KR101292536B1 - 바이오 메모리 디스크 및 바이오 메모리 디스크 드라이브장치 및 이를 이용한 분석 방법 - Google Patents

바이오 메모리 디스크 및 바이오 메모리 디스크 드라이브장치 및 이를 이용한 분석 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각종 진단 분석장치 혹은 핵산 혼성 분석 장치 혹은 면역학적 분석 장치 등을 포함하는 Lab On a Chip 공정 시스템 및/또는 반도체 메모리가 디스크상에 설계 배치된 바이오 메모리 디스크; 및 통상의 광학 디스크(CD 및 DVD) 와 상기 바이오 메모리 디스크를 제어하고 구동키 위한 제어부를 구비한 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치; 및 이들을 이용한 분석 방법에 관한 것이다.

Description

바이오 메모리 디스크 및 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치 및 이를 이용한 분석 방법{BIO MEMORY DISC AND BIO MEMORY DISC DRIVE APPARATUS, AND ASSAY METHOD USING THE SAME}
본 발명은 각종 진단 분석장치 혹은 핵산 혼성 분석 장치 혹은 면역학적 분석 장치 등을 포함하는 Lab On a Chip 공정 시스템 및/또는 반도체 메모리가 디스크상에 설계 배치된 바이오 메모리 디스크; 및 통상의 광학 디스크(CD 및 DVD)와 상기 바이오 메모리 디스크를 제어하고 구동키 위한 제어부를 구비한 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치; 및 이들을 이용한 분석 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에서는 상기 바이오 메모리 디스크와 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치는 각각 BMD(Bio Memory Disc)와 BMD 드라이브(Bio Memory Disc Drive) 장치로 칭한다.
또한, 본 발명에서는 디스크상에 Lab on a chip 공정 시스템만 배치된 디스크를 바이오 디스크, 그리고 반도체 메모리만 설계 배치된 디스크는 메모리 디스크로 칭하며, 이들 2개의 리스크(바이오 디스크 및 메모리 디스크)를 BMD로 총칭한다.
현재 본 특허 출원은 선 출원된 국내 특허 출원 "핵산 및 올리거뉴클레오티 드의 상보적 이중결합의 특정 서열에 특이적으로 반응하는 절단 기법을 이용한 핵산 혼성분석 방법 및 장치" (2001,01,27 10-2001-0003956) 및 PCT출원 "핵산 및 올리거뉴클레오티드의 상보적 이중가닥 또는 단일가닥에 특이적으로 반응하는 절단 기법을 이용한 핵산 혼성분석 방법 및 장치" (2002.01.27 PCT/KR02/00126) 와 국내 특허 출원 "초소형 구슬을 이용한 박막 밸브 장치 및 제어 방법" (2001,05,31, 10-2001-0031284) 및 PCT 출원 "초소형 구슬을 이용한 박막 밸브 장치 및 제어 방법" (2002,05,31, PCT/KR02/01035); 국내출원 바이오디스크 및 바이오 드라이버 장치 및 이들을 이용한 분석방법(2002.3.27 특허원 제 02-17558호); 국내출원 디지털 바이오 디스크 및 디지털 바이오 디스크 드라이브 장치 및 방법(2005.5.6, 10-2005-0038765); 국내출원 바이오 DVD(Bio-DVD) 드라이브 장치 및 이를 이용한 분석 방법 (2005.6.28, 10-2005-0057513) 의 연속이다.
상기 선 출원된 발명은, 정량 및 정성 분석 장치에 이용을 할 수 있는 핵산의 상보적 이중가닥 혹은 단일가닥 혹은 특정서열의 이중 가닥에만 특이적으로 반응하는 절단 기법을 이용한 핵산 혼성 분석 방법 및 장치를 제공할 뿐만 아니라, Lab On a Chip 공정 시스템에 필수적인 유체의 흐름을 제어하기 위한 초소형 밸브; 및 이들 분석 방법 및 장치가 디스크상에 집적된 바이오 디스크 및 이를 구동제어하기 위한 바이오 드라이브 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 상기 선 출원발명은, 분석 장치(분석 사이트)상의 구속 신호요소 또는 이탈 신호요소를 광학, 전기화학, 임피던스 측정 장치 혹은 이미지 센서 장치를 포함하는 변환기와 결합된 탐지기에 의해 판독 되며, 판독된 정보가 컴퓨터 소프트웨 어 형태로 디지탈 정보화되어 인터넷등 기존의 통신망에 의해 송수신 됨으로서, 의사 및 환자 모두에게 편리함을 줄수 있는 원격 진단 장치를 제공함을 목적으로 한다. 또한 상기 선 출원발명에서는 전기화학 측정장치, 임피던스 측정 장치를 포함하는 변환기와 결합된 탐지기의 일실시예로서 이탈신호 및 구속신호를 사용한 인터디지테이디드 어레이가 예시되었다. 또한 상기 선출원발명에서는 형광 표지를 탐지하는 형광탐지 방법도 예시되었다.
