專(zhuān)利名稱(chēng)：用于物理布置光盤(pán)的非工作結(jié)構(gòu)的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光盤(pán)技術(shù)。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及用于對(duì)光盤(pán)的內(nèi)外表面上的可讀非工作結(jié)構(gòu)進(jìn)行物理布置的方法和裝置。
2.背景技術(shù)在光盤(pán)設(shè)計(jì)、光盤(pán)制造和讀取這些光盤(pán)的驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)和制造方面的近期發(fā)展現(xiàn)在已使得有可能利用光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器來(lái)對(duì)盤(pán)表面查詢關(guān)于非工作結(jié)構(gòu)的存在。
一同尚未批準(zhǔn)的和共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)1998年10月30日提交的第09/183,842號(hào)、1999年5月14日提交的第09/311,329號(hào)和1999年5月14日提交的第60/134,368號(hào)在此整體并入供參考，如其中所更充分地說(shuō)明的，這些非工作結(jié)構(gòu)在可跟蹤的讀取期間產(chǎn)生被可識(shí)別地嵌入正常的電響應(yīng)中的信號(hào)；該嵌入的信號(hào)反映了非工作結(jié)構(gòu)的物理屬性。與在此整體并入供參考的1999年8月23日提交的Worthington等的第60/150,288號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，“Methods and Apparatus for Optical Disc Data Acquisition Using PhysicalSynchronization Markers(利用物理同步標(biāo)記獲取光盤(pán)數(shù)據(jù)的方法和裝置)”中更充分說(shuō)明的物理同步方法相結(jié)合，為此目的新近開(kāi)發(fā)的、在在此整體并入供參考的1999年8月23日提交的Worthington等的第09/378,878號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，“Methods and Apparatus For Analyzing Nonoperational Data AcquiredFrom Optical Discs(用于分析從光盤(pán)獲取的非工作數(shù)據(jù)的方法和裝置)”中更充分說(shuō)明的分析軟件，使得這些信號(hào)可以被特性化、分類(lèi)、繪制和可視地表示。
本質(zhì)上，這些發(fā)展使得光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器可以被用于一個(gè)或多個(gè)光盤(pán)表面的掃描共焦激光顯微檢測(cè)。
該方法的魯棒性使得有可能對(duì)在形狀、大小和化學(xué)與光學(xué)屬性上具有極大的多樣性的結(jié)構(gòu)進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)。此靈活性繼而使得這樣的非工作結(jié)構(gòu)可以被用于多種多樣的信號(hào)發(fā)出事務(wù)。例如，如在此整體并入供參考的一同尚未批準(zhǔn)的和共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)1997年7月7日提交的第08/888,935號(hào)和1998年7月21日提交的第09/120,049號(hào)中所更充分地說(shuō)明的，這樣的非工作結(jié)構(gòu)可以被用于以信號(hào)表示化學(xué)和生物測(cè)定的結(jié)果，其范圍從免疫測(cè)定到酶的測(cè)定、核酸雜交測(cè)定和哺乳動(dòng)物細(xì)胞的直接檢測(cè)。
