(57)【要約】  本発明は新しいバルブ制御手段を含むデジタルバイオディスク、デジタルバイオディスクドライバ装置、およびこれらを利用した分析方法に関し、より詳細には、各種の診断分析装置または核酸混成分析装置あるいは免疫学的な検証装置などを含むラボオンチップ（Lab On a Chip）が設計配置されたデジタルバイオディスク、および通常の光学ディスク(CDおよびDVD)と前記デジタルバイオディスクを制御して駆動するための制御部を備えたデジタルバイオディスクドライバ装置およびこれを利用した分析方法に関する。
2008541043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル注入口、バッファーまたは反応溶液を保存することのできるチャンバー(chamber)、基質上にバイオ物質が固定化されている分析サイト(assay site)、前記チャンバーおよび分析サイトとの間に流体が流れることのできる流路(channel)、前記流路を連結させる有孔および前記有孔を開閉させるためのバルブ(valve)を含み、
前記バルブは、前記有孔に位置した超小型ビーズ(micro bead)および前記超小型ビーズの上側に位置した永久磁石から構成され、前記超小型ビーズの下側に位置した外部の移動可能な永久磁石によって開閉が制御され、前記バルブの位置はディスクの中心から異なる半径を有するものの、前記バルブのうち同じ時点で開放されるべきバルブは同じ半径を有することを特徴とするデジタルバイオディスク(ＤＢＤ)。
【請求項２】
前記超小型ビーズが有孔の上部に位置した永久磁石により流通中において有孔が常に閉鎖されていることを特徴とする請求項１に記載のＤＢＤ。
【請求項３】
前記チャンバーは、排気口および/または試薬注入口をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のＤＢＤ。
【請求項４】
前記ＤＢＤは、サンプル注入口、排気口および試薬注入口のうち１つ以上を塞いでいるビニールカバーあるいは保護ビニールをさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載のＤＢＤ。
【請求項５】
前記チャンバー以外に重心用チャンバーあるいは重心用錘(a weight)をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のＤＢＤ。
【請求項６】
前記分析サイト内のバイオ物質が固定化手段によって必要な場合にのみ基質に固定化されることを特徴とする請求項１に記載のＤＢＤ。
【請求項７】
前記超小型ビーズは、薄膜型の円柱磁石であることを特徴とする請求項１に記載のＤＢＤ。
【請求項８】
前記薄膜型の円柱磁石は、クッション(Cushion)材料でコーティングされるか、薄膜クッション材料を超小型ビーズと有孔との間に挿入組み立てられることを特徴とする請求項７に記載のＤＢＤ。
【請求項９】
前記移動可能な永久磁石は、前記ＤＢＤの下部に位置した放射方向に移動可能なスライダー(slider)の上に装着固定されて移動されることを特徴とする請求項１に記載のＤＢＤ。
【請求項１０】
前記流体移動は、ディスクの回転を中止したままスライダー上の永久磁石の該当有孔中心からの早い接近と離脱を繰り返す「ポンプ(pumping)流体移動」により行われることを特徴とする請求項９に記載のＤＢＤ。 
【請求項１１】
前記ポンプ(pumping)流体移動は、「放射方向(radial)バルブの探索過程」と「方位角方向(azimuthal)バルブの探索過程」が先に行われた後に行われることを特徴とする請求項１０に記載のＤＢＤ。
【請求項１２】
前記流体移動は、ディスクの回転による遠心力とディスクの回転中に前記スライダー上に設置された永久磁石と該当バルブの有孔とが一致する時ごとに繰り返してバルブが開放される「パルスバルブ(pulse valve)」動作により行われることを特徴とする請求項９に記載のＤＢＤ。
【請求項１３】
前記分析サイト内の基質は、多孔性メンブレイン(membrane)であり、前記分析サイトの直前バルブの前(before)流路は疏水性流路であり、後(after)流路は親水性流路であることを特徴とする請求項１に記載のＤＢＤ。
【請求項１４】
前記多孔性メンブレインは、NC(Nitrocellose)メンブレイン、ナイロンメンブレインおよび整列されたナノチューブ(aligned nano tube)から構成されたいずれか１つであることを特徴とする請求項１３に記載のＤＢＤ。
【請求項１５】
前記親水性流路は、疏水性流路の表面を親水性アクリレイト、超親水性poly(N-isopropylacrylamide) (PIPAAm)、または ZrO2、ZnO、 Fe2O３およびTiO2から構成された群で選択された光触媒としてコーティングしたり、プラズマ処理により表面改良(surfacemodification)処理して生成されることを特徴とする請求項１３に記載のＤＢＤ。
【請求項１６】
前記親水性流路は、１つ以上のブランチ（branch）流路に分かれ、前記ブランチ（branch）流路末端の有孔により分析サイト内の多孔性メンブレインと連結されることを特徴とする請求項１３に記載のＤＢＤ。
【請求項１７】
前記分析サイトは、両側に前記多孔性メンブレインを乾燥させるための空気穴をさらに備えたことを特徴とする請求項１３に記載のＤＢＤ。
【請求項１８】
前記分析サイトへの流体移動は遠心力によらず、直前バルブの開放とともに親水性流路と反応溶液との親水的な親和性(hydrophilic affinity)により移動されることを特徴とする請求項１３に記載のＤＢＤ。
【請求項１９】
前記ＤＢＤの本体は、上部基質、中間基質、下部基質から構成されて、超音波融着またはUV(Ultra Violet)接着剤あるいは両面テープにより接着組み立てられ、一体の本体を形成することを特徴とする請求項１に記載のＤＢＤ。
【請求項２０】
前記バイオ物質は、DNA、オリゴヌクレオチド（oligonucleotide）、RNA、PNA、リガンド（ligand）、レセプター（receptor）、抗原、抗体またはタンパク質(Protein)から選択された１つ以上であることを特徴とする請求項１に記載のＤＢＤ。
【請求項２１】
前記チャンバーは、血または細胞またはRNAからDNAサンプルを備えるための少なくとも１つ以上のプレパレイションチャンバー(Preparation chamber)および／または、
前記備えられたDNAサンプルをPCR(Polymer Chain Reaction)増幅するための少なくとも１つ以上のPCRチャンバーおよび/または、
前記PCR工程に応じて増幅されたDNAと混成化(hybridization)するための分析および診断用プローブ(probe)が基質上に固定化されている少なくとも１つ以上の混成化チャンバー(hybridizationchamber)および/または、
洗浄工程に応じて生成された残がいを集めるためのトラッシュチャンバー(Trash chamber)から構成されたことを特徴とする請求項１に記載のＤＢＤ。
【請求項２２】
前記プレパレイションチャンバーには、セル(cell)を破ってDNAを抽出するための溶解バッファー（lysis buffer）溶液と、
抽出されたDNAと親和力(affinity)を有する粒子あるいは強磁性体ビーズ(bead)が入っていることを特徴とする請求項２１に記載のＤＢＤ。
【請求項２３】
前記PCRチャンバーは複数構成され、前記複数のPCRチャンバーそれぞれに相異なる種類のプライマーが入っているか、あるいは同一種類のプライマーが入っているか、または前記複数のPCRチャンバーそれぞれに複数のプライマーが入っていることを特徴とする請求項２１に記載のＤＢＤ。
【請求項２４】
前記プレパレイションチャンバーは、セル(cell)を破ってDNAを抽出するための溶解バッファー（lysis buffer）溶液と、
ＤＢＤの回転による遠心力によってDNAサンプルを備えることを特徴とする請求項２１に記載のＤＢＤ。
【請求項２５】
前記チャンバーは、血または細胞から血清(serum)サンプルまたは抗原ないし抗体を備えるための少なくとも１つのプレパレイションチャンバー(Preparationchamber)および/または、
前記備えられた抗原ないし抗体と抗原-抗体反応を行うための免疫プローブ（immuno probe)が基質上に固定化されている少なくとも１つ以上の抗原-抗体反応チャンバー(Ag-Abreaction chamber)および/または、
洗浄工程に応じて生成された残がいを集めるためのトラッシュチャンバー(Trash chamber)から構成されたことを特徴とする請求項１に記載のＤＢＤ。
【請求項２６】
前記免疫プローブ（immuno probe)アレイは、AFP、PSA、CEA、CA19-9、CA125、CA15-3から構成された群のいずれか１つ以上の腫瘍マーカー(tumormarker)が基質に固定されたことを特徴とする請求項２５に記載のＤＢＤ。
【請求項２７】
前記免疫プローブ（immuno probe)は、心筋症標識因子のMyoglobin、CK-MB、Troponin I (Tnl)、アルツハイマー(Alzheimer)疾患の特異マーカーのGS(GlutamineSynthetase)から構成された群のいずれか１つ以上であることを特徴とする請求項２５に記載のＤＢＤ。
【請求項２８】
前記チャンバーは、血から血清(serum)あるいはヘモグロビン(hemoglobin)サンプルを備えるためのプレパレイション(Preparation)工程を含むプレパレイションチャンバー(Preparationchamber)および/または、
前記備えられたサンプル内の抗原ないしグルコース（glucose）ないしHbA1cと反応するためのanti-HbA1c(糖化血色素)抗体あるいはグルコース（Glucose）抗体が分析サイトに固定されている少なくとも１つ以上の抗原-抗体反応チャンバー(Ag-Abreaction chamber)および/または、
洗浄工程に応じて生成された残がいを集めるためのトラッシュチャンバー(Trash chamber)から構成されたことを特徴とする請求項１に記載のＤＢＤ。
【請求項２９】
前記プレパレイションチャンバーは赤血球を破って、ヘモグロビンを抽出するためのRBC(Red Blood Cell) 溶解バッファー（lysis buffer）溶液をさらに備えたことを特徴とする請求項２８に記載のＤＢＤ。
【請求項３０】
前記プレパレイションチャンバーは、ＤＢＤの回転により発生した遠心力によって血清サンプルを備えることを特徴とする請求項２５または２８に記載のＤＢＤ。
【請求項３１】
前記プレパレイションチャンバーは、遠心分離により血清分離を容易に行うために円錐型ビーカー(BEAKER CONICAL)あるいはプラスク(Flask)模様あるいは試験管(test tube)模様のチャンバーであることを特徴とする請求項３０に記載のＤＢＤ。
【請求項３２】
ラベル(label)標識された抗体（antibody）を保存するためのラベルチャンバーをさらに備えたことを特徴とする請求項２５または２８に記載のＤＢＤ。
【請求項３３】
前記ラベルは、抗体が結合された形態の発色用粒子として、金またはラテックス(latex)あるいは蛍光体あるいは酵素(またはenzyme linked antibody)あるいは放射能同位元素であることを特徴とする請求項３２に記載のＤＢＤ。
【請求項３４】
サンプル注入の有無判別のために、前記プレパレイションチャンバー内にインピーダンス測定装置をさらに備えたことを特徴とする請求項２１，２５および第２８のいずれか１項に記載のＤＢＤ。
【請求項３５】
前記インピーダンス測定装置は、櫛型アレイ（Interdigitated Array）電極によることを特徴とする請求項３４に記載のＤＢＤ。
【請求項３６】
前記分析サイトは、免疫分析(immuno assay)と核酸プローブ(probe)分析とを同時に分析するために、角方向(angular direction)または距離方向(radialdirection)に免疫分析(immuno assay)セクターと核酸プローブ（probe）分析セクターとが分離していることを特徴とする請求項１に記載のＤＢＤ。
【請求項３７】
前記分析サイトは、光透過式の測定装置あるいは電気化学またはキャパシタンスおよびインピーダンス測定装置あるいはイメージセンサーあるいはバイオピット探知装置を含む切替器に結合された探知装置(detector)により読み取られることを特徴とする請求項１に記載のＤＢＤ。
【請求項３８】
前記光透過率の測定装置は、分析サイト内の拘束信号要素および離脱信号要素にレーザービームを入射されるレーザービーム装置(光送信部)と、これら信号要素の間の差等的な光透過信号を探知する光学探知機(光受信部)から構成されたことを特徴とする請求項３７に記載のＤＢＤ。
【請求項３９】
前記少なくとも１つ以上の光学探知機(光受信部)が前記複数の分析サイトに一対一に対応し、ＤＢＤ上において円周方向にアレイ状で集積化配列されたことを特徴とする請求項３８に記載のＤＢＤ。
【請求項４０】
前記少なくとも１つ以上のレーザー発生装置(光送信部)と１つ以上の光学探知機(光受信部)とが前記複数の分析サイトに一対一に対応し、ＤＢＤ上において円周方向にアレイ状で集積化配列されたことを特徴とする請求項３８に記載のＤＢＤ。
【請求項４１】
前記電気化学の探知装置、あるいはキャパシタンスおよびインピーダンス測定装置は、前記分析サイトの基質上に配置された櫛型アレイ(interdigitated array)電極と拘束信号要素の末端部にHRP(HorseRadish Peroxidase)および/または酵素および／または金属球の付着されたプローブから形成されたことを特徴とする請求項３７に記載のＤＢＤ。
【請求項４２】
前記櫛型アレイ（Interdigitated Array）電極は、多孔性メンブレイン(membrane)上に導体物質の表面コーティングにより具現されることを特徴とする請求項４１に記載のＤＢＤ。
【請求項４３】
前記イメージセンサーは、前記分析サイト内のプローブに結合されたラベル(発色粒子)を撮影してイメージ情報を獲得することを特徴とする請求項３７に記載のＤＢＤ。
【請求項４４】
前記発色粒子は、レーザー発生装置より励起(excitation)され、この時に前記イメージセンサーによって分析サイトに対するイメージ情報が獲得されることを特徴とする請求項４３に記載のＤＢＤ。
【請求項４５】
前記バイオピット探知装置は、STM (Scanning Tunneling Microscope)、AFM(Atomic Force Microscope)、カンチレバー（cantilever）AFM、MFM(Magnetic Force Microscope)、SNOM(Scanning Near-field Optical Microscope)のいずれか１つであることを特徴とする請求項３７に記載のＤＢＤ。
【請求項４６】
前記ＤＢＤは、ＤＢＤプロトコル、分析アルゴリズム、読み取るための標準制御値、あるいは分析サイト(site)に対する位置情報、生物情系譜学情報、自己診断(self diagonasis)に関した情報、あるいは装置ドライバソフトウェアおよび臨床分析のための患者教育情報、診断結果に従った専門医師および病院と遠隔に接続できるウェブサイトと、各種のリンクあるいは個人暗号化情報を保存するためのメモリあるいは保存手段、または無線RFICをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のＤＢＤ。
【請求項４７】
前記探知装置によって獲得された分析サイトに対する読み取り結果を、無線インターフェースを介して外部の中央制御装置あるいは保存装置または入出力装置に伝送するための無線RF ICをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のＤＢＤ。
【請求項４８】
前記無線RF ICは、外部の無線電波によりＤＢＤ内に内蔵された前記誘導コイルを感応させ、十分な量の電気を生産しコンデンサに保存することを特徴とする請求項４７に記載のＤＢＤ。
【請求項４９】
請求項１ないし４８のいずれか１項に記載のＤＢＤを上置きするためのターンテーブルと、
前記ＤＢＤを回転させるためのスピンドル(spindle)モーターと、
前記ＤＢＤ内の分析サイトを読み取るための探知装置と前記ＤＢＤのバルブ開閉を制御するための永久磁石を搭載したスライダーと、
前記スライダーの移動制御のための摺動(slide)モーターと、
前記各部を制御するための中央制御装置と、
ＤＢＤドライバを保持している本体と、を含むことを特徴とするＤＢＤドライバ装置。
【請求項５０】
前記探知装置は、光透過率の測定装置、電気化学探知装置、キャパシタンスおよびインピーダンス測定装置、イメージセンサーあるいはバイオピット探知装置のうち選択されることを特徴とする請求項４９に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項５１】
前記イメージセンサーは、ピクセル(pixel)単位で光量をセンシングするラインイメージセンサー（line image sensor）を使用することを特徴とする請求項５０に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項５２】
前記ラインイメージセンサー（line image sensor）は、線形センサーアレイ(linear sensor array)あるいはCIS(ContactImage Sensor)であることを特徴とする請求項５１に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項５３】
前記ラインイメージセンサー（line image sensor）は、照明(light exposure)のための波長500nm〜800nmのLED(lightemission diode)および光学レンズをさらに備え、前記ラインイメージセンサー（line image sensor）周辺に配置されていることを特徴とする請求項５１に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項５４】
前記ラインイメージセンサー（line image sensor）は、分析サイトの２次元イメージ情報を獲得するために前記スライダーを移動させることを特徴とする請求項５１に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項５５】
前記スライダーは、前記分析サイトを読み取るための探知装置と、通常の光ピックアップ装置(CDあるいはDVD disk reader)とを共にモジュール化したバイオ光ピックアップモジュール(BOPM)装置を搭載したことを特徴とする請求項４９に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項５６】
前記スライダーは、ワーム(worm)ギアによって摺動(slide)モーターに連結されて移動制御されることを特徴とする請求項４９に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項５７】
前記BOPMは、前記ＤＢＤ内の分析サイトを読み取るための探知装置に求められる制御信号を供給したり読み取るための接触式インターフェース手段をさらに含むことを特徴とする請求項５５に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項５８】
前記ＤＢＤ内の流体移動は、ディスクの回転を中止したままスライダー上の永久磁石の該当有孔中心からの早い接近と離脱を繰り返す「ポンプ(pumping)流体移動」により行われることを特徴とする請求項４９に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項５９】
前記ポンプ(pumping)流体移動は、「放射方向(radial)バルブの探索過程」と「方位角方向(azimuthal)バルブの探索過程」が先に行われた後に行われることを特徴とする請求項５８に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項６０】
前記ＤＢＤ内の流体移動は、ディスクの回転による遠心力とディスクの回転中において前記スライダー上に設置された永久磁石と該当バルブの有孔とが一致する時ごとに繰り返してバルブが開放される「パルスバルブ(pulse valve)」動作により行われることを特徴とする請求項４９に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項６１】
中央制御装置および保存または入出力装置が設計されている回路基板が前記ＤＢＤドライブ本体に繋ぎ締結されており、前記中央制御装置は前記ＤＢＤの回転または停止時にスピンドル(spindle)モーターを回転停止させるだけでなく、前記ＤＢＤのバルブおよび分析サイトを読み取るための装置を移動制御するための摺動(slide)モーターを回転停止させることを特徴とする請求項４９に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項６２】
前記入出力装置は、USB(Universal Serial Bus)あるいはIEEE1394またはATAPIあるいはインターネット通信規格を有することを特徴とする請求項６１に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項６３】
