(57)【要約】【課題】本発明は、新しいバルブ制御手段と流体移動システムを備えたバイオディスクを含んだバイオディスク装置、バイオドライバ装置、およびこれを利用した分析方法に関し、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）が設計配置されたバイオディスク、および該バイオディスクの制御を行うための制御部を含んだ制御用ディスクを備えたバイオドライバ装置、およびこれを利用した分析方法に関する。【解決手段】本発明のバイオディスクおよびバイオドライバ装置および方法は、種々の診断分析装置、核酸混成分析装置、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）構成に適する。特に、前記バイオドライバ装置および方法は、前記バイオディスクの読み取りだけでなく、通常のCD-ROM、ゲーム、CD、DVDなどのような通常の光学ディスク装置と互換性があって、通常のCD、CD-ROM、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を行っていることから、値段的に競争力を有するだけでなく、使用するにおいて数多い便利さを提供する。さらに、前記バイオドライバ装置は、コンピュータと接続されて既存のインターネット網を用いることで遠隔診断が容易になる。
2008539419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料投入口と、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）と、基質上にバイオ物質がアレイされた分析サイト（assay site）と、前記試料投入口、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）と、前記流路を連結させる有孔と、前記有孔を開閉させるためのバルブ（valve）と、を含み、
前記バルブは、前記有孔に位置したマイクロビーズ（micro bead）および前記マイクロビーズの上側に位置した永久磁石と、前記マイクロビーズの下側に位置した電磁石または移動可能な永久磁石から構成されたことを特徴とするバイオディスク。
【請求項２】
前記移動可能な永久磁石は、通常のアドレス可能な光ピックアップ装置において光ピックアップモジュールの代わりにするか、共に装着されることを特徴とする請求項１に記載のバイオディスク。
【請求項３】
前記マイクロビーズは、薄膜型の円柱磁石、またはクッション（Cushion）材料でコーティングされた薄膜型の円柱磁石であることを特徴とする請求項１に記載のバイオディスク。
【請求項４】
試料投入口と、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）と、基質上にバイオ物質がアレイされた分析サイト（assay site）と、前記試料投入口、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ができる流路（channel）と、前記流路を連結させる有孔と、前記有孔を開閉させるためのバルブ（valve）とを含み、
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）流路は親水性流路であることを特徴とするバイオディスク。
【請求項５】
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、および整列したナノチューブ（aligned nano tube）から構成された群のいずれか一つであることを特徴とする請求項４に記載のバイオディスク。
【請求項６】
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）処理して生成されたことを特徴とする請求項４に記載のバイオディスク。
【請求項７】
前記親水性流路は、分析サイト内で一つ以上のブランチ（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４に記載のバイオディスク。
【請求項８】
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がさらに備えられたことを特徴とする請求項４に記載のバイオディスク。
【請求項９】
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ことを特徴とする請求項１または３に記載のバイオディスク。
【請求項１０】
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（hydrophilic affinity）により移動されることを特徴とする請求項３に記載のバイオディスク。
【請求項１１】
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、およびタンパク質（Protein）から構成された群のいずれか一つ以上であることを特徴とする請求項１または３に記載のバイオディスク。
【請求項１２】
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一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一つ以上のPCRチャンバーおよび/または、
ラベル標識子を保存するためのラベルチャンバーと、
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）がアレイ状で基質に付着している少なくとも一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または３に記載のバイオディスク。
【請求項１３】
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１２に記載のバイオディスク。
【請求項１４】
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１２に記載のバイオディスク。
【請求項１５】
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一つのプレパレイションチャンバー（Preparation chamber）および/または、
前記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）がアレイ状で基質に付着している少なくとも一つ以上の抗原-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または３に記載のバイオディスク。
【請求項１６】
前記プレパレイションチャンバーは、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請求項１５に記載のバイオディスク。
【請求項１７】
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するために円錐型ビーカー（BEAKER CONICAL）形、またはフラスコ（Flask）形であり、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請求項１６に記載のバイオディスク。
【請求項１８】
前記チャンバーは、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請求項１５に記載のバイオディスク。
【請求項１９】
前記ラベル標識された抗体（antibody）のラベル標識は、発色用粒子として金またはラテックス（latex）または蛍光物質あるいは放射能同位元素を有することを特徴とする請求項１８に記載のバイオディスク。
【請求項２０】
前記免疫プローブ（immuno probe）アレイは、腫瘍マーカー（tumor marker）が基質に固定されたことを特徴とする請求項１５に記載のバイオディスク。
【請求項２１】
前記腫瘍マーカー（tumor marker）は、AFP、PSA、CEA、CA19-9、CA125、およびCA15-3から構成された群のいずれか一つ以上であることを特徴とする請求項１５に記載のバイオディスク。
【請求項２２】
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一つ以上であることを特徴とする請求項１５に記載のバイオディスク。
【請求項２３】
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を含む切替器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または３に記載のバイオディスク。
【請求項２４】
前記光透過式の測定装置は、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が入射されるレーザービーム装置とこの信号要素と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２３に記載のバイオディスク。
【請求項２５】
前記少なくとも一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、バイオディスク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２４に記載のバイオディスク。
【請求項２６】
前記少なくとも一つ以上のレーザー発生装置と一つ以上の光学探知機（光受信部）の両方が、前記複数の分析サイトに一対一に対応し、バイオディスク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２４に記載のバイオディスク。
【請求項２７】
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２３に記載のバイオディスク。
【請求項２８】
前記櫛型アレイ（interdigitated array）電極は、多孔性メンブレイン（membrane）上に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２７に記載のバイオディスク。
【請求項２９】
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り、そうでないCCD（Charge Coupled Device）あるいはCMOSセンサーから構成されたことを特徴とする請求項２３に記載のバイオディスク。
【請求項３０】
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）に免疫分析セクターと、核酸プローブ（probe）分析セクターとが分離されたことを特徴とする請求項１または３に記載のバイオディスク。
【請求項３１】
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あるいはイメージセンサーをさらに備えることを特徴とする請求項１２または１５に記載のバイオディスク。
【請求項３２】
前記インピーダンス測定装置は、櫛型アレイ電極によることを特徴とする請求項３１に記載のバイオディスク。
【請求項３３】
前記バイオディスクの本体は、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または３に記載のバイオディスク。
【請求項３４】
前記バイオディスクは、バイオディスクのプロトコル、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、生物情報学情報、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または３に記載のバイオディスク。
【請求項３５】
前記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１または３に記載のバイオディスク。
【請求項３６】
請求項１ないし３５のいずれか１項に記載のバイオディスクと、
前記バイオディスクに必要な電源または制御信号を供給するための制御部を備えた制御用ディスクと、
前記バイオディスクと制御用ディスクとの間を接続するためのインターフェース部を備えたことを特徴とするバイオディスク装置。
【請求項３７】
前記インターフェース部は、制御信号を供給するための複数の制御信号接続部および/または、電源供給を行うための電源接続部を備え、バイオディスクと電気的に接続されることを特徴とする請求項３６に記載のバイオディスク装置。
【請求項３８】
前記インターフェース部は、バイオディスク上の導体でコーティングされた連結溝と制御用ディスク上の導体アームが互いに接続して形成されることを特徴とする請求項３７に記載のバイオディスク装置。
【請求項３９】
前記制御用ディスクは、前記バイオディスクを上置きするためのターンテーブルに固定結合され、前記バイオディスクに内蔵されたバルブを制御するための電磁石または移動可能な永久磁石をさらに備えたことを特徴とする請求項３６に記載のバイオディスク装置。
【請求項４０】
前記バイオディスクと制御用ディスクとの間の高さ間隔は、0.1〜2mmであることを特徴とする請求項３６に記載のバイオディスク装置。
【請求項４１】
前記制御用ディスクへの電源供給は、外部電源装置と接続されたブラシあるいは電気的な接触により行われることを特徴とする請求項３６に記載のバイオディスク装置。
【請求項４２】
前記制御用ディスクは、PCB（Printed Circuit Board）あるいはシリコンウェハー上に集積された回路により構成されたことを特徴とする請求項３６に記載のバイオディスク装置。
【請求項４３】
前記制御用ディスクは、前記探知装置によって獲得された前記分析サイトに対する読み取り結果を、赤外線、光、または無線インターフェースを介して外部の中央制御装置または保存装置あるいは入出力装置へ伝送するための非接触インターフェースをさらに備えたことを特徴とする請求項３６に記載のバイオディスク装置。
【請求項４４】
前記バイオディスクと制御用ディスクとが組み合わされて、一体型のバイオディスクから構成されることを特徴とする請求項３６に記載のバイオディスク装置。
【請求項４５】
前記一体型のバイオディスクは、シリコンウェハー材料を使って前記制御部、無線RF IC、非接触インターフェース、前記バルブ制御を行うための電極板または電磁石および各種の回路パターンを含んだ電子回路および前記チャンバーおよびチャンネルを、シリコンウェハー上にフォトリソグラフィー（photolithography）およびエッチング工程に基づいてモノリシック（monolithic）形態の集積回路（IntegratedCircuit）で設計したことを特徴とする請求項４４に記載のバイオディスク装置。
【請求項４６】
請求項１ないし３５のいずれか１項に記載のバイオディスクに必要な電源あるいは制御信号を供給するための制御部を備えた制御用ディスクと、
前記ディスクを回転させるためのモーターと、
前記制御用ディスク上の制御部に電源供給を行うための電源供給手段と、