또한 상기 선 출원발명에서는 기질 표면에 유체가 흐를 수 있는 유로(channel), 버퍼 용액을 저장할 수 있는 챔버(chamber), 상기 유로를 연결시키는 유공 및 바이오 물질이 어레이(array)된 분석사이트(assay site)를 포함하는 고체기질(혹은 고체 기판 혹은 고체 담체)과, 상기 유공을 개폐시키기 위한 밸브(valve) 와 피로부터 혈청 또는 DNA샘플을 준비하기 위한 적어도 한 개 이상의 프렙 챔버(Preparation chamber); 및 상기 준비된 DNA 샘플을 증폭하기 위한 PCR 챔버 및 관련된 각종 효소들의 작용들이 예시되었다. 또한 상기 선출원발명에서는 "방위각 방향(azimuthal) 밸브 탐색 과정" 이 예시되었다.
"방위각 방향(azimuthal) 밸브 탐색 과정" 은 스라이더(slider)을 중지한 채, 스핀들(spindle) 모터을 서행 회전시키든지, 스핀들(spindle) 모터의 짧은 회전 과 중지의 반복 동작을 수행함으로서 이루어진다.
또한 상기 선 출원발명에서는 바이오 디스크 상에 바이오 디스크의 모델 내지 바이오 디스크의 버전(version)을 나타내는 제품ID(identification)을 바코드(barcode) 패턴(pattern)에 의해 나타내는 방법이 예시되었다.
본 발명은 상기 선 출원 발명의 연속으로, 각종 진단 분석장치, 핵산 혼성 분석 장치 및 면역학적 분석 장치에 이용할 수 있는 lab on a chip 공정 시스템 및/또는 반도체 메모리가 설계 배치된 바이오 메모리 디스크(BMD); 및 통상의 광학 디스크(CD 및 DVD) 와 상기 바이오 메모리 디스크 (BMD)를 구동 제어키 위한 BMD 드라이브 장치 및 이를 이용한 분석 방법에 관계한다.
최근까지 유체내 소량의 분석종 탐지를 위한 대부분의 임상 진단 분석 장치에는 다중 샘플 준비 및 자동화된 시약 첨가용 장치를 설계하고 병렬 또는 직렬로 수많은 테스트 샘플을 분석하기 위한 장치를 설계함으로써 효율성 및 경제성이 개선되었다. 종종 이러한 자동화된 시약 준비장치 및 자동화된 다중 분석기가 단일 장치에 집적된다. 이러한 형태의 임상실험 분석기는 한 시간이내에 소량의 샘플과 시약을 가지고 수백가지 분석을 자동 또는 반자동으로 정확히 수행할 수 있다.
그러나, 이러한 분석기는 비싸며 중앙집중 실험실과 병원만이 이들을 구매할 수 있다. 이 경우 실험실과 병원으로의 샘플 운송을 필요로 하며 종종 시간이 긴급한 샘플을 신속하게 분석할 수 없는 문제가 있다.
따라서, 이러한 문제를 극복키 위해 저렴하고 누구나 손쉽게 다룰 수 있는 임상분석 장치가 절실히 필요하다. 즉, 전용 탐지기 없이도 환자 곁에서나 환자의 집에서 사용하기 편리한 Lab on a Chip 기능이 집적화된 자동화된 임상 테스트 장치가 절실하다.
또한 초고속 인터넷 보급과 고용량의 정보를 저장할수 있는 반도체 메모리 등장으로 CD 및 DVD 같은 Optical 디스크는 단순한 저장매체로서 만으로는 상품적 가치가 떨어져 가는 추세에 있을뿐만 아니라, Optical 디스크와 반도체 메모리간의 저장매체로서의 융합(media fusion)이 절실이 요구된다.
따라서 Lab on a chip 공정 시스템 및/또는 반도체 메모리가 디스크상에 설계 배치된 바이오 메모리 디스크(BMD); 및 통상의 광학 디스크(CD 및 DVD)와 상기 바이오 메모리 디스크 (BMD)를 구동 제어키 위한 BMD 드라이브 장치가 필요하다.