前記ＤＢＤ上の無線RF ICに電源を供給するための無線電波発生部をさらに備えることを特徴とする請求項４９に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項６４】
前記ＤＢＤドライバ装置にローディング(loading)されたディスクが通常の音楽CD、CD-R、ゲームCD、DVDなどの光学ディスクであるか、ＤＢＤであるかを読み取るためのバイオディスク検知(Bio-DiscDetection)手段をさらに備えたことを特徴とする請求項５５に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項６５】
前記光ピックアップ装置がＤＢＤ上の特定位置にグルーブパターン(groove pattern)あるいはデータパターンを読み取って現在のＤＢＤドライバにローディング(loading)されたディスクがＤＢＤであることを中央制御装置に認識させることを特徴とする請求項５５に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項６６】
前記中央制御装置は、通常の光学ディスク(例えば音楽CD、CD-R、ゲームCD、DVDなど)であるかＤＢＤであるかを読み取って、通常の光学ディスクであれば、ディスクから読み取った内容を前記光ピックアップ装置から保存装置または出力装置に伝送したり、使用すべき内容を光ピックアップ装置に伝送して、読み取り／書き込み（Read/Write）に必要な各種の制御信号を前記各部に提供するなどの光学ディスクのための通常動作を行い、ＤＢＤであれば、ＤＢＤを制御するための各種の制御命令信号を前記バイオ光ピックアップモジュール(BOPM)装置あるいは無線RFICに伝送することを特徴とする請求項５５に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項６７】
ＤＢＤのローディング(loading)時点において、ＤＢＤ上の非接触インターフェース、または無線RF ICを介して前記中央制御装置にＤＢＤが新たにローディングされたことを無線送信するよう行うことによって、現在のＤＢＤドライバにローディング(loading)されたディスクがＤＢＤであることを中央制御装置に認識させることを特徴とする請求項５５に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項６８】
前記プレパレイションチャンバーにサンプルの未注入のままＤＢＤがローディングされた場合、イジェクト（eject）されたり警告メッセージをユーザに伝送することを特徴とする請求項４９に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項６９】
サンプルの診断中または分析中に、ユーザによるＤＢＤドライバからＤＢＤのイジェクト(un-loading)あるいはストップ（stop）の要求があった時、ＤＢＤドライバは無視したまま分析および診断を進行しつつ、選択事項として警告メッセージ(warningmessage)をユーザに通知するかパスワードを要求し、パスワードが正確な場合のみユーザのイジェクト(un-loading)あるいはストップ要求を受け入れることを特徴とする請求項４９に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項７０】
現在にローディング(loading)されたＤＢＤが数回使用したディスクであるかに対する情報および有効期間の情報および診断できる病気種類などに対する情報を提供することのできるＤＢＤ情報提供手段をさらに備え、ＤＢＤがローディング(loading)される時ごとにユーザへ前記情報を提供できるようにすることを特徴とする請求項４９に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項７１】
前記分析サイトによる読み取り結果を履歴管理する統計ソフトウェアおよび保存手段をさらに備えることによって定期的な追跡診断に対する情報をユーザに提供することを特徴とする請求項４９に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項７２】
前記探知装置による信号強度を測定し、音声、陽性あるいは危険群の有無、または数値を算出するためのソフトウェアをさらに備えたことを特徴する請求項４９に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項７３】
前記ＤＢＤドライバ装置は、通常の光学ディスク再生のための再生および探索ボタンおよび停止ボタンと、
現在にローディングされたディスクがＤＢＤであることを表わす発光ダイオード(LED)を備えたことを特徴とする請求項５５に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項７４】
前記ＤＢＤドライバ装置は、液晶表示装置またはモニター表示装置を備え、ＤＢＤドライバ装置の主な工程(プレパレイション工程、PCR工程、混成化反応工程あるいは抗原-抗体反応)と、段階にともなう進行率をパーセント(%)あるいはバーグラフ(bargraph)、パイ グラフ(pie graph)の形式で表示することを特徴とする請求項４９に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項７５】
前記ＤＢＤドライバを保持している本体は、ＤＢＤのトップ(top)ローディングまたはフロント(front)ローディングを許容することを特徴とする請求項４９に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項７６】
前記ＤＢＤドライバは、複数のＤＢＤを一度にローディングできる複数のターンテーブルを備えたことを特徴とする請求項４９に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項７７】
前記ＤＢＤドライバは、一方にはＤＢＤをＤＢＤドライバにローディングして診断を行い、他方にはＤＶＤディスクをローディングして映画を見ることができるダブルデッキ(double deck)ドライバであることを特徴とする請求項４９に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項７８】
前記ＤＢＤドライバは、一方にはＤＢＤドライバ、他方はＶＣＲ(Video Cassette Recorder)であるコンボドライバであることを特徴とする請求項４９に記載のＤＢＤドライバ装置。
【請求項７９】
血または細胞あるいはRNAからDNAサンプルを備えるためのプレパレイション(Preparation)工程段階と、
備えられたDNAサンプルを増幅するためのPCR工程段階と、
前記PCR工程に基づいて獲得されたDNAを分析サイトに固定化されたり固定化手段により固定化できる分析および診断用プローブ(probe)と混成化するための混成化(hybridization)工程段階と、
分析サイト内の混成化反応結果を光透過率の測定装置、電気化学、キャパシタンスあるいはインピーダンス測定装置またはイメージセンサーあるいはバイオピット探知装置を含む切替器と組み合わされた探知機によって読み取る段階、とを含むことを特徴とする請求項２１に記載のＤＢＤを利用した核酸分析方法。
【請求項８０】
前記プレパレイション工程は血（blood）を前記プレパレイションチャンバーに設置されたサンプル注入口を介して注入する段階と、
セル（cell）から抽出されたDNAを前記強磁性体ビーズに付着させるためのインキュベーション（incubation）段階と、
前記強磁性体ビーズを定置させてから、徐々にＤＢＤを回転しつつ、セル(cell)が破壊される時に生じた残がい(debris)をトラッシュチャンバーに洗い流す段階と、
前記強磁性体ビーズ(bead)についているDNAを離脱あるいは再懸濁（resuspension）させる段階と、を含むことを特徴とする請求項７９に記載の核酸分析方法。
【請求項８１】
前記プレパレイション工程に基づいて獲得されたDNAを前記PCRチャンバーに移動させる段階と、
前記PCRチャンバーへのDNA移動が完了された後、PCRチャンバー内に内蔵されているヒーターと温度センサーを利用してPCRサイクル（cycle）を数回繰り返してDNAを増幅させる段階と、を含むことを特徴とする請求項７９に記載の核酸分析方法。
【請求項８２】
前記PCR工程の後に、DNAseをPCRチャンバーに流入させる段階と、
高温で加熱しDNAseの機能を停止(インキュベーション停止)および一本鎖のDNAを作る段階(denaturing step)と、を含むフラグメンテーション（fragmentation）工程をさらに含むことを特徴とする請求項７９に記載の核酸分析方法。
【請求項８３】
前記複数のPCRチャンバーごとに一対一に対応した独立したヒーター(独立したインキュベーション時間)を置いてフラグメンテーション（fragmentation）することによって、相異なる長さを有するDNAのフラグメンテーション（fragmentation）が可能になることを特徴とする請求項７９に記載の核酸分析方法。
【請求項８４】
ＤＢＤを高速回転しつつ、遠心分離により血から血清ないし抗原を分離する段階と、
前記分離した抗原をラベルチャンバーに流入させた後、抗原とラベル標識された抗体（antibody）との間に「ラベル-抗原の結合体」を形成するよう1〜2分の間にインキュベーションする段階と、
前記「ラベル-抗原の結合体」を前記分析サイト内に移動させる段階と、
ＤＢＤを停滞状態で培養して、前記「ラベル-抗原の結合体」とキャプチャー抗体（capture antibody）との間に抗原-抗体反応が起きるように培養する段階と、
洗浄バッファー（washing buffer）を添加して分析サイトを洗浄する段階と、
選択事項でとして光透過率の測定装置、電気化学、キャパシタンスあるいはインピーダンス測定装置またはイメージセンサーあるいはバイオピット探知装置を含む切替器と組み合わされた探知機により分析サイトを読み取る段階と、を含むことを特徴とする請求項２５に記載のＤＢＤを利用した免疫分析方法。
【請求項８５】
血から血清ないしヘモグロビンを備える段階と、
前記備えられた抗原をラベルチャンバーに流入させてから抗原とラベル標識された抗体（antibody）との間に「ラベル-抗原の結合体」を形成するよう1〜2分の間にインキュベーションする段階と、
前記「ラベル-抗原の結合体」を前記分析サイト内に移動させる段階と、
ＤＢＤを停滞状態で培養し、前記「ラベル-抗原の結合体」とキャプチャー抗体（capture antibody）との間に抗原-抗体反応が起きるよう培養する段階と、
洗浄バッファー（washing buffer）を添加して分析サイトを洗浄する段階と、
選択事項として光透過率の測定装置、電気化学、キャパシタンスあるいはインピーダンス測定装置またはイメージセンサーあるいはバイオピット探知装置を含む切替器と組み合わされた探知機により分析サイトを読み取る段階と、を含むことを特徴とする請求項２８に記載の糖尿診断および血糖分析を行うためにＤＢＤを利用した免疫分析方法。
【請求項８６】
前記読み取り段階の前に分析サイトの洗浄(cleaning)段階と乾燥(drying)段階をさらに含むことを特徴とする請求項７９または８４あるいは８５に記載の分析方法。
【請求項８７】
前記インキュベーションする段階または培養する段階あるいは混成化する段階あるいは抗原-抗体反応の間に振動ミキシング(warbling mixing)段階をさらに有することを特徴とする請求項７９または８４あるいは８５に記載の分析方法。
【請求項８８】
前記「ラベル-抗原の結合体」あるいはDNAを前記分析サイト内に移動させる段階は、前記分析サイト直前のバルブを開放すると共に遠心力によらず、親水性流路の親水的な親和性(hydrophilicaffinity)により「ラベル-抗原の結合体」あるいはDNAを移動させて、前記分析サイト内の多孔性メンブレインに「ラベル-抗原の結合体」あるいはDNAを流入させることを特徴とする請求項７９または８４あるいは８５に記載の分析方法。
【請求項８９】
前記「ラベル-抗原の結合体」あるいはDNAと多孔性メンブレイン上のキャプチャープローブ（capture probe）との間に抗原-抗体ないし混成化反応が起きるように培養する段階の後に、ディスクを高速回転することにより多孔性メンブレインを乾燥させる乾燥段階をさらに含むことを特徴とする請求項８８に記載の分析方法。
【請求項９０】
前記乾燥段階の後に、前記分析サイト直前のバルブを開放して親水性流路の親水的な親和性(hydrophilic affinity)により洗浄バッファーを移動させ、前記分析サイト内の多孔性メンブレインに洗浄バッファーを流入させて分析サイトを洗浄することを特徴とする請求項８９に記載の分析方法。
【請求項９１】
前記洗浄段階の後に、ディスクを高速回転することにより多孔性メンブレインを乾燥させる乾燥段階をさらに含むことを特徴とする請求項９０に記載の分析方法。
【請求項９２】
前記読み取りに従った診断結果がコンピュータモニター上に表示されて、自動または手動で該当の専門医師とインターネット網を介して遠隔接続され、前記読み取りに従った診断結果および必要な時は問診データが医者に遠隔伝送されて医師の処方を待機する遠隔診断段階をさらに含むことを特徴とする請求項７９または８４あるいは８５に記載の分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新しいバルブ制御手段を含むデジタルバイオディスク、デジタルバイオディスクドライバ装置、およびこれを利用した分析方法に関し、より詳細には、種々の診断分析装置、または核酸混成分析装置、あるいは免疫学的な検証装置などを含むラボオンチップ（Lab On a Chip）が設計配置されたデジタルバイオディスク、および通常の光学ディスク（CDおよびDVD）と前記デジタルバイオディスクを制御して駆動するための制御部を備えたデジタルバイオディスクドライバ装置、ならびにこれを利用した分析方法に関する。
【０００２】
以下、本発明では前記デジタルバイオディスクとデジタルバイオディスクドライバ装置を、それぞれＤＢＤとＤＢＤドライバと称する。また、本発明においてＤＢＤとマルチＤＢＤとが混用される。さらに、本発明においてＤＢＤドライバとマルチＤＢＤドライバとが混用される。
【背景技術】
【０００３】
本特許出願は、先出願された韓国内特許出願における「核酸およびオリゴヌクレオチド（oligonucleotide）の相補的な二重結合の特定序列に特異的に反応する切断技法を用いた核酸混成分析方法および装置」(2001年1月27日、10-2001-0003956)、およびPCT出願における「核酸およびオリゴヌクレオチドの相補的な二重鎖または一本鎖に特異に反応する切断技法を用いた核酸混成分析方法および装置」(2002年1月27日、PCT/KR02/00126)と、韓国内特許出願「超小型ビーズを用いた薄膜バルブ装置および制御方法」(2001年5月31日、10-2001-0031284)、およびPCT出願「超小型ビーズを用いた薄膜バルブ装置および制御方法」(2002年5月31日、PCT/KR02/01035)と、韓国内出願のバイオディスクおよびバイオディスクドライバ装置、およびこれを利用した分析方法(2002年3月27日、特許願第02-17558号)の引き続きである。
【０００４】
前記の先出願された発明は、定量および定性析装置に利用することのできる核酸の相補的な二重鎖、一本鎖あるいは特定序列の二重鎖にのみ特異に反応する切断技法を用いた核酸混成分析方法および装置を提供するだけでなく、ラボオンチップ（Lab On a Chip）に求められる流体の流れを制御するための超小型バルブ、この分析方法および装置がディスク上に集積されたバイオディスクおよびこれを駆動制御するためのバイオドライバを提供することを目的とする。
【０００５】
また前記の先出願発明は、分析装置上の拘束信号要素または離脱信号要素は、光学、電気化学、キャパシタンスあるいはインピーダンス測定装置、またはイメージセンサーを含む切替器と組み合わされた探知機により読み出され、この読み出された情報がコンピュータソフトウェアの形でデジタル情報化されてインターネットなどの既存の通信網により送受信されることで、医師および患者両方に便利さを与えることのできる遠隔診断装置を提供することを目的とする。
【０００６】
また、前記した先出願発明では、電気化学、キャパシタンスまたはインピーダンス測定装置を含む切替器と組み合わされた探知機の一実施の形態であって、離脱信号および拘束信号を用いた櫛型アレイ（Interdigitated Array）電極が例示された。
【０００７】
本発明は前記先出願発明の引き続きで、各種の診断分析装置、核酸混成分析装置および免疫学的な検証装置に利用できる光学あるいは非光学バイオディスクを含むＤＢＤ、および通常の光学ディスク（CDおよびDVD）と前記ＤＢＤを駆動制御するためのＤＢＤドライバの装置およびその方法に係わる。
【０００８】
最近、流体内における少量の分析種探知のため大部分の臨床診断分析装置には、多重サンプルの準備および自動化された試薬添加用装置を設計し、並列または直列で数多くのテストサンプルを分析するための装置を設計することによって、効率性および経済性が改善された。係る自動化された試薬準備装置および自動化された多重分析機が単一装置に集積される。このような形態の臨床実験分析機は一時間以内に少量のサンプルと試薬をもって数百種の分析を自動または半自動で正確に行うことができる。
【０００９】
しかし、このような分析機はその値段が高く、かつ中央集中した実験室と病院にしか購入できない不都合がある。この場合、実験室と病院へのサンプル運送が求められ、たまには時間の迫られるサンプルを速かに分析できない問題がある。
【００１０】
従って、かかる問題を克服するために、低価で、かつ誰しもが容易に扱うことのできる臨床分析装置が切に求められる。すなわち、専用探知機がなくても患者のそばであるいは家で使用することの適した自動化された臨床テスト装置が求められている。
【００１１】
<opticalディスクとNon-Opticalバイオディスク>
通常の光学ディスク(optical disc)は、１２cmポリカーボネート基板、反射金属層および保護ラッカーコーティングから標準コンパクトディスクが形成される。CDとCD-ROMのフォーマットはISO9660工業標準により記述される。
【００１２】
ポリカーボネート基板は、光学品質の透明なポリカーボネートである。標準印刷または大量複製されたCDにおいて、データ層はポリカーボネート基板の一部であり、データは射出整形の工程の間にスタンパー(stamper)により一連のピット形に刻まれる。この射出整形の工程の間は溶融されたポリカーボネートがモールドに高圧下で注入され、以後には冷却されてポリカーボネートがモールドまたは「スタンパー」または「スタンプ」の鏡状の形態を有し、ディスク基板上の２進データを示すピットが生成されてマスタリング(mastering)工程の間に発生したスタンパーのピットの鏡状として、ポリカーボネート基板によって維持される。スタンプマスターは概してガラスである。
【００１３】
通常の光学ディスク（optical disc）(例えば音楽CD、CD-R、ゲームCD、DVDなど)の読み取りセンサーは、物理的ピット(pit)による差等反射率または染料層の屈折率特性によってピットの有無を読み出すことができ、これは当業者にとって公知の技術である。
【００１４】
前述した通常の光学ディスクにおいて、CD上の物理的なピットによる読み取り方法は、CDの凹部はレーザー入射光線波の波長の1/8ないし1/4の深さであって、前記凹部は反射したビーム内で相殺的な干渉を引き起こし「ゼロ」値のビットに対応する一方、CDの平たい領域(凸部)はレーザービームを反射させ探知機の該当ビットに「1」値を提供する。
【００１５】
また、光学ディスクにおいて、屈折率の特性に基づいた読み取り方法を提供するための前述の染料層材料に対する特許が米国特許5、580、696に発表されている。また、前記光学ディスクは回転軸によってディスクを回転させ、レーザースキャン(scan)により読み出す。
【００１６】
しかし、かかる光学ディスクは、通常の光ピックアップ装置に光送信部と光受信部の両方がモジュール形態で往復の光反射経路であるので、光経路(optical traveling path)が長くなるにつれ光受信部の感度が落ちてしまう短所がある。また、通常の光学ディスクは、光走査(laserscanning)方式の情報読み取りを行うために事前位置(predetermined location)への光ピックアップ装置移動と一連のピット読み取りの間にディスク回転が必要であるという短所がある。さらに、かかる光学ディスクおよび光走査方式を用いたバイオ分析装置は、プローブ(probe)の不規則的な屈曲などにより光ピックアップ装置としては読み取り難いという問題がある。つまり、通常の光ディスク（opticaldisc）を再生するために用いられる光ピックアップ装置（CDまたはDVDリーダー（reader））としては、分析サイトの読み取りができず、別のピックアップ装置が切に求められる。
【００１７】
