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生物存储盘及其驱动装置和采用其驱动装置的分析方法

阅读：567发布：2021-08-10

专利汇可以提供生物存储盘及其驱动装置和采用其驱动装置的分析方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供：一种 生物 存储盘，其上设置包括诊断分析单元、核酸杂交分析单元或者免疫分析单元和 半导体 存储器 的 芯片实验室 处理系统；一种包括用于控制和驱动包括CD或者DVD的光盘和生物存储盘的 控制器 的生物存储盘驱动装置，以及采用该生物存储盘驱动装置的分析方法。，下面是生物存储盘及其驱动装置和采用其驱动装置的分析方法专利的具体信息内容。

1.一种生物存储盘，半导体存储器被设计并且被设置在其上。
2.如权利要求1所述的生物存储盘，
其中芯片上实验室处理系统被进一步设置在所述盘上，并且
其中所述芯片上实验室处理系统包括：
样本入口；
腔室，用于盛放缓冲液或者反应溶液；
分析地点，其中生物材料被固定到基板上；
通道，流体通过该通道在所述腔室和所述分析地点之间流动；
流体孔，用于连接所述通道；以及
阀，用于打开和关闭所述流体孔。
3.如权利要求1或2所述的生物存储盘，其中所述半导体存储器为闪存。
4.如权利要求1或2所述的生物存储盘，其中所述半导体存储器还包括 内存光学转换模块，其将存储在所述半导体存储器内的信息提供给生物存储 盘驱动装置或者把来自所述生物存储盘驱动装置的将要被记录的信息提供 给所述半导体存储器。
5.如权利要求4所述的生物存储盘，其中所述内存光学转换模块将从所 述分析地点读取的信息提供给所述生物存储盘驱动装置的光通信单元。
6.如权利要求4所述的生物存储盘，其中所述内存光学转换模块将包括 存储在所述半导体存储器内的数字数据、音频信息或者图像信息的数字复制 信息转换为光学信号并且将所述光学信号传送到所述生物存储盘驱动装置 的光通信单元。
7.如权利要求4所述的生物存储盘，其中所述内存光学转换模块接收来 自所述生物存储盘驱动装置的光通信单元的数字信息并且将所述数字信息 转换为电信号以将所述数字信息记录并且存储在所述半导体存储器中。
8.如权利要求1或2所述的生物存储盘，还包括用于接收外部能量的能 量供应工具。
9.如权利要求8所述的生物存储盘，其中所述能量供应工具由电接触工 具构建，所述电接触工具被设置在所述生物存储盘的中心以提供外部接触。
10.如权利要求8所述的生物存储盘，其中所述能量供应工具是无线能量 供应单元。
11.如权利要求10所述的生物存储盘，
其中所述无线能量供应单元还包括设置在所述生物存储盘上的感应线 圈，
其中通过外部磁场产生线圈和感应线圈之间的电磁感应感生的电流供 应所述能量。
12.如权利要求10所述的生物存储盘，
其中所述无线能量供应单元还包括设置在所述生物存储盘上的感应线 圈，
其中在所述生物存储盘高速旋转期间通过至少一个外部永久磁铁和所 述感应线圈之间的电磁感应感生的电流供应所述能量。
13.如权利要求10所述的生物存储盘，其中所述无线能量供应单元由设 置在所述生物存储盘上的太阳能电池构建。
14.如权利要求1或2所述的生物存储盘，还包括盘输入/输出单元，其 提供用于将所述半导体存储器的内容上传到外部数字信息存储装置(例如， PC)或者显示装置(例如，TV或者LCD监视器)或者从所述外部数字信 息存储装置或者所述显示装置下载数字信息的界面。
15.如权利要求14所述的生物存储盘，其中所述盘输入/输出单元具有 USB(通用串行总线)通信协议、IEEE 1394通信协议或者因特网通信协议。
16.如权利要求14所述的生物存储盘，还包括具有多媒体复制功能、多 媒体存储功能以及多媒体连接功能的微控制器或者软件。
17.如权利要求16所述的生物存储盘，还包括扬声器和麦克风以便可以 使存储在所述半导体存储器内的音频信息内容转换为用于音频复制的模拟 信号或者可以使所述音频转换为数字音频信息并且将所述数字音频信息存 储在所述半导体存储器中。
18.如权利要求17所述的生物存储盘，还包括图像传感器使得图像信息 被存储在所述半导体存储器中。
19.如权利要求18所述的生物存储盘，还包括LCD显示单元使得显示 从所述半导体存储器复制的所述图像信息。
20.如权利要求19所述的生物存储盘，其中数字多媒体广播单元、TV/ 无线电接收器或者移动电话收发器被设置在所述盘体内，使得所述生物存储 盘能够执行DMB功能、TV/无线电接收功能、移动电话收发器功能或者电 算功能。
21.如权利要求14所述的生物存储盘，还包括镜子。
22.如权利要求16所述的生物存储盘，还包括能接收来自远程控制器的 IR信号的IR接收器。
23.如权利要求16所述的生物存储盘，还包括功能相关键垫。
24.如权利要求23所述的生物存储盘，其中所述键垫包括选自播放按 钮、记录按钮、搜索按钮、前进按钮、倒退按钮、停止按钮、暂停按钮、电 源按钮、会话按钮、会话停止按钮、菜单按钮、数字键按钮、照相开按钮、 TV开/关按钮、TV频道向上/向下按钮、音量向上/向下按钮、记录按钮和键 盘按钮的至少一个。
25.如权利要求23所述的生物存储盘，其中所述键垫还包括多功能按 钮，所述多功能按钮包括穿梭变速按钮和四方向箭头按钮。
26.一种生物存储盘，其包括被进一步设置在所述盘上的芯片上实验室处 理系统，
其中所述芯片上实验室处理系统包括：
样本入口；
腔室，用于盛放缓冲液或者反应溶液；
分析地点，其中生物材料被固定到基板上；
通道，流体通过该通道在所述腔室和所述分析地点之间流动；
流体孔，用于连接所述通道；以及
阀，用于打开和关闭所述流体孔，并且
其中所述阀设置有液体阀，所述液体阀由以所述盘的向内方向弯曲 的通道构建以便防止在所述生物存储盘高速旋转期间的液体泄露。
27.如权利要求26所述的生物存储盘，其中所述液体阀具有设置到所述 阀的出口的V-形通道。
28.一种生物存储盘，其包括被进一步设置在所述盘上的芯片上实验室 处理系统，
其中所述芯片上实验室处理系统包括：
样本入口；
腔室，用于盛放缓冲液或者反应溶液；
分析地点，其中生物材料被固定到基板上；
通道，流体通过该通道在所述腔室和所述分析地点之间流动；
流体孔，用于连接所述通道；以及
阀，用于打开和关闭所述流体孔，并且
其中所述生物存储盘还包括沿所述盘的外圆周设置的多个狭缝。
29.如权利要求28所述的生物存储盘，其中所述狭缝以各种狭缝尺寸或 者间隔沿所述生物存储盘的圆周被设置，使得其能够探测所述生物存储盘的 旋转、旋转角以及旋转数量。
30.如权利要求28所述的生物存储盘，所述狭缝是开口或者反光器。
31.一种生物存储盘，其包括被进一步设置在所述盘上的芯片上实验室 处理系统，
其中所述芯片上实验室处理系统包括：
样本入口；
腔室，用于盛放缓冲液或者反应溶液；
分析地点，其中生物材料被固定到基板上；
通道，流体通过该通道在所述腔室和所述分析地点之间流动；
流体孔，用于连接所述通道；以及
阀，用于打开和关闭所述流体孔，并且
其中所述生物存储盘还包括用于盛放液体材料和/或钢珠的ABS(自动 平衡系统)腔室以便补偿所述生物存储盘旋转期间由于所述生物存储盘的偏 心产生的颤动并且所述ABS腔室是圆环形并沿所述生物存储盘的圆周被设 置。
32.如权利要求31所述的生物存储盘，其中所述ABS腔室被用作垃圾 腔室。
33.一种生物存储盘，其包括被进一步设置在所述盘上的芯片上实验室 处理系统，
其中所述芯片上实验室处理系统包括：
样本入口；
腔室，用于盛放缓冲液或者反应溶液；
分析地点，其中生物材料被固定到基板上；
通道，流体通过该通道在所述腔室和所述分析地点之间流动；
流体孔，用于连接所述通道；以及
阀，用于打开和关闭所述流体孔，
其中一个所述腔室为连接到所述样本入口的制备腔室，
其中所述生物存储盘还包括过剩腔室，该过剩腔室通过固定量通道被连 接到所述制备腔室，并且
其中所述制备腔室的多余的注入血液或者样本被传输到所述过剩腔室， 使得在所述制备腔室中能够盛放固定量的血液或者样本。
34.如权利要求33所述的生物存储盘，其中所述制备腔室还包括用来通 知操作者最小量的注入血液或样本的计量或者程度指示工具。
35.如权利要求34所述的生物存储盘，其中所述计量或者程度指示工具 为刻画在所述制备腔室上的固定量指示线。
36.如权利要求35所述的生物存储盘，其中所述固定量指示线为刻画在 所述制备腔室上的黑线。
37.如权利要求35所述的生物存储盘，其中超过所述固定量指示线的多 余量的样本在所述生物存储盘旋转期间被传输到所述过剩腔室。
38.如权利要求37所述的生物存储盘，其中所述过剩腔室使固定量通道 的程度与所述固定量指示线相匹配，使得超过所述固定量指示线的所述多余 量的样本能够通过所述固定量通道被传输到所述过剩腔室。
39.如权利要求33所述的生物存储盘，其中所述制备腔室为Z形腔室。
40.一种生物存储盘，其包括被进一步设置在所述盘上的芯片上实验室 处理系统，
其中所述芯片上实验室处理系统包括：
样本入口；
腔室，用于盛放缓冲液或者反应溶液；
分析地点，其中生物材料被固定到基板上；
通道，流体通过该通道在所述腔室和所述分析地点之间流动；
流体孔，用于连接所述通道；以及
阀，用于打开和关闭所述流体孔，
其中所述阀由设置在所述流体孔处的微珠、设置在所述微珠上方的 薄膜永久磁铁以及设置在所述微珠下方的活动永久磁铁构建。
其中阀加热器沿所述流体孔的圆周被进一步设置，使得所述阀打开期间 所述微珠和所述流体孔之间的表面张力能被热或者由所述热引起的空气膨 胀去除。
41.如权利要求40所述的生物存储盘，其中所述阀加热器包括埋设在所 述流体孔的圆周的线圈或者电阻以通过电流流过所述线圈或者所述电阻来 产生热。
42.如权利要求40所述的生物存储盘，其中所述阀加热器通过用激光束 照射所述流体孔的圆周产生热。
43.如权利要求40所述的生物存储盘，其中所述阀加热器包括埋设在所 述流体孔的圆周的激光排列以通过开启所述激光排列产生热。
44.一种生物存储盘，其包括被进一步设置在所述盘上的芯片上实验室 处理系统，
其中所述芯片上实验室处理系统包括：
样本入口；
腔室，用于盛放缓冲液或者反应溶液；
分析地点，其中生物材料被固定到基板上；
通道，流体通过该通道在所述腔室和所述分析地点之间流动；
流体孔，用于连接所述通道；以及
阀，用于打开和关闭所述流体孔，
其中所述生物存储盘还包括除湿腔室或者湿度感应腔室。
45.如权利要求44所述的生物存储盘，
其中所述除湿腔室容纳用于去除潮湿的除湿剂，并且
其中所述除湿腔室设置有气孔。
46.如权利要求44所述的生物存储盘，其中所述湿度感应腔室包括用于 探测所述生物存储盘之前是否暴露于湿气或者浸入到液体中的湿度指示卡。
47.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储盘， 其中所述通道、所述阀以及所述腔室被设置并且被连接成螺旋形使得当所述 阀打开时，由于所述生物存储盘的旋转产生的离心力，所述流体能易于通过 所述流体孔被传输到相邻腔室。
48.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储盘，
其中所述生物存储盘可以由上盘件、中间盘件以及下盘件构建，
其中多个所述通道、多个所述腔室以及多个所述流体孔仅被设置在所述 中间盘件上，并且
其中所述上盘件和所述下盘件分别整体地贴附到所述中间盘件的上表 面和下表面。
49.如权利要求28所述的生物存储盘，其中所述上盘件和所述下盘件为 薄膜片。
50.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储盘， 其中通过利用光学测量单元、图像传感器单元、电化学测量单元、阻抗测量 单元、生物凹点探测单元、荧光探测单元、放射探测单元、SPR(表面等离 子共振)探测单元或者QCM(石英晶体微量天平)探测单元来读出所述分 析地点。
51.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储盘， 其中将所述分析地点沿所述生物存储盘的圆周设置为排列。
52.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储盘， 其中所述腔室在不同的部分中并联设置以便实施用于多类型样本的单个项 目分析、用于单类型样本的多个项目分析或者用于多类型样本的多个项目分 析。
53.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储盘， 其中所述生物材料是选自DNA、低核苷酸、RNA、PNA、配合体、受体、 抗原、抗体、蛋白质以及生物材料的一个或者更多。
54.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储盘， 其中所述生物材料是多种类型的肿瘤标记物中的一种。
55.如权利要求54所述的生物存储盘，其中所述肿瘤标记物是选自 AFP、PSA、CEA、CA19-9、CA125以及CA15-3的一个或者更多。
56.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储盘， 其中所述分析地点还包括用来在所述生物存储盘旋转期间干燥所述分析地 点的内部以去除湿气的气孔。
57.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储盘， 其中所述腔室还包括腔室排气孔、腔室入口、腔室孔或者ABS注入孔。
58.如权利要求57所述的生物存储盘，其中所述腔室入口和所述腔室排 气孔被设置在所述腔室的中心处。
59.如权利要求57所述的生物存储盘，其中所述腔室包括通过使所述腔 室入口和所述腔室排气孔一体化而构建的腔室孔。
60.如权利要求59所述的生物存储盘，
其中所述腔室孔被设置在所述腔室的中心处，并且
其中所述腔室孔周围的所述腔室的高度大于所述腔室孔的高度。
61.如权利要求57所述的生物存储盘，其中所述腔室入口、所述腔室排 气孔、所述腔室孔或者所述ABS注入孔通过采用粘附物、CD标记物片或者 UV粘着剂被关闭。
62.如权利要求57所述的生物存储盘，
其中所述腔室排气孔通过用具有粘着力的附着工具粘着钢珠而被关闭， 并且
其中所述腔室排气孔通过所述生物存储盘旋转期间的离心力从所述粘 着工具分离所述钢珠而被打开。
63.如权利要求62所述的生物存储盘，其中所述粘着工具是垫层双面带 或者垫层橡胶涂敷件。
64.如权利要求62所述的生物存储盘，其中所述钢珠具有三角锥形状或 者帽子形状使得所述钢珠的下部被扩大。
65.如权利要求62所述的生物存储盘，其中通过用垫层橡胶材料涂敷所 述腔室排气孔或者通过用垫层橡胶材料涂敷所述钢珠来构建所述粘着工具。
66.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储盘， 其中所述生物存储盘的上表面经历平板印刷、丝网印刷、粘附物标签印刷或 者CD标记物印刷。
67.如权利要求66所述的生物存储盘，其中与所述制备腔室或者所述分 析地点相对应的部分在平板印刷、丝网印刷、粘附物标签印刷或者CD标记 物印刷中被透明地印刷或者被暴露。
68.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储盘， 其中所述腔室还包括用于混合所述腔室中的液体材料的混合器腔室。
69.如权利要求68所述的生物存储盘，其中所述混合器腔室包括：
磁微珠，其被插入或者容纳在所述混合器腔室中；
磁铁，其被设置在所述混合器腔室的上部或下部以将吸引力施加在所述 磁微珠上，
其中所述磁铁的迅速运动包括所述混合器腔室中所述磁微珠的运动，使 得所述液体材料能被混合。
70.如权利要求68所述的生物存储盘，其中所述混合器腔室包括：
磁微珠，其被插入或者容纳在所述混合器腔室中；以及
磁铁，其被设置在所述混合器腔室的上部或下部以将吸引力施加在所述 磁微珠上，
其中，在所述磁铁不移动的状态下，所述生物存储盘的旋转或者所述生 物存储盘的向前和逆向旋转的重复导致因为所述磁铁的吸引力造成的在所 述混合器腔室中的所述磁微珠的运动，使得所述液体材料能被混合。
71.如权利要求68所述的生物存储盘，其中所述液体材料通过交替地使 所述生物存储盘顺时针和逆时针地旋转而被混合。
72.如权利要求68所述的生物存储盘，其中所述液体材料通过交替地旋 转和停止所述生物存储盘而被混合。
73.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储盘， 其中所述腔室包括：
至少一个制备腔室，用于制备血清(血浆)或者抗原样本；
至少一个缓冲腔室，用来临时地存储或者由稀释溶液稀释所述血清(血 浆)样本或者所述抗原样本；
至少一个Ag-Ab反应腔室，其具有用于与所述制备的抗原样本进行 Ag-Ab反应的捕获探针，该捕获探针在衬底上以排列固定；和/或
至少一个垃圾腔室，用于收集产生在洗涤过程中的污水。
74.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储盘， 其中所述腔室包括：
至少一个制备腔室，用于制备DNA样本；
至少一个DNA放大腔室，用于放大所述制备的DNA样本或者实施其 的聚合物链反应(PCR)放大；
至少一个缓冲腔室，用来临时地存储或者由稀释溶液稀释所述DNA样 本；
至少一个杂交腔室，其具有用于与所述DNA样本进行杂交反应的分析- 诊断捕获探针，该分析-诊断捕获探针在衬底上被固定成排列；和/或
至少一个垃圾腔室，用于收集产生在洗涤过程中的污水。
75.如权利要求74所述的生物存储盘，其中所述腔室与用于加热所述腔 室的加热工具或者激光产生单元集成从而调节所述腔室中DNA样本放大或 者酶机制的开-关。
76.如权利要求74所述的生物存储盘，其中所述DNA放大腔室还包括 冷却风孔，其用于在旋转冷却时期将所述生物存储盘旋转期间产生在所述生 物存储盘表面上的风供应到所述DNA放大腔室。
77.如权利要求73或74所述的生物存储盘，其中所述腔室还包括用来 存储用于洗涤工艺的洗涤液的洗涤腔室。
78.如权利要求73或74所述的生物存储盘，其中所述腔室还包括用于 液体共轭溶液的共轭腔室。
79.如权利要求78所述的生物存储盘，其中存储在所述共轭腔室中的所 述共轭溶液包括多种类型共轭物的混合物，该多种类型共轭物的混合物具有 与用于多同位素分析的多种类型样本的特定结合。
80.如权利要求73或74所述的生物存储盘，其中所述缓冲腔室存储与 血清(血浆)样本、抗原样本或者DNA样本结合以构成联合体的标记物粒 子。
81.如权利要求80所述的生物存储盘，其中所述标记物粒子为金粒子、 胶乳粒子、着色粒子、荧光粒子、酶(或者酶连接抗体)或者放射性同位素 粒子。
82.如权利要求78所述的生物存储盘，其中通过耦合着色粒子、荧光粒 子或者放射性同位素粒子来形成所述共轭溶液。
83.如权利要求82所述的生物存储盘，其中所述着色粒子为金粒子、胶 乳粒子或者酶。
84.如权利要求80所述的生物存储盘，其中所述缓冲腔室的所述标记物 粒子为与所述着色粒子耦合的液体共轭溶液。
85.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储盘， 其中所述分析地点的所述衬底具有多孔表面。
86.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储盘， 其中所述分析地点的衬底具有这样的表面，该表面具有利用扩大表面区域的 表面处理工具获得的大的表面区域。
87.如权利要求86所述的生物存储盘，其中所述表面处理工具是表面涂 敷工具。
88.如权利要求86所述的生物存储盘，其中具有大的表面区域的所述表 面是具有微凸起和微凹陷的表面。
89.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储盘， 其中通过采用选自毛细通道方法、亲水涂敷通道方法、流体抽运方法以及利 用泵加热器的空气热膨胀方法中的一种方法传输所述流体。
90.如权利要求89所述的生物存储盘，其中所述泵加热器用激光束照亮 样本的后部以产生热使得由所述样本后部的空气膨胀引起所述样本在前进 方向移动。
91.如权利要求89所述的生物存储盘，其中由所述流体抽运方法实施的 所述流体的传输是通过利用“抽运液体运动”或者压电装置的振动来传输流 体。
92.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储盘，
其中所述样本入口由薄入口覆盖物覆盖，并且
其中注射器针头穿透所述入口覆盖物，使得所述血液或者样本通过所述 注射器针头被注入到所述制备腔室中。
93.如权利要求92所述的生物存储盘，其中所述入口覆盖物由含乙烯基 化合物制成。
94.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储盘， 其中所述样本入口由至少一个毛细管或者一束毛细管构建。
95.如权利要求94所述的生物存储盘，其中通过由于所述生物存储盘旋 转期间的离心力将所述毛细管中的所述血液或者样本传输到所述制备腔室 中来腾空所述毛细管。
96.如权利要求92所述的生物存储盘，其中通过利用平板印刷、丝网印 刷、粘附物标签印刷或者CD标记物印刷，样本入口指示器被印刷在所述入 口覆盖物的上表面上。
97.如权利要求96所述的生物存储盘，其中所述样本入口指示器包括样 本入口周围圆和样本入口中心点。
98.如权利要求73或74所述的生物存储盘，其中所述制备腔室盛放抗 凝血酶。
99.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储盘， 其中所述阀由设置在所述流体孔处的微珠、设置在所述微珠上方的薄膜永久 磁铁以及设置在所述微珠下方的活动永久磁铁构建。
100.如权利要求99所述的生物存储盘，
其中所述活动永久磁铁被安装在设置在所述生物存储盘下方的滑块上 以在所述径向方向移动，并且
其中所述活动永久磁铁由改变所述滑块位置的滑块马达控制。
如权利要求99所述的生物存储盘，
其中所述阀的流体孔由所述微珠和设置在所述微珠上方的薄膜永久磁 铁之间的吸引力而关闭，
其中所述阀的流体孔由所述微珠和设置在所述微珠下方的活动永久磁 铁之间的较强吸引力而打开。
如权利要求99所述的生物存储盘，其中所述微珠为薄膜圆柱磁铁 或者磁铁球。
如权利要求104所述的生物存储盘，其中所述微珠涂覆有例如，硅 橡胶的橡胶垫。
如权利要求99所述的生物存储盘，其中所述流体孔的表面涂敷有 例如，硅橡胶的橡胶垫。
如权利要求99所述的生物存储盘，其中设置在所述微珠上方的所 述薄膜永久磁铁被贴附并且固定到所述上盘件的上部。
如权利要求99所述的生物存储盘，其中在长时间运送或者存储期 间或者未使用期间，所述生物存储盘的所有的阀由所述微珠和设置在所述微 珠上方的所述薄膜永久磁铁之间的吸引力而关闭。
如权利要求99所述的生物存储盘，其中磁性材料被用作设置在所 述微珠上方的所述薄膜永久磁铁的替代者。
如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储 盘，其中所述生物存储盘的指示产品ID的条形码图案由所述反光镜序列或 者开口或狭缝序列构建。
如权利要求73或74所述的生物存储盘，
其中没有设置致力于控制所述垃圾腔室的流入量的流动速度的阀；并且
其中在所述垃圾腔室中的腔室间隙被改变从而防止逆向流动。
110.如权利要求109所述的生物存储盘，其中通过在所述垃圾腔室中使 至少一个大腔室间隙部分与至少一个小腔室间隙部分结合来获得在所述垃 圾腔室中的所述腔室间隙的所述改变。
111.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储 盘，还包括在制造和装配所述生物存储盘的时候用于所述生物存储盘的对准 的参考孔。
112.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储 盘，其中使所述分析地点与薄膜荧光探测单元结合。
113.如权利要求112所述的生物存储盘，其中通过堆叠衬底层、波导层、 金属膜和荧光传感器层完成所述薄膜荧光探测单元。
114.如权利要求113所述的生物存储盘，其中所述衬底层包括用于实施 与荧光标记生物材料的特定结合的锚式捕获探针。
115.如权利要求113所述的生物存储盘，其中所述衬底层包括锚式多类 型捕获探针的n×m排列。
116.如权利要求115所述的生物存储盘，其中，通过激发激光单元产生 的激光束扫描顺次激发所述衬底层n×m排列的元件的荧光标记物并且通过 由荧光传感器层感应每个所述被激发的荧光标记物产生的荧光强度，所述元 件的被独立寻址并且被读出。
117.如权利要求113所述的生物存储盘，其中所述薄膜荧光探测单元的 荧光传感器层由用于感应光强的光传感器构建。
118.如权利要求113所述的生物存储盘，选自所述薄膜荧光探测单元的 衬底层、波导层、金属膜以及荧光传感器层中的至少一个形成为波状形状。
119.如权利要求112所述的生物存储盘，其中所述分析地点是所述薄膜 荧光探测单元的n×m排列。
120.如权利要求119所述的生物存储盘，其中，通过激发激光单元产生 的激光束扫描顺次激发所述薄膜荧光探测单元n×m排列的元件的荧光标记 物并且通过由荧光传感器层感应每个所述被激发的荧光标记物产生的荧光 强度，所述元件被独立寻址并且被读出。
121.如权利要求113所述的生物存储盘，其中所述薄膜荧光探测单元的 衬底层为多孔膜。
122.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储 盘，其中使所述分析地点与QCM(石英晶体微量天平)探测单元结合。
123.如权利要求122所述的生物存储盘，其中所述QCM探测单元由石 英件以及被设置为彼此面对的重叠电极构建，所述石英件插设在所述重叠电 极之间。
124.如权利要求122所述的生物存储盘，其中所述QCM探测单元通过 采用半导体制作工艺由结晶硅以及被设置为彼此面对的重叠电极构建，所述 结晶硅插设在所述重叠电极之间。
125.如权利要求122所述的生物存储盘，其中在反应前测量的共振频率 和反应后测量的共振频率之间的差异以及由所述生物存储盘的高度旋转引 起的所述分析地点的脱水或者干燥的基础上搜索所述分析地点。
126.如权利要求123或124所述的生物存储盘，其中QCM探测单元的 所述重叠电极被设置为交指形状。
127.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储 盘，其中所述分析地点通过利用包括光源和光学系统的SPR(表面等离子共 振)探测单元被读出。
128.如权利要求127所述的生物存储盘，其中所述分析地点的衬底层通 过在光栅或者微棱镜的表面上涂敷金膜来构建。
129.如权利要求127所述的生物存储盘，其中所述分析地点的衬底层由 在所述生物存储盘的表面上涂敷有金的槽图案来构建。
130.如权利要求127所述的生物存储盘，其中每次开始读出所述分析地 点时，所述SPR探测单元实施在入射角θin的预定范围内的扫描以确定最佳 入射角θopt，在其处所述分析地点的参考点之间的光强对比度最大，并且在 将所述样本引入到所述分析地点之后，所述SPR探测单元用CCD或者CMOS 照相机拍摄所述分析地点的2-维排列的光强变化以获得实时的SPR图像。
131.如权利要求127所述的生物存储盘，其中每次开始读出所述分析地 点时，所述SPR探测单元实施在入射角θin的预定范围内的扫描以将所述入 射角θin固定为最佳入射角θopt，在其处所述分析地点的参考点之间的光强 对比度最大，并且通过将所述样本引入到所述分析地点之后拍摄的反应后 SPR图像与反应前SPR图像对比，所述SPR探测单元获得SPR图像强度差。
132.如权利要求127所述的生物存储盘，其中每次开始读出所述分析地 点时，所述SPR探测单元实施在入射角θin的预定范围内的扫描以将所述入 射角θin固定为最佳入射角θopt，在其处所述分析地点的参考点之间的光强 对比度最大，并且通过将所述样本引入到所述分析地点之后以预定时间间隔 拍摄的反应后SPR图像与反应前SPR图像对比，所述SPR探测单元获得时 变SPR图像强度差。