前記制御部の制御信号および/または電源信号を前記バイオディスクに供給するためのインターフェース部と、
バイオ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バイオドライバ装置。
【請求項４７】
前記バイオディスクを上置きするためのターンテーブルをさらに有し、前記制御用ディスクは前記ターンテーブルに固定結合され、前記バイオディスクに内蔵されたバルブを制御する電磁石あるいは移動可能な永久磁石を備えたことを特徴とする請求項４６に記載のバイオドライバ装置。
【請求項４８】
前記電源供給手段は、環状の電極とブラシとの接触によってプラス（+）電源を供給し、マイナス（-）電源は接地されたモーター本体、または接地されたモーター軸との電気的な接続を介して制御用ディスクへ供給することを特徴とする請求項４６に記載のバイオドライバ装置。
【請求項４９】
前記分析サイトを読み取るためのイメージセンサーを含む切替器結合された探知装置をさらに備えることを特徴とする請求項４６に記載のバイオドライバ装置。
【請求項５０】
前記制御用ディスクは、分析サイトに対する読み取り結果を外部の中央制御装置または保存装置あるいは入出力装置に伝送したり、前記中央制御装置からの命令を受けるための非接触インターフェース手段をさらに備えたことを特徴とする請求項４６に記載のバイオドライバ装置。
【請求項５１】
中央制御装置および保存装置あるいは入出力装置が設計されている回路基板が、前記バイオ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バイオディスクおよび制御用ディスクの回転あるいは停止時にモーターを回転あるいは停止させることを特徴とする請求項４６に記載のバイオドライバ装置。
【請求項５２】
前記入出力装置は、USB（Universal Serial Bus）あるいはIEEE1394、またはATAPI、またはインターネットの通信規格を有することを特徴とする請求項５１に記載のバイオドライバ装置。
【請求項５３】
音楽CD、CD-R、ゲームCD、およびDVDから構成された群の選択された通常の光学（Optical）ディスクを読み取るするための光ピックアップ装置をさらに備えたことを特徴とする請求項４６に記載のバイオドライバ装置。
【請求項５４】
前記バイオ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、バイオディスクであるかを前記制御部が読み取るためのバイオディスク検知（Bio-DiscDetection）手段をさらに備えることを特徴とする請求項５３に記載のバイオドライバ装置。
【請求項５５】
前記光ピックアップ装置が、バイオディスク上における特定位置にグルーブパターン（groove pattern）、また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）されたディスクがバイオディスクであることを中央制御装置が認識するようにすることを特徴とする請求項５４に記載のバイオドライバ装置。
【請求項５６】
前記中央制御装置は、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）であるかバイオディスク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あるい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、バイオディスクであれば、バイオディスクを制御するための各種の制御命令信号を非接触インターフェースを介して伝送することを特徴とする請求項５４に記載のバイオドライバ装置。
【請求項５７】
バイオディスクのローディング（loading）時点において、バイオディスク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バイオディスク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、現在のバイオドライバにローディング（loading）されたディスクがバイオディスク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５４に記載のバイオドライバ装置。
【請求項５８】
前記バイオディスク上の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バイオディスク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４６に記載のバイオ ドライバ装置。
【請求項５９】
サンプルの診断中または分析中に、ユーザによるバイオドライバからバイオディスクのイジェクト（un-loading）あるいはストップ（stop）の要求があった時、バイオ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）あるいはストップの要求を受け入れることを特徴とする請求項４６に記載のバイオドライバ装置。
【請求項６０】
バイオディスク装置が何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情報および診断したい病気の種類が保存されているメモリ手段をさらに備え、バイオディスクのローディング（loading）時ごとに、ユーザに診断可能であるか否かおよび前記情報が分かるよう提供することを特徴とする請求項４６に記載のバイオドライバ装置。
【請求項６１】
前記バイオドライバ装置は、通常の光学ディスクを再生するための再生および探索ボタン、停止ボタン、および現在のローディングされたディスクがバイオディスクであることを示す発光ダイオード（LED）を備えたことを特徴とする請求項４６に記載のバイオドライバ装置。
【請求項６２】
前記バイオドライバ装置は、液晶表示装置またはモニター表示装置を具備して、バイオ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）および段階にともなう進行率をパーセント（%）、バーグラフ（bar graph）、またはパイグラフ（piegraph）形式で表示することを特徴とする請求項４６に記載のバイオドライバ装置。
【請求項６３】
前記バイオドライバを保持している本体は、バイオディスクのトップ（top）ローディングあるいはフロント（front）ローディングを許容することを特徴とする請求項４６に記載のバイオドライバ装置。
【請求項６４】
前記バイオドライバは、複数のバイオディスク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４６に記載のバイオドライバ装置。
【請求項６５】
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を分析サイトにアレイされた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、
分析サイト内の切断可能な信号要素を光透過式の測定装置、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を含む切替器結合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１２に記載のバイオディスクを利用した核酸分析方法。
【請求項６６】
前記プレパレイションコンジョンは、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を前記粒子あるいは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、
前記粒子あるいは強磁性体ビーズを定置させてから、徐々にバイオディスクを回転しつつ、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、
前記粒子あるいは強磁性体ビーズ（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６５に記載の核酸分析方法。
【請求項６７】
前記PCR工程は、バイオディスクを徐々に回転しつつ、前記プレパレイション工程に応じて獲得された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６５に記載の核酸分析方法。
【請求項６８】
前記PCR工程の後に、バイオディスクを徐々に回転しつつ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６７に記載の核酸分析方法。
【請求項６９】
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６８に記載の核酸分析方法。
【請求項７０】
バイオディスクを高速回転しつつ、血から血清ないし抗原を分離する段階と、
バイオディスクを回転しつつ、前記ラベルチャンバーに抗原を流入させた後、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、
バイオティスク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、を含むことを特徴とする請求項１８に記載のバイオディスクを利用した免疫分析方法。
【請求項７１】
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」を移動させ、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」を流入させることを特徴とする請求項７０に記載の免疫分析方法。
【請求項７２】
前記「ラベル-抗原の結合体」と多孔性メンブレイン上のキャプチャー抗体（capture antibody）との間に抗原-抗体反応が起きるよう培養する段階の後に、ディスクを高速回転することによって、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７１に記載の免疫分析方法。
【請求項７３】
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、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（washing buffer）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、分析サイトを洗浄することを特徴とする請求項７２に記載の免疫分析方法。
【請求項７４】
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７３に記載の免疫分析方法。
【請求項７５】
前記分析サイト内の抗原-抗体の反応結果を読み取るためにイメージセンサーによる撮影段階をさらに含むことを特徴とする請求項７０に記載の免疫分析方法。
【請求項７６】
前記抗原-抗体の反応結果を問診データとともに専門医師に遠隔伝送する段階をさらに含むことを特徴とする請求項７０に記載の免疫分析方法。
【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と流体移動システムを備えたバイオディスクを含んだバイオディスク装置、バイオドライバ装置、およびこれを利用した分析方法に関し、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）が設計配置されたバイオディスク、および該バイオディスクの制御を行うための制御部を含んだ制御用ディスクを備えたバイオドライバ装置、およびこれを利用した分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、国内出願バイオディスクおよびバイオドライバ装置、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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。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結合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。
【０００５】
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およびこれを駆動制御するためのバイオドライバの装置およびその方法に係わる。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
<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。
【００１０】
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。
【００１１】
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、これは当該業者にとって公知の技術である。
【００１２】
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て「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。
【００１３】
また、光学ディスクにおいて、屈折率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の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。
【００１４】
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になって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および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）の屈曲などにより通常の光ピックアップ装置では読み取り難いという問題がある。
【００１５】
一般的に、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 disc 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 compactdisc technology」（Proc. Soc. Photo-opt. instrument Eng. 110、page1139-1１６9、1989）が論文に発表されている。
【００１６】
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。
【００１７】
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の形成を施す装置として、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ながら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。