但是在光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的每個(gè)激光顯微應(yīng)用中，非工作信號(hào)發(fā)出結(jié)構(gòu)必須在讀取之前被安置于光盤(pán)表面上或靠近光盤(pán)表面。對(duì)于一些應(yīng)用，可能可以將非工作結(jié)構(gòu)隨意安置在光盤(pán)表面上，就象在某些簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)應(yīng)用中一樣。對(duì)于其他的應(yīng)用，例如在核酸測(cè)定分析(參見(jiàn)例如WO98/12559)中，可能變?yōu)樽詈迷谝粋€(gè)或多個(gè)有序的測(cè)定中安置這些非工作信號(hào)發(fā)出結(jié)構(gòu)，因此在本領(lǐng)域中或便利在光盤(pán)上的可讀非工作結(jié)構(gòu)的物理布置的方法、裝置和組成中存在一種需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供用于在光盤(pán)上物理地布置可讀非工作結(jié)構(gòu)的方法和裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，非工作結(jié)構(gòu)是磁珠，所述方法包括將外部磁場(chǎng)施加到光盤(pán)上。在另一個(gè)實(shí)施例中，非工作結(jié)構(gòu)具有凈電荷。


通過(guò)下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，在附圖中相同的標(biāo)記指相同的部件，其中圖1示出了光盤(pán)一部分的光顯微相片，其上人工排列了相同構(gòu)成和直徑的多個(gè)珠；圖2示出了通過(guò)在圖1中以相片示出的盤(pán)部分的軌道之一讀取而獲得的信號(hào)的一部分；圖3a是可跟蹤光盤(pán)的一部分的光顯微相片，示出了光盤(pán)的金屬表面上的不同尺寸和構(gòu)成的珠的聚集體；圖3b是一個(gè)軌跡圖，在X軸上定位排列沿著穿過(guò)圖3a相片所示的光盤(pán)區(qū)域的10條軌道的緩沖HF(高頻)信號(hào)形式的電響應(yīng)；圖4a示出了按照本發(fā)明的用于對(duì)齊在光盤(pán)(光盤(pán)未示出)的表面上的磁粉的裝置的說(shuō)明性實(shí)施例的側(cè)視圖；
圖4b示出了按照本發(fā)明的也在圖4a中示出的帶有嵌入的磁鐵的光盤(pán)支撐件的頂部透視圖；圖4c示出了按照本發(fā)明的也在圖4a和4b中示出的帶有嵌入的磁鐵的光盤(pán)支撐件的上部俯視圖；圖4d示出了按照本發(fā)明的上面放置了光盤(pán)的在圖4a-4c中示出的裝置的另一個(gè)側(cè)視圖；圖5提供了按照本發(fā)明的一個(gè)方法的光盤(pán)表面的光顯微相片，利用外加磁場(chǎng)使得其上順磁性珠已經(jīng)對(duì)齊成為幾個(gè)鏈；圖6圖解了按照本發(fā)明的光盤(pán)上的珠鏈的物理布置。
本發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明為了使得這里說(shuō)明的本發(fā)明更全面地被理解，給出下列詳細(xì)說(shuō)明。在該說(shuō)明中，使用了下列術(shù)語(yǔ)。
本處使用的術(shù)語(yǔ)“徑向”指在一個(gè)或多個(gè)盤(pán)的數(shù)據(jù)編碼表面的平面上，沿著軌道螺線向前或向后的方向。按照本發(fā)明，盤(pán)表面可以是內(nèi)或外表面。
本處使用的術(shù)語(yǔ)“切向”指在一個(gè)或多個(gè)盤(pán)的數(shù)據(jù)編碼表面的平面上，按著從盤(pán)的物理中心到其外圓周所畫(huà)的線向內(nèi)或向外的方向。
本處使用的詞組“徑向平面”指安置了盤(pán)的軌道(如螺旋軌道)特性的平面，它是盤(pán)的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)編碼表面的平面。
本處使用的術(shù)語(yǔ)“非工作結(jié)構(gòu)”表示光盤(pán)上或其內(nèi)的任何結(jié)構(gòu)，當(dāng)該光盤(pán)被光盤(pán)讀取器讀取時(shí)能夠產(chǎn)生信號(hào)，然而該信號(hào)不是在讀取過(guò)程中對(duì)于驅(qū)動(dòng)操作所需要的(雖然可能有用)。非工作結(jié)構(gòu)包括例如特殊分析物信號(hào)單元，如下面馬上要說(shuō)明的。
本處使用的術(shù)語(yǔ)“特殊分析物信號(hào)單元”指能夠用來(lái)以信號(hào)表示在應(yīng)用到光盤(pán)上的樣品中的特殊分析物的存在的任何非工作結(jié)構(gòu)。該術(shù)語(yǔ)于是包括尤其是這里例示的信號(hào)單元-包括珠-以及在一同待批準(zhǔn)的和共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)1997年7月7日提交的第08/888,935號(hào)、1998年7月21日提交的第09/120,049號(hào)、1998年10月30日提交的第09/183,842號(hào)和1999年5月14日提交的第09/311,329號(hào)中描述的信號(hào)單元，這些公開(kāi)并入在此整體作為參考。該術(shù)語(yǔ)包括可單獨(dú)被光盤(pán)讀取器檢測(cè)的那些結(jié)構(gòu)和需要附加部件來(lái)變得能夠檢測(cè)的結(jié)構(gòu)。
