(57)【要約】光ディスクは、内周部および外周部を有する基板と、基板に付随するオペレーション層とを備える。オペレーション層は、情報トラックにほぼ沿って配置された符号化情報を含む。分析エリアは、調査特徴物を含む。分析エリアは、基板の内周部と外周部との間に配置され、かつ、情報トラックに沿って配向されており、それによって、電磁エネルギーの入射ビームが情報トラックに沿ってトラッキングする際に、分析ゾーン内の全ての調査特徴物が円周方向にインタロゲートされる。
2006513428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周部および外周部を有する基板と、
該基板に付随するオペレーション層であって、情報トラックにほぼ沿って配置された符号化情報を含む、オペレーション層と、
調査特徴物(investigational feature)を含む分析エリアであって、該分析エリアは前記基板の前記内周部と前記外周部との間に配置され、かつ、前記情報トラックに沿って配向されており、それによって、電磁エネルギーの入射ビームが前記情報トラックに沿ってトラッキングする際に、該分析エリア内の全ての調査特徴物がそれにより円周方向にインタロゲートされる(interrogated)、分析エリアと、
を含む光分析ディスク。
【請求項２】
内周部および外周部を有する基板と、
該基板に付随するオペレーション層であって、情報トラックにほぼ沿って配置された符号化情報を含む、オペレーション層と、
調査特徴物を含む分析エリアであって、該分析エリアは前記基板の前記内周部と前記外周部との間に配置され、かつ、前記情報トラックに沿って配向されており、それによって、電磁エネルギーの入射ビームが前記情報トラックに沿ってトラッキングする際に、該分析エリア内の全ての調査特徴物がそれにより螺旋状経路に従ってインタロゲートされる、分析エリアと、
を含む光分析ディスク。
【請求項３】
内周部および外周部を有する基板と、
該基板に付随するオペレーション層であって、情報トラックにほぼ沿って配置された符号化情報を含む、オペレーション層と、
調査特徴物を含む分析エリアであって、該分析エリアは前記基板の前記内周部と前記外周部との間に配置され、かつ、前記情報トラックに沿って配向されており、それによって、電磁エネルギーの入射ビームが前記情報トラックに沿ってトラッキングする際に、該分析エリア内の全ての調査特徴物がそれにより変化する角座標の経路に従ってインタロゲートされる、分析エリアと、
を含む光分析ディスク。
【請求項４】
前記基板は、円周が前記内周部から前記外周部にかけての半径の関数として増加する一連のほぼ円形の情報トラックを含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光分析ディスク。
【請求項５】
前記分析エリアは、事前に選択された個数の円形の情報トラック間で円周方向に伸びる、請求項４に記載の光分析ディスク。
【請求項６】
前記調査特徴物は、事前に選択された内周と外周との間の前記円形の情報トラックにほぼ沿ってインタロゲートされる、請求項５に記載の光分析ディスク。
【請求項７】
前記分析エリアは流体チャンバを含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光分析ディスク。
【請求項８】
前記ディスクの回転が、調査特徴物を前記分析エリアに沿ってほぼ均一な分布に分散させる、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光分析バイオディスク。
【請求項９】
前記ディスクの回転が、前記調査特徴物の濃度を前記分析エリアに沿ってほぼ一様な分布に分散させる、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光分析ディスク。
【請求項１０】
内周部および外周部を有する基板と、
調査特徴物を含む分析ゾーンであって、該分析ゾーンは前記基板の前記内周部と前記外周部との間に配置され、変化する角座標に従って伸びる、分析ゾーンと、
を含む光分析ディスク。
【請求項１１】
内周部および外周部を有する基板と、
調査特徴物を含む分析ゾーンであって、該分析ゾーンは前記基板の前記内周部と前記外周部との間に配置され、変化する角座標および動径座標に従って伸びる、分析ゾーンと、を含む光分析ディスク。
【請求項１２】
内周部および外周部を有する基板と、
調査特徴物を含む分析ゾーンであって、該分析ゾーンは前記基板の前記内周部と前記外周部との間に配置され、変化する角座標およびほぼ一定の動径座標に従って伸びる、分析ゾーンと、
を含む光分析ディスク。
【請求項１３】
内周部および外周部を有する基板と、
調査特徴物を含む分析ゾーンであって、該分析ゾーンは前記基板の前記内周部と前記外周部との間に配置され、ほぼ円周方向の経路に従って伸びる、分析ゾーンと、
を含む光分析ディスク。
【請求項１４】
内周部および外周部を有する基板と、
調査特徴物を含む分析ゾーンであって、該分析ゾーンは前記基板の前記内周部と前記外周部との間に配置され、ほぼ螺旋状の経路に従って伸びる、分析ゾーンと、
を含む光分析ディスク。
【請求項１５】
前記基板に付随するオペレーション層であって、情報トラックにほぼ沿って配置された符号化情報を含む、オペレーション層、をさらに含む、請求項１０ないし１４のいずれか１項に記載の光分析ディスク。
【請求項１６】
前記基板は、一連の情報トラックを含み、前記分析ゾーンは、前記情報トラックにほぼ沿って配向され、それによって電磁エネルギーの入射ビームが該情報トラックに沿ってトラッキングする際に、前記分析ゾーン内の全ての調査特徴物が円周方向にインタロゲートされる、請求項１０ないし１４のいずれか１項に記載の光分析ディスク。
【請求項１７】
前記情報トラックは、ほぼ円形であり、円周が、前記内周部から前記外周部にかけての半径の関数として増加する、請求項１６に記載の光分析ディスク。
【請求項１８】
前記分析ゾーンは、事前に選択された個数の円形の情報トラック間で円周方向に伸びる、請求項１７に記載の光分析ディスク。
【請求項１９】
前記調査特徴物は、事前に選択された内周と外周との間の前記円形の情報トラックにほぼ沿ってインタロゲートされる、請求項１８に記載の光分析ディスク。
【請求項２０】
前記分析ゾーンは、変化する角座標に従って配列された複数の反応サイトを含む、請求項１０ないし１４のいずれか１項に記載の光分析ディスク。
【請求項２１】
前記分析ゾーンは、変化する角座標に従って配列された複数の捕捉ゾーンまたはターゲットゾーンを含む、請求項１０ないし１４のいずれか１項に記載の光分析ディスク。
【請求項２２】
前記基板の前記内周部と前記外周部との間に配置された複数の分析ゾーンを備え、該複数の分析ゾーンの少なくとも１つは、変化する角座標に従って伸びる、請求項１０ないし１４のいずれか１項に記載の光分析ディスク。
【請求項２３】
前記複数の分析ゾーンは、ほぼ円周方向の経路に従って伸び、前記バイオディスクの内周部の周りに同心円状に配列される、請求項２２に記載の光分析ディスク。
【請求項２４】
多段の分析ゾーンをさらに含む、請求項２２に記載の光分析ディスク。
【請求項２５】
各分析ゾーンは、ほぼ円周方向の経路に従って伸び、各段は、該ディスク上の各動径座標に配列される、請求項２４に記載の光分析ディスク。
【請求項２６】
前記分析ゾーンは、変化する角座標に従って伸びる少なくとも１つの流体チャンバを含む、請求項１０ないし１４のいずれか１項に記載の光分析ディスク。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの流体チャンバは、変化する角座標に従って伸びる中央部、および、ほぼ半径方向に従って伸びる２つの側方アーム部を有する、請求項２６に記載の光分析ディスク。
【請求項２８】
前記チャンバの中央部は角度広がりθａを有し、前記チャンバのアーム部間に構成される角度θとの比θａ／θが０．２５以上である、請求項２７に記載の光分析ディスク。
【請求項２９】
前記分析ゾーンは、少なくともほぼ円周方向の経路に従って伸びる液体を収容する流路を含み、該流路の曲率半径ｒｃおよび該流路内に収容される液柱の長さｂの比ｒｃ／ｂは０．５以上である、請求項２６ないし２８のいずれか１項に記載の光分析ディスク。
【請求項３０】
前記比ｒｃ／ｂは１以上である、請求項２９に記載の光分析ディスク。
【請求項３１】
前記分析ゾーンに対してバイオディスクの小さな動径座標に配置された２つの注入ポートを含む、請求項２６に記載の光分析ディスク。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの流体チャンバの各側方アーム部の一方の端部にそれぞれ配置された２つの注入ポートを含む、請求項２７に記載の光分析ディスク。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの流体チャンバは流体流路である、請求項２６に記載の光分析ディスク。
【請求項３４】
変化する角座標に従って伸びる複数の分析流体流路をさらに含む、請求項３３に記載の光分析ディスク。
【請求項３５】
多段の分析流体流路をさらに含む、請求項３４に記載の光分析ディスク。
【請求項３６】
ＡＢＯ化学作用および２つの異なる血液型を有する２段の円周方向の流体流路をさらに含む、請求項３５に記載の光分析ディスク。
【請求項３７】
２つの異なる分析評価を有する２段の円周方向の流体流路をさらに含む、請求項３５に記載の光分析ディスク。
【請求項３８】
前記２つの分析評価は、ＣＤ４／ＣＤ８化学作用およびＡＢＯ／ＲＨ化学作用を含む、
請求項３７に記載の光分析ディスク。
【請求項３９】
前記複数の流体流路は、ほぼ同じ動径座標に配列される、請求項３４に記載の光分析ディスク。
【請求項４０】
ほぼ同じ動径座標に配列された６つの円周方向の分析流体流路をさらに含む、請求項３９に記載の光分析ディスク。
【請求項４１】
ほぼ同じ動径座標に配列された４つの円周方向の分析流体流路をさらに含む、請求項３９に記載の光分析ディスク。
【請求項４２】
前記複数の流体流路は異なる濃度の培養細胞を含む、請求項３４に記載の光分析ディスク。
【請求項４３】
前記複数の流体流路は異なる動径座標に配列される、請求項３４に記載の光分析ディスク。
【請求項４４】
前記複数の流体流路は異なるサイズを有する、請求項３４に記載の光分析ディスク。
【請求項４５】
反射型光バイオディスクで実施される、請求項１０ないし１４のいずれか１項に記載の光分析ディスク。
【請求項４６】
透過型光バイオディスクで実施される、請求項１０ないし１４のいずれか１項に記載の光分析ディスク。
【請求項４７】
前記ディスクの回転が、調査特徴物を前記分析ゾーンに沿ってほぼ均一な分布に分散させる、請求項１０ないし１４のいずれか１項に記載の光分析ディスク。
【請求項４８】
前記ディスクの回転が、前記調査特徴物の濃度を前記分析ゾーンに沿ってほぼ一様な分布に分散させる、請求項１０ないし１４のいずれか１項に記載の光分析ディスク。
【請求項４９】
内周部および外周部を有する基板と、
調査特徴物を含み、かつ、該基板の該内周部と該外周部との間に配置された分析ゾーンであって、該分析ゾーンが、ほぼ円周方向の経路に沿って伸びる少なくとも一部を有する少なくとも１つの液体を収容する流路を含み、該流路の円周方向の部分の曲率半径ｒｃおよび該流路内に収容される液柱の長さｂの比ｒｃ／ｂが０．５以上である、分析ゾーンと、
を含む、光分析ディスク。
【請求項５０】
前記比ｒｃ／ｂは１以上である、請求項４９に記載の光分析ディスク。
【請求項５１】
反射型光バイオディスクで実施される、請求項４９に記載の光分析ディスク。
【請求項５２】
透過型光バイオディスクで実施される、請求項４９に記載の光分析ディスク。
【請求項５３】
調査特徴物を含む分析ゾーンを有する光分析バイオディスクと共に使用される光分析ディスクシステムであって、変化する角座標に従って前記調査特徴物をインタロゲートするように適合されたインタロゲーション手段を含む、光分析ディスクシステム。
【請求項５４】
情報トラックと、調査特徴物を含む分析ゾーンとを有する光分析ディスクと共に使用さ
れる光分析ディスクシステムであって、該システムは、電磁エネルギーの入射ビームが前記情報トラックに沿ってトラッキングする際に、前記分析ゾーン内の全ての調査特徴物がそれによって円周方向にインタロゲートされるようなインタロゲーション手段を含む、光分析ディスクシステム。
【請求項５５】
前記インタロゲーション手段は、ほぼ一定の動径座標において、変化する角座標に従って前記調査特徴物をインタロゲートするように適合される、請求項５３または５４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項５６】
前記インタロゲーション手段は、変化する角座標および動径座標に従って前記調査特徴物をインタロゲートするように適合される、請求項５３または５４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項５７】
前記インタロゲーション手段は、螺旋状の経路に従って前記調査特徴物をインタロゲートするように適合される、請求項５３または５４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項５８】
前記インタロゲーション手段は、ほぼ円周方向の経路に従って前記調査特徴物をインタロゲートするように適合される、請求項５３または５４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項５９】
前記インタロゲーション手段は、変化する角座標に従って配列された複数の反応サイトの調査特徴物をインタロゲートするように適合される、請求項５３または５４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項６０】
前記インタロゲーション手段は、変化する角座標に従って配列された複数の捕捉ゾーンまたはターゲットゾーンの調査特徴物をインタロゲートするように適合される、請求項５３または５４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項６１】
前記インタロゲーション手段は、少なくとも１つが変化する角座標に沿って配向された、複数の分析ゾーンの調査特徴物をインタロゲートするように適合される、請求項５３または５４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項６２】
前記インタロゲーション手段は、多段の分析ゾーンの調査特徴物をインタロゲートするように適合される、請求項６１に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項６３】
前記インタロゲーション手段は、変化する角座標に従って伸びる少なくとも１つの流体チャンバ内の調査特徴物をインタロゲートするように適合される、請求項５３または５４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項６４】
前記インタロゲーション手段は、複数の流体チャンバ内の調査特徴物をインタロゲートするように適合される、請求項６３に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項６５】
前記インタロゲーション手段は、多段の流体チャンバ内の調査特徴物をインタロゲートするように適合される、請求項６４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項６６】