一般に、コンパクトディスク（Compact disc）を使った分析装置に対する公知された技術として、Optical 「Confocal compactscanning optical microscope based on compact ディスク technology」(1991、Vol.30、No、10、AppliedOptics)、「Gradient-index pobjectives for CD applications」(April、1987、Vol 26、Issue7、Applied Optics)、そして「Miniature scanning optical microscope based on compact ディスクtechnology」(Proc. Soc. Photo-opt. instrument Eng. 110、page1139-1169、1989)が論文に発表されている。
【００１８】
また、公知のコンパクトディスクを使った分析装置に対する特許技術として、米国特許「Centrifugal Photometric Analyzer」(4、279、862、publication date Jul.21、1981)と、「ReactionTube Assembly for Automatic Analyzer」(4、141、954、publication date FEB.27、1979)が特許公開されている。
【００１９】
また、ディスク上の注入口に注入されたサンプルを、遠心力を用いてディスク表面に流体膜を形成する装置として、ヨーロッパ特許「disc for centrifuge」(GB1075800、publication date 1967.07.12)とディスク上の注入口に注入された流体サンプルを、遠心力を用いてチャネルとチャンバーに移動させサンプルを分離する装置として、ヨーロッパ特許「SeparatingDisks for centrifuge」(3、335、946、April 12、1965)が特許公開されている。
【００２０】
また、ディスク上で遠心力と光学的な測定により化学分析する装置として、米国特許「disk centrifuge photosedimentometer」(4、311、039、Jan. 19、1982)が特許公開されている。
【００２１】
しかし、これらは機械的あるいは物理的なバルブを揃えておらず、血から血清またがDNAを分離する際に必須の高速回転が行われる間に流体の流れを制御できない問題により、診断と分析を自動化し切ることのできない短所があって、ラボオンチップ（LabOn a Chip）構成には適しない。
【００２２】
これに比べて、本発明の非光学バイオディスクの読み取りは、既存の光学ディスクの物理的なピット、あるいは染料層の屈折率特性による読み取り方式(差等反射式)とは相違に、光の透過率またはイメージセンサーによる読み取り、またはキャパシタンスおよびインピーダンス測定、または電気化学探知またはイメージセンサーによる読み取り方式を使用しつつ、流体を保存するためのチャンバー(chamber)あるいは流体の流れを制御するための流路とバルブが非光学バイオディスク上に配置設計されている。本発明では、かかる非光学バイオディスクを既存の光ピックアップ装置を使用した光走査(laserscanning)によるピット(pit)に対する「差等反射式光学ディスク」と対比して非光学（non-optical）バイオディスクと呼ぶ。光学ディスクは、反射金属層および染料層により前記の光透過および非透過による光学探知技術を適用することができない。
【００２３】
本発明の明細書においては、非光学(non-optical) バイオディスクとは、分析サイトを読み取ったり、分析サイトを読みとることにおいて、光の透過率測定、キャパシタンスおよびインピーダンスの測定、またはイメージセンサー、電気化学探知による読み取り方式を用いるか、読み取りの間にディスクの回転なしに前記読み取り方式に基づいて分析サイトを読み取る方式を採用したバイオディスクのことを意味する。
【００２４】
本発明の明細書において、光学バイオディスクとは、ディスクが回転する間に、前記拘束信号要素および離脱信号要素により形成されたバイオピット(pit)をバイオピット探知装置によって読み取るバイオディスクを意味する。本発明において、前記バイオピット探知装置は、通常の光学ディスク(CDあるいはDVD)を読み取り再生することができず、通常の光学ディスク(CDあるいはDVD)の読み取り再生は、光ピックアップ装置(CDあるいはDVDreader)を使用することを特徴とする。
【００２５】
本発明の他の側面は、非光学バイオディスクの分析サイトを読み取ることにおいて、光の透過率測定、キャパシタンスおよびインピーダンス測定、イメージセンサー、または電気化学探知による読み取り装置と、通常の光学ディスク(CDおよびDVD)を再生して読み取るための光ピックアップ装置(CDあるいはDVD reader)といった２種類を共に含むバイオ光ピックアップモジュール(BOPM:BioOptical Pickup Module)装置および方法を提供することを目的とする。
【００２６】
本発明の更なる側面は、光学バイオディスクの分析サイトを読み取ることにおいて、バイオピット探知装置と通常の光学ディスク(CDあるいはDVD)を再生読み取るための光ピックアップ装置（CDまたはDVD reader)といった２種類を共に含むバイオ光ピックアップモジュール(BOPM:BioOptical Pickup Module)装置および方法を提供することを目的とする。
【００２７】
前述したポリカーボネート基板は、ＤＢＤのような流体内における少量の物質を診断および探知する薄膜形態の分析装置として変形改造することができる。この場合、射出整形の工程の間ディスク表面にピットおよび染料層の代わりに流体の流れる流路(channel)およびバッファー(buffer)溶液の保存できるチャンバー(chamber)を形成してもよい。このような薄膜内に形成された流路における流体の流れおよび流量を円滑に制御することのできる超小型バルブと、これを制御するための電子制御が求められている。また、本発明はシリコンウェハー上に半導体工程に基づいて、流体が流れることができる流路(channel)およびバッファー(buffer)溶液が保存されるチャンバー(chamber)が形成され、このようなシリコンウェハー上に形成された流路における流体の流れおよび流量を円滑に制御するための電子回路がシリコンウェハー上に高集積化されたＤＢＤも提供する。
【００２８】
さらに、本発明において前記したポリカーボネート基板は、射出整形の後に超音波融着、またはUV(Ultra Viloet)接着剤、あるいは両面テープにより接着組み立てられることで、ＤＢＤが完成されることが好ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
本発明は、かかる点を勘案し案出されたもので、その目的は、遠隔診断とサンプル診断、核酸分析および免疫学的な検証ができるＤＢＤ、およびＤＢＤドライバ装置および方法を提供することある。
【００３０】
このような目的を達成するために本発明のＤＢＤは、前記ＤＢＤドライバ内に設置された中央制御装置により制御される。前記中央制御装置は、ＤＢＤだけでなく通常の光学ディスク(CDあるいはDVD)も駆動制御する。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明の一実施の形態によれば、本発明はサンプル注入口、バッファーまたは反応溶液を保存することのできるチャンバー(chamber)、基質上にバイオ物質が固定化されている分析サイト(assay site)、前記チャンバーおよび分析サイトとの間に流体が流れることのできる流路(channel)、前記流路を連結させる有孔および前記有孔を開閉させるためのバルブ(valve)を含み、前記バルブは、前記有孔に位置した超小型ビーズ(microbead)および前記超小型ビーズの上側に位置した永久磁石から構成され、前記超小型ビーズの下側に位置した外部の移動可能な永久磁石によって開閉が制御され、前記バルブの位置はディスクの中心から異なる半径を有するものの、前記バルブのうち同じ時点で開放されるべきバルブは同じ半径を有することを特徴とするデジタルバイオディスク(ＤＢＤ)を提供する。
【００３２】
本発明の明細書において、分析サイトはバイオ物質がアレイされているという意味で、アレイチャンバー、または二つのバイオ物質間の特異的な結合またはリガンド・レセプタータ(ligand-receptor)反応、または混成化あるいは抗原-抗体反応が起きるという意味で、混成化チャンバーまたは抗原-抗体反応チャンバーと混用される。
【００３３】
本発明のＤＢＤにおいて、前記バルブの位置はディスクの中心から相異なる半径を有することを特徴とし、後述する放射方向に移動可能な永久磁石によって相異なるバルブが独立的に開閉可能である。さらに、前記バルブのうち同じ時点に開放される必要があるバルブは同じ半径を有することを特徴とする。この場合、後述するパルスバルブ動作により同じ半径を有するバルブが同時に開放されることができる。複数のバルブが同じ時点で開発される必要がある場合、例えば、複数のサンプル注入で複数の分析を行う時、１つのサンプル注入で複数の分析をする時、または１つの分析において複数のチャンバーが同時に開発される必要がある時、などである。
【００３４】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記バルブは、前記超小型ビーズが有孔の上部に位置した永久磁石と超小型ビーズとの間の吸引力により有孔が閉鎖され、前記超小型ビーズの下部に位置した移動可能な永久磁石と超小型ビーズとの間の吸引力により有孔が開放されることを特徴とする。
【００３５】
本発明のＤＢＤにおいて、超小型ビーズが有孔の下部に位置した場合、前記バルブは前記超小型ビーズの上部に位置した薄膜型の永久磁石と超小型ビーズとの間の吸引力によって有孔が閉鎖され、前記超小型ビーズの下部に位置した電磁石あるいは移動可能な永久磁石と超小型ビーズとの間の吸引力によって有孔が開放され、超小型ビーズが有孔上に位置する場合にはその反対となる。すなわち(i)超小型ビーズが有孔上に位置している場合には前記引力の代わりに反発力により有孔の開閉が行われるか、(ii)磁石の反対配置を介して形成される。前記の磁石の反対配置とは、前記超小型ビーズの下段に薄膜型の永久磁石を固定位置させ、前記超小型ビーズの上段には電磁石あるいは移動可能な永久磁石を配置し、吸引力により有孔の開閉が行われるようにすることをいう。前記(ii)の場合もディスクを引っくり返すと上下が変わることから本発明の範囲に含まれる。
【００３６】
超小型ビーズが有孔の下部に位置した場合、超小型ビーズの上部に位置した薄膜型の永久磁石は移動可能ではないため、超小型ビーズと薄膜型の永久磁石との間の吸引力により有孔を常に閉鎖しており、これでバイオディスクは流通中に常に閉鎖されていることからチャンバー内液体の漏れ（leak）が防止される。
【００３７】
また、超小型ビーズが有孔の上部に位置して反発力により有孔を開閉する場合、超小型ビーズの上部に位置した薄膜型の永久磁石は移動可能でないため超小型ビーズと薄膜型の永久磁石との間の反発力によって有孔を常に閉鎖し、これでバイオディスクは流通中に常に閉鎖されていることからチャンバー内液体の漏れ（leak）が防止される。
【００３８】
また、超小型ビーズが有孔の上部に位置して吸入力により有孔を開閉する場合、超小型ビーズの下部に位置した薄膜型の永久磁石は移動可能でないため超小型ビーズと薄膜型の永久磁石との間の吸入力によって有孔を常に閉鎖し、これでバイオディスクは流通中に常に閉鎖されていることからチャンバー内液体の漏れ（leak）が防止される。
【００３９】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記超小型ビーズが有孔の上部に位置した永久磁石により流通中の有孔が常に閉鎖されていることを特徴とする。これにより、流通過程中においてチャンバー内液体の漏れ（leak）を効率よく防止することができる。従来のバルブは、流通過程中においてチャンバー内液体の漏れ（leack）を防ぐために密閉されたゴムチューブやカプセルのような補助装置を使用したり、あるいは液体を固体化する必要があったが、本発明のバルブは永久磁石により自動的に密閉できる。
【００４０】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記チャンバーは排気口および/または試薬注入口をさらに備えたことを特徴とする。ここで、排気口は、流路またはチャンバー内に発生する空気の泡を排出させて流体の移動を円滑にする。前記試薬注入口は、前記ディスクの製造過程で求められる試薬を該当のチャンバーに注入する時に使われる。
【００４１】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記ＤＢＤはサンプル注入口、排気口および試薬注入口のうち１つ以上を塞いでいるビニールカバーあるいは保護ビニールをさらに備えたことを特徴とする。
【００４２】
前記ビニールカバーは、ＤＢＤとつくような性質があり、ＤＢＤの表面を保護し全ての穴(排気口および試薬注入口あるいは選択事項としてサンプル注入口)を塞いでいることを特徴とする。使用する直前にビニールカバーをＤＢＤから外せば、排気口あるいは選択事項としてのサンプル注入口が開放露出される。また、前記試薬注入口は該当チのャンバーに試薬注入した後、UV接着剤により密封されるか、前記外されるビニールカバーと別途のビニールカバー(保護ビニール)で密封されることができる。
【００４３】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記チャンバー以外に重心用チャンバーあるいは重心用錘(a weight)をさらに備えたことを特徴とする。本発明のＤＢＤは高速回転するので、その重心が合わなければ高速回転する間にひどく動揺し、これを防止するために必要とされる。
【００４４】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記分析サイト内のバイオ物質が固定化手段によって必要な場合にのみ基質に固定化されることを特徴とする。
【００４５】
前記固定化手段の一実施の形態は、バイオ物質に電磁ビーズ（magnetic bead）を結合させた結合体をキャプチャープローブ（capture probe）として使用する。この場合、外部の移動可能な永久磁石を分析サイトに接近させればキャプチャープローブ（captureprobe）は磁気的な引力(magnetic attraction)により基質上に固定化される。前記必要な場合とは、洗浄（washing）または読み取り工程の場合であって、例えば、洗浄する間にはキャプチャープローブ（captureprobe）を磁力(magnetic force)により固定化をさせる。その一方、混成化反応あるいは抗原-抗体反応の間にはキャプチャープローブ（captureprobe）を浮動（floating）状態に自在に置いておくか、分析サイトの周辺をスライドの短い距離の早い前進後進の動作により前記反応を活性化させることを特徴とする。
【００４６】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記超小型ビーズは、薄膜型の円柱磁石であることを特徴とし、最も好ましくは、前記薄膜型の円柱磁石は、クッション(Cushion)材料でコーティングされるか、薄膜クッション材料を超小型ビーズと有孔との間に挿入組み立てられることを特徴とする。
【００４７】
前記クッション材料は、シリコンゴム(silicon rubber)のような弾性を有する重合体が使用されることもあり、クッションによって有孔をより完全に閉鎖させることができる。前記薄膜クッションの材料を超小型ビーズと有孔との間に挿入組み立てる場合、薄膜シリコンゴム(thinfilm silicon rubber)に有孔と一致する位置にて穴を開いて挿入し組み立てられることにより製造工程が手軽になる。
【００４８】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記移動可能な永久磁石は、前記ＤＢＤの下部に位置した放射方向に移動可能なスライダー(slider)の上に装着固定されて移動されることを特徴とする。これにより、ディスクの中心から相異なる半径を有する各バルブにアドレスして独立的に制御することができる。
【００４９】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記流体移動は、ディスクの回転を中止したままスライダー上の永久磁石の該当有孔中心からの早い接近と離脱を繰り返す「ポンプ(pumping)流体移動」により行われることを特徴とする。 
【００５０】
例えば、図３において、前記スライダー２１１上の永久磁石５aの該当有孔中心への早い接近と離脱の繰り返し動作によって引き起こされた薄膜型円柱の磁石の上下運動と、薄膜型円柱の磁石の早い上下運動に従った流体に作用するポンプ(pumping)力によって流体移動が行われるが、前記ポンプ(pumping)力による流体移動を「ポンプ流体移動」と称する。これは後述する分析サイト直前のバルブにて遠心力を使用することのできない場合において好ましい。
【００５１】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記ポンプ(pumping)流体移動は、「放射方向(radial)バルブの探索過程」と「方位角方向(azimuthal)バルブの探索過程」が先に行われた後に行われることを特徴とする。
【００５２】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記流体移動は、ディスクの回転による遠心力とディスクの回転中に前記スライダー上に設置された永久磁石と該当バルブの有孔とが一致する時ごとに繰り返してバルブが開放される「パルスバルブ(pulse valve)」動作により行われることを特徴とする。
【００５３】
例えば、図３において、ＤＢＤ１００上の流体移動は、ＤＢＤ回転中に流体に発生した遠心力と、ＤＢＤ回転中にスライダー(slider)２１１上に設置された永久磁石５aと該当バルブの有孔と一致する時ごとに開放されるバルブ動作によって流体移動され、このようなバルブ動作を本発明では以下「パルスバルブ(PULSEVALVE)」動作と称する。血清のように粘度(viscosity)の高い流体を次のチャンバーに移動させるためバルブを開放しても、親水性流路による親水的な親和力(hydrophilicaffinity)および毛細管の力だけでは流体を安定的に移動することは極めて難しい。この場合、前記パルスバルブ動作を利用した流体移動は遠心力を利用して液体移動を行うことにより高粘度の流体が安定よく移動される長所がある。
【００５４】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記分析サイト内の基質は、多孔性メンブレイン(membrane)であり、前記分析サイトの直前バルブの前(before)流路は疏水性流路であり、後(after)流路は親水性流路であることを特徴とする。
【００５５】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記多孔性メンブレインは、NC(Nitrocellose)メンブレイン、ナイロンメンブレインおよび整列されたナノチューブ(aligned nano tube)から構成されたいずれか１つであることを特徴とする。
【００５６】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記親水性流路は、疏水性流路の表面を親水性アクリレイト、超親水性poly(N-isopropylacrylamide)(PIPAAm)、または ZrO2、ZnO、Fe2O３およびTiO2から構成された群で選択された光触媒としてコーティングしたり、プラズマ処理により表面改良(surfacemodification)処理して生成されることを特徴とする。前記光触媒として、ZrO2、ZnO、Fe2O３およびTiO2など色々なものがあるが、二酸化チタニウム(TiO2)は地球上に数多く存在する鉱物であって、原料の価格が安く、かつ安定的であり、人体にやさしいという長所がある。TiO2光触媒表面に紫外線が調査されれば、水分子との接触角は5度以下に低まれて、水が完全に表面に広がってしまう超親水性現象が現れる。ここで、親水性とは、表面に水をかけた時に表面の水滴と表面との間の接触角が20度以下である場合であって、水の接触角が10度以下であれば超親水性効果が現れる。
【００５７】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記親水性流路は、１つ以上のブランチ（branch）流路に分かれ、前記ブランチ（branch）流路末端の有孔により分析サイト内の多孔性メンブレインと連結されることを特徴とする。複数のブランチ（branch）流路が存在する場合、分析サイト内のプローブが固定されたスポット（spot）の中央に位置したことが好ましい。前記親水性コーティングされた、分かれた流路（ブランチ流路）の個数はアレイサイズ(spotsの個数)が(３×２)である場合、３ないし６個であることが好ましい。
【００５８】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記分析サイトは、両側に前記多孔性メンブレインを乾燥させるための空気穴をさらに備えたことを特徴とする。前記空気穴は分析サイトの両側に位置し、ディスクの回転によって自動的に空気が吸入および排出されることにより前記多孔性メンブレインを乾燥させることができる。
【００５９】
