒体上のコンピュータプログラムに関する。
【００２２】
本発明の異なる特徴および変形は従属請求項により規定されている。
【００２３】
本発明による１つの利点は、ホーミングプロセスを通常妨害する多くの誤ったマークが装置上に存在していてもシステムがより高速度で、より適切に動作することである。
【００２４】
別の利点は廃棄されなければならないマイクロ流体装置が少ないので、収率が増加することである。
【００２５】
さらに１つの利点はマイクロ流体システムが、分析システム機器中に挿入されるとき、マイクロ流体装置がさかさまにされたか否かを検出して警報することができることである。
【００２６】
別の利点は本発明が異なるマイクロ流体装置に特有の検出可能なアイデンティティを与える可能性を提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明はマイクロ流体システムに関する。
【００２８】
種々の異なるマイクロ流体システムが知られている。１つのタイプのシステムは制御装置ユニットとマイクロ流体機器を具備している。このようなシステムは独立したシステムと呼ばれている。各システムはそれに固有のデータを有し、完全に独立して動作する。システムとの相互動作は関連されるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）で行われることができる。
【００２９】
別のシステムは機器および共通の永久記憶位置、例えばデータベースのグループとして考慮されることができる。多くの機器はデータ（方法データ、マイクロ流体装置のデータ等）の同じセットで動作できる。システムとの全ての相互動作はコンピュータ、制御装置に接続された機器で行われる必要がある。この第２のシステムはしばしば分配されたデータベースによる解決手段と呼ばれる。
【００３０】
第３の解決手段、即ち分配された解決手段では、システムは機器と、共通の記憶装置の永久記憶位置（データベース）と、複数の回路とのグループとして考慮されることができる。この解決手段により、前述の分配されたデータベース解決手段と同じ機能に到達される。さらに機器が接続されていないコンピュータからのシステムと相互動作する可能性がある。付加的に与えられた機能の例は以下のものがある。  
−機器の遠隔監視、
−機器に特定ではない実行機能（方法開発、処理データの評価等）  
この第３の解決手段により、遠隔的に、即ち機器が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。
【００３１】
オペレータ／ユーザは制御装置からマイクロ流体機器の性能を制御および監視することができる。マイクロ流体の機器は多数の異なるステーションを具備し、各ステーションは１または複数の規定された動作を行うことができる。異なるタイプのマイクロ流体機器は異なる種類のステーションまたは複数のステーションからなる。それ故、幾つかの動作があるタイプのマイクロ流体機器で行われるか、それに適用可能である。
【００３２】
動作は制御装置から開始される。
【００３３】
図１は制御装置とも呼ばれる制御ユニット110と機器120とを含んでいるマイクロ流体システム100の１実施形態を概略して示すブロック図である。機器120はサンプルおよび試液ステーション130と洗浄ステーション140と液体転送ステーション150とマイクロ流体装置内の液体の転送を行う少なくとも１つのステーション160、例えばスピナーナーステーションと検出器ステーション170とを具備している。制御装置110は機器の外部に１以上のコンピュータおよび／または機器内に１以上の中央プロセッサを具備することができる。制御装置は機器120とその異なるステーションへ導体またはデータバス180を介して接続され、動作の命令は電気的または光信号として送信されるか、または適切な予め定められたプロトコルに含まれてステーション間で分配されるハードウェア回路に送信される。
【００３４】
制御装置は異なる制御手段を具備することができ、例えばオペレータのインターフェースおよびソフトウェアを有する電子的およびプログラム可能な制御手段はとりわけ以下のことを行うために検出器の構成に割当てられることができる。
【００３５】
ａ）使用される検出原理が照射を必要とするならば照射のためおよび／または放射を集めるため開始／停止位置（角度および／または放射）の１以上の対を認識し、
ｂ）検出領域中の個々のサブ領域またはディスク表面のその他の場所を識別し、
ｃ）ディスクの同時的な回転と、検出器のヘッドの放射転移のインクリメントを制御し、
ｄ）検出領域／検出マイクロ空洞からの放射データを集め、
ｅ）制御されたデータの処置および提示および／または
ｆ）特定の角度位置が回転速度からの検出器ヘッドの対物レンズの正面にある時間を決定する。
【００３６】
構成の異なる部分は制御装置110と通信できる。制御装置は好ましい形態では、検出器ヘッドにディスク表面の明白な予め選択された部分からの放射を連続して集めるように命令する。典型的に制御装置は、位置、主として意図された検出領域の前である角度および／または半径方向位置で放射の集収を開始し、同じ検出領域の後の位置で集収を終了するようにプログラムされている。開始位置と終了位置は基本的に同じ放射距離にあることが好ましい。これは放射が主に集められるサブ領域が検出領域内に位置されることを意味している。さらに好ましい変形では、検出領域に近いサブ領域も含まれる。物質が照射されることを放射が必要とするとき、即ち蛍光が測定される場合、制御手段は照射のための開始および停止位置の設定も規定する。これらの後者の設定は典型的に放射の集収の場合と基本的に同じである。
【００３７】
放射を集めるための開始および停止信号は集収がそれぞれ開始および集収されるディスクの角度位置に直接リンクされることが好ましい。これはまたシステムに固有である遅延について熟慮するか、予め設定されており、即ち開始および停止信号は焦点領域がそれぞれ開始および停止位置の正面に位置される前に開始されなければならない。マイクロ流体システム内の角度整列システムがエンコーダを具備するならば、開始位置と停止位置に対応するエンコーダ信号は放射が集められる時間期間を規定するために使用される。代りの技術では、放射を集め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、即ち制御装置は開始および停止位置が対物レンズの正面にあるべきである時間を、予め設定された回転速度から計算する。