前記インタロゲーション手段は、ほぼ同じ動径座標に配列された複数のほぼ円周方向の流体チャンバ内の調査特徴物をインタロゲートするように適合される、請求項６４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項６７】
前記インタロゲーション手段は、異なる動径座標に配列された流体チャンバ内の調査特
徴物をインタロゲートするように適合される、請求項６４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項６８】
前記インタロゲーション手段は、異なるサイズの流体チャンバ内の調査特徴物をインタロゲートするように適合される、請求項６４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項６９】
前記インタロゲーション手段は、ＡＢＯ化学作用および２つの血液型を有する流体チャンバ内の調査特徴物をインタロゲートするように適合される、請求項６４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項７０】
前記インタロゲーション手段は、異なる分析評価を有する流体チャンバ内の調査特徴物をインタロゲートするように適合される、請求項６４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項７１】
前記インタロゲーション手段は、ＣＤ４／ＣＤ８化学作用およびＡＢＯ／ＲＨ化学作用を有する流体流路内の調査特徴物をインタロゲートするように適合される、請求項６４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項７２】
前記インタロゲーション手段は、異なる濃度の培養細胞を含む流体チャンバ内の調査特徴物をインタロゲートするように適合される、請求項６４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項７３】
前記配列は、前記バイオディスクの回転が、調査特徴物を前記分析ゾーンに沿ってほぼ均一な分布に分散させるものである、請求項５３または５４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項７４】
前記配列は、前記バイオディスクの回転が、調査特徴物を前記分析ゾーンに沿ってほぼ一様な分布に分散させるものである、請求項５３または５４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項７５】
前記光分析ディスクは、反射型光バイオディスクで実施される、請求項５３または５４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項７６】
前記光分析ディスクは、透過型光バイオディスクで実施される、請求項５３または５４に記載の光分析ディスクシステム。
【請求項７７】
光分析バイオディスク内の調査特徴物のインタロゲーション方法であって、変化する角座標に従って前記特徴物のインタロゲーションを提供し、該光分析バイオディスクは該特徴物を含む分析ゾーンを有することを特徴とする方法。
【請求項７８】
情報トラックと、調査特徴物を含む分析ゾーンとを有する光分析ディスク内の該特徴物のインタロゲーション方法であって、電磁エネルギーの入射ビームが前記情報トラックに沿ってトラッキングする際に、前記分析ゾーン内の全ての調査特徴物がそれによって円周方向にインタロゲートされるような前記調査特徴物のインタロゲーションステップを提供する方法。
【請求項７９】
前記インタロゲーションステップは、ほぼ一定の動径座標において、変化する角座標に従った前記調査特徴物のインタロゲーションを提供する、請求項７７または７８に記載の方法。
【請求項８０】
前記インタロゲーションステップは、変化する角座標および動径座標に従った前記調査
特徴物のインタロゲーションを提供する、請求項７７または７８に記載の方法。
【請求項８１】
前記インタロゲーションステップは、螺旋状の経路に従った前記調査特徴物のインタロゲーションを提供する、請求項７７または７８に記載の方法。
【請求項８２】
前記インタロゲーションステップは、ほぼ円周方向の経路に従った前記調査特徴物のインタロゲーションを提供する、請求項７７または７８に記載の方法。
【請求項８３】
前記インタロゲーションステップは、変化する角座標に従って配列された複数の反応サイトの調査特徴物のインタロゲーションを提供する、請求項７７または７８に記載の方法。
【請求項８４】
前記インタロゲーションステップは、変化する角座標に従って配列された複数の捕捉ゾーンまたはターゲットゾーンの調査特徴物のインタロゲーションを提供する、請求項７７または７８に記載の方法。
【請求項８５】
前記インタロゲーションステップは、複数の分析ゾーンであって、該複数の分析ゾーンの少なくとも１つが、変化する角座標に従って伸びる、複数の分析ゾーンの調査特徴物のインタロゲーションを提供する、請求項７７または７８に記載の方法。
【請求項８６】
前記インタロゲーションステップは、多段の分析ゾーンの調査特徴物のインタロゲーションを提供する、請求項８５に記載の方法。
【請求項８７】
前記インタロゲーションステップは、変化する角座標に従って伸びる少なくとも１つの流体チャンバ内の調査特徴物のインタロゲーションを提供する、請求項７７または７８に記載の方法。
【請求項８８】
前記インタロゲーションステップは、複数の流体チャンバ内の調査特徴物のインタロゲーションを提供する、請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
前記インタロゲーションステップは、多段の流体チャンバ内の調査特徴物のインタロゲーションを提供する、請求項８８に記載の方法。
【請求項９０】
前記インタロゲーションステップは、ほぼ同じ動径座標に配列された複数の円周方向の流体チャンバ内の調査特徴物のインタロゲーションを提供する、請求項８８に記載の方法。
【請求項９１】
前記インタロゲーションステップは、異なる動径座標に配列された流体チャンバ内の調査特徴物のインタロゲーションを提供する、請求項８８に記載の方法。
【請求項９２】
前記インタロゲーションステップは、異なるサイズの流体チャンバ内の調査特徴物のインタロゲーションを提供する、請求項８８に記載の方法。
【請求項９３】
前記インタロゲーションステップは、異なる分析評価を有する流体チャンバ内の調査特徴物のインタロゲーションを提供する、請求項８８に記載の方法。
【請求項９４】
前記インタロゲーションステップは、異なる濃度の培養細胞を含む流体チャンバ内の調査特徴物のインタロゲーションを提供する、請求項８８に記載の方法。
【請求項９５】
前記バイオディスクの回転が、調査特徴物を前記分析ゾーンに沿ってほぼ均一な分布に
分散させる、請求項７７または７８に記載の方法。
【請求項９６】
前記バイオディスクの回転が、調査特徴物を前記分析ゾーンに沿ってほぼ一様な分布に分散させる、請求項７７または７８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
この出願は、２００３年１月１５日に出願された米国特許出願第１０／３４７，１５５号の優先権の利益を主張する。この米国特許出願は、その全内容が参照により本明細書に援用される。
【０００２】
［著作権で保護されたものに関する陳述］
この特許文書の開示の一部は、著作権保護の対象になるものを含む。著作権者（copyright owner）は、この特許文書または特許の開示が特許商標庁のファイルまたは記録に掲載される場合に、当該特許文書または特許の開示の何人による複製に対しても異議を有さないが、それ以外では、いかなるものであれすべての著作権を留保する。
【背景技術】
【０００３】
＜１．発明の分野＞
本発明は、包括的には、光ディスク、光ディスクドライブ、および光ディスクインタロゲーション方法に関し、詳細には、光バイオディスクの分析ゾーンの代替的な構成に関する。より具体的には、最良の実施の形態に従って以下で説明する特定の実施の形態に制限されることなく、本発明は、等半径で、かつ／または、螺旋状の分析ゾーンを含む光ディスク、ならびに、関連するディスクドライブシステムおよび方法に関する。便宜上、等半径、ｅ−半径、ｅ−ｒａｄ、およびｅＲａｄという用語は、本明細書では交換可能に利用することができる。
【０００４】
＜２．背景技術の説明＞
光バイオディスクは、バイオコンパクトディスク（ＢＣＤ（Bio-Compact Disc））、バイオ光ディスク、光分析ディスク、またはコンパクトバイオディスクとも呼ばれ、さまざまなタイプの生化学分析を行う技術分野において知られている。特に、この光ディスクは、光記憶デバイスのレーザ源を利用して、ディスク自体の作用面上またはその近傍の生化学反応を検出する。これらの反応は、多くは３００ミクロンよりも小さな１つまたは複数の寸法を有するディスク内部の小さな流路で発生していることもあるし、ディスクの開いた表面で発生する反応の場合もある。システムが何であろうと、通常、異なる反応を同時に検出するために、または、エラー検出の目的で同じ反応を繰り返すために、複数の反応サイトが必要とされる。
【０００５】
これら反応サイトの現在の配置は、それら反応サイトをディスクの単一の半径に沿って配置すること、すなわち、ディスクの単一の各座標に配置することである。しかしながら、この構成はさまざまな限界を有する。これらの限界について以下で要約する。
【０００６】
第１に、ディスクドライブシステムのレーザヘッドは、すべてのスポットを読み出すために、ディスクの半径方向の全範囲をカバーしなければならない。これが必要であるということは、読み出し時間が長いことを意味し、詳細には、読み出し時間が、より狭い半径範囲を読み出すのに要する時間よりも長くなることを意味する。
【０００７】
さらに、半径方向に延長しなければならない、または、レーザ源と共に移動しなければならない、透過光線の検出器を有するディスクドライブシステムが必要となる。そうしなければ、或る一定の半径部分のレーザ光は検出器に当たらなくなる。
【０００８】
反応サイトの現在の構成の別の限界は、表面の細胞捕捉を含む検出メカニズムにおいて、捕捉されない細胞が、ディスクの回転中に他のすべての捕捉領域にわたって移動し、これらの位置における反応を妨げるおそれがあるということである。これに加えて、それら細胞は、半径方向に配列された検出領域から離れるために、通常、最大で４０ｍｍの大きな距離を移動しなければならない。
【０００９】
その上、半径と共に求心力が変動することによって、細胞またはビーズの捕捉確率、分布、または濃度の変動が導入されるおそれがある。
【００１０】
さらに別の限界は、ディスクの流路の外側の半径部分が、ディスク自体の外縁に近くなり、それによって、流路からディスク外部へ液漏れが生じる可能性があるということである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、既知の技術の限界を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
したがって、本発明は、光バイオディスクの分析ゾーンの代替的な構成、ならびに、関連するディスクドライブシステムおよび方法を対象とする。
【００１３】
より具体的には、本発明は、光分析バイオディスクを対象とする。このディスクは、有利には、内周部および外周部を有する基板と、この基板に付随するオペレーション層であって、情報トラックに沿って配置された符号化情報を含む、オペレーション層と、調査特徴物を含む分析エリアとを含む。分析エリアは、内周部と外周部との間に配置され、かつ、情報トラックに沿って配向されてなっており、それによって、電磁エネルギーの入射ビームが情報トラックに沿ってトラッキングする際に、分析エリア内の調査特徴物がそれにより円周方向にインタロゲートされる。
【００１４】
また、本発明は、上記で定義した光分析ディスクも対象とする。この光分析ディスクでは、電磁エネルギーの入射ビームが情報トラックに沿ってトラッキングする際に、分析エリア内の調査特徴物が、それによって、螺旋状の経路に従って、または、一般的には、変化する角座標の経路に従って、インタロゲートされる。
【００１５】
基板は、円周が内周部から外周部にかけての半径の関数として増加する一連のほぼ円形の情報トラックを含むことが好ましく、分析エリアは、事前に選択された個数の円形の情報トラック間に円周方向に伸びることが好ましく、調査特徴物は、事前に選択された内周と外周との間の円形の情報トラックにほぼ沿ってインタロゲートされることが好ましい。
【００１６】
好ましい実施の形態によると、分析エリアは流体チャンバを含む。バイオディスクの回転は、調査特徴物を分析エリアに沿ってほぼ均一な分布、かつ／または、分析エリアに沿ってほぼ一様な分布に分散させることが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明は、光分析バイオディスクも対象とする。本実施の形態では、バイオディスクは、内周部および外周部を有する基板と、調査特徴物を含む分析ゾーンであって、基板の内周部と外周部との間に配置され、変化する角座標に従って伸びる、分析ゾーンと、を含む。分析ゾーンは、ほぼ円周方向または螺旋状の経路に従って伸びることが好ましい。
【００１８】
分析ゾーンは、変化する角座標および動径座標に従って伸びることが好ましい。代替的
な一実施の形態では、分析ゾーンは、変化する角座標およびほぼ一定の動径座標に従って伸びる。
【００１９】
ディスクは、基板に付随するオペレーション層であって、情報トラックにほぼ沿って配置された符号化情報を含む、オペレーション層を含むことが好ましい。
【００２０】
別の好ましい実施の形態によると、基板は一連の情報トラックを含む。この一連の情報トラックは、好ましくは、ほぼ円形の外形を有し、円周が、内周部から外周部にかけての半径の関数として増加する。また、分析ゾーンは、情報トラックにほぼ沿って配向されており、それによって、電磁エネルギーの入射ビームが情報トラックに沿ってトラッキングする際に、分析ゾーン内の調査特徴物が円周方向にインタロゲートされる。分析ゾーンは、事前に選択された個数の円形の情報トラック間に円周方向に伸びることがより好ましく、調査特徴物は、事前に選択された内周と外周との間の円形の情報トラックにほぼ沿ってインタロゲートされることがより好ましい。
【００２１】
別の好ましい実施の形態では、分析ゾーンは、変化する角座標に従って配列された複数の反応サイトおよび／または複数の捕捉ゾーンもしくはターゲットゾーンを含む。
【００２２】
また、光分析バイオディスクは、基板の内周部と外周部との間に配置された複数の分析ゾーンも含むことができ、これら複数の分析ゾーンの少なくとも１つは、変化する角座標に従って伸びる。
【００２３】
これら複数の分析ゾーンは、ほぼ円周方向の経路に従って伸び、バイオディスクの内周部の周りに同心円状に配列されることが好ましい。
【００２４】
異なる一実施の形態では、ディスクは、各分析ゾーンがほぼ円周方向の経路に従って伸び、各段がバイオディスク上の各動径座標に配列される、多段の分析ゾーンを含む。
【００２５】
さらに好ましい一実施の形態では、分析ゾーンは、変化する角座標に従って伸びる１つまたは複数の流体チャンバを含み、このチャンバ（複数可）は、変化する角座標に従って伸びる中央部、および、半径方向に従って伸びる２つの側方アーム部を有する。
【００２６】
このチャンバの中央部は角度広がりθａを有し、これらチャンバのアーム部間に構成される角度θとの比θａ／θは０．２５以上であることが好ましい。
