Лаборатория на диске

1 Область, к которой относится изобретение Предлагаемое изобретение относится в общем к устройствам и способам диагностического анализа. В частности же предлагаемое изобретение относится к компонентам диагностического анализатора, скомпонованного на компактном оптическом диске, и к способу его использования. Предпосылки создания изобретения Существует огромная потребность в том,чтобы сделать клинические анализы более быстрыми, более дешевыми и более простыми для выполнения. В идеале пациент должен бы получить возможность самому себя тестировать, когда он того пожелает. Один из путей к этой цели состоит в миниатюризации и интеграции различных диагностических операций. В настоящее время известно несколько разновидностей так называемых биочипов (названы так потому,что некоторые из них построены с использованием фотолитографической технологии силиконовых чипов), из которых некоторые уже поступили в коммерческий оборот, а другие пока находятся в стадии разработки. Все эти подходы требуют наличия считывающего устройства и компьютера. Коммерчески доступны также дискообразные кассеты, используемые для клинических анализов в сочетании с устройствами ультрафиолетовой или видимой спектрометрии. В патенте США 5.122.284 описывается центробежный ротор, который содержит некоторое количество соединенных между собой жидкостных камер, соединяющихся с некоторой совокупностью кювет. Ротор приспособлен для использования с обычной лабораторной центрифугой и выполняется из материалов, которые позволяют фотометрическое определение результатов анализов, проведенных в реакционных кюветах. Известно много разновидностей роторов, используемых в сочетании с различными устройствами для проведения анализов того же или сходного типа. См., например, патенты США 5.472.603; 5.173.193; 5.061.381; 5.304.348; 5.518.930; 5.457.053; 5.409.665; 5.160.702; 5.173.262; 5.409.665; 5.591.643; 5.186.844; 5.122.284; 5.242.606 и патенты, на которые в них делаются ссылки. Лиофилизированные реагенты для использования в таких системах описаны в патенте США 5.413.732. Принципы центробежного анализатора применены также в диске, который может быть использован в устройстве, сходном с дисководом компакт-диска (см. заявку WO 97/21090 на имя Майэна (Mian) и др.). Майэн предлагает некоторый модифицированный дисковод компакт-диска с двумя функциями, одна из которых состоит в считывании информации, хранящейся на диске, а вторая - в приведении диска во вращение. Однако Майэн не предлагает использования считывающей способности дисковода компакт-диска для реального анализа пробы. 2 Несмотря на достигнутые успехи, остается потребность в более простой форме анализа,которая позволяла бы проводить анализ быстро,эффективно, точно и с низкими затратами. Предлагаемое изобретение сочетает диагностический анализ с компьютерной технологией и технологией компактных дисков. В наиболее предпочтительных вариантах предлагаемого изобретения в качестве оборудования требуются только компьютер и считывающее устройство компакт-диска. Все химические реакции протекают внутри компакт-диска некоторого особого типа, который может быть охарактеризован как интегрированный биокомпакт-диск (далее ИБКД). Этот же компакт-диск содержит программное обеспечение, то есть, машинносчитываемую командную и управляющую информацию, которая используется компьютером до, во время и после анализа. Компакт-диски или диски с высокоплотной оптической записью представляют собой наиболее экономичную и во многих отношениях наилучшую среду для хранения информации. Следует заметить, что "компакт-диск" и "диск с высокоплотной оптической записью" - это используемые в настоящее время термины, которые могут в будущем измениться, даже если технология, на которой эти устройства базируются, останется в своей основе той же самой. Дисководы компакт-диска или диска с высокоплотной оптической записью представляют собой устройства, в некоторых аспектах эквивалентные сканирующему софокусному микроскопу. И в то же время эти устройства можно сравнить с хорошей центрифугой, так как в коммерческих дисководах частота вращения находится в диапазоне от 200 до 12000 оборотов в минуту и может в определенных пределах регулироваться. Соединение в одной аналитической системе этих трех функций приводит к существенному упрощению технологии анализа по сравнению с известными. При этом обеспечивается производительность, сравнимая с производительностью большинства известных способов анализа, а в некоторых случаях более высокая. Хотя для осуществления предлагаемого изобретения требуются несколько модифицированные дисководы компакт-дисков или дисков с высокоплотной оптической записью, их можно получить путем внесения некоторых изменений в коммерческие компьютерные дисководы. Это позволит использовать предлагаемое изобретение на месте нахождения клиента или на дому. Использование дисководов компакт-дисков или дисков с высокоплотной оптической записью позволит проводить точный цифровой анализ любого образца без специального аналитического инструментария. Краткое описание изобретения Одно из предлагаемой группы изобретений представляет собой оптический диск, приспособленный для считывания с него информации с 3 помощью оптического считывающего устройства, содержащий некоторый первый сектор, который имеет в себе независимое средство анализа для связывания вещества, наличие которого в образце подлежит выявлению данным анализом (аналита), по меньшей мере, в одном заданном месте в этом первом секторе, и факультативно может содержать некоторый второй сектор, содержащий средство управления для проведения анализа и информацию о местонахождении аналита для одного или более аналитов, наличие которых предполагается в образце,доступную для считывания с помощью некоторого считывающего устройства, при этом наличие или отсутствие того или иного аналита в указанном месте определяется упомянутым считывающим устройством с помощью средства управления на основе информации о местонахождении аналита. В зависимости от природы анализа диск может включать средства хранения жидкости, средства переноса жидкости такие как одна или более капиллярных трубок,клапаны, батареи, диализаторы, колонки,фильтры, источники электрических полей, провода или другие электропроводные средства,такие как поверхностные металлические покрытия и т.п. Диск может иметь один или более входных портов для доставки жидкого образца в сектор анализа. Такие порты, если они имеются, рекомендуется делать запечатываемыми, так чтобы после введения образца в эту лабораторию на диске запечатанный диск, содержащий образец,представлял собой герметически запечатанное устройство, которое после использования может быть легко утилизовано с помощью обычных средств утилизации или с помощью других средств, специально предназначенных для уничтожения биологических отходов. Кроме того, сектор анализа на диске удобно поделен на несколько различных подсекторов, предназначенных для подготовки пробы к анализу и отделения анапита. В целях удобства может быть предусмотрен также подсектор с коллектором для отходов анализа. Сектор анализа может быть поделен на множество таких подсекторов,в каждый из которых подается образец. В каждом из таких подсекторов может проводиться анализ на наличие одного или более аналитов, в зависимости от конкретного применения. Еще одно из предлагаемой группы изобретений представляет собой средство для проведения анализа, содержащее оптический диск,устройство считывания с диска и средство обработки информации, при этом диск содержит некоторый первый сектор, который имеет в себе независимые аналитические средства, предназначенные для локализации аналита, наличие которого предполагается в образце, по меньшей мере, в одном заданном месте в этом первом секторе, и факультативно может содержать некоторый второй сектор, содержащий управ 002403 4 ляющую информацию для проведения анализа и информацию о местонахождении анапита для одного или более аналитов, наличие которых предполагается в образце, доступную