【００３８】
制御装置はディスクの予め定められた回転数の後、例えば１回が好ましいが１、２またはそれ以上の回転数後に検出器のヘッド（焦点領域）の半径方向位置を変化するようにプログラムされることができる。
【００３９】
さらに、本発明のシステムはサンプル、試液または他の液体を保存するための手段を有するサンプルおよび試液ステーション130を有する。前記サンプル、試液または他の液体はマイクロプレートまたはマルチウェルプレート、試験管ラックまたは試験管のような幾つかの種類の容器に保存される。前記プレートは小さい容器または凹部のマトリックスとして設計される。前記プレートは凹部の数にしたがって異なるサイズを有することができる。容器は容器のホルダ、例えば円形の回転プレートであるいわゆる回転ラックで緩く固定されてもよい。
【００４０】
液体転送ステーション150は少なくとも１つのサンプルまたは任意の他の予め定められた液体アリコートを一度にサンプルおよび試液ステーション130から、例えば回転されることのできるディスク形態のマイクロ流体装置へ転送するロボット150aを有する。ステーションは液体サンプルまたは他の液体を転送する手段を有し、例えばシリンジポンプに接続されている多数の注入針または多数の固体ピンがサンプルの転送に使用されてもよい。前記針およびピンは両方向でチップ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ることができる。別の構成ではWO9701085に記載されているようなマイクロディスペンサである。
【００４１】
前記針またはピンはサンプルおよび試液が転送される間に洗浄液で洗われても洗われなくてもよい。洗浄は洗浄ステーション140に置かれた手段によって行われる。
【００４２】
マイクロ流体装置へ分配される液体は、液体の転送を実行するためにステーション160に関連された手段により装置内で転送される。このステーションはマイクロ流体装置が回転により生じる液体の転送を許容するように構成されている場合、スピナーナーステーションである。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に位置される検出手段（検出器）により決定される。
【００４３】
検出器ステーション170の構成はそれぞれがマイクロ流体中の検出マイクロ空洞に関連されている複数の検出区域からの放射を測定するように構成されている。その構成は、以下のものを備えている。  
（ａ）焦点領域とディスクホルダを有する検出器ヘッド。そのディスクホルダはディスクがディスクホルダ中に位置されたとき検出器ヘッドがディスク表面で焦点領域を横断することを可能にする手段にリンクされている。  
（ｂ）特定の時間に焦点領域によりカバーされる部分領域の角度位置を認識するための角度整列システム。  
（ｃ）特定の時間に焦点領域によりカバーされる部分領域の半径方向位置を認識するための随意選択的な半径方向整列システム。
【００４４】
（ｄ）制御装置、例えばソフトウェアを有するコンピュータ。これは以下のように制御する。  
（ｉ）装置に焦点領域にディスクの角度ゾーンの検出領域を横切らせる。  
（ii）検出器ヘッドは前記角度ゾーンの検出領域の少なくとも１つの中の焦点領域と基本的に同じサイズの個々のサブ領域から予め選択された方法で放射を連続的に集める。
【００４５】
図１に示されているように、各前記ステーションは制御装置110へ接続され、複数の動作手段によって制御され監視される。ソフトウェア動作はハードウェア命令の論理グループとして規定され、これは以下のようなある機能を実現するように行われる。  
−装置が液体の流動を誘起するために回転されることのできるディスクの形態であるならば例えば装置を回転して液体の転送を実行し、
−サンプルを特別な共通の分配チャンネルまたは特別なマイクロ構造へ転送し、
−試液を特定の共通の分配チャンネルまたは特定のマイクロ構造へ転送し、
−マイクロ流体装置を位置付け、
−液体を特定の時間の期間マイクロ構造中のある位置に放置し、
−マイクロ流体装置で行われる方法の結果を検出する。
【００４６】
動作は複数のステップからなることができる。ステップは回転動作のランプのような分離可能ではない命令である。セットは所望の順序で複数のこれらの動作を共にまとめることにより構成されることができる。このようなセットは方法として規定され、機器内で行われる全ての部分を制御する。これはマイクロ流体装置のタイプを命令し、１組の行動、動作を規定する。これは機器外の動作ステップの停止、例えば方法が細胞の培養であるとき一定温度での放置のような停止を命令することができる。
【００４７】
本発明は前述したようにマイクロ流体システムで使用される特定のマイクロ流体装置上のホーム位置マークによりホーム位置を決定する方法に関する。
【００４８】
図２はマイクロ流体装置が例えばスピナーナーステーションまたは検出器ステーションで回転されるステーションに配置されている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を示している。典型的な形態では、ディスクホルダ205を支持する回転可能なシャフト204を有するモータ203（例えばスピナー）がフレーム構造213上に支持されている。モータ203は制御装置により制御され、両回転方向および例えば０乃至１５，０００ｒｐｍ間の間隔内で変化されることのできる回転速度でマイクロ流体装置を回転することができる。ディスク201の回転は段階的であってもよい。
【００４９】
ディスクホルダ205は好ましくはその上にディスクが配置されることのできるプレートである。ディスクホルダはその周辺でディスクを保持する装置であることもできる。（ディスクが曲がっているならば）ディスクの揺れを減少するために、ディスクに面するプレートの側面214は真空システムへ接続されている均等に分散され、むき出しの浅い溝またはチャンネル開口のシステムを具備することができ、その真空システムによってディスクはプレートに吸引されることができる。例えばWO 03025549とWO 03024596が参照され、これらはここで参考文献として含まれている。