本発明のＤＢＤにおいて、通常、前記流体移動は、バイオディスクの回転力よる遠心力と前記バルブの開閉によって制御される。しかし、前記分析サイト内の基質が多孔性メンブレインである場合、分析物質とプローブとの結合が多孔性メンブレインへの反応溶液の拡散（diffusion）により行われ、この際、拡散速度（diffusion rate）は、メンブレインの気孔サイズ（pore size）により決定される。もし、反応溶液をディスクの回転による遠心力により移動させると、拡散速度に変化が生じて分析物質とプローブの反応の一貫性のある再現の維持は難しくなる。かかる問題を解決するために、本発明は前記分析サイト直前のバルブ前（before）流路は疏水性流路であり、後（after）流路は親水性流路として構成し、前記分析サイトへの流体移動は遠心力によらず、直前バルブの開放と共に親水性流路と反応溶液との親水的な親和性(hydrophilicaffinity)により移動されることを特徴とする。ほとんどの反応溶液は親水性であるので、前記直前バルブの開放前には疏水性チャンバー流路に留まり、その後前記バルブの開放により親水性流路を介して前記分析サイトに流れ込むようになる。
【００６０】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記ＤＢＤの本体は、上部基質、中間基質、下部基質から構成されて、超音波融着またはUV(Ultra Violet)接着剤あるいは両面テープにより接着組み立てられ、一体の本体を形成することを特徴とする。
【００６１】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記バイオ物質は、DNA、オリゴヌクレオチド（oligonucleotide）、RNA、PNA、リガンド（ligand）、レセプター（receptor）、抗原、抗体またはタンパク質(Protein)から選択された１つ以上であることを特徴とする。
【００６２】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記チャンバーは、血または細胞またはRNAからDNAサンプルを備えるための少なくとも１つ以上のプレパレイションチャンバー(Preparation chamber)および／または、前記備えられたDNAサンプルをPCR(PolymerChain Reaction)増幅するための少なくとも１つ以上のPCRチャンバーおよび/または、前記PCR工程に応じて増幅されたDNAと混成化(hybridization)するための分析および診断用プローブ(probe)が基質上に固定化されている少なくとも１つ以上の混成化チャンバー(hybridizationchamber)および/または、洗浄工程に応じて生成された残がいを集めるためのトラッシュチャンバー(Trash chamber)から構成されたことを特徴とする。
【００６３】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記プレパレイションチャンバーには、セル(cell)を破ってDNAを抽出するための溶解バッファー（lysis buffer）溶液と、抽出されたDNAと親和力(affinity)を有する粒子あるいは強磁性体ビーズ(bead)が入っていることを特徴とする。
【００６４】
また、前記プレパレイションチャンバーは、粒子または強磁性体ビーズを使用せずに、セル(cell)を破ってDNAを抽出するための溶解バッファー（lysis buffer）溶液のみで構成され、バイオディスクの回転による遠心力によりDNAサンプルを備えることもできる。詳細に、（１）溶解バッファー（lysisbuffer）溶液により脂質を含んだ細胞の膜成分が破壊され、タンパク質と核酸が溶解される。（２）ここで、エチルアルコール（エタノール）を加えると、DNAとRNAが白い模様の沈殿物が再度抽出される。（３）エタノールにより沈殿されたDNAを獲得するために遠心分離を行うと、プレパレイションチャンバーの末にDNAが偏り、プレパレイションチャンバーのトラッシュチャンバー側にバルブの開放後にディスク回転により上層液をトラッシュチャンバーに流すことにより、セルの残がいは分離除去される。それから、プレパレイションチャンバーに沈殿バッファーを投入してDNAとミキシングした後、DNAの全体のボリューム（volume）を増加させてから、前記（３）の過程を３回程度繰り返す。（４）その後、PCRチャンバー側に連結バルブを開放し、PCRチャンバーにDNAを移動させる。
【００６５】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記PCRチャンバーは複数構成され、前記複数のPCRチャンバーそれぞれに相異なる種類のプライマーが入っているか、あるいは同一種類のプライマーが入っているか、または前記複数のPCRチャンバーそれぞれに複数のプライマーが入っていることを特徴とする。
【００６６】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記チャンバーは、血または細胞から血清(serum)サンプルまたは抗原ないし抗体を備えるための少なくとも１つのプレパレイションチャンバー(Preparationchamber)および/または、前記備えられた抗原ないし抗体と抗原-抗体反応を行うための免疫プローブ（immuno probe)が基質上に固定化されている少なくとも１つ以上の抗原-抗体反応チャンバー(Ag-Abreaction chamber)および/または、洗浄工程に応じて生成された残がいを集めるためのトラッシュチャンバー(Trash chamber)から構成されたことを特徴とする。
【００６７】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記免疫プローブ（immuno probe)アレイは、AFP、PSA、CEA、CA19-9、CA125、CA15-3から構成された群のいずれか１つ以上の腫瘍マーカー(tumormarker)が基質に固定されたことを特徴とする。
【００６８】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記免疫プローブ（immuno probe)は、心筋症標識因子のMyoglobin、CK-MB、Troponin I (Tnl)、アルツハイマー(Alzheimer)疾患の特異マーカーのGS(GlutamineSynthetase)から構成された群のいずれか１つ以上であることを特徴とする。
【００６９】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記チャンバーは、血から血清(serum)あるいはヘモグロビン(hemoglobin)サンプルを備えるためのプレパレイション(Preparation)工程を含むプレパレイションチャンバー(Preparationchamber)および/または、前記備えられたサンプル内の抗原ないしグルコース（glucose）ないしHbA1cと反応するためのanti-HbA1c(糖化血色素)抗体あるいはグルコース（Glucose）抗体が分析サイトに固定されている少なくとも１つ以上の抗原-抗体反応チャンバー(Ag-Abreaction chamber)および/または、洗浄工程に応じて生成された残がいを集めるためのトラッシュチャンバー(Trash chamber)から構成されたことを特徴とする。この場合分析サイトのカラー(色)を検知するイメージセンサーよりHbA1cの量あるいはグルコース（Glucose）量を測定し、総ヘモグロビン量はヘモグロビン色の強度で測定することにより糖尿病の診断を行うことができる。
【００７０】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記プレパレイションチャンバーは赤血球を破って、ヘモグロビンを抽出するためのRBC(Red Blood Cell) 溶解バッファー（lysis buffer）溶液をさらに備えたことを特徴とする。
【００７１】
本発明のＤＢＤにおいて、前記プレパレイションチャンバーは、ろ過用のフィルタを用いて血清サンプルを備えることもできるが、好ましくは、バイオディスクの回転により発生した遠心力によって血清サンプルを備えることを特徴とする。この場合、プレパレイションチャンバーの模様は、外周方向に底を有するビン模様であり、ビンの底から一定の高さ離れた位置（首の部分）にて次のチャンバーに連結される流路が形成される。したがって、ビン底に血餠が集まり、残りの血清のみ次のチャンバーに移動され得る。
【００７２】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記プレパレイションチャンバーは、遠心分離により血清分離を容易に行うために円錐型ビーカー(BEAKER CONICAL)あるいはプラスク(Flask)模様あるいは試験管(test tube)模様のチャンバーであることを特徴とし、前記形の首(neck)部分に次のチャンバーに連結される流路が形成されたことを特徴とする。この場合、遠心力により前記模様の下部空間（前記円錐型ビーカーあるいはフラスコの底）に血餠が集まり、血清の分離が容易になる。
【００７３】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、ラベル(label)標識された抗体（antibody）を保存するためのラベルチャンバーをさらに備えたことを特徴とする。ここで、前記ラベルは、抗体が結合された形態の発色用粒子として、金またはラテックス(latex)あるいは蛍光体あるいは酵素(またはenzymelinked antibody)あるいは放射能同位元素であることを特徴とする。前記ラベルが酵素である場合には前記酵素と反応するための基質を保存するための基質チャンバーをさらに備えることができる。
【００７４】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、サンプル注入の有無判別のために、前記プレパレイションチャンバー内にインピーダンス測定装置をさらに備えたことを特徴とし、前記インピーダンス測定装置は、櫛型アレイ（Interdigitated Array）電極によることを特徴とする。プレパレイションチャンバーには、適量の血（あるいはサンプル）を注入すべきであり、ユーザが血を注入しないままバイオディスクを動作してはいけない。この場合を予防するために、イメージセンサーでバイオディスクの動作開始の直前にプレパレイションチャンバーを観察し、適量のサンプルがプレパレイションチャンバーに注入完了された状態であるかをチェックすることができる。
【００７５】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記分析サイトは、免疫分析(immuno assay)と核酸プローブ(probe)分析とを同時に分析するために、角方向(angular direction)または距離方向(radialdirection)に免疫分析(immuno assay)セクターと核酸プローブ（probe）分析セクターとが分離していることを特徴とする。
【００７６】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記分析サイトは、光透過式の測定装置あるいは電気化学またはキャパシタンスおよびインピーダンス測定装置あるいはイメージセンサーあるいはバイオピット探知装置を含む切替器に結合された探知装置(detector)により読み取られることを特徴とする。本発明のＤＢＤは非光学(non-optical)バイオディスクあるいは光学バイオディスクを含む。
【００７７】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記光透過率の測定装置は、分析サイト内の拘束信号要素および離脱信号要素にレーザービームを入射されるレーザービーム装置(光送信部)と、これら信号要素の間の差等的な光透過信号を探知する光学探知機(光受信部)から構成されたことを特徴とする。この場合、光送信部、または光送信部および光受信部はＤＢＤ外部の、例えばスライダー上の探知装置に位置することができる。
【００７８】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記少なくとも１つ以上の光学探知機(光受信部)が前記複数の分析サイトに一対一に対応し、ＤＢＤ上において円周方向にアレイ状で集積化配列されるか、前記少なくとも１つ以上のレーザー発生装置(光送信部)と１つ以上の光学探知機(光受信部)とが前記複数の分析サイトに一対一に対応し、ＤＢＤ上において円周方向にアレイ状で集積化配列されたことを特徴とする。前者の場合、光学探知機が分析サイト内に一層近接しているので受信感度が良い。後者の場合は、ディスクの回転することなく、非走査(non-scanning)方式で前記分析サイトを読み取ることを特徴とする。本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記分析サイトの拘束信号要素が蛍光体あるいは放射能同位元素標識されている場合に、前記レーザー発生装置により励起(laserinduced)された拘束信号要素の探知をイメージセンサーが読み取ることを特徴とする。
【００７９】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記電気化学の探知装置、あるいはキャパシタンスおよびインピーダンス測定装置は、前記分析サイトの基質上に配置された櫛型アレイ(interdigitated array)電極と拘束信号要素の末端部にHRP(HorseRadish Peroxidase)および/または酵素および／または金属球の付着されたプローブから形成されたことを特徴とする。また、前記櫛型アレイ（InterdigitatedArray）電極を使用した電気化学探知装置、キャパシタンスおよびインピーダンス測定装置は、電圧発生および電流測定あるいは周波数発生装置あるいは酸化還元反応により具現されることを特徴とする。
【００８０】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましく前記櫛型アレイ（Interdigitated Array）電極を使用した電気化学探知装置、キャパシタンスおよびインピーダンス測定装置の電圧発生および電流測定あるいは周波数発生あるいは酸化還元反応を制御して読み取るための無線RFICおよび、前記無線RF ICに電気を供給するための誘導コイルとコンデンサをさらに備えて、読み取り結果を外部の中央制御装置あるいは保存装置あるいは入出力装置に無線送信することを特徴とする。
【００８１】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記櫛型アレイ（Interdigitated Array）電極を使用した電気化学探知装置、キャパシタンスおよびインピーダンス測定装置の電圧発生および電流測定あるいは周波数発生あるいは酸化還元反応を制御して読み取るためのＤＢＤドライバとの接触式インターフェースを備えたことを特徴とする。本発明において、前記接触式インターフェースはスプリングピン(spring pin)であることが好ましい。
【００８２】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記櫛型アレイ（Interdigitated Array）電極は、多孔性メンブレイン(membrane)上に導体物質の表面コーティングにより具現されることを特徴とする。導体物質として金または銅などがあり、最も好ましくは、金コーティングがある。
【００８３】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記分析サイトは、多孔性メンブレイン(membrane)上に抗原あるいは抗体またはDNAキャプチャープローブ（capture probe）あるいはオリゴヌクレオチド（oligonucleotide）がアレイ状に配置されていたり、前記多孔性メンブレイン上に櫛型アレイ（InterdigitatedArray）電極が表面コーティングされ、櫛型アレイ（Interdigitated Array）電極間の空間に抗原あるいは抗体またはDNAキャプチャープローブ（captureprobe）あるいはオリゴヌクレオチド（oligonucleotide）がアレイ状に配置されたことを特徴とし、前記多孔性メンブレインはNC(NitroCellulose)あるいはナイロンメンブレインもしくはナノチューブであることが好ましい。
【００８４】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記イメージセンサーは、前記分析サイト内のプローブに結合されたラベル(発色粒子)を撮影してイメージ情報を獲得することを特徴とする。
【００８５】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記発色粒子は、レーザー発生装置より励起(excitation)され、この時に前記イメージセンサーによって分析サイトに対するイメージ情報が獲得されることを特徴とする。
【００８６】
前記イメージセンサーは、前記分析サイト内のプローブに結合されたラベル(発色粒子)を撮影するための蛍光フィルタが搭載されたか搭載されていないCCD(Charge Coupled Device)あるいはCMOSセンサーなどで構成され得る。図３の図面符号103bがイメージセンサーである場合には、BOPMにマウント（mount）されたイメージセンサーとして、CIS(焦点距離が非常に短いセンサーである)あるいは焦点距離が短いイメージセンサーである。したがって、BOPMに装着して近接距離でディスク上の分析サイト（assaysite）の読み取りが可能となる。これとは異なって、図５の図面符号１４４がイメージセンサーである場合には、１４０(メインボード)に装着されたイメージセンサーとして、ディスク内の分析サイト（assaysite）の蛍光ラベルを測定するためにはレーザー（laser）１０７で蛍光ラベルを励起（excitation）させてから、発光する蛍光をイメージセンサーで測定する。この場合、イメージセンサーの前端には蛍光フィルタをはじめとする各種のレンズが搭載される。すなわち、焦点距離が遠くならざるを得ず、BOPMに装着して焦点距離を確保するのが難しいことから、ディスクから遠く離れたメインボード１４０にイメージセンサー１４４を設置することが適する。
【００８７】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記拘束信号要素および離脱信号要素によって発生したバイオピットを読み取るためのバイオピット探知装置は、STM (Scanning Tunneling Microscope)、AFM(Atomic Force Microscope)、カンチレバー（cantilever）AFM、MFM(Magnetic Force Microscope)、SNOM(Scanning Near-field Optical Microscope)のいずれか１つであることを特徴とする。
【００８８】
1981年Binnigによって開発されたSPM (Scanning Probe Microscope)の最初形態であるSTM(ScanningTunneling Microscope)は、微視世界で起きる電子の量子力学的トンネル効果を利用したのである。探針と試料との間隔を非常に小さく維持しながら、小さい電圧差(millivolts〜数volts)を付加すれば量子力学的に説明される電子トンネル現象が生じるのに数十ピコアンペアからナノアンペアに達するまで、このトンネルの電流を測定することによって試料の物質的な特性を分析することがSTMの基本原理であり、これは当業者であれば公知の技術である。
【００８９】
STMが探針と試料との間の電流を利用して微細構造の物性を測定する一方、両者との間の原子単位の力を利用したのがAFMである。1986年Binnig、Quate、Gerberによって開発されたAFMは、原子単位の力によるカンチレバー（cantilever）の曲げを利用して物性を測定しつつ、初期には曲げ現状の測定のためにSTM原理が利用されたこととは相違に、現在には光学レバー（opticallever）技術が一般的である。すなわち、カンチレバー（cantilever）の曲げによってチップ上で反射するレーザー光が相異なる光ダイオードにより検知されることを利用する。この時、カンチレバー（cantilever）の小さい変位に対しては、Hook's法則を満足するという仮定の下でチップと試料間の力を測定することになる。最近には、カンチレバー（cantilever）にピエゾ抵抗（piezoresistive）薄膜を蒸着させてカンチレバー（cantilever）が曲がる程度を抵抗の変化で読みだすことによって、光学系を使わない特徴を有しており、これは当該業者にとって公知の技術である。
【００９０】
初期に顕微鏡の形態であった光学顕微鏡の最も大きい限界は光の波長による解像度であった。Rayleigh Criterionによれば、二つの構造の区別は最小限にした構造のAiry functionのマキシウム（maximum）が他方の１つのミニマム（minimum）に属しているこそ可能で、したがって光学顕微鏡において解像度はいつも波長の半分大きさより大きく、可視光線の場合は波長が488nmであるので、これにともなう解像度は250nmに留まった。しかし、1928年SyngeによってRayleighの解像度の限界を克服できる方法が提示されたが、これは試料とアパーチャー（aperture）との間の距離を調整することであった。すなわち、試料とアパーチャー（aperture）との間の距離をアパーチャー（aperture）の半径より小さい距離だけ近接させれば、光が散乱される以前に試料に接触し作用するので、アパーチャー（aperture）の半径と試料間の距離により解像度を高めることができ、これを利用したのがscanningnear-field optical microscope(SNOM)であり、これは当業者にとって公知の技術である。