для считывания с помощью считывающего устройства и поддающуюся обработке с помощью средства обработки информации, при этом диск приспособлен для считывания с него информации с помощью считывающего устройства, а средство обработки информации приспособлено для определения наличия или отсутствия аналита в указанном месте с помощью управляющей информации и на основе информации о местонахождении аналита. Это устройство по предлагаемому изобретению может содержать считывающее устройство, выполненное на основе считывающего устройства компакт-диска или диска с высокоплотной оптической записью и средство обработки информации, такое как персональный компьютер. Еще одно из предлагаемой группы изобретений представляет собой оптический диск,приспособленный для считывания с него информации с помощью считывающего устройства компакт-диска или диска с высокоплотной оптической записью, содержащий независимые средства анализа, предназначенные для локализации аналита, наличие которого предполагается в образце, по меньшей мере, в одном заданном месте на диске, и находящееся в указанном месте средство для определения наличия или отсутствия аналита с помощью считывающего устройства компакт-диска или диска с высокоплотной оптической записью. Краткое описание прилагаемых чертежей На фиг. 1 схематически показан диск по предлагаемому изобретению. На фиг. 2 А более детально схематично показаны сектор подготовки образца и сектор анализа диска по предлагаемому изобретению, при этом иллюстрируется типичное расположение компонентов сектора анализа. На фиг. 2 В схематично показан типичный сектор анализа, с помощью которого обеспечивается проведение иммуноанализов, тестирования ДНК, подсчета клеток, спектрофотометрических анализов и электролитических анализов. На фиг. 3 схематично показан диск по предлагаемому изобретению, при этом иллюстрируется некоторая совокупность секторов анализа, каждый из которых имеет свой индивидуальный порт для введения образца. На фиг. 4 более детально схематично показан один из обозначенных на фиг. 3 секторов анализа. На фиг. 5 схематично показана приводимая в действие химическим способом батарея,применимая в предлагаемом изобретении. На фиг. 6 схематично показана структура,с помощью которой на диске по предлагаемому изобретению обеспечивается функция диализа. 5 На фиг. 7 схематично показана колонка,которая может быть включена в состав лаборатории на диске по предлагаемому изобретению. На фиг. 8 схематично показан клапан с электрическим управлением, применимый в предлагаемом изобретении. На фиг. 9 схематично показана применимая в предлагаемом изобретении реагентная цепь, составленная из соединенных друг с другом капиллярных трубок. На фиг. 10 схематически показан набор линейных аналитических участков, которые удобно расположены в канале потока в секторе анализа на диске по предлагаемому изобретению. На фиг. 11 А, 11 В и 11 С схематично показаны разновидности аналитического элемента,который особенно полезен для определения вирусных или бактериальных частиц и клеток с помощью общей методологии, специфичной к участкам локализации вещества, подлежащего выявлению. На фиг. 12 А, 12 В и 12 С схематично показаны разновидности методологии выявления,при которой светонепроницаемые частицы используются на месте светоотражающих частиц и связаны с отражающей поверхностью; зигзагообразными линиями обозначены олигонуклеотиды, но это могут быть также любые распознающие молекулы, такие как антитела; в данном примере частицы представляют собой пластмассовые шарики, но это могут быть также липосомы, клетки и т.д. На фиг. 13 схематично показан аналитический элемент по предлагаемому изобретению,при этом иллюстрируется разделяющая молекула (спейсерная молекула), содержащая компонентные боковые ножки и расщепляемый участок, связанная с поверхностью диска одним концом и с репортерным элементом (золотой или латексовый шарик) другим концом. На фиг. 14 А схематично показан первый аналитический элемент предлагаемого изобретения на ранней стадии процедуры анализа. На фиг. 14 В схематично показан второй аналитический элемент предлагаемого изобретения на ранней стадии процедуры анализа. На фиг. 14 С схематично показан аналитический элемент, представленный на фиг. 14 А, в котором молекулы аналита связали боковые ножки с образованием соединительной петли между сторонами расщепляемого участка. На фиг. 14D схематично показан аналитический элемент, представленный на фиг. 14 В, в котором молекулы аналита не связали боковые ножки, и не образовалось никакой соединительной петли между сторонами расщепительного участка. На фиг. 14 Е схематично показан аналитический элемент, представленный на фиг. 14 С,после расщепления разделительных молекул; репортерный элемент остается присоединенным 6 к поверхности диска на некотором дискретном участке. На фиг. 14F схематично показан аналитический элемент, представленный на фиг. 14D,после расщепления разделительных молекул; репортерный элемент отсоединен от поверхности диска и может быть беспрепятственно смыт с его дискретного участка. На фиг. 15 схематично показан набор кювет; в этом примере показаны четыре кюветы и связанные с ними камеры подготовки реагента и пробы, а также источники света. На фиг. 16 схематично показан набор капилляров, который может использоваться для выполнения изоэлектрического фокусирования. На фиг. 17 схематично показано устройство для точного измерения объемов. Подробное описание изобретения Общий вид интегрированного биокомпактдиска (ИБКД) схематично представлен на фиг. 1. Диск (биокомпакт-диск, БКД) потенциально может иметь любые форму и размеры. Для наиболее практичных применений он имеет круглую форму, и диаметр его находится в пределах от 10 до 1000 мм, а с обеспечением наибольшего преимущества - в пределах от 20 до 200 мм,толщина же его находится в пределах от 0,1 до 20 мм, а наиболее преимущественно - в пределах от 0,5 до 3 мм. Диск 1 содержит два сектора: сектор анализа 2 и сектор программного обеспечения 3. По центру диска имеется отверстие 4, которое предназначается для фиксации местоположения диска в считывающем устройстве. Программное обеспечение для управления анализом может находиться на отдельном диске. Однако в целях минимизации вероятности человеческой ошибки при проведении анализа предпочтительно, чтобы программное обеспечение находилось на диске, относящемся к анализу конкретного аналита или аналитов. Возможные компоненты ИБКД и его отдельные операции описываются далее. В обыкновенных считывающих устройствах компакт-дисков или дисков с высокоплотной оптической записью диск вращается обычно со скоростью 16000 оборотов в минуту. Во всех типах считывающих устройств компактдисков или дисков с высокоплотной оптической записью скорость вращения в определенных пределах регулируется (от 200 до 16000 оборотов в минуту). Однако для некоторых операций может представлять преимущество вращение на разных скоростях, например от 1000 до 10000 оборотов в минуту, а с наибольшим преимуществом - от 2000 до 5000 оборотов в минуту. Для каждого конкретного анализа режим вращения при его проведении задается управляющим программным обеспечением. Этот режим, в частности, скорости и отрезки времени, в том числе отрезки времени, в течение которых может не быть никакого вращения, с тем чтобы обеспечивалась возможность культивирования, электро 7 фореза, изоэлектрического фокусирования и т.