【００５０】
システムはディスクの予め定められた角度位置が針またはシステムの検出器の対物レンズの正面にあるときを決定するための位置装置209も含まなければならない。エンコーダ、絶対位置エンコーダ等のような異なる位置装置が市場で知られている。簡単であるが正確度がやや劣っている代替手段は予め設定された回転速度と、予め定められた位置とホーム位置マークとの間の距離から（即ち事前設定された回転速度と角度位置座標から）必要とされる時間を計算する計算手段を含んでいる。この種の計算手段は制御装置と関連されることができる。
【００５１】
絶対エンコーダはディスクが回転されている間にホーム位置からの角度距離を漸進的に与える位置装置である。
【００５２】
位置装置209は典型的にモータ203、シャフト204、ディスクホルダ205と関連され、それは制御装置の位置制御手段に接続されている。位置装置を直接ディスク201へ関連付けることによって、最も正確な決定が実現される可能性が高い。位置装置は典型的にシャフトの各回転を＞１００００または＞２００００または＞３００００のような例えば５０００以上の解像グレードとして示される多数のグレードに分割する。位置装置は（回転当り３６０゜が存在するならば、）±０．１゜内または±０．０１゜内のような±１゜の正確度および回転でホーム位置マーク検出器の正面にあるディスク部分の角度位置座標を与えることができなければならない。必要とされる完全な正確度はディスクの寸法、検出域の放射位置、必要とされる感度、検出域の寸法等に応じている。
【００５３】
制御装置212の位置制御手段220は位置装置209のタイプにしたがって接続215を通って位置信号Ｐを使用して異なるデータを受信または送信する。位置装置が各解像グレードに対して１つのパルスを発生するエンコーダであるならば、位置制御手段は開始位置またはホーム位置に関するディスクの現在位置を表しているパルス和値を登録するためのパルスカウンタと検出器を含んでいる。位置装置が絶対エンコーダであるならば、位置制御手段は開始位置またはホーム位置からの角度距離の絶対尺度を受信または送信する。いずれかの場合に、制御装置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、所望の位置にディスクを設定するためにモータ203、シャフト204、ディスクホルダ205を制御する。
【００５４】
各マイクロ流体ディスク201上には、好ましくは検出域外の外周ゾーンまたは幾つかの他の位置に位置されているホーム位置マークのセット（図３の301a, 201b,…）が設けられている。ホーム位置マークは好ましくは高い正確度で検出可能であり、制御装置およびマイクロ流体システムで識別することが可能な少なくとも１つの特徴的な特性をもたなければならない。このような特徴的な特性はＬｍａｒｋと示されているマークの角度長さ、すなわち角度方向の長さであってもよい。ディスクの表面のキャッシュ特定スポットの位置座標はホーム位置に関する角度位置として、および周囲または対称軸に関する、或いはディスク上の任意の他の随意選択的な固定された位置に関する半径方向位置として与えられる。
【００５５】
ホーム位置マーク検出器208は典型的にディスクの外側の、例えばフレーム構造213上に固定された位置を有する。ホーム位置マーク検出器208はホーム位置マークのセット(図３の305)が通過しているときを検出することができる。必要ならばホーム位置マーク検出器は移動可能であってもよい。
【００５６】
図２に示されている実施形態では、ホーム位置マーク検出器208は電磁ビーム源222と変換器装置224とを具備している。ディスクの外周は２つの光ファイバ、即ち光源ファイバ228と、検出器ファイバ230との間のギャップ226に位置されている。光源ファイバ228として示されている２つのファイバのうちの１つはディスクの電磁ビーム源と同じ面に位置される。前記光源ファイバは光源から電磁ビームを導き、ホームマークが位置されているディスクの通過周囲のスポットを照射する。ディスクの他方の側面では、切断領域はファイバの切断領域よりも大きい。しかしながら検出ファイバの受信端部は散乱されたビームの良好に規定された部分だけを受信する。検出器ファイバ230は受信された電磁ビームの強度を登録／測定する変換器装置224へビームを伝送する。変換器装置224は電磁変換器および比較手段を有することができる。電磁変換器は入来するビーム強度に関する情報を含んだ電気強度信号を発生する。その強度信号はＤＣ信号であってもよく、その出力電圧レベルは入来するビームの強度にしたがっている。比較手段は変換器から電気強度信号を受信する。比較手段は強度情報、例えば出力電圧をしきい値と比較する。比較手段は出力電圧がしきい値を超えるとき例えば１または５ボルトのような「高レベル」出力信号を提供し、出力電圧がしきい値よりも下であるとき例えば“０”または０ボルトのような「低レベル」出力信号を出力する。しきい値のレベルは検出器の感度を設定するために調節可能である。ホーム位置マーク検出器は出力信号、検出器信号Ｄを制御装置へ提供する。比較手段の出力信号は導体217によって直接的に制御装置へ、またはインターフェースを介して入力／出力回路から制御装置へ接続されることができる。制御装置は高レベルと低レベルとの間の変化が時間において生じたときこれらを登録することができる。
【００５７】
比較手段は変換器装置の代わりとして制御装置中に含まれてもよい。
【００５８】
検出器の感度に応じて、ビームの強度に十分な影響を起こすあらゆるものを登録することが可能である。ホーム位置マークのセットに対するディスクの外周ゾーンを走査するとき、予め設定された感度にしたがって、ホーム位置マークのセットとこのゾーンの欠陥により生じる他のマークの両者が登録される。このような欠陥はディスク上に固着された汚れや、ディスクの製造問題に関する欠陥である可能性がある。ホーム位置マークのセットはマイクロ流体ディスクの製造プロセス期間中に形成される。異なるタイプのホームマークが使用可能である。射出成形されたマイクロ流体ディスクでは、蓋がディスクベースの上部に固定される前に、ホーム位置マークをチャンネルパターンと同時に形成することが便利である。ホーム位置マークは回転方向に比較的垂直方向に位置する平行なダクトとリブを含むグリッドパターンとして形成されることができる。ビームがホーム位置マークの領域内に衝突するとき、それは散乱され、この領域を通った後に残されたビーム強度は低い。しかしながら各ホーム位置マークの品質は製造期間中の状態にしたがっている。それ故、境界の鋭利さおよびビーム減少特性はディスクによって変化する可能性がある。