또한 본 발명에서는 디스크상에 Lab on a chip 공정 시스템만 배치된 디스크를 바이오 디스크, 그리고 반도체 메모리만 설계 배치된 디스크는 메모리 디스크로 칭하며 이들 2개의 디스크(바이오 디스크 및 메모리 디스크)를 BMD로 총칭한다.
상기 메모리 디스크 경우 기존의 DVD RAM을 대체할수 있다. 현재 DVD RAM은 9.4GB가 최대 저장 용량이나, 반도체 메모리경우 32GB가 이미 실용화되어, 반도체 메모리가 탑재된 메모리 디스크의 저장 능력이 훨씬 우월하다. 또한 메모리 디스크경우, 한장의 디스크상에 복수개의 반도체 메모리를 집적화하여 저장용량을 극대화함으로서 기존의 컴퓨터 하드디스크를 대체할 수 있다.
통상의 광학 디스크(optical disc)는 12cm 폴리카보네이트 기판, 반사 금속층 및 보호 라커 코팅으로 부터 표준 컴팩트 디스크가 형성된다. 또한 폴리카보네이트 기판은 그 위에 입사 레이저를 위한 기준 정렬 가이드로서 연속 나선형 홈(groove)을 가지고 있다. CD와 CD-R0M의 포맷은 ISO 9660 공업표준에 의해 기술된다.
통상의 Optical disc(예:음악 CD, CD-R, 게임 CD, DVD등)의 판독은 광 픽업 장치(Optical Pickup Device)에 의해 이루어 지며, 물리적 피트(pit)에 의한 차등 반사율 또는 염료층의 굴절율 특성에 의해 피트의 유무를 판독하게 되며, 이는 당해 업자의 공지 기술이다.
일반적으로 Compact Disc을 사용한 분석장치에 대한 공지된 기술로서 "Confocal compact scanning optical microscope based on compact disc technology" (1991, Vol.30, No,10, Applied Optics), "Gradient-index objectives for CD applications" (April, 1987, Vol 26, Issue 7, Applied Optics) 그리고 "Miniature scanning optical microscope based on compact disc technology" (Proc. Soc. Photo-opt. instrument Eng. 110, page 1139-1169, 1989)가 논문에 발표되어 있다.
또한 공지된 Compact Disc을 사용한 분석장치에 대한 특허기술로서 미국 특허 "Centrifugal Photometric Analyzer" (4,279,862, publication date Jul.21, 1981) 와 "Reaction Tube Assembly for Automatic Analyzer" (4,141,954, Publication date FEB.27, 1979)가 특허 공개되어 있다.
또한 디스크상의 샘플 주입구에 주입된 샘플을 원심력을 이용하여, 디스크의 표면에 유체막을 형성시키기 위한 장치로서, 유럽 특허 " Disc for centrifuge" (GB1075800, Publication date 1967.07.12) 와 디스크상의 샘플 주입구에 주입된 유체 샘플을 원심력을 이용하여 채널과 챔버로 이동시켜 가면서 샘플을 분리하는 장치로서 유럽특허" Separating Disks for centrifuge" (3,335,946, April 12,1965)가 특허 공개 되어 있다.
또한 disc상에서 원심력 과 광학적 측정 방법에 의해 화학 분석하는 장치로 서 미국 특허 " disc centrifuge photosedimentometer" (4,311,039, Jan. 19,1982)가 특허 공개되어 있다.
그러나 이것들은 기계적 혹은 물리적 밸브를 갖추고 있지 않아, 피로부터 혈청 혹은 DNA을 분리할때 필요한 고속회전 동안 유체흐름을 제어할 수 없는 문제로 인해, 진단 과 분석을 완전이 자동화 할 수 없는 단점이 있어 Lab On a Chip구성에는 부적합하다. 또한 반도체 메모리를 사용한 MP3 플레이어는 통상의 CD 및 DVD를 재생하지 못하는 단점이 있다. 한편 통상의 CD 혹은 DVD 플레이어는 반도체 메모리는 재생하지 못하며, 통상의 광학디스크만을 재생한다.
그러나, 본 발명의 BMD드라이브 장치에 의해 통상의 광학디스크(CD, DVD)는 물론, 반도체 메모리도 재생이 가능하다.
본 발명의 BMD경우 기존의 DVD RAM을 대체할 수 있다. 현재 DVD RAM은 9.4GB가 최대 저장 용량이나, 반도체 메모리경우 32GB가 이미 실용화되어, 반도체 메모리가 탑재된 BMD의 저장 능력이 DVD RAM보다 훨씬 우월하다. 따라서 BMD는 기존의 컴퓨터 하드디스크를 대체할 수 있다.