【００９１】
物質の磁気的な特性の研究および観察において最も広範囲に使われるMFM (Magnetic Force Microscope)は、シリコン（silicon）探針に強磁性体をコーティングして試料に存在する磁場が探針の磁気モーメントと作用する力を利用する。磁気力によるカンチレバー（cantilever）の曲げを利用することで、一歩進んで、より大きい解像度を獲得するためには圧電要素によってカンチレバー（cantilever）を固有振動数(約100kHz)にスキャン（canning）して、試料の磁気的な性質と磁気化された探針の相互作用による固有振動数の変化を持って試料の磁気的な性質に対する情報を獲得することができ、これは当該者にとって公知の技術である。
【００９２】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記ＤＢＤは、ＤＢＤプロトコル、分析アルゴリズム、読み取るための標準制御値、あるいは分析サイト(site)に対する位置情報、生物情系譜学情報、自己診断(self diagonasis)に関した情報、あるいは装置ドライバソフトウェアおよび臨床分析のための患者教育情報、診断結果に従った専門医師および病院と遠隔に接続できるウェブサイトと、各種のリンクあるいは個人暗号化情報を保存するためのメモリあるいは保存手段、または無線RFICをさらに備えたことを特徴とする。
【００９３】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記探知装置によって獲得された分析サイトに対する読み取り結果を、無線インターフェースを介して外部の中央制御装置あるいは保存装置または入出力装置に伝送するための無線RF ICをさらに備えたことを特徴とする。
【００９４】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記無線RF ICは、外部の無線電波によりＤＢＤ内に内蔵された前記誘導コイルを感応させ、十分な量の電気を生産しコンデンサに保存することを特徴とする。
【００９５】
本発明の他の実施形態によると、本発明にかかるＤＢＤを上置きするためのターンテーブルと、前記ＤＢＤを回転させるためのスピンドル(spindle)モーターと、前記ＤＢＤ内の分析サイトを読み取るための探知装置と前記ＤＢＤのバルブ開閉を制御するための永久磁石を搭載したスライダーと、前記スライダーの移動制御のための摺動(slide)モーターと、前記各部を制御するための中央制御装置と、ＤＢＤドライバを保持している本体と、を含むことを特徴とするＤＢＤドライバ装置を提供する。
【００９６】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記探知装置は、光透過率の測定装置、電気化学探知装置、キャパシタンスおよびインピーダンス測定装置、イメージセンサーあるいはバイオピット探知装置のうち選択されることを特徴とする。
【００９７】
前記探知装置が光透過率の測定装置である場合には、スライダー上に光送信部のみがあるか光送信部および光受信部の両方があることができ、電気化学探知装置、キャパシタンスおよびインピーダンス測定装置の場合には櫛型アレイ（Interdigitated Array）電極はＤＢＤ内の分析サイトにあり、制御および変換装置のみがスライダー上にあることができる。
【００９８】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記分析サイトの蛍光および放射能同位元素標識された拘束信号要素を読み取るためのイメージセンサーおよびレーザー発生装置を含む切替器と組み合わされた探知装置を備えたことを特徴とする。
【００９９】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記分析サイトの発色粒子標識された拘束信号要素を読み取るためのイメージセンサーおよび発光LEDを含む切替器と組み合わされた探知装置を備えたことを特徴とする。
【０１００】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記イメージセンサーは、ピクセル(pixel)単位で光量をセンシングするラインイメージセンサー（line image sensor）を使用することを特徴とする。
【０１０１】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記ラインイメージセンサー（line image sensor）は、線形センサーアレイ(linear sensor array)あるいはCIS(Contact ImageSensor)であることを特徴とする。
【０１０２】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記ラインイメージセンサー（line image sensor）は、照明(light exposure)のための波長500nm〜800nmのLED(lightemission diode)および光学レンズをさらに備え、前記ラインイメージセンサー（line image sensor）周辺に配置されていることを特徴とする。
【０１０３】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記ラインイメージセンサー（line image sensor）は、分析サイトの２次元イメージ情報を獲得するために前記スライダーを移動させることを特徴とする。
【０１０４】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、通常の光学ディスク(例えば音楽CD、CD-R、ゲームCD、DVDなど)を読み取るための光ピックアップ装置(CDあるいはDVD reader)をさらに備えたことを特徴とする。
【０１０５】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記スライダーは、前記分析サイトを読み取るための探知装置と、通常の光ピックアップ装置(CDあるいはDVD disk reader)とを共にモジュール化したバイオ光ピックアップモジュール(BOPM)装置を搭載したことを特徴とする。
【０１０６】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記バイオ光ピックアップモジュール(BOPM)装置と、前記移動可能な永久磁石が前記スライダー上に配置設計されて摺動(slide)モーターにより移動制御されることを特徴とする。
【０１０７】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記スライダーは、ワーム(worm)ギアによって摺動(slide)モーターに連結されて移動制御されることを特徴とする。
【０１０８】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記BOPMは、前記ＤＢＤ内の分析サイトを読み取るための探知装置に求められる制御信号を供給したり読み取るための接触式インターフェース手段をさらに含むことを特徴とする。前記接触式インターフェース手段がさらに求められる場合は、光受信部がＤＢＤにある光透過率の測定装置あるいは櫛型アレイ（InterdigitatedArray）電極がＤＢＤにある電気化学探知装置、あるいはキャパシタンスおよびインピーダンス測定装置である場合などである。
【０１０９】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記ＤＢＤ内の流体移動は、ディスクの回転を中止したままスライダー上の永久磁石の該当有孔中心からの早い接近と離脱を繰り返す「ポンプ(pumping)流体移動」により行われることを特徴とする。
【０１１０】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記ポンプ(pumping)流体移動は、「放射方向(radial)バルブの探索過程」と「方位角方向(azimuthal)バルブの探索過程」が先に行われた後に行われることを特徴とする。
【０１１１】
前記「放射方向(radial)バルブの探索過程」はスライダーの移動によって、また、「方位角方向(azimuthal)バルブの探索過程」はディスクの回転によって行われる。「方位角方向(azimuthal)バルブの探索過程」の一例は、少ない回転力(torque)によるディスクの短期輪作（shortrotation）の繰り返し動作によって行われる。 数回の短期輪作（short rotation）を試みる間に有孔の中心に位置した超小型ビーズとその下側の移動可能な永久磁石とが接点する場合は、これら両方間の強い引力(attraction)によりディスクの短期輪作（shortrotation）は阻止され、即座でディスクは止まるようになる。好ましくは、前記短期輪作（short rotation）の角度は10度から20度の間が好ましく、20度の場合は18番の短期輪作（shortrotation）として方位角方向(azimuthal)バルブの探索過程が完了される。更なる一実施の形態は、探したい方位角位置のＤＢＤ上側に永久磁石を設置することで、前記「方位角方向(azimuthal)バルブの探索過程」をそのまま適用し、探したい方位角の位置でディスク停止を図ることができる。すなわち、数回の短期輪作（shortrotation）を試みる間にＤＢＤ上の上側に位置した永久磁石とＤＢＤの下側に位置した移動可能な永久磁石とが一致した場合に、両方の強い引力(attraction)によりディスクの短期輪作（shortrotation）は阻止され、即座でディスクは中止され、これを「方位角方向(azimuthal)探索過程」と称する。
【０１１２】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記ＤＢＤ内の流体移動は、ディスクの回転による遠心力とディスクの回転中において前記スライダー上に設置された永久磁石と該当バルブの有孔とが一致する時ごとに繰り返してバルブが開放される「パルスバルブ(pulse valve)」動作により行われることを特徴とする。
【０１１３】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、中央制御装置および保存または入出力装置が設計されている回路基板が前記ＤＢＤドライブ本体に繋ぎ締結されており、前記中央制御装置は前記ＤＢＤの回転または停止時にスピンドル(spindle)モーターを回転停止させるだけでなく、前記ＤＢＤのバルブおよび分析サイトを読み取るための装置を移動制御するための摺動(slide)モーターを回転停止させることを特徴とする。
【０１１４】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記入出力装置は、USB(Universal Serial Bus)あるいはIEEE1394またはATAPIあるいはインターネット通信規格を有することを特徴とする。
【０１１５】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記ＤＢＤ上の無線RF ICに電源を供給するための無線電波発生部をさらに備えることを特徴とする。前記無線電波発生部による電波はフレミングの法則に基づいて、ＤＢＤの無線RFIC内に内蔵された前記誘導コイルを感応させ、十分な量の電気を生産してコンデンサに保存される。
【０１１６】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記ＤＢＤドライバ装置にローディング(loading)されたディスクが通常の音楽CD、CD-R、ゲームCD、DVDなどの光学ディスクであるか、ＤＢＤであるかを読み取るためのバイオディスク検知(Bio-DiscDetection)手段をさらに備えたことを特徴とする。
【０１１７】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記光ピックアップ装置がＤＢＤ上の特定位置にグルーブパターン(groove pattern)あるいはデータパターンを読み取って現在のＤＢＤドライバにローディング(loading)されたディスクがＤＢＤであることを中央制御装置に認識させることを特徴とする。
【０１１８】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記中央制御装置は、通常の光学ディスク(例えば音楽CD、CD-R、ゲームCD、DVDなど)であるかＤＢＤであるかを読み取って、通常の光学ディスクであれば、ディスクから読み取った内容を前記光ピックアップ装置から保存装置または出力装置に伝送したり、使用すべき内容を光ピックアップ装置に伝送して、読み取り／書き込み（Read/Write）に必要な各種の制御信号を前記各部に提供するなどの光学ディスクのための通常動作を行い、ＤＢＤであれば、ＤＢＤを制御するための各種の制御命令信号を前記バイオ光ピックアップモジュール(BOPM)装置あるいは無線RFICに伝送することを特徴とする。
【０１１９】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、ＤＢＤのローディング(loading)時点において、ＤＢＤ上の非接触インターフェース、または無線RF ICを介して前記中央制御装置にＤＢＤが新たにローディングされたことを無線送信するよう行うことによって、現在のＤＢＤドライバにローディング(loading)されたディスクがＤＢＤであることを中央制御装置に認識させることを特徴とする。
【０１２０】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記プレパレイションチャンバーにサンプルの未注入のままＤＢＤがローディングされた場合、イジェクト（eject）されたり警告メッセージをユーザに伝送することを特徴とする。
【０１２１】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、サンプルの診断中または分析中に、ユーザによるＤＢＤドライバからＤＢＤのイジェクト(un-loading)あるいはストップ（stop）の要求があった時、ＤＢＤドライバは無視したまま分析および診断を進行しつつ、選択事項として警告メッセージ(warningmessage)をユーザに通知するかパスワードを要求し、パスワードが正確な場合のみユーザのイジェクト(un-loading)あるいはストップ要求を受け入れることを特徴とする。
【０１２２】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、現在にローディング(loading)されたＤＢＤが数回使用したディスクであるかに対する情報および有効期間の情報および診断できる病気種類などに対する情報を提供することのできるＤＢＤ情報提供手段をさらに備え、ＤＢＤがローディング(loading)される時ごとにユーザへ前記情報を提供できるようにすることを特徴とする。
【０１２３】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記分析サイトによる読み取り結果を履歴管理する統計ソフトウェアおよび保存手段をさらに備えることによって定期的な追跡診断に対する情報をユーザに提供することを特徴とする。これは、分析サイト内のプローブが腫瘍マーカーである場合に有利である。
【０１２４】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記探知装置による信号強度を測定し、音声、陽性あるいは危険群の有無、または数値を算出するためのソフトウェアをさらに備えたことを特徴する。たとえば、イメージセンサーである場合には、発色用粒子に対するイメージ情報を分析して発色強度を測定する。
【０１２５】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記ＤＢＤドライバ装置は、通常の光学ディスク再生のための再生および探索ボタンおよび停止ボタンと、現在にローディングされたディスクがＤＢＤであることを表わす発光ダイオード(LED)を備えたことを特徴とする。
【０１２６】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記ＤＢＤドライバ装置は、液晶表示装置またはモニター表示装置を備え、ＤＢＤドライバ装置の主な工程(プレパレイション工程、PCR工程、混成化反応工程あるいは抗原-抗体反応)と、段階にともなう進行率をパーセント(%)あるいはバーグラフ(bargraph)、パイ グラフ(pie graph)の形式で表示することを特徴とする。
【０１２７】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記ＤＢＤドライバを保持している本体は、ＤＢＤのトップ(top)ローディングまたはフロント(front)ローディングを許容することを特徴とする。
【０１２８】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記ＤＢＤドライバは、複数のＤＢＤを一度にローディングできる複数のターンテーブルを備えたことを特徴とする。
【０１２９】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記ＤＢＤドライバは、一方にはＤＢＤをＤＢＤドライバにローディングして診断を行い、他方にはＤＶＤディスクをローディングして映画を見ることができるダブルデッキ(double deck)ドライバであることを特徴とする。
【０１３０】
本発明のＤＢＤドライバ装置において、好ましくは、前記ＤＢＤドライバは、一方にはＤＢＤドライバ、他方はＶＣＲ(Video Cassette Recorder)であるコンボドライバであることを特徴とする。これによって、診断する間に映画を同時にみることができる。
【０１３１】
本発明の他の実施形態によると、本発明は、血または細胞あるいはRNAからDNAサンプルを備えるためのプレパレイション(Preparation)工程段階と、備えられたDNAサンプルを増幅するためのPCR工程段階と、前記PCR工程に基づいて獲得されたDNAを分析サイトに固定化されたり固定化手段により固定化できる分析および診断用プローブ(probe)と混成化するための混成化(hybridization)工程段階と、分析サイト内の混成化反応結果を光透過率の測定装置、電気化学、キャパシタンスあるいはインピーダンス測定装置またはイメージセンサーあるいはバイオピット探知装置を含む切替器と組み合わされた探知機によって読み取る段階、とを含むことを特徴とするＤＢＤを利用した核酸分析方法を提供する。
【０１３２】
本発明の核酸分析方法において、好ましくは、前記プレパレイション工程は血（blood）を前記プレパレイションチャンバーに設置されたサンプル注入口を介して注入する段階と、セル（cell）から抽出されたDNAを前記強磁性体ビーズに付着させるためのインキュベーション（incubation）段階と、前記強磁性体ビーズを定置させてから、徐々にＤＢＤを回転しつつ、セル(cell)が破壊される時に生じた残がい(debris)をトラッシュチャンバーに洗い流す段階と、前記強磁性体ビーズ(bead)についているDNAを離脱あるいは再懸濁（resuspension）させる段階と、を含むことを特徴とする。
【０１３３】
さらに、前記プレパレイション工程には、血（blood）を前記プレパレイションチャンバーに設置されたサンプル注入口を介して注入する段階と、セル（cell）から抽出されたDNAを前記バイオディスクによる遠心分離によってDNAを分離する段階を含むことを特徴とする。その一例として、セルの溶解のために、硫酸ドデシル（SDS：dodecylsulfate）という試薬を入れるが、このSDSは、洗剤のようなもので、界面活性剤とも呼ばれる。このようにすると、脂質を含んだ細胞の膜成分が破壊され、タンパク質と核酸が溶解し始める。このとき、フェノール（phenol）という試薬を入れるが、フェノールは、タンパク質を変性させる作用を有する。その後、遠心分離あるいはDNAと親和力（affinity）を有する強磁性体ビーズによりDNA、RNAを含んだ核酸を獲得することができる。
【０１３４】
本発明の核酸分析方法において、好ましくは、前記プレパレイション工程に基づいて獲得されたDNAを前記PCRチャンバーに移動させる段階と、前記PCRチャンバーへのDNA移動が完了された後、PCRチャンバー内に内蔵されているヒーターと温度センサーを利用してPCRサイクル（cycle）を数回繰り返してDNAを増幅させる段階と、を含むことを特徴とする。
【０１３５】
本発明の核酸分析方法において、好ましくは、前記PCR工程の後に、DNAseをPCRチャンバーに流入させる段階と、高温で加熱しDNAseの機能を停止(インキュベーション停止)および一本鎖のDNAを作る段階(denaturingstep)と、を含むフラグメンテーション（fragmentation）工程をさらに含むことを特徴とする。