這里使用的術(shù)語(yǔ)“磁珠”包括磁粉、順磁粉和超順磁粉，它們是球形的和非球形的，其直徑可以從1nm到約1cm變化。
圖1示出了實(shí)質(zhì)上如在一同待批準(zhǔn)的和共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)1999年5月14日提交的第09/311,329號(hào)中所述而制造的光盤(pán)的一部分的光顯微相片，其中帶有在光盤(pán)反射表面上的統(tǒng)一直徑為2.8μm的多個(gè)珠(也稱(chēng)為“球體”)。軌道特性(如抖動(dòng)的槽)可以容易地被觀察到；放大使得槽的連續(xù)性不能被觀察到。
圖2示出了軌跡圖，示出了在沿著穿過(guò)圖1所示的光盤(pán)區(qū)域的單獨(dú)一個(gè)抖動(dòng)特性可跟蹤地讀取光盤(pán)的過(guò)程中在HF信號(hào)中的電響應(yīng)。該軌跡圖從先前寫(xiě)入比特流文件的數(shù)字化數(shù)據(jù)重建和繪制了電信號(hào)，這在在此整體并入供參考的1999年8月23日提交的Worthington等的第60/150,288號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，“利用物理同步標(biāo)記獲取光盤(pán)數(shù)據(jù)的方法和裝置”中和1999年8月23日提交的Worthington等的第09/378,878號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，“用于分析從光盤(pán)獲取的非工作數(shù)據(jù)的方法和裝置”中更充分地被說(shuō)明。X軸表示徑向距離，即沿著軌道的距離；Y軸示出了電壓。
通過(guò)數(shù)字示波器實(shí)時(shí)顯示的HF信號(hào)看起來(lái)本質(zhì)上一樣，這在在此整體并入供參考的一同待批準(zhǔn)的和共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)1998年10月30日提交的第09/183,842號(hào)中進(jìn)一步被說(shuō)明。
數(shù)據(jù)特性20與22與在光盤(pán)表面的2.8μm珠的存在相關(guān)。特性22具有特有的兩相形狀，它與當(dāng)激光首先穿過(guò)珠的引導(dǎo)邊、隨后中心、最后后沿的時(shí)候來(lái)自光盤(pán)表面的光響應(yīng)先前已經(jīng)相關(guān)。特性20沒(méi)有特有的兩相形狀，其與當(dāng)激光擦過(guò)剛剛接觸被跟蹤的抖動(dòng)特性的一個(gè)珠的邊緣的時(shí)候的光響應(yīng)相關(guān)。
圖2中特性20和22的每個(gè)在電子軌跡中由基線信號(hào)特性24在前后跟附，特性24由沿著軌道的離散珠的非相鄰間距產(chǎn)生。圖2于是顯示當(dāng)盤(pán)表面上的非工作結(jié)構(gòu)充分地相間隔以便使得整個(gè)的特有信號(hào)可被觀察的時(shí)候，由這些結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電子信號(hào)可以單獨(dú)地被識(shí)別和特性化。
圖3a是其上排列了不同大小和構(gòu)成的珠的類(lèi)似設(shè)計(jì)的單獨(dú)可跟蹤光盤(pán)的光顯微相片。一部分4μm直徑藍(lán)色聚苯乙烯珠(可從伊利諾斯州的Libertyville的Spherotech公司得到)、6.8μm直徑藍(lán)色聚苯乙烯珠(可從Spherotech公司得到)和硅珠(可從加利福尼亞州的Brea的Sigris Research公司得到)被混合于水中并點(diǎn)狀散布到光盤(pán)的金屬表面，隨后該盤(pán)被風(fēng)干。圖3a是示出包含兩個(gè)硅珠30、單個(gè)4μm藍(lán)色聚苯乙烯珠32和三個(gè)6.8μm藍(lán)色聚苯乙烯珠34的珠集(或簇)的光盤(pán)表面的光顯微相片。
圖3b是將在緩沖的HF信號(hào)中的電響應(yīng)沿著穿過(guò)圖3a相片所示的光盤(pán)的區(qū)域的10條軌道排列的軌跡圖。根據(jù)圖3b的軌跡36，可以看出基線信號(hào)特性37前后跟附著特性38。但是與圖2的每個(gè)特性表示由單個(gè)很好地相間的非工作結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的信號(hào)的特性20和22相比，特性38表示由光盤(pán)表面的多個(gè)珠的集合引起的復(fù)合響應(yīng)。