본 발명의 목적은 이러한 상기 문제를 해결키 위해, Lab on a Chip 공정 시스템 및/또는 반도체 메모리가 디스크상에 설계 배치된 바이오 메모리 디스크(BMD); 및 통상의 광학 디스크(CD 및 DVD) 와 상기 바이오 메모리 디스크(BMD)를 구동 제어키 위한 BMD 드라이브 장치 및 이를 이용한 분석방법를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 반도체 메모리에는 오디오 및 비데오등의 디지털 정보들이 저장(기록)될 수 있을 뿐 만 아니라 이들 디지털 정보는 BMD 드라이브에 의해 재생(독출)된다. 또한 상기 반도체 메모리는 DVD RAM을 대체할수 있다. 현재 DVD RAM은 9.4GB가 최대 저장 용량이나, 반도체 메모리경우 32GB가 이미 실용화되어, 반도체 메모리가 탑재된 BMD의 저장 능력은 기존의 DVD RAM보다 훨씬 우월하다. 또한 디스크상에 복수개의 반도체 메모리를 집적화하여 저장용량을 극대화함으로서 기존의 컴퓨터 하드디스크를 대체할 수 있다.
본 발명에서는 디스크상에 Lab on a chip 공정 시스템 만 배치된 디스크를 바이오 디스크, 그리고 반도체 메모리만 설계배치된 디스크는 메모리 디스크로 칭하며 이들 2개의 디스크(바이오 디스크 및 메모리 디스크)를 BMD로 총칭한다.
본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 디스크(Disc)상에 반도체 메모리가 설계 배치되어 있는 바이오 메모리 디스크(BMD)를 제공한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 샘플 주입구, 버퍼 또는 반응 용액을 저장할 수 있는 챔버(chamber), 기질상에 바이오 물질들이 고정화되어 있는 분석 사이트(assay site), 상기 챔버 및 분석사이트 사이에 유체가 흐를 수 있는 유로(channel), 상기 유로를 연결시키는 유공 및 상기 유공을 개폐시키기 위한 밸브(valve)를 포함하는 Lab on a chip 시스템이 디스크상에 더 배치된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD의 재료는 폴리카보네이트(polycarbonate)를 포함한 박막의 프라스틱 기판 내지는 실리콘 웨이퍼가 선호된다.
본 발명의 BMD에 있어서, 상기 반도체 메모리는 플래쉬(flash) 메모리 인 것을 특징으로 한다. 상기 반도체 메모리는 컴퓨터의 하드 디스크의 정보저장기능을 대체 혹은 보조할 수 있다.
본 발명의 BMD는 윗 디스크 과 중간 디스크 과 아래 디스크로 구성되며, 중간디스크만 유체가 흐를 수 있는 유로(channel) 및 버퍼(buffer) 용액을 저장할 수 있는 챔버(chamber) 와 상기 유로를 연결시키는 유공을 복수개 형성시키고, 상기 윗 디스크 및 아래 디스크를 서로 밀착 부착되어 하나의 몸체를 이루는 것이 선호된다.
상기 윗 디스크 및 아래 디스크는 쉬트(sheet)형태 인 것이 선호된다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 윗 디스크 과 중간 디스크 과 아래 디스크 3장으로 구성되며, 3장의 디스크에 대해 유체가 흐를 수 있는 유로(channel) 및 버퍼(buffer) 용액을 저장할 수 있는 챔버(chamber) 와 상기 유로를 연결시키는 유공을 형성시켜 서로 밀착 조립하여 하나의 몸체를 이루는 것이 선호된다.
본 발명의 BMD는 바이오 물질이 어레이된 분석사이트(assay site) 와, 상기 유공을 개폐시키기 위한 밸브(valve)를 포함하며, 상기 분석사이트는 광학 측정장치 혹은 이미지 센서 장치 혹은 전기화학 측정장치 혹은 임피던스 측정장치 혹은 바이오 피트(pit) 탐지장치 혹은 형광 탐지 장치 혹은 방사능 탐지장치(detector) 혹은 SPR(Surface Plasmon Resonance) 탐지 장치 혹은 QCM(Quartz Crystal Microbalance) 탐지장치에 의해 판독되는 것이 선호된다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 밸브의 출구에는 BMD의 고속회전 동안 액체의 누출(leakage)을 방지키 위한 액체밸브를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 명세서에서, 분석사이트는 바이오 물질이 어레이(array)형태로 고정되어 있다는 의미로 어레이 챔버; 또는 두개의 바이오 물질간의 특이적 결합 반응 또는 라이겐드-리셉터(ligand-receptor) 반응 혹은 항원-항체 반응이 일어난다는 의미로 항원-항체 반응 챔버; 또는 혼성화(hybridization) 반응이 일어난다는 의미로 혼성화 챔버로 혼용되어 불린다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 바이오물질은 DNA, RNA, PNA, 항원, 항체, 라이겐드, 리셉터, 단백질(Protein) 또는 생체물질 중에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 바이오 물질은 분석사이트에 고정되어, 검체와 특이적 결합(specific binding)을 하는 포획프로브(capture probe) 역할을 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 윗 디스크와 아래 디스크의 두께는 각각 0.1mm∼0.6mm이고, 중간 디스크의 두께는 0.6mm∼1.2mm인 것이 선호된다.