133.如权利要求127所述的生物存储盘，其中每次开始读出所述分析地 点时，所述SPR探测单元实施在入射角θin的预定范围内的扫描以确定最佳 入射角θopt，在其处所述分析地点的参考点之间的光强对比度最大，并且在 将所述样本引入到所述分析地点之后，所述SPR探测单元测量所述分析地点 的排列的每个元件的传感图。
134.如权利要求127所述的生物存储盘，其中在将所述样本引入到所述 分析地点之后，所述SPR探测单元在入射角θin的预定范围内(θmin≤θopt ≤θmax)以预定时间间隔重复扫描操作以测量所述分析地点的排列的每个元 件的时变SPR角或者时变SPR角改变。
135.如权利要求127所述的生物存储盘，其中包括由SPR探测单元以 预定时间间隔测量的SPR图像强度差、传感图、SPR角以及SPR角改变的 数据通过采用曲线拟合或者内插被重构。
136.如权利要求127所述的生物存储盘，其中通过所述生物存储盘的精 确旋转、所述生物存储盘停止时滑块的径向运动、所述滑块的方位角运动、 光源的向前、向后、向左以及向右的运动或者所述光源的倾斜度调整来实施 SPR探测单元的入射角θin扫描操作。
137.如权利要求136所述的生物存储盘，其中用于所述入射角θin扫描 操作的所述生物存储盘的所述精确旋转由狭缝确定工具或者FG信号确定工 具实施。
138.如权利要求136所述的生物存储盘，其中通过移动其上安装所述光 源的所述滑块来实施用于所述入射角θin扫描操作的所述滑块的所述径向或 者方位角运动。
139.如权利要求136所述的生物存储盘，其中通过控制与安装在所述滑 块上的所述光源相耦合的电磁体来实施所述光源的向前、向后、向左以及向 右运动或者所述光源的倾斜度调整。
140.如权利要求136所述的生物存储盘，其中通过控制与安装在所述滑 块上的所述光源相耦合的形状记忆合金来实施所述光源的向前、向后、向左 以及向右运动或者所述光源的倾斜度调整。
141.如权利要求136所述的生物存储盘，其中通过控制与安装在所述滑 块上的所述光源相耦合的压电装置来实施所述光源的向前、向后、向左以及 向右运动或者所述光源的倾斜度调整。
142.如权利要求127所述的生物存储盘，其中所述光源由至少一个LED 或者激光二极管来构建。
143.如权利要求127所述的生物存储盘，其中所述光源和所述光学系统 被安装在所述滑块上。
144.如权利要求127所述的生物存储盘，其中所述光学系统还包括：
用来感应来自所述光源的参考光的强度Ir的参考光传感器；
用来感应所述分析地点的反射光的强度Is的SPR光传感器；以及
用来获得所述两个传感器的信号比率并且输出SPR感应信号的驱动电 路。
145.如权利要求127所述的生物存储盘，其中所述光学系统还包括：
用于从所述光源的光获得平行光的准直器；
用于探测所述分析地点的反射光的透镜；
用于取出S-偏振组分和P-偏振组分的偏振光束分光器；
用于感应所述两个偏振组分的两个SPR光传感器；以及
用来获得所述两个传感器的信号比率并且输出SPR感应信号的驱动电 路。
146.如权利要求127所述的生物存储盘，其中在反应前测量的SPR感 应信号和反应后测量的SPR感应信号之间的差异以及由所述生物存储盘的 高度旋转引起的所述分析地点的脱水或者干燥的基础上搜索所述分析地点。
147.如权利要求73或者74所述的生物存储盘，其中所述Ag-Ab反应 腔室或者所述杂交腔室的衬底由带或者多孔膜来构建。
148.如权利要求147所述的生物存储盘，其中所述带还包括在其两端的 吸收垫。
149.如权利要求147所述的生物存储盘，其中所述带还包括在其两端的 共轭垫以及吸收垫。
150.如权利要求149所述的生物存储盘，其中通过将干的形态的共轭溶 液贴附到所述共轭垫上形成所述共轭垫。
151.如权利要求150所述的生物存储盘，其中所述共轭物与着色粒子、 荧光粒子或者放射性同位素粒子相耦合。
152.如权利要求151所述的生物存储盘，其中所述着色粒子是金、胶乳 粒子或者酶。
153.如权利要求150所述的生物存储盘，其中所述共轭垫的所述共轭物 与从所述制备腔室制备的所述血浆样本、所述抗原样本、所述DNA样本相 耦合以构成联合体，并且在此之后，形成与在所述分析地点上的所述捕获探 针的特定结合。
154.如权利要求153所述的生物存储盘，其中所述分析地点的衬底层被 构建为点排列或者多线形，在其中具有与联合体的特定结合的多个所述捕获 探针被布置或者被对准。
155.如权利要求147所述的生物存储盘，其中所述带还包括在其两端的 共轭垫和吸收垫以及样本垫或者预过滤垫。
156.如权利要求147所述的生物存储盘，其中所述分析地点的衬底层由 至少一个试验线、至少一个参考线以及至少一个控制线构建，由至少一个试 验点、至少一个参考点以及至少一个控制点构建，或者由至少一个试验点、 至少一个参考线以及至少一个控制线构建。
157.如权利要求156所述的生物存储盘，其中通过将与所述样本的所述 结合反应的强度设定为接近截止值来获得所述参考线或者所述参考点从而 易于确定负反应或者正反应。
158.如权利要求156所述的生物存储盘，其中所述参考线的数量或者所 述参考点的数量被设定到两个或者更多从而容易通过采用内插来确定负反 应或者正反应，并且在此之后，设定所述结合反应的强度。
159.如权利要求153所述的生物存储盘，其中在荧光粒子的荧光强度、 着色粒子的着色强度、放射强度、电化学反应中电信号的改变、SPR角的改 变、SPR图像强度差异或者QCM探测单元的共振频率中的改变Δf的基础 上，获得所述捕获探针和所述联合体之间的所述特定结合反应的强度。
160.如权利要求156所述的生物存储盘，其中在试验线和参考线之间的 所述特定结合反应的强度差异、试验点和参考点之间的所述特定结合反应的 强度差异或者试验点和参考线之间的所述特定结合反应的强度差异的基础 上，实施所述负反应或者所述正反应的确定。
161.如权利要求147所述的生物存储盘，其中用肉眼或者辅助眼通过在 所述生物存储盘上的上(前)表面或者下(后)表面上的孔来观察所述分析 地点中的反应结果。
162.如权利要求73所述的生物存储盘，其中通过调整所述Ag-Ab反应 的引入时间以及调整用于所述Ag-Ab反应腔室的洗涤工艺或者干燥工艺的 时间间隔来实施所述Ag-Ab反应的结果的定量分析或者定性分析。
163.如权利要求74所述的生物存储盘，其中通过调整所述杂交反应的 引入时间以及调整用于所述杂交反应腔室的洗涤工艺或者干燥工艺的时间 间隔来实施所述杂交反应的结果的定量分析或者定性分析。
164.如权利要求2、26、28、31、33、40以及44之一所述的生物存储 盘，其中所述生物存储盘被用作容纳在卡座中的卡座型生物存储盘。
165.如权利要求164所述的生物存储盘，其中所述卡座型生物存储盘还 包括设置在盘孔的中心帽状物从而容易接合以及安装在转盘上。
166.如权利要求164所述的生物存储盘，其中所述卡座型生物存储盘还 包括：
卡座柄；以及
孔，设置在所述生物存储盘驱动装置的盘上的突出物将被插入其中。
167.如权利要求165所述的生物存储盘，其中通过在卡座的上覆盖物和 下覆盖物之间插设具有所述中心帽状物的所述生物存储盘以及按压所述上 覆盖物和所述下覆盖物来装配所述卡座型生物存储盘。
168.如权利要求167所述的生物存储盘，其中用于暴露所述样本入口指 示器的中心孔形成在所述上覆盖物的中心处。
169.如权利要求167所述的生物存储盘，其中所述下覆盖物包括开口。
170.如权利要求166所述的生物存储盘，其中所述卡座柄印刷有指示产 品ID的条形码图案。
171.如权利要求167所述的生物存储盘，其中所述卡座的上覆盖物为透 明覆盖物。
172.如权利要求1所述的生物存储盘，其中所述生物存储盘与链或者腕 带连接。
173.如权利要求1所述的生物存储盘，其中所述生物存储盘被容纳在链 型或者腕带型卡座中。
174.如权利要求173所述的生物存储盘，其中所述链型或者所述腕带型 卡座设置有接收用于向所述生物存储盘供应能量的太阳能电池或者电池的 一部分。
175.一种生物存储盘驱动装置包括：
如权利要求1到174之一所述的生物存储盘；
主轴马达，用于使所述生物存储盘旋转；
滑块，其上安装活动永久磁铁以及用于读出所述分析地点的至少一个探 测单元，其中所述探测单元选自光学测量单元、图像传感器单元、电化学测 量单元、阻抗测量单元、生物凹点探测单元、荧光探测单元、放射探测单元、 SPR探测单元以及QCM(石英晶体微量天平)；
滑块马达，用于控制所述滑块的运动；
中央控制器，用于控制所述上述组件；以及
主体，用于支撑所述生物存储盘驱动装置。
176.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，其中所述滑块设置有 生物光学拾取模块，所述生物光学拾取模块包括用于读取所述分析地点的探 测单元、活动永久磁铁以及包括CD读出器或者DVD读出器的光学拾取装 置。
177.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，
其中所述中央控制器实施：
(i)控制主轴马达以使所述生物存储盘旋转或者停止；
(ii)控制所述滑块马达以移动设置在所述滑块上的探测单元；
(iii)控制所述生物存储盘的阀的打开和关闭以移动所述活动永久磁 铁；以及
(iv)确定当前装载在所述生物存储盘驱动装置上的是包括CD、CD-R、 游戏CD及DVD的光盘和生物存储盘中的哪个；
其中(v)如果所述光盘被装载在所述生物存储盘驱动装置上，所述中 央控制器实施这样的所述光盘的操作，该操作包括将通过采用所述光学拾取 装置从所述光盘读出的内容传送到存储单元或者输入/输出单元、把将要写入 的内容传送到所述光学拾取装置或者将读/写控制信号传送到组件，
其中(vi)如果所述生物盘被装载在所述生物存储盘驱动装置上，所述 中央控制器实施用于控制所述芯片上实验室处理的操作，并且
其中(vii)如果所述存储盘被装载在所述生物存储盘驱动装置上，所述 中央控制器实施控制存储在所述半导体存储器中的内容的读出或者将内容 写入在所述半导体存储器中。
178.如权利要求176所述的生物存储盘驱动装置，其中所述光学拾取装 置或者所述生物光学拾取模块读出在所述生物存储盘的特定位置处的槽图 案、数据图案或者条形码图案以使所述中央控制器确定当前装载在所述生物 存储盘驱动装置上的是生物盘、存储盘以及光盘中的哪个。
179.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，还包括用于将所述存 储IC卡插入到所述生物存储盘驱动装置中的存储IC卡槽。
180.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，其中所述存储IC卡 存储个人保密信息或者所述分析地点的反应结果和历史。
181.如权利要求179所述的生物存储盘驱动装置，其中个人保密认证通 过将所述存储IC卡插入到所述存储IC卡插槽中完成，使得所述生物存储盘 驱动装置能够运行。
182.一种生物存储盘驱动装置包括：
如权利要求1到174之一所述的存储盘；
分离/贴附工具以及安装工具，用于装载所述存储盘；
光通信单元，用于给所述存储盘上的内存光学转换模块提供光学界面；
存储盘控制器，用于控制所述存储盘的；以及
数字书主体，其被设计为折叠型。
183.如权利要求182所述的生物存储盘驱动装置，其中所述数字书还包 括扬声器和麦克风以便转换和复制存储在所述半导体存储器中的音频内容 或者将音频转换为数字音频内容并且将所述数字音频内容存储在所述半导 体存储器中
184.如权利要求182所述的生物存储盘驱动装置，其中所述数字书还包 括图像传感器以便捕获和存储图像内容在所述半导体存储器中。
185.如权利要求182所述的生物存储盘驱动装置，其中所述数字书还包 括LCD显示单元以便显示从所述半导体存储器复制的图像内容。
186.如权利要求182所述的生物存储盘驱动装置，其中所述数字书还包 括在数字书主体中的数字多媒体广播接收器、TV/无线电接收器或者移动电 话收发器以便执行数字多媒体广播功能、TV/无线电接收功能、移动电话收 发功能或者电子计算功能。
187.如权利要求182所述的生物存储盘驱动装置，其中所述数字书还包 括镜子。
188.如权利要求182所述的生物存储盘驱动装置，其中所述数字书还包 括IR接收器。
189.如权利要求182所述的生物存储盘驱动装置，其中所述数字书还包 括与数字书功能相关的键垫。
190.如权利要求182所述的生物存储盘驱动装置，其中所述数字书的键 垫包括选自播放按钮、记录按钮、搜索按钮、前进按钮、倒退按钮、停止按 钮、暂停按钮、电源按钮、会话按钮、会话停止按钮、菜单按钮、数字键按 钮、照相开按钮、TV开/关按钮、TV频道向上/向下按钮、音量向上/向下按 钮、记录按钮以及键盘按钮的至少一个。
191.如权利要求182所述的生物存储盘驱动装置，其中所述数字书还包 括在所述数字书主体中的多个半导体存储器。
192.如权利要求182所述的生物存储盘驱动装置，其中所述数字书的所 述键垫还包括多功能按钮，其包括穿梭变速按钮和四方向箭头按钮。
193.如权利要求182所述的生物存储盘驱动装置，还包括盘输入/输出 单元，其为将所述存储盘100b的内容上传到外部数字信息存储装置(例如， PC)或者显示装置(例如，TV或者LCD监视器)或者为从所述外部数字 信息存储装置或者所述显示装置下载数字信息提供界面。
194.如权利要求182所述的生物存储盘驱动装置，其中为所述分离/贴 附工具以及所述安装工具设置参考突出物，在顶部装载所述存储盘的时候， 所述参考突出物与所述存储盘的参考孔结合以实施所述光通信单元与所述 内存光学转换模块之间的光学对准。
195.如权利要求190所述的生物存储盘驱动装置，其中通过利用所述数 字书的按钮复制、编辑或者存储所述存储盘的内容。
196.如权利要求182所述的生物存储盘驱动装置，其中如权利要求174 所述的生物存储盘驱动装置被包括在所述数字书主体中，使得所述生物盘被 顶部装载在所述分离/贴附工具上以实施核酸杂交分析功能、免疫分析功能或 者远程诊断功能。
197.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，其中所述图像传感器 单元还包括用于照亮所述分析地点的反射镜，使得反射图像被图像传感器捕 获。
198.如权利要求197所述的生物存储盘驱动装置，其中所述图像传感器 单元还包括至少一个用于照明的LED(发光二极管)。
199.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，其中在所述图像传感 器单元捕获所述分析地点的图像之前实施用于所述图像传感器单元和所述 分析地点之间的光学对准的分析地点搜索过程。
200.如权利要求199所述的生物存储盘驱动装置，其中用于所述光学对 准的永久磁铁被设置在所述生物存储盘上。
如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，还包括狭缝探测工具 或者FG信号确定工具。
如权利要求201所述的生物存储盘驱动装置，其中通过利用从反光 器反射的光或者通过开口透射的光来构建所述狭缝探测工具。
如权利要求202所述的生物存储盘驱动装置，其中利用所述反射光 的所述狭缝探测工具由反光器和光学拾取装置的透射件以及接收件构建。
如权利要求201所述的生物存储盘驱动装置，其中所述狭缝探测工 具通过利用所述反射光读出所述生物存储盘的指示产品ID的条形码图案。
如权利要求201所述的生物存储盘驱动装置，其中所述生物存储盘 的所述旋转、所述旋转角以及所述旋转数量由所述狭缝探测工具和所述FG 信号确定工具探测使得方位角方向阀搜索操作、内存光学转换模块搜索过程 或者分析地点搜索过程被实施。
如权利要求197所述的生物存储盘驱动装置，其中所述分析地点的 所述结合反应的强度差异通过分析由图像传感器单元捕获的图像信息来获 得。
如权利要求206所述的生物存储盘驱动装置，其中所述中央控制器 增强由所述图像传感器单元捕获的参考线(或者参考点)以及试验线(或者 试验点)的所述图像信息以计算所述结合反应的强度的差异值并且在显示装 置上显示所述值或者指定等级的结果或者在所述显示装置上显示所述增强 的图像信息。
如权利要求206所述的生物存储盘驱动装置，其中所述中央控制器 增强由所述图像传感器单元捕获的参考线(或者参考点)以及试验线(或者 试验点)的图像信息以计算所述结合反应的强度之间的差异值，并且远程传 送所述值、指定等级的结果或者所述增强的图像信息。
如权利要求207或208所述的生物存储盘驱动装置，其中通过调整 暗度、亮度或者对比度来增强参考线(或者参考点)以及试验线(或者试验 点)的所述图像信息。
210.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，还包括光源，所述光 源包括用于向所述生物存储盘上的太阳能电池供应光的辉光灯。
211.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，还包括无线能量供应 单元，其用于激励所述生物存储盘上的感应线圈以产生并且存储足够的电在 所述生物存储盘上的电容器里。
212.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，还包括光源，所述光 源包括用于调整所述腔室中的DNA放大或者酶机制的辉光灯、激光产生单 元或者加热工具。
213.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，其中所述生物存储盘 被高速旋转以冷却所述生物存储盘的所述腔室的旋转冷却操作被实施以便 调整所述酶机制的DNA放大。
214.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，还包括非接触界面， 其用于使所述生物存储盘驱动装置接收利用电化学探测单元、阻抗测量单 元、荧光探测单元、放射探测单元、SPR探测单元以及QCM探测单元读出 所述分析地点的结果或者所述半导体存储器的内容。
215.如权利要求214所述的生物存储盘驱动装置，其中所述非接触界面 是所述生物存储盘驱动装置上的所述光通信单元和所述生物存储盘上的所 述内存光学转换模块之间的光学界面。
216.如权利要求215所述的生物存储盘驱动装置，其中所述光通信单元 由所述生物存储盘驱动装置的光学拾取装置构建。
217.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，还包括用于读出包括 音频CD、CD-R、游戏CD以及DVD的光盘的光学拾取装置。
218.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，还包括：
光学拾取装置，用于读出光盘(例如，音频CD、CD-R、游戏CD以及 DVD)；以及
生物光学拾取模块，包括用于为所述生物存储盘上的内存光学转换模块 提供光学界面的光通信单元。
219.如权利要求218所述的生物存储盘驱动装置，其中所述生物光学拾 取模块还包括激光产生单元、激发激光单元、狭缝探测工具或者图像传感器 单元。
220.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，其中所述图像传感器 单元读出所述生物存储盘的指示产品ID的条形码图案。
221.如权利要求219所述的生物存储盘驱动装置，其中所述生物光学拾 取模块和所述活动永久磁铁被设置在所述滑块上使得通过控制所述滑块马 达控制其位置。
222.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，还包括用于通过远程 通信网络向外部计算机提供读取所述分析地点的结果或者接收来自所述计 算机的控制命令的输入/输出单元。
223.如权利要求222所述的生物存储盘驱动装置，其中所述输入/输出 单元具有USB(通用串行总线)通信协议、IEEE 1394通信协议、ATAPI通 信协议、SCSI通信协议或者因特网通信协议。
224.如权利要求223所述的生物存储盘驱动装置，其中所述生物存储盘 驱动装置通过SCSI通信协议输入/输出单元与PC连接。
225.如权利要求215所述的生物存储盘驱动装置，其中在读出所述半导 体存储器中的内容或者将数字信息写入所述半导体存储器的时刻之前，实施 用于所述光通信单元和所述内存光学转换模块之间的光学对准的内存光学 转换模块搜索过程。
226.如权利要求215所述的生物存储盘驱动装置，其中用于所述光通信 单元和所述内存光学转换模块之间的所述光学对准的永久磁铁被设置在所 述生物存储盘上。
227.如权利要求225所述的生物存储盘驱动装置，
其中，在读所述半导体存储器的时候，所述光通信单元起光学接收器的 作用并且所述内存光学转换模块起光学传送器的作用，并且
其中，在将所述数字信息写入所述半导体存储器的时候，所述光通信单 元起光学接收器的作用并且所述内存光学转换模块起光学传送器的作用。
228.如权利要求219所述的生物存储盘驱动装置，其中包括所述激发激 光单元的所述生物光学拾取模块通过在分析地点读取过程中重复所述滑块 的径向运动和所述生物存储盘的旋转而在所述分析地点上实施2-维激光扫 描操作使得所述分析地点的二维排列的2-维读取信息被所述探测单元获得。
229.如权利要求219所述的生物存储盘驱动装置，
其中在所述生物存储盘旋转期间，所述分析地点的排列的元件由所述激 发激光单元空间寻址，
其中所述结合反应的强度由与所述元件相对应的所述探测单元读出，并 且
其中由所述内存光学转换模块将所述读取结果转换为光学信号并且将 其传送到所述光通信单元。
230.如权利要求219所述的生物存储盘驱动装置，
其中所述分析地点的排列的元件被半导体激光器激发，所述半导体激光 器被集成在所述生物存储盘上以便与所述元件相对应，
其中与所述结合反应的强度成比例的电信号由与所述元件相对应的所 述探测单元探测并且将其传送到所述内存光学转换模块，并且
其中所述内存光学转换模块将所述电信号转换为光学信号并且将所述 分析地点的所述读取的结果传送到所述光通信单元。
231.如权利要求222所述的生物存储盘驱动装置，其中所述图像传感器 单元捕获所述湿度感应腔室的图像并且将所述湿度感应腔室的捕获的图像 存储在存储单元中。
232.如权利要求231所述的生物存储盘驱动装置，
其中所述中央控制器分析所述湿度感应腔室的图像，并且
其中，如果确定所述生物存储盘被暴露于湿气，那么所述中央控制器便 (i)通知使用者所述事实；(ii)将所述事实作为历史管理项目与时间信息 和所述生物存储盘产品ID一起记录在存储单元中；或者(iii)通过所述输 入/输出单元将所述事实传送到所述生物存储盘的售后服务中心。
233.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，其中用于支撑所述生 物存储盘驱动装置的主体使所述生物存储盘可以被顶部装载、前面装载、侧 面装载或后面装载。
234.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，其中所述生物存储盘 装配有个人计算机的主体。
235.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，还包括显示单元，其 显示所述生物存储盘驱动装置的操作状态、类型是光盘、生物盘或者存储盘 的装载盘的类型以及所述生物存储盘的读取或者诊断结果。
236.如权利要求235所述的生物存储盘驱动装置，其中所述显示单元是 LCD监视器、LCD TV或者LED显示装置。
237.如权利要求234所述的生物存储盘驱动装置，其中所述个人计算机 的主体为使用者提供与装载盘的所述类型相对应的GUI(图形用户界面)， 所述装载盘的类型是光盘、生物盘或者存储盘的。
238.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，其中所述生物存储盘 驱动装置的主体集成有用于同时装载多个所述生物存储盘的多个所述生物 存储盘驱动装置。
239.如权利要求238所述的生物存储盘驱动装置，其中集成有多个所述 生物存储盘驱动装置的所述生物存储盘驱动装置还包括为用于控制多个所 述生物存储盘驱动装置的计算机或者外部装置提供界面的输入/输出端口。
240.如权利要求239所述的生物存储盘驱动装置，其中所述输入/输出 端口具有USB(通用串行总线)通信协议、IEEE 1394通信协议、ATAPI通 信协议或者因特网通信协议。
241.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，其中所述生物存储盘 驱动装置的主体被构建为结合物型或者其中两个平台被设置有所述生物存 储盘驱动装置的双平台型。
242.如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置，其中所述生物存储盘 驱动装置集成有包括LCD TV、PDP TV或者CRT TV的TV。
243.如权利要求242所述的生物存储盘驱动装置，其中所述TV设置有 因特网输入/输出单元使得由所述生物存储盘驱动装置实施的所述生物存储 盘的读取或者诊断的结果被传送给医生从而实施远程诊断。
244.如权利要求242所述的生物存储盘驱动装置，其中所述TV显示所 述生物存储盘驱动装置的运行状态、类型是光盘、生物盘或者存储盘的装载 盘的类型以及所述生物存储盘的读取或者诊断的结果。
245.如权利要求242所述的生物存储盘驱动装置，其中所述TV为使用 者提供与装载盘的所述类型相对应的GUI(图形用户界面)，所述装载盘的 类型是光盘、生物盘或者存储盘。
246.如权利要求242所述的生物存储盘驱动装置，其中通过采用远程控 制器控制所述TV以便为使用者提供与类型是光盘(CD、DVD等)、生物盘 或者存储盘的装载盘的所述类型相对应的GUI(图形用户界面)。
247.如权利要求242所述的生物存储盘驱动装置，其中所述TV还包括 信使，所述信使通过电子邮件或者所述TV屏幕上的窗口周期性地通知使用 者周期的试验或者诊断的时间，以便容易实施后续管理。
248.如权利要求234所述的生物存储盘驱动装置，其中安装在所述个人 计算机的主体上的所述生物存储盘驱动装置具有HDD(硬盘驱动器)的功 能，其读取存储在所述生物存储盘上的所述半导体存储器中的数据、将所述 数据传送到所述个人计算机的主体、接收来自所述个人计算机的主体的所述 数据以及将所述数据存储在所述生物存储盘上的所述半导体存储器中。
249.一种采用如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置的分析方法， 其包括以下步骤：
将所述生物存储盘装载在所述生物存储盘驱动装置上；
读出所述生物存储盘的产品ID；
根据与所述读取的产品ID相对应的控制协议驱动所述生物存储盘；
如果所述读取的产品ID是生物盘的产品ID，则根据所述产品ID通过 利用所述分析地点的位置信息以及排列信息分析所述分析地点；
显示所述分析地点的诊断和分析结果。
250.如权利要求249所述的分析方法，还包括步骤：分析在所述捕获探 针和所述样本反应之后获得的所述分析地点的图像；实施负反应或正反应的 确定、潜在危险组的存在或者根据所述结合反应的强度的强度值；以及输出 所述分析的结果。
251.如权利要求249所述的分析方法，还包括步骤：如果所述读取的产 品ID为生物存储盘，
则根据与所述读取的产品ID相对应的所述控制协议读取存储在所述生 物存储盘上的所述半导体存储器中的数字数据以复制所述数字数据；
通过所述内存光学转换模块和所述光通信单元之间的光学界面将所述 复制的数字数据传送到所述生物存储盘驱动装置；以及
将所述传送的数字数据输出到音频设备、包括LCD TV、PDP TV和CRT TV的显示装置或者其他存储介质。
252.如权利要求249所述的分析方法，还包括步骤：如果所述读取的产 品ID为生物存储盘，