雖然在Worthington等的第09/378,878號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，“用于分析從光盤(pán)獲取的非工作數(shù)據(jù)的方法和裝置”中更充分描述的基于軟件的算法方式可以一旦需要的話被用于去卷積這樣一個(gè)復(fù)合信號(hào)，仍然在本領(lǐng)域內(nèi)存在對(duì)于互補(bǔ)方法的需要，該方法便利了單獨(dú)可分辨可識(shí)別的電信號(hào)從盤(pán)表面的非工作結(jié)構(gòu)的返回。因此存在對(duì)于允許這樣的非工作結(jié)構(gòu)以分解的形式和模式排列在光盤(pán)表面的需要。
本發(fā)明通過(guò)探求存在于非工作結(jié)構(gòu)中的物理屬性而提供了對(duì)此問(wèn)題的解決方案以實(shí)現(xiàn)在光盤(pán)表面的它們的布置模式。
在第一示意實(shí)施例中，非工作結(jié)構(gòu)是磁性的，可以通過(guò)磁場(chǎng)在光盤(pán)表面上布置。非工作結(jié)構(gòu)可以被布置為光盤(pán)表面上的一個(gè)或多個(gè)分離的點(diǎn)，并且可以在每個(gè)點(diǎn)內(nèi)在所選擇的線性方向上排列。
在亞微米到亞毫米大小范圍中的順磁珠已經(jīng)被證明在許多不同的生物和化學(xué)應(yīng)用中極為有用。利用附著到珠表面的高度親和特異結(jié)合組—例如對(duì)于配體的結(jié)合高度特異的抗體、對(duì)于生物素的高度特異結(jié)合的抗生物素蛋白鏈菌素、或?qū)τ诤怂嵫a(bǔ)充物的高度特異結(jié)合的核酸-的同源對(duì)的一個(gè)成員，同源對(duì)的第二個(gè)成員可以容易地被從液體混合物中通過(guò)引入帶有磁場(chǎng)的珠來(lái)凈化。相信該磁場(chǎng)不施加大的機(jī)械壓力到結(jié)合的分析物，其大小范圍從真核細(xì)胞到長(zhǎng)核酸、到小分子配體，并且該磁場(chǎng)經(jīng)常是快速的、高度可測(cè)量的、低成本的和無(wú)毒的。
順磁珠可以在市場(chǎng)上容易地得到，或者利用最普通的特異結(jié)合組派生，或者利用用于常規(guī)結(jié)合的反應(yīng)化學(xué)部分派生，或者完全不是派生。珠的構(gòu)成不同，一些具有被包層的順磁核，其他的具有在整個(gè)珠內(nèi)均勻包含的Fe3O和或Fe2O3和Fe3O4，還有其他的具有帶有氧化鐵/聚苯乙烯包層的聚苯乙烯核，順磁珠的直徑從50nm(例如從加利福尼亞州的Auburn的Miltenyi Biotec公司可獲得)到7μm(例如從伊利諾斯州的Libertyville的Spherotech公司可得到)。直徑在約1μm到10μm之間的非膠質(zhì)的超順磁珠已經(jīng)被用于本發(fā)明，盡管永久磁粉或順磁粉也可以在本發(fā)明的實(shí)踐中使用。
按照本發(fā)明，磁珠可以利用帶有嵌入的磁鐵的裝置在光盤(pán)表面上布置，其一個(gè)實(shí)施例在圖4a-4d中示出。
圖4a是布置裝置40的側(cè)視圖，它包括光盤(pán)支撐件41(有時(shí)稱(chēng)為臺(tái)板)并且其尺寸大小被設(shè)定用來(lái)在一個(gè)(一般是上)表面上支撐光盤(pán)，以下稱(chēng)為“支撐表面”。
光盤(pán)支撐件41可以是平圓形的，如圖4b和4c最佳地所示，因此提供了一個(gè)環(huán)行支持表面，支持表面直徑大約等于，或通常在一定程度上大于要布置的光盤(pán)的直徑。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的光盤(pán)，如CD-ROM或DVD光盤(pán)，典型的光盤(pán)支撐件41具有至少12cm的直徑，但是經(jīng)常在一定程度上大些，從約12cm到約20cm，更典型的是從約12cm到約15cm，最典型的是從約12cm到約14cm。由于紅書(shū)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步注意8cm直徑的光盤(pán)，光盤(pán)支撐表面也可以替換為約8cm直徑，或在一定程度上更大。但是在后一種情況中，典型的光盤(pán)支撐件41具有足夠支撐8cm或更大的12cm光盤(pán)的尺寸。
雖然被示意為平圓形的，光盤(pán)支撐件41可以是任何形狀，并僅僅需要足夠大以便支撐要布置的光盤(pán)和使得磁場(chǎng)施加到要布置的光盤(pán)區(qū)。典型的光盤(pán)支撐表面將充分地平以便允許光盤(pán)緊密地與光支撐表面相貼近。為了進(jìn)一步促進(jìn)該貼近，光盤(pán)支撐表面，雖然充分地平，可以具有凹進(jìn)處(如環(huán)形的)來(lái)容納光盤(pán)的底座圈。
布置裝置40可以包含多個(gè)光盤(pán)支撐件41。
典型的光盤(pán)支撐件41由非磁性固體材料構(gòu)成，如非磁性金屬、玻璃、陶瓷或塑料。