【００２７】
さらに、このような実施の形態は、分析ゾーンが、ほぼ円周方向の経路に従って伸びる少なくとも液体を収容する流路を含み、当該流路の曲率半径ｒｃおよび当該流路内に収容される液柱の長さｂの比ｒｃ／ｂが０．５以上であることを提供することができる。比ｒｃ／ｂは、１以上であることがより好ましい。
【００２８】
その上、光分析ディスクは、分析ゾーンに対してバイオディスク自体の小動径座標に配置された２つの注入ポートを含むことができる。このようなポートは、流体チャンバの各側方アーム部の一方の端部にそれぞれ配置されることが好ましい。
【００２９】
さらに好ましい一実施の形態では、少なくとも１つの流体チャンバは、変化する角座標に従って伸びる流体流路である。
【００３０】
このような実施の形態では、ディスクは、多段の分析流体流路を含むことができる。これらの分析流体流路は、やがては、異なる分析評価、異なる血液型、異なる濃度の培養細胞等を備える。１組の流体流路は、ほぼ同じ動径座標に配列することもできる。さらに、
流体流路は、同じサイズまたは異なるサイズを有することができる。
【００３１】
ディスクは、反射型光バイオディスクとすることもできるし、透過型光バイオディスクとすることもできる。前の実施の形態のように、バイオディスクの回転は、調査特徴物を分析ゾーンに沿ってほぼ均一な分布および／またはほぼ一様な分布に分散させることが好ましい。
【００３２】
別の好ましい実施の形態によると、光分析バイオディスクは、内周部および外周部を有する基板と、調査特徴物を含み、かつ、基板の内周部と外周部との間に配置された分析ゾーンとを含む。この分析ゾーンは、ほぼ円周方向の経路に沿って伸びる少なくとも一部を有する少なくとも１つの液体を収容する流路を含む。この流路の円周方向の部分の曲率半径ｒｃおよびこの流路内に収容される液柱の長さｂの比ｒｃ／ｂが０．５以上であることが好ましい。比ｒｃ／ｂは、１以上であることがより好ましい。本実施の形態においても、ディスクは、反射型光バイオディスクとすることもできるし、透過型光バイオディスクとすることもできる。
【００３３】
また、本発明は、これまでに定義された光分析バイオディスクと共に使用される光分析バイオディスクシステムも対象とする。このシステムは、変化する角座標に従って調査特徴物をインタロゲートするように適合された調査特徴物のインタロゲーションデバイスを含む。
【００３４】
このようなインタロゲーションデバイスは、電磁エネルギーの入射ビームがディスクの情報トラックに沿ってトラッキングする際に、分析ゾーン内の全ての調査特徴物がそれによって円周方向にインタロゲートされるようなものとすることができる。
【００３５】
インタロゲーションデバイスは、ほぼ一定の動径座標において、変化する角座標に従って、あるいは、変化する角座標および動径座標に従って、調査特徴物をインタロゲートするように適合されることが好ましい。
【００３６】
インタロゲーションデバイスは、螺旋状の経路またはほぼ円周方向の経路に従って調査特徴物をインタロゲートするのに使用されることがより好ましい。
【００３７】
さらに好ましい一実施の形態によると、インタロゲーションデバイスは、変化する角座標に従って配列された複数の反応サイトまたは捕捉ゾーンもしくはターゲットゾーンの調査特徴物をインタロゲートするのに利用される。
【００３８】
また、本発明は、これまでに定義された光分析バイオディスク内の調査特徴物のインタロゲーション方法も対象とする。この方法は、変化する角座標に従った、好ましくは螺旋状の経路またはほぼ円周方向の経路に従った調査特徴物のインタロゲーションを提供する。
【００３９】
このようなインタロゲーションステップも、電磁エネルギーの入射ビームがディスク情報トラックに沿ってトラッキングする際に、分析ゾーン内の全ての調査特徴物がそれによって円周方向にインタロゲートされるようなものとすることができる。
【００４０】
インタロゲーションステップは、ほぼ一定の動径座標において、変化する角座標に従った、あるいは、変化する角座標および動径座標に従った、調査特徴物のインタロゲーションを提供することが好ましい。
【００４１】
さらに好ましい一実施の形態によると、インタロゲーションステップは、変化する角座
標に従って配列された複数の同様のまたは異なる反応サイト、捕捉ゾーン、もしくはターゲットゾーンにおける調査特徴物のインタロゲーションを提供する。
【００４２】
本発明または本発明の異なる態様は、以下の同一出願人による同時係属中の特許出願に開示されたディスク、分析評価、およびシステムにおいて容易に実施でき、それらディスク等に適合でき、または、それらディスク等と組み合わせて使用することができる。
【００４３】
１９９９年８月２３日に出願された「Methods and Apparatus for Analyzing Operational and Non-operational Data Acquired from Optical Discs」と題する米国特許出願第０９／３７８，８７８号；１９９９年８月２３日に出願された「Methods and Apparatus for Optical Disc Data Acquisition Using Physical Synchronization Markers」と題する米国仮特許出願第６０／１５０，２８８号；１９９９年１０月２６日に出願された「Trackable Optical Discs with Concurrently Readable Analyte Material」と題する米国特許出願第０９／４２１，８７０号；２０００年８月２１日に出願された「Methods and Apparatus for Optical Disc Data Acquisition Using Physical Synchronization Markers」と題する米国特許出願第０９／６４３，１０６号；２００１年１１月１５日に出願された「Optical Biodiscs with Reflective Layers」と題する米国特許出願第０９／９９９，２７４号；２００１年１１月２０日に出願された「Methods and Apparatus for Detecting and Quantifying Lymphocytes with Optical Biodiscs」と題する米国特許出願第０９／９８８，７２８号；２００１年１１月１９日に出願された「Methods and Apparatus for Blood Typing with Optical Bio-discs」と題する米国特許出願第０９／９８８，８５０号；２００１年１１月２０日に出願された「Apparatus and Methods for Separating Agglutinants and Disperse Particles」と題する米国特許出願第０９／９８９，６８４号；２００１年１１月２７日に出願された「Dual Bead Assays Including Optical Biodiscs and Methods Relating Thereto」と題する米国特許出願第０９／９９７，７４１号；２００１年１１月３０日に出願された「Apparatus and Methods for Separating Components of Particulate Suspension」と題する米国特許出願第０９／９９７，８９５号；２００１年１２月７日に出願された「Optical Discs for Measuring Analytes」と題する米国特許出願第１０／００５，３１３号；２００１年１２月１０日に出願された「Methods for Detecting Analytes Using Optical Discs and Optical Disc Readers」と題する米国特許出願第１０／００６，３７１号；２００１年１２月１０日に出願された「Multiple Data Layer Optical Discs for Detecting Analytes」と題する米国特許出願第１０／００６，６２０号；２００１年１２月１０日に出願された「Optical Disc Assemblies for Performing Assays」と題する米国特許出願第１０／００６，６１９号；２００１年１２月１４日に出願された「Detection System For Disk-Based Laboratory and Improved Optical Bio-Disc Including Same」と題する米国特許出願第１０／０２０，１４０号；２００１年１２月２１日に出願された「Surface Assembly for Immobilizing DNA Capture Probes and Bead-Based Assay Including Optical Bio-Discs and Methods Relating Thereto」と題する米国特許出願第１０／０３５，８３６号；２００２年１月４日に出願された「Dual Bead Assays Including Covalent Linkages for Improved Specificity and Related Optical Analysis Discs」と題する米国特許出願第１０／０３８，２９７号；２００２年１月１０日に出願された「Optical Disc Analysis System Including Related Methods for Biological and Medical Imaging」と題する米国特許出願第１０／０４３，６８８号；２００２年１月１４日に出願された「Optical Disc Analysis System Including Related Signal Processing Methods and Software」と題する米国仮出願第６０／３４８，７６７号；２００２年２月２６日に出願された「Methods for DNA Conjugation Onto Solid Phase Including Related Optical Biodiscs and Disc Drive Systems」と題する米国特許出願第１０／０８６，９４１号；２００２年２月２８日に出願された「Methods for Decreasing Non-Specific Binding of Beads in Dual Bead Assays Including Related Optical Biodiscs and Disc Drive Systems」と題する米国特許出願第１０／０８７
，５４９号；２００２年３月１４日に出願された「Dual Bead Assays Using Cleavable Spacers and/or Ligation to Improve Specificity and Sensitivity Including Related Methods and Apparatus」と題する米国特許出願第１０／０９９，２５６号；同じく２００２年３月１４日に出願された「Use of Restriction Enzymes and Other Chemical Methods to Decrease Non-Specific Binding in Dual Bead Assays and Related Bio-Discs, Methods, and System Apparatus for Detecting Medical Targets」と題する米国特許出願第１０／０９９，２６６号；２００２年４月１１日に出願された「Multi-Parameter Assays Including Analysis Discs and Methods Relating Thereto」と題する米国特許出願第１０／１２１，２８１号；２００２年５月１６日に出願された「Variable Sampling Control for Rendering Pixelization of Analysis Results in a Bio-Disc Assembly and Apparatus Relating Thereto」と題する米国特許出願第１０／１５０，５７５号；２００２年５月１７日に出願された「Surface Assembly For Immobilizing DNA Capture Probes
in Genetic Assays Using Enzymatic Reactions to Generate Signals in Optical Bio-Discs and Methods Relating Thereto」と題する米国特許出願第１０／１５０，７０２号；２００２年７月１２日に出願された「Optical Disc System and Related Detecting and Decoding Methods for Analysis of Microscopic Structures」と題する米国特許出願第１０／１９４，４１８号；同じく２００２年７月１２日に出願された「Multi-Purpose Optical Analysis Disc for Conducting Assays and Various Reporting Agents for Use
Therewith」と題する米国特許出願第１０／１９４，３９６号；２００２年７月１９日に出願された「Transmissive Optical Disc Assemblies for Performing Physical Measurements and Methods Relating Thereto」と題する米国特許出願第１０／１９９，９７３号；２００２年７月２２日に出願された「Optical Analysis Disc and Related Drive Assembly for Performing Interactive Centrifugation」と題する米国特許出願第１０／２０１，５９１号；２００２年７月２４日に出願された「Method and Apparatus for Bonded Fluidic Circuit for Optical Bio-Disc」と題する米国特許出願第１０／２０５，０１１号；同じく２００２年７月２４日に出願された「Magnetic Assisted Detection of Magnetic Beads Using Optical Disc Drives」と題する米国特許出願第１０／２０５，００５号；２００２年８月２９日に出願された「Methods for Qualitative and Quantitative Analysis of Cells and Related Optical Bio-Disc Systems」と題する米国特許出願第１０／２３０，９５９号；２００２年８月３０日に出願された「Capture Layer Assemblies