【０１３６】
本発明の核酸分析方法において、好ましくは、前記複数のPCRチャンバーごとに一対一に対応した独立したヒーター(独立したインキュベーション時間)を置いてフラグメンテーション（fragmentation）することによって、相異なる長さを有するDNAのフラグメンテーション（fragmentation）が可能になることを特徴とする。
【０１３７】
本発明の更なる実施形態によると、本発明は、ＤＢＤを高速回転しつつ、遠心分離により血から血清ないし抗原を分離する段階と、前記分離した抗原をラベルチャンバーに流入させた後、抗原とラベル標識された抗体（antibody）との間に「ラベル-抗原の結合体」を形成するよう1〜2分の間にインキュベーションする段階と、前記「ラベル-抗原の結合体」を前記分析サイト内に移動させる段階と、
ＤＢＤを停滞状態で培養して、前記「ラベル-抗原の結合体」とキャプチャー抗体（capture antibody）との間に抗原-抗体反応が起きるように培養する段階と、洗浄バッファー（washingbuffer）を添加して分析サイトを洗浄する段階と、選択事項でとして光透過率の測定装置、電気化学、キャパシタンスあるいはインピーダンス測定装置またはイメージセンサーあるいはバイオピット探知装置を含む切替器と組み合わされた探知機により分析サイトを読み取る段階と、を含むことを特徴とするＤＢＤを利用した免疫分析方法を提供する。
【０１３８】
本発明の更なる実施形態によると、血から血清ないしヘモグロビンを備える段階と、前記備えられた抗原をラベルチャンバーに流入させてから抗原とラベル標識された抗体（antibody）との間に「ラベル-抗原の結合体」を形成するよう1〜2分の間にインキュベーションする段階と、前記「ラベル-抗原の結合体」を前記分析サイト内に移動させる段階と、ＤＢＤを停滞状態で培養し、前記「ラベル-抗原の結合体」とキャプチャー抗体（captureantibody）との間に抗原-抗体反応が起きるよう培養する段階と、洗浄バッファー（washing buffer）を添加して分析サイトを洗浄する段階と、選択事項として光透過率の測定装置、電気化学、キャパシタンスあるいはインピーダンス測定装置またはイメージセンサーあるいはバイオピット探知装置を含む切替器と組み合わされた探知機により分析サイトを読み取る段階と、を含むことを特徴とする糖尿診断および血糖分析を行うためにＤＢＤを利用した免疫分析方法を提供する。
【０１３９】
本発明の分析方法において、好ましくは、前記読み取り段階の前に分析サイトの洗浄(cleaning)段階と乾燥(drying)段階をさらに含むことを特徴とする。
【０１４０】
本発明の分析方法において、好ましくは、前記インキュベーションする段階または培養する段階あるいは混成化する段階あるいは抗原-抗体反応の間に振動ミキシング(warbling mixing)段階をさらに有することを特徴とする。
【０１４１】
本発明の分析方法において、好ましくは、前記「ラベル-抗原の結合体」あるいはDNAを前記分析サイト内に移動させる段階は、前記分析サイト直前のバルブを開放すると共に遠心力によらず、親水性流路の親水的な親和性(hydrophilicaffinity)により「ラベル-抗原の結合体」あるいはDNAを移動させて、前記分析サイト内の多孔性メンブレインに「ラベル-抗原の結合体」あるいはDNAを流入させることを特徴とする。
【０１４２】
本発明の分析方法において、好ましくは、前記「ラベル-抗原の結合体」あるいはDNAと多孔性メンブレイン上のキャプチャープローブ（capture probe）との間に抗原-抗体ないし混成化反応が起きるように培養する段階の後に、ディスクを高速回転することにより多孔性メンブレインを乾燥させる乾燥段階をさらに含むことを特徴とする。
【０１４３】
本発明の分析方法において、好ましくは、前記乾燥段階の後に、前記分析サイト直前のバルブを開放して親水性流路の親水的な親和性(hydrophilic affinity)により洗浄バッファーを移動させ、前記分析サイト内の多孔性メンブレインに洗浄バッファーを流入させて分析サイトを洗浄することを特徴とする。
【０１４４】
本発明の分析方法において、好ましくは、前記洗浄段階の後に、ディスクを高速回転することにより多孔性メンブレインを乾燥させる乾燥段階をさらに含むことを特徴とする。
【０１４５】
本発明の分析方法において、好ましくは、前記読み取りに従った診断結果がコンピュータモニター上に表示されて、自動または手動で該当の専門医師とインターネット網を介して遠隔接続され、前記読み取りに従った診断結果および必要な時は問診データが医者に遠隔伝送されて医師の処方を待機する遠隔診断段階をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０１４６】
以上のように、本発明の光学あるいは非光学バイオディスクを利用したＤＢＤおよびＤＢＤドライバの装置および方法は、各種の診断分析装置、核酸混成分析装置および免疫学的検証などを含むラボオンチップ（Lab On a Chip）構成に適し、特にＤＢＤドライバ装置および方法はＤＢＤの読み取りだけでなく、通常の音楽CD、CD-R、ゲームCD、DVDなどのような通常の光学ディスクの読み取りおよび再生機能も兼ねていることから、コスト競争のみならず使用上において数多い便利性を提供する。また、バイオドライバ装置は、コンピュータに接続され既存のインターネット網を用いて遠隔診断を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１４７】
以下、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明の技術的な思想を容易に実施できる程度で詳説するために、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【０１４８】
本発明のＤＢＤ上に設置されたラボオンチップ（Lab On a Chip）の流体の流れ、または流量を制御するためのバルブは、ＤＢＤの上側に設置された永久磁石あるいは下側に設けられた移動可能な永久磁石によって形成された磁力で動く超小型ビーズ(microbead)をＤＢＤ内に具備し流路を開閉する。これは先出願された韓国内特許「超小型ビーズを利用した薄膜バルブ装置および制御方法」(10-2001-0031284)およびPCT出願「超小型ビーズを利用した薄膜バルブ装置および制御方法」(2002、05、31、PCT/KR02/01035)に詳細に例示されている。
【０１４９】
本発明の望ましい実施例において、前記超小型ビーズは、例えば磁石球(magnet ball)、強磁性体金属粒子、像磁性体粒子、反磁性体粒子、ステンレス金属球などのような物質を含む。また、前記超小型ビーズは、固体金属であるかプラスチック、ガラスビーズ等から形成され得ると共に、その上に金属コーティングまたはシリコンゴム（siliconrubber）のようなゴムクッション(Cushion)材料コーティングから形成される。さらに、金属球は合金であることもできる。また、前記超小型ビーズは、電荷を有することができ、この時に電磁石の代わりにＤＢＤの上下面に配される電極板を使用する。電極板に加えられた電圧の方向に応じて電荷を有するビーズが有孔を開閉する。前記超小型ビーズの直径は1μｍないし1ｍｍ範囲内にあって、望ましくは１００μｍないし５００μｍが適している。前記ビーズの大きさが大きくなれば接触面は増加し、開閉に対する信頼度は増加する。また、本発明では、前記超小型ビーズは球形であるが、薄膜型円柱の永久磁石または薄膜型四角形の永久磁石であることが好ましい。前記薄膜型の永久磁石厚さは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであることが好ましい。
【０１５０】
図１および図２は、ＤＢＤ１００の中に設置された薄膜型円柱の永久磁石を利用したバルブ装置を示すＤＢＤ断面の一例である。
【０１５１】
前記ＤＢＤ１００は、上部基質１、中間基質２、下部基質３からなり、それぞれの射出整形工程の間に基質表面に流体が流れることのできる流路(channel)およびバッファー(buffer)溶液を保存できるチャンバー(chamber)と、前記流路を連結させる有孔を複数形成している。これは互いに密着付着して、１つのＤＢＤ１００本体を形成する。
【０１５２】
図１は、前記薄膜型の円柱永久磁石７０ａにより有孔１０が詰まって、流路１６ａが遮断された場合であり、図２は、有孔１０がオープンされ流路１６ａが連結された場合を示している。図１で示すように有孔１０を閉じて流路を遮断させようとする場合、下側の永久磁石５ａを有孔の中心で離脱させると、上側の永久磁石４ａにより薄膜型の円柱永久磁石７０ａが上方に引っ張られて、有孔１０は閉じられる。即ち、上側の永久磁石４ａと薄膜型の円柱永久磁石７０ａとの間には引力が発生しバルブが閉鎖される。その一方、図２で示すように有孔１０をオープンし前記流路を連結させれば下側に移動可能な永久磁石５ａを前記有孔の中心に移動させると、薄膜型の円柱永久磁石７０ａを下方に引っ張るようになる。つまり、下側の永久磁石５ａと薄膜型の円柱永久磁石７０ａとの間には引力が、上側の永久磁石４ａと薄膜型の円柱永久磁石７０ａとの間の引力より強力であので、バルブが開放される。これは、下側の永久磁石５ａを上側の永久磁石４ａより強力に設計することで可能になる。
【０１５３】
本発明の永久磁石５aは、移動可能な永久磁石が好ましい。また、本発明は流体移動のため、ディスクに狭い流路(channel)１６ａが形成されていることから、流体が圧力を受けず円滑に流路に流れるべく排気口１２ａ、１２ｂ、１２ｃが上部基質１に形成されている。
【０１５４】
図３は、分析に必要な種々のバッファー溶液を保存し、多様な化学工程を行うためのチャンバー(chamber)と処理された流体、およびバッファー溶液を移動させるための流路、この流路の開閉を制御するための前記バルブ装置の含まれたラボオンチップ（LabOn a Chip）が配置されたＤＢＤ１００と、これを制御するためのＤＢＤドライバ装置の一実施の形態である。
【０１５５】
本発明のＤＢＤ１００は、プラスチック、ＰＭＭＡ（Polymethylmethacrylate）、ガラス、雲母（ｍｉｃａ）、シリカ（silica）、シリコンウェハーなどといった様々な材料から選択されることができる。しかし、プラスチックが経済的な理由、また加工の容易性のことで最も好ましい。使用可能なプラスチックではポリプロピレン（polypropylene）、ポリアクリル酸塩（polyacrylate）、ポリビニルアルコール（polyvinylalcohol）、ポリエチレン（polyethylene）、ポリメタクリル酸メチル（polymethylmethacrylate）、環状オレフィン共重合体（COC：CyclicOlefin Copolymer）、およびポリカーボネート（polycarbonate）がある。この中で、COCとポリプロピレンとポリカーボネートが好ましく、最も好ましくはポリカーボネートである。
【０１５６】
ＤＢＤ１００は、上部基質１と中間基質２および下部基質３から構成され、それぞれは射出整形の工程の間に基質表面に流体が流れることのできる前記流路(channel)およびバッファー(buffer)溶液を保存することができるチャンバー(chamber)と、前記流路を連結する有孔を複数形成している。
【０１５７】
これらは互いに密着付着して、１つのＤＢＤ１００本体を形成し、これは韓国内の特許出願「超小型ビーズを用いた薄膜バルブ装置および制御方法」 (2001年5月31日、10-2001-0031284)およびPCT出願「超小型ビーズを利用した薄膜バルブ装置および制御方法」(2002年5月31日、PCT/KR02/01035)に詳細に例示されている。
【０１５８】
ＤＢＤ１００は、上部基質１と中間基質２および下部基質３が積層によって形成されている。薄膜型の円柱磁石７０a、７０ｂ、７０ｃは、それぞれ永久磁石４a、４ｂ、４ｃと移動可能な永久電磁石５aから形成された磁力によって独立に開閉制御される。１２０はサンプルを注入するためのピペット（pipette）または注射器またはランセット（lancet）、あるいはサンプル注入手段を示し、１２１はサンプル注入口であり、１７０はディスク中心の孔隙を示し、図面符号１３０は血または細胞からＤＮＡサンプルまたはＲＮＡからR-T(ReverseTranscription:逆転写)によるＤＮＡサンプルを備えるためのプレパレイション(Preparation)工程を含むプレパレイションチャンバー(Preparationchamber)であり、１３１はＰＣＲ(Polymer Chain Reaction)工程を行うためのＰＣＲチャンバーであり、１３２は混成化(hybridization)工程のためのチャンバーで前記ＰＣＲ工程により増幅されたＤＮＡを分析および診断するためのキャプチャーローブ(captureprobe)がアレイ状で基質に付着している分析サイト(assay)であり、１３３は洗浄工程により生成された残がいを集めるためのトラッシュチャンバー(Trashchamber)である。図面符号２１１は、移動可能な永久磁石５aを搭載したスライダー（slider）であって、摺動モーター１０９と連結されて駆動制御される。
【０１５９】
図面符号１４０は、前記ＰＣＲ工程に必要なポリメラーゼ（polymerase）、プライマー（primer）を始めとする各種の酵素(enzyme)を有するバッファー溶液を含んでいるチャンバーであり、１４１、１４２および１４３は前記混成化工程に求められる各種の酵素を含んだチャンバーである。
【０１６０】
前記それぞれの工程(プレパレイション工程、ＰＣＲ工程、混成化工程、洗浄工程)の開始時点と終了時点でのバルブの開閉制御は、前記スライダー（slider）２１１上に設けられた永久磁石５aを該当バルブの有孔中心に移動することにより行われ、流体移動はディスクの回転力の遠心力による。
【０１６１】
図面符号１０３aは、通常の光学ディスク(CDあるいはDVD)の再生のために光ピックアップ装置であり、図面符号１０３bは、光透過率の測定装置、電気化学、キャパシタンスまたはインピーダンス測定装置あるいはイメージセンサーあるいはバイオピット探知装置であり、１０３aと１０３ｂはバイオ光ピックアップモジュール(BOPM)装置１０３を構成する。本発明において前記イメージセンサーは、ピクセル(pixel)単位で光量をセンシングするラインイメージセンサー（lineimage sensor）であることが好ましい。
【０１６２】
本発明において、前記ラインイメージセンサー（line image sensor）は線形センサーアレイ(linear sensor array)、あるいはCIS(ContactImage Sensor)であることが好ましい。
【０１６３】
本発明において、前記ラインイメージセンサー（line image sensor）の照明(light exposure)のための波長500nm〜800nmのLED(lightemission diode)をさらに備えてラインイメージセンサーの周辺に配置されBOPM１０３を構成することを特徴とする。
【０１６４】
本発明において、前記ラインイメージセンサー（line image sensor）を備えたBOPM１０３が分析サイトの２次元イメージ情報を獲得する前記スライダー(slider)２１１を移動させることを特徴とする。
【０１６５】
図面符号２４０と２４１はスライダー２１１に配置され、ＤＢＤ１００とBOPM１０３との間の接触式インターフェース手段を提供する。
【０１６６】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、前記接触式インターフェース手段２４０、２４１は前記櫛型アレイ（Interdigitated Array）電極を使用した電気化学探知装置、キャパシタンスおよびインピーダンス測定装置の電圧発生および電流測定あるいは周波数発生または酸化還元反応を制御し、読み取るための制御信号を発生することを特徴とする。
【０１６７】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、中央制御装置１０１は、分析サイト１３２の読み取りにおいて、バイオピット探知装置に必要な制御信号を発生することを特徴とする。
【０１６８】
図面符号１１０ｂは、スライダー２１１上のBOPM１０３および接触式インターフェース手段２４０、２４１に必要な各種の制御信号を接続するためのフレキシブルケーブル(flexiblecable)であって、ウェハー(wafer)あるいはハーネス（harness)１１０aを介して中央制御装置１０１と接続される。
【０１６９】
図面符号１８１は、ＤＢＤ１００を搭載するためのターンテーブル(turn table)であって、ディスクの中心孔隙１７０を介してターンテーブルにフロント（front)あるいはトップ（top）ローディングされる。
【０１７０】
図面符号１８８は、メモリ内蔵型の無線RF ICであって、ラボオンチップ（Lab On a Chip）のためのプロトコル、分析アルゴリズム、読み取りを行うための標準制御値、および分析サイトに対する位置情報、生物情報学(bioinformatics)情報、自己診断(selfdiagonasis)に関連する情報を有する。また、ＤＢＤドライバの装置ドライバソフトウェアおよび臨床分析のための患者教育情報を含むことで改造され得る。さらに、診断結果に基づく専門医師および病院と連携できるウェブサイトと様々なリンクを含むことができる。また、個人暗号化情報を保存することができることから、他人の使用を予防できる。
【０１７１】
前記無線RF IC１８８は、スマートICカードの形態であることが好ましい。無線RF IC１８８情報は、無線送受信を介して中央制御装置１０１に提供され、個人暗号化のため活用される。図面符号１１０は、無線RFIC１８８に電源供給を行うための無線電波発生部である。
【０１７２】
本発明のＤＢＤにおいて、好ましくは、無線RF IC１８８は、前記の櫛型アレイ（Interdigitated Array）電極を使用した電気化学探知装置、キャパシタンスおよびインピーダンス測定装置の電圧発生および電流測定あるいは周波数発生あるいは酸化還元反応を制御して読み取り結果を外部の中央制御装置１０１または保存装置あるいは入出力装置１１１へ無線送信することを特徴とする。
【０１７３】
図面符号２４０aおよび２４１aは、それぞれＤＢＤ１００上の前記分析サイトの読み取りに必要な接触式インターフェース部２４０、２４１に対する連結部であって、導体コーティングされており、前記接触式インターフェース部２４０、２４１と接続してＤＢＤ１００上への分析サイトに対する読み取りを行うための制御信号供給を行う。
【０１７４】
図４は、前記BOPM１０３、永久磁石５aおよび接触式インターフェース手段２４０、２４１が設置配置されたスライダー(slider)２１１の上からみた図面の一実施の形態である。スライダーは摺動モーター１０９軸に連結されたワーム(worm)ギア連結部１０９a、１０９ｂにより移動制御される。
【０１７５】
前記スライダーは、スライドアーム１０８a、１０８ｂをガイド(guide)としてお使用し、摺動される。スライドアーム１０８a、１０８ｂは、ねじ１１０a、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを介してＤＢＤドライバ本体に締結される。図面の１１０ｂは、フレキシブルケーブル(flexiblecable)であり、ウェハーあるいはハーネス１１０aを介して接続する。図面符号１８１は、前記のスピンドル(spindle)モーター１０２により回転するターンテーブルである。
【０１７６】
図５は、図３のＤＢＤ１００を制御駆動させるための、ＤＢＤドライバ装置の一実施の形態である。
【０１７７】
前記スライダー２１１上の接触式インターフェース手段２４０、２４１を介してＤＢＤ１００上の分析サイトの読み取りを行うための制御信号が接続供給されている。接触式インターフェース２４０、２４１の一方の末端部はスライダー２１１上に連結固定されており、他方の末端部は分析サイトを読み取る際に、スライダー２１１の移動制御に応じてＤＢＤ１００上に導電体で表面コーティングされている連結部２４０a、２４１aとそれぞれ密着接続されている。
【０１７８】
図面符号３００は、ＤＢＤドライバを保持している本体である。ＤＢＤドライブの下面には回路基板１４０がＤＢＤドライブ本体３００に繋ぎ締結されており、回路基板の上部にＤＢＤドライバを制御するための中央制御装置１０１および保存装置または入出力装置１１１が回路基板１４０上に配置設計されている。中央制御装置１０１は、ＤＢＤ１００の回転あるいは停止のためにスピンドル(spindle)モーター１０２を制御するだけでなく、摺動モーター１０９の制御に応じてスライダー２１１上に設計配置されたバイオ光ピックアップモジュール(BOPM)の移動を制御するのみならず、ＤＢＤのバルブの開閉を制御するために永久磁石５aの位置を移動させる。バルブの開放時、永久磁石５aは、ＤＢＤ１００の該当有孔の中心に近接していてＤＢＤに内蔵された薄膜型の円柱磁石に引力を効率よく発揮することができる。
【０１７９】