【００５９】
マーク、即ちホーム位置マークまたは誤ったマークがビームを通過しているとき、変換器により受信されるビームの強度は減少される。マークとその境界が明瞭である場合、ビーム強度はマークの境界の第１の先行縁がビームと遭遇するとき高から低へ、即ち低レベルへ瞬間的に変化する。受信されたビーム強度は境界の第２の後縁がビームを通過し、ビーム強度が低から高へ変化するまで低い状態である。マークの境界が鋭利ではない場合、高から低への強度の変化は入来するビーム強度の減衰と共に減少するので時間が延長される。エッジの検出された位置は感度および予め設定された検出器装置のしきい値に依存している。
【００６０】
より一般的な意味では、マイクロ流体装置のホーム位置マークは装置が処理される機器に関連されるホーム位置マーク検出器によって、ホーム位置マークを包囲する装置の領域から弁別が可能な装置上の領域である。ホーム位置マーク領域に対応する領域はしたがって装置の周囲領域に存在しない寸法および／または種類の測定可能な物理的または化学的特定を有する（その逆も可能）。ホーム位置マークとその識別子、例えばエッジは使用される検出器とその設定により決定される。例えばマイクロ流体装置がホーム位置マークについて検出器により検出されることのできない幾つかの種類のマークを有するならば、そのマークはホーム位置マークではなく、したがって検出される識別子はない。検出器が例えば装置による吸光または透光の測定に基づいており、装置が薄い局部域を有するかおよび／または吸光材料を含み、それ故検出器により検出可能であるならば、その局部領域はホーム位置マークとして使用されることができ、異なる特性の材料間の検出される境界は識別子（エッジ）として使用されることができる。異なる材料間の転送が段階的（例えば２、３以上のステップ）である場合、ホーム位置マークの範囲は使用される検出器とコンピュータの設定により規定されることができる。例えば設定は検出器およびシステムが変化する任意の２つのステップ間の領域をホーム位置マークおよびこれらの特定のステップにおける材料の変化とみなし、識別子を規定するように選択されることができる。同様に、マイクロ流体装置へまたはその表面に局部的に含まれることのできる例えば磁気、蛍光、化学ルミネンス、放射能、反射、光散乱、伝導性等のような識別子のその他の検出可能な特性にも適用される。好ましいホーム位置マークでは、使用される特性の変化は典型的に急峻であり、および／またはイエスまたはノー状態の間でのみ交番されるか、その逆も可能である。
【００６１】
ホーム位置検出器208は各マークのあらゆる後縁および／または先行エッジについて検出し反応することができる。検出器はマークのエッジが検出される毎に高から低へ検出器信号のレベル変化を生じる。検出器信号を受信する制御装置はレベル変化を登録し、制御装置に接続されているメモリ中のテーブルの列中に位置値／データとして制御装置のパルスカウンタ手段からのパルスの和値を記憶する。第１のラップ期間中の各パルスの和はディスク上の特有の位置に対応する。したがって、パルスの和は開始位置からの規定された方向の位置に対応する。これは開始位置ｎｐ＝０からの規定された方向における角度距離である。ある角度距離はパルスのある数、即ちパルス和値ｎｐで乗算されるアークユニットの角度に等しい。
【００６２】
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例えば前述のWO-01/46465に記載されている。マイクロ流体装置はプラスティック、ガラス、シリコンポリマー等のような種々の異なる材料から作られることができる。検出器領域は検出器により使用される検出原理に対して透明／半透明でなければならない。ディスクはディスクホルダ用の中央凹部305と、外周領域の外部境界を規定するディスクエッジ303を有する。前述し、従来技術の参照文献に記載されているように、サンプルはディスクの中心部近くに置かれ、ディスクが回転するときに生じる遠心力はプラスティックへ切り込まれているチャンネルを通してそれらを押出すことができ、精巧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なくしている。
【００６３】
本発明の種々の特徴で使用されるマイクロ流体装置300は液体のアリコートが転送および／または処理される複数のマイクロチャンネル構造302を備えている。マイクロ流体装置はまた異なるマイクロチャンネル構造を接続する共通のチャンネルと、例えば液体を導入するための共通の分配チャンネルと、廃棄溜めを含む共通の廃棄チャンネルを有している。入口ポート、出口ポート、孔等のような種々の部分を含んでいる共通のチャンネルは、それらが接続している各マイクロチャンネル構造の一部分として考えられる。共通のマイクロチャンネルは異なる平面にあるマイクロチャンネル構造のグループとも流体的に接続されることができる。用語「マイクロチャンネル」「マイクロコンジット」等はチャンネル構造が≦１０３μｍ、好ましくは≦１０２μｍの断面寸法を有する１以上の空洞および／またはチャンネル／コンジットを有することを意味している。下限は典型的にはマイクロチャンネルを通過する最大の試液の大きさとアリコートの成分よりも非常に大きい。マイクロ空洞／マイクロチャンバの容積は典型的に≦１０００ｎｌまたは≦５００ｎｌあるいは≦１００ｎｌまたは≦５０ｎｌ或いは≦２５ｎｌのようなｎｌの範囲であり、これは特に検出マイクロ空洞に適用される。液体の入口ポートに直接接続されるチャンバ／空洞はかなり大きくてもよく、例えばサンプルまたは洗浄液の応用を意図するマイクロチャンバ／マイクロ空洞はしたがって、≦１００μｌまたは≦５０μｌ或いは≦２０μｌのμｌ範囲であってもよく、ｎｌの範囲も含まれる。マイクロフォーマットとは装置内で転送される１、２、３またはそれ以上の液体アリコートがμｌ範囲、即ち≦１００μｌまたは≦５０μｌのような≦１０００μｌ、≦１０００ｎｌまたは≦５００ｎｌあるいは≦１００ｎｌまたは≦５０ｎｌのようなｎｌ範囲（ナノフォーマット）を含むがそれに限定されない容積を有することを意味している。マイクロ流体システムの制御装置は数μｍの正確度で、前述の針、ピンまたは検出器ヘッドを前記小さい空洞へ制御し操作することができなければならない。制御装置は正確なホーム位置を使用して各ディスクタイプの異なる入口ポート、出口ポート、孔、検出位置等の正確な位置データをもたなければならない。前記位置データは記憶され、制御装置が記憶装置から検索することが可能にされ、或いはその代わりに制御装置は位置データを計算するようにプログラムされることができる。それ故、正確なホーム位置マークを発見し、ディスク上の正確なホーム位置を決定することは非常に重要である。