д., является управляемым для доставки реагентов и образца в надлежащие участки на секторе анализа в соответствии с протоколом анализа. Для продвижения жидкостей могут использоваться центробежные силы, возникающие при скоростях вращения из располагаемого диапазона. Другим источником энергии, который легко использовать в ИБКД, является химический источник энергии. Одна из наиболее подходящих форм химической энергии реализуется батареей в форме электрической энергии. Механическая и химическая формы энергии обеспечивают работу многих компонентов. К важным компонентам ИБКД могут относится(как в единичном, так и в большем количестве) капиллярные трубки, емкости, фильтры, диализные мембраны, хроматографические колонки, электрофоретические гели, клапаны, различного рода микромеханические или электронные компоненты, в том числе микропроцессоры,электроды, особенно энзимные электроды, кюветы и аналитические элементы. Отдельные операции, выполнение которых возможно с помощью указанных компонентов, могут быть следующими: центрифугирование, фильтрование, перенос жидкостей, смешивание жидкостей, диализ, колоночные разделения, нагревание, охлаждение, электроконвекция, электрофорез, выявление аналита и сигнализация о нем. ИБКД обычно выполняется из двух частей,составляющих верхнюю и нижнюю половины. Нижняя половина содержит почти все компоненты, в то время как верхняя половина может представлять собой гладкую поверхность с небольшим количеством компонентов на ней, таких как электроды и провода. Количество слоев в диске по предлагаемому изобретению может быть больше двух, а многие компоненты могут представлять собой также предварительно изготовленные модули. Особенно представляет преимущество модульная структура таких компонентов, как емкости для реагентов, наборы кювет, колонки, микромеханические компоненты,источники света и микропроцессоры. На мягкую пластмассу могут напечатываться различные элементы топологии. Различные компоненты могут прикрепляться приклеиванием, термическим или ультрафиолетовым прижиганием,сплавлением, соединением с помощью дополнительных механических деталей, фиксацией с помощью механических зажимов или же простым вложением в компонент большего размера. Некоторые области в целях придания им гидрофильности могут быть обработаны, например аммиачной плазмой. Кроме того, поверхность может быть обработана различными молекулами в целях придания ей инертности,или напротив, определенных адсорбирующих свойств. Общераспространенным способом обработки поверхностей является силилация (см. Виртанен, Киннунен и Куло, "Органосиланы и 8 их гидролитические полимеры как агенты для обработки поверхностей для использования в хроматографии и электронике", патент США 4.756.971). Ковалентное соединение с поверхностно-активными веществами уменьшит адсорбцию протеинов, в частности альбуминов, а также уменьшит адсорбцию растворимых протеинов. Электроды и провода могут быть нанесены на нужные области поверхности напылением. Для локализации областей, подвергаемых плазменной обработке или металлонапылению,можно использовать маски или противостоящие агрессивным средам материалы. Капиллярные трубки и емкости для хранения и удержания жидкостей могут быть как нанесены на оптический диск механически, так и сформированы в нем химическими средствами или инъекционным плавлением. Как показано на фиг. 2 А, сектор анализа может содержать порт ввода образца 5. В целях предотвращения риска, сопряженного с работой с биологическими материалами,этот порт ввода образца рекомендуется выполнять с возможностью его запечатывания, так чтобы было обеспечено эффективное запечатывание диска во всех случаях, когда не требуется выход жидкости. С помощью различных средств, например с помощью центробежных сил, или же с помощью других средств, хорошо известных специалистам соответствующего профиля, порция образца отмеряется и направляется на участок подготовки образца 6, где могут содержаться реагенты и прочие вещества и принадлежности, необходимые для проведения анализа. В другом варианте, или же в комбинации с реагентами, уже имеющимися в сегменте подготовки образца, может иметься реагентная цепь 7, предназначенная для доставки в сегмент подготовки образца, в случае необходимости,требуемых реагентов в надлежащем порядке. Более подробно реагентная цепь 7 показана на фиг. 9. Может оказаться необходимым выделить аналит из образца, хотя бы частично, и это может быть сделано в сегменте выделения аналита 8. На случай необходимости использования в процессе этого выделения аналита электрической энергии предусмотрена батарея 9. Более подробно батарея будет описана в дальнейшем,более подробно она показана на фиг. 5. Затем образец передается на участок анализа 10. В предпочтительном варианте предлагаемого изобретения участок анализа содержит аналитический элемент, который более подробно будет описан ниже. Если аналит присутствует в образце, то он связывается в заданном местоположении на диске, и наличие аналита выявляется с помощью считывающего устройства на основе информации, указывающей на конкретный аналит с местоположением, с которым он связан. Предусмотрен также коллектор для отходов 11,который предназначен для сбора вытекших реагентов или образца, которые были сверх необходимого выпущены для использования в ана 9 лизе, и различные емкости и каналы переноса жидкостей надлежащим образом освобождаются, с тем чтобы обеспечить протекание жидкости по поверхности сектора анализа. В одном из вариантов предлагаемого изобретения предусмотрено множество секторов анализа 12, 13, 14 и т.д., как показано на фиг. 3. При этом каждый из этих секторов присоединяется к соответствующему порту ввода образца 15, 16, 17 и т.д. Действует каждый из этих секторов по существу так же, как описано выше,хотя в одно и то же время в отдельных секторах могут проводиться разные анализы для разных аналитов, или же для нескольких разных пациентов. Более подробно отдельный сектор анализа показан на фиг. 4, где разные его возможные компоненты обозначены теми же позициями,которые были использованы в предыдущем описании. Компоненты Как можно видеть на фиг. 5, в составе предлагаемого изобретения может быть предусмотрена батарея, которая состоит просто из двух металлических слоев, в рассматриваемом примере медного и цинкового, составляющих соответственно верхнюю и нижнюю половины батареи. При хранении между этими слоями находится воздух. При вращении диска пространство между этими металлическими слоями заполняется электролитом, представляющим собой раствор минеральной кислоты, природа которой зависит от природы электродов. В рассматриваемом примере, когда для электродов используются медь и цинк, в качестве электролита может использоваться раствор серной кислоты, содержащий ионы меди, и батарея приводится в действие. Эта батарея вырабатывает напряжение 1,5 вольт в течение примерно одного часа. Этого более чем достаточно для выполнения анализа. При необходимости могут быть созданы батареи и более длительного действия,для чего можно использовать другие материалы или более толстые слои этих же материалов. Важно также то, что при замещении электролита водой, которой заполняется пространство между металлическими слоями, батарея становится неактивной. Цикл активации и деактивации батареи таким образом может осуществляться несколько раз. При необходимости повышения напряжения можно включить последовательно несколько батарей. По желанию в схему могут быть включены также фотодиоды. В этом случае компьютер, под управлением которого выполняется анализ, снабжается информацией об активных цепях. Можно использовать также готовую миниатюрную батарею,приводимую в действие замыканием электрической цепи с помощью солевого раствора, например раствора хлорида натрия. Для переноса жидкости и воздуха предпочтительно использовать капиллярные трубки. В капиллярных трубках можно также хранить 10 очень малые объемы жидкости. Воздушные капиллярные трубки предпочтительно выполнять гидрофобными, а капиллярные трубки, предназначенные для контакта с водой, выполняются гидрофильными. Капиллярные трубки могут быть в поперечном сечении круглыми или прямоугольными, в соответствии с необходимостью. Капиллярные трубки имеют обычный размер по глубине в пределах от 10 до 500 мкм,а обычный размер по ширине - в пределах от 10 мкм до 2 мм. Воздушные капиллярные трубки по размерам больше, что объясняется необходимостью предотвращения возникновения градиента давления, если только не требуется противоположного. Скорость потока зависит от частоты вращения ИБКД, размеров капиллярных трубок и вязкости и плотности жидкости. Физические свойства жидкости задаются анализом, а частота