JP2008539419A - バイオディスクおよびバイオドライバ装置、これを用いた分析方法 - Google Patents
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Abstract
【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。
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (76)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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