【００６４】
装置は検出可能な、即ち図２を参照してマイクロ流体システム機器中のスピナーステーションと共に構成されているホーム位置マーク検出器によって少なくとも検出可能である正の回転方向を示すように設計されたホーム位置マークのセットを規定する少なくとも２つのホーム位置マークを有している。制御装置により制御されるモータ203が正の方向として予め規定されている方向でディスクホルダを回転されているとき、制御装置はホーム位置マーク検出器によってマークのセットが正の方向で回転されているか否か、即ちマークのセットが順番にマーク検出器を通過しているかを検出することができ、装置が正の方向または反対の負の方向で回転されていることが示される。マークのセットが順番にマーク検出器を通過し、ディスクホルダが正の方向で回転されているが装置が反対方向で回転されていることを示すとき、システム制御装置は回転を停止し、システムのオペレータへマイクロ流体装置がさかさまであることを示すようにプログラムされている。各種のマイクロ流体装置および直列の装置に対してセットは特有である。
【００６５】
回転方向を示すためのセット中のマークの設計量は無制限であると考えられる。マークのセットを設計するとき、マークのセットの異なる特性、例えばホーム位置マークのセット内のマークの数、各マークの角度長さ、各マークの深さ、異なるマーク間の距離などを変化することが可能である。可変特性の量はマイクロ流体装置の異なる特性をコード化する可能性を与える。例えばホームマークのセットは一連の実験内で使用される一連の同一のマイクロ流体装置中のあるマイクロ流体装置を識別する可能性、即ち科学者、研究所員等のようなオペレータにより最も認識される可能性を与える。
【００６６】
以下、本発明の複数の異なる実施形態について説明する、示唆される実施形態の設計数が限定されても、前記数は発明の単なる例示として考えられ、本発明の技術的範囲の限定として考えられるべきではない。
【００６７】
本発明による回転方向の指示では、２を超えないホーム位置マークが必要である。システム制御装置はいずれの順序で２つのマークがマーク検出器を通過するかを検出することにより回転方向を検出することができる。これらは例えば個々に異なっている可能性がある。
【００６８】
図４の（ａ）では、ホーム位置マーク310a、310bのセットが示されている。この実施形態では、セットはマイクロ流体装置300の周囲に位置されている。正の回転方向を示すため、ホーム位置マークのセットは１つの先行マーク310aと１つの後縁マーク310bからなる。先行マーク310aは先行ホーム位置マークをセットの各他のマークから弁別する少なくとも１つの特有の検出可能な特性を有することができる。先行ホーム位置マーク310aはホーム位置マークのセット中の第１のホーム位置マークである必要はないが、先行マークはマイクロ流体ディスクが正の方向で回転／回転しているときに先行マークの後に来る少なくとも１つのホーム位置マークを有する必要がある。後縁ホーム位置マーク310bは後縁ホーム位置マークを先行ホーム位置マークから弁別する検出可能な特性を有することができる。各マークの角度長さはディスクまたはマイクロ流体装置の製造プロセスで１つのディスクから別のディスクへ変化することが可能な特徴的な特性である。この例では、先行マークの角度長さがａで示され、後縁マークは角度長さｃを有し、２つのマークの間の角度距離はｂで示されている。任意の角度長さまたは距離は解像グレードで規定される。それ故、測定の故障および誤りを防止するために、機器、マイクロ流体装置、検出器を実際に使用される解像グレードスケールに較正することが重要である。以下さらに詳細に説明する走査手順および識別手順の説明後、前記手順の結果をマイクロ流体装置のプロバイダによる他のプログラムソフトウェアと共にデジタル情報として与えられたホーム位置マーク識別表に記憶されているデータと比較することによって、ホーム位置マークを識別することが可能である。測定され計算された角度長さａ、ｂ、ｃをホーム位置マーク識別表に記憶されている特徴的な特性ａ＊、ｂ＊、ｃ＊と比較することによって特別なマイクロ流体装置を識別することが可能である。その表は先行マークであるマークはいずれであり、後縁マークであるマークはいずれであるかを識別するための必要なデータ情報を含んでおり、それによって正の方向を決定する、各特徴的な特性ａ、ｂまたはｃ或いは前記２つまたは３つの決定された特徴値の任意の組み合わせは一連のディスク中の特別なディスクを識別するために使用されることができる。図６を参照すると、表はさらに位置されているいずれのマーク識別子が、この実施形態ではエッジが、正確なホーム位置（ホーム位置）を決定するために使用されるべきであるかを通知する。
【００６９】
１実施形態によれば、各ホーム位置マークは検出可能な先行識別子、この場合ではエッジと、検出可能な後縁識別子、例えばエッジとを有し、その正確なホーム位置はホーム位置マークのセットの第１のマークの先行エッジ、例えば先行マーク310aから最後のホーム位置マークの位置、例えば後縁マーク310bの後部エッジまでの領域のどこかに位置されることができ、前記エッジの位置は前記領域に含まれている。しかしながら、正確なホーム位置は同様にホーム位置マークのセットの第１のマークの先行エッジの位置、例えば先行マークから最後のホーム位置マークの位置、例えば後縁マークの後部エッジまでの範囲の外部のどこかに位置されることもでき、前記エッジの位置は前記領域に含まれている。