【００１８】
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「disc centrifuge photosedimentometer」（4、311、039、Jan. 19、1982）が特許公開されている。
【００１９】
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、血から血清を分離する際に必須の高速回転の間に流体の流れを制御できない問題に起因して、診断と分析を自動化し切ることのできない短所があることから、ラボオンチップ（Lab On a Chip）構成には適合しない。
【００２０】
これに比べて、本発明の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、かかるバイオディスクを既存の光走査（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。
【００２１】
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、光の透過式、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、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。
【００２２】
本発明の明細書において、光学バイオディスクとは、光送信部と光受信部とが共にモジュール形態になっているレーザー光ピックアップ装置を用いて、ディスクが回転する間、ディスク光走査（laser scanning）の差等反射式に基づいて物理的なピットあるいは染料層により形成されたピットを読み取るバイオディスクのことを意味する。
【００２３】
前述したポリカーボネート基板は、バイオディスク（Bio Disc）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バイオディスクも提供する。
【００２４】
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バイオディスク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】
【００２５】
本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、遠隔診断とサンプル診断、核酸分析および免疫学的検証することのできる光学、または非光学ディスクを用いたバイオディスク、およびバイオドライバの装置および方法を提供することにある。
【００２６】
このような目的を達成するために本発明のバイオディスクは前記バイオドライバ内に設置された制御用ディスクにより制御される。前記制御用ディスクは、バイオディスクを制御するための各種の制御信号を供給するための制御部を備え、常にバイオドライバ装置に接続付着している。結果的には、バイオディスクのみがバイオドライブへの自在なローディング（loading）、または離脱（eject）が可能となる。
【００２７】
本発明の他の目的として、前記バイオディスクおよび制御用ディスクが一枚のディスクで組み合わせられた構成を有する一体型バイオディスク装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
前述した技術的な課題を達成するために、本発明は、試料投入口と、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）と、基質上にバイオ物質がアレイされた分析サイト（assay site）と、前記試料投入口、チャンバー、および分析サイトの間に流体が流れることのできる流路（channel）と、前記流路を連結させる有孔と、前記有孔を開閉させるためのバルブ（valve）と、を含み、前記バルブは、前記有孔に位置したマイクロビーズ（microbead）および前記マイクロビーズの上側に位置した永久磁石と、前記マイクロビーズの下側に位置した電磁石、または移動可能な永久磁石から構成されたことを特徴とするバイオディスクを提供する。
【００２９】
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２つのバイオ物質間の特異的な結合あるいはリガンド（ligand）レセプターター（receptor）反応、あるいは混成化あるいは抗原―抗体反応が引き起こるという意味で、混成化チャンバーあるいは抗原―抗体反応チャンバーと混用される。
【００３０】
本発明のバイオディスクにおいて、マイクロビーズが有孔の下に位置した場合、前記バルブは前記マイクロビーズの上端に位置した薄膜型永久磁石とマイクロビーズ間の吸引力により有孔が閉鎖され、前記マイクロビーズの下端に位置した電磁石あるいは移動可能な永久磁石とマイクロビーズ間の吸引力により有孔が開放され、マイクロビーズが有孔の上に位置する場合はその反対となる。マイクロビーズの上端に位置した薄膜型永久磁石は移動できないので有孔を常に閉鎖しており、これによってバイオディスクは流通中に常に閉鎖され、チャンバー内液体の漏れを防止することができる。
【００３１】
本発明のバイオディスクにおいて、前記バルブの上下側の１つのみ永久磁石を使用するか両方とも永久磁石を使用することができ、両方の永久磁石を用いる場合は、好ましくは、前記移動可能な永久磁石は、通常のアドレス可能な光ピックアップ装置において光ピックアップモジュールの代わりにするか、共に装着されることを特徴とする。従来のバルブ手段は、マイクロビーズの上下側に２つの電磁石を用いて制御することによって電磁石の制御が複雑になり、電気の印加時に熱が多く発生する問題があった。しかし、本発明のバルブ手段は、２つのうち１つを永久磁石にし、残りの１つの電磁石のみで制御を行ったり、２つとも永久磁石を使用することによって熱が小さく発生し、値段も安価でかつ電磁石よりも強い磁力を有する長所がある。特に、移動可能な永久磁石を通常のアドレス可能な光ピックアップ装置に装着することによって、容易に希望するバルブ位置に移動させることができる。
【００３２】
本発明のバイオディスクにおいて、前記マイクロビーズは磁力により動くことができ、いずれの材料も可能であり、有孔を開閉できるいずれの形も可能であるが、好ましくは、薄膜型の円柱磁石、またはクッション（Cushion）材料でコーティングされた薄膜型の円柱磁石であることを特徴とする。クッション材料として、ゴムなどのような弾性力のある高分子が使用でき、クッションにより有孔を完璧に閉鎖させることができる。
【００３３】
本発明の更なる目的を達成するために、本発明は、試料投入口と、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）と、基質上にバイオ物質がアレイされた分析サイト（assay site）と、前記試料投入口、チャンバー、および分析サイトの間に流体が流れることができる流路（channel）と、前記流路を連結させる有孔と、前記有孔を開閉させるためのバルブ（valve）とを含み、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）流路は親水性流路であることを特徴とするバイオディスクを提供する。
【００３４】
本発明のバイオディスクにおいて、前記多孔性メンブレインは、多数の気孔を含むいずれのメンブレインの材質でもあり得るが、好ましくは、NC（Nitrocellose）メンブレイン、ナイロンメンブレイン、および整列したナノチューブ（aligned nano tube）から構成された群のいずれか一つであることを特徴とする。本発明の多孔性メンブレインは、表面積を広くすることによってバイオ物質がさらに多く結合されて、感度（sensitivity）をより良好にすることができる。
【００３５】
本発明のバイオディスクにおいて、前記親水性流路は、親水性物質が表面に存在するいずれの流路であることができるが、好ましくは、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）処理して生成されたことを特徴とする。前記光触媒として、ZrO2、ZnO、Fe2O３およびTiO2などと多数あるが、二酸化チタン（TiO2）は、地球上に最も多く存在する鉱物として、原料の値段が安価で、かつ安定的であり、人体に無害であるという長所がある。二酸化チタン（TiO2）光触媒表面に紫外線が照射されれば、水分子との接触角を5度以下に低め、水が完全に表面に広がってしまう超親水性の現象が現れる。ここで、親水性とは、表面に水を散らすとき、表面の水玉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度以下である場合には超親水性の現象が現れる。
【００３６】
本発明のバイオディスクにおいて、好ましくは、前記親水性流路は、分析サイト内で一つ以上のブランチ（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。複数のブランチ流路が存在する場合には、分析サイト内のプローブが固定されたスポット（SPOT）の中央に位置することが好ましい。
【００３７】
本発明のバイオディスクにおいて、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がさらに備えられ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り自動に空気が吸引および排出されることによって、前記多孔性メンブレインを乾燥させることができる。
【００３８】
本発明のバイオディスクにおいて、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。
【００３９】
本発明のバイオディスクにおいて、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）、レセプターター（receptor）、抗原、抗体、およびタンパク質（Protein）から構成された群のいずれか一つ以上であることを特徴とする。
【００４０】
本発明のバイオディスクにおいて、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一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一つ以上のPCRチャンバーおよび/または、ラベル標識子を保存するためのラベルチャンバーと、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）がアレイ状で基質に付着している少なくとも一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。
【００４１】
本発明のバイオディスクにおいて、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。ここで、粒子は、シリカ（silica）または、DNA結合タンパク質（binding protein）でコーティングされたマイクロビーズであることもできる。
【００４２】
さらに、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。
【００４３】
本発明のバイオディスクにおいて、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。
【００４４】
本発明のバイオディスクにおいて、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一つのプレパレイションチャンバー（Preparation chamber）および/または、前記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（immunoprobe）がアレイ状で基質に付着している少なくとも一つ以上の抗原-抗体反応チャンバー（Ag-Ab reaction 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（Trashchamber）から構成されたことを特徴とする。前記血清サンプルは、血漿サンプルであることもできる。
【００４５】
本発明のバイオディスクにおいて、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、外周方向に深さ（depth）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。
【００４６】
本発明のバイオディスクにおいて、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するために円錐型ビーカー（BEAKER CONICAL）形、またはフラスコ（Flask）形であり、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、遠心力により前記円周側の広い空間（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。
【００４７】
本発明のバイオディスクにおいて、好ましくは、前記チャンバーは、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ることを特徴とする。
【００４８】
本発明のバイオディスクにおいて、好ましくは、前記ラベル標識された抗体（antibody）のラベル標識は発色用粒子として金またはラテックス（latex）または蛍光物質あるいは放射能同位元素を有することを特徴とする。
【００４９】
本発明のバイオディスクにおいて、好ましくは、前記免疫プローブ（immuno probe）アレイは、腫瘍マーカー（tumor marker）が基質に固定されたことを特徴とし、最も好ましくは、前記腫瘍マーカー（tumormarker）はAFP、PSA、CEA、CA19-9、CA125、およびCA15-3から構成された群のいずれか一つ以上であることを特徴とする。
【００５０】
本発明のバイオディスクにおいて、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一つ以上であることを特徴とする。
【００５１】
本発明のバイオディスクにおいて、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を含む切替器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。
【００５２】
本発明のバイオディスクにおいて、好ましくは、前記光透過式の測定装置は、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とこの信号要素と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。前記光透過式の測定装置は、従来の差等反射式の光学ディスクと区別される。
【００５３】