вращения до некоторой степени ограничивается возможностями считывающего устройства компакт-диска или диска с высокоплотной оптической записью. Таким образом,регулирование скорости переноса жидкости осуществляется подбором размеров капиллярных трубок. При необходимости управления скоростью жидкости капиллярные трубки, по которым проходит жидкость, могут быть снабжены сужениями (в форме бутылочного горлышка) поперечного сечения. Для тех же целей можно использовать гидрофильность или гидрофобность. Точные размеры капиллярной сети и камер можно рассчитать из уравнения Навье-Стоксаv=b-p+2v где- плотность жидкости, р - давление, v скорость, b - вектор поля массовых сил,- вязкость,- дифференциальный оператор del (см.Mase. Continuum Mechanics, McGraw-Hill, 1970). Давление является скалярной величиной, в то время как v и b - величины векторные. На рынке имеется программное обеспечение для решения уравнения Навье-Стокса для сложных геометрий. Для введения образца, хранения реагентов,выполнения реакций и сбора отходов предусмотрены емкости. Их глубина находится в пределах от 1 до 2000 мкм, предпочтительно - в пределах от 10 до 800 мкм, и их форма может быть любой, хотя предпочтительны емкости с круглой или прямоугольной формами поперечного сечения. Емкости являются гидрофильными, за исключением одного конца емкости для отходов, который снабжен воздушной капиллярной трубкой, являющейся гидрофобной. Емкости для выполнения реакций могут быть снабжены электродами, предназначенными для нагревания, электроконвекции или электрохимических целей. Эти электроды преимущественно представляют собой напыленные золотые пластинки. Емкости могут также быть снабжены клапанами, которые управляются электриче 11 ским или химическим способом, как будет описано ниже. Емкости для хранения в целях предотвращения попадания воды на пластмассу могут иметь металлическое покрытие. Реагенты могут также быть предварительно упакованы в кассеты, которые непроницаемы для жидкостей. Эти кассеты могут во время хранения быть закрыты с возможностью открывания вручную путем прокалывания или открытия клапана или пробки, когда кассета с пробой помещается на диск. Открывание кассеты может облегчаться также с помощью центробежной силы, когда ИБКД начнет вращаться. Во всяком случае, в течение анализа надлежащее течение жидкости поддерживается с помощью компьютерного управления через считывающее устройство компакт-диска или диска с высокоплотной оптической записью. Течение жидкости во время анализа может отслеживаться с помощью отражающего элемента. Такой отражающий элемент использует лазерный луч, образующийся в считывающем устройстве компакт-диска или диска с высокоплотной оптической записью, и то явление, что у жидкости, даже если она совершенно прозрачная, существенно другой, чем у воздуха,коэффициент отражения. Таким образом, луч лазера отражается обратно в считывающее устройство компакт-диска или диска с высокоплотной оптической записью в определенном направлении в воздушной среде и в несколько другом направлении в среде жидкости. Еще один способ отслеживания течения жидкости состоит в использовании некоторого активного источника света, такого как светоизлучающий диод или полупроводниковый лазер. Такой источник света может получать питание в среде электропроводной жидкости, такой как плазма или буфер, которая собой замыкает электронную цепь. Для передачи информации от ИВКД к дисководу компакт-диска или диска с высокоплотной оптической записью и к компьютеру может использоваться жидкокристаллический дисплей. Жидкокристаллический дисплей может иметь большое число пикселей, которые отражают свет при наличии потенциала на жидкокристаллической пленке. Эти пиксели могут быть организованы, например, линейно, так что на одном конце для отражения света требуется низкий потенциал, в то время как на другом конце для достижения того же результата потенциал должен быть намного выше. Дисковод компактдиска или диска с высокоплотной оптической записью способен определять местонахождение отражающих пикселей, благодаря чему может соответственно быть измерен потенциал в цепи. Изменение потенциала может быть обусловлено электрохимическими процессами в одном из электрохимических элементов. Например, электрод, покрытый оксидазой холестерина, в присутствии холестерина будет вырабатывать пере 002403 12 кись водорода. Эта перекись водорода будет изменять потенциал в цепи, благодаря чему будет осуществляться измерение количества холестерина. Для удаления из жидкого образца крупных частиц, таких как клетки, пыль и т.п., могут использоваться фильтры. Следовательно, наиболее предпочтительно выполнять фильтры встроенными в емкость приема образца. Фильтры могут быть выполнены из пористой пластмассы,стекла, хлопковой ткани, целлюлозы и т.д. Эти материалы могут быть в форме стержней или чего-то наподобие стержней, в зависимости от их конкретного применения. Такие пластмассы,как тефлон, могут использоваться в качестве пленок. Поскольку для денатурирования олигонуклеотидов в процессе подготовки образца часто используются хаотропические агенты, является преимуществом предусмотреть на диске средство диализа, чтобы удалять соль до выполнения анализа. Как показано на фиг. 6, блок диализа создается путем размещения диализной мембраны 18 на одной или обеих половинах (верхней и нижней) некоторой емкости, образованной на диске 1. Ввиду малых объемов обычно достаточно того буфера, который уже имеется внутри диализной мембраны, и как правило не требуется никакого буфера на стороне мембраны, противоположной обращенной к потоку жидкости. Может быть предусмотрена колонка, которая подготавливается, как показано на фиг. 7,путем заполнения емкости 19 требуемым гелем,адсорбентом или ионообменником, например силикагелем, сефадексом и т.д. (конкретный материал выбирается в соответствии с конкретным применением), и путем установки фильтра 20 на другом конце. Примеры возможного использования колонок: для отделения более мелких молекул от более крупных, фракционирование гидрофильных и гидрофобных составляющих. Ионообменная колонка особенно полезна для отделения нуклеиновых кислот от других биомолекул. Колонки могут найти и другие применения, если это необходимо для проведения конкретного анализа. На фиг. 8 иллюстрируется клапан 21, который может располагаться на одном конце колонки или реакционной емкости и имеет две выпускных капиллярных трубки 22 и 23. Кроме того, имеются два электрода 24 и 25, которые сначала, в показанном положении, не заряжены,и электропроводная металлическая пластинка 26, выполненная с возможностью закрывать одну или другую капиллярную трубку в зависимости от ее положения по отношению к каждой капиллярной трубке. Эта металлическая пластинка наклонена для закрывания одной из капиллярных трубок, когда течения жидкости нет,и работает на открывание до этого закрытой капиллярной трубки, и закрывание другой ка 13 пиллярной трубки, когда течение жидкости наличествует. Клапан может быть выполнен, например, из тонкой золотой пластинки, которая механически прижимается к другой выпускной капиллярной трубке и электрически соединена с ближайшим электродом. При включении батареи золотая пластинка испытывает силу отталкивания со стороны одного электрода и силу притяжения со стороны другого электрода. В результате золотая пластинка прижимается к другому выходному отверстию. Могут использоваться и другие электропроводные пластинки,но для большинства применений предпочтительно использовать металл с хорошей электропроводностью и высокой коррозийной стойкостью. При выключении батареи, деактивация которой может осуществляться, как описывалось выше, клапан возвращается в исходное положение. Лазер дисковода компакт-диска только для чтения или компакт-диска для чтения и записи имеет мощность до 10 мВт, этого достаточно для разогревания предметов до высокой температуры, даже до 600C. Эта мощность достаточна для пробивания отверстий в некоторых материалах, в том числе в пластмассах. Пластмасса должна содержать