【００７０】
図４の（ｂ）は示されているホーム位置マークのセットの別の形態である。前記セットは３つのマーク310a、310b、310cから構成されている。装置が正の方向で回転しているとき、第１のマーク310aはａで示される角度長さを有するマークであり、中間の第２のマーク310cはｃで示される角度長さを有し、最後のマーク310bはｅで示される角度長さを有する。第１のマーク310aと第２のマーク310cの間にはｂで示される角度距離が存在し、第２のマーク310cと第３のマーク310bの間にはｄで示される角度距離が存在する。角度長さと距離ａ−ｅは、変更されることができ、特定のディスク／装置の識別に使用されることのできる全ての特徴的な特性、或いは識別表中のディスクの特別な特性である。ディスクプロバイダがマイクロ流体ディスクの識別表に含むことを望むさらに特別なディスク特性、即ちホーム位置マークの数は増加されることができる。
【００７１】
図３はホーム位置マークのセットの形態の好ましい実施形態を示している。ホーム位置マークのセットは図４の（ｂ）で示されている例のように３つのマーク310a、310b、310cからなる。ホーム位置マークは図４の（ｂ）に示されている例よりもディスクの外周表面に沿ってさらに拡げられている。この好ましい実施形態では、３つのマークの角度距離ａ、ｃ、ｅは同じであり、即ちａ＝ｃ＝ｅである。さらに、第３のマーク310cと第１のマーク310aとの間の角度距離は特徴的な特性距離ｆとして規定される。角度距離ｂ、ｄ、ｆは変更可能であり、１つのディスクを別なディスクから識別するための特徴的な特性として使用することができ、即ち異なるディスクは角度距離ｂ、ｄ、ｆの異なるセットを有する。マークの分配がホーム位置の識別を危うくする可能性があるので、マークはディスクの周辺に対称的にｂ＝ｄ＝ｆで分配される。
【００７２】
図４の（ｃ）では、ホーム位置マークのセットは４つのホーム位置マークから構成されているが、さらに多くのホーム位置マークがセットで使用されることができる。
【００７３】
本発明はマイクロ流体装置を識別し、正確なホーム位置マークを発見し、装置ホルダ上に位置する現在の装置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」として示される。図５乃至７は本発明の方法の１実施形態を示すフローチャートである。
【００７４】
本発明の方法のこの実施形態では、検出器はマークのあらゆる後縁識別子を検出しそれに応答する。本発明の方法の別の実施形態では、検出器は各マークの先行識別子を検出するように設定される。好ましい実施形態では検出器は検出器信号の変化、例えばマークの後縁識別子が検出される毎に信号レベルの高から低への変化を発生する。その逆も可能であり、本発明の他の実施形態を規定する。検出器信号を受信する制御装置はこの変化を登録し、制御装置の位置制御手段に記憶されている位置データを制御装置に接続されたメモリ中の表の列に位置値／データとして記憶する。第１のラップ期間中の各パルスの和はディスク上の特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おける位置に対応する。これは開始位置ｎｐ＝０からの規定された方向における角度距離である。ある角度距離はあるパルス数、即ちパルス和値ｎｐと乗算された解像グレードの角度に等しい。
【００７５】
各マイクロ流体ディスクには、任意の適切なメモリ装置から（前述した）マイクロ流体システム制御装置へロード可能な対応するディスクプログラムソフトウェアが属している。前記ディスクプログラムソフトウェアはホーム位置マークのセットについてのデータおよび情報、例えばホーム位置マークの数、それらの角度長さ、２つの異なるマークのエッジのような最も近い識別子の間の角度距離等を含んでいる。前記ディスクプログラムソフトウェアは好ましくはマイクロ流体ディスク製造業者により準備され、ディスクと共に提供される。このようにして、マーク角度長さ、マークの数、マーク距離等のような異なる検出可能なディスク／装置特性を変化することによって、各マイクロ流体ディスク／装置に特有の識別子を与えることが可能である。
【００７６】
ホーム位置を発見するための本発明のプロセスの第１の相400がスタートするとき、制御装置はステップ405でプロセスが現在のマイクロ流体ディスクについて行われている事実によりホーム位置が既に知られているか否かを検査する。現在のディスクのホーム位置およびホーム位置マークが決定されているときには、検査は肯定、すなわちイエスであり、方法はステップ600に続き、プロセスはホーム位置を決定する相３に継続する（図７参照）。プロセスが現在のディスクについて行われていないならば、検査は否定、すなわちノーであり、ホーミングプロセスはディスク走査する第１の相を開始する。ステップ410で、制御装置によってリセット信号が発生されてパルスカウンタへ与えられ、パルスカウンタは前記信号をそのリセット入力で受信し、パルス和ｎｐは“０”（ゼロ）に設定され、停止位置Ｎは好ましくは第２の回転またはラップ上のどこかに位置される停止位置に対応する最大のパルス和ｎｓｔｏｐに設定され、ディスクは第１の方向で回転を開始する。走査回転またはラップはディスクの１回転を超えて継続する。停止値はそれ故正確に１ラップに対応するパルス数よりも大きいように選択される。ディスク回転期間中に、新しいパルスが解像グレードおよびその解像グレードが表す角度セクタ移動のユニット毎に前述のエンコーダにより発生される。パルスはステップ412aのようにディスクが第１の方向で回転するならば正の制御手段でパルスカウンタのパルス和値に加算されるが、ディスクが第２の方向で回転するならばステップ412bのようにパルス和値から減算される。
【００７７】
ステップ414で、後縁識別子が検出されるとき、制御装置はホーム位置検出器からの検出器信号の変化を登録し、制御装置はステップ416で、ディスク上の位置、相対的には開始位置に対応するパルス数をマーク表の列に記憶する。第１の列は上から下方向まで１行ずつ埋められる。位置値で埋められる行の数は走査手順期間中にビームが走査するアークに沿ったマーク識別子の数に対応する位置値で埋められる。第１の列の最後の位置値は走査相の第２の半分の期間中の反対方向における第１の位置値を提供するマークに属する。それ故、第２の列はこの列の位置値が反対の回転方向期間中に受信されるとき下方から上方へ１行ずつ埋められる。第１の列の最後の行は表全体の底部であり、第２のラップの第１の位置値は最後の行に置かれる。同じマークの識別子の位置はそれ故、正確にリンクされる。