则根据与所述读取的产品ID相对应的所述控制协议，从所述生物存储 盘上的所述半导体存储器读取数字数据或者将数字数据写入所述半导体存 储器；
通过所述内存光学转换模块和所述光通信单元之间的光学界面将所述 读取的数字数据传送到所述生物存储盘驱动装置；以及
通过所述内存光学转换模块和所述光通信单元之间的所述光学界面把 将要写入的数字数据传送到所述半导体存储器。
253.如权利要求249所述的分析方法，还包括步骤：如果包括CD以及 DVD的光盘被装载在所述生物存储盘驱动装置上，则通过利用所述光学拾 取装置复制或者读取所述光盘。
254.如权利要求249所述的分析方法，还包括信使步骤：通过电子邮件、 电话、或者所述个人计算机监视器上的窗口或者移动电话定期地通知使用者 周期的试验或者诊断的时间以便容易实施后续管理。
255.如权利要求249所述的分析方法，还包括访问服务步骤，其中与生 物存储盘相关联的人员定期地访问所述生物存储盘的使用者以通知所述使 用者周期的试验或者诊断的时间或者提供诊断或者医学建议以便容易实施 后续管理。
256.如权利要求255所述的分析方法，其中所述访问服务步骤包括取走 或者收集用过的生物存储盘的服务步骤。
257.一种采用如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置的分析方法， 其包括以下步骤：
从血液、细胞或者RNA制备DNA样本的制备步骤；
放大所述制备的DNA样本的DNA放大步骤；
杂交步骤，其实施由所述DNA放大获得的DNA与排列在所述分析地 点(杂交腔室)上的捕获探针的杂交反应；以及
分析地点读取步骤，其通过利用光学测量单元、电化学测量单元、阻抗 测量单元、图像传感器单元、生物凹点探测单元、荧光探测单元、放射探测 单元、QCM探测单元或者SPR探测单元读取所述分析地点。
258.一种采用如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置的分析方法， 其包括以下步骤：
从血液或者细胞制备DNA或者RNA；
放大所述DNA；
在杂交腔室中实施所述DNA的杂交反应；以及
将洗涤溶液传输到所述杂交腔室并且用所述洗涤溶液洗涤所述杂交腔 室。
259.如权利要求258所述的分析方法，其中，在所述DNA和所述RNA 的分离中，在利用溶解缓冲液的化学工艺之后，所述生物存储盘被高速旋转， 使得通过利用离心力将所述DNA和所述RNA从所述样本分离。
260.如权利要求257或258所述的分析方法，还包括用标记物标记所述 DNA的标记步骤。
261.如权利要求257或258所述的分析方法，还包括步骤：读取在所述 杂交腔室中的所述反应的结果；在内存光学转换模块中将反应的所述结果转 换为光学信号；以及将所述光学信号传送到光通信单元。
262.如权利要求257或258所述的分析方法，其中，在所述DNA放大 的步骤中，通过高速旋转加热以及冷却所述生物存储盘或者通过重复所述加 热以及冷却来放大所述DNA。
263.一种采用如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置的分析方法， 其包括以下步骤：
通过利用所述生物存储盘高速旋转的离心分离分离血清(血浆)或者抗 原；
将所述抗原传输到分析地点(Ag-Ab反应腔室)；
实施培育以便活化所述抗原与捕获探针(免疫探针)的Ag-Ab反应；
将洗涤溶液传输到所述分析腔室并且用所述洗涤溶液洗涤所述分析腔 室。
264.一种采用如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置的分析方法， 其包括以下步骤：
通过利用所述生物存储盘高速旋转的离心分离分离血清(血浆)或者抗 原；
所述抗原与标记物反应并且实施培育以便形成标记物-Ag联合体；
将所述标记物-Ag联合体传输到分析地点(Ag-Ab反应腔室)；
实施培育以便活化所述标记物-Ag联合体与捕获探针(免疫探针)的 Ag-Ab反应；以及
将洗涤溶液传输到所述分析腔室并且用所述洗涤溶液洗涤所述分析腔 室。
265.一种采用如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置的分析方法， 其包括以下步骤：
将血清或血浆传输到Ag-Ab反应腔室(分析地点)并且实施Ag-Ab反应； 以及
将洗涤溶液传输到所述Ag-Ab反应腔室并且用所述洗涤溶液洗涤所述 Ag-Ab反应腔室。
266.如权利要求265所述的分析方法，其中通过所述生物存储盘高速旋 转的离心分离将所述血清或血浆从样本分离。
267.如权利要求265所述的分析方法，还包括步骤：在所述Ag-Ab反 应之前或者之后将共轭溶液传输到所述Ag-Ab反应腔室。
268.如权利要求263到265之一所述的分析方法，还包括步骤：通过利 用光学测量单元、电化学测量单元、阻抗测量单元、图像传感器单元、生物 凹点探测单元、荧光探测单元、放射探测单元、QCM探测单元或者SPR探 测单元读取分析地点中的Ag-Ab反应的结果。
269.如权利要求257、258和263到265之一所述的分析方法，还包括 步骤：通过涂敷有亲水材料的通道传输流体。
270.如权利要求257、258和263到265之一所述的分析方法，还包括 步骤：通过所述生物存储盘高度旋转的离心力干燥所述分析地点。
271.如权利要求263到265之一所述的分析方法，还包括步骤：读取所 述Ag-Ab反应腔室中的所述反应的结果；通过内存光学转换模块将所述反应 结果转换为光学信号；以及将所述光学信号传送到光通信单元。
272.如权利要求257、258和263到265之一所述的分析方法，还包括 步骤：用肉眼观察所述Ag-Ab反应腔室或者杂交腔室中的所述反应的结果。
273.一种采用如权利要求175所述的生物存储盘驱动装置的分析方法， 其包括以下步骤：
由所述生物存储盘的使用者通过血液取样工具取样血液并且通过样本 入口将所述血液注入制备腔室以将所述血液存储在所述制备腔室中；
将所述生物存储盘装载到所述生物存储盘驱动装置上并且通过所述生 物存储盘高速旋转的离心分离在所述制备腔室中将血清(或者血浆)和血液 凝块从所述血液分离；
打开阀以将所述分离的血清(或者血浆)传输到缓冲腔室并且用稀释溶 液稀释所述血清(或者血浆)；
停止所述生物存储盘并且打开阀以通过涂敷有亲水材料的V-形通道传 输存储在缓冲腔室中的稀释的血清(或者血浆)；
当所述血清(或者血浆)被传输到达带的样本垫，也就是，所述V-形通 道的一端时，通过利用所述阀的流体抽运传输将所述血清(或者血浆)滴落 在所述带的样本垫上；
由于所述带的多孔性，通过毛细管现象扩散所述滴落的血清(或者血浆) 以在所述血清(或者血浆)扩散期间进行所述血清(或者血浆)与所述带上 的所述捕获探针的特定的反应；
通过高度旋转所述生物存储盘干燥所述带；
打开阀以通过涂敷有所述亲水材料的所述V-形通道传输存储在洗涤腔 室中的洗涤溶液；
当所述洗涤溶液被传输到达所述带的所述样本垫，也就是，所述V-形通 道的所述端时，通过利用所述阀的流体抽运传输将所述洗涤溶液滴落在所述 带的所述样本垫上；
由于所述带的多孔性，通过毛细管现象扩散所述滴落的洗涤溶液以在所 述洗涤溶液的所述扩散期间从所述带的表面去除没有特定反应的组分；
通过高度旋转所述生物存储盘干燥所述带；以及
通过利用光学测量单元、电化学测量单元、阻抗测量单元、图像传感器 单元、生物凹点探测单元、荧光探测单元、放射探测单元、QCM探测单元 或者SPR探测单元读取所述带上的所述反应的结果。
274.如权利要求273所述的分析方法，还包括步骤：
在计算机监视器上显示处方以及根据所述反应的所述结果的诊断结果；
通过因特网自动或者手动地与医生连接以将所述诊断结果和调查单远 程传送给医生；
患者等待医生的处方。

说明书全文

技术领域

本发明涉及一种生物存储盘(bio memory disc)，其上设置有包括诊断分 析单元(assay-diagnosis unit)、核酸杂交分析单元(nucleic acid hybridization assay unit)或者免疫分析单元(immuno-assay unit)的芯片上实验室 (lab-on-a-chip)处理系统和半导体存储器(semiconductor memory)；一种包括 控制器的生物存储盘驱动装置，该控制器用于控制和驱动包括CD或者DVD 的光盘及该生物存储盘；以及采用该生物存储盘驱动装置的分析方法。

在本发明中，生物存储盘和生物存储盘驱动装置分别被称为BMD和 BMD驱动装置。

此外，在本发明中，其上仅设置芯片上实验室处理系统的盘被称为生物 盘；其上仅设置半导体存储器的盘被称为存储盘；以及该生物盘和该存储盘 被共同称为生物存储盘。

背景技术

本发明是下列申请的继续申请：于2002年1月27日提交的名称为 “Nucleic acid hybridization assay method and device using cleavage technique responsive to conmplementary double strand of nucleic acids or oligonucleotides” 的国际专利申请No.PCT/KR02/00126，该国际专利申请要求于2001年1月 27日提交的名称为“Nucleic acid hybridization assay method and device using cleavage technique responsive to complementary double strand or single strand of nucleic acids or oligonucleotides”的韩国专利申请No.10-2001-0003956的 优先权；于2002年5月31日提交的名称为“Micro valve apparatus using micro bead and method for controlling the same”的国际专利申请 No.PCT/KR02/01035，该国际申请要求于2001年5月31日提交的名称为 “Micro valve apparatus using micro bead and method for controlling the same” 的韩国专利申请No.10-2001-0031284的优先权；于2002年3月27日提交的 名称为“Bio disc and bio drive apparatus and assay method using the same”的 韩国专利申请No.10-2002-17558；于2005年5月6日提交的名称为“Digital bio disc and digital bio drive apparatus and assay method using the same”的韩国 专利申请No.10-2005-0038765；以及于2005年6月26日提交的名称为 “DVD(Bio-DVD)drive apparatus and assay method using the same”的韩国专 利申请No.10-2005-0057513。以上在先申请的公开以参考方式整体合并在此。
在先提交的申请的发明中，对应于核酸互补双链或者单链采用裂解技术 的核酸杂交分析方法和装置适用于不同的定性和定量分析装置。此外，微阀 是控制芯片上实验室中的流体流动的基本元件。
在先提交的申请的发明中，核酸分析装置可以包括探测器，该探测器包 括光学装置(optical device)、电化学装置(electrochemical device)或者阻抗测量 装置(impedance measurement device)以探测裂解信号元件(cleaved signal element)的约束信号元件(confined signal element)。探测结果可以被数字化 为计算机可执行软件并且通过建立的通信网络，例如因特网，而提供给病人 或者医生。这样，保证病人和医生都便利的远程诊断系统能够基于该核酸分 析装置而实施。正如在先申请中所公开的，用于探测器的阻抗测量可以包括 带有约束信号元件或者裂解信号元件的互相交叉的排列电极。在先提交的申 请的发明中，公开了用于探测荧光标记的荧光探测方法。
在先提交的申请的发明中，公开了：包括用来使基板表面上的流体流动 的通道、用来存储缓冲溶液的腔室、用来连接通道的流体孔以及设置有生物 材料排列的分析地点(assay site)的固体(solid-state)基板(或者固体容器)； 用于关闭和打开流体孔的阀；至少一个用于制备来自血液的血清(serum) 或者DNA样本的制备腔室；用于放大DNA样本的PCR腔室；以及各种酶 (enzyme)。在先提交的申请的发明中，公开了方位角方向阀(azimuthal direction valve)搜索操作。该方位角换向阀搜索操作通过在滑块停止时减缓 旋转的主轴马达(spindle motor)或者通过重复主轴马达的短旋转和停止来 实施。
在先提交的申请的发明中，公开了通过利用产品ID(身份证明)的条 形码图案(barcode pattern)识别生物盘的模型(model)或者版本的方法。
作为在先申请的继续申请，本发明涉及其中设置有用于各种诊断分析单 元、核酸杂交分析单元以及免疫分析单元的芯片上实验室处理系统和/或半导 体存储器的生物存储盘；用于驱动和控制该生物存储盘和光盘(CD或者 DVD)的生物存储盘驱动装置；以及采用该生物存储盘驱动装置的分析方法。
到目前为止为探测流体中少量分析物而开发的多数临床诊断(clinical diagnostic)分析装置与用于较高效率的同时分析许多试验样本的多样本制备 和自动化试剂(reagent)添加装置串联或者并联使用。这样的自动化试剂制 备装置和自动化多元分析器经常被集成到单个装置中。这种类型的临床实验 室分析器能够使用少量样本和试剂在一个小时内自动或者半自动的精确实 施几百个分析。
然而，这些分析器是昂贵的并且仅中央实验室或者医院能买得起它们。 这样的集中使将样本传送到实验室或者医院成为必要并且经常把时间临界 的样本的紧急或者突发的分析排除在外。
因此，为了处理这些问题，对便宜且易于每个人操作的临床分析器的需 要增加了，如，适于在没有专用探测器(dedicated detector)的病房中的病人床旁 使用的临床分析器。
当广泛地提供超高速因特网和大存储容量的半导体存储器时，如，CD、 DVD或者其他光盘的简单存储介质在市场中已没有吸引力。此外，对光盘 和半导体存储器的介质熔解(media fusion)有很高地要求。
因此，需要其上设置芯片上实验室处理系统和/或半导体存储器的生物存 储盘和用于驱动和控制光盘(CD或者DVD)和该生物存储盘的生物存储盘 驱动装置。
在本发明中，其上仅设置芯片上实验室处理系统的盘被称为生物盘；其 上仅设置半导体存储器的盘被称为存储盘；以及该生物盘和该存储盘被共同 称为生物存储盘。
生物存储盘可以用作传统DVD RAM的替代者。当前的DVD RAM具 有9.4GB的最大存储容量。然而，因为已经商业提供具有32GB存储容量的 半导体存储器，所以包括半导体存储器的生物存储盘能具有高存储容量。此 外，多个半导体存储器集成到生物存储盘从而增加存储容量，使得该生物存 储盘可以用作现有的计算机硬盘的替代者。
普通光盘这样的标准压缩盘通过堆叠12cm的聚碳酸酯(polycarbonate) 基板、反射金属层、保护漆(protective lacquer)涂敷层等构建。此外，作为 用于入射激光的参考对准引导(reference alignment guide)形成的连续的螺 旋槽(spiral groove)形成在聚碳酸酯基板上。CD和CD-ROM格式与工业标准 ISO 9660一致。
正如本领域的普通技术人员所知，写到例如音频CD和游戏CD的普通 光盘的信息反映(refractivity)在其染色层中。在采用不同的反射率探测方 法的通常CD中，凹点(pit)的刻痕形成在CD中，其深度为入射激光束波 长的1/8到1/4。
有关CD基的分析装置的各种技术已经被公开：“Optical confocal compact scanning optical microscope based on compact disc technology(基于压 缩盘技术的光学共焦压缩扫描光学显微镜)”(Applied Optics，Vol.30，No.10， 1991)，“Gradient-index objectives for CD applications(CD应用的梯度指数物 镜)”(Applied Optics，Vol.26，Issue.7，1987)，以及“Miniature scanning optical microscope based on compact disc technology(基于压缩盘技术的微型扫描光 学显微镜)”(Proc.Soc.Photo-opt.instrument Eng.page 1139-1169，1989)。
有关CD基的分析装置的专利包括名称为“Centrifugal Photometric analyzer”的美国专利No.4,279,862(于1981年7月12日出版)和名称为 “Reaction tube assembly for automatic analyzer”的美国专利No.4,141,954(于 1979年2月27日出版)。
名称为“Disc for centrifuge”的GB 1075800(1967年7月12日出版)公 开了由离心力(centrifugal force)使经由盘的一个注入孔供应的样本流体流 动覆盖其表面的装置。名称为“Separating disks for centrifuge”的EP 3335946 (1965年4月12日出版)公开了通过利用离心力诱导样本流过形成在盘中 的通道或者腔室从而分离经由盘的注入孔注入的液体样本的装置。
名称为“Disc centrifuge photo-sediment meter”的美国专利No.4,311,039 (1982年1月19日出版)公开了利用离心力和光学探测的盘型化学分析装 置。
然而，这些盘没有装备有机械或者物理阀，使得在用于分离来自血液的 血清或者DNA的高速旋转期间不能控制流体流动。因此，这些盘不适于诊 断和分析的自动化，使得这些盘不能适用于芯片上实验室处理系统。此外， 采用半导体存储器的MP3播放器不能复制CD和DVD。另一方面，CD播 放器或者DVD播放器不能复制半导体存储器而能复制光盘。
然而，根据本发明的生物存储盘驱动装置既可以复制半导体存储器又可 以复制光盘(CD或者DVD)。
根据本发明的生物存储盘能够用作传统DVD RAM的替代者。当前的 DVD RAM具有9.4GB的最大存储容量。然而，因为已经在商业上提供了具 有32GB存储容量的半导体存储器，所以包括半导体存储器的生物存储盘能 够具有高于DVD RAM的存储容量。因此，生物存储盘能用作现有的计算机 硬盘的替代者。

发明内容

为了解决以上描述的问题，本发明提供了其中设置用于各种诊断分析单 元、核酸杂交分析单元或者免疫分析单元和/或半导体存储器的芯片上实验室 处理系统的生物存储盘；用于驱动和控制该生物存储盘和光盘(CD或者 DVD)的生物存储盘驱动装置；以及采用该生物存储盘驱动装置的分析方法。 半导体存储器能够存储(记录)音频和视频数字信息，并且该数字信息能被 生物存储盘驱动装置复制(读出)。此外，半导体存储器可以用作DVD RAM 的替代者。当前的DVD RAM具有9.4GB的最大存储容量。然而，因为已 经提供商业的具有32GB存储容量的半导体存储器，所以包括半导体存储器 的生物存储盘可以具有高于DVD RAM的存储容量。此外，多个半导体存储 器集成到生物存储盘从而增加存储容量，使得该生物存储盘可以用作现有的 计算机硬盘的替代者。
在本发明中，其上仅设置芯片上实验室处理系统的盘被称为生物盘；其 上仅设置半导体存储器的盘被称为存储盘；以及该生物盘和该存储盘被共同 称为生物存储盘。
根据本发明的一个方面，提供半导体存储器被设计并被设置在其上的生 物存储盘。
在根据本发明的生物存储盘中，芯片上实验室处理系统还可以设置在盘 上，并且其中芯片上实验室处理系统包括：样本入口；腔室，用于盛放缓冲 液或者反应溶液；分析地点，其中生物材料被固定到基板上；通道，流体通 过该通道在腔室和分析地点之间流动；流体孔，用于连接通道；以及阀，用 于打开和关闭流体孔。
通篇说明书所使用的术语“分析地点”被称作为具有生物材料布置在其 上的含义的“排列腔室”，或者具有两种生物材料的特定结合反应的含义的 “杂交腔室”或者“抗原-抗体反应腔室”，如，其中发生配合体-受体 (ligand-receptor)反应、杂交反应或者抗原-抗体反应。
生物存储盘的材料可以为诸如聚碳酸酯(polycarbonate)的塑料基板或 者硅晶片。聚碳酸酯基板或者硅晶片可以被修改以适于为了诊断的目的来探 测流体样本中的少量分析物的薄膜型分析装置的生物存储盘。在这种情况 下，代替凹点(pit)和染色层，包括作为流体流动路径的通道和作为缓冲储 存器的腔室的芯片上实验室处理系统通过喷射模塑(injection molding)或者 光刻形成在聚碳酸酯基板或者硅晶片的表面中。此外，需要用于控制流体通 过通道流动和流动速率的微阀以及微阀的电子控制方法。除芯片上实验室处 理系统外，本发明的生物存储盘还包括具有存储数字信息(如，音频和视频 数据)功能的半导体存储器。数字信息可以由本发明的生物存储盘驱动装置 播放或者读取。为了这个目的，生物存储盘可以由生物存储盘驱动装置中的 中央控制器控制。中央控制器可以驱动和操作除生物存储盘之外的如CD或 者DVD的传统光盘。
在根据本发明的生物存储盘中，半导体存储器可以是闪存。半导体存储 器可以替代或者补充计算机的硬盘或者DVD RAM的信息存储功能。
在根据本发明的生物存储盘中，半导体存储器还可以包括内存光学转换 (memory optical conversion)模块，其将存储在半导体存储器内的信息提供 给生物存储盘驱动装置或者把来自生物存储盘驱动装置的将要被记录的信 息提供给半导体存储器。
此外，半导体存储器通过内存光学转换模块被光学接合到设置在生物存 储盘驱动装置中的光通信单元(optical communication unit)。
在根据本发明的生物存储盘中，内存光学转换模块可以将从分析地点读 取的信息提供给生物存储盘驱动装置的光通信单元。
在根据本发明的生物存储盘中，内存光学转换模块可以将包括存储在半 导体存储器内的数字数据、音频信息或者图像信息的数字复制信息转换为光 学信号并且将该光学信号传送到生物存储盘驱动装置的光通信单元。
在根据本发明的生物存储盘中，内存光学转换模块可以从生物存储盘驱 动装置的光通信单元接收数字信息并且将该数字信息转换为电信号以记录 并且存储该数字信息在半导体存储器中。
根据本发明的生物存储盘还可以包括接收外部能量的能量供应工具。
在根据本发明的生物存储盘中，能量供应工具可以由电接触工具构建， 该电接触工具被设置在生物存储盘的中心以提供外部接触。
在根据本发明的生物存储盘中，能量供应工具可以是无线能量供应单 元。
在根据本发明的生物存储盘中，无线能量供应单元还可以包括设置在生 物存储盘上的感应线圈(induction coil)，其中通过外部磁场产生线圈和感应 线圈之间的电磁感应感生的电流供应能量。
在根据本发明的生物存储盘中，无线能量供应单元还可以包括设置在生 物存储盘上的感应线圈，其中在生物存储盘高速旋转期间通过至少一个外部 永久磁铁和感应线圈之间的电磁感应感生的电流提供能量。
在根据本发明的生物存储盘中，无线能量供应单元可以由设置在生物存 储盘上的太阳能电池构建。
根据本发明的生物存储盘还可以包括盘输入/输出单元，其提供用于将半 导体存储器的内容上传给外部数字信息存储装置(例如，PC)或者显示装置 (例如，TV或者LCD监视器)或者从外部数字信息存储装置或者显示装置 下载数字信息的界面。
在根据本发明的生物存储盘中，盘输入/输出单元可以具有USB(通用 串行总线，universal serial bus)通信协议、IEEE 1394通信协议或者因特网 通信协议。
根据本发明的生物存储盘还可以包括具有多媒体复制功能、多媒体存储 功能和多媒体连接功能的微控制器或者软件。
根据本发明的生物存储盘还可以包括扬声器和麦克风以便可以使存储 在半导体存储器内的音频信息内容转换为用于音频复制的模拟信号或者可 以使音频转换为数字音频信息并且将该数字音频信息存储在半导体存储器 中。
根据本发明的生物存储盘还可以包括图像传感器使得图像信息被存储 在半导体存储器内。
根据本发明的生物存储盘还可以包括LCD显示单元使得显示从半导体 存储器复制的图像信息。
在根据本发明的生物存储盘中，可以在盘体内设置数字多媒体广播 (digital multimedia broadcast)单元、TV/无线电接收器或者移动电话收发器， 使得生物存储盘能够执行DMB功能、TV/无线电接收功能、移动电话收发 器功能或者电算功能。
根据本发明的生物存储盘还可以包括镜子。
根据本发明的生物存储盘还可以包括能从远程控制器接收IR信号的IR 接收器。
根据本发明的生物存储盘还可以包括功能相关键垫(function-associated key pad)。
在根据本发明的生物存储盘中，键垫可以包括选自播放按钮(play button)、记录按钮(record button)、搜索按钮(search button)、前进按钮(forward button)、倒退按钮(reverse button)、停止按钮(stop button)、暂停按钮(pause button)、电源按钮(power button)、会话按钮(conversation button)、会话停止 按钮(conversation stop button)、菜单按钮(menu button)、数字键按钮(ten-key button)、照相开按钮(cameral on button)、TV开/关按钮(TV on/off button)、TV 频道向上/向下按钮(TV channel up/down button)、音量向上/向下按钮(volume up/down button)、记录按钮(recording button)和键盘按钮(keyboard button)的至 少一个。
在根据本发明的生物存储盘中，键垫还可以包括多功能按钮，其包括穿 梭变速(jog shuttle)按钮和四方向箭头按钮。
根据本发明的另一个方面，提供包括进一步设置在盘上的芯片上实验室 处理系统的生物存储盘，其中芯片上实验室处理系统包括：样本入口；腔室， 用于盛放缓冲液或者反应溶液；分析地点，其中生物材料被固定到基板上； 通道，流体通过该通道在腔室和分析地点之间流动；流体孔，用于连接通道； 以及阀，用于打开和关闭流体孔，并且其中阀设置有液体阀(liquid valve)， 其由在盘的向内方向弯曲的通道构建以便防止在生物存储盘高速旋转期间 的液体泄露。
在根据本发明的生物存储盘中，液体阀可以具有设置到阀的出口的V- 形通道。
根据本发明的另一个方面，提供包括进一步设置在该盘上的芯片上实验 室处理系统的生物存储盘，其中芯片上实验室处理系统包括：样本入口；腔 室，用于盛放缓冲液或者反应溶液；分析地点，其中生物材料被固定到基板 上；通道，流体通过该通道在腔室和分析地点之间流动；流体孔，用于连接 通道；以及阀，用于打开和关闭流体孔，并且其中生物存储盘还包括多个沿 盘的外圆周设置的多个狭缝(slot)。
在根据本发明的生物存储盘中，狭缝可以以各种狭缝尺寸或者间隔沿生 物存储盘的圆周被设置，使得其能够探测生物存储盘的旋转、旋转角以及旋 转数量。
在根据本发明的生物存储盘中，狭缝可以是开口或者反光器。
根据本发明的另一个方面，提供包括进一步设置在该盘上的芯片上实验 室处理系统的生物存储盘，其中芯片上实验室处理系统包括：样本入口；腔 室，用于盛放缓冲液或者反应溶液；分析地点，其中生物材料被固定到基板 上；通道，流体通过该通道在腔室和分析地点之间流动；流体孔，用于连接 通道；以及阀，用于打开和关闭流体孔，并且其中生物存储盘还包括用于盛 放液体材料和/或钢珠的ABS(自动平衡系统，auto balancing system)腔室 以便补偿生物存储盘旋转期间由于生物存储盘的偏心产生的颤动(warbling) 并且该ABS腔室是圆环形(donut-shaped)并沿生物存储盘的圆周被设置。