for Cellular Assays Including Related Optical Analysis Discs and Methods」と題する米国特許出願第１０／２３３，３２２号；２００２年９月６日に出願された「Nuclear Morphology Based Identification and Quantification of White Blood Cell Types Using Optical Bio-Disc Systems」と題する米国特許出願第１０／２３６，８５７号；２００２年９月１１日に出願された「Methods for Differential Cell Counts Including Related Apparatus and Software for Performing Same」と題する米国特許出願第１０／２４１，５１２号；２００２年１０月２４日に出願された「Segmented Area Detector for Biodrive and Methods Relating Thereto」と題する米国特許出願第１０／２７９，６７７号；２００２年１１月１３日に出願された「Optical Bio-Discs and Fluidic Circuits for Analysis of Cells and Methods Relating Thereto」と題する米国特許出願第１０／２９３，２１４号；２００２年１１月１５日に出願された「Methods and Apparatus for Blood Typing with Optical Bio-Discs」と題する米国特許出願第１０／２９８，２６３号；２００２年１１月２７日に出願された「Magneto-Optical Bio-Discs and Systems Including Related Methods」と題する米国特許出願第１０／３０７，２６３号；２００３年１月１３日に出願された「Method and Apparatus for Visualizing Data」と題する米国特許出願第１０／３４１，３２６号；２００３年１月１４日に出願された「Methods and Apparatus for Extracting Data From an Optical Analysis Disc」と題する米国特許出願第１０／３４５，１２２号；２００３年１月１５日に出願された「Optical Discs Including Equi-Radial and/or Spiral Analysis Zones and Related Disc Drive Systems and Methods」と題する米国特許出願第１０／３４７，１５５号；２００３年１月１
７日に出願された「Bio-Safe Dispenser and Optical Analysis Disc Assembly」と題する米国特許出願第１０／３４７，１１９号；２００３年１月２１日に出願された「Multi-Purpose Optical Analysis Disc for Conducting Assays and Related Methods for Attaching Capture Agents」と題する米国特許出願第１０／３４８，０４９号；２００３年１月２１日に出願された「Processes for Manufacturing Optical Analysis Discs with Molded Microfluidic Structures and Discs Made According Thereto」と題する米国特許出願第１０／３４８，１９６号；２００３年１月２３日に出願された「Methods for Triggering Through Disc Grooves and Related Optical Analysis Discs and System」と題する米国特許出願第１０／３５１，６０４号；２００３年１月２３日に出願された「Bio-Safety Features for Optical Analysis Discs and Disc System Including Same」と題する米国特許出願第１０／３５１，２８０号；２００３年１月２４日に出願された「Manufacturing Processes for Making Optical Analysis Discs Including Successive Patterning Operations and Optical Discs Thereby Manufactured」と題する米国特許出願第１０／３５１，２４４号；２００３年１月２７日に出願された「Processes for Manufacturing Optical Analysis Discs with Molded Microfluidic Structures and Discs Made According Thereto」と題する米国特許出願第１０／３５３，７７７号；２００３年１月２８日に出願された「Method and Apparatus for Logical Triggering」と題する米国特許出願第１０／３５３，８３９号；２００３年１月３０日に出願された「Methods For Synthesis of Bio-Active Nanoparticles and Nanocapsules For Use in Optical Bio-Disc
Assays and Disc Assembly Including Same」と題する米国特許出願第１０／３５６，６６６号；および、２００３年２月１９日に出願された「Methods and an Apparatus for Multi-Use Mapping of an Optical Bio-Disc」と題する米国特許出願第１０／３７０，２７２号。これらの出願のすべては、その全内容が参照により本明細書に援用される。したがって、これらの出願は、あたかも本明細書で完全に繰り返されたように、本明細書のサポートとして背景および関係した開示を提供する。
【００４４】
本明細書で開示した本発明による上述した方法および装置は、１つまたは複数の利点を有することができる。これらの利点には、ディスク上の処理が、経験豊富な技術者が試験を行う必要なく簡単で迅速であること、サンプル量が少なくてすむこと、安価な材料を使用できること、および既知の光ディスクフォーマットおよびドライブ製造を使用できることが含まれるが、これらに限定されるものではない。これらの特徴および利点ならびに他の特徴および利点は、添付図面の図および技術例とあわせて以下の詳細な説明を参照すことによってより良く理解されよう。
【００４５】
本発明のさらに別の目的は、本発明に寄与する別の特徴および本発明から生じる利点と共に、添付図面の図に示された本発明の好ましい実施の形態の以下の説明から明らかになるであろう。添付図面の図全体を通じて、同じ参照番号は同じコンポーネントを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
本発明は、ディスクドライブシステム、光バイオディスク、画像処理技法、分析方法、および関連ソフトウェアを対象とする。本発明のこれらの態様のそれぞれを以下でさらに詳細に説明する。
【００４７】
＜ドライブシステムおよび関連ディスク＞
図１は、生化学分析を行う光バイオディスク１１０の斜視図であり、詳細には、細胞計数および分画細胞計数（differential cell count）を行う光バイオディスク１１０の斜視図である。本光バイオディスク１１０は、光ディスクドライブ１１２および表示モニタ１１４と共に示されている。このタイプのディスクドライブおよびディスク分析システムに関するさらに詳細な内容は、本発明と同時係属中であり、同一出願人により２００１年１１月９日に出願された「Disk Drive System and Methods for Use with Bio-discs」と
題する米国特許出願第１０／００８，１５６号、および、２００２年１月１０日に出願された「Optical Disc Analysis System Including Related Methods For Biological and Medical Imaging」と題する米国特許出願第１０／０４３，６８８号に開示されている。これら米国特許出願の双方は、参照により本明細書に援用される。
【００４８】
図２は、光バイオディスク１１０の一実施の形態の主要な構造要素の分解斜視図である。図２は、本発明で使用できる反射ゾーン光バイオディスク１１０（以下「反射型ディスク」）の一例である。主要な構造要素には、キャップ部１１６、接着部材または流路層１１８、および基板１２０が含まれる。キャップ部１１６は、１つまたは複数の注入ポート１２２および１つまたは複数の排出ポート１２４を含む。キャップ部１１６は、ポリカーボネートから形成することができ、図２の視点から見てその底部を反射面１４６（図４に示す）でコーティングされることが好ましい。好ましい実施の形態では、トリガマークまたはトリガマーキング１２６が、反射層１４２（図４に示す）の表面に含まれる。トリガマーキング１２６には、バイオディスクの３つの層すべての透明ウィンドウ、不透明エリア、または、反射エリアもしくは半反射エリアが含まれ得る。反射エリアまたは半反射エリアは、情報で符号化されており、図１０に示すようなプロセッサ１６６へデータを送信し、図６および図１０に示すようなインタロゲーションビームまたは入射ビーム１５２の操作機能と相互作用する。
【００４９】
図２に示す第２の要素は、接着部材または流路層１１８である。この接着部材または流路層１１８には、流体回路１２８またはＵ流路が形成されている。この流体回路１２８は、膜を打ち抜くか、または、切り取って、プラスチックフィルムを除去し、図に示すような形状を形成することによって形成される。流体回路１２８のそれぞれは、フロー流路１３０および戻り流路１３２を含む。図２に示す流体回路１２８のいくつかは、混合チャンバ１３４を含む。２つの異なるタイプの混合チャンバ１３４が示されている。第１のものは、フロー流路１３０に対して対称的に形成された対称混合チャンバ１３６である。第２のものは、オフセット混合チャンバ１３８である。このオフセット混合チャンバ１３８は、図に示すようにフロー流路１３０の一方の側に形成される。
【００５０】
図２に示す第３の要素は、ターゲットゾーンまたは捕捉ゾーン１４０を含む基板１２０である。基板１２０は、ポリカーボネートで作製されることが好ましく、前述した反射層１４２が、その上部に堆積されている（図４に示す）。ターゲットゾーン１４０は、図に示す形状、あるいは、任意の所望の形状で反射層１４２を除去することによって形成される。あるいは、ターゲットゾーン１４０は、反射層１４２を施す前にターゲットゾーン１４０のエリアをマスクすることを含むマスク技法によって形成することもできる。反射層１４２は、アルミニウムや金等の金属から形成することができる。
【００５１】
図３は、図２に示す光バイオディスク１１０の平面図であり、キャップ部１１６上の反射層１４６が透明で示され、それによって、ディスク内に位置する流体回路１２８、ターゲットゾーン１４０、およびトリガマーキング１２６が明らかになっている。
【００５２】
図４は、本発明で使用できる一実施の形態による反射ゾーン型光バイオディスク１１０の拡大斜視図である。この図は、光バイオディスク１１０のさまざまな層の一部を含み、主要な各層、基板、コーティング、または膜の部分断面図を示すように切り取られている。図４は、反射層１４２でコーティングされた基板１２０を示している。反射層１４２の上には、活性層１４４が施される。好ましい実施の形態では、この活性層１４４は、ポリスチレンから形成することができる。あるいは、ポリカーボネート、金、活性化ガラス、改質ガラス、または変性ポリスチレンを使用することもできる。変性ポリスチレンは、例えば、ポリスチレン−ｃｏ−マレイン酸無水物（polystyrene-co-maleic anhydride）である。これに加えて、ヒドロゲルを使用することもできる。あるいは、本実施の形態で示
すように、プラスチック接着部材１１８が活性層１４４の上に施される。プラスチック接着部材１１８の露出部分は、切り取られるか、または、打ち抜かれたＵ字型形状を示し、このＵ字型形状が流体回路１２８を形成する。本バイオディスクの反射ゾーンの実施の形態の最後の主要な構造層はキャップ部１１６である。このキャップ部１１６は、その底部に反射面１４６を含む。反射面１４６は、アルミニウムや金等の金属で作製することができる。
【００５３】
次に図５を参照して、透過型光バイオディスク１１０の主要な構造要素の分解斜視図を示す。透過型光バイオディスク１１０の主要な構造要素には、同様に、キャップ部１１６、接着部材または流路部材１１８、および基板１２０層が含まれる。キャップ部１１６は、１つまたは複数の注入ポート１２２および１つまたは複数の排出ポート１２４を含む。キャップ部１１６は、ポリカーボネート層から形成することができる。図６および図９に最も良く示すように、オプションのトリガマーキング１２６を薄い半反射層１４３の表面に含めることができる。トリガマーキング１２６には、バイオディスクの３つの層すべての透明ウィンドウ、不透明エリア、または、反射エリアもしくは半反射エリアが含まれ得る。反射エリアまたは半反射エリアは、情報で符号化されており、図１０のプロセッサ１６６へデータを送信し、図６および図１０のインタロゲーションビーム１５２の操作機能と相互作用する。
【００５４】
図５に示す第２の要素は、接着部材または流路層１１８である。この接着部材または流路層１１８には、流体回路１２８またはＵ流路が形成されている。この流体回路１２８は、膜を打ち抜くか、または、切り取って、プラスチック皮膜を除去し、図に示すような形状を形成することによって形成される。流体回路１２８のそれぞれは、フロー流路１３０および戻り流路１３２を含む。図５に示す流体回路１２８のいくつかは、混合チャンバ１３４を含む。２つの異なるタイプの混合チャンバ１３４が示されている。第１のものは、フロー流路１３０に対して対称的に形成された対称混合チャンバ１３６である。第２のものは、オフセット混合チャンバ１３８である。このオフセット混合チャンバ１３８は、図に示すようにフロー流路１３０の一方の側に形成される。
【００５５】
図５に示す第３の要素は、ターゲットゾーンまたは捕捉ゾーン１４０を含んでも良い基板１２０である。基板１２０は、ポリカーボネートで作製されることが好ましく、前述した図６の薄い半反射層１４３が、その上部に堆積されている。図５および図６に示すディスク１１０の基板１２０に付随する半反射層１４３は、図２、図３、および図４に示す反射型ディスク１１０の基板１２０上の反射層１４２よりもかなり薄い。半反射層１４３がより薄いことによって、インタロゲーションビーム１５２の一部は、図６および図１２に示すように、透過型ディスクの構造層を透過することが可能になる。この薄い半反射層１４３は、アルミニウムや金等の金属から形成することができる。
【００５６】
図６は、図５に示す光バイオディスク１１０の透過型の実施の形態の基板１２０および半反射層１４３の拡大斜視図である。薄い半反射層１４３は、アルミニウムや金等の金属から作製することができる。好ましい実施の形態では、図５および図６に示す透過型ディスクの薄い半反射層１４３は、約１００〜３００Åの厚さであり、４００Åを超えることはない。この薄い半反射層１４３によって、入射ビームまたはインタロゲーションビーム１５２の一部は、半反射層１４３を貫通して通過し、図１０および図１２の上部検出器１５８によって検出されることが可能になる一方、光の一部は、入射経路に沿って反射または折り返される。以下に示すように、表１は、金皮膜の厚さに対する当該金皮膜の反射特性および透過特性を示している。金皮膜層は、８００Åより大きな厚さでは、十分に反射性を有する。一方、金皮膜を通過する光の透過しきい値密度は約４００Åである。
【００５７】
表１に加えて、図７は、金の厚さに基づく、薄い半反射層１４３の反射および透過の性
質の逆関係のグラフ表示を提供する。図７に示すグラフで使用される反射値および透過値は絶対値である。
【００５８】
【表１】
2006513428.tif 000003
【００５９】
次に図８を参照して、図５および図６に示す透過型光バイオディスク１１０の平面図を示す。キャップ部１１６が透明であることによって、ディスク内に位置する流体流路、トリガマーキング１２６、およびターゲットゾーン１４０が明らかになっている。