【００７８】
走査手順は新しい後縁識別子に対して全てのアークユニットセクタを反復的に検索する（アークユニットセクタは解像グレードの角度距離に対応する）。ステップ418で、和ｎｐは停止位置に対応する停止値Ｎと比較される。それ故、ディスクはステップ418の停止規準が満たされて、イエスになるまで、前記開始位置を越えてさらに予め定められた走査距離、例えばラップの１０％回転し、ディスクの回転は停止する。
【００７９】
走査プロセスの次のモーメントは第１の走査ラップ期間中に登録された各マークの他の識別子を発見するために反対方向でディスクを走査することである。それ故、方法は反対方向でのディスク回転を開始する前に、両方向でディスクが既に回転されているか否かを検査し続ける。このような検査はステップ420で行われる。特別なメモリアドレスのフラグは両方向が走査されていることを示す。ステップ420の前記検査は走査ラップが終了されるときに行われる。フラグが存在しないならば、一方方向のみが終了され、第２のラップが走査されなければならない。
【００８０】
フラグはステップ422で設定され、停止値Ｎはステップ424でゼロに設定され、他の方向での第２の走査は制御装置がステップ426で他方向でディスクを回転するようにモータを始動するときに開始する。ディスクは反対方向で回転し、位置制御装置手段のパルスカウンタは最大値からゼロまでカウントダウンするので、停止規準はゼロに設定される。したがってパルスカウンタはカウントダウンし、走査される各アークユニットセクタでは、パルス和はステップ412bで１ユニット減少される。後縁識別子がアークユニットセクタで検出されるとすぐに、レベル変化のような特徴的な変化が制御装置により検出器信号中で検出され、パルスカウンタのパルス和が読取られ、ステップ416で表中に記憶される。走査プロセスはカウンタパルス和がステップ418で停止規準を満たし、イエスであるまで進行する。パルス和ｎｐがゼロになるとすぐに、中央プロセッサは回転および走査を停止する。ビームはディスク上のもとの開始スポットに正確に到着する。ディスクは両方向で回転され、第２の走査ラップが開始されるときフラグが設定されると、そのフラグは両方向が走査されステップ420の規準が満たされた（イエス）ことを示す。ホーム位置マークのセットとマイクロ流体装置を識別するプロセスの第２の相は図６のステップ500で開始できる。
【００８１】
図６では、第２の相500として示されているマイクロ流体装置を識別するプロセスのアルゴリズムが示されている。この第２の相はステップ510で開始し、ここでは処理ユニットはマーク表中で１行ずつ全ての記憶された識別子位置値を読取り、識別子がマイクロ流体装置のセット中に位置されている順序でこれらを一連の識別子として配置し、装置が正の方向で回転されるときホーム位置検出器を通過する。次のステップ、即ちステップ512で、制御装置は角度長さ、即ちこの例では、２つの隣接する識別子のそれぞれの間で使用される特徴的な特性を計算し、セット中のそれらの個々の位置にしたがって計算された角度長さを計算された長さのシリーズＳ＝［ａ，ｂ，ｃ，ｄ…］を構成する。ステップ514で、一連の異なる長さおよび距離Ｓ＝［ａ，ｂ，ｃ，ｄ…］は角度長さの複数の記憶された異なるシリーズＳ＊＝｛Ｓ＊ｎ｝とホーム位置マーク識別表に記憶されている距離Ｓ＊ｎ＝［ａ＊，ｂ＊，ｃ＊，ｄ＊…］と比較され、ここでｎ＝１，２，３，…である。
【００８２】
ステップ516で、Ｓが一致しないならば、任意のＳ＊ｎ、即ちそのシリーズは偽（ノー）であり、方向チェック相が開始する。制御装置はこの相で、予め定められた正方向で走査されるとき、ホーム位置マークのセットのマークが誤った順序で走査されているか否かをチェックするようにプログラムされる。前記チェックはステップ520で開始し、計算された長さのシリーズＳのエレメントの順序を回転し、即ち第１のエレメント（ａ）と、第１のホーム位置マークの角度長さおよび最後のエレメントの位置を変更し、シリーズの始めから２番目のエレメントの位置をシリーズの最後から２番目のエレメントと位置を変更し、以下同様にしてシリーズＳのエレメントの順序が反対にされ、新しいシリーズＳ−１を規定するまで（例えばシリーズＳ＝［ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ］（図３参照）が順序の反転の終了後Ｓ−１［ｆ，ｅ，ｄ，ｃ，ｂ，ａ］になるまで継続する。次のステップ522で、シリーズＳ−１は前述したようにステップ514と同じ記憶された異なるシリーズＳ＊ｎと比較される。
【００８３】
一致Ｓ−１＝Ｓ＊ｎがステップ522で検出されたならば、ステップ524でシステムオペレータのために特別なエラーコードまたは特別なエラーメッセージが発生されオペレータのディスプレイ上で与えられる。前記コード／メッセージはマイクロ流体装置がさかさまに向けられ、回転されなければならないことを通知する。マイクロ流体装置が正しい位置、即ち上側が上方を向くように回転されるとき、プロセスはステップ400の相１で再度開始される。
【００８４】
一致がステップ522で検出されないならば、ステップ524でエラーコード／メッセージが発生されシステムオペレータのために前記オペレータディスプレイで与えられる。これは現在のディスクが許容可能ではなく、ホーミングプロセスを続ける意味がないことを示している。ディスクは廃棄されるか新しいディスク走査相、即ち相１が行われることができる。特に２以上のヒットがステップ516で検出されるとき、新しいディスク走査相、即ち相１は実行するのに適切であろう。
【００８５】
代わりにシリーズＳが記憶されたシリーズＳ＊の１つと一致するときに生じるステップ516の状態が真、即ちイエスであるならば、マイクロ流体装置が識別され、ホーミングプロセスはステップ600（図７参照）に継続できる。マイクロ流体装置についてのデータはホーム位置マーク識別表から読み取られ、ステップ518でディスプレイスクリーンまたは分析システム機器に接続されている他の装置で表示される。