본 발명의 BMD는 카트리지(cartridge)에 보관되어 사용되는 것이 선호된다.
본 발명의 상기 BMD의 직경은 8cm 혹은 12cm 혹은 32mm인 것이 선호된다.
폴리카보네이트(polycarbonate)를 포함한 프라스틱 기판 내지는 실리콘 웨이퍼는 유체내 소량의 물질을 진단 및 탐지하는 박막 디스크 형태의 분석장치로 변형개조가 가능하며, 이 경우 사출 성형 내지 광 식각(photo lithography)공정 동안 디스크 표면에 유체가 흐를 수 있는 유로(channel) 및 버퍼(buffer) 용액을 저장할 수 있는 챔버(chamber)를 형성시켜 디스크상에 Lab on a chip 공정을 집적화할 수 있다. 이러한 박막 디스크내에 형성된 유로의 유체의 흐름 및 유량을 원활히 제어할 수 있는 초소형 밸브가 필요하다. 또한 본 발명은 상기 실리콘 웨이퍼 디스크 상에 반도체 공정에 의해 Lab on a chip 공정 외에 고용량의 반도체 메모리를 집적화하여 오디오(audio) 및 영상데이터를 포함하는 디지털 정보의 저장기능을 갖도록 할 수 있으며 상기 디지털 정보는 BMD 드라이브 장치에 의해 재생(독출)될 수 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 정보저장 및 재생기능, 원격진단과 샘플 진단, 핵산분석 및 면역학적 검증을 할 수 있는 BMD 및 BMD 드라이브 장치; 및 이를 이용한 분석 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 BMD는 상기 BMD 드라이브 장치내에 설치된 중앙제어장치에 의해 제어된다. 상기 중앙제어장치는 BMD 뿐만 아니라 통상의 광학 디스크(CD 혹은 DVD)도 구동 제어 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 반도체 메모리는 플래쉬(flash) 메모리 인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 반도체 메모리는 DVD RAM 혹은 컴퓨터의 하드 디스크의 역할을 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 반도체 메모리의 재생된 정보를 BMD드라이브 장치에 제공하거나; 기록할 정보를 BMD드라이브 장치로부터 반도체 메모리에 제공키 위한 메모리-광 변환 모듈(Memory-Optical Conversion Module)을 더 구비한 것을 특징으로 한다. BMD상의 반도체 메모리는 메모리-광 변환 모듈(Memory-Optical Conversion Module)을 통해 BMD 드라이브 장치내의 광 통신장치와 광학적으로 인터페이스된다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 메모리-광 변환 모듈(Memory-Optical Conversion Module)은 BMD내의 분석사이트에 대한 판독정보를 BMD드라이브 장치의 광통신장치에 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 분석사이트는 박막형 형광탐지 장치가 집적화된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 박막형 형광탐지 장치는 기질 층(substrate layer), 도파관 층(waveguide layer), 메탈 필름층(metal film layer) 및 형광센서 층(fluorescence sensor layer)들이 적층화되어 일체화된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 박막형 형광탐지 장치의 기질 층(substrate layer)은 상기 포획 프로브(capture probe)가 고정(anchor)되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 박막형 형광탐지 장치의 기질 층(substrate layer)에 고정되어 있는 포획 프로브(capture probe)는 형광 표지된 바이오 물질과 특이적 결합(specific binding)한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 박막형 형광탐지 장치의 기질 층(substrate layer)은 다종의 포획 프로브(capture probe)가 n×m 어레이(array) 형태로 고정(anchor)되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 기질층의 n×m 어레이의 각 element는 개별적으로(공간상) 어드레싱(addressing)되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 기질층의 n×m 어레이의 각 element의 개별적 어드레싱(addressing)은 여기(excitation) 레이저 장치에 의해 발생된 레이저 빔(laser beam)의 스캔닝(scanning)에 의한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 기질층의 n×m 어레이의 각 element는 레이저의 스캔닝(scaning) 동작에 의해 차례로 여기(excitation)되고, 여기된(excited) 형광표지로 부터의 발생되는 형광량을 형광센서층에 의해 판독하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 박막형 형광탐지 장치의 형광센서 층은 광량 혹은 광(light)의 세기를 감지하는 광센서인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 박막형 형광탐지 장치는 버퍼층(buffer layer)를 더 구비 한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 박막형 형광탐지 장치의 기질층(substrate layer), 도파관 층(waveguide layer), 메탈 필름 층(metal film layer), 버퍼층(buffer layer), 형광센서 층(fluorescence sensor layer)중 선택된 한 개 이상의 층이 물결모양(corrugation)을 갖는 것을 특징으로 한다. 이러한 물결모양의 층은 형광물질로부터 발산되는 형광 빛을 한 방향으로 집합(collection)시키는 역할을 하며, 이에 의해 적은량의 형광도 탐지할수 있도록 하여 준다. 이는 U.S. Pat. NO. 5,006,716에 잘 예시된다