在根据本发明的生物存储盘中，ABS腔室可以用作垃圾(trash)腔室。
根据本发明的另一个方面，提供包括进一步设置在该盘上的芯片上实验 室处理系统的生物存储盘，其中芯片上实验室处理系统包括：样本入口；腔 室，用于盛放缓冲液或者反应溶液；分析地点，其中生物材料被固定到基板 上；通道，流体通过该通道在腔室和分析地点之间流动；流体孔，用于连接 通道；以及阀，用于打开和关闭流体孔，其中一个腔室为连接到样本入口的 制备腔室，其中生物存储盘还包括通过固定量通道被连接到制备腔室的过剩 腔室(excess chamber)，并且其中，制备腔室的多余的注入血液或者样本传 输到过剩腔室，使得在制备腔室中能够盛放固定量的血液或者样本。
在根据本发明的生物存储盘中，制备腔室还可以包括用来通知操作者最 小量的注入血液或样本的计量(gauge)或者程度指示工具(level indicating nmeans)。
在根据本发明的生物存储盘中，计量或者程度指示工具可以为刻画在制 备腔室上的固定量指示线。
在根据本发明的生物存储盘中，固定量指示线可以为刻画在制备腔室上 的黑线。
在根据本发明的生物存储盘中，超过固定量指示线的多余量的样本可以 在生物存储盘旋转期间被传输到过剩腔室。
在根据本发明的生物存储盘中，过剩腔室可以使固定量通道的程度 (level)与固定量指示线相匹配，使得超过固定量指示线的多余量的样本能 够通过固定量通道传输到过剩腔室。
在根据本发明的生物存储盘中，制备腔室可以为Z形腔室。
根据本发明的另一个方面，提供包括进一步设置在该盘上的芯片上实验 室处理系统的生物存储盘，其中芯片上实验室处理系统包括：样本入口；腔 室，用于盛放缓冲液或者反应溶液；分析地点，其中生物材料被固定到基板 上；通道，流体通过该通道在腔室和分析地点之间流动；流体孔，用于连接 通道；以及阀，用于打开和关闭流体孔，其中阀由设置在流体孔处的微珠、 设置在微珠上方的薄膜永久磁铁以及设置在微珠下方的活动永久磁铁构建， 其中阀加热器沿流体孔的圆周被进一步设置，使得阀打开期间微珠和流体孔 之间的表面张力能被热或者由热引起的空气膨胀去除。
在根据本发明的生物存储盘中，阀加热器可以包括埋设在流体孔的圆周 的线圈或者电阻以通过使电流流动穿过线圈或者电阻来产生热。
在根据本发明的生物存储盘中，阀加热器可以通过用激光束照射流体孔 的圆周产生热。
在根据本发明的生物存储盘中，阀加热器可以包括埋设在流体孔的圆周 的激光排列以通过开启激光排列产生热。
根据本发明的另一个方面，提供包括进一步设置在该盘上的芯片上实验 室处理系统的生物存储盘，其中芯片上实验室处理系统包括：样本入口；腔 室，用于盛放缓冲液或者反应溶液；分析地点，其中生物材料被固定到基板 上；通道，流体通过该通道在腔室和分析地点之间流动；流体孔，用于连接 通道；以及阀，用于打开和关闭流体孔，其中生物存储盘还包括除湿腔室 (dehumidification chamber)或者湿度感应腔室。
在根据本发明的生物存储盘中，除湿腔室可以容纳用于去除潮湿的除湿 剂，并且该除湿腔室可以设置有气孔。
在根据本发明的生物存储盘中，湿度感应腔室可以包括用于探测生物存 储盘之前是否暴露于湿气或者浸入到液体中的湿度指示卡。
在根据本发明的生物存储盘中，通道、阀以及腔室可以被设置并且被连 接成螺旋形使得当阀打开时，由于生物存储盘的旋转产生的离心力，流体能 易于通过流体孔被传输到相邻腔室。
在根据本发明的生物存储盘中，生物存储盘可以由上盘件、中间盘件以 及下盘件构建，其中多个通道、多个腔室以及多个流体孔仅被设置在中间盘 件上，并且其中上盘件和下盘件分别整体地贴附到中间盘件的上表面和下表 面。
在根据本发明的生物存储盘中，上盘件和下盘件可以为薄膜片。
优选地，上盘件和下盘件可以具有0.1mm～0.6mm的厚度，并且中间盘 件可以具有0.6mm～1.2mm的厚度。生物存储盘可以具有8cm、12cm或者 32cm的直径。
在根据本发明的生物存储盘中，可以通过利用光学测量单元、图像传感 器单元、电化学测量单元、阻抗测量单元、生物凹点探测单元、荧光探测单 元、放射探测单元、SPR(表面等离子共振，surface plasmon resonance)探 测单元或者QCM(石英晶体微量天平，quartz crystal microbalance)探测单元读 出分析地点。
在根据本发明的生物存储盘中，可以将分析地点沿生物存储盘的圆周设 置为排列。
在根据本发明的生物存储盘中，腔室可以在不同的部分中并联设置以便 实施用于多类型样本的单个项目分析、用于单类型样本的多个项目分析或者 用于多类型样本的多个项目分析。
在根据本发明的生物存储盘中，生物材料可以是选自DNA、低核苷酸 (oligonucleotide)、RNA、PNA、配合体(ligand)、受体(receptor)、抗原、抗 体、蛋白质以及生物材料的一个或者更多。生物材料具有用于与样本进行特 定结合的捕获探针的功能。
在根据本发明的生物存储盘中，生物材料可以是多种类型的肿瘤标记物 中的一种。
在根据本发明的生物存储盘中，肿瘤标记物可以是选自AFP、PSA、 CEA、CA19-9、CA125以及CA15-3的一个或者更多。
在根据本发明的生物存储盘中，分析地点还可以包括用来在生物存储盘 旋转期间干燥分析地点的内部以去除湿气的气孔。
在根据本发明的生物存储盘中，腔室还可以包括腔室排气孔(exhaust hole)、腔室入口、腔室孔或者ABS注入孔。
在根据本发明的生物存储盘中，腔室入口和腔室排气孔可以设置在腔室 的中心处。
在根据本发明的生物存储盘中，腔室可以包括通过使腔室入口和腔室排 气孔一体化而构建的腔室孔。
在根据本发明的生物存储盘中，腔室孔可以设置在腔室的中心处，腔室 孔周围的腔室高度可以大于腔室孔的高度。
在根据本发明的生物存储盘中，腔室入口、腔室排气孔、腔室孔或者 ABS注入孔可以通过采用粘附物(sticker)、CD标记物片(CD label sheet) 或者UV粘着剂(UV adhesive)被关闭。
在根据本发明的生物存储盘中，腔室排气孔可以通过用具有粘着力的粘 着工具(adhesive means)粘着钢珠而被关闭，并且腔室排气孔可以通过生 物存储盘旋转期间的离心力从粘着工具分离钢珠而被打开。
在根据本发明的生物存储盘中，粘着工具可以是双面垫层带(cushioned double-sided tape)或者橡胶涂敷垫层件(cushioned rubber-coated member)。
在根据本发明的生物存储盘中，钢珠可以具有三角锥形状或者帽子形状 使得钢珠的底部被扩大。
在根据本发明的生物存储盘中，粘着工具可以通过用垫层橡胶材料涂敷 腔室排气孔或者通过用垫层橡胶材料涂敷钢珠来构建。
在根据本发明的生物存储盘中，生物存储盘的上表面可以经历平板印刷 (offset printing)、丝网印刷(silk-screen printing)、粘附物粘附物印刷(sticker printing)或者CD标记物印刷(label printing)。
在根据本发明的生物存储盘中，与制备腔室或者分析地点相对应的部分 可以在平板印刷、丝网印刷、粘附物印刷或者CD标记物印刷中被透明地印 刷或者被暴露。
在根据本发明的生物存储盘中，腔室还可以包括用于混合腔室中的液体 材料的混合器腔室。
在根据本发明的生物存储盘中，混合器腔室可以包括：磁微珠，其被插 入或者容纳在混合器腔室中；磁铁，其被设置在混合器腔室的上部或下部以 将吸引力施加在磁微珠上，其中磁铁的迅速运动包括混合器腔室中磁微珠的 运动，使得液体材料能被混合。
在根据本发明的生物存储盘中，混合器腔室可以包括：磁微珠，其被插 入或者容纳在混合器腔室中；磁铁，其被设置在混合器腔室的上部或下部以 将吸引力施加在磁微珠上，其中，在磁铁不移动的状态下，生物存储盘的旋 转或者生物存储盘的向前和逆向旋转的重复导致由磁铁的吸引力造成的在 混合器腔室中的磁微珠的运动，使得可以混合液体材料。
在根据本发明的生物存储盘中，液体材料可以通过交替地使生物存储盘 顺时针和逆时针地旋转而被混合。
在根据本发明的生物存储盘中，液体材料可以通过交替地旋转和停止生 物存储盘而被混合。
在根据本发明的生物存储盘中，腔室可以包括：至少一个制备腔室，用 于制备的血清(血浆)或者抗原样本；至少一个缓冲腔室，用来临时地存储 或者由稀释溶液稀释血清(血浆)样本或者抗原样本；至少一个Ag-Ab反应 腔室，其具有用于与制备好的抗原样本进行Ag-Ab反应的捕获探针，该捕获 探针在衬底上被固定成排列；和/或至少一个垃圾腔室，用于收集产生在洗涤 过程中的污水。
在根据本发明的生物存储盘中，腔室可以包括：至少一个制备腔室，用 于制备DNA样本；至少一个DNA放大腔室，用于放大制备的DNA样本或 者实施其的聚合物链反应(PCR，polymer chain reation)放大；至少一个缓 冲腔室，用来临时地存储或者由稀释溶液稀释DNA样本；至少一个杂交 (hybridization)腔室，其具有用于与DNA样本进行杂交反应的分析-诊断 捕获探针，该分析-诊断捕获探针在衬底上被固定成排列；和/或至少一个垃 圾腔室，用于收集产生在洗涤过程中的污水。
在根据本发明的生物存储盘中，腔室可以与用于加热腔室的加热工具或 者激光产生单元集成从而调节腔室中DNA样本放大或者酶机制 (mechanism)的开-关。
在根据本发明的生物存储盘中，DNA放大腔室还可以包括冷却风孔 (cooling wind hole)，其用于在旋转冷却时期将生物存储盘旋转期间产生在 生物存储盘表面上的风供应到DNA放大腔室。
在根据本发明的生物存储盘中，腔室还可以包括用来存储用于洗涤工艺 的洗涤液的洗涤腔室。
在根据本发明的生物存储盘中，腔室还可以包括用于液体共轭溶液 (conjugate solution)的共轭腔室。
在根据本发明的生物存储盘中，存储在共轭腔室中的共轭溶液可以包括 多种类型共轭物的混合物，该多种类型共轭物的混合物具有与用于多同位素 (multi-isotope)分析的多种类型样本的特定结合。
在根据本发明的生物存储盘中，缓冲腔室可以存储与血清(血浆)样本、 抗原样本或者DNA样本结合以构成联合体的标记物粒子。
在根据本发明的生物存储盘中，标记物粒子可以为金粒子、胶乳(latex) 粒子、着色(coloring)粒子、荧光粒子、酶(或者酶连接抗体)或者放射 性同位素粒子。
在根据本发明的生物存储盘中，共轭溶液可以通过耦合着色粒子、荧光 粒子或者放射性同位素粒子被形成。
在根据本发明的生物存储盘中，着色粒子可以为金粒子、胶乳粒子或者 酶。
在根据本发明的生物存储盘中，缓冲腔室的标记物粒子可以为与着色粒 子耦合的液体共轭溶液。
在根据本发明的生物存储盘中，分析地点的衬底可以具有多孔表面。
在根据本发明的生物存储盘中，分析地点的衬底可以具有这样的表面， 该表面具有通过利用用于扩大表面区域的表面处理工具获得的大的表面区 域。
在根据本发明的生物存储盘中，表面处理工具可以是表面涂敷工具。
在根据本发明的生物存储盘中，具有大的表面区域的表面可以是具有微 凸起和微凹陷的表面。
在根据本发明的生物存储盘中，通过采用选自毛细通道(capillary channel)方法、亲水涂敷通道方法、流体抽运(fluid pumping)方法以及利 用泵加热器(pump heater)的空气热膨胀方法中的一种方法传输流体。
在根据本发明的生物存储盘中，泵加热器用激光束照亮样本的后部以产 生热使得由样本后部的空气膨胀引起样本在前进方向移动。
在根据本发明的生物存储盘中，由流体抽运方法实施的流体传输是通过 利用“抽运液体运动”或者压电装置的振动来传输流体。
在根据本发明的生物存储盘中，可以在盘的旋转停止时通过盘下方的活 动永久磁铁重复地实施相对于孔中心的快速接近和分开运动的“抽运液体运 动”来实施流体传输。例如，滑块上的永久磁铁相对于孔中心的快速接近和 分开运动的重复引起膜状(film-like)圆柱磁铁的上下运动。由于膜状圆柱 磁铁的上下运动，抽运力(pumping force)被产生并且施加于液体，使得流 体能够流动。由抽运力引起的流体运动被称为“抽运液体运动”。
采用压电装置的的抽运方法被本领域已知，例如名称为“Piezo-electric vibration pump”的US专利No.4,939,405。
在根据本发明的生物存储盘中，样本入口由薄入口覆盖物覆盖，并且其 中注射器针头(syringe needle)穿透入口覆盖物，使得血液或者样本通过注 射器针头被注入到制备腔室中。
在根据本发明的生物存储盘中，入口覆盖物由含乙烯基化合物制成。
在根据本发明的生物存储盘中，样本入口由至少一个毛细管(capillary tube)或者一束毛细管构建。
在根据本发明的生物存储盘中，通过由于生物存储盘旋转期间的离心力 将毛细管中的血液或者样本传输到制备腔室中来腾空毛细管。
在根据本发明的生物存储盘中，通过利用平板印刷、丝网印刷、粘附物 印刷或者CD标记物印刷，样本入口指示器被印刷在入口覆盖物的上表面上。
在根据本发明的生物存储盘中，样本入口指示器包括样本入口周围圆和 样本入口中心点。
在根据本发明的生物存储盘中，制备腔室盛放抗凝血酶(antithrombin)。
在根据本发明的生物存储盘中，阀由设置在流体孔处的微珠、设置在微 珠上方的薄膜永久磁铁以及设置在微珠下方的活动永久磁铁构建。
在根据本发明的生物存储盘中，活动永久磁铁被安装在设置在生物存储 盘下方的滑块上以在径向方向移动，其中活动永久磁铁由改变滑块位置的滑 块马达控制。
在根据本发明的生物存储盘中，阀的流体孔由微珠和设置在微珠上方的 薄膜永久磁铁之间的吸引力而关闭，其中阀的流体孔由微珠和设置在微珠下 方的活动永久磁铁之间的较强的吸引力而打开。
在根据本发明的生物存储盘中，微珠为薄膜圆柱磁铁或者磁铁球。
在根据本发明的生物存储盘中，微珠涂覆有例如，硅橡胶(silicon rubber) 的垫层橡胶(cushioned rubber)。
在根据本发明的生物存储盘中，流体孔的表面涂敷有例如，硅橡胶的垫 层橡胶。
在根据本发明的生物存储盘中，设置在微珠上方的薄膜永久磁铁被贴附 并且固定到上盘件的上部。
在根据本发明的生物存储盘中，在长时间运送或者存储期间或者未使用 期间，生物存储盘的所有的阀由微珠和设置在微珠上方的薄膜永久磁铁之间 的吸引力而关闭。
在根据本发明的生物存储盘中，磁性材料被用作设置在微珠上方的薄膜 永久磁铁的替代者。
在根据本发明的生物存储盘中，指示产品ID(身份证明，identification) 的条形码图案由反光镜序列或者开口或狭缝序列构建。
在根据本发明的生物存储盘中，没有设置致力于控制垃圾腔室的流入量 的流体速度的阀，并且垃圾腔室的腔室间隙被改变从而防止逆向流动。
在根据本发明的生物存储盘中，垃圾腔室中腔室间隙的改变通过在垃圾 腔室中使至少一个大腔室间隙部分与至少一个小腔室间隙部分结合被获得。
根据本发明的生物存储盘还可以包括在制造和装配生物存储盘的时候 用于生物存储盘的对准的参考孔。
在根据本发明的生物存储盘中，使分析地点与薄膜荧光探测单元结合。
在根据本发明的生物存储盘中，薄膜荧光探测单元通过堆叠衬底层、波 导层、金属膜和荧光传感器层被完成。
在根据本发明的生物存储盘中，衬底层包括用于实施与荧光标记生物材 料的特定结合的锚式捕获探针(anchored capture probe)。
在根据本发明的生物存储盘中，衬底层包括锚式多类型捕获探针的n×m 排列。0
在根据本发明的生物存储盘中，通过激发激光单元(excitation laser unit) 产生的激光束扫描顺次激发衬底层的n×m排列的元件荧光标记物并且通过 由荧光传感器层感应每个被激发的荧光标记物产生的荧光强度，衬底层的n ×m排列的元件被独立寻址并且被读出。
在根据本发明的生物存储盘中，薄膜荧光探测单元的荧光传感器层由用 于感应光强的光传感器构建。薄膜荧光探测单元还可以包括缓冲层。
在根据本发明的生物存储盘中，选自薄膜荧光探测单元的衬底层、波导 层、金属膜以及荧光传感器层中的至少一个形成为波状形状。波状形状层具 有在一个方向上收集荧光标记生物材料发射的荧光的功能，使得能探测少量 的荧光。
在根据本发明的生物存储盘中，分析地点是薄膜荧光探测单元的n×m 排列。
在根据本发明的生物存储盘中，通过激发激光单元(excitation laser unit) 产生的激光束的扫描顺次激发薄膜荧光探测单元的n×m排列的元件的荧光 标记物并且通过由荧光传感器层感应产生自每个被激发的荧光标记物的荧 光强度，薄膜荧光探测单元的n×m排列的元件被独立寻址并且被读出。
在根据本发明的生物存储盘中，薄膜荧光探测单元的衬底层为多孔膜。
在根据本发明的生物存储盘中，使分析地点与QCM(quartz crystal microbalance)探测单元结合。
用于利用QCM探测单元探测两个不同的生物分子之间的特定结合的技 术在本领域内被所知，例如，名称为“sensor having piezoelectric crystal for microgravimetric immunoassays”的US专利No.4,735,906。
在根据本发明的生物存储盘中，QCM探测单元由石英(quartz)件以及 被设置为彼此面对的重叠电极构建，石英件插设在重叠电极之间。
在根据本发明的生物存储盘中，QCM探测单元通过采用半导体制作工 艺由结晶硅以及被设置为彼此面对的重叠电极构建，且结晶硅插设在重叠电 极之间。
在根据本发明的生物存储盘中，在反应前测量的共振频率和反应后测量 的共振频率之间的差异以及由生物存储盘的高度旋转引起的分析地点的脱 水或者干燥的基础上搜索分析地点。
在根据本发明的生物存储盘中，QCM探测单元的重叠电极被设置为交 指(inter-digit)形状。
在根据本发明的生物存储盘中，分析地点通过利用包括光源和光学系统 的SPR(surface plasmon resonance)探测单元被读出。
SPR探测单元在本领域中被已知是用于通过测量分析地点的厚度或者 折射率的改变探测捕获探针的特定结合，例如，名称为“Optical surface plasmon sensor device”的US专利No.4,844,613。
在根据本发明的生物存储盘中，分析地点的衬底层通过在光栅(grating) 或者微棱镜(micro prism)的表面上涂敷金膜来构建。
在根据本发明的生物存储盘中，分析地点的衬底层由在生物存储盘的表 面上涂敷有金的槽图案来构建。
在根据本发明的生物存储盘中，每次开始读出分析地点时，SPR探测单 元实施在入射角θin的预定范围内的扫描以确定最佳入射角θopt，在其处分 析地点的参考点之间的光强对比度最大，并且在将样本引入到分析地点之 后，SPR探测单元用CCD或者CMOS照相机拍摄分析地点的2-维排列的光 强变化以获得实时(real-time)的SPR图像。
在根据本发明的生物存储盘中，每次开始读出分析地点时，SPR探测单 元实施在入射角θin的预定范围内的扫描以将该入射角θin固定为最佳入射 角θopt，在其处分析地点的参考点之间的光强对比度最大，并且通过将样本 引入到分析地点之后拍摄的反应后SPR图像与反应前SPR图像对比，SPR 探测单元获得SPR图像强度差。
在根据本发明的生物存储盘中，每次开始读出分析地点时，SPR探测单 元实施在入射角θin的预定范围内的扫描以将该入射角θin固定为最佳入射 角θopt，在其处分析地点的参考点之间的光强对比度最大，并且通过将样本 引入到分析地点之后以预定时间间隔拍摄的反应后SPR图像与反应前SPR 图像对比，SPR探测单元获得时变(time-varying)SPR图像强度差。
在根据本发明的生物存储盘中，每次开始读出分析地点时，SPR探测单 元实施在入射角θin的预定范围内的扫描以确定最佳入射角θopt，在其处分 析地点的参考点之间的光强对比度最大，并且在将样本引入到分析地点之 后，SPR探测单元测量分析地点的排列的每个元件的传感图(sensorgram)。
在根据本发明的生物存储盘中，在将样本引入到分析地点之后，SPR探 测单元在入射角θin的预定范围内(θmin≤θopt≤θmax)以预定时间间隔重复 扫描操作以测量分析地点的排列的每个元件的时变SPR角或者时变SPR角 改变。
在根据本发明的生物存储盘中，包括由SPR探测单元以预定时间间隔测 量的SPR图像强度差、传感图、SPR角以及SPR角改变的数据通过采用曲 线拟合或者内插被重构。
在根据本发明的生物存储盘中，通过生物存储盘的精确旋转、生物存储 盘停止时滑块211的径向运动、滑块211的方位角运动、光源的向前、向后、 向左以及向右的运动或者光源的倾斜度调整来实施SPR探测单元的入射角 θin扫描操作。
在根据本发明的生物存储盘中，用于入射角θin扫描操作的生物存储盘 的精确旋转由狭缝确定工具或者FG信号确定工具实施。
在根据本发明的生物存储盘中，通过移动其上安装光源的滑块来实施用 于入射角θin扫描操作的滑块的径向或者方位角运动。
在根据本发明的生物存储盘中，通过控制与安装在滑块上的光源相耦合 的电磁铁来实施光源的倾斜度调整或者光源的向前、向后、向左以及向右运 动。
在根据本发明的生物存储盘中，通过控制与安装在滑块上的光源相耦合 的形状记忆合金(shape memory alloy)来实施光源的倾斜度调整或者光源的 向前、向后、向左以及向右运动。
在根据本发明的生物存储盘中，通过控制压电装置与安装在滑块上的光 源相耦合来实施光源的倾斜度调整或者光源的向前、向后、向左以及向右运 动。
在根据本发明的生物存储盘中，光源由至少一个LED或者激光二极管 来构建。
在根据本发明的生物存储盘中，光源和光学系统被安装在滑块上。
在根据本发明的生物存储盘中，光学系统还包括：用来感应来自光源的 参考光的强度Ir的参考光传感器；用来感应分析地点的反射光的强度Is的 SPR光传感器；以及用来获得两个传感器的信号比率并且输出SPR感应信 号的驱动电路。
在根据本发明的生物存储盘中，光学系统还包括：用于从光源的光获得 平行光的准直器(collimator)；用于探测分析地点的反射光的透镜；用于取 出S-偏振组分和P-偏振组分的偏振光束分光器(polarizing beam splitter)；用 于感应两个偏振组分的两个SPR光传感器；以及用来获得两个传感器的信号 比率并且输出SPR感应信号的驱动电路。
在根据本发明的生物存储盘中，在反应前测量的SPR感应信号和反应后 测量的SPR感应信号之间的差异以及由生物存储盘的高度旋转引起的分析 地点的脱水或者干燥的基础上搜索分析地点。
在根据本发明的生物存储盘中，Ag-Ab反应腔室或者杂交腔室的衬底由 带(strip)或者多孔膜来构建。
在根据本发明的生物存储盘中，带还包括在其两端的吸收垫(absorbent pad)。
在根据本发明的生物存储盘中，带还包括在其两端的共轭垫(conjugate pad)以及吸收垫。
在根据本发明的生物存储盘中，通过将干的形态的共轭溶液贴附到共轭 垫上形成共轭垫。
在根据本发明的生物存储盘中，共轭物与着色粒子、荧光粒子或者放射 性同位素粒子相耦合。
在根据本发明的生物存储盘中，着色粒子是金、胶乳粒子或者酶。
在根据本发明的生物存储盘中，共轭垫的共轭物与从制备腔室制备的血 浆样本、抗原样本、DNA样本相耦合以构成联合体(complex)，并且在此 之后，形成与在分析地点上的捕获探针的特定结合。
在根据本发明的生物存储盘中，分析地点的衬底层被构建为点(spotting) 排列或者多线形(multi-lined form)，在其中具有与联合体的特定结合的多个 捕获探针被布置或者被对准。
在根据本发明的生物存储盘中，带还包括在其两端的共轭垫和吸收垫以 及样本垫或者预过滤(pre-filtration)垫。
在根据本发明的生物存储盘中，分析地点的衬底层由至少一个试验线 (test line)、至少一个参考线以及至少一个控制线构建、由至少一个试验点、 至少一个参考点以及至少一个控制点构建或者由至少一个试验点、至少一个 参考线以及至少一个控制线构建。
在根据本发明的生物存储盘中，通过将与样本的结合反应的强度设定为 接近截止值来获得参考线或者参考点从而易于确定负反应或者正反应。
在根据本发明的生物存储盘中，参考线的数量或者参考点的数量被设定 到两个或者更多从而容易通过采用内插来确定负反应或者正反应，并且在此 之后，设定结合反应的强度。
在根据本发明的生物存储盘中，在荧光粒子的荧光强度、着色粒子的着 色强度、放射强度、电化学反应中电信号的改变、SPR角的改变、SPR图像 强度差异或者QCM探测单元的共振频率中的改变Δf的基础上，获得捕获 探针和联合体之间的特定结合反应的强度。
在根据本发明的生物存储盘中，负反应或者正反应的确定在试验线和参 考线之间的特定结合反应的强度差异、试验点和参考点之间的特定结合反应 的强度差异或者试验点和参考线之间的特定结合反应的强度差异的基础上 被实施。
在根据本发明的生物存储盘中，用肉眼(unaided eye)或者辅助眼(aided eye)通过在生物存储盘上的上(前)表面或者下(后)表面上的孔来观察 分析地点中的反应结果。
在根据本发明的生物存储盘中，通过调整Ag-Ab反应的引入时间以及调 整用于Ag-Ab反应腔室的洗涤工艺或者干燥工艺的时间间隔来实施Ag-Ab 反应的结果的定量分析或者定性分析。
在根据本发明的生物存储盘中，通过调整杂交反应的引入时间以及调整 用于杂交反应腔室的洗涤工艺或者干燥工艺的时间间隔来实施杂交反应的 结果的定量分析或者定性分析。
在根据本发明的生物存储盘中，生物存储盘被用作容纳在卡座中的卡座 型(cartridge-type)生物存储盘。
在根据本发明的生物存储盘中，卡座型生物存储盘还包括设置在盘孔的 中心帽状物从而容易接合以及安装在转盘(turntable)上。
在根据本发明的生物存储盘中，卡座型生物存储盘还包括：卡座柄 (cartridge grip)以及孔，设置在生物存储盘驱动装置的盘上的突出物将被 插入其中。
在根据本发明的生物存储盘中，通过在卡座的上覆盖物和下覆盖物之间 插设具有中心帽状物的生物存储盘以及按压上覆盖物和下覆盖物来装配卡 座型生物存储盘。
在根据本发明的生物存储盘中，用于暴露样本入口指示器的中心孔形成 在上覆盖物的中心处。
在根据本发明的生物存储盘中，下覆盖物包括开口。
在根据本发明的生物存储盘中，卡座柄(cartidge grip)印刷有指示产品 ID的条形码图案。
在根据本发明的生物存储盘中，卡座的上覆盖物为透明覆盖物。
在根据本发明的生物存储盘中，生物存储盘与链(necklace)或者腕带 (wristlet)连接。
在根据本发明的生物存储盘中，生物存储盘被容纳在链型或者腕带型卡 座中。
在根据本发明的生物存储盘中，链型或者腕带型卡座设置有接收用于向 生物存储盘供应能量的太阳能电池或者电池的一部分。