【００６０】
図９は、透過型ディスクの実施の形態による光バイオディスク１１０の拡大斜視図である。ディスク１１０は、そのさまざまな層の一部が、主要な各層、基板、コーティング、または膜の部分断面図を示すように切り取られた状態で示されている。図９は、透明なキャップ部１１６、基板１２０上の薄い半反射層１４３、およびトリガマーキング１２６を有する透過型ディスクのフォーマットを示している。本実施の形態では、トリガマーキング１２６は、キャップの上部に配置された不透明な材料を含む。あるいは、トリガマーキング１２６は、ディスクの薄い反射層１４３にエッチングされた透明で反射しないウィンドウによって形成することもできるし、図１０のトリガ検出器１６０から来る信号を吸収するか、または、反射しない任意のマークによって形成することもできる。また、図９は、図示した形状、あるいは、任意の所望の形状で指定されたエリアをマーキングすることによって形成されたターゲットゾーン１４０も示している。ターゲットゾーン１４０を示すためのマーキングは、基板１２０上の薄い半反射層１４３に作製することもできるし、基板１２０の底部（ディスクの下部）に作製することもできる。あるいは、ターゲットゾーン１４０は、当該ターゲットゾーン１４０を除く薄い半反射層１４３全体をマスクすることを含むマスク技法によっても形成することができる。本実施の形態では、ターゲットゾーン１４０は、薄い半反射層１４３上にインクをシルクスクリーニングすることによって作製することができる。図５、図８、および図９に示す透過型ディスクフォーマットでは、ターゲットゾーン１４０は、代替的に、ディスク上に符号化されたアドレス情報によって定義することもできる。本実施の形態では、ターゲットゾーン１４０は、物理的に識別可能なエッジ境界を含まない。
【００６１】
図９の参照を続けて、薄い半反射層１４３上に施された活性層１４４が示されている。
好ましい実施の形態では、この活性層１４４は、２％のポリスチレンの１０から２００μｍの薄い層である。あるいは、ポリカーボネート、金、活性化ガラス、改質ガラス、または変性ポリスチレンを使用することもできる。変性ポリスチレンは、例えば、ポリスチレン−ｃｏ−マレイン酸無水物である。これに加えて、ヒドロゲルを使用することもできる。本実施の形態で示すように、プラスチック接着部材１１８が活性層１４４の上に施される。プラスチック接着部材１１８の露出部分は、切り取られるか、または、打ち抜かれたＵ字型形状を示し、このＵ字型形状が流体回路１２８を形成する。
【００６２】
本バイオディスク１１０のこの透過型の実施の形態の最後の主要な構造層は、透明で反射しないキャップ部１１６である。このキャップ部１１６は、注入ポート１２２および排出ポート１２４を含む。
【００６３】
次に図１０を参照して、光学部品１４８、入射ビームまたはインタロゲーションビーム１５２を生成する光源１５０、戻りビーム１５４、および透過ビーム１５６を示すブロック斜視図を表す。図４に示す反射型バイオディスクの場合、戻りビーム１５４は、光バイオディスク１１０のキャップ部１１６の反射面１４６から反射される。本光バイオディスク１１０のこの反射型の実施の形態では、戻りビーム１５４は、下部検出器１５７によって検出され、信号エレメントが存在するかどうかが分析される。他方で透過型バイオディスクのフォーマットでは、透過ビーム１５６が、前述した上部検出器１５８によって検出され、この場合も、信号エレメントが存在するかどうかが分析される。透過型の実施の形態では、上部検出器１５８として光検出器を使用することができる。
【００６４】
また、図１０は、ハードウェアトリガメカニズムも示している。このハードウェアトリガメカニズムは、ディスク上のトリガマーキング１２６および前述したトリガ検出器１６０を含む。ハードウェアトリガメカニズムは、反射型バイオディスク（図４）および透過型バイオディスク（図９）の双方で使用される。トリガメカニズムによって、プロセッサ１６６は、インタロゲーションビーム１５２が各ターゲットゾーン１４０における例えば所定の反応サイトにある時にのみデータを収集することが可能になる。さらに、透過型バイオディスクシステムでは、ソフトウェアトリガを使用することもできる。このソフトウェアトリガは、インタロゲーションビーム１５２が各ターゲットゾーン１４０のエッジにヒットするとすぐにデータを収集するように、下部検出器を使用してプロセッサ１６６に信号を送る。図１０は、さらに、光バイオディスク１１０の回転を制御する駆動モータ１６２およびコントローラ１６４も示している。また、図１０は、透過光バイオディスクに関連した戻りビーム１５４および透過ビーム１５６を処理するために、別法において実施されるプロセッサ１６６および分析器１６８も示している。
【００６５】
図１１に示すように、光バイオディスク１１０の反射型ディスクの実施の形態の部分断面図が提示されている。図１１は、基板１２０および反射層１４２を示す。上記で示したように、反射層１４２は、アルミニウム、金、他の適切な反射材料等の材料から作製することができる。本実施の形態では、基板１２０の上面は滑らかである。また、図１１は、反射層１４２の上に施された活性層１４４も示している。図１１にも示すように、ターゲットゾーン１４０は、反射層１４２の所望の位置のエリアまたは部分を除去することによって、あるいは、反射層１４２を施す前に所望のエリアをマスクすることによって形成される。図１１にさらに示すように、プラスチック接着部材１１８が活性層１４４の上に施される。また、図１１は、キャップ部１１６および当該キャップ部１１６に付随する反射面１４６も示している。したがって、キャップ部１１６が、所望の切り取り形状を含めてプラスチック接着部材１１８に施されると、それによって、フロー流路１３０が形成される。図１１に示す矢印によって示されるように、入射ビーム１５２の経路は、最初、ディスク１１０の下から基板１２０へ向かって方向付けられる。次に、入射ビームは、反射層１４２に近い点で合焦する。この合焦は、反射層１４２の一部が存在しないターゲットゾ
ーン１４０で起こるので、活性層１４４を通ってフロー流路１３０内への経路に沿って入射が続く。次に、入射ビーム１５２は、フロー流路を上方に向かって横断し続け、最終的に、反射面１４６に入射する。この時点で、入射ビーム１５２は、入射経路に沿って折り返されるか、または、反射され、それによって、戻りビーム１５４を形成する。
【００６６】
図１２は、バイオディスク１１０の透過型の実施の形態の部分断面図である。図１２は、透明なキャップ部１１６、および、基板１２０上の薄い半反射層１４３を有する透過型ディスクのフォーマットを示している。また、図１２は、薄い半反射層１４３の上に施された活性層１４４も示している。好ましい実施の形態では、透過型ディスクは薄い半反射層１４３を有する。この薄い半反射層１４３は、厚さが約１００〜３００オングストロームであって４００オングストロームを超えることがないアルミニウムや金等の金属から作製される。この薄い半反射層１４３によって、図１０の光源１５０からの入射ビームまたはインタロゲーションビーム１５２の一部は、ディスクを貫通して上方へ通過し、上部検出器１５８によって検出されることが可能になる一方、光の一部は、入射ビームと同じ経路に沿って反対方向に反射して戻される。この配置では、戻りビームまたは反射ビーム１５４は、半反射層１４３から反射される。したがって、このように、戻りビーム１５４は、フロー流路１３０に入ることはない。図１３および図１４と共により詳細に説明するように、反射光または戻りビーム１５４は、半反射層１４３内または半反射層１４３上に形成された、事前に記録された情報トラックにおける入射ビーム１５２をトラッキングするのに使用することができる。図１２に示すディスクの実施の形態では、物理的に画定されたターゲットゾーン１４０は存在してもよいし、存在しなくてもよい。ターゲットゾーン１４０は、基板１２０上の薄い半反射層１４３に作製された直接的なマーキングによって作製することができる。これらのマーキングは、シルクスクリーニングまたは任意の等価な方法を使用して形成することができる。ターゲットゾーンを画定するのに物理的な印が使用されない、代替的な実施の形態（例えば、符号化されたソフトウェアアドレス指定が利用される場合等）では、フロー流路１３０を、調査特徴物の検査が行われる限定されたターゲットエリアとして有効に使用することができる。
【００６７】
図１３は、バイオディスク１１０の反射型ディスクの実施の形態のトラックを横断面図である。この図は、ディスクの半径およびフロー流路に沿って縦方向に観察されている。図１３は、基板１２０および反射層１４２を含む。本実施の形態では、基板１２０は一連の溝１７０を含む。これらの溝１７０は、ディスクの中心付近から外縁に向けて伸びる螺旋状の形状である。溝１７０は、インタロゲーションビーム１５２がディスクの螺旋状の溝１７０に沿ってトラッキングできるように実施される。このタイプの溝１７０は、「ウォブル溝（wobble groove）」として知られている。起伏状または波状の側壁を有する底部が溝１７０を形成する一方、隆起したまたは立ち上がる部分が螺旋の隣接する溝１７０を分離する。本実施の形態で溝１７０の上に施された反射層１４２は、図示するように、事実上、等角である。また、図１３は、反射層１４２の上に施された活性層１４４も示している。図１３に示すように、ターゲットゾーン１４０は、反射層１４２の所望の位置のエリアまたは部分を除去することによって、あるいは、反射層１４２を施す前に所望のエリアをマスクすることによって形成される。図１３にさらに示すように、プラスチック接着部材１１８が活性層１４４の上に施される。また、図１３は、キャップ部１１６および当該キャップ部１１６に関連した反射面１４６も示している。したがって、キャップ部１１６が、所望の切り取り形状を含めてプラスチック接着部材１１８に施されると、それによって、フロー流路１３０が形成される。
【００６８】
図１４は、例えば、図１２で説明したようなバイオディスク１１０の透過型ディスクの実施の形態のトラックの横断面図である。この図は、ディスクの半径およびフロー流路に沿って縦方向に観察されている。図１４は、基板１２０および薄い半反射層１４３を示している。この薄い半反射層１４３によって、光源１５０からの入射ビームまたはインタロ
ゲーションビーム１５２は、ディスクを貫通して通過し、上部検出器１５８によって検出されることが可能になる一方、光の一部は、戻りビーム１５４の形で反射して戻される。薄い半反射層１４３の厚さは、ディスク読み取り装置が自身のトラッキング能力を維持するのに必要な反射光の最小量によって決定される。本実施の形態の基板１２０は、図１３で説明したものと同様に一連の溝１７０を含む。本実施の形態の溝１７０も、ディスクの中心付近から外縁に向けて伸びる螺旋状の形状であることが望ましい。溝１７０は、インタロゲーションビーム１５２がこの螺旋に沿ってトラッキングできるように実施される。また、図１４は、薄い半反射層１４３の上に施された活性層１４４も示している。図１４にさらに示すように、プラスチック接着部材または流路層１１８が活性層１４４の上に施される。また、図１４は、反射面１４６を伴わないキャップ部１１６も示している。したがって、キャップが、所望の切り取り形状を含めてプラスチック接着部材１１８に施されると、それによって、フロー流路１３０が形成され、入射ビーム１５２の一部は、実質的に反射されることなく、フロー流路１３０を通過することが可能になる。
【００６９】
図１５は、反射型ディスクの全体の厚さおよびその初期屈折特性を示す図１１と同様の図である。図１６は、透過型ディスクの全体の厚さおよびその初期屈折特性を示す図１２と同様の図である。これらの部分は溝１７０に沿って切断されているので、溝１７０は図１５および図１６には見られない。図１５および図１６は、これらの実施の形態において溝１７０に対して垂直に位置する狭いフロー流路１３０の存在を示している。図１３、図１４、図１５、および図１６は、各反射型ディスクおよび透過型ディスクの全体の厚さを示している。これらの図では、最初に基板１２０と相互作用する入射ビーム１５２が示されている。基板１２０は、図示するように、入射ビームの経路を変更して、ビーム１５２が反射層１４２または薄い半反射層１４３上での合焦を提供する屈折特性を有する。
【００７０】
＜計数方法および関連ソフトウェア＞
例示の背景として、光ディスクのデータを使用して白血球の計数を行う多数の方法および関連アルゴリズムを本明細書でさらに詳細に説明する。これらの方法および関連アルゴリズムは、白血球の計数に限定されるものではなく、あらゆるタイプの粒状物質の計数を行うことに容易に適用することができる。あらゆるタイプの粒状物質には、赤血球、白血球、ビーズ、ならびに、光学読み取り装置によって検出可能な類似の光シグネチャ（optical signature）を生成する生物学的および非生物学的の双方の他のあらゆる物体が含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００７１】
図１７〜図２１に関して説明するような本発明に関連した方法およびアルゴリズムの以下の説明は、例示のため、細胞の計数を対象とする。いくつかの変更により、これらの方法およびアルゴリズムは、サイズが細胞と類似した他のタイプの物体の計数にも適用することができる。本明細書では、細胞計数方法およびアルゴリズムのデータ評価の態様を概略的に説明して、本発明の方法および装置に関連した背景を提供する。光バイオディスクからの調査データの取り込みおよび処理を行う方法およびアルゴリズムは、広い一般的な適用範囲を有し、次の米国仮出願にさらに詳細に開示されている。すなわち、同一出願人により２００１年５月１６日に出願された「Variable Sampling Control For Rendering Pixelation of Analysis Results In Optical Bio-Disc Assembly And Apparatus Relating Thereto」と題する米国仮出願第６０／２９１，２３３号、および、上記で援用した「Methods For Differential Cell Counts Including Related Apparatus And Software For Performing Same」と題する米国仮出願第６０／４０４，９２１号に開示されている。前者の米国仮出願は、参照により本明細書に援用される。以下の説明では、これらの方法およびアルゴリズムの基本的な方式を簡潔な説明で提示する。図１０に示すように、生物学的試験サンプルの属性に関する情報が、その試験サンプルとの相互作用によって変更または変調された電磁気放射のビームの形で光バイオディスク１１０から取り出される。図２、図３、図４、図１１、図１３、および図１５と共に説明した反射光バイオディスクの
場合、戻りビーム１５４が、生物学的サンプルに関する情報を運ぶ。上述したように、このような生物学的サンプルに関する情報は、基本的に、入射ビームがフロー流路１３０またはターゲットゾーン１４０内に入り、したがって、サンプルと接触した場合にのみ戻りビームに含まれる。バイオディスク１１０の反射型の実施の形態では、戻りビーム１５４は、反射層１４２内もしくは反射層１４２上に符号化された情報、または、それ以外に、図１３および図１４に示すウォブル溝１７０に符号化された情報も運ぶことができる。当業者には明らかであるように、対応する入射ビームが反射層１４２と接触した場合にのみ、事前に記録された情報が、ターゲットゾーンを有する反射型ディスクの戻りビーム１５４に含まれる。このような情報は、情報を保持する反射層１４２が除去されているか、または、通常存在しないエリアに入射ビーム１５２がある時の戻りビーム１５４には含まれない。図５、図６、図８、図９、図１２、図１４、および図１６と共に説明した透過光バイオディスクの場合には、透過ビーム１５６が生物学的サンプルに関する情報を運ぶ。