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 분석사이트는 상기의 박막형 형광탐지장치가 n×m 의 어레이(array) 형태로 배열된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 n×m 어레이 형태로 배열된 박막형 형광탐지장치의 각 element는 개별적으로(공간상) 어드레싱(addressing) 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 n×m 어레이 형태로 배열된 박막형 형광탐지장치의 각 element의 개별적 어드레싱(addressing)은 여기(excitation) 레이저 장치에 의해 발생된 레이저 빔(laser beam)의 스캔닝(scanning)에 의한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 n×m 어레이화된 박막형 형광탐지장치의 각 element는 레이저의 스캔닝(scaning) 동작에 의해 차례로 여기(excitation)되고, 여기된(excited) 형광표지로 부터의 발생되는 형광량을 형광센서층에 의해 판독하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 박막형 형광탐지장치의 기질층(substrate layer)은 다공성 멤브레인(membrane) 인것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 전력을 외부로부터 공급받기 위한 전원 공급 수단을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 전원 공급 수단은 BMD의 중심(center)에 설치된 외부와의 전기적 접촉(electrical contact)수단에 의해 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 전원공급수단은 무선전원 공급 장치에 의한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 무선전원 공급 장치는 외부의 교류전류 및 자계 발생 코일과 BMD상의 유도 코일간에 일어나는 전자기 유도(electromagnetic induction)에 의해 상기 유도코일에 전류가 유도되어 발생되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 무선전원 공급 장치는 외부에 적어도 한 개 이상의 영구 자석을 구비하여 BMD의 고속회전시 BMD 상의 유도코일에 일어나는 자기변화에 의해 전류가 유도되어 발생되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 무선전원 공급 장치는 BMD상에 배치된 Solar cell(태양전지)에 의한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 디스크의 외곽 원주(circumference) 주변에 slot 을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 slot은 slot 유무를 판단키 위한 slot 유무판별수단에 의해 판별되어, 상기 BMD드라이브 장치의 중앙제어장치가 BMD의 회전각도 및 BMD의 회전여부를 파악할 수 있다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 slot 은 개구부(an opening) 혹은 광 반사판(optical reflector)에 의해 구현된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 광통신 장치는 상기 광 픽업 장치(Optical Pickup Device)의 수신부 및 광 픽업 장치(Optical Pickup Device)의 송신부에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 solt 유무판별수단은 상기 광반사판 과 광 픽업 장치(Optical Pickup Device)의 송신부 및 수신부에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