圖4b示出了光盤(pán)支撐件41，它包含多個(gè)嵌入的磁鐵44。典型的嵌入的磁鐵44的表面與光盤(pán)支撐件41的光盤(pán)支撐表面平行，盡管磁鐵可以凹進(jìn)到光盤(pán)支撐表面(于是遠(yuǎn)離那里所支撐的光盤(pán))，或者可以選擇為探出支撐表面之上(于是更貼近那里所支撐的光盤(pán))，然而在后一種情況下磁鐵的聯(lián)合表面區(qū)必須足夠使得光盤(pán)在那里被支撐?？梢粤私獯盆F44根本不需要被嵌入，而是可以僅僅安裝到光盤(pán)支撐件41的表面(上或下)。
雖然可以使用電磁鐵，磁鐵44是由諸如由釹-鐵-硼或釤-鈷構(gòu)成的各向異性燒結(jié)材料的稀土合金制成的永久磁鐵，其表面場(chǎng)強(qiáng)足夠吸引要布置的大多數(shù)磁粉。約100高斯到1千高斯的表面場(chǎng)強(qiáng)通常足夠吸引大小范圍在約1μm到10μm的范圍的磁粉。因此，布置裝置40可以在光盤(pán)支撐件41中使用表面場(chǎng)強(qiáng)為約50高斯到約50千高斯的磁鐵44，更典型的是約100高斯到約2.5千高斯，最典型的是100高斯到1千高斯。
也可以使用由釹-鐵-硼或釤-鈷構(gòu)成并且BHmax(最大能積)的范圍為25-45MGO(兆高斯奧斯特)的高能永久磁鐵。這樣的磁鐵可以從印地安那州的Valparaiso的International Magnaproducts公司和許多其他商業(yè)來(lái)源獲得。
磁鐵44可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械裝置粘合或固定到光盤(pán)支撐件41或可以選擇例如通過(guò)在磁鐵周?chē)囊后w聚合或凝固而嵌入到那里。另一種選擇是，光盤(pán)支撐件41可以設(shè)計(jì)成磁鐵44可以去除或更換。后一種實(shí)施例使得磁場(chǎng)強(qiáng)度如下所述可以容易地調(diào)節(jié)。
圖4a-4d中所示的磁鐵44具有矩形的橫切面并且方向排列為它們的磁力線方向在光盤(pán)支撐表面的平面中。也可以想象替代的相對(duì)于臺(tái)板的橫切面、定向和磁極方向，這依賴(lài)于要加到光盤(pán)表面上的磁粉上的方向和形式。
光盤(pán)支撐件41可以另外帶有一個(gè)如圖4c所示的中心孔43以便使得可以向如圖4a所示的主軸42安裝光盤(pán)支撐件。另一種選擇是，主軸42可以與光盤(pán)支撐件41為一體。主軸42可以由馬達(dá)45驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，典型的馬達(dá)為電機(jī)，如圖4a所示。
當(dāng)存在主軸42的時(shí)候，典型的主軸42的直徑小于要布置的光盤(pán)的中心安裝孔，使得光盤(pán)10可以放置在光盤(pán)支撐件41上并且主軸42穿過(guò)而探出，如圖4d所示。光盤(pán)10和光盤(pán)支撐件41的支撐表面之間的間隙為了說(shuō)明的需要而被夸張。為了便利在光盤(pán)支撐件41的光盤(pán)支撐表面上的光盤(pán)10的可對(duì)齊的安置，典型的主軸42尺寸將被設(shè)置成僅僅比光盤(pán)10的中心安裝孔稍小，使得主軸與光盤(pán)10緊貼地銜合。
夾頭43帶有凹進(jìn)或中空部分，其尺寸被設(shè)置成能容納主軸42分別在其中或穿過(guò)其中，夾頭43的至少一部分外側(cè)尺寸超過(guò)光盤(pán)10的安裝孔的直徑，夾頭43于是可以被用于可逆地將盤(pán)10緊固到光盤(pán)支撐件41。夾頭43可以以任何常規(guī)方式與主軸42銜合，如以可咬合或可螺旋旋擰的方式。
當(dāng)光盤(pán)10被安置(典型的是可逆地固定)在光盤(pán)支撐件41上的時(shí)候，磁鐵44在光盤(pán)10的每個(gè)平面表面和在其上使用的每個(gè)包含磁珠的液滴46產(chǎn)生多個(gè)磁場(chǎng)。穿過(guò)液滴橫切面的磁場(chǎng)由場(chǎng)梯度來(lái)表現(xiàn)。
在本發(fā)明的裝置和方法的一個(gè)實(shí)施例中，如圖4c所示，磁鐵44和液滴46的位置排列為從上面看，每個(gè)液滴46在光盤(pán)上安置成在磁鐵的邊緣；這在液滴內(nèi)產(chǎn)生了場(chǎng)梯度，其在液滴中的更靠近磁鐵的地方要強(qiáng)于液滴中的其他地方。
當(dāng)液滴包含懸浮的磁珠尤其是順磁或超順磁珠的時(shí)候，在磁鐵附近的更強(qiáng)的磁場(chǎng)拖動(dòng)磁珠時(shí)，場(chǎng)梯度引起磁珠的運(yùn)動(dòng)。隨著磁珠的被拖動(dòng)，它們移動(dòng)和形成珠鏈。在本實(shí)施例中，這些鏈排列為切向(即垂直于軌道的方向)。圖5示出了光盤(pán)表面的光顯微相片，在該光盤(pán)上利用外加磁場(chǎng)順磁珠排列為幾條鏈。在不希望被理論所束縛的同時(shí)，目前相信該鏈通過(guò)由磁鐵44提供的外加磁場(chǎng)在珠中感應(yīng)的磁偶極子來(lái)產(chǎn)生。
根據(jù)在液滴46中存在的珠的數(shù)量，形成了多條并行的鏈。這些鏈被觀察到移向一個(gè)磁鐵并且這一運(yùn)動(dòng)當(dāng)鏈的前導(dǎo)珠到達(dá)液滴的邊界時(shí)停止。