【００７２】
図１０を続けて参照して、生物学的試験サンプルに関する情報は、それが反射型ディスクの戻りビーム１５４から取得されようが、透過型ディスクの透過ビーム１５６から取得されようが、プロセッサ１６６に送られて信号処理される。この処理は、下部検出器１５７（反射型ディスク）または上部検出器１５８（透過型ディスク）によって検出されたアナログ信号の離散的なデジタル形式への変換を含む。
【００７３】
次に図１７を参照して、信号変換は、アナログ信号２１０を一定の時間間隔２１２でサンプリングすること、および、その信号の対応する瞬時アナログ振幅２１４を離散的な２値整数２１６として符号化することを含む。サンプリングは、或る開始時刻２１８で開始されて、或る終了時刻２２０で停止される。任意のアナログ／デジタル変換プロセスに関連した共通の２つの値は、サンプリング周波数およびビット深度である。サンプリング周波数は、サンプリングレートとも呼ばれ、単位時間あたりに取得されるサンプル数である。サンプリング周波数が高いほど、連続したサンプル間の時間間隔２１２は小さくなり、その結果、元のアナログ信号２１０と比較してデジタル信号２２２の忠実度は高くなる。ビット深度は、各サンプル点において、アナログ信号２１０のサンプリングされた振幅２１４を符号化するのに使用されるビット数である。ビット深度が大きいほど、２値整数２１６は、元のアナログ振幅２１４をより良く近似することになる。本実施の形態では、サンプリングレートは８ＭＨｚであり、サンプルあたりのビット深度は１２ビットである。これによって、０〜４０９５（０から（２ｎ−１））の整数サンプルの範囲が可能になる。ここで、ｎはビット深度である。この組み合わせは、他の実施の形態において必要な特定の精度に対応するように変更することができる。限定ではなく例として、一般に細胞よりも小さいビーズを計数する方法を必要とする実施の形態では、サンプリング周波数を増加させることが望ましい場合がある。サンプリングされたデータは、次に、アナログ／デジタル変換のためにプロセッサ１６６へ送信される。
【００７４】
アナログ／デジタル変換の間、レーザの経路に沿って連続した各サンプル点２２４は、１次元配列２２６としてディスクまたはメモリに連続して記憶される。連続した各トラックは、独立した１次元配列を与え、この独立した１次元配列は、画像に類似した２次元配列２２８（図２０Ａ）を生成する。
【００７５】
図１８は、光バイオディスク１１０の斜視図であり、指定された部分の拡大された詳細な斜視図は、捕捉された白血球２３０を示している。この白血球２３０は、光バイオディスクのトラック２３２を基準として配置されている。白血球２３０は、本明細書では、例示のためにのみ使用される。上記で示したように、ビーズや凝集物質等の他の物体または調査特徴物をここで利用することができる。図示するように、入射ビーム１５２が白血球２３０と相互作用することによって、反射型ディスクの戻りビーム１５４または透過型ディスクの透過ビーム１５６のいずれかの形で、信号を含んだビームが生成される。このビ
ームは、検出器１５７または１５８のいずれかによって検出される。
【００７６】
図１９Ａは、図１８に示す光バイオディスク１１０のトラック２３２を基準として配置された白血球２３０の別のグラフ表示である。図１８および図１９Ａに示すように、白血球２３０は、約４つのトラックＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤをカバーする。図１９Ｂは、図１９および図１９Ａの白血球２１０から導出された一連のシグネチャトレース（signature trace）を示している。図１９Ｂに示すように、検出システムは、トラックＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤに対応する４つのアナログ信号Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤを提供する。図１９Ｂにさらに示すように、アナログ信号Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤのそれぞれは、白血球２３０に関する特定の情報を運ぶ。したがって、図示するように、白血球２３０をスキャンすることによって、検出および処理が可能な入射ビームの異なる摂動が生じる。以下でさらに詳細に説明するように、アナログシグネチャトレース（信号）２１０は、次に、プロセッサ１６６へ送られて、図２０Ａおよび図２０Ｃに示すような類似のデジタル信号２２２へ変換される。
【００７７】
図２０は、図２０Ａ、図２０Ｂ、図２０Ｃ、および図２０Ｄの間の関係を示すグラフ表示である。図２０Ａ、図２０Ｂ、図２０Ｃ、および図２０Ｄは、図１９Ｂからのシグネチャトレースのデジタル信号２２２への変換の描画図である。デジタル信号２２２は、１次元配列２２６として記憶され、データ入力２４４用の２次元配列２２８に結合される。
【００７８】
次に図２０Ａを特に参照して、図１８および図１９Ａに示す光バイオディスクのトラックＡおよびＢからのサンプリングされたアナログ信号２１０が示されている。プロセッサ１６６は、次に、アナログ信号２１０の対応する瞬時アナログ振幅２１４を離散的な２値整数２１６として符号化する（図１７参照）。その結果の一連のデータ点が、サンプリングされたアナログ信号２１０に類似したデジタル信号２２２である。
【００７９】
次に図２０Ｂを参照して、トラックＡおよびＢ（図２０Ａ）からのデジタル信号２２２は、独立した１次元メモリ配列２２６として記憶される。連続した各トラックは、対応する１次元配列を与える。この１次元配列が、先行する１次元配列と組み合わされると、画像に類似した２次元配列２２８が生成する。次に、このデジタルデータは、サンプル点２２４（図１７）の２次元配列２２８としてメモリまたはディスクに記憶される。これらのサンプル点２２４は、サンプルエリアの特定の点における戻りビーム１５４または透過ビーム１５６（図１８）の相対的な強度を表す。次に、２次元配列は、図２０Ｂに表すように、生のファイルまたは画像ファイルの形でメモリまたはディスクに記憶される（２４０）。次に、画像ファイル２４０に記憶されたデータは、メモリへ取り出されて（２４２）、図１０に示す分析器１６８へのデータ入力２４４として使用される。
【００８０】
図２０Ｃは、図１８および図１９Ａに示す光バイオディスクのトラックＣおよびＤからのサンプリングされたアナログ信号２１０を示している。プロセッサ１６６は、次に、アナログ信号２１０の対応する瞬時アナログ振幅２１４を離散的な２値整数２１６（図１７）として符号化する。その結果の一連のデータ点が、サンプリングされたアナログ信号２１０に類似したデジタル信号２２２である。
【００８１】
次に図２０Ｄを参照して、トラックＣおよびＤからのデジタル信号２２２は、独立した１次元メモリ配列２２６として記憶される。連続した各トラックは、対応する１次元配列を与える。この１次元配列は、先行する１次元配列と組み合わされると、画像に類似した２次元配列２２８を生成する。次に、上記のように、このデジタルデータは、サンプル点２２４（図１７）の２次元配列２２８としてメモリまたはディスクに記憶される。このサンプル点２２４は、サンプルエリアの特定の点における戻りビーム１５４または透過ビーム１５６（図１８）の相対的な強度を表す。次に、２次元配列は、図２０Ｂに表すように
、生のファイルまたは画像ファイル２４０の形でメモリまたはディスクに記憶される。上記で示したように、次に、画像ファイル２４０に記憶されたデータは、メモリへ取り出されて（２４２）、図１０の分析器１６８へのデータ入力２４４として使用される。
【００８２】
計算アルゴリズムおよび処理アルゴリズムは、分析器１６８（図１０）に記憶され、入力データ２４４に適用されて、有用な出力結果２６２（図２１）を生成する。この出力結果は、表示モニタ１１４（図１０）に表示することができる。
【００８３】
次に図２１を参照して、本発明に関連した処理方法および計算アルゴリズムによるデータ評価の主要なステップの論理フローチャートを示す。本処理方法の第１の主要なステップは、入力データ２４４を受け取ることを含む。上述したように、データ評価は、０から４０９６の範囲の整数の配列から開始する。
【００８４】
次の主要なステップ２４６は、計数を行うディスクのエリアを選択することである。このエリアが画定されると、次の目的は、その画定されたエリアに含まれるすべての白血球を実際に計数することになる。ステップ２４６の実施態様は、ディスクの構成およびユーザのオプションに依存する。限定ではなく例として、図２および図５に示すターゲットゾーン１４０等のウィンドウを有するディスクを使用した発明の実施の形態では、ソフトウェアは、このウィンドウを認識して、分析および計数用にそのウィンドウの部分をクロッピングする。図２に示す実施の形態等の好ましい一実施の形態では、ターゲットゾーンまたはウィンドウは、１×２ｍｍの長方形の形状を有し、その各端部には半円形の部分を有する。本実施の形態では、ソフトウェアは、各ウィンドウの内部の標準的な長方形の１×２ｍｍのエリアをクロッピングする。本実施の形態の一態様では、読み取り装置は、数個の連続したサンプル値を取り込んで、数個の異なるウィンドウの細胞数を比較することができる。
【００８５】
図５、図６、図８、および図９に示すような、ウィンドウを有さない透過型ディスクを使用する発明の実施の形態では、ステップ２４６は、２つの異なる方法の一方で実行することができる。固定座標を有する点を基準として標準的な長方形の中心を配置することによるか、または、濃い色素のスポットとすることができる基準マークを検出することによるかのいずれかで、標準的な長方形の位置が選択される。基準マークが使用される場合、所望のコントラストを有する色素が、細胞の２つのクラスタに関するディスクの特定の位置に堆積される。次に、光ディスク読み取り装置は、それら細胞のクラスタの一方の中心にスキップするように指示され、次に、標準的な長方形が、選択されたクラスタの中心に配置される。
【００８６】
ステップ２４６に関して上述したユーザのオプションについて、ユーザは、マウス選択またはそれ以外のものによる直接的な対話によって、長方形エリア等、細胞計数用の所望のサンプルエリアの形状を指定することができる。このソフトウェアの本実施の形態では、これは、マウスを使用して、長方形をクリックし、モニタ１１４に表示された光バイオディスク導出画像の所望の部分の上に当該長方形をドラッグすることを含む。評価エリアの選択方法を問わず、各長方形エリアは、次のステップ２４８で計数を行うために評価される。
【００８７】
図２１の第３の主要なステップはステップ２４８である。ステップ２４８は、背景の照度を均一化することを対象とする。このプロセスは、いくつかのハードウェア構成において引き起こされ得る背景の均一性のばらつきを補正する。背景照度の均一化は、背景全体、または、細胞でない画像部分が、任意の背景値Ｖｂａｃｋｇｒｏｕｎｄを有する平面に近づくように、各サンプル点の強度レベルを補う(offset)。Ｖｂａｃｋｇｒｏｕｎｄは、標準的な長方形サンプルエリアにわたって平均値を求めること等の多くの方法で決定する
ことができるが、本実施の形態では、この値は２０００に設定される。選択された長方形サンプルエリアの各点Ｐの値Ｖは、数（Ｖｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ＋（Ｖ−Ｐの近傍にわたる平均値））に置き換えられ、必要ならば切り捨てられて、実際の可能な値の範囲に適合される。この実際の可能な値の範囲は、本発明の好ましい実施の形態では０から４０９５である。近傍の寸法は、細胞のサイズよりも十分に大きく、かつ、標準的な長方形のサイズよりも十分に小さくなるように選択される。
【００８８】
図２１のフローチャートの次のステップは、正規化ステップ２５０である。正規化ステップ２５０を行う際に、線形変換が、標準的な長方形のサンプルエリアのデータを用いて実行され、平均が２０００となり、標準偏差が６００となるようにされる。必要な場合には、その値は、０から４０９６の範囲に適合するように切り捨てられる。背景照度均一化ステップ２４８に加えてこのステップ２５０により、ソフトウェアは、ハードウェアの変更および調整の影響を受けにくくなる。限定ではなく例として、上部検出器１５８（図１８）等の検出回路機構の信号利得は、結果の細胞計数に大きな影響を与えることなく変化することができる。
【００８９】
図２１に示すように、フィルタリングステップ２５２が次に実行される。標準的な長方形の各点Ｐについて、ステップ２４８で示したものよりも小さな寸法を有するＰの近傍の点であって、Ｖｂａｃｋｇｒｏｕｎｄとは十分に異なる値を有する点の個数が計算される。計算された点は、画像の細胞のサイズに近づくはずである。この個数が十分に大きい場合には、Ｐにおける値は元の値に維持され、そうでない場合には、Ｐにおける値にはＶｂａｃｋｇｒｏｕｎｄが割り当てられる。このフィルタリングオペレーションは、雑音を除去するように実行され、最適な場合には、細胞のみが画像に残る一方、背景は一様に等しいＶｂａｃｋｇｒｏｕｎｄになる。
【００９０】
図２１に示すように、不良な成分を除去することを対象とするオプションのステップ２５４を実行することができる。掻き傷、気泡、埃、それ以外の同様のムラ等の欠陥が、フィルタリングステップ２５２を通過することがある。これらの欠陥は、直接的に、または、画像のヒストグラムの全体的な分布に影響を与えることによって、細胞の計数誤差を引き起こすことがある。通常、これらの欠陥は、サイズが細胞よりも十分に大きく、次のようにステップ２５４で除去することができる。まず、選択された領域と同じ寸法を有する２値画像が形成される。この２値画像におけるＡは、元の画像の対応する点の値がＶｂａｃｋｇｒｏｕｎｄに等しい場合には白として定義され、そうでない場合には黒として定義される。次に、黒の点の連結された成分が抽出される。次に、後続の侵食および膨張が適用されて、成分の見え方が規則化される。そして最後に、定義されたしきい値よりも大きな成分が除去される。このオプションのステップの一実施の形態では、この成分は、元の画像の対応するサンプル点に値Ｖｂａｃｋｇｒｏｕｎｄを割り当てることによって、元の画像から除去される。どの成分が計数可能な物体を構成し、どれが除去されるべきかを決定するしきい値は、ユーザが定義した値である。このしきい値も、計数される調査特徴物、すなわち、白血球、赤血球、または他の生物学的物質に応じて変化することがある。オプションのステップ２５４の後、ステップ２４８、２５０、および２５２は繰り返されることが好ましい。
【００９１】
図２１に示す次の主要な処理ステップはステップ２５６である。このステップ２５６は、明るい中心によって細胞を計数することを対象とする。計数ステップ２５６は、いくつかのサブステップから成る。これらのサブステップの最初のものは、重畳を実行することを含む。この重畳サブステップでは、重畳映像（convolved picture）と呼ばれる補助配列が形成される。点Ｐにおける重畳映像の値は、Ｐの円形の近傍におけるフィルタリング後の映像の積分の結果である。より正確に言うと、一特定の実施の形態では、積分される関数は、ｖが２０００よりも大きい場合にはｖ−２０００に等しい関数であり、ｖが２０