根据本发明的一个方面，提供的生物存储盘驱动装置包括：根据本发 明的生物存储盘；用于使生物存储盘旋转的主轴马达；其上安装活动永久磁 铁以及用于读出分析地点的至少一个探测单元的滑块，其中探测单元选自光 学测量单元、图像传感器单元、电化学测量单元、阻抗测量单元、生物凹点 探测单元、荧光探测单元、放射探测单元、SPR探测单元以及QCM；用于 控制滑块运动的滑块马达；用于控制上述组件的中央控制器；以及用于支撑 生物存储盘驱动装置的主体。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，滑块设置有生物光学拾取模块 (optical pickup module)，其包括用于读分析地点的探测单元、活动永久磁 铁以及包括CD读出器或者DVD读出器的光学拾取装置。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，中央控制器实施：(i)控制主 轴马达以使生物存储盘旋转或者停止；(ii)控制滑块马达以移动设置在滑块 上的探测单元；(iii)控制生物存储盘的阀的打开和关闭以移动活动永久磁 铁；以及(iv)确定当前装载在生物存储盘驱动装置上的是包括CD、CD-R、 游戏CD及DVD的光盘和生物存储盘中的哪个；其中(v)如果光盘被装载 在生物存储盘驱动装置上，中央控制器实施这样的光盘的操作，该操作包括 将通过采用光学拾取装置从光盘读出的内容传送到存储单元或者输入/输出 单元111、把将要写入的内容传送到光学拾取装置或者将读/写控制信号传送 到该些组件；其中(vi)如果生物盘被装载在生物存储盘驱动装置上，中央 控制器实施用于控制芯片上实验室处理的操作；并且其中(vii)如果存储盘 被装载在生物存储盘驱动装置上，中央控制器实施控制存储在半导体存储器 中的内容的读出或者将内容写入在半导体存储器中。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，光学拾取装置或者生物光学拾 取模块读出在生物存储盘的特定位置处的槽图案、数据图案或者条形码图案 以使中央控制器可以确定当前装载在生物存储盘驱动装置上的是生物盘、存 储盘以及光盘中的哪个。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，还包括用于将存储IC卡插入 到生物存储盘驱动装置中的存储IC卡槽。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，存储IC卡存储个人保密信息 (personal encryption information)或者分析地点的反应结果和历史。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，个人保密认证通过将存储IC 卡插入到存储IC卡插槽中完成，使得生物存储盘驱动装置能够运行。
根据本发明的另一个方面，提供的生物存储盘驱动装置包括：根据本发 明的存储盘；用于装载存储盘的分离/贴附工具以及安装工具；用于给存储盘 上的内存光学转换模块(memory optical conversion module)提供光学界面的 光通信单元；用于控制存储盘的存储盘控制器；以及被设计为折叠型(folding type)的数字书主体。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，数字书还包括扬声器和麦克风 以便转换和复制存储在半导体存储器中的音频内容或者将音频转换为数字 音频内容并且将该数字音频内容存储在半导体存储器中。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，数字书还包括图像传感器以便 捕获和存储图像内容在半导体存储器中。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，数字书还包括LCD显示单元 以便显示从半导体存储器复制的图像内容。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，数字书还包括在数字书主体中 的数字多媒体广播(digital multimedia broadcast)接收器、TV/无线电接收器、 移动电话收发器以便执行数字多媒体广播功能、TV/无线电接收功能、移动 电话收发功能或者电子计算功能。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，数字书还包括镜子。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，数字书还包括IR接收器。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，数字书还包括与数字书功能相 关的键垫(key pad)。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，数字书的键垫可以包括选自播 放按钮、记录按钮、搜索按钮、前进按钮、倒退按钮、停止按钮、暂停按钮、 电源按钮、会话按钮、会话停止按钮、菜单按钮、数字键按钮、照相开按钮、 TV开/关按钮、TV频道向上/向下按钮、音量向上/向下按钮、记录按钮以及 键盘按钮的至少一个。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，数字书还包括在数字书主体中 的多个半导体存储器。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，数字书的键垫还包括多功能按 钮(multi-function button)，其包括穿梭变速(jog shuttle)按钮和四方向箭头 按钮。
在根据权利要求182的生物存储盘驱动装置中，还包括盘输入/输出单 元，其为将生物存储盘100b的内容上传到外部数字信息存储装置(例如， PC)或者显示装置(例如，TV或者LCD监视器)或者为从外部数字信息 存储装置或者显示装置下载数字信息提供界面。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，为分离/贴附工具以及安装工具 设置参考突出物，在顶部装载(top-loading)存储盘的时候，该参考突出物与 存储盘的参考孔结合以实施光通信单元与内存光学转换模块之间的光学对 准。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，通过利用数字书的按钮存储盘 的内容被复制、编辑或者存储。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，将根据本发明的生物存储盘驱 动装置引入数字书主体中，使得生物盘被顶部装载(top-loaded)在分离/贴 附工具上以实施核酸杂交分析功能、免疫分析功能或者远程诊断功能。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，图像传感器单元还包括用于照 亮分析地点的反射镜，使得反射图像被图像传感器捕获。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，图像传感器单元还包括至少一 个用于照明的发光二极管(LED，light emitting diode)。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，在图像传感器单元捕获分析地 点的图像之前实施用于图像传感器单元和分析地点之间的光学对准的分析 地点搜索过程。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，用于光学对准的永久磁铁被设 置在生物存储盘上。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，还包括狭缝探测工具或者FG 信号确定工具。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，通过利用从反光器(optical reflector)反射的光或者通过开口透射的光来构建狭缝探测工具。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，利用反射光的狭缝探测工具由 反光器和光学拾取装置的透射件以及接收件构建。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，狭缝探测工具通过利用反射光 读出生物存储盘的指示产品ID的条形码图案。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，生物存储盘的旋转、旋转角以 及旋转数量由狭缝探测工具或者FG信号确定工具探测使得方位角方向阀搜 索操作、内存光学转换模块搜索过程或者分析地点搜索过程被实施。
在Mitsubushi semiconductor M63022FP(主轴马达以及5ch激励驱动器 (actuator driver))的记录表中很好地说明了FG信号。FG信号是在主轴马 达的霍尔传感器中被同步的脉冲信号。FG信号确定工具可以通过测量和分 析中央控制器中的脉冲数量探测生物存储盘的旋转、旋转角以及旋转数量。 因此，狭缝探测工具或者FG信号确定工具可以增加方位角换向阀搜索操作 的速度和精度。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，分析地点的结合反应的强度差 异可以通过分析由图像传感器单元捕获的图像信息来获得。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，中央控制器增强由图像传感器 单元捕获的参考线(或者参考点)以及试验线(或者试验点)的图像信息以 计算分析地点的结合反应的强度的差异值并且在显示装置上显示该值或者 指定等级(grade-designated)的结果或者在显示装置上显示增强的图像信息。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，中央控制器增强由图像传感器 单元捕获的参考线(或者参考点)以及试验线(或者试验点)的图像信息以 计算结合反应的强度之间的差异值，并且远程传送该值、指定等级的结果或 者增强的图像信息。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，通过调整暗度(darkness)、亮 度(lightness)或者对比度(contrast)来增强参考线(或者参考点)以及试 验线(或者试验点)的图像信息。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，还包括光源，其包括用于向生 物存储盘上的太阳能电池供应光的辉光灯(glow lamp)。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，还包括无线能量供应单元，其 用于激励生物存储盘上的感应线圈以产生并且存储足够的电在生物存储盘 上的电容器里。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，还包括光源，该光源包括用于 调整腔室中的DNA放大或者酶机制的辉光灯、激光产生单元或者加热工具。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，其中生物存储盘被高速旋转以 冷却生物存储盘的腔室的旋转冷却操作被实施以便调整酶机制的DNA放 大。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，还包括非接触(non-contact) 界面，其用于使生物存储盘驱动装置可以接收利用电化学探测单元、阻抗测 量单元、荧光探测单元、放射探测单元、SPR探测单元以及QCM探测单元 读出分析地点的结果或者半导体存储器的内容。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，非接触界面是生物存储盘驱动 装置上的光通信单元和生物存储盘驱动装置上的内存光学转换模块之间的 光学界面。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，光通信单元由生物存储盘驱动 装置的光学拾取装置构建。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，还包括用于读出包括音频CD、 CD-R、游戏CD以及DVD的光盘的光学拾取装置。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，还包括：
光学拾取装置，用于读出光盘(例如，音频CD、CD-R、游戏CD以及 DVD)；以及
生物光学拾取模块，包括用于为生物存储盘上的内存光学转换模块提供 光学界面的光通信单元。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，生物光学拾取模块还包括激光 产生单元、激发激光单元、狭缝探测工具或者图像传感器单元。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，图像传感器单元读出生物存储 盘的指示产品ID的条形码图案。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，生物光学拾取模块和活动永久 磁铁被设置在滑块上使得通过控制滑块马达控制其位置。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，还包括用于通过远程通信网络 向外部计算机提供读取分析地点的结果或者接收来自计算机的控制命令的 输入/输出单元。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，输入/输出单元具有USB(通 用串行总线，universal serial bus)通信协议、IEEE 1394通信协议、AIAPI 通信协议、SCSI通信协议或者因特网通信协议。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，生物存储盘驱动装置通过SCSI 通信协议输入/输出单元与PC连接。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，在读出半导体存储器中的内容 或者将数字信息写入半导体存储器的时刻之前，实施用于光通信单元和内存 光学转换模块之间的光学对准的内存光学转换模块搜索过程。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，用于光通信单元和内存光学转 换模块之间的光学对准的永久磁铁被设置在生物存储盘上。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，在读半导体存储器的时候，光 通信单元起光学接收器的作用并且内存光学转换模块起光学传送器的作用， 并且其中，在将数字信息写入半导体存储器的时候，光通信单元起光学接收 器的作用并且内存光学转换模块起光学传送器的作用。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，包括激发激光单元的生物光学 拾取模块通过在分析地点读取过程中重复滑块的径向运动和生物存储盘的 旋转而在分析地点上实施2-维激光扫描操作使得分析地点的二维排列的2- 维读取信息被探测单元获得。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，在生物存储盘旋转期间，分析 地点的排列的元件由激发激光单元空间寻址，其中结合反应的强度由与元件 相对应的探测单元读出，并且其中由内存光学转换模块将读取结果转换为光 学信号并且将其传送到光通信单元。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，分析地点的排列的元件被半导 体激光器激发，该半导体激光器被集成在生物存储盘上以便与元件相对应， 其中与结合反应的强度成比例的电信号由与元件相对应的探测单元探测并 且将其传送到内存光学转换模块，并且其中内存光学转换模块将电信号转换 为光学信号并且将分析地点的读取的结果传送到光通信单元。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，图像传感器单元捕获湿度感应 腔室的图像并且将湿度感应腔室捕获的图像存储在存储单元中。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，中央控制器分析湿度感应腔室 的图像，并且其中，如果确定生物存储盘被暴露于湿气，那么中央控制器便 (i)通知使用者该事实；(ii)将该事实作为历史管理项目与时间信息和生 物存储盘产品ID一起记录在存储单元中；或者(iii)通过输入/输出单元将 该事实传送到生物存储盘的售后服务(after-service)中心。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，用于支撑生物存储盘驱动装置 的主体使生物存储盘可以被顶部装载(top-loaded)、前面装载(front-loaded)、 侧面装载(side-loaded)或后面装载(back-loaded)。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，生物存储盘装配有个人计算机 的主体。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，还包括显示单元，其显示生物 存储盘驱动装置的操作状态、类型为光盘、生物盘或者存储盘的装载盘的类 型以及生物存储盘的读取或者诊断结果。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，显示单元是LCD监视器、LCD TV或者LED显示装置。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，个人计算机的主体为使用者提 供与装载盘的类型相对应的GUI(图形用户界面，graphic user interface)，装 载盘的类型为光盘、生物盘或者存储盘。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，生物存储盘驱动装置的体集成 有用于同时装载多个生物存储盘的多个生物存储盘驱动装置。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，集成有多个生物存储盘驱动装 置的生物存储盘驱动装置还包括用于为控制多个生物存储盘驱动装置的计 算机或者外部装置提供界面的输入/输出端口。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，输入/输出端口具有USB(通 用串行总线，universal serial bus)通信协议、IEEE 1394通信协议、ATAPI 通信协议或者因特网通信协议。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，生物存储盘驱动装置的主体被 构建为结合物型(combo type)或者其中两个平台被设置有生物存储盘驱动 装置的双平台型(double-deck-type)。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，生物存储盘驱动装置集成有包 括LCD TV、PDP TV或者CRT TV的TV。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，TV设置有因特网输入/输出单 元使得将由生物存储盘驱动装置实施的生物存储盘的读取或者诊断的结果 传送给医生从而实施远程诊断。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，TV显示生物存储盘驱动装置 的运行状态、类型为光盘、生物盘或者存储盘的装载盘的类型以及生物存储 盘的读取或者诊断的结果。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，TV为使用者提供与装载盘的 类型相对应的GUI(图形用户界面，graphic user interface)，装载盘的类型为 光盘、生物盘或者存储盘。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，通过采用远程控制器控制TV 以便为使用者提供与类型是光盘(CD、DVD等)、生物盘或者存储盘的装 载盘的类型相对应的GUI。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，TV还包括信使，该信使通过 电子邮件(e-mail)或者TV屏幕上的窗口周期性地通知使用者周期的试验 或者诊断的时间，以便容易实施后续管理(follow-up management)。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，安装在个人计算机的主体上的 生物存储盘驱动装置具有HDD(hard disc drive，硬盘驱动器)的功能，其 读取存储在生物存储盘上的半导体存储器中的数据、将该数据传送到个人计 算机的主体、接收来自个人计算机的主体的数据以及将该数据存储在生物存 储盘上的半导体存储器中。
根据本发明的另一个方面，提供采用根据本发明的生物存储盘驱动装置 的分析方法。其包括：将生物存储盘装载在生物存储盘驱动装置上；读出生 物存储盘的产品ID；根据与读取的产品ID相对应的控制协议驱动生物存储 盘；如果读取的产品ID是生物盘的产品ID，则根据产品ID通过利用分析 地点的位置信息以及排列信息分析分析地点；显示分析地点的诊断和分析结 果。
在根据本发明的分析方法中，还包括步骤：分析在捕获探针和样本反应 之后获得的分析地点的图像；实施负反应或正反应的确定、潜在危险组的存 在(presence)或者根据结合反应的强度的值；以及输出分析的结果。
在根据本发明的分析方法中，还包括步骤：如果读产品ID为生物存储 盘，
则根据与读取的产品ID相对应的控制协议读取存储在生物存储盘上的 半导体存储器中的数字数据以复制该数字数据；通过内存光学转换模块和光 通信单元之间的光学界面将复制的数字数据传送到生物存储盘驱动装置；以 及将传送的数字数据输出到音频设备、包括LCD TV、PDP TV和CRT TV 的显示装置或者其他存储介质(storage media)。
在根据本发明的分析方法中，还包括步骤：如果读产品ID为生物存储 盘，则根据与读取的产品ID相对应的控制协议，从生物存储盘上的半导体 存储器读取数字数据或者将数字数据写入半导体存储器；通过内存光学转换 模块和光通信单元之间的光学界面将读取的数字数据传送到生物存储盘驱 动装置；以及通过内存光学转换模块和光通信单元之间的光学界面把将要写 入的数字数据传送到半导体存储器。
在根据本发明的分析方法中，还包括步骤：如果包括CD以及DVD的 光盘被装载在生物存储盘驱动装置上，则通过利用光学拾取装置复制或者读 取光盘。
在根据本发明的分析方法中，还包括信使步骤：通过电子邮件(e-mail)、 电话、或者个人计算机监视器上的窗口或者移动电话定期地通知使用者周期 的试验或者诊断的时间以便容易实施后续管理(follow-up management)。
在根据本发明的分析方法中，还包括访问服务步骤(visiting service step)，其中与生物存储盘相关联的人员定期地访问生物存储盘的使用者以通 知该使用者周期的试验或者诊断的时间或者提供诊断或者医学建议以便容 易实施后续管理。
在根据本发明的分析方法中，其中访问服务步骤包括取走或者收集用过 的生物存储盘的服务步骤。
根据本发明的另一个方面，提供采用根据本发明的生物存储盘驱动装置 的分析方法，其包括：从血液、细胞或者RNA制备DNA样本的制备步骤； 放大制备的DNA样本的DNA放大步骤；实施由DNA放大获得的DNA与 排列在分析地点(杂交腔室)上的捕获探针的杂交反应的杂交步骤；以及
通过利用光学测量单元、电化学测量单元、阻抗测量单元、图像传感器 单元、生物凹点探测单元、荧光探测单元、放射探测单元、QCM探测单元 或者SPR探测单元读取分析地点的分析地点读取步骤。
根据本发明的另一个方面，提供采用根据本发明的生物存储盘驱动装置 的分析方法，其包括：从血液或者细胞制备DNA或者RNA；放大DNA； 在杂交腔室中实施DNA的杂交反应；以及将洗涤溶液传输到杂交腔室并且 用洗涤溶液洗涤杂交腔室。
在根据本发明的分析方法中，在DNA和RNA的分离中，在利用溶解缓 冲器(lysis buffer)的化学工艺之后，生物存储盘被高速旋转，使得通过利 用离心力将DNA和RNA从样本分离。
在根据本发明的分析方法中，还包括用标记物标记DNA的标记步骤。
在根据本发明的分析方法中，还包括步骤：读取在杂交腔室中的反应的 结果；在内存光学转换模块中将反应的结果转换为光学信号；以及将该光学 信号传送到光通信单元。
在根据本发明的分析方法中，在DNA放大的步骤中，通过高速旋转加 热以及冷却生物存储盘或者通过重复这种加热以及冷却来放大DNA。
根据本发明的另一个方面，提供采用根据本发明的生物存储盘驱动装置 的分析方法，其包括步骤：通过利用生物存储盘高速旋转的离心分离分离血 清(血浆)或者抗原；将抗原传输到分析地点(Ag-Ab反应腔室)；实施培 育(incubation)以便活化抗原与捕获探针(免疫探针)的Ag-Ab反应；将 洗涤溶液传输到分析腔室并且用洗涤溶液洗涤分析腔室。
根据本发明的另一个方面，提供采用根据本发明的生物存储盘驱动装置 的分析方法，其包括步骤：通过利用生物存储盘高速旋转的离心分离分离血 清(血浆)或者抗原；抗原与标记物反应并且实施培育以便形成标记物-Ag 联合体；将标记物-Ag联合体传输到分析地点(Ag-Ab反应腔室)；实施培 育以便活化标记物-Ag联合体与捕获探针(免疫探针)的Ag-Ab反应；以及 将洗涤溶液传输到分析腔室并且用洗涤溶液洗涤分析腔室。
根据本发明的另一个方面，提供采用根据本发明的生物存储盘驱动装置 的分析方法，其包括步骤：将血清(血浆)传输到Ag-Ab反应腔室(分析地 点)并且实施Ag-Ab反应；以及将洗涤溶液传输到Ag-Ab反应腔室并且用洗 涤溶液洗涤Ag-Ab反应腔室。
在根据本发明的分析方法中，通过生物存储盘高速旋转的离心分离将血 清(血浆)从样本分离。
在根据本发明的分析方法中，还包括步骤：在Ag-Ab反应之前或者之后 将共轭溶液传输到Ag-Ab反应腔室。
在根据本发明的分析方法中，还包括步骤：通过利用光学测量单元、电 化学测量单元、阻抗测量单元、图像传感器单元、生物凹点探测单元、荧光 探测单元、放射探测单元、QCM探测单元或者SPR探测单元读取分析地点 中的Ag-Ab反应的结果。
在根据本发明的分析方法中，还包括步骤：通过涂敷有亲水材料的通道 传输流体。
在根据本发明的分析方法中，还包括步骤：通过生物存储盘高度旋转的 离心力干燥分析地点。
在根据本发明的分析方法中，还包括步骤：读取Ag-Ab反应腔室中的反 应的结果；通过内存光学转换模块将反应结果转换为光学信号；以及将该光 学信号传送到光通信单元。
在根据本发明的分析方法中，还包括步骤：用肉眼观察Ag-Ab反应腔室 或者杂交腔室中的反应的结果。
根据本发明的另一个方面，提供采用根据本发明的生物存储盘驱动装置 的分析方法，其包括步骤：由生物存储盘的使用者通过血液取样工具取样血 液并且通过样本入口将血液注入制备腔室以将血液存储在制备腔室中；将生 物存储盘装载到生物存储盘驱动装置上并且通过生物存储盘高速旋转的离 心分离在制备腔室中将血清(或者血浆)和血液凝块从血液分离；打开阀以 将分离的血清(或者血浆)传输到缓冲腔室并且用稀释溶液稀释血清(或者 血浆)；停止生物存储盘并且打开阀以通过涂敷有亲水材料的V-形通道传输 存储在缓冲腔室中的稀释的血清(或者血浆)；当血清(或者血浆)被传输 到达带的样本垫，也就是，V-形通道的一端时，通过利用阀的流体抽运传输 (fluid pumping transferring)将血清(或者血浆)滴落在带的样本垫上；由 于带的多孔性，通过毛细管现象扩散滴落的血清(或者血浆)以在血清(或 者血浆)扩散期间进行血清(或者血浆)与带上的捕获探针的特定的反应； 通过高度旋转生物存储盘干燥带；打开阀以通过涂敷有亲水材料的V-形通道 传输存储在洗涤腔室中的洗涤溶液；当洗涤溶液被传输到达带的样本垫，也 就是，V-形通道的一端时，通过利用阀的流体抽运传输将洗涤溶液滴落在带 的样本垫上；由于带的多孔性，通过毛细管现象扩散滴落的洗涤溶液以在洗 涤溶液扩散期间从带的表面去除没有特定反应的组分；通过高度旋转生物存 储盘干燥带；以及通过利用光学测量单元、电化学测量单元、阻抗测量单元、 图像传感器单元、生物凹点探测单元、荧光探测单元、放射探测单元、QCM 探测单元或者SPR探测单元读取带上的反应的结果。