さらに、中央制御装置１０１は、現在、ＤＢＤドライバにローディング(loading)されたディスクが通常の光学ディスク(例えば音楽CD、CD-R、ゲームCD、DVDなど)であるかＤＢＤ１００であるかを判断し、通常の光学ディスクの場合、ディスクから読み込んだ内容を光ピックアップモジュール装置１０３aから保存装置または入出力装置１１１へ伝送するか、書き込むべき内容を光ピックアップ装置１０３aに伝送し、再生/記録(Read/Write)に必要な様々な制御信号を前記各部に提供するなどの光学ディスクのための通常動作を行い、ＤＢＤの場合、ラボオンチップ（LabOn a Chip）制御のための様々な制御命令信号を非接触インターフェース１０６により無線RF IC１８８を介して伝送する。
【０１８０】
前記制御命令が伝達された無線RF IC１８８は、ラボオンチップ（Lab On a Chip）を制御するための様々な制御信号を供給する。
【０１８１】
本発明において、好ましくは前記ＤＢＤドライバにローディング(loading)されたディスクが通常の音楽CD、CD-R、ゲームCD、DVDなどの光学ディスク（Optical Disc）であるか、ＤＢＤであるかを前記中央制御装置１０１が判断するためのＤＢＤ検知(Bio-DiscDetection)手段を更に備えている。
【０１８２】
本発明において、好ましくは、前記光ピックアップ装置がＤＢＤ１００上の特定位置にグルーブパターン(groove pattern)あるいはデータパターンを読み取って、現在のバイオドライバにローディング(loading)されたディスクがＤＢＤであることを中央制御装置１０１が認識できることを特徴としている。
【０１８３】
本発明において、好ましくは、ＤＢＤのローディング(loading)時点でＤＢＤ上の無線RF IC１８８を介して中央制御装置１０１にＤＢＤが新しくローディングされたことを無線送信することによって、現在のＤＢＤドライバにローディングされたディスクがＤＢＤであることを中央制御装置１０１が認識できるようにすることを特徴とする。
【０１８４】
前記ＤＢＤ１００上の光学、電気化学、キャパシタンスあるいはインピーダンス装置またはイメージセンサーあるいはバイオピット探知装置を含む切替器によって獲得された分析サイト１３２に対する読み取り結果を、スライダー２１１に接続されたフレキシブルケーブル（flexible cable）１１０ｂを介して中央制御装置１０１あるいは保存装置または入出力装置１１１に伝送するか、ＤＢＤ１００上に内蔵されている無線RFIC１８８によりＤＢＤ１００上の光学、電気化学、キャパシタンスあるいはインピーダンス装置を含む切替器によって獲得された分析サイト１３２に対する読み取り結果を、無線RFICにより外部の中央制御装置１０１または保存装置あるいは入出力装置１１１に伝送するか、回路基板１４０上に配置設計されたイメージセンサー１４４により獲得された分析サイトに対するイメージ情報を中央制御装置１０１あるいは保存装置または入出力装置１１１に伝送する。
【０１８５】
図面符号１０７はレーザー発生装置であって、蛍光体あるいは放射能同位元素標識された拘束信号要素を励起(excitation)させるために使用され、この時にイメージセンサー１４４により分析サイトに対するイメージ情報を獲得する。
【０１８６】
図６は光学装置を含んでいる切替器により前記分析サイトの読み取り方法を光透過式で具現した一実施の形態である。
【０１８７】
図６の左側はＤＢＤに拘束信号要素５５７が基質の表面上に残っている場合であり、右側は拘束信号要素５５７がほとんど離脱除去されて離脱信号要素を提供する場合を示している。
【０１８８】
光学分析読み取り装置９９a、９９ｂが前記拘束信号要素および離脱信号要素に入射されるレーザー発生装置（光送信部）９９aと、光の透過程度を探知する光受信部９９ｂにより備えられたことの一実施の形態である。図面符号５５５は、光受信部９９ｂを読み取るための透明開口部である。
【０１８９】
図７には分析サイト１３２に対する光透過率の測定において光受信部９９ｂを上部基質１に集積化させた一実施の形態が示されている。光学分析読み取り装置９９a、９９ｂが前記拘束信号要素および離脱信号要素に入射されるレーザービーム発生装置９９aと光透過率を探知する光受信部９９ｂからなる一実施の形態である。この場合、複数の分析サイトに対しては一対一に対応して、光受信部９９ｂがアレイ状で配列されている。このような配列方式は、通常の光ピックアップ装置１０３に１つの光送信部と１つの光受信部が共に光ピックアップ装置の形で集積されていることとは区別される。このような光ピックアップ装置は、加えられる分の光反射経路であるので、光経路(opticaltraveling path)が長くなり、光受信部の感度が落ちてしまうという短所がある。図７の左側の図はＤＢＤに拘束信号要素５５７が基質表上に残っている場合であり、右側の図は拘束信号要素５５７がほとんど離脱除去され離脱信号要素を提供する場合を示す。図面符号５５５は光受信部９９ｂを読み取るための透明開口部である。
【０１９０】
図８は光受信部９９ｂのアレイ(array)がＤＢＤの円周方向に向かって配列内蔵されたＤＢＤの一実施の形態である。ＤＢＤの回転により、ＤＢＤに内蔵された複数の分析サイトごとに一対一に対応した光受信部９９ｂにより順次読み取ることが可能である。
【０１９１】
図９ないし図１４は、ＤＢＤ１００に設けられた分析サイト１３２により発生した分析種の特異的信号の探知を基質７０１上に配置された櫛型アレイ(interdigitated array)電極７０２、７０３と、前記切断可能な信号要素の末端部に金属球４０あるいは酵素またはHRP(HorseRadishPeroxidase)４１が付着したプローブにより具現された電気化学探知装置、あるいはキャパシタンスおよびインピーダンス測定装置、あるいはバイオピット探知装置の一実施の形態である。また、既存の免疫クロマトグラフの技法(immunochromatographic reaction)に主に使われる抗原-抗体反応を用いた電気化学探知装置、またはキャパシタンスおよびインピーダンス測定装置あるいはバイオピット探知装置の一実施の形態である。基質７０１は、多孔性メンブレイン(membrane)上に櫛型アレイ電極が表面コーティングされたことが好ましく、前記多孔性メンブレインは、NC(NitroCellulose)またはナイロンメンブレイン、あるいは整列されたナノチューブ(nanotube)であることが好ましい。
【０１９２】
図９は、櫛型アレイ(interdigitated array)電極７０２、７０３により具現された電気化学探知機、またはキャパシタンスおよびインピーダンス測定装置の一実施の形態である。
【０１９３】
制御部６３からいずれの帯域幅を有する交流信号を櫛型アレイ電極の２つの端子７０４、７０５に加えて、周波数応答特性を測定することによりキャパシタンスおよびインピーダンス測定が可能である。また、H２O２溶液下HRP(HorseRadish Peroxidase)による酸化還元反応(REDOX反応)より有機された電圧および電流を制御部６３が測定することにより、電気化学の探知が可能である。前記櫛型アレイ電極による測定装置は、先出願された韓国特許出願「核酸およびオリゴヌクレオチド（oligonucleotide）の相補的な二重結合の特定序列に特異的に反応する切断技法を用いた核酸混成分析方法および装置」(2001年1月27日、10-2001-0003956)およびPCT出願における「核酸およびオリゴヌクレオチドの相補的な二重鎖または一本鎖に特異に反応する切断技法を用いた核酸混成分析方法および装置」(2002年1月27日、PCT/KR02/00126)に開示されている。制御部６３は、無線RF ICに内臓されたり、接触式インターフェース手段により接続されることを特徴とする。
【０１９４】
図１０ないし図１１は、ＤＢＤ１００に設置された分析サイト１３２により発生した分析種特異的な信号の探知を基質７０１上に配された櫛型アレイ(interdigitated array)電極７０２、７０３とHRP(HorseRadish Peroxidase)４１が付着したプローブにより具現された電気化学探知装置、またはキャパシタンスおよびインピーダンス測定装置の一実施の形態である。酸化および還元の連鎖反応により発生した電子によって櫛型アレイ(interdigitatedarray) 電極７０２、７０３に電流および電圧が有機される。
【０１９５】
櫛型アレイ(interdigitated array)電極７０２、７０３の桁(digit)個数が増加すればするほど探知機の感度は増加する。
【０１９６】
分析サイト１３２は、基質７０１の表面がアミン処理されてから、ビオチン（biotin）５０標識の切断可能な信号要素が基質表面に直接に接しないよう、反応性のない分子(例えば（CH２）ｎ:alkanechain)の単分子層(monolayer)を表面に形成した後、ビオチン５０標識された切断可能な信号要素を表面に沈ませて備えることが好ましい。
【０１９７】
サンプル注入後、混成化反応を引き起こさず、一本鎖を維持している切断可能なプローブは、ヌクレアーゼ（nuclease）酵素との接触による切断過程と洗浄過程の後に除去されることから、混成化された二重鎖４３だけが表面に拘束信号要素として残される。以後、ストレプトアビジン（streptavidin）５１標識されたHRP導入により、前記ビオチン標識された拘束信号要素とストレプトアビジン-ビオチン結合が行われる。
【０１９８】
その後、H２O２溶液下HRP(HorseRadish Peroxidase)による酸化還元反応(REDOX反応)によって、櫛型アレイ電極に有機された電圧および電流を制御部６３が測定することで、電気化学の探知が可能になり、これは離脱信号に対する差等的な電気化学信号を探知装置に提供する。
【０１９９】
図１１の左側はＤＢＤ１００の分析サイト１３２内の拘束信号要素が基質７０１の表面上に残っており、H２O２溶液下で酸化還元の反応が容易に行われる場合であり、右側は前記切断過程および洗浄過程の後に拘束信号要素がほとんど離脱除去された場合であって、酸化還元の反応が起きない場合である。これは差等的な電気化学信号を探知装置に提供する。
【０２００】
図１２は、ＤＢＤ１００に設けられた分析サイト１３２により発生した分析種特異的な信号の探知を、基質７０１上に配置された櫛型アレイ(interdigitated array)電極７０２、７０３と、抗体と結合されたラベル(label) ４７１と分析したいサンプル(antigen、またはanalyte)４７２との間のサンドイッチ結合に応じたラベル-抗原の結合体と、分析サイト１３２内の基質７０１上の固定されているキャプチャー抗体（captureantibody）４７３と、前記ラベル-抗原結合体（４７１と４７２の結合体）と前記キャプチャー抗体（capture antibody）４７３との抗原-抗体反応によって具現された電気化学の探知装置またはキャパシタンスおよびインピーダンス測定装置の一実施の形態を示している。
【０２０１】
本発明では、前記ラベルの発色用粒子４７４として金またはラテックス(latex)、あるいは蛍光体（fluorescent materail）または放射能同位元素であることが好ましい。
【０２０２】
ラベル-抗原の結合体形成の後に、抗原-抗体反応が起きた場合は拘束信号要素を提供し、ラベル-抗原の結合体形成の後に抗原-抗体反応が起きない場合は離脱信号要素を作用する。これに対して、周波数応答特性を測定することにより、前記各分析サイトに対するキャパシタンスおよびインピーダンスの測定が可能となる。
【０２０３】
図１３の左側は洗浄過程の後に、ＤＢＤ１００に抗原-抗体反応により拘束信号要素(金またはラテックス、あるいは蛍光体、若しくは放射能同位元素)が基質７０１の表面上に残っている場合であり、右側は洗浄過程の後ほとんど離脱除去された場合を示している。これらは基質上に配置された櫛型アレイ(interdigitatedarray)電極７０２、７０３に差等的キャパシタンスおよびインピーダンス信号を提供したり、あるいはイメージセンサーに発色情報を提供する。
【０２０４】
図１４は、ＤＢＤ１００に設けられた分析サイト１３２により発生した分析種特異的信号の探知を多孔性メンブレイン基質７０１上に特異的な結合を示す複数の抗体がアレイ状で配置されたキャプチャー抗体（capture antibody）４７３と、抗体と結合されたラベル(label)４７１と分析したいサンプル(antigenあるいはanalyte)４７２間のサンドイッチ結合によるラベル-抗原の結合体（４７１と４７２の結合体）と、分析サイト１３２内の基質７０１上に固定されているキャプチャー抗体（captureantibody）４７３と、前記ラベル-抗原の結合体と前記キャプチャー抗体（capture antibody）との抗原-抗体反応により具現されたイメージセンサーに発色情報を提供する一実施の形態が示されている。
【０２０５】
本発明における前記ラベル４７１の発色用粒子４７４として、金またはラテックス(latex)、あるいは蛍光体、放射能同位元素であることが好ましい。
【０２０６】
本発明における多孔性メブレイン基質７０１は、ナイロンまたはNCメンブレイン、あるいは整列したナノチューブ(aligned nano tube)であることが好ましい。
【０２０７】
ラベル-抗原の結合体形成の後、抗原-抗体反応が起きた場合は拘束信号要素を提供し、ラベル-抗原の結合体形成の後に抗原-抗体反応が起きない場合は離脱信号要素が作用される。図３Fの左側は、洗浄過程の後、ＤＢＤ１００に抗原-抗体反応により拘束信号要素(金、またはラテックス、あるいは蛍光体、若しくは放射能同位元素)が基質７０１の表面に残っている場合であり、右側は、洗浄過程の後ほとんどの信号要素が離脱除去された場合を示している。これは差等的な発色情報をイメージセンサーへ提供する。
【０２０８】
本発明において前記蛍光体あるいは放射能同位元素標識された拘束信号要素は、レーザー励起(excitation)させ、それをイメージセンサー１４４により分析サイトに対するイメージ情報を獲得することを特徴とする。
【０２０９】
図１５は、ＤＢＤ上に抗原―抗体により具現されたラボオンチップ（Lab On a Chip）の配置されたＤＢＤの一実施の形態である。
【０２１０】
図面符号１３０は、注入口１２１を介して注入された血から遠心分離されることにより、血清(serum)を備えるためのプレパレイション(Preparation)工程を含むプレパレイションチャンバー(Preparationchamber)であり、１３２は抗原-抗体反応のためのチャンバーで、試料(antigenまたはanalyte)を分析および診断するための免疫分析（immunoassay）がアレイ状で基質に付いている分析サイト(Assay site)である。分析サイトには前記キャプチャー抗体（capture antibody）が固定されている。１３３は、洗浄工程により生成された残がいを集めるためのトラッシュチャンバー(Trashchamber)である。分析サイト１３２は、櫛型アレイ電極が表面コーティングされた多孔性メンブレイン(membrane)上の電極間の空き空間にキャプチャー抗体（captureantibody）が固定されたり、多孔性メンブレイン(membrane)上にキャプチャー抗体（capture antibody）がアレイ状で固定されることが好ましい。前記多孔性メンブレインは、NC(NitroCellulose)あるいはナイロンメンブレインあるいは整列されたナノチューブであることが好ましい。
【０２１１】
前記主な工程(プレパレイション工程、抗原-抗体反応、洗浄工程)は前記ＤＢＤ上に螺旋形に連結して配置されている。これは各工程に必要な流体が遠心力により移動連結を容易にさせる。また、前記主な工程を支援するための試薬を有しているチャンバーが螺旋状で周辺に配置されている。
【０２１２】
図面符号１２９は、洗浄バッファー（washing buffer）あるいは溶出バッファー（elution buffer）が入っているチャンバーである。図面符号１３aは、洗浄バッファー（washingbuffer）あるいは溶出バッファー（elution buffer）をあらかじめ注入するための試薬注入口である。図面符号１３ｂは、ラベル標識された抗体をあらかじめ注入するための試薬注入口である。
【０２１３】
図面符号１４２aは、抗原に標識子を付けるためのラベル(label)チャンバーである。一般にラベルは、抗体が結合された形の発色用粒子であって、金またはラテックス(latex)、あるいは蛍光体若しくは放射能同位元素を有する。図面符号１５０、１５２、１５３はバルブである。
【０２１４】
前記プレパレイションチャンバー１３０は、遠心分離により血清分離を容易にさせるために例示しているように、円錐型ビーカー(BEAKER CONICAL)模様、あるいはフラスコ(Flask)模様、あるいは試験管（test ｔube）模様のチャンバーであることが好ましい。
【０２１５】
遠心分離すると、血清、血餠で分離される。前述したような模様のプレパレイションチャンバーを使う場合、プレパレイションチャンバー１３０内で血清が相対的に高く占められるので、バルブ１５１を開放したまま徐々にＤＢＤを回転させながら次のチャンバーに血清だけの移動がはるかに容易になる。もし、血清が高く占められていなければ、血清のみを次のチャンバーに移動させることは難しいのである。
【０２１６】
図面符号１７３は、重心用チャンバーあるいは重心用錘(a weight)である。ＤＢＤ１００は、高速回転するので重心が合わない場合にＤＢＤに激しい振動が発生する。かかる振動を防止するために本発明においてはＤＢＤ上に重心用チャンバーあるいは重心用錘をさらに備えることを特徴とする。
【０２１７】
ＤＢＤ１００の高速回転による遠心分離を行うことで、血から血清を抜き取る。
【０２１８】
前記分析サイトは、多孔性メンブレイン(membrane)上にキャプチャー抗体（capture antibody）がアレイ(array)状で固定されたり多孔性メンブレイン(membrane)上に櫛型アレイ電極が表面コーティングされることが好ましく、前記多孔性メンブレインはNC(NitroCellulose)あるいはナイロンメンブレインであることが好ましい。
【０２１９】
前記キャプチャー抗体（capture antibody）がアレイ(array)は腫瘍マーカー(tumor marker)を固定させることが好ましい。
【０２２０】
前記腫瘍マーカー(tumor marker)は、AFP、PSA、CEA、CA19-9、CA125、CA１５-3であることが好ましい。
【０２２１】
また、前記キャプチャー抗体（capture antibody）がアレイ(array)は心筋症（cardiomyopathy）標識因子のMyoglobin、CK-MB、TroponinI (Tnl)を固定させることが好ましい。
【０２２２】
前記キャプチャー抗体（capture antibody）がアレイ(array)は、アルツハイマー(Alzheimer)疾患の特異マーカーであるGS(GlutamineSynthetase)を固定させることが好ましい。
【０２２３】
ＤＢＤ１００上の流体移動は、ＤＢＤ回転による遠心力とバルブの開閉によるか、ＤＢＤ回転による遠心力と流路の親水性表面処理による親水性流体の移動およびバルブ開閉の動作によるか、ＤＢＤ回転による遠心力とバルブの早い開閉の繰り返し動作に従った親水性流体の移動およびバルブ開閉の動作によるか、ＤＢＤの回転中に遠心力とバルブ開閉による。
【０２２４】
本発明において、好ましくは、ＤＢＤ１００上の流体移動はＤＢＤ回転中において流体に発生した遠心力と、ＤＢＤの回転中にスライダー(slider)２１１上に設置された永久磁石５aと該当バルブの有孔とが一致する時ごとに開放されるバルブ動作によって流体移動されることが好ましく、このようなバルブ移動のことを本発明では以下「パルスバルブ(PULSEVALVE)」動作であると称する。
【０２２５】
以下、パルスバルブの動作に対する一実施の形態を詳説する。
【０２２６】
図１５において、円中心からバルブ１５１までの距離をR1、バルブ１５２までの距離をR2、バルブ１５３までの距離をR3、ＤＢＤ１００の外側(dead zone)までの距離をR4と表わし、これらの距離はR1<R2<R3<R4といった関係を有する。
【０２２７】
バルブ１５１が前記パルスバルブ動作によって開放される場合、スライダー２１１上の永久磁石５aを距離R1に移動させてから、ＤＢＤ１００を回転させる。ＤＢＤ１００が回転する間にバルブ１５１の有孔中心に位置している薄膜型の円柱磁石は永久磁石５aと一致することになり、一致するときたびに前記薄膜型の円柱磁石と永久磁石５aとの間は引力が発生することで、バルブ１５１は瞬間的にオープンされる。さらに、ＤＢＤ１００は、回転しているのでバルブ１５１がオープンされるたびに遠心力によって流体が移動される。
【０２２８】
バルブを前記パルスバルブ動作によって閉鎖(closing)したい場合、スライダー２１１上の永久磁石５aを距離R4に移動させる。
【０２２９】
距離R4にある永久磁石５aは前記バルブ１５１、１５２、１５３にいずれの影響を与えない。しかし、前記バルブの有孔の上側に位置した永久磁石4a、4b、4cと薄膜型の円柱磁石7a、7b、7cとの間の引力によりバルブが閉鎖されるようになる。
【０２３０】
また、本発明において、好ましくは、ＤＢＤ１００上の流体移動は流路の親水性表面処理に従った親水性流体移動およびスライダー２１１上の永久磁石５aの該当有孔中心への早い接近と離脱の繰り返し動作による薄膜型の円柱磁石の上下運動と、薄膜型の円柱磁石の早い上下運動によって流体に作用するポンプ(pumping)力により流体が移動することを特徴とする。
【０２３１】
以下、前記ポンプ(pumping)力による流体移動を「ポンプ流体移動」と称する。
【０２３２】