本発明のバイオディスクにおいて、好ましくは、前記光透過式の測定装置は、少なくとも一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、バイオディスク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。さらに、前記少なくとも一つ以上のレーザー発生装置と一つ以上の光学探知機（光受信部）の両方が、前記複数の分析サイトに一対一に対応し、バイオディスク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。
【００５４】
本発明のバイオディスクにおいて、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。前記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、若しくは酸化還元反応により具現され、詳細には図９ないし図１１に図示されている。
【００５５】
本発明のバイオディスクにおいて、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）上に表面コーティングにより具現されることを特徴とする。前記多孔性メンブレイン上の櫛型アレイ電極コーティングは、金コーティングであることが好ましい。固体基質の表面によりその表面積が広がるので、櫛型の感度は増加する。
【００５６】
本発明のバイオディスクにおいて、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り、そうでないCCD（Charge Coupled Device）あるいはCMOSセンサーから構成されたことを特徴とする。ここで、蛍光フィルタは、選択事項であって、センサーの前に搭載され得る。
【００５７】
本発明のバイオディスクにおいて、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）で免疫分析セクターきて、核酸プローブ（probe）分析セクターとが分離されたことを特徴とする。
【００５８】
本発明のバイオディスクにおいて、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あるいはイメージセンサーをさらに備えることを特徴とする。前記インピーダンス測定装置は、櫛型アレイ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。
【００５９】
本発明のバイオディスクにおいて、好ましくは、前記バイオディスクの本体は、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。前記中間基質により有孔とバルブの位置が決定づけられる。
【００６０】
本発明のバイオディスクにおいて、好ましくは、前記バイオディスクは、バイオディスクのプロトコル、分析アルゴリズム、読み取りのための標準制御値、あるいは分析サイト（site）に対する位置情報、生物情報学情報、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が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。
【００６１】
本発明のバイオディスクにおいて、前記分析サイトの定量分析による判読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り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。
【００６２】
本発明の更なる目的を達成するために、本発明は、バイオディスクと、前記バイオディスクに必要な電源または制御信号を供給するための制御部を備えた制御用ディスクと、前記バイオディスクと、制御用ディスクとの間を接続するためのインターフェース部を備えたことを特徴とするバイオディスク装置を提供する。
【００６３】
本発明のバイオディスク装置において、好ましくは、前記インターフェース部は、制御信号を供給するための複数の制御信号接続部および/または、電源供給のための電源接続部を備え、バイオディスクと電気的に接続されることを特徴とする。もっとも好ましくは、前記インターフェース部は、バイオディスク上の導体でコーティングされた連結溝と制御用ディスク上の導体アームが互いに接続して形成されたことを特徴とする。
【００６４】
本発明のバイオディスク装置において、好ましくは、前記制御用ディスクは、前記バイオディスクを上置きするためのターンテーブルに固定結合され、前記バイオディスクに内蔵されたバルブを制御するための電磁石または移動可能な永久磁石をさらに備えたことを特徴とする。
【００６５】
本発明のバイオディスク装置において、好ましくは、前記バイオディスクと制御用ディスクとの間の高さ間隔は、0.1〜2mmであることを特徴とする。この高さ間隔において、磁力によるバルブ制御が円滑に行われる。
【００６６】
本発明のバイオディスク装置において、前記制御用ディスクへの電源供給は、外部電源装置と接続されたブラシあるいは電気的な接触により行われることを特徴とする。本明細書では、ブラシは、導体ワイヤーを含む概念として理解される。
【００６７】
本発明のバイオディスク装置において、好ましくは、前記制御用ディスクは、PCB（Printed Circuit Board）あるいはシリコンウェハー上に集積された回路により構成されたことを特徴とする。
【００６８】
本発明のバイオディスク装置において、好ましくは、前記制御用ディスクは、前記探知装置によって獲得された前記分析サイトに対する読み取り結果を、赤外線、光、または無線インターフェースを介して外部の中央制御装置または保存装置あるいは入出力装置へ送るための非接触インターフェースをさらに備えたことを特徴とする。
【００６９】
本発明のバイオディスク装置において、好ましくは、前記バイオディスクと制御用ディスクとが組み合わされて、一体型のバイオディスクで構成されることを特徴とする。この場合、前記一体型のバイオディスクは、シリコンウェハー材料を使って前記制御部、無線RF IC、非接触インターフェース、前記バルブ制御のための電極板または電磁石および各種回路パターンを含んだ電子回路および前記チャンバーおよびチャンネルを、シリコンウェハー上にフォトリソグラフィー（photolithography）およびエッチング工程に基づいてモノリシック（monolithic）形態の集積回路（IntegratedCircuit）で設計したことを特徴とする。
【００７０】
本発明の更なる目的を達成するために、本発明は、本発明によるバイオディスクに必要な電源あるいは制御信号を供給するための制御部を備えた制御用ディスクと、前記ディスクを回転させるためのモーターと、前記制御用ディスク上の制御部に電源供給を行うための電源供給手段と、前記制御部の制御信号および/または電源信号を前記バイオディスクに供給するためのインターフェース部と、バイオドライバを保持している本体と、を含むバイオドライバ装置を提供する。
【００７１】
本発明のバイオドライバ装置において、好ましくは、前記バイオディスクを上置きするためのターンテーブルをさらに有し、前記制御用ディスクは前記ターンテーブルに固定結合され、前記バイオディスクに内蔵されたバルブを制御する電磁石あるいは移動可能な永久磁石を備えたことを特徴とする。
【００７２】
本発明のバイオドライバ装置において、好ましくは、前記電源供給手段は、環状の電極とブラシとの接触によってプラス（+）電源を供給し、マイナス（-）電源は接地されたモーター本体、または接地されたモーター軸との電気的な接続を介して制御用ディスクへ供給することを特徴とする。
【００７３】
本発明のバイオドライバ装置において、前記分析サイトを読み取るためのイメージセンサーを含む切替器結合された探知装置をさらに備えることを特徴とする。
【００７４】
本発明のバイオドライバ装置において、前記制御用ディスクは、分析サイトに対する読み取り結果を外部の中央制御装置または保存あるいは入出力装置に伝送したり、前記中央制御装置からの命令を受けるための非接触インターフェース手段をさらに備えたことを特徴とする。さらに、前記分析サイトに対する読み取り結果は、遠隔通信網により外部のコンピュータに伝送されることもでき、この場合、遠隔診断できる。
【００７５】
本発明のバイオ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あるいは入出力装置が設計されている回路基板が、前記バイオ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バイオディスクおよび制御用ディスクの回転あるいは停止時にモーターを回転あるいは停止させることを特徴とする。
【００７６】
本発明のバイオ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、またはインターネットの通信規格を有することを特徴とする。
【００７７】
本発明のバイオドライバ装置において、好ましくは、音楽CD、CD-R、ゲームCD、およびDVDから構成された群の選択された通常の光学（Optical）ディスクを読み取るするための光ピックアップ装置をさらに備えたことを特徴とする。
【００７８】
本発明のバイオドライバ装置において、好ましくは、前記バイオ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、バイオディスクであるかを前記制御部が読み取るためのバイオディスク検知（Bio-DiscDetection）手段をさらに備えることを特徴とする。
【００７９】
本発明のバイオ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、バイオディスク上における特定位置にグルーブパターン（groove pattern）、また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）されたディスクがバイオディスクであることを中央制御装置が認識するようにすることを特徴とする。
【００８０】
本発明のバイオ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（Optical disc）（例えば音楽CD、CD-R、ゲームCD、DVDなど）であるかバイオディスクであるかを判断して、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あるい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、バイオディスクであれば、バイオディスクを制御するための各種の制御命令信号を非接触インターフェースを介して伝送することを特徴とする。
【００８１】
本発明のバイオドライバ装置において、好ましくは、バイオディスクのローディング（loading）時点において、バイオディスク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バイオディスク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、現在のバイオドライバにローディング（loading）されたディスクがバイオディスク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。
【００８２】
本発明のバイオドライバ装置において、好ましくは、前記バイオディスク上の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バイオディスク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。
【００８３】
本発明のバイオ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、ユーザによるバイオドライバからバイオディスクのイジェクト（un-loading）あるいはストップ（stop）の要求があった時、バイオ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）あるいはストップの要求を受け入れることを特徴とする。
【００８４】
本発明のバイオドライバ装置において、好ましくは、バイオディスク装置が何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情報および診断したい病気の種類が保存されているメモリ手段をさらに備えて、バイオディスクのローディング（loading）時ごとに、ユーザに診断可能であるか否かおよび前記情報が分かるよう提供することを特徴とする。
【００８５】
本発明のバイオドライバ装置において、好ましくは、前記バイオドライバ装置は、通常光学ディスクを再生するための再生および探索ボタン、停止ボタン、および現在のローディングされたディスクがバイオディスクであることを示す発光ダイオード（LED）を備えたことを特徴とする。
【００８６】
本発明のバイオドライバ装置において、好ましくは、前記バイオドライバ装置は、液晶表示装置またはモニター表示装置を具備して、バイオドライバ装置の主要な工程（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）および段階にともなう進行率をパーセント（%）、バーグラフ（bar graph）、またはパイグラフ（piegraph）形式で表示することを特徴とする。
【００８７】
本発明のバイオドライバ装置において、好ましくは、前記バイオドライバを保持している本体は、バイオディスクのトップ（top）ローディングあるいはフロント（front）ローディングを許容することを特徴とし、さらに、前記バイオドライバは、複数のバイオディスク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。
【００８８】
本発明の更なる目的を達成するために、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を分析サイトにアレイされた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、分析サイト内の切断可能な信号要素を光透過式の測定装置、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を含む切替器結合された探知機によって読み取る段階と、を含む、本発明にかかるバイオディスクを利用した核酸分析方法を提供する。
【００８９】
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コンジョンは、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を前記粒子あるいは強磁性体ビーズに沈着させるためのインキュベーション（incubation）段階と、前記粒子あるいは強磁性体ビーズを定置させてから、徐々にバイオディスクを回転しつつ、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、前記粒子あるいは強磁性体ビーズ（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。