在根据本发明的分析方法中，还包括步骤：在计算机监视器上显示根据 反应结果的诊断结果以及处方；通过因特网自动或者手动地与医生连接以将 诊断结果和调查单(questionnaire sheet)远程传送给医生；患者等待医生的 处方。
附图说明
通过与附图相结合的下面的详细说明，本发明的上述和其他的目的、特 征以及优点将更加清楚易懂，其中：
图1A和1B为图解具有利用在流体孔内设置的薄膜圆柱磁铁的薄膜阀 器件的生物盘的实施例的截面图；
图1C和1D为图解具有利用在流体孔内设置的微珠的薄膜阀器件的生 物盘的另一个实施例的截面图；
图1E为图解利用上述实施例中的微珠的薄膜阀器件的流体孔的局部放 大截面图；
图1F和1G为图解具有利用在流体孔内设置的微珠的薄膜阀器件和埋设 在中间盘件中的阀加热器的生物盘的又一个实施例的截面图，该阀加热器可 以去除微珠和流体之间的表面张力以易于打开流体孔；
图2A和2B为图解其中集成了芯片上实验室处理系统的生物盘和控制 该生物盘的生物存储盘驱动装置的实施例的视图。
图2C为图解其上设置BOPM和活动永久磁铁的滑块的实施例的平面 图；
图2D为图解用于探测分析地点的图像传感器单元的截面图；
图2E为图解其上设置图2D的图像传感器单元的滑块的平面图；
图3A到3C为图解其上集成多个半导体存储器的生物存储盘的实施例 的示意性透视图；
图3D为图解具有盘输入/输出单元的生物存储盘和通过盘输入/输出单 元被连接的PC的示意图；
图3E为图解具有盘输入/输出单元的生物存储盘和通过盘输入/输出单 元被连接的各种外部数字信息存储装置的示意图；
图3F为图解生物存储盘的系统框图；
图3G为图解光通信单元和内存光学转换模块之间的光学对准的实例的 视图；
图3H为图解设置有滑块的生物存储盘驱动装置的实施例的示意性框 图；
图3I为图解与根据本发明实施例的生物存储盘悬挂的链的视图；
图3J为图解与根据本发明实施例的存储盘悬挂的腕带(wristlet)的视 图；
图3K到3M图解数字书的实施例；
图4A为图解液体自动平衡系统(ABS，automatic balancing system)腔 室的实施例的视图；
图4B到4F为图解制备腔室和过剩腔室的实施例的视图；
图4G到4H为图解样本入口的实施例的视图；
图4I和4J为图解其中沿生物存储盘的圆周设置多个狭缝的生物存储盘 的实施例的视图；
图4K到4M为图解液体阀的实施例的视图；
图5A为图解荧光探测单元(fluorescence detecting unit)的实施例的视 图；
图5B为图解由荧光探测单元执行的分析地点读取方法的实施例的视 图；
图5C到5E为图解其中集成多个荧光探测单元的分析地点的实施例的视 图；
图6A到6C为图解QCM探测单元的实施例的视图；
图7A和7B为图解表面等离子共振(SPR，surface plasmon resonance) 探测单元的实施例的视图；
图7C和7D为图解用于SPR探测单元的光学系统的实施例的视图；
图8A到8D为图解在其中多类型的肿瘤标记物被固定到多孔膜上的带 (strip)的实施例的视图；
图9A为图解腔室排气孔和腔室入口的实施例的视图；
图9B为图解腔室孔的实施例的视图；
图9C和9D为图解其中通过采用钢球封闭腔室排气孔或者腔室孔并且 之后，在使用其的时候自动打开的实施例的视图；
图9E为图解粘着工具的实施例的视图；
图9F为图解钢球的各种形状的实施例的视图；
图9G为图解生物存储盘的上印刷表面的实施例的视图；
图9H为图解生物存储盘的除湿(dehumidifying)腔室和湿度感应腔室 的实施例的视图；
图9I和9J为图解生物存储盘的垃圾腔室的实施例的视图；
图9K为图解设置在生物盘的分析地点中的带的实施例的视图；
图10A为图解生物存储盘驱动装置的外观(outer appearance)的实施例 的视图；
图10B为图解具有能够同时装载多个生物存储盘的多个生物存储盘驱 动装置的生物存储盘驱动装置组件的实施例的视图；
图10C为图解双平台型(double-deck-type)生物存储盘驱动装置的实施 例的视图；
图10D为图解与TV结合的生物存储盘驱动装置的实施例的视图；
图11A和11B为图解容纳在卡盒(cartrifge)中的生物存储盘的外观的 实施例的视图；
图11C和11E为图解卡盒型(cartridge-type)生物存储盘的实施例的视 图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图对本发明的实施例进行详细描述。
在实施例中，其上仅设置芯片上实验室处理系统的盘被称为生物盘；其 上仅设置半导体存储器的盘被称为存储盘；以及该生物盘和该存储盘被共同 称为生物存储盘。
在用于控制根据本发明的生物盘上的流体流动或流体流动速率的阀中， 通过采用设置在生物盘的流体孔(fluid hole)中的微珠(micro bead)打开和关 闭通道，其中微珠由设置在生物盘上部分的永久磁铁和设置生物盘下部分的 活动永久磁铁之间的力移动。阀的构造和运转在前述的以前的专利申请中很 好地被公开。
图1A和1B为图解具有采用设置在流体孔10内的薄膜圆柱磁铁 (thin-film cylindrical magnet)70a的薄膜阀器件的生物盘100a实施例的截面 图。
生物盘100a包括上盘件(upper disc member)1、中间盘件2以及下盘 件3。在该些件的注压工艺(injection pressing process)中，流体可以穿过其 在盘表面流动的多个通道、用于存储缓冲溶液的多个腔室以及用于连接通道 的多个流体孔被形成。该些件贴附到其上以构成生物盘100a的一主体(one body)。
图1A图解流体孔10由薄膜圆柱磁铁70a关闭从而使通道16a不连通的 情况。图1B图解打开流体孔10使得通道16a连通的情况。如图1A中显示， 为了通过关闭流体孔10使通道16a不连通，活动永久磁铁5a首先从流体孔 10的中心分离，并且由于上永久磁铁4a的吸引力薄膜圆柱磁铁70a被上拉 (pulled up)，使得流体孔10关闭。换句话说，阀由上永久磁铁4a和薄膜圆 柱磁铁70a之间的吸引力而关闭。相反地，如图1B中显示，为了通过打开 流体孔10使通道16a连通，活动永久磁铁5a向流体孔10的中心移动，由 于吸引力薄膜圆柱磁铁70a被下拉。换句话说，阀由活动永久磁铁5a和薄 膜圆柱磁铁70a之间的大于上永久磁铁4a和薄膜圆柱磁铁70a之间的吸引 力而打开。因为这个原因，活动永久磁铁5a的磁场会被设计为大于上永久 磁铁4a的磁场。
在本发明中，上永久磁铁4a可以固定在上盘件1上，并且下永久磁铁 5a可以为活动永久磁铁。此外，在本发明中，排气孔(exhaust hole)12可 以设置在上盘件1上，使得当阀打开时，流体能没有压力地流过通道16a。 此外，通道和腔室可以被设置并且连接成螺旋形使得当阀打开时，由于生物 盘100a的旋转产生的离心力，流体能易于通过流体孔10传输到相邻腔室。
在根据本发明的生物存储盘中，上永久磁铁4a可以固定到上盘件1的 上部分上。因此，由于薄膜圆柱磁铁70a和上永久磁铁4a之间的吸引力， 在长时间的运送或者存储期间生物盘100a的所有阀会一直关闭。
图1C和图1D为图解具有采用设置在流体孔10内的微珠70a的薄膜阀 器件的生物盘100a的另一个实施例的截面图。
生物盘100a包括上盘件1、中间盘件2以及下盘件3。与图1A和图1B 中显示的生物盘不同，流体可以穿过其流动的多个通道、用于存储缓冲溶液 的多个腔室以及用于连接通道的多个流体孔仅形成在中间盘件2上。上盘件 1和下盘件3贴附到中间盘件2以构成生物盘100a的一主体。在这种情况下， 因为用于形成流体孔、通道和腔室的注压工艺仅在中间盘件2上实施，所以 与图1A和1B中显示的生物盘相比较可能降低生产成本。此外，因为上盘 件1和下盘件3不需要任何注压工艺，所以能使用薄片型盘，从而，可能进 一步降低生物盘100a的厚度。
图1C图解流体孔10由微珠70a关闭使得通道16a不连通的情况。图 1D图解打开流体孔10使得通道16a连通的情况。附图标记5a表示用来控 制微珠70a的打开和关闭的活动永久磁铁，并且附图标记4a表示上永久磁 铁。
图1E为图解采用微珠70a的薄膜阀器件的流体孔10的局部放大截面 图。附图标记10表示与微珠70a接触的中间盘件2的流体孔。流体孔10设 计为具有与微珠70a相对应的曲率(curvature)从而防止当流体孔10关闭时 流体的泄露。
附图标记10a和10b分别表示流体孔10的外孔和内孔。外孔10a和内 孔10b之间的曲率被设计为与微珠70a的曲率相匹配。然而，在这种情况下， 需要大于微珠70a和流体孔10之间的表面张力的力以从流体孔10拉出微珠 70a使得流体孔10打开。表面张力产生在流体孔10的表面上和微珠70a的 表面上的流体之间。由于表面张力，流体孔10很难打开。特别是，如果流 体是粘性材料，流体孔10更难打开。
图1F和1G图解具有利用设置在流体孔内的微珠的薄膜阀器件和埋设在 中间盘件2中的阀加热器的生物盘另一个实施例的截面图，这样阀加热器能 去除微珠70a和流体之间的表面张力以易于打开流体孔10。
图1F图解线圈71a被绕缠并且沿中间盘件2的流体孔10的圆周埋设 的情况。当电流流过线圈71a时，产生热。由于产生的热，表面张力被去除， 使得流体孔10能容易被打开。更具体地，流体孔10周围产生的热使空气或 者流体膨胀使得能够去除表面张力。因此，流体孔10能容易被打开。
图1G图解激光阵列71b沿流体孔10的圆周埋设的情况。当激光阵列 71b开启时，产生热。由于产生的热，表面张力被去除，使得流体孔10能容 易被打开。通过并联多个激光发生器(1aser generating device)构建激光阵列。
在本发明的优选实施例中，微珠可以是涂覆有例如，硅橡胶(silicon rubber)的衬垫橡胶(cushioned rubber)的薄膜圆柱磁铁或者磁铁球。
在本发明的优选实施例中，上永久磁铁可以用磁性材料构建。
在本发明中，代替涂覆衬垫橡胶，薄膜橡胶可以插设在薄膜圆柱磁铁和 流体孔之间。
提供衬垫橡胶的涂覆或者薄膜橡胶的插设从而防止当阀关闭时流体的 泄露。
图2A和2B为图解其中集成了芯片上实验室处理系统的生物盘和控制 该生物盘的生物存储盘驱动装置的实施例的视图。在实施例中，芯片上实验 室处理系统包括用于存储各种用来分析的缓冲溶液和实施各种化学反应的 腔室、用于传输流体和缓冲溶液的通道以及用来打开和关闭通道的薄膜阀器 件。
附图标记12a、12b和12c表示排气孔。
在本发明中，生物盘100a的一主体可以由塑料、PMMA、玻璃、云母、 硅石、硅晶片或者其他制成。根据适应性和成本，优选地使用塑料和硅晶片。
微珠70a、70b和70c分别由上永久磁铁4a、4b和4c与活动永久磁铁 5a之间的磁场独立地控制。附图标记120表示吸液管(pipette)、注射器 (syringe)、柳叶刀(lancet)或者其他样本注入工具。附图标记121表示样 本入口。附图标记170表示盘中心孔。附图标记130表示制备腔室，在其中 实施用于从血液或者细胞制备DNA样本或者通过RNA的反转录 (reverse-transcription)制备DNA样本的制备工艺。附图标记131表示DNA 放大腔室，在其中实施DNA放大工艺(amplification process)。附图标记132 表示在其中实施杂交工艺(hybridization process)的杂交腔室。杂交腔室是 分析地点，在其中用于分析和诊断放大的DNA的一批捕获探针(capture probe)贴附在衬底上。附图标记133表示用于收集洗涤工艺(washing process) 中产生的污水(sludge)的垃圾腔室(trash chamber)。附图标记211表示其 上安装活动永久磁铁5a和BOPM 103的滑块。滑块211机械连接到滑块马 达109。
附图标记140表示用于存储缓冲溶液的腔室，该缓冲溶液包括用于DNA 放大工艺的聚合酶(polymerases)、引发剂(primers)和酶(enzyme)。附图 标记141、142和143表示用来存储用于杂交工艺的酶的腔室。附图标记144 表示荧光探测单元。
在该些工艺(制备工艺、DNA放大工艺、杂交工艺和洗涤工艺)的开 始或者结束时间，通过把设置在滑块211上的活动永久磁铁5a向阀的流体 孔的中心移动来打开阀。在生物盘旋转期间，由于离心力，流体会穿过亲水 涂敷(hydrophilic-coated)通道传输。因为流体是亲水材料，所以由于毛细 现象(capillary phenomenon)，流体会容易穿过狭窄的亲水涂敷通道传输。
附图标记103a表示用于重放(replay)如，CD和DVD的普通光盘的光 学拾取装置(optical pickup device)，并且附图标记103b表示光通信单元。 附图标记103c表示激发激光单元(excitation laser unit)。光学拾取装置103a、 光通信单元103b和激发激光单元103c联合或者集成为生物光学拾取模块 (BOPM，bio optical pickup module)103。
激发激光单元103c激发荧光标记限定信号元件(fluorescence-labeled confined signal element)。此时，荧光探测单元144获得分析地点132的读取 信息。
在根据本实施例的生物存储盘驱动装置中，包括激发激光单元103c的 BOPM 103通过重复滑块211的径向运动和生物盘100a的旋转而在分析地点 132上实施2-维激光扫描操作使得分析地点132的二维阵列的2-维读取信息 可以被荧光探测单元144获得。
首先，滑块211移动以使激发激光单元103c位于分析地点的最里面的 位置处。接下来，在激发激光单元103c开启的状态中，生物盘100a缓慢旋 转，并且读出分析地点的内部位置。接下来，激发激光单元103c向外移动 ΔR，并且整个分析地点被读出。一系列的该过程被称为分析地点读取过程。 ΔR表示径向的短距离。
附图标记188表示内存光学转换模块(memory optical conversion module)，其将由荧光探测单元144探测的分析地点132上的读取信息转换 成光学信号并且通过光学界面系统(optical interface scheme)将该光学信号 传输给光通信单元103b的。
附图标记110b表示柔性电缆(flexible cable)，其用于通过晶片或者装 具(harness)110a将中央控制器101电连接到BPOM 103以将控制信号传输 给滑块211上的BPOM 103。
附图标记181表示其上安装生物存储盘100的转盘(turntable)。该盘 (disc)的中心孔170在前面、顶部、侧面或者后面负载配置(loading scheme) 中与转盘181接合。
代替荧光探测单元144，光学测量单元、电化学探测单元、阻抗测量单 元、石英晶体微量天平(QCM)单元、表面等离子共振(SPR)单元和放射 探测单元可以用来读出分析地点。
在根据实施例的生物存储盘中，内存光学转换模块188将与光学测量单 元、电化学探测单元、阻抗测量单元、QCM单元、SPR单元、荧光探测单 元或者放射探测单元读取的分析地点的读取结果相对应的电信号转换为光 学信号并且将该光学信号以无线方式传输给光通信单元103b。附图标记102 表示用于旋转转盘181的主轴马达。
图2C为图解其上设置BOPM 103和活动永久磁铁5a的滑块211的实施 例的平面图。
滑块211连接到蜗轮(worm gear)连接部分109a和109b，该些蜗轮连 接部分109a和109b连接到滑块马达109的轴，使得滑块211的运动可以由 滑块马达109的旋转控制。
滑块通过利用滑动臂(slide arm)108a和108b作为引导来滑动。滑动 臂108a和108b通过采用螺栓111a、111b、111c和111d而与生物存储盘驱 动装置的主体接合。附图标记110b表示通过晶片或者装具110a连接的柔性 电缆。附图标记181表示由主轴马达102旋转的转盘。
图2D为图解用于探测分析地点132的图像传感器单元39的截面图。
图2E为图解其上设置图2D的图像传感器单元的滑块的平面图。
图像传感器41a捕获被照亮图像传感器41a的反射镜40a反射的分析地 点132的图像。附图标记41b表示用于将捕获的图像信息转换为数字信号并 且对其实施图像处理的图像处理器。处理过的图像信息通过柔性电缆41c传 输给中央控制器101。附图标记42表示支撑图像传感器单元39的基体。附 图标记40b表示至少一个用于图像传感器的照明的发光二极管(LED)。
活动永久磁铁5a设置在滑块211上。
在根据本实施例的生物存储盘中，滑块211与BPOM 103、活动永久磁 铁5a和图像传感器单元39一起被设置。
在根据本实施例的生物存储盘驱动装置中，图像传感器单元39在捕获 分析地点132的图像之前实施分析地点搜索过程。
在根据本实施例的生物存储盘驱动装置中，永久磁铁75设置在生物存 储盘上从而容易实施图像传感器单元39和分析地点132之间的光学对准。
当永久磁铁75遇到活动磁铁5a时，由于两块磁铁之间的吸引力生物盘 100a停止，使得能获得图像传感器单元39和分析地点132之间的光学对准。 从而，完成分析地点搜索过程。
分析地点搜索过程与采用光通信单元103b和内存光学转换模块188之 间的光学对准的内存光学转换模块搜索过程相似。因此，省略其详细描述。
图3A到3C为图解其上集成多个半导体存储器76的存储盘100b的实 施例的示意性透视图。
在本实施例中，为了便于半导体存储器的集成，存储盘100b优选地用 硅晶片构建。
附图标记76表示半导体存储器。数字信息由内存光学转换模块188转 换为光学信号并且传输给光通信单元103。
内存光学转换模块188接收来自光通信单元103b的数字信息并且将该 数字信息转换为电信号以将该电信号存储在半导体存储器76中。
附图标记77表示用于向存储盘100b的部件提供能量的太阳能电池。
在图3A中显示的实施例中，太阳能电池77集成为存储盘100b的一部 分。可选择地，在图3B中显示的实施例中，太阳能电池77形成在存储盘 100b的整个上表面或者整个下表面上或者形成在两个表面上。在这种情况 下，太阳能电池77可以形成在大区域上，使得会产生和提供大量的能量。
附图标记78表示盘输入/输出单元。盘输入/输出单元为上传存储盘100b 的内容到外部数字信息存储装置(例如，PC)或者显示装置(例如，TV或 者LCD监视器)或者为从外部数字信息存储装置或者显示装置下载数字信 息提供界面。
在根据本实施例的生物存储盘中，盘输入/输出单元78可以具有通用串 行总线(USB，universal serial bus)通信协议、IEEE 1394通信协议或者因 特网通信协议。
参考图3C，存储盘100b还可以包括多媒体复制功能、多媒体存储功能 和多媒体连接功能。
在根据本实施例的生物存储盘中，存储盘100b还可以包括扬声器71b 和麦克风71a用于将存储在半导体存储器76内的音频信息转换为模拟信号 以复制音频或者将音频信息转换为数字音频信息以将该数字音频信息存储 在半导体存储器76中。
在根据本发明的生物存储盘中，存储盘100b还可以包括在半导体存储 器76中存储图像信息的图像传感器73。
在根据本发明的生物存储盘中，图像传感器73可以是CCD传感器或者 CMOS。
在根据本发明的生物存储盘中，生物存储盘100b还可以包括LCD显示 单元，其显示从半导体存储器76复制的图像信息。
在根据本实施例的生物存储盘中，生物存储盘100b还可以包括数字多 媒体广播(digital multimedia broadcast)功能、TV/无线电接收(TV/radio receiving)功能或者电子计算(electric calculating)功能。
在根据本实施例的生物存储盘中，生物存储盘100b还可以包括移动电 话收发功能。
在根据本实施例的生物存储盘中，生物存储盘100b还可以包括镜子。
在根据本实施例的生物存储盘中，生物存储盘100b还可以包括IR接收 器79b。
附图标记79a表示用来将命令信号通过IR接收器79b传输到生物存储 盘100b的远程控制器(remote controller)。
在根据本实施例的生物存储盘中，生物存储盘100b还可以包括功能相 关的键垫72。
在根据本实施例的生物存储盘中，键垫72可以包括选自播放按钮、记 录按钮、搜索按钮、前进按钮、倒退按钮、停止按钮、暂停按钮、电源按钮、 会话按钮、会话停止按钮、菜单按钮、数字键(ten-key)按钮、照相开按钮、 TV开/关按钮、TV频道向上/向下按钮、音量向上/向下按钮和记录按钮的一 个或者多个按钮。
在根据本实施例的生物存储盘中，数字书(digital book)100c的键垫72 还可以包括多功能按钮72a，其包括穿梭变速(jog shuttle)按钮和四方向箭 按钮。附图标记75表示永久磁铁。附图标记79c表示连接到用于提供DC 电源的DC插座(jack)的连接器。附图标记79d表示耳麦插入其中的连接 孔。
附图标记75a、75b和75c分别表示DMB接收器、TV/无线电接收器和 移动电话收发器。附图标记75d表示存储盘控制器，其为用于控制存储盘部 件的微程序控制器。
图3D为图解具有盘输入/输出单元78的存储盘100b和通过盘输入/输出 单元被连接的PC 83a的示意图。图3E为图解具有盘输入/输出单元78的存 储盘100b和通过盘输入/输出单元被连接的各种外部数字信息存储装置83b 的示意图。
附图标记82表示通用串行总线(USB)插座或者IEEE 1394插座，并 且附图标记81表示为此的电缆。通过盘输入/输出单元78，数字信息可以在 存储盘100b和PC 83a或者其他外部数字信息存储装置83b之间下载或者上 传。
图3F为图解上述存储盘100b的系统框图。附图标记75表示用于控制 集成到存储盘100b上的半导体存储器76、内存光学转换模块188、盘输入/ 输出单元78以及存储盘100b的部件的存储盘控制器。
存储盘控制器75通过地址总线和数据总线将控制信号输出到半导体存 储器76、内存光学转换模块188、盘输入/输出单元78以及存储盘100b的部 件。
在根据本实施例的存储盘中，用于光通信单元103b和内存光学转换模 块188之间的光学界面(optical interface)的光学对准的内存光学转换模块 搜索过程可以在读出半导体存储器76的内容或者将数字信息写入半导体存 储器76中的时间之前实施。
在根据本实施例的生物存储盘中，存储盘100b还可以包括用于容易实 施光通信单元103b和内存光学转换模块188之间的光学对准的永久磁铁75。
图3G为图解光通信单元103b和内存光学转换模块188之间的光学对准 的实例的视图。
通过采用如下的内存光学转换模块搜索过程来实施光学对准。
因为永久磁铁75离开盘中心距离R，所以活动永久磁铁5a由滑块211 从中心移动距离R，并且在重复存储盘100b的短旋转和停止期间搜索永久 磁铁75。当永久磁铁75被搜索时，永久磁铁75和活动永久磁铁5a彼此相 遇。在此时，由于吸引力，存储盘100b不旋转，使得光通信单元103b与内 存光学转换模块188光学对准。完成内存光学转换模块搜索过程。
在读取半导体存储器76的时候，光通信单元103b用作光学接收器 (optical receiver)，并且内存光学转换模块188用作光学发送器(optical transmitter)。
另一方面，在半导体存储器76中存储或者写数字信息的时候，光通信 单元103b用作光学发送器，并且内存光学转换模块188用作光学接收器。
图3H为图解设置有图2C中显示的滑块211且用来控制前述的生物盘 100a、前述的生物存储盘100b或者例如CD和DVD的普通光盘的生物存储 盘驱动装置的实施例的示意性图。
附图标记300表示支撑生物存储盘驱动装置的主体。电路板140与生物 存储盘驱动装置的主体300在其下表面接合。用于控制生物存储盘驱动装置 和存储单元112或者输入/输出单元111的中央控制器101设置在电路板140 上。中央控制器101控制主轴马达102以旋转或者停止生物存储盘100。此 外，中央控制器101通过采用滑块马达109来控制设置在滑块211上的生物 光学拾取模块103的运动。此外，中央控制器101控制永久磁铁5a的运动 以打开和关闭生物存储盘的阀。因为永久磁铁5a设置为接近于生物盘100a 的流体孔的中心，所以当阀打开时，永久磁铁5a能有效地将吸引力作用于 生物盘100a中的微珠70a上。
此外，中央控制器101确定包括CD、CD-R、游戏CD和DVD的光盘 以及生物存储盘100中的哪个当前装载在生物存储盘驱动装置上。如果光盘 被装载在生物存储盘驱动装置上，中央控制器101实施这样的光盘操作，该 操作包括将通过采用光学拾取装置103a从光盘读出的内容传送到存储单元 112或者输入/输出单元111、把将要写入的内容传输到光学拾取装置103a或 者将读/写控制信号传送到该些部件。如果生物盘100a被装载在生物存储盘 驱动装置上，中央控制器101实施用于控制芯片上实验室处理的操作。如果 存储盘100b被装载在生物存储盘驱动装置上，中央控制器101实施控制存 储在半导体存储器76中的内容的读出或者内容写入在半导体存储器76中。
滑块211连接到蜗轮(worm gear)连接部分109a和109b，该些蜗轮连 接部分109a和109b连接到滑块马达109的轴，使得滑块211的运动可以由 滑块马达109的旋转控制。
附图标记110b表示柔性电缆，该柔性电缆用于将中央控制器101通过 晶片或者装具11a电连接到BPOM 103以将控制信号传输给滑块211上的 BPOM 103。
在根据本实施例的生物存储盘驱动装置中，光学拾取装置103a或者生 物光学拾取模块103读出在生物存储盘100的特定位置处的槽图案、数据图 案或者条形码图案以使中央控制器101可以确定当前装载在生物存储盘驱动 装置上的是生物盘、存储盘以及光盘中哪个。
由光学测量单元、图像传感器单元、电化学测量单元、阻抗测量单元、 生物凹点探测单元、荧光探测单元、放射探测单元、表面等离子共振(SPR， surface plasmon resonance)探测单元或者石英晶体微量天平(QCM，quartz crystal microbalance)探测单元探测的分析地点132的读出结果被内存光学转 换模块188转换为光学信号，并且该光学信号被传输到光通信单元103b。光 学信号通过连接到滑块211的柔性电缆110b传输到中央控制器101、存储单 元112或者输入/输出单元111。
附图标记34a表示狭缝确定工具(slot determining means)。此外，根据 本实施例的生物存储盘驱动装置还可以包括IC卡插槽106，存储IC卡145a 通过该IC卡插槽106插入到生物存储盘驱动装置中。存储在插入的存储IC 卡145a中的信息通过存储卡读出器145b读出。USB存储棒(stick)可以代 替存储IC卡而被使用。
在根据本实施例的生物存储盘驱动装置中，存储IC卡145a存储个人保 密信息(personal encryption information)或者分析地点的反应结果和历史。
在根据本实施例的生物存储盘驱动装置中，个人保密认证通过将存储IC 卡145a插入到IC卡插槽106中完成，使得生物存储盘驱动装置能够运行。
附图标记181表示转盘。附图标记104表示用于防止在转盘旋转期间盘 (disc)滑动的辅助转盘。附图标记107表示用于为生物存储盘上的太阳能 电池77照明的光源。
图3I为图解与根据本发明的实施例的存储盘100b悬挂的链的视图。
图3J为图解与根据本发明的实施例的存储盘100b悬挂的腕带(wristlet) 的视图。附图标记79c表示链或者腕带。参考图3J，生物存储盘100b被装 配到链或者腕带。附图标记80b表示用作与存储盘100b的盘孔170接合的 分离/贴附工具的卡座上(cartridge)的中心突出部。
在本发明中，链型或者腕带型卡座还可以装配有用于向生物存储盘供应 能量的太阳能电池或者电池的接收部分。
图3K到3M图解数字书的实施例，图3A或者3B中显示的生物存储盘 100b或者前述的生物盘100a可以通过分离/贴附工具80b以及装配工具80c 来安装。
数字书可以像普通图书一样折叠和打开。