對(duì)于磁場(chǎng)強(qiáng)度的仔細(xì)控制是重要的以便珠鏈不受到過(guò)大的液體阻力，這種阻力試圖使得鏈斷裂或移出液滴的邊界和成為一個(gè)集合體；相反，太低的場(chǎng)不能形成鏈。合適的磁場(chǎng)強(qiáng)度可以基于珠、浮力和流體摩擦的磁化率來(lái)計(jì)算。但是，對(duì)于任何給定的光盤(pán)，布置裝置40、珠構(gòu)成和大小、磁場(chǎng)的強(qiáng)度可以容易地和經(jīng)常地被根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定。
而且，可以明白對(duì)于任何光盤(pán)支撐件41可以通過(guò)經(jīng)由插入不同數(shù)量的空(如單層聚碳酸酯)盤(pán)來(lái)改變其盤(pán)支撐表面和光盤(pán)10之間的距離來(lái)容易地調(diào)節(jié)在期望的光盤(pán)表面的場(chǎng)強(qiáng)。這樣的空盤(pán)可以有益地帶有一個(gè)或多個(gè)便利疊放的結(jié)構(gòu)特性，如交織片或凸緣。
場(chǎng)強(qiáng)也可以有益地通過(guò)互換在光盤(pán)布置裝置40中的光盤(pán)支撐件41來(lái)改變，每個(gè)所述的光盤(pán)支撐件具有不同場(chǎng)強(qiáng)和/或方向的磁鐵44。以這種方式，場(chǎng)強(qiáng)和/或方向的總調(diào)整可以通過(guò)選擇合適的光盤(pán)支撐件41來(lái)作出，通過(guò)使用在光盤(pán)10和支撐表面之間的不同數(shù)量的空盤(pán)來(lái)進(jìn)行細(xì)的調(diào)整。
雖然在圖4a-4d中所示的光盤(pán)支撐件41包括多個(gè)相同強(qiáng)度的磁鐵，可以明白光盤(pán)支撐件可以包括多個(gè)具有不同場(chǎng)強(qiáng)的磁鐵，這依賴(lài)于所期望的布置形式。
一種這樣的期望布置形式是將磁珠基本上切向排列。如圖3b的軌跡圖所示，每個(gè)珠產(chǎn)生的數(shù)據(jù)特性在切向(Y軸)上比在徑向(X軸)上更容易地被識(shí)別并因此更特性化。
除了選擇液滴位置和改變場(chǎng)強(qiáng)，可以通過(guò)施加離心力來(lái)進(jìn)行物理布置。
如上所述，光盤(pán)支撐件41可以固定到馬達(dá)45的可旋轉(zhuǎn)的主軸42；要達(dá)到同樣的效果，主軸42可以與光盤(pán)支撐件41一體并可附著到馬達(dá)45上。
馬達(dá)45可以是任何類(lèi)型的馬達(dá)，并最好是電機(jī)，如能夠在光盤(pán)支撐件41的相對(duì)角位置提供預(yù)定距離的步進(jìn)變化的步進(jìn)電機(jī)。預(yù)定角度的步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)可以通過(guò)根據(jù)本領(lǐng)域內(nèi)的公知的裝置和技術(shù)的電機(jī)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)光盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力的施加使得珠鏈按照與那些通過(guò)磁鐵和光盤(pán)支撐件以及光盤(pán)固定物而實(shí)現(xiàn)的角度不同的角度排列。優(yōu)選的是，在珠保持懸浮在液體中時(shí)施加這樣的離心力；在液滴46風(fēng)干或蒸發(fā)后，磁珠將然后通過(guò)非共價(jià)的和可能的其他相互作用來(lái)典型地附著在光盤(pán)表面。
可旋轉(zhuǎn)光盤(pán)支撐件41的光盤(pán)布置裝置40的使用進(jìn)一步便利了包含磁珠的液滴46在對(duì)于特殊分析物測(cè)定有用的預(yù)定布置方式中的應(yīng)用。在這樣的測(cè)定中有用的幾何形狀在在此整體并入供參考的一同尚未批準(zhǔn)的和共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)1997年7月7日提交的第08/888,935號(hào)和1998年7月21日提交的第09/120,049號(hào)中詳細(xì)給出。
因此光盤(pán)支撐件41的旋轉(zhuǎn)可以與本領(lǐng)域內(nèi)的公知的機(jī)器人液體噴灑器協(xié)同使用。光盤(pán)支撐件41的角度步進(jìn)運(yùn)動(dòng)和噴灑器的線性排量相結(jié)合允許在光盤(pán)表面上的任何選擇位置的液滴46的可尋址的施加。如果期望如此，可以插入在光盤(pán)角度運(yùn)動(dòng)或噴灑器線性運(yùn)動(dòng)之間的時(shí)間延遲來(lái)用于查看目的或其他處理需要。圖6圖解了光盤(pán)10上的多個(gè)珠鏈60的物理布置，每個(gè)珠鏈具有一個(gè)角度分量，每個(gè)產(chǎn)生于以自動(dòng)方式施加到光盤(pán)表面的液滴。