【００９０】
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。
【００９１】
本発明の核酸分析方法において、好ましくは、前記PCR工程は、バイオディスクを徐々に回転しつつ、前記プレパレイション工程に応じて獲得された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移動が完了される後、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。
【００９２】
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、バイオディスクを徐々に回転しつつDNAseをPCRチャンバーに流入させる段階と、高温で加熱して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。
【００９３】
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。
【００９４】
本発明の更なる目的を達成するために、本発明は、バイオディスクを高速回転しつつ、血から血清ないし抗原を分離する段階と、バイオディスクを回転しつつ、前記ラベルチャンバーに抗原を流入させた後、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、バイオティスク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（washingbuffer）を添加して分析サイトを洗浄する段階と、を含む本発明にかかるバイオディスクを利用した免疫分析方法を提供する。
【００９５】
本発明の免疫分析方法において、好ましくは、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」を移動させ、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」を流入させることを特徴とする。
【００９６】
本発明の免疫分析方法において、好ましくは、前記「ラベル-抗原の結合体」と多孔性メンブレイン上のキャプチャー抗体（captureantibody）との間に抗原-抗体反応が起きるよう培養する段階の後に、ディスクを高速回転することによって、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。これは、多孔性メンブレインが飽和されていれば、洗浄バッファーが流入されないことから、洗浄バッファーを流入させるためのものである。
【００９７】
本発明の免疫分析方法において、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（hydrophilicaffinity）により洗浄バッファー（washing buffer）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分析サイトを洗浄することを特徴とする。
【００９８】
本発明の免疫分析方法において、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。この乾燥は、ディスクの回転に応じて分析サイトの両側面に形成された空気穴を介した空気の出入りにより行われる。
【００９９】
本発明の免疫分析方法において、好ましくは、前記分析サイト内の抗原-抗体の反応結果を読み取るためにイメージセンサーによる撮影段階をさらに含むことを特徴とする。前記撮影のためのイメージセンサーとして、抗原―抗体の反応結果である発色粒子を撮影するための通常のCCD（ChargeDoupled Device）あるいはCMOSセンサーを使用することができる。
【０１００】
本発明の免疫分析方法において、好ましくは、前記抗原-抗体の反応結果を問診データとともに専門医師に遠隔伝送する段階をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０１０１】
以上説明した通り、本発明の光学または非光学ディスクを利用したバイオディスクおよびバイオ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、および免疫学的な検証などを含むラボオンチップ（Lab On a Chip）構成に適する。特に前記バイオドライバ装置および方法は前記バイオディスクの読み取りだけでなく、通常のCD-ROMおよびDVD読み取り機など、光学ディスク装置と互換性があることから通常の音楽CD、CD-R、ゲームCD、DVDなどのような通常の光学ディスク（OpticalDisc）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、前記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】
【０１０２】
以上、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。
【０１０３】
本発明のバイオディスク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、バイオディスクの上側または/および下側に設置された電磁石あるいは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）をバイオディスク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。
【０１０４】
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ゴムのようなクッション（Cushion）材料コーティングから行われる。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バイオディスク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５０００μｍ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。
【０１０５】
前記電磁石のための捲線の直径は０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍであることが好ましい。
【０１０６】
図１および図２は、バイオディスク１００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バイオディスク断面の一例である。
【０１０７】
前記バイオディスク１００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、一つのバイオディスク１００本体を形成する。
【０１０８】
図１は、前記薄膜型の円柱永久磁石７０ａにより有孔１０が詰まっており、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が連結されたものを示している。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、下側の電磁石５ａをオフすれば上側の永久磁石４ａにより前記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電磁石５ａは薄膜型の円柱永久磁石７０ａを下方に引き寄せる方向に向かって電源を印加する。つまり、下側の電磁石５ａと薄膜型の円柱永久磁石７０ａとの間には引力が発生するよう電源の印加を行う。
【０１０９】
本発明の電磁石５ａは、薄膜型の電磁石またはbobbinless coilまた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１２が上部基質１に形成されている。
【０１１０】
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）が配置されたバイオディスク１００と、これを制御するための制御用ディスク２００、およびバイオドライバ装置の一実施の形態である。
【０１１１】
本発明のバイオディスク１００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）、およびポリカーボネート（polycarbonate）がある。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。
【０１１２】
バイオディスク１００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。
【０１１３】
これらは互いに密着付着して、一つのバイオディスク１００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。
【０１１４】
制御用ディスク２００は、プラスチック、PMMA、ガラス、雲母、シリカ、シリコン、PCB（Print Circuit Board）などの多様な材料から選択され得る。しかし、本発明ではPCB材料とシリコンウェハーの材料が回路設計の容易性のことから最も好ましい。
【０１１５】
バイオディスク１００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と電磁石５a、５ｂ、５ｃ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。
【０１１６】
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酵素を含んだチャンバーである。
【０１１７】
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、制御用ディスク２００上に設けられた電磁石５a、５ｂ、５ｃに印加された電流のオン／オフ制御によって行われ、流体の移動はディスクの回転力の遠心力による。
【０１１８】
図面符号５５は、モーター１０２の軸方向に固定連結された環状の電極で表面が導体物質によりコーティングされており、モーター１０２の軸とは電気的に絶縁されている。
【０１１９】
図面符号１１０は、電源部への直流電圧の供給を行う。マイナス（-）端子はモーター１０２本体に連結され接地される。プラス（+）端子はブラシ１０８、１０９に連結されて環状電極５５にプラス（+）電圧の供給を行う。
【０１２０】
環状電極５５とブラシ（あるいは導体ワイヤー）１０８、１０９との間に摩擦接触により、制御用ディスク２００上の制御部６３および無線送信または送受信、あるいは受信装置１０７にプラス（+）電源を供給し、マイナス（-）電源は接地連結したモーター１０２の本体に連結されたモーター軸５７と連結部２１０を介して制御用ディスク２００へ供給される。
【０１２１】
図面符号２４０、２４１は、それぞれ制御用ディスク２００のプラス（+）電源とマイナス（-）電源に連結された電源端子である。
【０１２２】
図面符号１８１は、バイオディスク１００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ローディングされる。一方、制御用ディスク２００は、ターンテーブル１８１に固定結合される。ターンテーブルに固定結合された制御用ディスク２００と、ターンテーブルにローディングされたバイオディスクとの間に１ｍｍ前後の間隔１８２が保たれる。
【０１２３】
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、バイオ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。
【０１２４】
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。前記無線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。
【０１２５】
図面符号２４０aおよび２４１aは、それぞれバイオディスク１００上の電源連結部であって、導体で表面コーティングされており、電源端子２４０、２４１と連結してバイオディスク１００上への電源を供給する。
【０１２６】
図４は、図３のブラシ１０８、１０９と環状電極５５との間の摩擦接触により環状電極５５へ供給されたプラス（+）電源を制御用ディスク２００に供給するための連結部２１０であって、制御用ディスク２００に連結されプラス（+）電源を供給する。
【０１２７】
モーター１０２の本体は接地されており、モーターに連結しているモーター軸５７も結果的には接地されている。モーター軸５７は、穴２０３を通じて制御用ディスク２００の中心部に連結されてマイナス（-）電源を供給する。
【０１２８】
図５は図３のバイオディスク１００を制御駆動させるために、図３の制御用ディスク２００がターンテーブル１８１に固定結合され内蔵されたバイオドライバ装置の一実施の形態である。
【０１２９】
制御用ディスク２００上のプラス電源とマイナス電源は、電源端子２４０、２４１を介してバイオディスク１００に連結供給される。プラス電源端子２４０とマイナス端子２４１の一方の末端部は制御用ディスク２００のプラス電源とマイナス電源に連結固定され、他の末端部はバイオディスク１００ローディング時にバイオディスク１００上に導電体で表面コーティングされている電源連結部２４０0a、２４１aとそれぞれ密着連結されている。
【０１３０】
回転している制御用ディスク２００上の制御部６３に電源を供給するためのブラシ１０９、１０８と、それに電源供給を行うための電源装置１１０、３００はバイオドライバを保持している本体である。バイオドライブの下面には回路基板１４０がバイオドライブ本体３００に繋ぎ締結されており、回路基板上にバイオ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上に配置して設けられている。中央制御装置１０１は、ディスク１００、２００の回転または停止のためにモーター１０２を制御するだけでなく、光ピックアップモジュール装置１０３の移動を制御する。
【０１３１】
また、中央制御装置１０１は、現在のバイオドライバにローディング（loading）されたディスクが通常の光学ディスク（Optical disc）（例:音楽CD、CD-R、ゲームCD、DVDなど）であるかバイオディスク１００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１０３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１０３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、バイオディスクの場合、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制御用ディスク２００に位置した非接触インターフェース１０６、１０７を介して命令若しくは無線RF IC１８８を介して伝送する。