【００８６】
本発明の好ましい実施形態の第３の相を図７に関連してさらに詳細に説明する。このプロセスの相はホーム位置の正確な位置を決定する。
【００８７】
ホーム位置はホームマークのセットの２つの検出された識別子位置値のどこかまたはそれらの間またはその値外に規定されることができる。１例として、本発明の実施形態では、ホーム位置は２つの予め選択された識別子位置値間のどこかに位置されるように規定される。
【００８８】
本発明の方法が識別および回転方向の目的で複数のホーム位置マークを使用するとき、複数のマークとマーク識別子、例えばエッジはホーム位置を決定するときに使用が可能である。ホーム位置は２つの予め選択された識別子位置値の中間に位置されるように規定されることができる。識別子はマイクロ流体装置の製造業者により予め選択され、前記予め選択された識別子が同じマークに属する必要はない。各マイクロ流体装置では、ホーム位置マーク識別表は複数のマーク識別子のうちのいずれがホーム位置決定で選択され、ホーム位置を計算するときにいずれの公式を制御装置が使用しなければならないかを示している。
【００８９】
方法600の第１のステップは、ホーム位置を発見する方法が現在のマイクロ流体ディスクで既に使用されているか否か、および既に正確なホーム位置が存在するか否かをチェックする。本発明の方法が実行される度にフラグがある記憶アドレスで設定されているならばこれは行われることができる。別の検査では位置値が存在するか否かがチェックされる。フラグが存在するかホーム位置値が存在するならば（ホーム位置パラメータがゼロよりも大きい値を有するならば）、ステップ610の条件が満たされ、イエスであり、方法はステップ626へ進み、ディスクはホーム位置に位置される。
【００９０】
条件が満たされず、ノーであるならば、方法はステップ612でマーク表から２つの予め選択されたホーム位置識別子のうちの１つに対応する第１の位置値を検索する。制御装置はステップ614で、検索された位置周辺の領域を方法の第１の相期間よりもゆっくりと走査するだけでこの第１の識別子の正確な位置値を検索する。方法の感度を増加する新しいしきい値は制御装置により設定され、検出器で使用されることができるが、これは随意選択的である。新しい位置値ｎｐ１はステップ616でホーム位置の式で使用されるように記憶される。
【００９１】
制御装置はステップ618でマーク表から第２の位置値を検索する。制御装置はステップ620で、検索された位置周辺の領域を方法の第１の相期間よりもゆっくりと走査するだけでこの第２の識別子の正確な位置値を決定する。方法の感度を増加する新しいしきい値は制御装置により設定され検出器で使用されることができるが、これは随意選択的である。新しい位置値ｎｐ２はステップ622でホーム位置の式で使用されるように記憶される。
【００９２】
今やホームマーク位置の２つの識別子が知られる。ステップ624で、これらの位置値はそのマイクロ流体ディスクの局部座標システムについてのホーム位置または原点を計算するために使用される。ホーム位置はディスクの外周ゾーンのどこかに規定されることができるが、ホーム位置はホームマークのセットの２つの位置値に、またはそれらの間に位置されることが好ましい。１例として、本発明の実施形態では、ホーム位置はホームマーク位置値間の中間に位置されるように規定されることができ、例えばホーム位置Ｈｈｏｍｅは次式を使用して計算されることができる。  
Ｈｈｏｍｅ＝（ｎｐ１＋ｎｐ２）／２                          （１）
したがって、ホーム位置が知られるとき、ディスクはホーム位置検出器のビームがステップ630でホーム位置に衝突するように回転される。
【００９３】
前述したように、エンコーダ、絶対位置エンコーダ等のような異なる位置装置が使用されることができる。それ故、本発明の方法の幾つかのステップは変更されなければならない。
【００９４】
本発明はマイクロ流体システム中の制御装置内の処理装置の内部メモリ記憶装置へ直接ロード可能なコンピュータプログラムプロダクトとして実施されることができ、請求項１乃至９のいずれか１項記載のステップを行うためのソフトウェアコード手段を有している。
【００９５】
さらに本発明はコンピュータの使用可能な媒体に記憶されるコンピュータプログラムプロダクトに関連され、コンピュータ手段の処理装置に請求項１乃至９のいずれか１項記載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有している。
【００９６】
コンピュータの使用可能な媒体は記録媒体、コンピュータメモリ、読み取り専用メモリまたは電気搬送信号である。
【００９７】
本発明は前述の好ましい実施形態に限定されない。種々の代替手段、変形、等価物が使用されることができる。それ故前述の実施形態は特許請求の範囲により規定される本発明の技術的範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】マイクロ流体システムを概略的に示すブロック図。
【図２】マイクロ流体システムのホーム位置マーク検出器の構成を示す図。
【図３】本発明によるホーム位置マークのセットを具備するディスク形態のマイクロ流体装置の概略図。
【図４】本発明によるホーム位置マークのセットを具備するディスク形態のマイクロ流体装置の一部分の概略図。
【図５】本発明の方法の実施形態を示すフローチャート。
【図６】本発明の方法の実施形態を示すフローチャート。
【図７】本発明の方法の実施形態を示すフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年3月11日(2008.3.11)
【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】請求項１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１５】
コンピュータの使用可能な媒体は電気搬送信号であることを特徴とする請求項１１記載のコンピュータプログラム。
【国際調査報告】
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