雖然說(shuō)明的特別重點(diǎn)放在磁珠的磁性布置，本發(fā)明包含在光盤(pán)的表面物理布置非工作結(jié)構(gòu)的其他方法。
例如，可以通過(guò)利用珠或具有足夠的表面靜電荷來(lái)使得結(jié)構(gòu)在處于光盤(pán)表面的液體懸浮狀態(tài)下互相排斥的其他結(jié)構(gòu)來(lái)放置非工作結(jié)構(gòu)的聚合。這將阻止聚合，而且，局部的電場(chǎng)可以被用來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的物理布置。并且，可以利用布置好的粘合力防止聚合，所述粘合力可以利用在半導(dǎo)體領(lǐng)域內(nèi)公知的任何傳統(tǒng)平版技術(shù)在表面上布置。
如果非工作結(jié)構(gòu)既帶有電荷又帶有(順)磁性，則電場(chǎng)和磁場(chǎng)都可以使用，使得可以進(jìn)一步辨別所實(shí)現(xiàn)的物理布置。可以明白一些非工作結(jié)構(gòu)可以帶電，一些可以帶磁性，一些可以兩者都帶，并且?guī)щ姾傻慕Y(jié)構(gòu)可以都帶有相同的靜電荷，或可以選擇為包含相反電荷的結(jié)構(gòu)。
因此可以理解本發(fā)明使得可讀的非工作結(jié)構(gòu)的期望的空間分布(物理布置)可以在可跟蹤光盤(pán)的表面上實(shí)現(xiàn)。特別是，本發(fā)明使得可由光盤(pán)讀取器讀取的數(shù)據(jù)編碼非工作結(jié)構(gòu)的期望的空間分布在光盤(pán)表面、尤其是在可跟蹤光盤(pán)的表面上實(shí)現(xiàn)。
概括地說(shuō)，本發(fā)明提供了用于疊加包含控制非工作結(jié)構(gòu)的第二控制處理到包含在光盤(pán)內(nèi)數(shù)字編碼的數(shù)據(jù)的第一控制處理上的方法和裝置。第二控制處理包含向光盤(pán)施加外加磁場(chǎng)和/或電場(chǎng)。
還可以理解，在在光盤(pán)上排列之前被有益地用于分離分析物的諸如磁珠的某些非工作結(jié)構(gòu)的物理屬性，也可以被用于在光盤(pán)的表面布置這樣的結(jié)構(gòu)以獲得最大程度的檢測(cè)。這提供了當(dāng)樣品尺寸強(qiáng)制小時(shí)有益的效率。
雖然本發(fā)明特別說(shuō)明來(lái)通過(guò)在光盤(pán)表面上分解多個(gè)非工作結(jié)構(gòu)便利離散的電信號(hào)的獲取，但它在其他方式上也是有用的。
例如，在光盤(pán)上進(jìn)行的一些檢定將多個(gè)非工作信號(hào)發(fā)出結(jié)構(gòu)，如珠，限定為諸如核酸的單分析物。在這樣的檢定中，每個(gè)所述的非工作信號(hào)發(fā)出結(jié)構(gòu)能夠報(bào)告該分析物的離散的物理屬性，它們的物理近似度反映出各個(gè)屬性在單一分析物上的同時(shí)存在。如上述的情況那樣，非工作結(jié)構(gòu)的聚合可以干擾在光盤(pán)讀取過(guò)程中獲取的電信號(hào)的分析。本發(fā)明提供了實(shí)現(xiàn)分解這些非工作結(jié)構(gòu)的有益的方法和裝置。
作為另一個(gè)示例，本發(fā)明的方法和裝置證明在提高由每個(gè)單獨(dú)的非工作結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電信號(hào)方面很有用。一同尚未批準(zhǔn)的和共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)1998年10月30日提交的第09/183,842號(hào)、1999年5月14日提交的第09/311,329號(hào)和1999年5月14日提交的第60/134,368號(hào)在此整體并入供參考，如其中所更充分地說(shuō)明的，當(dāng)非工作結(jié)構(gòu)注重于諸如抖動(dòng)特性的軌道特性時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度將被最大化。通過(guò)向光盤(pán)表面加一個(gè)蓋的物理力的施加可以有益地迫使非工作結(jié)構(gòu)進(jìn)入這樣的槽；也可以這樣使用在此所述的磁場(chǎng)和電場(chǎng)。
本發(fā)明證明不僅在改進(jìn)信號(hào)獲取而且在便利光盤(pán)工作方面很有用。由于要布置的非工作結(jié)構(gòu)本身可能不對(duì)光盤(pán)工作起作用，它們可以被布置以便使對(duì)光盤(pán)軌道、聚集和同步的干擾最小化。