краситель, поглощающий свет лазера. Температурное расширение можно использовать для приведения в действие клапанов. Весьма чувствительны к температуре, например, биметаллические пластинки. Для клапанов можно использовать пьезоэлектрические материалы. Пьезоэлектричество может использоваться также для измерения чрезвычайно малых объемов жидкостей, например, с помощью пьезоэлектричества можно поделить на несколько анализов объем пробы, измеряемый в нанолитрах. Операции, аналогичные выполняемым с помощью клапанов, могут также выполняться химически путем осаждения из раствора твердого химического соединения и/или растворением осажденного твердого соединения. Первое выпускное отверстие такого клапана закрывается при осаждении химического соединения внутри капиллярной трубки. В качестве такого химического соединения может использоваться,например, хлорид серебра. Ионы хлора могут содержаться в главном потоке, а в отдельных боковых капиллярных трубках могут находиться вода и раствор нитрата серебра в воде. Эти боковые капиллярные трубки имеют такую форму, что в главный поток, содержащий ионы хлора, из них поступает сначала вода, а затем нитрат серебра. В тот момент, когда ионы серебра достигают входа в главный поток, капиллярная трубка в этом месте закупоривается, что аналогично закрыванию клапана. В другом случае капиллярная трубка может быть первоначально закупорена твердым растворимым соединением, например хлоридом натрия. При добавлении какого-либо водного раствора про 002403 14 исходит растворение этой пробки из хлорида натрия, и капиллярная трубка открывается. В предлагаемом изобретении представляет преимущество использовать в секторе анализа диска аналитический элемент. В общем случае аналитический элемент (см. фиг. 13) содержит расщепляемую спейсерную молекулу 27,имеющую ковалентные связи - на одном своем конце 28 с поверхностью 29 диска, и на другом своем конце 30 - с репортерным элементом 31. В предлагаемом изобретении представляет преимущество использовать в качестве репортерных элементов светоотражающие золотые шарики или светонепроницаемые латексовые шарики. Имеются также два распознающих элемента 32 а и 32b, далее называемые боковыми ножками, которые имеют ковалентную связь с каждой из спейсерных молекул таким образом,что с каждой стороной участка расщепления 33 спейсерной молекулы связана одна боковая ножка. В предлагаемом изобретении представляет преимущество, когда боковые ножки представляют собой олигонуклеотиды, антитела и конъюгаты олигонуклеотидов и антител. Такой аналитический элемент можно использовать для выявления наличия аналита и создания сигнала о нем посредством некоторого позитивно или негативно распознаваемого события (см. фиг. 14). Позитивно распознаваемое событие (см. фиг. 14 А, 14 С и 14 Е) происходит, когда аналит 34 образует связи с обеими боковыми ножками 32 а и 32b, в результате чего создается замкнутая соединительная петля 35 между двумя сторонами спейсерной молекулы, рассеченной участком расщепления 33. Негативное распознаваемое событие (см. фиг. 14 В, 14D и 14F) происходит,когда аналит 34 образует связь только с одной из боковых ножек 36 а и 36b, или же не образует связи ни с одной из этих боковых ножек, вследствие чего не создается никакой петли, соединяющей две стороны спейсерной молекулы. Когда за позитивным распознаваемым событием следует расщепление спейсерных молекул, между диском и репортерным элементом все же остается непрерывное соединение (см. фиг. 14 Е). А когда расщепление спейсерных молекул в аналитическом элементе следует за негативным распознаваемым событием, репортерный элемент отсоединяется от диска (см. фиг. 14F). Таким образом, негативное распознавание приводит к отпусканию репортерных элементов,которые легко смываются, в то время как результатом позитивного распознавания является то, что репортерные элементы удерживаются в своих дискретных секторах анализа. И в том, и в другом случае результат с помощью считывающего устройства компакт-диска или диска с высокоплотной оптической записью может отмечаться немедленно. В других вариантах предлагаемого изобретения для проведения широкого спектра возможных анализов используются как светоотра 15 жающие, так и светонепроницаемые репортерные элементы, и позитивные и/или негативные распознаваемые события. Например, в некоторых анализах боковые ножки могут присоединяться до введения образца, и связывание аналита работает на отсоединение боковых ножек. В таком случае результатом позитивного распознаваемого события является исчезновение репортерного элемента, в то время как при наличии негативного распознаваемого события репортерный элемент удерживается на месте. Возможны такие варианты предлагаемого изобретения, когда аналитический элемент не содержит расщепляемых спейсерных молекул с боковыми ножками. В одном из таких альтернативных вариантов поверхность ИБКД имеет металлическое покрытие, преимущественно из золота, а аналит соединяет светонепроницаемые частицы, такие как латексовые шарики, или окрашенные липосомы на металлической поверхности. Светонепроницаемые шарики в качестве аналитического элемента Ранее рассмотренные аналитические элементы создаются на основе связывания светоотражающих частиц с прозрачной поверхностью ИБКД. Это положение можно изменить таким образом, чтобы светонепроницаемые частицы связывались с отражающей поверхностью. Этот подход дает особые преимущества, когда анализу подвергаются крупные клетки, как это проиллюстрировано на чертежах фиг. 12. На пластмассовую поверхность нанесена металлическая пленка. Информация может кодироваться на этом металлическом слое так же,как это делается в обычных компакт-дисках. Эта информация может включать пространственные адреса или другую информацию, относящуюся к анализу. Затем поверх металлического слоя наносится слой из пластмассы. Этот слой затем аминируется, как описывалось выше, а вместо золотых шариков с этой подложкой посредством спейсерных молекул, как описывалось выше, связываются крупные (от 10 до 50 мкм в диаметре) латексовые шарики 37, содержащие краситель. Эти латексовые шарики частично покрыты распознающими молекулами, как описывалось выше применительно к золотым шарикам. Клеточное распознавание связывает латексовые шарики с подложкой даже после расщепления спейсерных молекул, а краситель в этих шариках препятствует отражению света лазера от металлического слоя. В другом варианте при использовании надлежащего флуоресцентного красителя и соответствующей длины волны света лазера для отслеживания анализа может использоваться флуоресцентое свечение шариков. Это требует специального оборудования и в будущем может быть осуществлено с применением синих лазеров, когда станет возможным их использование в считывающих уст 002403 16 ройствах компакт-дисков и дисков с высокоплотной оптической записью. В простейшем варианте анализа по выявлению клеток латексовые шарики не связываются с ИБКД перед анализом, а вводятся после того, как клетки будут связаны с ИБКД. Вводится суспензия с латексовыми шариками, распознающие молекулы на шариках связываются с надлежащими клетками, и эти клетки иммобилизуются. Затем эти латексовые шарики могут наблюдаться по ослаблению отражения с помощью считывающего устройства компакт-диска или диска с высокоплотной оптической записью. Комплементарное связывание спейсерных молекул Один из недостатков ковалентного связывания спейсерных молекул состоит в том, что после расщепления спейсерных молекул диск трудно регенерируем. Если спейсерные молекулы вместо этого связываются с подложкой посредством комплементарных олигонуклеотидов,то диск по завершении анализа поддается регенерации. Спейсерные молекулы или их остатки удаляются нагреванием или с помощью хаотропических агентов. Дуплексы, которые связывают спейсерные молекулы, денатурируются, и диск может быть почищен. Диск удерживает олигонуклеотиды, которые связывали старые спейсерные молекулы. Все олигонуклеотиды на одном участке анализа идентичны. Они могут быть разными на разных участках анализа или же