数字书具有复制、编辑以及存储内容在生物存储盘100b中的功能。此 外，学生可以使用数字书来代替普通图书放在书包中，使得该学生能方便地 学习、做家庭作业、实施通信和使用因特网。换句话说，数字书提供集成多 媒体功能。
数字书100c还包括扬声器71b和麦克风71a以将半导体存储器76内的 音频内容转换为模拟信号以便复制音频或者将音频信号转换为数字音频信 息以便将该数字音频信息存储在半导体存储器76中。
数字书100c还可以包括用于读出(sensing)图像信息以及将该图像信 息存储在半导体存储器76中的图像传感器73。
在本实施例中，图像传感器73可以是CCD传感器或者CMOS传感器。
数字书100c还可以包括用于显示复制在半导体存储器76中的图像信息 的LCD显示单元74。
数字书100c还可以包括数字多媒体广播(DMB，digital multimedia broadcast)功能、TV/无线电接收功能或者电子计算功能。
数字书100c还可以包括移动电话收发功能。
数字书100c还可以包括镜子。
数字书100c还可以包括IR接收器79b。
数字书100c还可以包括与数字书功能相关的键垫72。
数字书100c的键垫72可以包括选自播放按钮、记录按钮、搜索按钮、 前进按钮、倒退按钮、停止按钮、暂停按钮、电源按钮、会话按钮、会话停 止按钮、菜单按钮、数字键按钮、照相开按钮、TV开/关按钮、TV频道向 上/向下按钮、音量向上/向下按钮和记录按钮中的一个或者更多按钮。
数字书100c还可以包括多个半导体存储器76。
此外，数字书100c的键垫72还可以包括多功能按钮72a，其包括穿梭 变速(jog shuttle)按钮和四方向的箭头按钮。
附图标记78表示盘输入/输出单元。盘输入/输出单元为将生物存储盘 100b的内容上传到外部数字信息存储装置(例如，PC)或者显示装置(例 如，TV或者LCD监视器)或者为从外部数字信息存储装置或者显示装置下 载数字信息提供界面。
附图标记79c表示连接到用于提供DC电源的DC插座(jack)的连接 器。附图标记79d表示耳麦插入其中的连接孔。
虽然图3K中未显示，但是用于控制DMB接收器、TV/无线电接收器、 移动电话收发器以及生物存储盘的部件的生物存储盘控制器被装入数字书 100c。
此外，存储盘控制器通过内存光学转换模块188被光学连接(interfaced) 到设置在数字书100c主体的光通信单元103b。
附图标记290b表示参考突出部，其与存储盘100b的参考孔290a接合 以在将存储盘100b安装到分离/贴附工具80b和装配工具80c上的时候实施 光通信单元103b和内存光学转换模块188之间的光学对准。参考突出部与 分离/贴附工具以及装配工具一起设置在数字书100c的主体中。装配工具80c 可以以雕刻形状(engraved shape)形成在数字书100c主体的表面上从而安 装存储盘。分离/贴附工具80b具有用于与存储盘的中心孔接合的机构。
图3H中显示的生物存储盘驱动装置被包括在数字书100c的主体中，使 得生物盘100a被顶部装载(top-loaded)在分离/贴附工具80b上以实施核酸 杂交分析功能、免疫分析功能或者远程诊断功能。在这种情况下，分离/贴附 工具80b起转盘181的作用。也就是，分离/贴附工具80b被设计为连接到主 轴马达102的轴，使得分离/贴附工具80b可以与数字书100c的主体分开旋 转。
图3L和3M为图解修改自前述的数字书100c的移动电话的实施例的视 图。
图4A为图解构建为沿生物盘100a的圆周的环状物形状的液体自动平衡 系统(ABS，automatic balancing system)腔室55a的视图。在其重量大于其 他部分的重量处，可以部分地除去环状物形状。因为液体ABS腔室55a盛 放液体材料，所以液体ABS腔室55a可以通过利用液体材料的流动性补偿 生物盘100a旋转期间因生物盘100a的偏心造成的生物盘100a的颤动 (warbling)。液体ABS腔室55a可以保持生物盘100a的水平从而使生物盘 100a的旋转稳定并且使生物盘100a旋转期间的噪声最小化。附图标记55b 表示用于将液体材料注入到液体ABS腔室55a的ABS入口。
图4B和4F为图解制备腔室130和过剩腔室90的实施例的视图。
附图标记70a表示阀，并且附图标记91表示过剩腔室90的出口。
参考图4B，制备腔室130设置在生物存储盘100a上。用于注入样本的 样本入口121设置到制备腔室130。将制备腔室130的多余的注入样本转移 到过剩腔室90，使得制备腔室130中会盛放固定量的样本。参考图4C，在 离心分离之前，通过样本入口121将血液注入到制备腔室130。在阀70a关 闭的状态下注入血液。通过离心分离将通过样本入口121注入的血液分离为 血清(serum)(或者血浆(plasma))和血液凝块。通常，人体血液的1/3为 血清(或者血浆)。图4D中显示了通过生物存储盘100b的高速旋转离心分 离自血液的血清和血液凝块。制备腔室130的上部分为血清(或者血浆)。 根据本实施例，制备腔室130为Z型腔室。在这种情况下，离心分离之后， 血清(或者血浆)差不多会包含在制备腔室中。当生物存储盘100b在阀70a 打开的状态下旋转时，仅血清(或者血浆)会转移到下一个腔室。如果不包 含大量的血清(或者血浆)，很难分离和仅将血清(或者血浆)转移到下一 个腔室。
在根据本实施例的生物存储盘中，制备腔室130还可以包括用来通知操 作者最小量的注入样本(或者血液)的计量或者程度指示工具。
在根据本实施例的生物存储盘中，计量(gauge)或者程度指示工具可 以为画在制备腔室上的固定量指示线94。
参考图4E，制备腔室130的固定量指示线94被画为黑线。
在根据本实施例的生物存储盘中，固定量指示线94可以为画在制备腔 室130上的黑线94。
根据本实施例的生物存储盘还可以包括用于盛放多余的注入样本的前 述过剩腔室90使得制备腔室130中仅会盛放固定量的样本。附图标记91表 示过剩腔室90的出口。
在根据本实施例的生物存储盘中，过剩腔室使固定量通道93的程度 (level)可以与固定量指示线94匹配，使得超过固定量指示线94的多余量 的样本可以通过固定量通道93转移到过剩腔室90。
在根据本实施例的生物存储盘中，由于生物存储盘旋转期间的离心力， 多余量的样本(或者血液)可以通过固定量通道93转移到过剩腔室90。
图4F图解用于在制备腔室130中注入样本以及从样本分离血清(或者 血浆)的过程。过程2图解超过固定量指示线94的血液注入到制备腔室130 的状态。过程3图解超过固定量指示线94的血液的多余的注入量被转移到 过剩腔室90以及固定量血液被分离成血清和血液凝块的离心分离状态。过 程4图解阀70打开的状态，使得仅血清(或者血浆)被转移到下一个腔室。
图4G和4H为图解样本入口121的实施例的视图。
参考图4G，通过穿透入口覆盖物123的注射器针头(syringe needle)将 样本(或者血液)注入到制备腔室130中。
在根据本实施例的生物存储盘中，样本入口121可以用薄入口覆盖物 123覆盖，并且注射器的针头可以穿透入口覆盖物123使得样本(或者血液) 通过针头被注入到制备腔室130中。
在根据本实施例的生物存储盘中，入口覆盖物123可以由乙烯基(vinyl) 制成。
在根据本实施例的生物存储盘中，样本入口121由至少一个毛细管 (capillary tube)124或者一束毛细管构建，使得接触样本入口121的样本(或 者血液)由于毛细现象自动吸入到制备腔室130。
图4I和4J为图解其中多个狭缝34b或者34c沿生物存储盘的圆周被设 置以便被用来探测生物存储盘100的旋转、旋转角以及旋转数量的生物存储 盘的实施例的视图。图4I图解设置有反光型狭缝探测工具(light reflective type slot detection means)的生物存储盘。图4J图解设置有透光型(light transmissive)狭缝探测工具的生物存储盘。附图标记34b表示作为一种类型 狭缝的反光器，并且附图标记34c表示作为另一种类型狭缝的开口。附图标 记34a表示用于探测该些狭缝的狭缝探测工具。
在根据本实施例的生物存储盘中，狭缝34b或者34c可以以各种狭缝尺 寸以及间隔沿生物存储盘的圆周设置使得生物存储盘的旋转角和旋转数量 以及生物存储盘的旋转能够被探测。
可以根据方位角(azimuthal angle)设置具有不同的狭缝尺寸的狭缝。 在这种情况下，狭缝尺寸由狭缝探测工具34a探测使得能探测生物存储盘的 旋转角(方位角)。此外，狭缝可以设置有不同狭缝间隔。在这种情况下， 狭缝间隔由狭缝探测工具34a探测使得能探测生物存储盘的旋转角(方位 角)。
例如，当狭缝被探测时，狭缝探测工具34a输出逻辑1的电信号，当狭 缝没有被探测时，狭缝探测工具34a输出逻辑0的电信号。因此，在生物存 储盘100旋转期间，狭缝探测工具34a输出一序列脉冲。中央控制器101探 测这些脉冲来确定生物存储盘的旋转或者旋转角。
因为生物存储盘的旋转、旋转角或者旋转数量能由狭缝探测工具34a或 者FG信号确定工具探测，所以与名称为“digital bio disc，digital bio disc drive apparatus，and method therefor”的韩国专利申请No.10-2005-0038765中公开的 现有技术相比，本发明还能提高方位角阀(azimuthal valve)探测过程的精 度和速度。也就是，通过在滑块211停止时低速旋转主轴马达102或者通过 重复主轴马达的短旋转和停止来实施方位角方向阀搜索操作。在这种情况 下，因为生物存储盘的旋转角和旋转数量能由狭缝探测工具34a探测，所以 可以控制主轴马达的短旋转。
在根据本实施例的生物存储盘中，方位角方向阀搜索操作可以通过采用 狭缝探测工具34a或者FG信号确定工具来实施。
此外，因为主轴马达的短旋转能通过采用狭缝探测工具34a或者FG信 号确定工具得到控制，所以光通信单元103b和内存光学转换模块188之间 的光学对准会易于实施。换句话说，内存光学转换模块探测过程会易于实施。
图4K到4M图解用于防止生物存储盘高速旋转期间液体材料泄露的液 体阀的实施例的视图。
在生物盘100a旋转期间，因阀70b故障造成的液体从腔室131泄露的 情况下，可以通过设置在阀70b出口处的V型通道7防止泄露液体传输到下 一个腔室132。
图4K到4M为图解设置有液体阀的V型通道的详细视图。V型通道7 主要划分为液体阀7a(V的前一半)以及通道部分7b(V的后一半)并且 其角点(angle point)取向朝向生物盘100a的中心。液体阀7a的运行如下 所述。当阀70b在生物盘高速旋转期间故障时，液体阀7a用从腔室131泄 露的液体填充。一旦液体阀7a被填充，离心力便以径向作用于液体阀中盛 放的液体，使得液体不能从阀70b泄露。而且，由于离心力，泄露液体会向 腔室131回流(withdraw)。
换句话说，在生物盘100a高速旋转期间一些液体从腔室131泄露的情 况下，使液体泄露的力和泄露液体的离心力彼此平衡，使得液体不会泄露。 用于防止液体泄露的作用于泄露液体的离心力涉及到本发明中液体阀的运 行。
根据本实施例的生物存储盘还可包括设置到上述阀的出口以便防止生 物存储盘高速旋转期间液体泄露的液体阀。
根据本实施例的生物存储盘还可包括设置到上述阀的出口以便防止生 物存储盘高速旋转期间液体泄露的V型通道7。
图5A为图解用于读出分析地点的薄膜结构荧光探测单元 (thin-film-structured fluorescence detecting unit)144的实施例的视图。
荧光传感器是用于感应从荧光材料发射的光的装置。在荧光材料由激发 激光激发之后，荧光传感器感应从荧光材料发射的光，使得可以确定荧光材 料的存在。用来感应荧光材料的技术为本领域的普通技术人员所知。
在US专利Nos.4,649,280(1987年3月10日)和5,006,716(1991年4月 9日)中，公开了一种荧光探测单元，在该荧光探测单元中，薄膜波导层完 整地形成在荧光材料之下从而提高探测从荧光材料发射的光的性能。然而， 在这种情况下，荧光传感器没有集成到其中。特别地，在US专利 No.5,841,143(1998年11月24日)中，公开了小尺寸、高性能的荧光探测单 元，在该荧光探测单元中，通过采用大规模集成(VLSI，very large scale integration)技术将荧光传感器和噪音过滤器(noisefilter)集成到上述的薄 膜荧光探测单元中。然而，US专利Nos.4,649,280、5,006,716以及5,841,143 具有如下所述的两个问题。首先，分析地点的排列没有设置到荧光探测单元 中。
最近，其中可以空间地寻址(address)不同类型的生物材料的排列已经 形成在固体容器(solid-state container)上。由于捕获探针的排列，样本的大量 的分析项目可以同时分析。
例如，有用于捕获互补(complementary)分析项目的排列固定到固体容器 上的系统。Fodor建议了一个系统(Nature，Vol.364,1993.8.5)。在此系统中， 贴附在固体容器上的短低(聚)核苷酸探针补充地限制到液体样本中的长 DNA链上。之后，在由计算机收集的杂交数据的基础上计算样本的核苷序 列。
因此，需要这样的分析系统，该分析系统具有设置有在样本格式中的空 间可寻址排列的分析地点、能易于实施在单流体试验样本中的多类型样本的 分析或者通过采用单步骤或者最少步骤对在多流体试验样本中的单类型样 本的分析。
其次，在前述的专利文件中，用于固定捕获探针的衬底层没有设置在前 述薄膜荧光探测单元中。在前述专利文件中公开的薄膜荧光探测单元中，最 上面的层是波导层。当在波导层上有气体或者液体荧光材料时，荧光被探测。 然而，通常，抗体或者低(聚)核苷酸探针作为捕获探针固定在分析地点的衬 底层上，并且此捕获探针通过荧光标记样本的Ag-Ab反应或者杂交过程来与 荧光标记样本中的某材料特定地结合。因此，没有衬底层的薄膜荧光探测单 元不会用作生物存储盘的分析地点。
根据本实施例的荧光探测单元144通过在衬底层上堆叠几层薄膜来构 建。
样本可以为其可以具有液态、气态或者固态的荧光标记材料200。
附图标记13、16、20、22和32分别表示衬底层、波导层、金属膜层、 缓冲层以及荧光传感器层。
波导层、金属膜层、缓冲层以及荧光传感器层在前述专利文件：US专 利Nos.4,649,280(1987年3月10日)、5,006,716(1991年4月9日)以及5,841,143 (1998年11月24日)中被公开。
此外，在专利文件中详细地描述该些层的波状(corrugated)形状。
附图标记18表示固定在衬底层上的捕获探针18。
附图标记200表示具有与捕获探针18的特定结合的荧光标记抗原或者 荧光标记DNA样本。具有特定结合的样本的数量与荧光材料的数量成比例。 从而，可以通过采用荧光传感器层32实施定性分析和定量分析。由荧光传 感器层32感应的荧光的强度被转换为电信号并且通过电信号线34和36输 出。
通过电信号线34和36将电信号传输到内存光学转换模块188。内存光 学转换模块188将电信号转换成光学信号并且将包括分析地点的荧光读出结 果的该光学信号运送到光通信单元103b。
在根据本实施例的生物存储盘中，分析地点132可以包括通过采用化学 工艺在晶片上堆叠或者集成衬底层、波导层、金属层、缓冲层以及荧光传感 器层来整体地构建的荧光探测单元。
在根据本实施例的生物存储盘中，分析地点132可以包括通过采用化学 工艺将衬底层、波导层、金属层、缓冲层以及荧光传感器层堆叠或者集成在 晶片上来整体地构建的荧光探测单元。
在根据本实施例的生物存储盘中，选自分析地点的衬底层、波导层、金 属层、缓冲层以及荧光传感器层的至少一个堆叠成波状形状。
在根据本实施例的生物存储盘中，荧光传感器层32可以是光传感器 (photo sensor)。
在根据本实施例的生物存储盘中，荧光探测单元144的衬底层13包括 多类型捕获探针的排列。
在根据本实施例的生物存储盘中，分析地点132包括荧光探测单元144 的排列。
在根据本实施例的生物存储盘中，独立地(空间地)寻址荧光探测单元 144的排列的每个元件。
在根据本实施例的生物存储盘中，通过采用激发激光扫描过程实施荧光 探测单元144的排列中的元件的独立地(空间地)寻址。
在根据本实施例的生物存储盘中，荧光探测单元144的排列中的元件由 激光扫描过程顺次地激发，并且从激发的荧光标记发射的荧光的强度由荧光 传感器层32感应。
图5B图解由荧光探测单元144执行的分析地点读取方法的实施例的视 图。作为捕获探针，6-类型肿瘤标记物固定到衬底层13上的排列中。在本 实施例中，六肿瘤标记物AFP、PSA、CEA、CA19-9、CA125以及CA15-3 固定到衬底层13中。
附图标记200表示荧光标记抗原或者荧光标记DNA样本。与衬底层13 上的捕获探针具有特定结合的样本的量与荧光材料的量成比例。由激发激光 单元103c发射的荧光的强度由荧光传感器层32感应并且转换为电信号。该 电信号表示由激发激光束空间寻址的区域的荧光强度。由内存光学转换模块 188将该电信号转换成光学信号并且传输到光通信单元103b。
在本实施例中，分析地点132还可以包括参考线33a和控制线33b。
在本实施例中，参考线33a或者控制线33b可以由点构建。
在本实施例中，将参考线的荧光强度设置为荧光强度的分界值从而易于 确定负反应或者正反应。
图5C到5E为图解其中集成多个荧光探测单元144的分析地点132的实 施例的视图。荧光探测单元144的衬底层13由激发激光单元103c空间寻址， 使得荧光探测单元144的衬底层13的荧光强度被顺次地读出。由内存光学 转换模块188将该读出结果转换成光学信号，并且将该光学信号传输到光通 信单元103b。附图标记200表示荧光标记抗原或者荧光标记DNA样本。通 过生物存储盘的旋转以及滑块211的运动实施空间寻址。
图5D为图解生物存储盘100a的实施例的视图，在该生物存储盘100a 中荧光探测单元144的排列沿分析地点132的圆周设置。生物存储盘旋转期 间，荧光探测单元144由激发激光单元103c顺次地空间寻址。读出结果由 内存光学转换模块188转换为光学信号，并且将该光学信号传输给光通信单 元103b。
图5E为图解生物存储盘的实施例的视图，在该生物存储盘中将该些排 列的元件设置为与半导体激光器105一对一对应。
该些排列的元件由相应的半导体激光器105激发。与荧光的强度成比例 的电信号通过电信号线34和36传输给内存光学转换模块188。内存光学转 换模块188将电信号转换成光学信号并且将该光学信号作为分析地点的读出 结果传输给光通信单元103b。根据图5E中显示的实施例，在分析地点读出 期间不需要生物存储盘的旋转以及滑块211的运动来实施空间寻址。此外， 排列的元件直接由在其附近的激光束扫描，使得可能进一步提高探测荧光的 性能。
在根据本实施例的生物存储盘中，分析地点包括作为捕获探针固定在多 孔膜上的抗体或者DNA的排列。
优选地，多孔膜通过在多孔膜的表面上涂敷交指型(inter-digit)电极来构 建。多孔膜可以是硝基纤维素(nitro-cellulose)膜或者尼龙膜。优选地，通 过将肌球素(myoglobin)、CK-MB或者肌钙蛋白I(TnI)固定为冠状动脉 血栓症(coronary thrombosis)标记物来构建排列。
优选地，可以通过将谷氨酸盐合成酶(glutamine synthetase)固定为老 年性痴呆(Alzheimer disease)标记物来构建排列。
图6A到6C为图解QCM探测单元的实施例的视图。
QCM探测单元探测与由不同类型材料的结合引起的重量增加相对应的 共振频率变化Δf，使得可以读出不同类型材料的特定结合。
QCM探测单元包括石英321、彼此面对的重叠电极322a和322b以及 AC信号发生器320，在重叠电极322a和322b之间插置石英321。
附图标记18表示捕获探针。当捕获探针与抗原或者DNA样本200特定 结合时，其重量增加，使得共振频率改变。共振频率变化由QCM探测单元 探测。
在本实施例中，石英321由硅晶体制成。通过利用半导体制造工艺在硅 晶体上沉积重叠电极322a和322b来构建石英321。
由于重叠电极322a和322b，QCM探测单元可以通过利用半导体制造工 艺来制造。
在本实施例的生物存储盘中，在通过生物存储盘的高度旋转脱水和干燥 生物存储盘的分析地点132之后，QCM探测单元可以实施探测。
QCM探测单元的测量误差可以由分析地点的潮湿或者液态引起。根据 本发明，该问题可以通过在由生物存储盘的旋转对分析地点脱水和干燥之后 探测分析地点来解决。
图6B为图解在其中QCM探测单元的重叠电极322a和322b被设计为 以交指型方式设置的实施例的视图。两个电极322a和322b之间的面对区域 随手指数增加，使得能够提高QCM探测单元的灵敏度。
此外，由反应引起的共振频率的改变由阻抗测量单元326测量，使得可 以定量分析特定结合的程度。
附图标记3表示下盘。
此外，在本发明中，AC信号发生器320还可以包括用于将阻抗测量单 元326的数字信号转换为模拟电压信号的数模(D/A)转换器从而改变AC 信号发生器320的频率。优选地，AC信号发生器320可以为通过采用模拟 电压信号控制的电压控制振荡器(VOC，voltage controlled oscillator)。
图6C为图解其中设置图6B中显示的QCM探测单元的排列的实施例的 视图。附图标记325表示用于顺次地选择排列的元件的多路复用器。由多路 复用器325选择的每个元件的共振频率改变由阻抗测量单元326独立地测 量，使得可以定量地读出与分析地点特定结合的程度。
图7A和7B为图解表面等离子共振(SPR，surface plasmon resonance) 探测单元的实施例的视图。
当入射波的波矢，也就是，单色P-偏振波在遍及所有反射角的可变入射 角θin的预定角处与表面等离子波波矢相匹配时，获得共振。共振时，入射 波的所有能量被吸收入金属。因此，入射到金属表面的光不反射而是转换为 表面等离子体，使得反射率大大地减少。当与捕获探针的化学反应或者特定 结合反应发生在金属薄膜的表面上时，改变了共振的条件。结果，共振角或 者共振波长也与化学反应或者特定结合反应的程度成比例地改变。
因为共振波长的改变随在样本的表面上彼此相互作用的生物材料的成 分的变化而发生，所以表面等离子现象可以有效地用来测量生物材料之间的 相互作用，也就是，结合势(binding affinity)。此外，共振波长的改变与特 定结合的程度的变化成比例地增加，使得可能获得定量的结果。此外，代替 共振波长的改变，而测量共振角的改变使得定量地分析不同类型生物材料之 间的结合势。
在表面等离子体共振现象用于免疫分析的情况下，金属的表面用响应于 特定抗原的抗体涂敷，并且引入抗原。接下来，照射光使得产生表面等离子 体共振。基于共振波长(或者角)的改变与被结合的抗原的数量之间的成比 例的关系，可以测量抗原的浓度。
在表面等离子体共振现象用于核酸杂交分析的情况下，金属的表面用响 应于特定DNA(或者RNA)序列的互补双链的捕获探针涂敷，并且引入DNA (或者RNA)序列。接下来，照射光使得产生表面等离子体共振。基于共 振波长(或者角)的改变与被结合的DNA(或者RNA)序列的数量之间的 成比例的关系，可以测量DNA(或者RNA)序列的浓度。
对利用表面等离子体共振现象的SPR探测单元，有几个建议：(i)采用 衍射光栅(diffraction grating)的SPR传感器；(ii)采用光波导(optical waveguide)的SPR传感器；以及(iii)采用棱镜的kreschmann SPR传感器。
kreschmann SPR传感器(通过表面等离子体的激发确定金属的光学常 数，Z.physics 241 1971)具有各种测量参数以及高灵敏度。然而，很难微型 化和集成kreschmann SPR传感器。为了解决这个问题，H.Raether在他的论 文(Surface plasma oscillations and their applications，Phys.Thin Films 9 1977，page：145-260)中公开了采用金属衍射光栅代替棱镜的金属基于衍射光 栅的SPR传感器。
W.A.Challener所写的题目为“A Surface plasmon resonance gas sensor in a compact disc format”(Sensors and Actuators B 561999，P254-258)的论文中公 开了采用形成在CD上的槽的基于光栅或者光栅耦合SPR传感器。
然而，存在下面的问题：使基于衍射光栅的SPR传感器适应根据本发明 的生物存储盘。
<基于衍射光栅的SPR传感器适应生物存储盘的问题>
基于衍射光栅的SPR传感器的测量变量仅局限于光强，这是和基于棱镜 的SPR传感器不同的。在基于衍射光栅的SPR传感器的情况下，当分析地 点的2-维排列通过利用2-维CCD照相机读出时，基于光强获得SPR图像。
固定到分析地点的2-维排列的捕获探针的相互作用导致反射光最小处 的SPR角的改变。结果，反射率根据样本和分析地点的2-维排列上的元件 之间的特定结合的程度而改变。从而，在特定结合元件和非相互作用的元件 之间存在光强差。基于该光强差可以定量分析分析地点。为了获得最优的 SPR图像，在反应之前和反应之后，需要将光学系统设计为设置到光强对比 度最大处的最佳入射角。然而，该设计很难实施。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，重复装载和取出各种生物存储 盘。因此，由于生物存储盘和生物存储盘驱动装置的机械差异，基本不可能 将光学系统设置到最佳入射角θopt。此外，由于长期使用，生物存储盘驱动 装置的使用环境(温度、湿度等)会改变，使得很难将光学系统稳定地设置 到最佳入射角θopt。
就是说，最佳入射角θopt随生物存储盘、生物存储盘驱动装置或者其使 用时间的不同而改变。
在本发明中，每次开始读出分析地点时，SPR探测单元实施在入射角 θin的预定范围内的扫描以确定最佳入射角θopt，在最佳入射角θopt处分析 地点的参考点之间的光强对比度最大，并且，将样本200引入到分析地点132 之后，用CCD或者CMOS照相机832拍摄分析地点的2-维排列的光强变化 以获得实时(real-time)的SPR图像。
在根据本发明的生物存储盘中，SPR探测单元将入射角θin设置到最佳 入射角θopt，并且在将样本200引入到分析地点之后，SPR探测单元通过对 比反应后SPR图像强度和反应前SPR图像强度来获得SPR图像强度差。
在根据本发明的生物存储盘中，SPR探测单元将入射角θin设置到最佳 入射角θopt，并且在将样本200引入到分析地点之后，SPR探测单元通过对 比反应后SPR图像强度和反应前SPR图像强度来获得时变(time-varying) SPR图像强度差。
在根据本发明的生物存储盘中，SPR探测单元将入射角θin设置到最佳 入射角θopt，并且在将样本200引入到分析地点之后，SPR探测单元测量每 个元件的传感图(sensorgram)。
在根据本发明的生物存储盘中，在将样本引入分析地点之后，SPR探测 单元在入射角θin的预定范围内以预定时间间隔重复扫描操作以测量分析地 点排列的每个元件的时变SPR角或者时变SPR角改变。
以预定时间间隔测量的数据可以通过采用曲线拟合或者内插重构。
SPR探测单元的入射角扫描操作通过生物存储盘的精确旋转、生物存储 盘停止时滑块211的径向运动、滑块211的方位角运动、光源的向前、向后、 向左以及向右的运动或者光源的倾斜度调整来实施。通过利用滑块马达109 移动滑块211。
入射角扫描操作中的生物存储盘的精确旋转通过采用狭缝确定工具或 者FG信号确定工具实现。
生物存储盘的精确旋转通过固定光源830和旋转主轴马达102来实现， 使得可以改变入射角θin。
入射角扫描操作中滑块的径向或者方位角运动可以通过旋转其上安装 光源830的滑块211实现。
入射角扫描操作中光源的向前、向后、向左以及向右的运动或者光源的 倾斜度调整可以通过控制电磁体与安装在滑块211上的光源830相耦合来实 现。