例如，關(guān)于軌道，期望布置非工作結(jié)構(gòu)以便它們不能通過(guò)聚合來(lái)產(chǎn)生寬度足夠干擾軌道的信號(hào)，這在在此整體并入供參考的一同尚未批準(zhǔn)的和共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)1998年10月30日提交的第09/183,842號(hào)、1999年5月14日提交的第09/311,329號(hào)和1999年5月14日提交的第60/134,368號(hào)進(jìn)一步得到說(shuō)明。關(guān)于聚集，期望布置非工作結(jié)構(gòu)以便它們不沿著光軸聚合(堆積)。
另外，雖然磁珠排列已經(jīng)在關(guān)于光盤(pán)表面的上文中說(shuō)明，可以理解這樣的排列可以替代為在光盤(pán)蓋的表面上，例如在在此整體并入供參考的一同尚未批準(zhǔn)的和共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)1999年5月14日提交的第09/311,329號(hào)所說(shuō)明和制造的那一種。
在此所述的所有專(zhuān)利、專(zhuān)利出版物和其他公開(kāi)的參考材料在此整體并入供參考，就象每個(gè)單獨(dú)和特別地并入供參考一樣。雖然描述了本發(fā)明的優(yōu)選說(shuō)明實(shí)施例，顯然對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)技術(shù)人員來(lái)講，在脫離本發(fā)明的情況下，可以作出各種變化和改進(jìn)，在所附的權(quán)利要求書(shū)中意欲覆蓋落入本發(fā)明的真正精神和范圍的所有這樣的變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于物理布置在光盤(pán)上可讀的非工作結(jié)構(gòu)的方法，包括向所述光盤(pán)施加磁場(chǎng)，其中所述非工作結(jié)構(gòu)響應(yīng)于所述場(chǎng)而移動(dòng)。
2.一種用于物理布置在光盤(pán)上可讀的非工作結(jié)構(gòu)的方法，包括向所述光盤(pán)施加電場(chǎng)，其中所述非工作結(jié)構(gòu)響應(yīng)于所述場(chǎng)而移動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中所述的非工作結(jié)構(gòu)是順磁結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1的用于物理布置非工作結(jié)構(gòu)的方法，包括向所述非工作結(jié)構(gòu)施加離心力。
5.如權(quán)利要求2的用于物理布置非工作結(jié)構(gòu)的方法，包括向所述非工作結(jié)構(gòu)施加離心力。
6.一種光盤(pán)，包含具有一個(gè)表面的盤(pán)體，在該表面上有非工作結(jié)構(gòu)，通過(guò)向所述結(jié)構(gòu)施加磁場(chǎng)，所述非工作結(jié)構(gòu)以一種布置形式被排列在所述表面上。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中所述的非工作結(jié)構(gòu)是順磁結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求6的方法，其中通過(guò)所述結(jié)構(gòu)施加離心力而排列所述結(jié)構(gòu)。
9.一種光盤(pán)，包含具有一個(gè)表面的盤(pán)體，在該表面上設(shè)置非工作結(jié)構(gòu)，通過(guò)向所述結(jié)構(gòu)施加電場(chǎng)，所述非工作結(jié)構(gòu)以一種布置形式被排列在所述表面上。
10.如權(quán)利要求9的光盤(pán)，其中所述的非工作結(jié)構(gòu)是順磁結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求9的光盤(pán)，其中通過(guò)向所述結(jié)構(gòu)施加離心力而排列所述結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于物理布置光盤(pán)(10)的可讀非工作結(jié)構(gòu)(30,32,34)的方法與裝置。在一個(gè)實(shí)施例中,非工作結(jié)構(gòu)是磁珠(60),所述方法包含向光盤(pán)(10)施加外加磁場(chǎng)(44)。在另一個(gè)實(shí)施例中,所述非工作結(jié)構(gòu)具有靜電荷。
文檔編號(hào)B01L3/00GK1376296SQ00813415
公開(kāi)日2002年10月23日 申請(qǐng)日期2000年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月23日
發(fā)明者伊貝爾·W·西迪基, 喬馬·弗塔嫩 申請(qǐng)人:伯斯坦技術(shù)公司