могут быть идентичными на всем ИБКД. Вводятся новые спейсерные молекулы, имеющие олигонуклеотиды, комплементарные тем,которые имеются на ИБКД. После инкубации комплементарные олигонуклеотиды спейсерных молекул и ИБКД гибридизируются. Избыточные спейсерные молекулы смываются. В этом случае боковые ножки олигонуклеотидов могут быть присоединены к спейсерным молекулам до того, как спейсерные молекулы станут связанными с поверхностью диска. Затем вводятся золотые шарики, они связываются посредством тиоловых групп или дисульфидных мостиков спейсерных молекул, после чего диск снова готов к использованию. Для анализов, основанных на ультрафиолетовой или визуальной спектрофотометрии,флуоресценции или хемолюмисценции, применяется кювета. Кювета в биокомпакт-диске в своей основе представляет собой капиллярную трубку, которая расположена между источником света и фотодетектором. Свет может направляться посредством зеркал или через волноводы. Количество кювет в биокомпакт-диске может варьироваться от 0 до 10.000, а с наибольшим преимуществом - от 0 до 50 на один сектор анализа. Образец поступает в большинство кювет через камеру подготовки образца. Эти камеры могут содержать предварительно загруженные реагенты, или же эти реагенты 17 хранятся в отдельных камерах и смешиваются с образцом, пока он поступает в камеру подготовки образца. Образец и реагенты могут нагреваться электрически от инфракрасного излучения, которое вырабатывается фотодиодом. По прошествии инкубационного периода образец переносится в кювету. Отраженный или излученный свет измеряется с помощью фотодетектора. В предлагаемом изобретении наибольшее преимущество обеспечивается, когда фотодетектор находится внутри дисковода компактдиска или диска с высокоплотной оптической записью. В качестве источников света для анализов,основанных на спектрофотометрии, наибольшее преимущество обеспечивают фотодиоды или полупроводниковые лазеры. Можно использовать также источник света дисковода компактдиска или диска с высокоплотной оптической записью. Однако в настоящее время в этих устройствах используется излучение только одной длины волны, которая соответствует инфракрасному или красному свету. При использовании внутреннего источника света дисковода компакт-диска или диска с высокоплотной оптической записью фотодиод или лазер, показанный на фиг. 15, заменяется на зеркало. Хотя с использованием инфракрасного или красного света можно выполнять несколько анализов, все же в большинстве применений является преимуществом использование дополнительных источников света. Например, можно изготовить такой набор фотодиодов, который будет вырабатывать свет разных цветов: красного, желтого, зеленого и голубого. Может быть разработан фотодиод для любой заданной длины волны,следовательно, для охвата всего диапазона ультрафиолетовой и видимой области спектра может потребоваться до 300 фотодиодов. Лазеры обеспечивают более мощное излучение, которое лучше фокусировано, чем излучение фотодиодов, поэтому лазеры предпочтительнее. Особо малые размеры имеют микрорезонаторные и наноточечные лазеры, которые могут быть изготовлены почти для любой длины волны излучения. Источники света могут выполняться в виде модуля, прикрепляемого к диску перед его использованием и снимаемого после его использования. Единичные операции Далее описываются единичные операции: ценрифугирование, фильтрование, перенос жидкостей, смешивание жидкостей, диализ, колоночное разделение, нагревание, охлаждение,электроконвекция и электрофорез. Главной силой, используемой для переноса жидкостей на ИБКД, является центробежная сила. Она может использоваться также для центрифугирования, которое играет важную роль при отделении клеток от плазмы. В этом случае представляет преимущество придание емкости приема образца фильтра. 18 При переносе жидкостей важны порядок и распределение операции во времени. В целях обеспечения должной последовательности поступления жидкости в определенный реакционный участок могут создаваться жидкостные реагентные цепи, наподобие показанной на фиг. 9. В одном из вариантов предлагаемого изобретения предусмотрены две главных капиллярных трубки 38 и 39, которые находятся в жидкостном соединении друг с другом через посредство соединительных капиллярных трубок 40, 41 и 42. Одна из главных капиллярных трубок представляет собой воздушный канал, назначение которого состоит в обеспечении возможности течения жидкостей, и которому обычно придается гидрофобность. Другая главная капиллярная трубка предназначена для протекания по ней жидких реагентов, и ей обычно придается гидрофильность. Вышеупомянутые соединительные капиллярные трубки и связанные с ними полости 43, 44 и 45 могут служить для хранения реагентов и поддержания их взаимного расположения. Емкость, в которую они должны поступать, и временной график их поступления зависят от их взаимного расположения, размера капиллярных трубок, плотности и вязкости жидкостей и скорости вращения диска. Во избежание смешения, если только смешение не является желательным, жидкости разделяются маленькими воздушными пузырьками. Для предотвращения градиентов давления все жидкостные капиллярные трубки со стороны выше по течению соединены с воздушными капиллярными трубками. Для более надежного предотвращения попадания жидкостей в воздушные капиллярные трубки последним придана гидрофобность. Смешивание двух растворов выполняется благодаря Y-образному соединению двух капиллярных трубок. Одним этим обеспечивается хорошее смешивание. Для достижения более эффективного смешивания капиллярная трубка на участке после соединения может быть выполнена с небольшими периодическими расширениями поперечного сечения. Следует отметить, что эффективное смешивание жидкостей в емкостях происходит в результате вращения ИБКД. При диализе жидкость находится в контакте с мембраной, содержащей буфер. Отсечка молекулярного веса мембраны может выбираться в пределах от 300 до 500.000 дальтон. Так как в контакте с диализной мембраной находится только очень тонкий слой жидкости, диализ происходит очень быстро. Однако достигается отношение жидкость/буфер только от 1:10 до 1:100, так что диализ не является количественным. Для большинства случаев этого достаточно. Возможны следующие виды хроматографии: гелевая, адсорбционная и ионообменная. Различные виды молекул с помощью хромато 19 графических средств разделяются и выходят из капиллярных трубок по отдельности, как в обычной хроматографии. При помощи клапанов некоторые фракции могут быть отобраны и направлены в аналитический элемент. Нагревание лучше всего осуществлять с помощью электричества. Промежуток между верхним и нижним электродами составляет примерно 500 мкм. Если в растворе содержатся ионы, то электрическая цепь замыкается, и происходит нагревание. Нагревание можно прекратить, удалив ионы или из батареи, или из емкости. Постоянство температуры можно поддерживать с помощью включенного в электрическую цепь термостата. В качестве очень простого термостата можно использовать биметаллический элемент, который может замыкать электрическую цепь, когда температура ниже некоторой заданной, и размыкать ее при более высокой температуре. Еще один механизм нагревания обеспечивается лазером дисковода компактдиска или диска с высокоплотной оптической записью. Особо мощные лазеры находятся в дисководах компакт-дисков для считывания. Верхняя или нижняя часть емкости может иметь жидкокристаллическую пленку, при необходимости изолированную с помощью прозрачного слоя. На другой стороне емкости имеется светоотражающий слой. Когда температура емкости ниже температуры главного перехода, жидкий кристалл рассеивает свет, и никакого отражения не наблюдается. Выше температуры главного перехода свет отражается обратно, в результате чего нагревание прекращается, или, во всяком случае, становится менее интенсивным. Охлаждение предпочтительно осуществлять с помощью эндотермического растворения, то есть поглощения тепла, обусловленного присутствием растворяемого вещества. Охлаждающий раствор и