００以下である場合には０に等しい関数である。計数ステップ２５６で実行される次のサブステップは、細胞のサイズについて、或る半径の近傍における重畳映像の極大値を検出することである。次に、互いの閉じた近傍において同じ値を有する２重の極大値が回避される。計数ステップ２５６の最後のサブステップでは、残りの極大値が細胞を示すものであると宣言される。
【００９２】
いくつかのハードウェア構成では、いくつかの細胞は、明るい中心を伴わないで見えることがある。これらの場合には、暗い周縁のみが見え、以下の２つのオプションのステップ２５８および２６０が役立つ。
【００９３】
ステップ２５８は、検出された細胞を映像から除去することを対象とする。ステップ２５８では、検出済みの各細胞の中心の周りの円形領域が値２０００で満たされて、明るい中心および暗い周縁の双方を有する細胞が２回検出されないようにされる。
【００９４】
ステップ２６０は、暗い周縁によって追加された細胞を計数することを対象とする。ステップ２５８の後の画像を用いて２つの変換が行われる。このルーチンの最初のサブステップであるサブステップ（ａ）では、各点の値ｖが（２０００−ｖ）に置き換えられ、その結果が負である場合には、０に置き換えられる。次に、サブステップ（ｂ）では、結果の映像が、内部半径Ｒ１および外部半径Ｒ２のリングで重畳される。Ｒ１およびＲ２は、それぞれ、細胞の予想された最小半径および最大半径である。このリングは、その後、サブステップ（ｄ）で、左、右、上、および下へシフトされる。サブステップ（ｃ）では、４回のシフトの結果が合計される。この変換後、暗い周縁の細胞の画像は、４つの花弁の花のように見える。最後に、サブステップ（ｄ）では、サブステップ（ｃ）で取得された関数の最大値が、計数ステップ２５６で使用された方法と同様の方法で検出される。それらの最大値は、ステップ２５６で除外された細胞を示すものであると宣言される。
【００９５】
計数ステップ２５６の後、または、オプションとして使用された場合の計数ステップ２６０の後、図２１に示す最後の主要なステップは、結果出力ステップ２６２である。標準的な長方形において検出された細胞の個数は、図１および図５に示すモニタ１１４に表示され、識別された各細胞は、表示された光バイオディスク導出画像において、十字でマーキングされる。
【００９６】
＜光ディスク分析ゾーンの代替的な構成＞
次に、本発明によるバイオディスクの好ましい実施の形態を、図２２〜図３９に関して説明する。これら後半の実施の形態のディスクのさまざまな特徴は、図１〜図２１を参照してすでに示しており、したがって、このような共通の特徴は、以下では再び説明しないことにする。したがって、簡単にするために、図２２〜図３９では、原則として、バイオディスクを図１〜図２１の特徴と差別化する特徴のみを表すものとする。
【００９７】
さらに、本発明のバイオディスクの以下の説明は、反射型光バイオディスクだけでなく透過型光バイオディスクにも容易に適用することができる。
【００９８】
図２２は、本発明による光バイオディスクの一実施の形態の主要な構造要素の分解斜視図である。この光バイオディスクは、この場合、全体が１によって示される。
【００９９】
図２３は、バイオディスク１の平面図である。この平面図において、バイオディスク１のキャップ部１１６は、ディスク１自体の内部コンポーネントを明らかにするために透明で表されている。
【０１００】
図２２および図２３に関して、光バイオディスク１は、前の図に関してすでに紹介した
主要な構造要素を含む。すなわち、前述したキャップ部１１６、接着部材または流路層１１８、および基板１２０を含む。
【０１０１】
キャップ部１１６は、１つまたは複数の注入ポート１２２を含む。単なる例として、かつ、簡単にするために、図２２および図２３では、２つの注入ポート１２２のみを示す。
【０１０２】
接着部材または流路層１１８には、流体チャンバ２が形成されている。この流体チャンバ２では、調査特徴物の検査を行うことができる。この流体チャンバ２については、以下でより詳細に説明することにする。常に例として、かつ、簡単にするために、図２２および図２３では、１つの流体チャンバ２のみを示す。
【０１０３】
基板１２０は、バイオディスク１の円形の内周部３、および、内周部３と同心の円形の外周部４を画定している。
【０１０４】
基板１２０は、１つまたは複数の反応サイト５を含む。図２２および図２３では、反応サイト５の単一の組または配列のみを含むディスクが、単に例として、かつ、単なる例示の目的で示されている。
【０１０５】
当業者には、反応サイト５が一般的なターゲットゾーンまたは捕捉ゾーンに存在し得ることが理解されよう。図１から図２１を参照してすでに示したように、このようなターゲットゾーンは、ディスクの反射層または半反射層の所望の位置のエリアまたは部分を物理的に除去することにより、あるいは、反射層または半反射層を施す前に所望のエリアをマスクすることにより形成することができる。あるいは、上記ですでに示したように、透過型ディスクでは、ターゲットゾーンは、薄い半反射層上にインクをシルクスクリーニングすることによって作製することもできるし、ディスクに符号化されたアドレス情報によって画定することもできる。
【０１０６】
また、バイオディスク１は、基板１２０において、一連の情報トラックも提供する。この一連の情報トラックは、図１〜図２１の実施の形態に関してすでに説明したトラック１７０と類似のものであり、したがって、図２２および図２３では表されていない。
【０１０７】
一般に、情報トラックは、ほぼ円形のプロファイルを有し、その円周は、通常は螺旋のプロファイルに従い、ディスク１の内周部３から外周部４にかけて、半径の関数として増加する。
【０１０８】
さらに、バイオディスク１は、基板１２０に付随するオペレーション層も提供することができる。このオペレーション層は、１つまたは複数の情報トラックにほぼ沿って配置された符号化情報を含み、例えば、図１〜図２１を参照して紹介した反射層１４２に類似した層である。
【０１０９】
次に、図２２および図２３に関して、流体チャンバ２のより詳細な説明を提供する。
【０１１０】
まず第１に、バイオディスク１は、流体チャンバ２と一致して、調査特徴物を含む分析エリアまたは分析ゾーンを提供することが理解されよう。この分析エリアまたは分析ゾーンは、全体が６によって示される。
【０１１１】
本発明が扱う分析ゾーンには、任意のタイプの反応サイト（複数可）、スポットの配列（複数可）、捕捉サイト（複数可）または捕捉ゾーン（複数可）、ターゲットゾーン（複数可）、観察ウィンドウ（複数可）等が含まれ得る。一般に、分析ゾーンは、いかなるタイプ、性質、および構成であっても、任意のターゲット分析ゾーンとすることができる。
【０１１２】
本発明の一般的な教示によると、分析ゾーン６、したがって流体チャンバ２は、図１〜図２１を参照して説明した実施の形態の構成に対する代替的な構成を有する。この代替的な構成は、電磁エネルギーの入射ビームが情報トラックに沿ってトラッキングする時に、このトラッキングによって、分析ゾーン６内の全ての調査特徴物が、変化する角座標に従ってインタロゲートされるような構成であり、図１〜図２１の実施の形態のような単一の半径に沿った（すなわち、固定された角座標の）ものではない。
【０１１３】
容易に理解でき、かつ、図２３に示されるように、「角座標」によると、ディスク１の平面図において、ディスク基準半径軸ｘと、例えば調査特徴物といった要素の実際の半径位置に対応するディスク半径軸ｒとの間に画定された平面角αが、当該角座標と共に対象となる。この角座標では、基準系の中心は、もちろん、ディスク１自体の中心に設定される。同様に、「動径座標」によると、例えば調査特徴物といった要素の、対応する半径軸ｒに沿った実際の位置が、当該動径座標と共に対象となる。
【０１１４】
好ましい実施の形態によると、分析ゾーン６は、情報トラックにほぼ沿って配向されている。
【０１１５】
図２２および図２３に示す特定の実施の形態では、流体チャンバ２は、ディスクの内周部３および外周部４と同心のほぼ円周方向の外形に従って伸びる中央部２１と、ほぼ半径方向に沿って伸びる２つの側方アーム部２３および２４とを有する流体回路または流体流路である。
【０１１６】
したがって、反応サイト５は、流体流路の中央部２１の円周方向の広がりに沿って、すなわち円周方向の弧にほぼ沿って分散される。したがって、本発明によると、反応サイト５は、前述の実施の形態のように、単一の半径に沿って、すなわち単一の角座標で配列されず、一定の半径において変化する角座標で配列される。
【０１１７】
したがって、電磁エネルギーの入射ビームが情報トラックに沿ってトラッキングすると、分析ゾーン６内の調査特徴物は、それにより、ほぼ円周方向の経路に従ってインタロゲートされる。
【０１１８】
以下では、この円周方向の配列を「等半径（ｅＲａｄ）」と呼ぶことにし、等半径を提供するディスクを「ｅＲａｄディスク」と呼ぶことにする。したがって、便宜上、用語「等半径」、「ｅ半径」、「ｅ−ｒａｄ」、または「ｅＲａｄ」は、本明細書では交換可能に利用することができる。
【０１１９】
ｅＲａｄディスク１の使用によって生じる課題は、ディスク自体における注入ポート１２２の配置である。図２３に示すように、対応する流路２の円周部２１に関して異なる半径位置に注入ポート１２２を有することが可能である。しかしながら、最終的には流路に収容される液体がポート１２２から漏れることを誘発する求心力を防止するために、流路の中央部２１は、注入ポート１２２に対して大きな動径座標にあることが好ましい。
【０１２０】
変形した一実施の形態によると、注入ポートが密閉され、すなわち、漏れないように保証される場合には、流路の中央部が注入ポートよりも小さな半径にあることも可能である。
【０１２１】
図２４は、本発明によるバイオディスクの別の好ましい実施の形態の平面図を示している。本実施の形態は、ここでは１０によって示す。このバイオディスクのキャップ部は、ディスク１０自体の内部コンポーネントを明らかにするために透明で表されている。
【０１２２】
図２４に示すように、ディスク１０は、複数の等半径の流体流路２および反応サイト５の対応する配列を提供する。これら複数の等半径の流体流路２は、ディスクの内周部３と同心の多段で配列されている。
【０１２３】
また、ディスク１０は、注入ポート１２２の同心配列も提供する。上述したように、好ましくは、一定の流路２に付随する注入ポート１２２が、その流路自体の円周部分に対して小さな動径座標に配列される場合、これらすべての注入ポート１２２は、単一の、通常は小さな動径座標に配置される必要はない。
【０１２４】
図２４のディスクの実施の形態によって、単一の動径座標の反応サイトを利用するディスクの潜在的な限界を克服することが可能になる。すなわち、この後者の事例では、ディスクの単一の半径に適合できる反応または分析の組数が少なくなるということを克服することが可能になる。
【０１２５】
これまでに説明したｅＲａｄディスクは、ディスクドライブシステムの光源および検出器の双方がすべての反応サイトを検出するためにカバーしなければならない半径の範囲が大きく削減されるので、データの読み出しが非常に高速であるという利点を提供することが理解されよう。
【０１２６】
さらに、未結合細胞（unbound cell）または一般に検出粒子が反応領域を避けるのに必要な距離は、既知の技術の半径ディスクと比較して小さい。さらに、このような未結合粒子（unbound particle）が他の反応領域に移動することもない。
【０１２７】
これに加えて、ｅＲａｄディスクによって、限られたサイズの検出器を有するディスクドライブシステムの使用が可能になる。
【０１２８】
本発明によるｅＲａｄディスクの別の利点は、求心力が、すべての反応サイトまたはターゲット領域にわたって一定であるということである。
【０１２９】
既知の技術のディスクと比較して、ｅＲａｄディスクのさらに別の利点は、占有されるディスクの半径方向の広がりが小さくなるということであり、これによって、流路の端部とディスクの端部との間の距離が大きくなり、その結果、より良い接着性が達成され、液漏れの可能性を削減することが達成される。
【０１３０】
図２５は、本発明によるバイオディスクの別の好ましい実施の形態の平面図を示している。本実施の形態は、ここでは１１によって示す。本実施の形態では、ディスク自体のキャップ部は、ディスクの内部コンポーネントを明らかにするために透明で表されている。
【０１３１】
図２５に関して、ディスク１１は、流体チャンバ１２を含み、したがって、分析ゾーンを含む。この流体チャンバ１２は、変化する角座標および動径座標に従って、詳細には螺旋に従って展開する経路に沿って伸びている。したがって、本実施の形態も、同じ螺旋状経路に従って分散された反応サイトまたはターゲットゾーン１３を提供する。
【０１３２】
本実施の形態の螺旋状分析ゾーンは、ディスク１１の事前に選択された個数の円形の情報トラックの間に円周方向に伸びており、調査特徴物は、事前に選択された内周と外周との間の円形の情報トラックにほぼ沿ってインタロゲートされる。
【０１３３】
螺旋状の配列によって、既知の技術の半径の解決法の利点と、上述したｅＲａｄの解決法が融合する。実際には、分析ゾーンの螺旋状の構成は、分析ゾーン自体の半径方向の広
がりが大きく削減されることを意味し、その結果、半径の解決法に関しては、求心力の変動が小さくなると同時に、ｅＲａｄの解決法に関しては、より多くの個数の流路をディスク上に得ることが可能になることを意味する。
【０１３４】
さらに、この螺旋状の配列、一般的に言うと、変化する角座標および変化する動径座標の双方を分析ゾーンごとに提供する配列では、個々のチャンバまたは流路は、ｅＲａｄの解決法よりも長くすることができる。それによって、例えば複製目的または較正目的で、より多くの個数のターゲットゾーンまたは反応サイトを得ることが可能になる。
【０１３５】
その上、図２６に概略的に示すように、螺旋状の経路が浅い角度を有する場合であっても、例えば細胞、ビーズ等の未結合粒子は、例えば他の反応サイトといった他のターゲットゾーンと交わることはない。
【０１３６】
特に、液体を収容するチャンバまたは流路に関して、図２７Ａ〜図２７Ｃは、対応する構成パラメータの好ましい選択に関係するものである。
【０１３７】
図２７Ａ〜図２７Ｃは、図２２および図２３に関して説明したバイオディスク１の円周方向の流路２を示しているが、同じく考慮すべき事項は、本発明のすべての実施の形態に当てはめることができ、すなわち、変化する角座標に従ってインタロゲートされる傾向がある分析ゾーンを有するあらゆるディスクに当てはめることができる。
【０１３８】
考慮されている特定の実施の形態とは無関係に、ディスクの回転により引き起こされる液柱の静水圧によって、流体チャンバの壁の最大圧力が、極大動径座標に対応するそのチャンバ自体の部分にかかることが当業者には理解される。
【０１３９】
図２７Ａに関して、液漏れを制限するために、液柱の長さは、圧力が加わるエリアと比較して小さくなるべきである。この液柱の長さは、ｂによって示され、流路の半径方向の広がりに直接関係する。この圧力が加わるエリアは、ｒｃによって示される最大半径における流路の曲率半径に関係する。これら２つの変数の比ｒｃ／ｂが小さい場合、流路の端部における圧力は高くなり、液漏れの可能性は高い。したがって、好ましくは、このアスペクト比は、できるだけ高く維持されるべきである。詳細には、液漏れの可能性を低減するために、好ましくは、流路は０．５以上の比ｒｃ／ｂを有するべきである。より好ましくは、この比は１以上であるべきである。
【０１４０】