【０１３２】
前記制御命令が伝達された制御用ディスク２００の制御部６３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し、バイオディスクにおけるバルブの開閉を制御するため制御用ディスク２００上の電磁石５a、５ｂ、５ｃの電源のオンオフを制御してバルブの開閉を制御する。制御用ディスク２００上の電磁石５a、５ｂ、５ｃは、バイオディスク１００と最も隣接しているのでバイオディスク内に内蔵された薄膜型の円柱磁石７０a、７０ｂ、７０ｃに反発力と引力を効率よく発揮できる。ターンテーブルに固定結合された制御用ディスク２００とターンテーブルにローディングされたバイオディスクとの間には１ｍｍ前後の高さ間隔１８２がある。
【０１３３】
本発明において、好ましくは前記バイオ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、バイオディスクであるかを前記制御部が判断するためのバイオディスク検知（Bio-DiscDetection）手段を更に備えている。
【０１３４】
本発明において、望ましくは前記光ピックアップモジュール装置がバイオディスク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）されたディスクがバイオディスクであることを中央制御装置が認識できることを特徴としている。
【０１３５】
本発明において、好ましくはバイオディスクのローディング（loading）時点でバイオディスク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バイオディスク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、現在のバイオドライバにローディングされたディスクがバイオディスクであることを中央制御装置が認識できることを特徴とする。
【０１３６】
部材番号１０６および１０７は各々非接触インターフェースのための受信部または送信部、または送受信部である。
【０１３７】
バイオディスク１００上の光学、電気化学、キャパシタンス、またはインピーダンス装置あるいはイメージセンサーを含んでいる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、非接触インターフェース１０６、１０７の赤外線インターフェースあるいは光インターフェース（optical interface）、または無線インターフェース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に伝送したり、バイオディスク１００上に内蔵された無線RFIC１８８によりバイオディスク１００上の光学、電気化学、キャパシタンス、またはインピーダンス装置を含んでいる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送受信手段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に伝送したり、回路基板１４０上に設けら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または保存装置あるいは入出力装置１１１に伝送する。
【０１３８】
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。
【０１３９】
図６の左側は前記バイオディスクに拘束信号要素５５７が基質表面上に残っている場合であり、右側は拘束信号要素５５７が大部分離脱除去されて、離脱信号要素を提供する場合を示している。
【０１４０】
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。
【０１４１】
図７には分析サイト１３２に対する光透過方法において光受信部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モジュールの形態からなっていることと区別される。このような光ピックアップモジュールの形態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。左側の図は前記バイオディスクに拘束信号要素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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
図８は光受信部９９ｂのアレイ（array）がバイオディスクの円周方向に向かって配列内蔵されたバイオディスクの一実施の形態である。バイオディスクの回転により、バイオディスク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。
【０１４４】
図９ないし図１３は、バイオディスク１００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基質７０１上に配置された櫛型アレイ（interdigitated array）電極７０２、７０３と末端部に金属球４０あるいは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、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）が好ましい。
【０１４５】
図９は、櫛型アレイ（interdigitated array）電極７０２、７０３により備えら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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
図１０ないし図１１は、バイオディスク１００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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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:（CH２）ｎ:alkane chain）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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
その後、溶液は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。
【０１５２】
図１１の左側はバイオディスク１００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。
【０１５３】
図１２は、バイオディスク１００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-抗原結合体と前記キャプチャー抗体（capture antibody）との抗原-抗体反応によって備えら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。
【０１５４】
本発明では、前記ラベルは一般に発色用粒子４７４であって、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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
図１３の左側は洗浄過程の後に、バイオディスク１００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。これらは差等的キャパシタンスおよびインピーダンス信号を探知装置に提供したり、あるいはイメージセンサーに発色情報を提供する。
【０１５７】
図１４は、バイオディスク１００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に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-抗体反応により備えら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。
【０１５８】
本発明における前記ラベルは、一般に発色用粒子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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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を作用する。図１４の左側は、洗浄過程の後、バイオディスク１００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。
【０１６１】
図１５ないし図１８は、本発明のバイオディスクの一実施の形態である。
【０１６２】
図１５および図１６は、バイオディスク１００上に核酸分析を行うためラボオンチップ（Lab On a Chip）が配置された一実施の形態である。
【０１６３】
図面符号１７０はディスクの中心孔隙であり、１７１は制御用ディスク２００とのインターフェースのための連結部を提供する。
【０１６４】
図面符号１３０は、血または細胞、ＲＮＡからＤＮＡサンプルを備えるためのプレパレイション（Preparation）工程を含んでいるプレパレイションチャンバー（Preparation chamber）であり、１３１および１３１aはＰＣＲ（PolymerChain Reaction）工程を行うためのＰＣＲチャンバーであって、ＰＣＲ工程に必要なポリメラーゼ（polymerase）、dNTPを始めとするプライマーなどの様々な酵素（enzyme）を含むバッファー溶液を保存しているチャンバーであり、１３２は混成化（hybridization）工程を行なうためのチャンバーであって、増幅されたＤＮＡを分析および診断するためのビオチン標識されたキャプチャープローブ（captureprobe）がアレイ状で基質に付着されている分析サイト（Assay）であり、１３３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（Trashchamber）である。
【０１６５】
前記主な工程（プレパレイション工程、ＰＣＲ工程、混成化工程、洗浄工程）は、前記バイオディスク上に螺旋状で連結し配置されている。これは前記各工程に必要な流体が遠心力により移動連結が容易に行われる。また前記主な工程を支援するための試薬を有するチャンバーが螺旋状で周辺に配置されている。
【０１６６】
図面符号１２９は、洗浄バッファー（washing buffer）の入っているチャンバーであり、１２９aは蒸溜水の入っているチャンバーである。１４４は混成化バッファー（hybridizationbuffer）を保存するためのチャンバーであり、１３６はＤＮＡを適当な大きさで切るためのフラグメンテーション（fragmentation）工程を行うためのＤＮＡseの入っているチャンバーである。１４１、１４２および１４３は、混成化に必要な各種の酵素を含んでいるチャンバーである。
【０１６７】
１４１は一本鎖を切断するためのヌクレアーゼ（nuclease）酵素を保存するためのチャンバーであり、１４２はストレプトアビジン標識（streptavidin labeled）された金属微小球（microsphere）を保存するためのチャンバーである。１４３はＰＢＳ（PhosphateBuffered Saline）溶液を保存するためのチャンバーである。
【０１６８】
図面符号１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５７、１５８、１６０、１６１、１６２、１６３はバルブである。
【０１６９】
これらのバイオディスク１００上の流体移動はディスク回転による遠心力とバルブの開閉による。
【０１７０】
図面符号１７７は、バイオディスク１００に埋没内蔵されている電磁石あるいは永久磁石で前記バイオディスクに内蔵埋没させる代わりに、磁力が必要な時ごとにプレパレイションチャンバー１３０の上部または下部へ永久磁石を移動接近して動作させてもよい。
【０１７１】
前記主な工程（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バイオディスク内の薄膜型の円柱磁石と、その上側にある永久磁石間の引力、そしてバイオディスク内の薄膜型の円柱磁石とその下側にある電磁石（あるいは移動可能な永久磁石）間の力の均衡制御に応じて行なわれる。
【０１７２】
すなわち、前記主な工程（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におけるバルブの開閉制御は、前記バイオディスク内の薄膜型の円柱磁石の下側に設置された電磁石のオン（on）／オフ（off）を制御したり、前記バイオディスク内の薄膜型の円柱磁石の下側に永久磁石の機械的な接近を制御する制御部６３による。
【０１７３】
薄膜型の円柱磁石の下側に設置された電磁石のオン／オフ制御に応じてバルブの開閉を行う場合、電磁石オンの時にバイオディスク内の円柱磁石との引力作用によりバルブが開き、オフの時はバイオディスク内の薄膜型の円柱磁石とその上側の永久磁石との引力によりバルブは閉鎖される。
【０１７４】
薄膜型の円柱磁石の下側への永久磁石の機械的な接近によりバルブを開閉する場合、永久磁石の接近時バイオディスク内の円柱磁石との引力作用によりバルブが開き、永久磁石の離脱時はバイオディスク内の薄膜型の円柱磁石とその上側の永久磁石との引力によってバルブは閉鎖される。
【０１７５】
図面番号１２８は蒸溜水の入ったチャンバーであり、１３５はトラッシュチャンバーである。
【０１７６】
図１５は、一つのＰＣＲチャンバーを有するラボオンチップ（Lab On a Chip）が配置されたバイオディスクの一実施の形態であり、図１６は前記ＰＣＲチャンバーを複数で構成した場合に対するバイオディスクの一実施の形態である。
【０１７７】
図１６で前記複数のＰＣＲチャンバー１３１a各々には合い相異なる種類のプライマーが入ることができ、同種類のプライマーが入ることも可能である。または前記複数のＰＣＲチャンバー各々には複数のプライマーが入ることができる。
【０１７８】
前記複数のＰＣＲチャンバーから各々増幅されたＤＮＡはチャンバー１３１bで合わされる。
【０１７９】
図１７はバイオディスク１００上に抗原-抗体反応に応じて備えられたラボオンチップ（Lab On a Chip）の配置されたバイオディスクの一実施の形態であり、図１８は図１７の分析サイト内アレイの一実施の形態である。
【０１８０】
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であることが好ましい。
【０１８１】