раствор, подлежащий охлаждению,должны быть разделены тонкой алюминиевой,медной, серебряной или золотой пленкой. Может осуществляться также пассивное воздушное охлаждение. Этим способом можно охладить только до температуры окружающей среды, но для большинства применений этого достаточно. Охлаждение и нагревание можно выполнять также попеременно в циклическом режиме в одной емкости, или же в последовательно соединенных емкостях с чередованием нагреваемых и охлаждаемых емкостей. Это позволяет выполнять в пределах ИБКД амплификации полимеразных реакций синтеза цепи. В отдельных применениях могут использоваться электроконвекция, электрофорез и изоэлектрическое фокусирование. При электроконвекции материал переносится без попыток разделения его на компоненты. При электрофорезе разделение материала на компоненты является главной целью. Разделение облегчается благодаря использованию геля, который препятствует конвекции. Поскольку расстояния очень малы, 002403 20 для эффективного электрофореза достаточно имеющейся напряженности поля. По той же причине время, необходимое для разделения,также очень мало: от 1 до 5 мин, а может быть даже меньше 1 мин. Полезная электроконвенция может быть проведена в течение немногих секунд. Изоэлектрическое фокусирование в своей основе представляет собой электрофорез в градиенте рН. Градиент рН может быть создан с помощью набора параллельных капиллярных трубок с разными буферами, рН которых постепенно изменяется. Такой набор капиллярных трубок иллюстрируется на фиг. 16. Значительная часть каждого буфера будет оставаться в своей капиллярной трубке, что гарантирует наличие градиента рН в течение процесса изоэлектрического фокусирования. По завершении изоэлектрического фокусирования компоненты могут быть перемещены вдоль капиллярных трубок с помощью центробежной силы, или же может быть выполнен ортогональный электрофорез. Этот способ обеспечивает практически полное фракционирование протеинов человеческой плазмы (см. Anderson, Tracy and Anderson."The Plasma Proteins." 2-е издание, том 4, Academic Press, Inc., 1984). Особое преимущество обеспечивает конфигурация участка анализа, иллюстрируемая на фиг. 10. Этот участок анализа содержит спейсерные молекулы и отражающие шарики, как описывалось выше, но происходит все в линейном наборе, который может быть удобно размещен в одной или более капиллярных трубках на участке анализа диска. Как описывалось выше, аналит связывается со спейсерными молекулами, которые имеют боковые ножки, восприимчивые к аналиту или комплементарные ему (как показано на фиг. 10, иллюстрация А), а после смывания аналит, который был связан,располагается в определенных местах набора(как показано на фиг. 10, иллюстрация В). Наличие связанных аналитов выявляется обычным определением адреса с помощью обычного считывающего устройства компакт-диска и связанного с ним программного обеспечения, как упоминалось выше. Пример 1. Сектор анализа для анализа олигонуклеотидов (показан на фиг. 2). Образец, содержащий ДНК, для лизирования клеток смешивается с додецилсульфатом натрия. Этот раствор переносится в емкость,обозначенную как "Ввод образца", и диск приводится во вращение. Образец фильтруется и смешивается со смесью комплементарных олигонуклеотидов. Эти олигонуклеотиды комплементарны тем, которые подлежат анализу, и имеют на конце тиоловую группу. В емкости,обозначенной "Подготовка образца", предоставляется возможность протекания процесса гибридизации. По желанию эта емкость может быть выполнена с возможностью подогрева (на чертеже не отражено). После надлежащей инкуба 21 ции диск приводится во вращение. По мере переноса образца в емкость, обозначенную "Отделение образца", происходит его перемешивание с раствором нуклеазы S, поступающей из боковой капиллярной трубки. В емкости "Отделение образца", в которой имеется два золотых электрода и клапан, как показано на фиг. 8, смеси предоставляется возможность инкубации. Нижний электрод покрыт спейсерными молекулами,имеющими изотиоцианатные конечные группы. Эти группы связывают с тиолом содержащиеся олигонуклеотиды, некоторые из которых гибридизированы с образцом. Все негибридизировавшиеся части ДНК гидролизуются и смываются. После этого батарея приходит в рабочее состояние. Это регулируется скоростью, с которой в батарею поступают кислота и ионы меди. Емкость нагревается, связанные олигонуклеотиды освобождаются, и клапан переключается. Олигонуклеотиды подаются в зону анализа. После подходящей инкубации в зону анализа поступает лигаза, и две боковых ножки на спейсерной молекуле соединяются, если образец содержит надлежащий нуклеотид. Неустойчивые спейсерные молекулы разрезаются. Если спейсерные молекулы содержат силоксановые группы, то разрезание выполняется путем добавления ионов фтора. Освободившиеся золотые шарики, благодаря вращению ИБКД, на высокой скорости смываются. Считывание может осуществляться сразу же. Пример 2. Аналитический элемент для выявления клеток и вирусов. Для выявления вирусных и бактериальных частиц, клеток и других частиц, превышающих по размерам олигонуклеотиды, антитела, антигены и прочие упоминавшиеся выше объекты,могут с пользой использоваться другие варианты аналитического элемента по предлагаемому изобретению. Вирусы - это обычно частицы сферической формы с диаметром менее, чем 0,5 мкм. Бактерии обычно имеют сферическую или цилиндрическую форму. Наибольший размер бактерии не превышает 2 мкм, за вычетом флагелл и других подобных внешних волокнообразных отростков. Эти патогенные микроорганизмы сравнимы по размерам с золотыми шариками, используемыми для их выявления, или мельче их, и их взаимодействие с двумя боковыми ножками спейсерной молекулы может быть ограничено. По этой причине эти боковые ножки связываются с поверхностью ИБКД и золотым шариком вместо того, чтобы быть связанными со спейсерной молекулой, как показано на чертежах фиг. 11. Золотой шарик соединен со спейсерной молекулой 46 на одном конце спейсерной молекулы, в то время как другой конец спейсерной молекулы связан с поверхностью подложки 47. Спейсерная молекула имеет расщепляемый участок 48 обычного типа, например силоксановую группу, как упоминалось выше. В противоположность ранее описанным 22 вариантам, в которых боковые ножки связаны со спейсерными молекулами между подложкой и участком расщепления и между золотым шариком и участком расщепления, в рассматриваемом варианте боковые ножки связаны с золотым шариком и поверхностью подложки. В иллюстративных целях на фиг. 11 олигонуклеотид 49 показан связанным с поверхностью подложки, а олигонуклеотид 50 - с поверхностью золотого шарика. Затем комплементарные олигонуклеотиды соединяются с членами особой связывающей пары 51 и 52, которые связаны с олигонуклеотидами на подложке и на золотом шарике, как показано на иллюстрации. Это предоставляет много большее пространство для связывания клеток с антителами или другими распознающими молекулами. Расщепляемая последовательность рассматривается в публикации WO 98/01533 в WIPO 1/1998, которая по этой ссылке включается в данную заявку. Каждая из спейсерных молекул все же имеет, по меньшей мере, один участок расщепления. Во всех отношениях они идентичны описанным ранее, за исключением того, что они не имеют присоединенных к ним молекул боковых ножек. Когда частица, например клетка, поступает на участок анализа, и если она содержит части, которые образуют особые связывающие пары с соответствующими комплементарными членами, то между золотым шариком и подложкой образуется соединительная петля. Когда спейсерная молекула расщепляется, золотой шарик удерживается на подложке, и присутствие клетки может быть выявлено, как описывалось выше. Однако, если не образуется никаких особых связывающих пар, то после расщепления спейсерной молекулы золотой шарик не остается присоединенным к подложке, а удаляется. Антитела или другие распознающие молекулы могут быть присоединены к подложке по способу, подобному тому, как присоединяются спейсерные молекулы. Все спейсерные молекулы на ИБКД