즉, 광 픽업장치의 송신부에 의해 송신되어 광 반사판에 의해 반사된 빛을, 광 픽업장치의 수신부가 인식함으로서 slot 유무을 판별한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 BMD는 챔버내의 액체 물질들을 서로 잘 혼합(mixing)할 수 있도록 하는 Mixer 챔버을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 Mixer 챔버는 Mixer 챔버내에 삽입(저장)된 자성체 소형구슬; 과 Mixer 챔버의 상측 혹은 하측에 설치되어 상기 자성체 소형구슬에 인력을 작용키 위한 자석을 구비하여 자석의 빠른 움직임에 따라 Mixer 챔버내의 소형구슬들이 같이 따라 움직임으로서 액체의 혼합(mixing)동작을 유도할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 Mixer 챔버는 Mixer 챔버내에 삽입(저장)된 자성체 소형구슬; 과 Mixer 챔버의 상측 혹은 하측에 설치되어 이들 소형구슬에 인력을 작용키 위한 자석을 구비하여 자석을 정지한 채로, BMD의 회전 혹은 BMD의 정역회전의 반복에 따라 Mixer 챔버내의 소형구슬들이 (자석의 인력에 따라) 움직임으로서 혼합(mixing)동작을 유도할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 Mixer 챔버는 Mixer 챔버내의 액체 물질들을 서로 잘 믹싱(mixing) 되도록 하기 위해 BMD를 시계방향 과 반시계방향의 회전을 교대로 반복진행 함으로서 액체 혼합(mixing)동작을 유도할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 Mixer 챔버는 Mixer 챔버내의 액체 물질들을 서로 잘 믹싱(mixing) 되도록 하기 위해 BMD를 빠른 회전 과 순간정지(stop)을 교대로 반복함으로서 액체 혼합(mixing)동작을 유도할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 BMD의 외곽원주(circumference)에 도넛(donut) 형태의 챔버를 구성하고, 그 챔버내에 액체 물질 및/또는 강철 구슬(steel ball)을 주입 저장함으로서 BMD의 회전시 BMD의 편심에 의해 발생되는 흔들림(warbling)을 보상키 위한 Liquid ABS(Auto Balancing System) 챔버를 더 구비한 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 상기 강철 구슬은 비자성체 인 것이 선호된다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 Liquid ABS(Auto Balancing System) 챔버는 트레쉬(trash) 챔버와 공용(common use) 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 챔버는 피 또는 세포로부터 혈청(serum) 혹은 혈장 샘플 혹은 항원 샘플을 준비하기 위한 적어도 한 개 이상의 프렙챔버(Preparation chamber) 및/또는; 상기 혈청(serum) 혹은 혈장 샘플 혹은 항원 샘플을 일시저장하거나 희석용액에 의해 희석(dilution)시키기 위한 한 개 이상의 버퍼챔버(Buffer chamber) 및/또는; 상기 준비된 항원 샘플과 항원-항체반응을 하기 위한 immuno 프로브(probe)가 어레이 형태로 기질에 부착(고정)되어 있는 적어도 한 개 이상의 항원-항체 반응 챔버(Ag-Ab reaction chamber) 및/또는; 세정공정에 의해 생성된 찌거기들을 모으기 위한 적어도 한 개 이상의 트레쉬 챔버(Trash chamber)로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 챔버는 피 또는 세포 또는 RNA로부터 DNA샘플을 준비하기 위한 적어도 한 개 이상의 프렙 챔버(Preparation chamber) 및/또는; 상기 준비된 DNA 샘플을 증폭하거나 PCR(Polymer Chain Reaction) 증폭하기 위한 적어도 한 개 이상의 DNA증폭 챔버 및/또는; 상기 DNA을 일시 저장하거나 희석용액에 의해 희석(dilution)시키기 위한 한 개 이상의 버퍼챔버(Buffer chamber) 및/또는; 상기 DNA와 혼성화(hybridization)반응을 하기 위한 분석 및 진단용 포획 프로브(capture probe)가 어레이 형태로 기질에 부착되어 있는 적어도 한 개 이상의 혼성화 챔버(hybridization chamer) 및/또는; 세정공정에 의해 생성된 찌거기들을 모으기 위한 트레쉬 챔버(Trash chamber)로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 DNA증폭 챔버는 디스크 회전시 디스크 표면에 발생하는 바람을 DNA증폭 챔버에 공급키 위한 냉각 바람 구멍을 더 구비한 것을 특징으로 한다. 냉각 바람 구멍 없이 디스크 회전에 의해서만 DNA증폭 챔버을 냉각시키는 경우 회전 냉각(rotation cooling)의 효율성 떨어져 냉각 시간이 그 만큼 오래 걸릴뿐만 아니라, PCR증폭을 위한 전체 thermocycle의 길이도 길어질 수 밖에 없다.
본 발명에서 상기 희석용액은 세정공정에서 사용되는 세정액(washing solution)을 사용하는 것이 선호된다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 챔버는 세정공정에서 사용되는 세정액(washing solution)을 보관키 위한 세정챔버(washing chamber)을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 챔버는 챔버내에서 일어나는 DNA 샘플 증폭 혹은 효소의 기작의 온오프(onoff) 조절을 위해 상기 챔버에 열(heat)을 가하기 위한 가열수단 혹은 레이저 발생장치를 상기 챔버내에 집적화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 혼성화 챔버 혹은 항원-항체 반응 챔버는 QCM(Quartz Crystal Microbalance) 탐지장치가 집적화된 것을 특징으로 한다.