由电流流动通过电磁体产生的吸引力或者排斥力被用于光源的运动控 制工具。
入射角扫描操作中光源的向前、向后、向左以及向右的运动或者光源的 倾斜度调节可以通过控制形状记忆合金(shape memory alloy)与安装在滑块 211上的光源相耦合来实现。
形状记忆合金是一种可以通过加热或者施加电流恢复其初始形状的构 件。变形的能量用于光源的运动控制工具。
入射角扫描操作中光源的向前、向后、向左以及向右的运动或者光源的 倾斜度调节可以通过控制压电装置与安装在滑块211上的光源相耦合来实 现。
压电装置是一种通过施加电压改变其尺寸的构件。变形的能量用于光源 的运动控制工具。
至少一个LED或者激光二极管可以用作光源830。
在根据本发明的生物存储盘驱动装置中，光学系统114可以安装在滑块 211上。
此外，在分析地点132读出过程中，可以基于反应前测量的SPR感应信 号和反应后测量的SPR感应信号之间的差异和由生物存储盘的高速旋转引 起的分析地点的脱水或者干燥来搜索分析地点。
图7A为图解通过利用衍射光栅840a或者微棱镜841a从SPR图像读出 分析地点132的实施例的视图。
衍射光栅840a通过在微棱镜排列841a的表面涂敷金膜840b以及将捕 获探针18固定到生物材料衔接物(linker)351a来构建。
由单色的、准直的和偏振的光源830产生的光被衍射光栅840a或者微 棱镜排列841a衍射并且，此后，入射到分析地点132上的金膜840b上以在 金膜840b的表面上形成表面等离子体。
此时，SPR图像强度随金膜840b表面上的样本200和捕获探针18之间 的特定结合的程度而改变。
附图标记831表示向前、向后、向左以及向右运动工具或者倾斜度调节 工具。可以通过控制该些工具改变入射角θin。
附图标记170表示生物存储盘的中心孔。
图7B为图解将通过在由塑料制成的上盘件1上涂敷金(Au)构建的槽 图案842用作衍射光栅的实施例的视图。捕获探针18固定在金涂敷槽图案 (gold-coated groove pattern)842的表面上。在SPR角fSPR处，表面等离子 体形成在金涂敷槽图案842的表面上。此时，反射率最小。从而，在SPR 角处反射的光的强度最小。因为SPR条件取决于金涂敷槽图案842表面上的 介电材料的折射率(refractive index)(或者厚度)以及涂敷在槽图案842上 的金的折射率(或者厚度)，所以可以定量分析在金涂敷槽图案842的表面 上的特定结合反应。
图7C和7D图解用于SPR探测单元的光学系统的实施例的视图。
由光源830产生的光入射到分析地点132，并且SPR图像强度随样本200 和捕获探针18之间特定结合的程度而改变。在光学系统安装到滑块211上 的状态下可以移动光学系统114。可以通过光源的向前、向后、向左以及向 右运动工具或者光源的倾斜度调节工具831来改变光源830的入射角θin。附 图标记102表示用来旋转生物存储盘100a的主轴马达。
图7C图解由光学系统114实现的SPR探测单元，该光学系统114包括 用来感应从光源830产生的参考光的强度的参考光传感器832a、用来感应从 分析地点反射的光的强度的SPR光传感器832b以及用来获得两个传感器 832a和832b的信号组分的比率并且输出最终的SPR感应信号的驱动电路 833。
附图标记340a和340b分别表示偏光器和分光器(beam splitter)。
图7D图解由光学系统114实现的SPR探测单元，该光学系统114包括 用于从光源830产生的光获得平行光的准直器340b、用于探测从分析地点 132反射的光的透镜、偏振光束分光器(polarizing beam splitter)341、两个 SPR光传感器832a和832b以及用来获得两个传感器832a和832b的信号组 分的比率并且输出最终的SPR感应信号的驱动电路833。由偏振光束分光器 341b将从分析地点132反射的光分为S-偏振和P-偏振组分，并且分别由两 个SPR光传感器832a和832b感应S-偏振和P-偏振组分。
为了去除光源830的噪声和强度波动，驱动电路833基于被感应的S- 偏振和P-偏振组分获得两种偏振组分的比率并且输出最终的SPR感应信号。
图8A到8D为图解在其中多类型的肿瘤标记物被固定到多孔膜41c上 的带41的实施例的视图。附图标记41a表示共轭垫(conjugate pad)、样本 垫或者样本垫和共轭垫的结合，并且附图标记41b表示吸收垫(absorbent pad)。附图标记41c表示多孔膜。
肿瘤标记物可以为选自AFP、PSA、CEA、CA19-9、CA125以及CA15-3 的一个或者更多。
图8A为图解其中通过采用点(spotting)法将肿瘤标记物固定到多孔膜 41c上的实施例的视图。图8C为图解其中通过采用线(lining)法将肿瘤标 记物固定到多孔膜41c上的实施例的视图。图8B为图解其中通过采用点法 将肿瘤标记物固定到多孔膜41c上以及通过采用线法固定参考线和控制线的 实施例的视图。
图8D为图解用于在多类型样本上实施单项分析、在单类型样本上实施 多项分析或者在多类型样本上实施多项分析的生物存储盘的实施例的视图。
生物存储盘包括用于存储血清或血浆样本或者抗原或DNA样本的一个 或更多样本腔室131a。多个样本腔室131a可以存储用于单类型样本分析的 相同类型的样本。此外，多个样本腔室131a可以存储用于多类型样本分析 的不同类型的样本。此外，在注入用于单项分析的样本的情况下可以仅设置 一个样本腔室131a。
在根据图8D中显示的实施例的生物存储盘中，八个分析部分49并联设 置。带41、阀47a和亲水通道47b被设置在每个分析部分49的分析地点132 中。当阀47a打开时，样本腔室131a的样本以亲水方式转移到分析地点132， 并且样本与带41上的多项捕获探针起特定地反应。从而，在单项分析部分 中可以实施多项分析。
图8D为图解其中分析部分的ID(身份证明)信息由沿分析部分49的 圆周设置的狭缝图案或者条形码图案34d指明的实施例的视图。分析部分的 ID信息由狭缝探测工具34a或者图像传感器单元39探测并且传送到中央控 制器101。
因为每个分析部分49都设置有永久磁铁75，所以分析地点搜索过程可 以实施。此外，因为每个分析地点的ID由中央控制器101识别，所以由图 像传感器39捕获的分析地点132的反应结果上的图像信息可以根据分析部 分来存储并且管理。
图9A为图解用于将包括缓冲溶液的各种溶液注入腔室的腔室入口350 和腔室排气孔351的实施例的视图。腔室排气孔351去除气压使得易于注入 液体。
在根据本发明的生物存储盘中，腔室入口350和腔室排气孔351设置在 腔室的中心部分处。
固定数量的喷射器(injector)、分配器(dispenser)或者注射器针头(syringe needle)被插入腔室入口350使得将液体(缓冲溶液等)注入腔室。如果不 设置腔室排气孔351，那么腔室便被密封地关闭，使得由于腔室的气压难以 将液体注入。
此外，因为腔室的外部首先被注入的液体填充，所以需要将腔室入口350 和腔室排气孔351设置在腔室的中心部分处。
图9B为图解通过一体化腔室入口350和腔室排气孔351来构建的腔室 孔352的实施例的视图。
在这种情况下，腔室孔352的直径被设计为大于固定数量的喷射器、分 配器或者注射器的直径，使得腔室孔352既用作腔室入口又用作排气孔。 因为腔室孔352的直径较大，所以在液体注入期间腔室不能被密封地关闭。
此外，因为腔室的外部首先被注入的液体填充，所以需要将腔室孔352 设置在腔室的中心部分处。此外，为了防止液体通过腔室孔352泄露，可 以使腔室的高度产生差别。也就是，因为由于毛细现象液体优先选择流向 腔室的较小高度部分，所以围绕腔室孔352的腔室的高度被设计的较高， 使得液体可以尽可能的远离腔室孔352。
在液体被注入之后，腔室排气孔351和腔室入口350或者腔室孔352需 要被关闭。如果不关闭，会有这样的问题：在其运送和出售期间，液体会 通过这些孔350、351和352泄露。
在根据本发明的生物存储盘中，腔室排气孔351、腔室入口350或者腔 室孔352可以用粘附物、或者CD标签或者UV粘合剂关闭。
因为存储在腔室中的液体的泄露，所以腔室排气孔351或者腔室孔352 在其运送和出售期间被关闭。但是，只要为了在其使用期间使液体适当地移 动，腔室排气孔351或者腔室孔352便被打开。
图9C和9D为图解其中通过采用钢球(steel ball)520来关闭腔室排气 孔351并且，之后，在其使用的时候自动打开的实施例的视图。
在生物存储盘被使用之前，腔室排气孔351和腔室孔352由钢球520和 粘着工具521a和521b关闭。钢球520由在腔室排气孔351附近的附着工 具521a和521b固定，使得腔室排气孔351被关闭(见图9C)。
在生物存储盘被使用时，装载在生物存储盘驱动装置上的生物存储盘 100a高速旋转，使得强离心力被施加到钢珠上。结果，由于该离心力大于 粘着工具521a和521b的粘着力，钢球520被分离，使得腔室排气孔351 被打开(见图9D)。
在根据本发明的生物存储盘中，通过利用钢球520和粘着工具521a及 521b之间的粘着力关闭腔室排气孔351，并且通过利用大于粘着力的使得 钢球520分离的离心力打开腔室排气孔351。
在本发明中，粘着工具521a和521b可以为双面垫层带(cushioned double-sided tape)或者橡胶涂敷垫层件(cushioned rubber-coated member)。
图9E为图解粘附工具521a和521b的实施例的视图。
附图标记521a表示用于使钢球520的上部分可以紧密地贴附到腔室排 气孔351的双面带。因此，钢球520的上部分的整个圆周被设计为由粘着 力施加。
附图标记521b表示双面带，其用于使钢球520的下部分可以紧密地贴 附到腔室体349和使钢球520可以容易由离心力分离。因此，钢球520下部 分的圆周的一半被设计为由粘着力施加。
图9F为图解钢球520的各种形状(三角柱(triangular cylinder)形状和 帽子形状)的实施例的视图。在本发明中，钢球520的头部520a可以形成 为三角锥形状或者帽子形状使得钢球520可以易于由离心力从腔室排气孔 351分离。在这种情况下，仅双面带521a可以被设置为将钢球520的上部分 紧密地贴附到腔室排气孔351。
在另一实施例中，为了更有效地关闭腔室排气孔351，腔室排气孔351 可以用垫层橡胶材料涂敷，或者钢球520可以用垫层橡胶材料涂敷。
图9G图解其表面经历平板印刷(offset printing)、丝网印刷(silk-screen printing)、粘附物标签印刷(sticker printing)或者CD标记印刷(label printing) 处理的生物存储盘的实施例的视图。
这里，DBD(数字生物盘)260是商标或者标识。
在根据本实施例的生物存储盘中，样本入口指示物通过采用印刷、丝网 印刷、粘附物标签印刷或者CD标记印刷被印刷在入口覆盖物123的上表面 以便通知使用者样本入口121的准确位置。
附图标记121a和121b表示分别用于指示样本入口121的周围圆和中心 点的样本入口指示物。使用者用注射器针头、柳叶刀的端部或者样本注入工 具的端部穿透入口覆盖物123的样本入口中心点121b并且将样本注入制备 腔室130中。
在根据本实施例的生物存储盘中，样本入口指示物包括样本入口周围圆 和样本入口中心点。
在根据本实施例的生物存储盘中，样本入口周围圆121a和样本入口中 心点121b印刷成黑色或者红色。
附图标记94表示绘制在制备腔室130上的固定量指示线以便通知操作 者最小的血液注入量。
在根据本实施例的生物存储盘中，与制备腔室或者分析地点相对应的部 分在平板印刷、丝网印刷、粘附物标签印刷或者CD标记印刷中被透明地印 刷或者被暴露。
图9H为图解生物存储盘的除湿(dehumidifying)腔室670和湿度感应 腔室680的实施例的视图。除湿腔室670盛放用于去除潮湿的除湿剂 (dehumidifying agent)。通常，作为除湿剂或者干燥剂，沸石(zeolite)、硅 藻土(diatomite)、硅胶(silica gel)和沸石胶(zeolite gel)被主要采用。附 图标记671表示除湿腔室670的气孔。
湿度感应腔室680包括用于探测生物存储盘之前是否暴露于湿气或者浸 入到液体中的湿度指示卡681。因此，由使用者的粗心引起的生物存储盘的 问题可以在A/S(售后服务)的时候被销售者和制造商辨别出。作为商业湿 度指示卡681，有由Multisorb Technologies公司提供的Humoniotor卡。
由于湿度指示卡681，可以直接分辨容许湿度是否被包含在封闭空间中 或者密封的封闭产品容器中。作为例子，生物存储盘之前暴露于湿气的历史 可以由从蓝到红的颜色上的改变来指示。
在根据实施例的生物存储盘驱动装置中，图像传感器39捕获湿度感应 腔室680的图像并且将该图像传送到中央控制器101，使得中央控制器101 能分析在生物存储盘中是否包含容许湿度水平以上的湿度或者将湿度感应 腔室680的图像存储在存储单元112中。
在根据实施例的生物存储盘驱动装置中，中央控制器101分析湿度感应 腔室680的图像并且，在确定生物存储盘之前暴露于超过容许湿度水平的湿 气的情况下其发送警报信息通知使用者事实，并将带有时间信息和生物存储 盘产品ID的事实作为历史管理项目记录在存储单元122中，或者通过输入/ 输出单元111将该事实远程传送到生物存储盘的A/S(售后服务)中心。
图9I和9J图解垃圾腔室133的实施例的视图。在本实施例中，没有设 置致力于控制垃圾腔室133的流入量的阀，并且设置到垃圾腔室的用于防止 反向流动的腔室间隙被修改。
没有阀，垃圾腔室入口292始终打开，使得由于离心力液体可以从前阶 段(previous stage)腔室132传输到垃圾腔室133。因为垃圾腔室入口292 始终打开，所以具有这样的问题：存储在垃圾腔室133中的液体会逆流 (counter-flown)到前阶段腔室132。
为了防止这个问题，本发明中采用了两种方法。在第一种方法中，垃圾 腔室入口292的尺寸和位置被调整。将垃圾腔室入口292设计为小于垃圾腔 室的宽度并且尽可能将其设置在生物存储盘的内部。如果垃圾腔室入口292 设置在生物存储盘的外部，那么由于生物存储盘旋转产生的离心力，存储在 垃圾腔室中的液体主要位于生物存储盘的外部，使得液体可能容易地逆流通 过垃圾腔室入口292。
在第二种方法中，垃圾腔室133中的腔室间隙被修改从而防止存储在垃 圾腔室133中的液体逆流。图9I和9J图解垃圾腔室的实施例。图9J为图解 垃圾腔室133的主要部件的截面图。在本实施例中，垃圾腔室133被分为大 间隙部分133a和133c以及小间隙部分133b。在小间隙部分133b中，毛细 吸引(capillary attraction)或者高表面张力施加于液体。因此，转移到垃圾 腔室133的大间隙部分133c的液体不可能容易地逆流朝向大间隙部分133a， 即，朝向垃圾腔室入口292。也就是，由于毛细吸引或者表面张力，转移到 垃圾腔室133的大间隙部分的液体不可能容易地逆流。
附图标记290a表示在制造和装配生物存储盘的时候用于对准生物存储 盘的参考孔。参考孔290a被插入配置夹具的固定物。
图9K为图解在其中带41被设置在分析地点132中的生物盘100a的实 施例的视图。
如图9K中显示，生物盘100a包括：用于从血液或者细胞制备血清或血 浆样本或者抗体或DNA样本的制备腔室130；用来由稀释溶液稀释血清或 血浆样本或者抗体或DNA样本的缓冲腔室131；具有带41的分析地点132， 其中用于与制备好的抗原样本进行Ag-Ab反应的捕获探针的排列或者用于 与制备好的DNA样本进行杂交反应的捕获探针的排列被固定在衬底上；用 来存储用于洗涤工艺的洗涤液的洗涤腔室141；以及用来收集产生在洗涤工 艺中的污水的垃圾腔室133。
附图标记70a、70b和70d表示用于控制流体流动的阀。
附图标记7和8表示液体阀形成于其中的V形通道。V形通道7设置到 缓冲腔室131的出口。V形通道8设置到洗涤腔室141的出口。此外，附图 标记131a和141a分别表示缓冲腔室131的腔室入口和洗涤腔室141的腔室 入口。附图标记131b和141b分别为缓冲腔室131和洗涤腔室141的腔室排 气孔。在本发明中，V形通道用亲水材料涂敷。出货前在工厂，通过腔室入 口131a和141a缓冲腔室131和洗涤腔室141被填充稀释溶液和洗涤溶液。 现在，描述图9K中显示的生物存储盘的运行。
<实施例>
(1)在生物存储盘100a被使用之前，使用者通过采用血液取样工具取 样血液并且通过样本入口121将该血液注入以将该血液存储在制备腔室130 中。
(2)当生物存储盘被装载到生物存储盘驱动装置上时，生物存储盘驱 动装置使生物存储盘高速旋转，使得在制备腔室130中的血液由于离心分离 被分离成血清(或者血浆)和血液凝块。
(3)当阀70a打开时，分离的血清(或者血浆)转移到缓冲腔室131。 之后，通过重复生物存储盘的旋转和停止，血清(或者血浆)被混合并且用 稀释溶液稀释。
(4)在生物存储盘停止之后，阀70b被打开，使得存储在缓冲腔室131 中的血清(或者血浆)通过亲水涂敷V形通道7被转移。
(5)当血清(或者血浆)上升到在V形通道7的端部(带41)的样本 垫41a时，通过利用阀70b的流体抽运传输(fluid pumping transferring)，血 清(或者血浆)被滴落在带41上的样本垫41a上。
(6)由于带41的多孔性和毛细管现象，滴落的血清(或者血浆)扩散 在带41中。扩散期间，血清(或者血浆)与带41上的捕获探针特定地结合。
(7)随后，生物存储盘被高速地旋转以干燥带41。
(8)接下来，阀70d被打开，使得存储在洗涤腔室141中的洗涤溶液 通过亲水涂敷V形通道8被转移。
(9)当洗涤溶液上升到在V形通道8的端部(带41)的样本垫41a时， 通过利用阀70d的流体抽运传输，洗涤溶液被滴落在带41上的样本垫41a 上。
(10)由于带41的多孔性和毛细管现象，滴落的洗涤溶液扩散在带41 中。扩散期间，洗涤溶液去除带41上没有特定反应的组分。
(11)随后，生物存储盘被高速地旋转以干燥带41。
(12)接下来，带41的反应结果通过利用光学测量单元、电化学测量 单元、阻抗测量单元、图像传感器单元、生物凹点探测单元、荧光探测单元、 放射探测单元、QCM探测单元或者SPR探测单元读出。
(13)接着，根据反应结果的诊断结果和处方显示在计算机监视器上， 并且该诊断结果和调查单(questionnaire sheet)远程传送给医生，该医生自 动或者手动地通过因特网被连接。患者等待医生的处方。
附图标记47a和47b是能够在生物存储盘高速旋转期间迅速地干燥带 41的气孔。带41在洗涤工艺之前被干燥，以便在洗涤工艺期间洗涤溶液可 以有效地扩散到带中。从而，有效地洗涤背景组分(background component)。
代替图9K中显示的分析地点132中的带41，捕获探针可以固定在生物 材料可以连接到其的金膜、自装配单层(SAM，self assembly monolayer)或 者各种衬底上。其的各种实施例被公开在于2002年1月27日提交的名称为 “Nucleic acid hybridization assay method and device using cleavage technique responsive to complementary double strand of nucleic acids or oligonucleotides” 的国际专利申请No.PCT/KR02/00126中，该国际申请要求于2001年1月27 日提交的名称为“Nucleic acid hybridization assay method and device using cleavage technique responsive to complementary double strands or single strand of nucleic acids or oligonucleotides(核酸杂交分析方法和采用对核酸或者低 (聚)核苷酸的互补双链或者单链的裂解技术的装置)”的韩国专利申请 No.10-2001-0003956的优先权。
图10A为图解前加载型(front-loading-type)或者侧加载型 (side-loading-type)生物存储盘驱动装置的外观(outer appearance)的实施例 的视图。附图标记751表示生物存储盘驱动装置的壳。附图标记750表示其 上装载生物存储盘100的盘。在本发明中，生物存储盘驱动装置设置有用于 光盘的播放和搜索按钮745以及暂停和快进(eject)按钮746。
在本发明中，生物存储盘驱动装置可以装配有PC(个人计算机)的主 体。
如图10A中显示，由发光二极管指示生物存储盘驱动装置的运行状态和 装载盘的类型，装载盘的类型是光盘(CD、DVD等)、生物盘或者存储盘。
生物存储盘驱动装置设置有指示当前的装载盘是生物盘的发光二极管 741以及用于指示当前分析结果的运行状态指示发光二极管742。附图标记 743表示用于指示当前的装载盘是光盘的发光二极管。附图标记744表示用 于指示当前的装载盘是生物存储盘的发光二极管。
在根据本实施例的生物存储盘驱动装置中，运行状态发光二极管742被 设计为在其中装载有盘的生物存储盘驱动装置运行期间闪烁。
在根据本实施例的生物存储盘驱动装置中，生物存储盘驱动装置还可以 包括用于显示生物存储盘驱动装置的运行状态和类型是光盘(CD、DVD等)、 生物盘或者存储盘的装载盘的类型的显示单元。
在根据本实施例的生物存储盘驱动装置中，显示单元是用于显示生物存 储盘驱动装置的运行状态和类型是光盘(CD、DVD等)、生物盘或者存储 盘的装载盘的类型的LCD单元。
在根据本实施例的生物存储盘驱动装置中，个人计算机(PC)的主体为 使用者提供与是光盘(CD、DVD等)、生物盘或者存储盘的装载盘的类型 相对应的GUI(graphic user interface)。
附图标记106表示存储IC卡插槽，通过其插入存储IC卡或者USB存 储卡。
图10B为图解具有能够同时装载多个生物存储盘的多个生物存储盘驱 动装置的生物存储盘驱动装置组件的实施例的视图；根据本实施例，可以依 次地分析该些生物存储盘。此外，可以同时分析多个生物存储盘。
在根据本实施例的生物存储盘驱动装置中，具有多个生物存储盘驱动装 置的生物存储盘驱动装置组件还可以设置有用于控制该组件的计算机以及 用于与外部装置交互连接的输入/输出端口772。
在根据本实施例的生物存储盘驱动装置中，输入/输出端口772具有通用 串行总线(USB，universal serial bus)通信协议、IEEE 1394通信协议、ATAPI 通信协议或者因特网通信协议。
附图标记773表示电源插头。附图标记771表示用于具有多个生物存储 盘驱动装置的生物存储盘驱动装置组件的主要开关。
图10C为图解双平台型(double-deck-type)生物存储盘驱动装置的实施 例的视图。在本发明中，一侧平台设置有生物存储盘驱动装置，另一侧平台 设置有DVD驱动器。可选择地，两侧平台都可以设置有生物存储盘驱动装 置。
根据本实施例的生物存储盘驱动装置可以为组合型生物存储盘驱动装 置，该组合型生物存储盘驱动装置一侧平台设置有生物存储盘驱动装置并且 另一侧平台设置有录像机(VCR，video cassette recorder)。从而，当装载在另 一侧平台上的VCR播放时，装载在一侧平台上的生物存储盘的图像信息可 以在同一时刻被记录或者被存储。
附图标记750a和750b是用于生物存储盘100、光盘或者录像带的前装 载的盘。此外，根据本发明的生物存储盘驱动装置设置有用于光盘或者VCR 带的播放和搜索按钮745a和745b以及暂停和快进按钮746a和746b。
LCD单元760a和760b用来显示生物存储盘驱动装置的运行状态。
图10D为图解与TV 800a(LCD TV、PDP TV或者CRT TV)结合的生 物存储盘驱动装置800b的实施例的视图。TV 800a设置有因特网输入/输出 端口801从而将生物存储盘驱动装置800b的生物盘100a的诊断结果传送给 医生，以便能实施远程诊断。
附图标记106表示存储IC卡插槽，通过其插入存储IC卡或者USB存 储卡。附图标记800c和802分别表示远程控制器和IR接收器。
附图标记800d表示鼠标。
在根据本实施例的生物存储盘驱动装置中，TV显示生物存储盘驱动装 置800b的运行状态、类型是光盘(CD、DVD等)、生物盘或者存储盘的装 载盘的类型以及生物存储盘的读取或者诊断的结果。
在根据本实施例的生物存储盘驱动装置中，TV为使用者提供与是光盘 (CD、DVD等)、生物盘或者存储盘的装载盘的类型相对应的GUI。
在根据本实施例的生物存储盘驱动装置中，通过采用远程控制器800c 控制TV以便为使用者提供与类型是光盘(CD、DVD等)、生物盘或者存储 盘的装载盘的类型相对应的GUI。
在根据本实施例的生物存储盘驱动装置中，TV设置有信使，该信使通 过电子邮件(e-mail)或者TV屏幕上的窗口周期性地通知使用者周期的试 验或者诊断的时间，以便容易实施后续管理(follow-up management)。
图11A和11B图解容纳在卡座中的生物存储盘100的外观的实施例的 视图。附图标记170a表示固定在盘孔170上的中心帽状物。图11A图解安 装在生物存储盘驱动装置的转盘181上的生物存储盘100a的状态。附图标 记170a表示中心帽状物。中心帽状物170a由磁性材料制成，因此由于中心 帽状物和装入转盘181的磁铁之间的吸引力，生物存储盘100可以稳定地被 安装。附图标记102表示主轴马达。
图11B为图解具有中心帽状物170a的生物存储盘100的详细视图。附 图标记170表示生物存储盘的中心孔，附图标记121a和121b表示样本入口 指示器。
图11C和11E为图解在其中生物存储盘100被容纳在卡座中的卡座型 (cartridge-type)生物存储盘的实施例的视图。附图标记1002表示卡座柄 (cartridge grip)。也就是，当将卡座型生物存储盘装载在生物存储盘驱动装 置上时，用手握住卡座柄。附图标记1001c表示当将卡座型生物存储盘装载 在生物存储盘驱动装置上时与生物存储盘驱动装置中的盘的突出物结合的 孔。由于孔1001c，卡座可以安全地被固定在盘上。
图11C图解卡座的上覆盖物2000a和下覆盖物2000b。
附图标记1001a和1001b分别表示上覆盖物2000a和下覆盖物2000b的 凹的结合件(engagement member)和凸的结合件。通过在卡座的上覆盖物 2000a和下覆盖物2000b之间插设具有中心帽状物170a的生物存储盘100以 及按压上覆盖物2000a和下覆盖物2000b来构建卡座型生物存储盘。
上覆盖物2000a设置有用于在上覆盖物2000a的中心部分处暴露在生物 存储盘100上的样本入口指示器121a和121b的覆盖物中心孔171。此外， 下覆盖物2000b设置有用于使活动永久磁铁5a可以接近生物存储盘或者暴 露分析地点132的开口2001。
图11D为图解在其中具有中心帽状物170a的生物存储盘100埋设在卡 座中的卡座型生物存储盘的实施例的视图。设置上覆盖物中心孔171以暴露 样本入口指示器121a和121b，这样使用者可以容易注入样本。
图11E为图解被印刷在卡座柄1002上以指示产品ID的条形码图案 1001c的实施例的视图。
在根据本实施例的生物存储盘驱动装置中，卡座的上覆盖物2000a是透 明覆盖物。
尽管参照本发明的示范性实施方式对本发明进行了特别地图示和描述， 但本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求书所限定的本 发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行形式和细节上的各种修改。
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