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）は前記バイオディスク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らが螺旋状で周辺に配置されている。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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、１５６はバルブである。
【０１８４】
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する通りに、円周方向に円錐型ビーカー（BEAKER CONICAL）模様、あるいはフラスコ（Flask）形のチャンバーであることが好ましい。遠心分離すると、血清、血餠で分離される。すなわち、遠心分離すると、内周側には血清が、外周側には血餠が偏ることになる。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内で血清が血餠に比べて相対的に高く占められるので、バルブ１５２を開放したまま徐々にバイオディスクを回転させて次のチャンバーに血清を移動させる場合、血清だけの移動がはるかに容易になる。もし、血清が血餠に比べて高く占められていなければ、血清のみが次のチャンバーに移動することは難しいのである。
【０１８５】
バイオディスク１００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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。腫瘍マーカー（tumormarker）は、AFP、PSA、CEA、CA19-9、CA125、CA１５-3であることが好ましい。
【０１８８】
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）を固定させたり、アルツハイマー（Alzheimer）疾患の特異マーカーであるGS（Glutamine Synthetase）を固定させることが好ましい。
【０１８９】
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、早期癌の場合には血中腫瘍マーカーは正常範囲内の値である。癌が進行されることによって血中濃度が増加し、陽性率も高まる。本発明ではかかる点を着眼し、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、定期的な追跡診断に対する情報を提供することを特徴とする。
【０１９０】
バイオディスク１００上の流体移動は、ディスク回転による遠心力とバルブの開閉、ディスク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、ディスク回転による遠心力とバルブの早い開閉の繰り返しの復動作に従った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。親水性流路への流体移動を行うためには、初期抵抗（主に親水性コーティングと疏水性コーティングとの境界面で発生する抵抗）を克服しなければならない。バルブの早い開閉動作は、流体に動揺をもたらし、抵抗克服を行なうために役に立つ。抵抗が克服されれば、以後に親水性によって移動する。
【０１９１】
図１８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実施形態である。この実施例では、６腫瘍マーカーAFP９９９a、PSA９９９b、CEA９９９c、CA19-9  ９９９d、CA125  ９９９e、CA１５−３  ９９９fが多孔性メブレイン９９９上に固定されている。
【０１９２】
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。
【０１９３】
図１９は図１５、図１６の主な工程に基づいたチャンバーに対するバイオディスクの断面図を示す一実施の形態である。
【０１９４】
主な工程のバルブのための薄膜型円柱磁石１５０、１５１、１５３、１５６は、それぞれ永久磁石４a、４Ｂ、４Ｃ、４ｄと制御用ディスク上の電磁石５a、５ｂ、５ｃ、５ｄから形成された磁力により独立に開閉制御される。１２１はサンプル注入口である。
【０１９５】
図面符号１３０は、血または細胞、若しくはＲＮＡからＤＮＡサンプルを備えるためのプレパレイション（Preparation）工程を含むプレパレイションチャンバー（Preparation chamber）である。このプレパレイションチャンバーには、ＤＮＡ抽出のためにＤＮＡと親和力（affinity）を有する粒子、あるいは強磁性体ビーズ（bead）とセル（cell）を破るための溶解バッファー溶液が入っている。
【０１９６】
１３１は、ＰＣＲ（Polymer Chain Reaction）工程ためのＰＣＲチャンバーであって、ＰＣＲ工程に求められるポリメラーゼ、dNTPを始めとするプライマー（Primer）など、各種の酵素（enzyme）を含むバッファー溶液を保存しているチャンバーであり、１３２は混成化（hybridization）工程または抗原-抗体反応のためのチャンバーであって、前記ＰＣＲ工程に応じて増幅されたＤＮＡを分析および診断するためのキャプチャープローブ（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は洗浄工程によっ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（Trashchamber）である。
【０１９７】
図１５、図１６および図１９のバイオディスクに対する主な工程の一実施の形態は次の通りである。
【０１９８】
<プレパレイション工程>
プレパレイションチャンバー１３０には、サンプルからＤＮＡ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通りである。
1）blood １０μｌ（EDTA、ACD Tube）、または５μｌ（Heparin 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。プレパレイションチャンバー１３０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。
2）５分間インキュベーション（incubation）した後、ＤＮＡはセルから抽出され、ＤＮＡと親和力を有する前記粒子または強磁性体ビーズに付着される。
3）図４Aの電磁石１７７を、オンまたは移動可能な永久磁石を前記プレパレイションチャンバー１３０に近接させ、前記粒子あるいは強磁性体ビーズを定置させた後、１〜３分の間待機する。
4）徐々にバイオディスクが回転されながら、バルブ１６１を開放し、セル（cell）の破壊時にて生成された残がい（debris）をトラッシュチャンバー１３５へ洗い流す。バルブ１６１を閉じてバイオディスクの回転を止める。
5）電磁石１７７をオフさせたり、前記移動可能な永久磁石をプレパレイションチャンバー１３０から離脱させる。
6）バルブ１５０を開放して徐々にバイオディスクを回転しながらチャンバー１２９の洗浄バッファー（washingbuffer）をプレパレイションチャンバー１３０に流入させる。
7）前記3）〜6）過程を２回繰り返した後、最後には徐々にバイオディスクを回転しながらバルブ１６１を開放し、トラッシュチャンバー１３５へ洗い流す。バルブ１６１を閉じてバイオディスク回転を止める。
8）電磁石１７７をオフさせたり前記移動可能な永久磁石をプレパレイションチャンバー１３０から離脱させた後、徐々にディスクを回転しつつバルブ１５１を開放し、チャンバー１２９aの蒸溜水をプレパレイションチャンバー１３０に流入させる。
9）プレパレイションチャンバー１３０内に内蔵されているヒーター９６０を用いて高温加熱し、前記粒子あるいは強磁性体ビーズ（bead）についているＤＮＡを離脱させるか、再懸濁バッファー（resuspensionbuffer）を使って再懸濁を行う。
前記プレパレイション工程、その他の一実施の形態は溶解バッファー（lysis buffer）よりセルを破壊した後、遠心分離によってＤＮＡの分離を行なう。
【０１９９】
<ＰＣＲ工程>
ＰＣＲチャンバー１３１または１３１aは、ＤＮＡを増幅するためのチャンバーであって、一実施の形態は次の通りである。
1）バイオディスクを徐々に回転させながら、バルブ１５２を開いて前記プレパレイション工程に応じてプレパレイションチャンバー１３０内の強磁性体ビーズから離脱されたＤＮＡをＰＣＲチャンバー１３１に移動する。
2）前記ＰＣＲチャンバーへのＤＮＡ移動を完了させた後、バルブ１５２を閉じてからバイオディスクを止める。
3）ＰＣＲチャンバー１３１内に内蔵されているヒーター９６１と温度センサー５２０を利用してＰＣＲのサイクルを約３０回繰り返してＤＮＡを増幅させる。
4）１〜２分の間にクーリング（Cooling）する。
図４Bの場合は、以後に前記複数のＰＣＲチャンバー１３１aで増幅されたＤＮＡは、ディスクをゆっくり回転させながらバルブ１５２aを開放して、チャンバー１３１bへ移動させる。
【０２００】
<フラグメンテーション（fragmentation）工程>
フラグメンテーション工程は選択事項であって、前記ＰＣＲ工程で増幅されたＤＮＡを混成化に適した大きさで切断するための工程であり、一実施の形態は次の通りである。
1）バイオディスクを徐々に回転させながら、バルブ１５８を開放しチャンバー１３６に入っているＤＮＡseをＰＣＲチャンバー１３１、１３１bへ流入してＤＮＡをフラグメンテーション（fragmentation）する。
2）バルブ１５８を閉鎖してから、バイオディスクを止める。
3）１〜２分間インキュベーションした後、ヒーター９６１を高温で加熱しＤＮＡseの機能を停止させることで、フラグメンテーション（fragmentation）反応が中止される。また、この時高温でＤＮＡは変性（denature）され、一本鎖が形成される。
【０２０１】
前記フラグメンテーション（fragmentation）によるＤＮＡの長さ調節は、前記段階（３）のインキュベーション時間により調節される。図４Bの場合では、複数のＰＣＲチャンバー１３１aごとに独立したヒーター（独立したインキュベーション時間）をおいてフラグメンテーションされるので、相異なる長さを有するＤＮＡのフラグメンテーションが可能となる。
【０２０２】
<混成化工程>
混成化工程は、前記した適した大きさでフラグメンテーションされた一本鎖、あるいはＰＣＲ工程の後に高熱処理されることにより一本鎖が形成されたＤＮＡを、分析サイト１３２に予め備えられていたビオチン標識されたキャプチャープローブと混成化（hybridization）反応を引き起こすための工程であって、一実施の形態は次の通りである。
1）バイオディスクを徐々に回転させながら、バルブ１５３を開放し、前記一本鎖のＤＮＡが分析サイト１３２内に移動されるようにする。
2）ＤＮＡがバイオディスクの分析サイトに万遍なく広がった後はバルブ１５３を閉じ、ディスク回転を止めてバイオティスクを室温で３〜５分の間に停滞状態で培養をする。また、分析サイト１３２内の外部電極パターン９６２と電極板９６３を用いた電界制御、またはヒーター９６２による熱制御に応じてハイブリッド反応を調節する（ハイブリッド反応）。
電極パターン９６２は単独ではヒーターとして作動するが、電極板９６３と組み合わされると、垂直方向の電界を発生するための電極板の役割も行なう。
3）バイオディスクは回転をさせながらバルブ１５７を開放し、ハイブリッド溶液（Hybridization buffer）を分析サイト１３２に注入しながら、添加洗浄するかディスクの上下に分布配置された外部の電界を加えて洗浄する（第１の洗浄過程）。その後、バルブ１５７を閉じる。洗浄過程の間にバルブ１５６を開放する。洗浄が終わった後には再度バルブ１５６を閉じる。
4）その後、ディスクを徐々に回転させながら、バルブ１５４を開放し、一本鎖を切断するためのヌクレアーゼ（nuclease）酵素溶液を分析サイト１３２に導入し、ディスク回転により分散されるようにする。バルブ１５４が閉じられてから、ディスクは１〜２分の間停滞状態で培養を行う（切断過程）。
5）それからディスクを徐々に回転させてバルブ１６０を開放し、温度８０℃下でＰＢＳ溶液を添加洗浄したり、兼ねてディスク回転および外部電界による洗浄を行なった後、バルブ１６０を閉じる。
6）バルブ１５５を開放し、表面にストレプトアビジン標識（streptavidin labeled）された金属微小球（microsphere）懸濁液（suspension）をディスクに導入させながら、金属粒子が万遍なく分布するよう回転する（「拘束プローブ-ラベル」の形成過程）。この時、ビオチン標識されたキャプチャープローブとストレプトアビジン標識（streptavidinlabeled）された金属微小球（microsphere）４０との間にビオチン-ストレプトアビジンが結合されてからバルブ１５５は閉じられる。前記温度および電界発生は外部電極パターン９６２と電極板９６３を利用する。電極パターン９６２は、単独ではヒーターとして作動するが、電極板９６３と組み合わせられると垂直方向の電界を発生するための電極板の役割も行なう。
7）その次、ディスクが強く回転をする間に、バルブ１６２は開放されてチャンバー１２８の蒸溜水を添加し洗浄するか、兼ねて電界を加えて洗浄する（第２の洗浄過程）。洗浄過程の間にバルブ１５６を開放する。
【０２０３】
<Detection工程>
その後、切断可能な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、若しくはイメージセンサーを含んでいる切替器と結合された探知機により、直ちに読み取る。
【０２０４】
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の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、および予め作成された問診データが必要な場合は専門医師に遠隔転送される。その後、患者は専門医師の処方を待つ。
【０２０５】
前記切断過程、第１の洗浄過程、第２の洗浄過程、遠隔診断の過程は、先出願特許の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）に詳細に例示されている。
【０２０６】
図４Eは、櫛型アレイ電極７０１を利用した電気化学探知またはキャパシタンスおよびインピーダンス測定装置が分析サイト１３２内に内蔵されている一実施の形態である。図４Eの分析サイトは、図２Aおよび図２Bの光学的な探知機が様々に変形され適用されることができる。
【０２０７】
図１７のバイオディスクに対する主な工程の一実施の形態は次の通りである。
【０２０８】
<プレパレイション工程>
プレパレイションチャンバー１３０には、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通りである。
1）blood １０μｌ（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。
2）バイオディスクを高速回転しながら、血清と血餠とを分離する。