本発明において、好ましくは、前記ポンプ流体の移動は、下記の「放射方向バルブの探索過程」と「方位角方向(azimuthal)バルブの探索過程」が先行することを特徴とする。
【０２３３】
(1)「放射方向バルブの探索過程」は、放射方向(radial)への永久磁石５aを移動させる過程であって、有孔中心の半径(R1あるいはR2またR3)に当る位置にスライダー２１１上の永久磁石５aを移動することで行われる。(2)その後、該当の半径上で永久磁石５aと有孔との位置を一致させるため「方位角方向(azimuthal)バルブの探索過程」が必要である。
【０２３４】
これはスライダー(slider)２１１を止めたまま、スピンドル(spindle)モーター１０２を徐行させるか、スピンドル(spindle)モーターの短い回転と中止の繰り返し動作を介して行われる。スピンドル(spindle)モーターの徐行あるいは数回の短い回転を介してスライダー２１１上の永久磁石５aと該当の半径上にある薄膜型の円柱磁石とが一致すると、相互間の強い引力により前記徐行あるいは短い回転はこれ以上ＤＢＤの回転を行うことができない。
【０２３５】
すなわち、「放射方向バルブの探索過程」と「方位角方向(azimuthal)バルブの探索過程」により永久磁石５aと該当バルブの有孔中心とが一致し、その以後、前記「ポンプ流体移動」を介してスライダー２１１を、有孔を中心に放射方向に揺らすことにより、薄膜型円柱の磁石の早い上下運動に従った流体に作用するポンプ(pumping)力によって、流体は移動される。
【０２３６】
図１５は、また糖尿病(diabetes)を診断するためのＤＢＤであって、次のように活用改造されることができる。
【０２３７】
最近の２〜３ヶ月間の血糖値を反映するanti-HBA1c(糖化血色素)抗体あるいはグルコース（Glucose）抗体が分析サイト１３２に固定され、分析サイトの分析はカラー(色)を検知するイメージセンサーによりHbA1cの量、あるいはグルコース量を測定し、ヘモグロビンの総量はヘモグロビン色の強度で測定することが好ましい。前記血糖値の測定は、%HBA1c(HbA1c/totalHemoglobin ×100)により算出されることが好ましい。
【０２３８】
図面符号１３０は、サンプル注入口１２１を介して注入された血から遠心分離により血清(serum)またはヘモグロビン(hemoglobin)を備えるためのプレパレイション(Preparation)工程を含むプレパレイションチャンバー(Preparationchamber)であり、１３２は抗原-抗体反応のためのチャンバーであって、試料(antigenまたはanalyte)を分析および診断するためのanti-HBA1c(糖化血色素)抗体、あるいはグルコース（Glucose）抗体がアレイ状で基質に付着している分析サイト(Assaysite)であり、１３３は洗浄工程により生成された残がいを集めるためのトラッシュチャンバー(Trash chamber)である。
【０２３９】
前記プレパレイションチャンバー(Preparation chamber)は、血からヘモグロビン(hemoglobin)を抽出するためのRBC(赤血球：RedBlood Cell) 溶解バッファー（lysis buffer）が入っている。
【０２４０】
分析サイト１３２は、櫛型アレイ電極が表面コーティングされた多孔性メンブレイン（membrane）上の電極間の空き空間にキャプチャー抗体（capture antibody）が固定されるか、多孔性メンブレイン上に前記抗体がアレイ状に固定されることが好ましい。前記多孔性メンブレインは、NC(NitroCellulose)またはナイロンメンブレイン、あるいは整列されたナノチューブ(nano tube)であることが好ましい。
【０２４１】
図面符号１２９は、洗浄バッファー（washing buffer）あるいは溶出バッファー（elution buffer）が入っているチャンバーである。
【０２４２】
１４２aは、抗原に標識子を付けるためのラベル(label)チャンバーである。一般にラベルは、抗体が結合された形の発色用粒子であって、金またはラテックス(latex)、あるいは蛍光体若しくは酵素(enzymelinked antibody)または放射能同位元素を有する。
【０２４３】
本発明において、好ましくは、前記発色粒子である酵素と反応させるための基質を含む基質チャンバー１３４をさらに備えることを特徴とする。
【０２４４】
本発明において、ＤＢＤ１００は、ビニールカバーまたは保護ビニールをさらに備えることを特徴とする。
【０２４５】
前記ビニールカバーは、ＤＢＤ１００に付く性質があり、ＤＢＤ１００の表面を保護する役割を果たす。ビニールカバーは、すべての穴(排気口およびサンプルの注入口など)を塞いでおり、流通中にチャンバー内流体の漏れ(leak)やホコリが入る恐れを抑える。
【０２４６】
使用する直前にビニールカバーをＤＢＤ１００からはずせば、前記排気口12a、12b、12cとサンプル注入口１２１が開放露出される。
【０２４７】
この時に、試薬注入口１３a、１３ｂは露出されない。
【０２４８】
本発明において、試薬注入口１３a、１３ｂは、ＤＢＤの製造過程で試薬注入の後にUV接着剤により密封されるか、ビニールカバー(保護ビニール)で密封されることを特徴とする。
【０２４９】
図１６は、腫瘍マーカーをスポット（spot）アレイ状に多孔性メンブレイン９９９の上部、あるいはポルリカボネイト上に固定させた腫瘍マーカーチップ（tumor markerchip）が分析サイトに適用された一実施の形態である。この実施例では、６種類の腫瘍マーカー AFP(999a)、PSA(999b)、CEA(999c)、CA19-9(999d)、CA125(999e)、CA15-3(999f)が多孔性メブレイン９９９上またはポルリカボネイト上に固定されている。
【０２５０】
前記ポルリカボネイト上に抗体の腫瘍標識因子を固定させるための方法は、先出願された韓国内特許出願「核酸およびオリゴヌクレオチドの相補的二重結合の特定序列に特異的に反応する切断技法を利用した核酸混成分析方法および装置」(2001年1月27日、10-2001-0003956)に詳細に例示されている。 
【０２５１】
図１７は図１５の分析サイト１３２に対する一実施の形態である。９０１aは疏水性流路であり、９０１bは親水性コーティングされている親水性流路である。図面符号９９９は、分析サイト内に内蔵されたキャプチャー抗体（captureantibody）の固定された多孔性メンブレインまたはプラスチック基質であり、９１５aと９１５bは空気穴でＤＢＤの高速回転時に前記多孔性メンブレインの乾燥を容易にする。
【０２５２】
血清内の抗原がラベルチャンバー１４２a内でラベル(label)標識された抗体と結合して、「ラベル-抗原の結合体」を形成した後、バルブ１５２を開放すると、「ラベル-抗原の結合体」が親水性流路９０１bに沿って移動し、分かれた流路（ブランチ流路）を満たす。その後、バルブ１５２を閉鎖してＤＢＤを徐々に回転すると、分かれた流路の末端に位置していた有孔６１０a、６１０ｂ、６１０ｃを介して「ラベル-抗原の結合体」が多孔性メンブレイン９９９に分配流入し、キャプチャー抗体（captureantibody）間に抗原-抗体の反応が引き起こる。
【０２５３】
図１５のＤＢＤに対する主な工程の一実施の形態は次のとおりである。
【０２５４】
<プレパレイション工程>
前記プレパレイションチャンバー１３０は血から血清を抽出するためのチャンバーであって、プレパレイション工程の一実施の形態は次のとおりである。
【０２５５】
1)血（blood） １０μｌ〜１２０μｌ(EDTA、ACD Tube)をプレパレイションチャンバー１３０に設置されたサンプル注入口１２１を介して注入する。
【０２５６】
2)ＤＢＤを高速回転しながら、血清と血餠とを分離する。
【０２５７】
3)バルブ１５１が開放され徐々にＤＢＤを回転し、チャンバー１３０の上層にある血清はラベルチャンバー１４２aに流入させる。バルブ１５１の開放は、ＤＢＤの中心からの距離R1に永久磁石５aを移動させることで行われ、これは前記の「パルスバルブ」動作に基づく。
【０２５８】
4)最後に、ディスク回転を止めてからバルブ１５１を閉鎖する。
【０２５９】
バルブ１５１の閉鎖(closing)は、ＤＢＤの中心からの距離R4に永久磁石５aを移動させることにより行われる。
【０２６０】
<抗原-抗体反応>
図１５のラベルチャンバー１４２a内には、発色用粒子として金またはラテックス(latex)、または蛍光体、放射能同位元素が標識された抗体（antibody）が保存されており、分析サイト１３２内には基質または多孔性メンブレイン上にキャプチャー抗体（captureantibody）が固定されている。
【０２６１】
かかる工程は前記プレパレイション工程で抽出された血清内の抗原がラベルチャンバー１４２a内でラベル(label)標識された抗体と結合し、「ラベル-抗原の結合体」を形成した後、分析サイト１３２内で前記ラベル-抗原結合体とキャプチャー抗体（captureantibody）と間に抗原-抗体反応する工程に対する一実施の形態は次の通りである。
【０２６２】
1)ラベルチャンバー１４２aに流入された抗原とラベル(label)標識された抗体との間に「ラベル-抗原の結合体」が形成されるよう１〜２分間インキュベーションする。
【０２６３】
2)バルブ１５２を開放してラベルチャンバー１４２a内の「ラベル-抗原の結合体」が分析サイト１３２内に移動されるように行う。
【０２６４】
3)ＤＢＤ回転が止まった後バルブ１５２を閉じる。
【０２６５】
4)ＤＢＤを室温で３〜５分の間に停滞状態で培養し、前記「ラベル-抗原の結合体」とキャプチャー抗体（capture antibody）間に抗原-抗体反応が起こるようにおく。
【０２６６】
5)その次、ＤＢＤが回転する間にバルブ１５３を開放し、チャンバー１２９の洗浄バッファー（washing buffer）または溶出バッファー（elutionbuffer）を移動させて分析サイト１３２の洗浄を行なう。
【０２６７】
前記過程1)において、インキュベーションは、スライダー２１１の短距離の早い前進または後進動作、あるいは「方位角方向(azimuthal)の探索過程」の後にスライダー２１１の短距離の早い前進または後進の動作、または短期倫作（shortrotation）により発生するＤＢＤ１００に誘導された振動による振動ミキシング(warbling mixing)をさらに含んむことを特徴とする。
【０２６８】
前記過程2)において、「ラベル-抗原の結合体」の移動は、前記バルブ１５２を探索するための「放射方向バルブの探索過程」と「方位角方向(azimuthal)バルブの探索過程」の後で進行される「ポンプ流体移動」による。
【０２６９】
前記過程5)において、洗浄バッファー（washing buffer）または溶出バッファー（elution buffer）の移動は、前記バルブ１５３を探索するための「放射方向バルブの探索過程」と「方位角方向(azimuthal)バルブの探索過程」の後で進行される「ポンプ流体移動」による。
【０２７０】
前記抗原−抗体反応の過程は、ＤＢＤの高速回転により前記分析サイトを乾燥するドライ（drying）と、前記分析サイトを洗浄するクリーニング（cleaning）を繰り返す過程をさらに含んむことを特徴とする。
【０２７１】
<Detection工程および遠隔診断>
その後、拘束または離脱信号要素が沈着された予め決定されたところ(site)を検査するよう、プログラムされた前記光学、電気化学、キャパシタンスあるいはインピーダンス装置またはイメージセンサー若しくはバイオピット探知装置を含む切替器と組み合わされた探知機により分析サイト１３２を読み取る。
【０２７２】
その後、前記読み取り結果に基づいた診断結果と処方がコンピュータモニター上に表示され、自動あるいは手動で該当の専門医師とインターネット網を介して遠隔接続され、前記診断データと結果および問診データが必要な場合は専門医師に遠隔転送される。以後、患者は専門医師の処方を待機する。
【０２７３】
ＤＢＤ１００ＤＢＤドライブにローディングされれば自動分析を始める。
【０２７４】
しかし、サンプル注入口１２１にサンプルが注入されないままローディングされた場合は再度イジェクト（eject）および/または警告メッセージをユーザに伝送する。
【０２７５】
前記サンプル注入したか否かは、プレパレイションチャンバー１３０内にインピーダンス測定装置を更に備えることにより確認できる。すなわち、サンプルが注入された場合と注入されない場合はインピーダンス特性が相異なるので、サンプルを注入したか否かが分かる。
【０２７６】
これに対する一実施の形態は、分析サイト１３２に使用した櫛型アレイ電極によるインピーダンス測定装置である。
【０２７７】
もし、ＤＢＤ１００によるサンプルを診断または分析する間に、ユーザによるＤＢＤドライバからＤＢＤのイジェクト(un-loading)あるいはストップ（stop）の要求があった時、ＤＢＤドライバはこれを無視した上で分析および診断を進行させる。この時、警告メッセージ(warningmessage)をユーザに通知するかパスワードを要求する。
【０２７８】
パスワードが正確な場合、ユーザのイジェクト（eject）(un-loading)またはストップ（stop）の要求を受け入れる。
【０２７９】
診断および分析の完了時にはユーザのイジェクト（eject）要求を受け入れ、ＤＢＤドライバからＤＢＤを取り出す。
【０２８０】
また、無線RF IC１８８のメモリには数回使用したディスクの認知に対する情報や有効期間情報および診断したい病気の種類が保存されている。
【０２８１】
つまり、使い捨てＤＢＤを使用している間、若しくは完了時にイジェクト（eject）した時、カードIC１８８のメモリに、それに対する履歴(history)を記録しておいて、今後再びローディング(loading)した時に診断できないＤＢＤであることをユーザに通知する。
【０２８２】
また、有効期間が過ぎたＤＢＤに対しても診断できないＤＢＤであることをユーザに通知する。さらに、コンピュータがＤＢＤの製造された年月日の対比現時の時間を算出し診断できるか否かを判断する。
【０２８３】
図１８および図１９は、フロント(front)ローディング(loading)方式のＤＢＤドライバ装置の外観に対する一実施の形態であって、７５１は前記ＤＢＤドライバ装置のケースであり、７５０はＤＢＤ１００をフロント(front)ローディングするためのトレー(tray)である。さらに、本発明のＤＢＤドライバ装置は、通常の光学（Optical）ディスク再生のための再生および探索ボタン７４５、停止ボタン７４６を有する。
【０２８４】
図１８は、発光ダイオードを使用してＤＢＤドライバ装置の進行状態を示す実施形態である。
【０２８５】
現にローディングされたディスクがＤＢＤであることを示す発光ダイオード７４１、現の分析経過を示す経過表示発光ダイオード７４２が備えられている。図面符号７４３は、通常の光学ディスクがローディングされたことを示すための発光ダイオードである。発光ダイオードは、一実施の形態として他の標識装置が使用され得る。
【０２８６】
図１９は、液晶表示装置７６０を用いてＤＢＤドライバ装置の進行状態を示す実施形態である。
【０２８７】
前記主な工程(プレパレイション工程、ＰＣＲ工程、混成化工程および抗原-抗体反応)および段階に応じた進行率は、パーセント(%)、あるいはバーグラフ(bargraph)の形式で表示することができる。
【０２８８】
または、コンピュータモニターを用いてグラフィックユーザインターフェース(Graphic User Interface)および前記主な工程(プレパレイション工程、ＰＣＲ工程、混成化工程および抗原-抗体反応)および段階に応じた進行率を、パーセント(%)あるいはバーグラフ(bargraph)、パイグラフ(pie graph)の形式で表示することができる。
【０２８９】
一般に、進行癌でなければ腫瘍マーカー(tumor marker)の血中濃度が増加せず、通常の早期癌である場合は血中腫瘍マーカーは正常範囲内の値を有し、癌が進行されるにつれ血中濃度が増加して陽性率も高まる。本発明はかかる点に着目し、好ましくは前記腫瘍マーカーは、利用した分析サイトの定量分析による読み取り結果を履歴管理する統計ソフトウェアを備え、定期的に追跡診断に対する情報をユーザに提供することを特徴とする。
【０２９０】
また本発明において、好ましくは前記ラベルの発色用粒子に対するイメージ情報を分析して発色の強度を測定し、音声、陽性、あるいは危険群の有無、または数値を算出するためのソフトウェアをさらに備えることを特徴とする。
【０２９１】
図２０は、トップ(top)ローディング方式のＤＢＤドライバ装置の外観に対する一実施の形態である。説明符号７５０aは、トップローディングするためのカバー(蓋)であって、カバーを開いてターンテーブルにＤＢＤの孔隙１７０を挟めば良い。図面符号７６０は液晶表示装置であり、７４１，７４２、７４３はＤＢＤドライバの進行状況を表示するための発光ダイオードである。
【０２９２】
図２１は、既存のCDチェンジャー(changer)のように、複数のＤＢＤを一度にローディングできる複数のターンテーブル７７７a、７７７ｂ、７７７ｃ、７７７ｄを備えたＤＢＤドライバの上側図の一実施の形態である。この場合、４つのＤＢＤを順に１つずつ自動分析するか、４つのＤＢＤを一度に同時分析を行なうことができる。４つのＤＢＤを一度に同時分析することが可能である場合、１つのターンテーブル当たり１つのＤＢＤが設けられている。
【０２９３】
図２２は、ダブルデッキ(double deck)型のＤＢＤドライバの前面を示す一実施の形態である。一方にはＤＢＤをＤＢＤドライバにローディングして診断し、他方にはＤＶＤディスクをローディングして診断する間に映画を同時に見ることのできるＤＶＤドライバあるいはＤＢＤドライバが設置されているか、一方にはＤＢＤドライバが、他方にはVCR(Videocassette Recorder)であるコンボドライバであることを特徴とするＤＢＤドライバ装置である。
【０２９４】
図面符号７５０aと７５０ｂは、ＤＢＤ１００をフロント(front)ローディングするためのトレー(tray)である。また、本発明のＤＢＤドライバ装置は、通常の光学ディスク再生のため再生および探索ボタン７４５a、７４５ｂ、停止ボタン７４６a、７４６ｂを有する。
【０２９５】
液晶表示装置７６０a、７６０ｂを使用してＤＢＤドライバ装置の進行状態を表わす。
【０２９６】
なお、本発明は、詳細な例と実施形態に基づいて説明しているが、必ずそれに限定されるものではなく、また、本発明の説明に加え、様々な変形および変化が可能であることは当業者であれば認知するのであろう。かかる変形も添付の特許請求範囲の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【０２９７】
【図１】ＤＢＤ内に設置された超小型ビーズを利用したバルブ装置を示すＤＢＤ断面図である。
【図２】ＤＢＤ内に設置された超小型ビーズを利用したバルブ装置を示すＤＢＤ断面図である。
【図３】ＤＢＤと、これを制御するためのＤＢＤドライバの一実施の形態である。
【図４】バイオ光ピックアップモジュール(BOPM:Bio Optical Pickup Module)装置の一実施の形態である。
【図５】ＤＢＤドライバ装置の一実施の形態である。
【図６】光学的測定装置により具現された色々な実施形態である。
【図７】光学的測定装置により具現された色々な実施形態である。
【図８】光学的測定装置により具現された色々な実施形態である。
【図９】電気化学探知装置あるいはキャパシタンスおよびインピーダンス測定装置あるいはイメージセンサーによる読み取り方法の一実施の形態である。
【図１０】電気化学探知装置あるいはキャパシタンスおよびインピーダンス測定装置あるいはイメージセンサーによる読み取り方法の一実施の形態である。
【図１１】電気化学探知装置あるいはキャパシタンスおよびインピーダンス測定装置あるいはイメージセンサーによる読み取り方法の一実施の形態である。
【図１２】電気化学探知装置あるいはキャパシタンスおよびインピーダンス測定装置あるいはイメージセンサーによる読み取り方法の一実施の形態である。
【図１３】電気化学探知装置あるいはキャパシタンスおよびインピーダンス測定装置あるいはイメージセンサーによる読み取り方法の一実施の形態である。
【図１４】電気化学探知装置あるいはキャパシタンスおよびインピーダンス測定装置あるいはイメージセンサーによる読み取り方法の一実施の形態である。
【図１５】免疫学的検証装置(immuno assay)の反応分析を行うためのＤＢＤおよび分析サイトの一例である。
【図１６】免疫学的検証装置(immuno assay)の反応分析を行うためのＤＢＤおよび分析サイトの一例である。
【図１７】免疫学的検証装置(immuno assay)の反応分析を行うためのＤＢＤおよび分析サイトの一例である。
【図１８】本発明において具現可能なＤＢＤドライバ装置の外観に対する一実施の形態である。
【図１９】本発明において具現可能なＤＢＤドライバ装置の外観に対する一実施の形態である。
【図２０】本発明において具現可能なＤＢＤドライバ装置の外観に対する一実施の形態である。
【図２１】本発明において具現可能なＤＢＤドライバ装置の外観に対する一実施の形態である。
【図２２】本発明において具現可能なＤＢＤドライバ装置の外観に対する一実施の形態である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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