идентичны и одновременно присоединяются к аминогруппам или аналогичным активным группам на поверхности. Около половины аминогрупп используются для присоединения спейсерных молекул. Другая половина используется для присоединения к подложке распознающих молекул. Если все распознающие молекулы на поверхности ИБКД подобны,то они могут быть присоединены одновременно,как и спейсерные молекулы. Если же распознающие молекулы для каждого участка анализа особые, то они могут наноситься на свои места с помощью контактной печати, чернильноструйной печати или микрокапиллярных трубок. После того как золотые шарики будут присоединены к тиоловым группам спейсерных молекул, к золотым шарикам, также посредством тиоловых групп, присоединяются другие 23 распознающие молекулы. Для этой цели эти распознающие молекулы сначала соединяются со спейсерной молекулой, содержащей защищенную тиоловую группу или аминогруппу. Аминогруппа может быть дериватизирована таким образом, что получится тиоловая группа. Различные распознающие молекулы, подлежащие присоединению к золотым шарикам, распределяются подобно тому, как другие распознающие молекулы присоединялись к поверхности ИБКД. Распознающие молекулы могут представлять собой олигонуклеотиды. Эти олигонуклеотиды далее могут гибридизироваться с комплементарными олигонуклеотидно-биомолекулярными конъюгатами. Этот подход позволяет присоединять сенситивные и реактивные биомолекулы, например протеины, содержащие несколько аминогрупп или тиоловых групп. Распознающие молекулы, связанные с золотыми шариками, имеют свободу миграции по поверхности шарика, хотя связь их является прочной. Клетка, которая распознается обеими распознающими молекулами, замыкает соединительную петлю, чем связывает золотой шарик с поверхностью ИБКД. После расщепления спейсерной молекулы золотой шарик удерживается и выявляется считывающим устройством компакт-диска или диска с высокоплотной оптической записью. На одном и том же участке анализа может использоваться несколько различных видов распознающих молекул. Преимущество такого подхода в том, что на одном участке анализа могут быть выявлены все известные мутанты определенного вида патогенного микроорганизма. Разных мутантов можно выявлять также на разных участках анализа, содержащих специфичные распознающие молекулы. ИБКД представляет собой универсальный анализатор. Он прост в использовании, и в своем наиболее развитом варианте он содержит на себе все реагенты, добавляется только образец. Его можно использовать в клинических лабораториях, госпиталях, поликлиниках и на дому. При использовании на дому информация может передаваться в приемную врача по Интернету. ИБКД может быть спроектирован таким образом, чтобы всякий раз снималась генетическая подпись каждого пациента. Для придания каждому человеку неповторимого "штрих-кода" достаточно около 35 точек полиморфизма. Это исключает возможность допустить ошибку из-за перепутывания пробирок или наклеек. Могут выполняться среди прочих такие анализы, как иммуноанализы, ДНК-тестирование, подсчет клеток и измерение их формы, выявление раковых клеток в образцах ткани, химический и электролитический анализ крови. В числе других применений массовый скрининг возможных новых лекарств, анализ на безвредность пищевых продуктов и окружающей среды, монито 002403 24 ринг патогенных микроорганизмов и токсинов на поле боя. Пример 3. Нефелометрический анализ активности липазы. Емкость с реагентом содержит 15 мкл эмульсии стабилизированного триолеина (250 микромолей), содержащей дезоксихолат натрия(30 микромолей) и хлорид кальция (100 микромолей) при рН 9,0 в буфере TRIS (25 микромолей). Емкость подготовки образца содержит лиофилизованную порцин-колипазу (0,5 микромоля). Вместе со стабилизированным триолеином и другими реагентами в емкость подготовки образца введено (с помощью устройства, показанного на фиг. 17) 2 мкл (два микролитра) сыворотки. Часть смеси (5 мкл) далее переносится в кювету. Поскольку выходная капиллярная трубка проходит в направлении к центру диска, противодавление будет препятствовать дальнейшему течению. Поглощение на длине волны 340 нм считывается с интервалом в одну минуту. В качестве меры активности липазы используется А/мин. Хотя предлагаемое изобретение описано здесь только для нескольких конкретных вариантов, специалистам соответствующего профиля понятно, что их модификации и вариации также должны быть включены в объем притязаний, определяемый нижеследующей формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Оптический диск, выполненный с возможностью считывания с него информации с помощью лазерного считывающего устройства,содержащий один или более секторов для размещения образца, поверхность удержания образца, расположенную, по меньшей мере, в одном из секторов, порт ввода образца, имеющий жидкостное сообщение с поверхностью удержания образца, средство анализа для связывания или обеспечения вступления в реакцию аналита,наличие которого предполагается в образце, по меньшей мере, в одном заданном месте, и сектор управляющей информации с информацией в виде кодов о местонахождении аналита, при этом поверхность удержания образца и сектор управляющей информации расположены с возможностью оптического доступа для считывания и независимого оптического анализа. 2. Оптический диск по п.1, отличающийся тем, что сектор управляющей информации выполнен с непосредственным оптическим примыканием к поверхности удержания образца,при этом имеет место оптическое прерывание сектора управляющей информации поверхностью удержания образца. 3. Оптический диск по п.2, отличающийся тем, что на поверхности удержания образца выполнен аналитический элемент, с помощью ко 25 торого обеспечено связывание аналита с этой поверхностью во время вращения диска. 4. Оптический диск по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен сектором для отходов, соединенным с помощью жидкостного капилляра с сектором для размещения, по меньшей мере, одного образца и с помощью воздушного вентиляционного капилляра - с внешней по отношению к диску средой, при этом жидкостный капилляр выполнен гидрофильным, а воздушный вентиляционный капилляр гидрофобным. 5. Оптический диск по любому из пп.1, 2 или 4, отличающийся тем, что к поверхности удержания образца прикреплен биологический,химический или биохимический материал. 6. Оптический диск по п.1, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью считывания с него информации путем прогона устройства считывания с компакт-диска или диска с высокоплотной оптической записью (сканирования) над его верхней стороной, причем на нем имеется первая прозрачная область, имеющая один или более секторов, выполненных на диске, благодаря чему обеспечена возможность сканирования, по меньшей мере, части образца с помощью вышеупомянутого устройства считывания, при этом область управляющей информации выполнена также с возможностью считы 002403 26 вания с верхней стороны диска, благодаря чему обеспечена возможность как сканирования считывающим устройством, по меньшей мере, части образца, так и считывания им управляющей информации с верхней стороны диска. 7. Оптический диск по п.6, отличающийся тем, что первая прозрачная область включает также реакционный сектор, выполненный в пределах диска с обеспечением возможности анализа образца на наличие аналита, а также выполненное в пределах диска капиллярное соединение между, по меньшей мере, одним из секторов, на которых расположена поверхность удержания образца, и реакционным сектором. 8. Оптический диск по п.6, отличающийся тем, что прозрачная область дополнительно содержит выполненные в пределах диска сектор для отходов и канализацию для отвода отходов образца и выполненный в пределах диска гидрофобный воздушный капилляр, открытый наружу от диска с обеспечением отвода вовне от сектора отработанного воздуха при недопущении истечения жидкости из этого сектора через этот капилляр. 9. Оптический диск по любому из пп.6-8,отличающийся тем, что порт ввода образца выполнен с возможностью запечатывания.