図２７Ｂは、ほぼ一定の角座標に従って展開する流路の場合の比ｒｃ／ｂと、本発明の変化する角座標に従って展開する流路との比較を可能にするものである。前者のほぼ一定の角座標に従って展開する流路は、例えば、図１〜図２１と共に説明した実施の形態の半径方向の流路である。
【０１４１】
図２７Ｃに関して、さらに好ましい状況として、ｒｃとほぼ同様の曲率半径を有する流路長の角度広がりθａは、流路自体の半径方向に向いたアーム間の角度θとの比が少なくとも０．２５にあるべきである。そうでない場合、液柱の力が発揮されるエリアは依然として高すぎることになる。
【０１４２】
本発明の別の実施の形態、態様、詳細、および属性を図２８〜図３９に示す。
【０１４３】
図２８Ａは、本発明の等半径流路を組み込んだ反射型バイオディスクの分解斜視図である。この一般的な構成は、図２に示す半径方向流路ディスクに対応する。図２８Ａに示すバイオディスク１のｅ−ｒａｄの実施態様も、同様に、キャップ１１６、流路層１１８、および基板１２０を含む。流路層１１８は、等半径の流体流路２を含む一方、基板１２０
は、反応サイト５の対応する配列を含む。
【０１４４】
図２８Ｂは、図２８Ａに示すディスクの平面図である。図２８Ｂは、さらに、透明なキャップ部を有するｅＲａｄディスクの一実施の形態の平面図も示している。このディスクは、ＡＢＯ化学作用ならびに２つの血液型（Ａ＋およびＡＢ＋）を有する２段の円周方向の流体流路を有する。図２８Ｂに示すように、本発明のディスクの製造段階において、複数のエントリポートを最終的には異なる動径座標で先験的に提供することも可能であり、その結果、等半径、螺旋状、または半径方向の反応サイトおよび／または流路が１つのディスク上で可能になる。これらのチャネルは、異なる試験スイートに使用することもできるし、単一の試験スイートの複数のサンプルに使用することもできる。
【０１４５】
図２８Ｃは、ｅ半径の反射型ディスクの異なる層を示す切り取り部分を有する、図２８Ａに示すディスクの斜視図である。この図は、図４に示す反射型ディスク１１０と同様のものである。図２８Ｃに示す反射型バイオディスク１のｅ−ｒａｄの実施態様も、同様に、反射層１４２、反射層１４２の上に施された活性層１４４、およびキャップ部１１６上の反射層１４６を含む。
【０１４６】
図２９Ａは、本発明のｅ半径の流路を利用する透過型バイオディスクの分解斜視図である。この一般的な構成は、図５に示す半径方向流路ディスクに対応する。図２９Ａに示すバイオディスク１の透過ｅ−ｒａｄの実施態様も、同様に、キャップ１１６、流路層１１８、および基板１２０を含む。流路層１１８は、等半径の流体流路２を含む一方、基板１２０は、反応サイト５の対応する配列を含む。
【０１４７】
図２９Ｂは、図２９Ａに示す透過ｅ−ｒａｄディスクの平面図である。図２９Ｂは、さらに、ＡＢＯ化学作用ならびに２つの血液型（Ａ＋およびＡＢ＋）を有する２段の円周方向の流体流路も示している。上述したように、分析評価が分析ゾーン６で実行される。
【０１４８】
図２９Ｃは、ｅ−ｒａｄの透過型バイオディスクの本実施の形態の異なる層を示す切り取り部分を有する、図２９Ａに示すディスクの斜視図である。この図は、図９に示す透過型ディスク１１０と同様のものである。図２９Ｃに示す透過型バイオディスク１のｅ−ｒａｄの実施態様も、同様に、薄い半反射層１４３、および、薄い半反射層１４３の上に施された活性層１４４を含む。
【０１４９】
図３０は、透明なキャップ部を有するｅＲａｄディスクの一実施の形態の平面図を示している。このディスクは、２つの異なる分析評価、すなわちＣＤ４／ＣＤ８化学作用およびＡＢＯ／ＲＨ化学作用を有する２段の円周方向の流体流路を有する。このディスク１は、生物学的に安全なジュエルケース１１７に入れて示されている。
【０１５０】
図３１は、透明なキャップ部を有するＣＤ４／ＣＤ８のｅＲａｄディスクの一実施の形態の平面図を示している。このディスクは６つの円周方向の流体流路を有し、これら６つの円周方向の流体流路は、ほぼ同じ動径座標に配列され、３つの濃度の培養細胞を含む。図３１のディスク１も、生物学的に安全なジュエルケース１１７に入れて示されている。
【０１５１】
図３２は、透明なキャップ部を有するｅＲａｄディスクの一実施の形態の平面図を示している。このディスク１は、ほぼ同じ動径座標に配列された４つの円周方向の流体流路２を有する。
【０１５２】
図３３は、ほぼ同じ動径座標に配列された４つの円周方向の流体流路２を有するｅＲａｄディスクの接着部材または流路層１１８の一実施の形態の平面図を示している。この接着層は、約８０ミクロンの厚さを有し、シルクスクリーン粘着材料から作製されることが
好ましい。
【０１５３】
図３４は、それぞれが２段の４つの円周方向の流体流路を有するｅＲａｄディスクの接着部材または流路層１１８の一実施の形態の平面図を示している。この接着層は、約１００ミクロンの厚さを有し、粘着材料から作製されることが好ましい。
【０１５４】
図３５は、ほぼ同じ動径座標に配列された６つの円周方向の流体流路２を有するｅＲａｄディスクの接着部材または流路層１１８の一実施の形態の平面図を示している。この接着層は、約１００ミクロンの厚さを有し、粘着材料から作製されることが好ましい。
【０１５５】
図３６は、ほぼ同じ動径座標に配列された４つの円周方向の流体流路２を有するｅＲａｄディスクの接着部材または流路層１１８の別の実施の形態の平面図を示している。この接着層は、約１００ミクロンの厚さを有し、粘着材料から作製されることが好ましい。
【０１５６】
図３７は、そのキャップ部が透明であるように表されたｅＲａｄディスク１の一実施の形態の概略平面図を示している。このディスクは、ほぼ同じ動径座標に配列された４つの円周方向の流体流路２を有する。各流体流路は、円周方向の経路に従ってインタロゲートされる傾向にある各反応サイトを含む。
【０１５７】
図３８は、そのキャップ部が透明であるように表されたｅＲａｄディスク１の代替的な一実施の形態の概略平面図を示している。このディスクは、非対称に配列され、詳細には、異なる動径座標に配列された３つの円周方向の流体流路２を有する。
【０１５８】
図３９は、そのキャップ部が透明であるように表されたｅＲａｄディスク１の代替的な一実施の形態の概略平面図を示している。このディスクは、異なるサイズの２つの円周方向の流体流路２を有する。
【０１５９】
また、本発明は、図１および図１０と共に説明したタイプの光分析ディスクドライブシステムも提供する。この光分析ディスクドライブシステムは、図１０と共にすでに上述した調査特徴物のインタロゲーション手段、詳細には光源、光検出器（複数可）、および関連した光学部品を含む。
【０１６０】
本発明によると、インタロゲーション手段は、変化する角座標に従って、好ましくは円周方向または螺旋状に、ディスク分析ゾーン内の調査特徴物をインタロゲートするように適合される。
【０１６１】
ディスクの配列およびシステムの配列は、調査特徴物が、ディスク自体の回転により、チャンバに沿ってほぼ均一な分布に分散されるようなものであることが好ましい。
【０１６２】
ディスクの回転により、調査特徴物の濃度が分析チャンバに沿ってほぼ一様な分布に分散されることがより好ましい。
【０１６３】
また、本発明は、これまで説明したように、バイオディスクおよび光ディスクドライブシステムを使用する分析方法も提供する。この方法は、電磁エネルギーの入射ビームがディスクの情報トラックに沿ってトラッキングする際に、分析ゾーン内の全ての調査特徴物が、変化する角座標に従って、詳細には円周方向の経路または螺旋状の経路に従ってインタロゲートされるようなディスクの調査特徴物のインタロゲーションステップを提供する。
【０１６４】
＜結言＞
この明細書で言及したすべての特許、仮出願、特許出願、および他の刊行物は、その全内容が参照により本明細書に援用される。
【０１６５】
一定の好ましい実施の形態に関して本発明を詳細に説明してきたが、本発明は、それらの実施の形態そのものに限定されるものでないことが理解されるべきである。逆に、本発明を実施する現在の最良の形態を説明した本開示に鑑み、当業者には、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、多くの変更および変形が思い浮かぶであろう。したがって、本発明の範囲は、上記説明によるのではなく、添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の意義および均等の範囲内に入るすべての変化、変更、および変形は、特許請求の範囲の範囲内にあるとみなされるべきである。
【０１６６】
さらに、本開示に鑑み、当業者は、日常の実験程度のものを使用して、本明細書で説明した本発明の特定の実施の形態の多くの均等物を認識し、または、確認することができる。このような均等物も、添付の特許請求の範囲に包含されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【０１６７】
【図１】バイオディスクシステムの描画図である。
【図２】反射型バイオディスクの分解斜視図である。
【図３】図２に示すディスクの平面図である。
【図４】切り取り部分を用いてディスクの異なる層を示す、図２に示すディスクの斜視図である。
【図５】透過型バイオディスクの分解斜視図である。
【図６】ディスクの半反射層の機能的側面を示す切り取り部分を有する、図５に示すディスクを表す斜視図である。
【図７】薄い金の薄膜の厚さと透過率との間の関係を示すグラフである。
【図８】図５に示すディスクの平面図である。
【図９】図６に示すタイプの半反射層を含んだディスクの様々な層を示す切り取り部分を有する、図５に示すディスクの斜視図である。
【図１０】図１のシステムをより詳細に示す斜視ブロック図である。
【図１１】反射型光バイオディスクに形成されたフロー流路を示す図２、図３、および図４に示す当該反射型光バイオディスクの半径方向に垂直に切り取られた部分断面図である。
【図１２】透過型光バイオディスクに形成されたフロー流路および上部検出器を示す図５、図８、および図９に示す当該透過型光バイオディスクの半径に垂直に切り取られた部分断面図である。
【図１３】反射型光バイオディスクに形成されたウォブル溝を示す図２、図３、および図４に示す当該反射型光バイオディスクの縦方向部分断面図である。
【図１４】透過型光バイオディスクに形成されたウォブル溝および上部検出器を示す図５、図８、および図９に示す当該透過型光バイオディスクの縦方向部分断面図である。
【図１５】反射型ディスクの全体の厚さおよび反射型ディスクの初期屈折特性を示す図１１と同様の図である。
【図１６】透過型ディスクの全体の厚さおよび透過型ディスクの初期屈折特性を示す図１２と同様の図である。
【図１７】サンプリングされたアナログ信号の、１次元配列として記憶される対応するデジタル信号への変換の描画図である。
【図１８】指定された部分の拡大詳細図が、バイオディスクのトラックに対して位置決めされて、入射ビームと相互作用した後で信号を含むビームを生成する、捕捉された白血球を示す光ディスクの斜視図である。
【図１９Ａ】光バイオディスクのトラックを基準として配置された白血球のグラフ表示である。
【図１９Ｂ】図１９Ａの白血球から導出された一連のシグネチャトレースである。
【図２０】図２０Ａ、図２０Ｂ、図２０Ｃ、および図２０Ｄの関係を示すグラフ表示である。
【図２０Ａ】図２０Ｂ、図２０Ｃ、および図２０Ｄと共に観察すると、図１９Ｂからのシグネチャトレースの、１次元配列として記憶されてデータ入力用の２次元配列に結合されるデジタル信号への変換の描画図を形成する図である。
【図２０Ｂ】図２０Ａ、図２０Ｃ、および図２０Ｄと共に観察すると、図１９Ｂからのシグネチャトレースの、１次元配列として記憶されてデータ入力用の２次元配列に結合されるデジタル信号への変換の描画図を形成する図である。
【図２０Ｃ】図２０Ａ、図２０Ｂ、および図２０Ｄと共に観察すると、図１９Ｂからのシグネチャトレースの、１次元配列として記憶されてデータ入力用の２次元配列に結合されるデジタル信号への変換の描画図を形成する図である。
【図２０Ｄ】図２０Ａ、図２０Ｂ、および図２０Ｃと共に観察すると、図１９Ｂからのシグネチャトレースの、１次元配列として記憶されてデータ入力用の２次元配列に結合されるデジタル信号への変換の描画図を形成する図である。
【図２１】本発明に関連した処理方法および計算アルゴリズムによるデータ評価の主要なステップを示す論理フローチャートである。
【図２２】本発明によるバイオディスクの一実施の形態の分解斜視図である。
【図２３】図２２のディスクの平面図である。
【図２４】本発明によるバイオディスクの別の実施の形態の平面図である。
【図２５】本発明によるバイオディスクのさらに別の実施の形態の平面図である。
【図２６】検体粒子の動きを示す図２５のバイオディスクの一部の平面図の概略図である。
【図２７Ａ】図２２のバイオディスクに関連し、バイオディスクの構成パラメータが示されたバイオディスクの一部の平面図の概略図である。
【図２７Ｂ】図２のバイオディスクに関連し、バイオディスクの構成パラメータが示されたバイオディスクの一部の平面図の概略図である。
【図２７Ｃ】図２２のバイオディスクに関連し、バイオディスクの構成パラメータが示されたバイオディスクの一部の平面図の概略図である。
【図２８Ａ】本発明の等半径流路を組み込んだ反射型バイオディスクの分解斜視図である。
【図２８Ｂ】図２８Ａに示すディスクの平面図である。
【図２８Ｃ】切り取り部分を用いてｅ半径反射型ディスクの異なる層を示す図２８Ａに示すディスクの斜視図である。
【図２９Ａ】本発明のｅ半径流路を利用する透過型バイオディスクの分解斜視図である。
【図２９Ｂ】図２９Ａに示すディスクの平面図である。
【図２９Ｃ】ｅ−ｒａｄ透過型バイオディスクの本実施の形態の層を示す切り取り部分を有する図２９Ａに示すディスクの斜視図である。
【図３０】生物学的に安全なジュエルケース中に示す本発明のバイオディスクの別の実施の形態の平面図である。
【図３１】生物学的に安全なジュエルケース中に示す本発明のバイオディスクの別の実施の形態の平面図である。
【図３２】本発明のバイオディスクの実施の形態の接着部材または流路層の平面図である。
【図３３】本発明のバイオディスクの実施の形態の接着部材または流路層の平面図である。
【図３４】本発明のバイオディスクの実施の形態の接着部材または流路層の平面図である。
【図３５】本発明のバイオディスクの実施の形態の接着部材または流路層の平面図である。
【図３６】本発明のバイオディスクの実施の形態の接着部材または流路層の平面図である。
【図３７】捕捉ゾーンまたはターゲットゾーンを有するｅ−ｒａｄチャネルを示す本発明によるバイオディスクのさらに別の実施の形態の平面図である。
【図３８】捕捉ゾーンまたはターゲットゾーンを有するｅ−ｒａｄチャネルを示す本発明によるバイオディスクのさらに別の実施の形態の平面図である。
【図３９】捕捉ゾーンまたはターゲットゾーンを有するｅ−ｒａｄチャネルを示す本発明によるバイオディスクのさらに別の実施の形態の平面図である。
【図１】
2006513428.tif 000004
【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１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２８Ｃ】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【国際調査報告】
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