3）バルブ１５２が開放され徐々にバイオディスクを回転し、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。
4）最後に、ディスク回転を止めてからバルブ１５２を閉じる。
【０２０９】
<抗原-抗体反応>
図１７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。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。
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。
2）バルブ１５３を開放して徐々にバイオディスクが回転されながら、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。
3）ディスク回転が止まった後バルブ１５３を閉じる。
4）バイオティスクを室温で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（captureantibody）間に抗原-抗体反応が起こるようにおく。
5）その次、ディスクが回転する間にバルブ１５０を開放し、チャンバー１２９の洗浄（washing）を添加して分析サイト１３２の洗浄を行なう。
【０２１０】
<Detection工程>
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を含む切替器と結合された探知機により、分析サイト１３２を読み取る。
【０２１１】
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。
【０２１２】
図２０は、前記プレパレイション工程、ＰＣＲ工程、および混成化工程に必要なヒーターと電界発生装置に対する一実施の形態である。図１９の図面符号９６０、９６１および９６２は電極パターンで構成されたヒーターである。
【０２１３】
電極パターン９６２は、単独ではヒーターとして作動するが、電極板９６３と組み合わせられると垂直方向の電界を発生させるための電極板の役割も行なう。
【０２１４】
前記温度制御および電界制御は、制御部６３により制御される。９６２はヒーターのための電極パターンであって、入力端子９６２a、９６２ｂに電圧を加え、電極パターン９６２に電流が流れるようにすることで、電極パターン９６２は抵抗線または熱線として作用する。
【０２１５】
制御部６３は、電極パターン９６２の入力端子９６２a、９６２bに電流供給を行ない、温度センサー５２０により現の電極パターン９６２により発生した温度を測定し電流量の制御を行うことで、温度調節を行なう。また、電極パターン９６２を電極板９６３と組み合わせ電界発生するためには、電極パターン９６２の２つの入力端子９６２a、９６２bに同一電圧を印加して１つの入力端子として取り扱い、電極板９６３を他の電圧印加端子として扱うことにより達成される。すなわち、電極パターン９６２と電極板９６３との間に交流電圧が印加されて交流電界を発生する。ＤＮＡは、負電荷（negativecharge）を有しているので、制御部６３による電極板９６３と電極パターン９６２との間に印加された交流電圧は電極パターン９６２と電極板９６３との間に交流電界を発生させることで、ＤＮＡ混成化の強度調節（stringencycontrol）が可能になるだけでなく、SNP（Single Nucleotide Polymorphism）検知能力も向上される。
【０２１６】
SNP検知に対しては、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）に詳細に例示されている。
【０２１７】
図１９の温度センサー５２０は、精密な温度制御が求められるＰＣＲ工程のみ使用したが、温度検知が求められる工程全てに使用することもできる。
【０２１８】
バイオディスクがバイオドライブにローディングされれば自動分析を始める。しかし、サンプル注入口にサンプルが注入されないままローディングされる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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
もし、バイオディスクによるサンプルを診断する間、または分析している間、ユーザによるバイオドライバからバイオディスクのイジェクト（eject）（un-loading）あるいはストップ（stop）の要求があった時、バイオドライバは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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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、バイオドライバからバイオディスクを取り出す。
【０２２４】
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。
【０２２５】
つまり、使い捨てバイオディスクを使用している間、若しくは完了した時にイジェクト（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バイオディスクであることをユーザに通知する。
【０２２６】
また、有効期間が過ぎたバイオディスクに対しても診断できないバイオディスクであることをユーザに通知する。
【０２２７】
本発明の図２１ないし図２２の分析装置は、前記免疫分析（immuno assay）（免疫学的検証装置）と核酸プローブ（probe）反応分析とを同時に分析するために、バイオディスク上に同時配置することができる。１７０は、ディスクの中心孔隙である。
【０２２８】
図２１は角方向（angular direction）として、抗原抗体反応のための免疫（immuno）分析セクターと、核酸プローブの反応分析のための分析セクターとが分離されものを示し、図２２は距離方向（radialdirection）として、抗原抗体の反応のための免疫（immuno）分析セクターと、核酸プローブの反応分析のための分析セクターとが分離したものを示している。
【０２２９】
前記免疫分析（immuno assay）（免疫学的検証装置）と核酸プローブ（probe）反応分析とを同時に検査することで、病気分析の信頼度を増大させるだけでなく、適切な組合せにより分析地域（site）の数をも減らすことができる。
【０２３０】
図２３および図２４は、フロント（front）ローディング（loading）方式のバイオドライバ装置の外観に対する一実施の形態であって、７５１は前記バイオドライバ装置のケースであり、７５０はバイオディスク１００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、本発明のバイオディスクドライバ装置は、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。
【０２３１】
図２３は、発光ダイオードを使用してバイオドライバ装置の進行状態を示す実施形態である。
【０２３２】
現にローディングされたディスクがバイオディスク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（Optical）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。
【０２３３】
図２４は、液晶表示装置７６０を用いてバイオドライバ装置の進行状態を示す実施形態である。
【０２３４】
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（bar graph）の形式で表示することができる。
【０２３５】
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）形式で表示することができる。
【０２３６】
図２５はトップ（top）ローディング方式のバイオ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バイオディスクの孔隙１７０を挟めば良い。図面符号７６０は液晶表示装置である。
【０２３７】
図２６は、既存のCDチェンジャー（changer）のように、複数のバイオディスク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を備えたバイオディスクドライバの上側図の一実施の形態である。この場合、４つのバイオディスクを順に一つずつ自動分析するか、４つのバイオディスクを一度に同時分析を行なうことができる。
【０２３８】
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（bar graph）形式で表示することができる。
【０２３９】
または、コンピュータモニターを使って、グラフィックユーザインターフェース（Graphic User Interface）および主な工程（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（%）またはバーグラフ（bargraph）、パイグラフ（pie graph）形式で表示することができる。
【０２４０】
図２７は図１７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であり、９１５aと９１５bは空気穴でバイオディスク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。
【０２４１】
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１５３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（branch流路）を満たす。その後、バルブ１５３を閉鎖してバイオディスク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を通じて「ラベル-抗原の結合体」が多孔性メンブレイン９９９に流入し、キャプチャー抗体（captureantibody）間に抗原-抗体の反応が引き起こる。
【０２４２】
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】
【０２４３】
【図１】バイオディスク中に設置された超小型ビーズを用いたバルブ装置が示されたバイオディスクの断面図である。
【図２】バイオディスク中に設置された超小型ビーズを用いたバルブ装置が示されたバイオディスクの断面図である。
【図３】バイオディスクとこれを制御するための制御用ディスク２００の一実施の形態である。
【図４】図３のブラシ（あるいは導体ワイヤー）と環状電極間の摩擦接触により制御用ディスクに電源を供給するための連結部の一実施の形態である。
【図５】制御用ディスクの内蔵されたバイオ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する実施形態である。
【図７】光学的測定装置により具現する実施形態である。
【図８】光学的測定装置により具現する実施形態である。
【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の測定装置、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の測定装置、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の測定装置、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の測定装置、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の測定装置、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の測定装置、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】本発明におけるバイオディスクの一実施の形態である。
【図１６】本発明におけるバイオディスクの一実施の形態である。
【図１７】本発明におけるバイオディスクの一実施の形態である。
【図１８】本発明におけるバイオディスクの一実施の形態である。
【図１９】本発明におけるバイオディスクの一実施の形態である。
【図２０】本発明におけるバイオディスクの一実施の形態である。
【図２１】免疫学的な検証装置（immuno assay）と核酸プローブ（probe）の反応分析とを同時に分析するためバイオディスク上に同時配置した一例である。
【図２２】免疫学的検証装置（immuno assay）と核酸プローブ（probe）の反応分析とを同時に分析するためバイオディスク上に同時配置した一例である。
【図２３】本発明において具現できるバイオドライバ装置の外観に対する一実施の形態である。
【図２４】本発明において具現できるバイオドライバ装置の外観に対する一実施の形態である。
【図２５】本発明において具現できるバイオドライバ装置の外観に対する一実施の形態である。
【図２６】本発明において具現できるバイオドライバ装置の外観に対する一実施の形態である。
【図２７】親水性流路に連結された本発明の分析サイトに対する一実施の形態である。
【図１】
2008539419.tif 000003
【図２】
2008539419.tif 000004
【図３】
2008539419.tif 000005
【図４】
2008539419.tif 000006
【図５】
2008539419.tif 000007
【図６】
2008539419.tif 000008
【図７】
2008539419.tif 000009
【図８】
2008539419.tif 000010
【図９】
2008539419.tif 000011
【図１０】
2008539419.tif 000012
【図１１】
2008539419.tif 000013
【図１２】
2008539419.tif 000014
【図１３】
2008539419.tif 000015
【図１４】
2008539419.tif 000016
【図１５】
2008539419.tif 000017
【図１６】
2008539419.tif 000018
【図１７】
2008539419.tif 000019
【図１８】
2008539419.tif 000020
【図１９】
2008539419.tif 000021
【図２０】
2008539419.tif 000022
【図２１】
2008539419.tif 000023
【図２２】
2008539419.tif 000024
【図２３】
2008539419.tif 000025
【図２４】
2008539419.tif 000026
【図２５】
2008539419.tif 000027
【図２６】
2008539419.tif 000028
【図２７】
2008539419.tif 000029
【国際調査報告】
2008539419.tif 000030
2008539419.tif 000031