상기 QCM 탐지장치를 사용하여 공진주파수(resonant frequency)의 변화를 측정함으로서 이종 물질간의 결합(항원-항체 반응 혹은 DNA의 혼성화 반응)을 측정하는 기술은 미국 특허 "sensor having piezoelectric crystal for microgravimetric immunoassays" (4,735,906; April 5,1988)에 잘 예시되어 있으며, 당해업자 공지 기술이다.
또한 QCM 탐지장치에 대한 논문자료는 "Quartz crystal microbalance applicable to the chemical reactions of thin metal films " journal Vacuum Soc Japan, 13 (9), 1970, page 296-302; 및 " Response of a quartz crystal microbalance to a liquid deposit" Vacuum Science Technology, 15(6),1978, page 1836-1843; 및 "The quartz crystal microbalance" , Marconi Instrument, 10, 1966,page81- 84 에 잘 예시되어 있다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 혼성화 챔버 혹은 항원-항체 반응 챔버는 SPR(Surface Plasmon Resonance) 탐지장치가 집적화된 것을 특징으로 한다.
SPR탐지 장치는 분석사이트상의 두께(thickness) 혹은 굴절률(refractive index)의 변화를 측정함으로서 포획프로브의 특이적 결합여부를 탐지하는 장치로 잘 알려져 있다.
SPR이 바이오센서로 이용하기에 적합한 이유는 SPR 현상이 금속박막의 표면근처에서 일어나는 물리, 화학적 변화에 공명각(resonance angle) 나 공명 파장(resonance wavelength)에 매우 민감하게 영향을 받기 때문에, 금속박막의 표면상에서 일어나는 단백질등 생체물질간의 결합 친화도를 높은 민감도로 측정할 필요가 있는 기술 분야에 응용이 가능하기 때문이다. 더구나 SPR 은 다른 방법에 비해 계측할 때 샘플에 손상이나 변형을 주지 않고 방사성 물질이나 형광물질을 이용한 별도의 표지자(label)없이 광학적 원리만으로 분자들간의 상호계측이 가능하고 실시간으로 결합 친화도를 측정할 수 있으며 분자인식검출에 높은 감도를 가진다는 것이다. 이러한 장점으로 SPR 은 생체분자측정을 위한 바이오센서분야의 유용한 기술로 평가되고 있다.
SPR 은 빛의 전반사(total reflection) 현상을 바탕으로 유전체의 굴절률의 변화를 식별하는 광학적 분석기기의 일종이다.
전반사란 빛이 굴절률이 큰 매질에서 낮은 매질로 진행할 때 임계각 이상이 되면 빛이 다른 매질로 굴절되지 않고 경계면에서 전부 반사되는 것을 말한다. 이때 일부 에너지가 굴절률이 낮은 매질로 진행하게 되는데, 이를 Evanescent Wave(소산파)라 한다. 소산파의 침투 깊이는 입사광의 파장과 같고(SPR 로 검지할 수 있는 유전체의 두께), 그 세기는 경계면에서 가장 강하고 지수함수적으로 감소한다. 프리즘(Prism)에 금속 박막을 증착할 경우 소산파는 훨씬 강하게 나타나기 때문에 SPR 의 감도가 향상된다.
표면 플라즈몬(Surface Plasmon)은 금속박막 표면에서 일어나는 전자들의 집단적 진동(Charge Density Oscillation)을 말하며, 표면 플라즈몬 파(Surface Plasmon wave)는 이에 의해 발생하는 금속과 유전체의 경계면을 따라 진행하는 표면 전자 기파의 일종이다.
표면 플라즈몬 파는 서로 다른 유전함수를 갖는 두 매질 경계면 즉, 금속과 유전체의 경계면에 전기장을 인가하면 두 매질의 경계면에서 전기장 수직성분의 불연속성 때문에 표면전하가 유도되고, 이러한 표면전하들의 진동에 의해 나타난다. 이러한 현상을 나타내는 금속은 gold, silver, copper, aluminum 등과 같은 외부 자극에 의해 전자의 방출이 쉽고 음의 유전상수를 갖는 금속들이 주로 사용되며, 자유공간에서의 전자기파와는 달리 입사면에 평행하게 진동하는 파로서 P 형 편광성분을 가진다.
P 형 편광된(P-polarized) 입사파가 금속박막의 경계면에서 전반사되고 소산파(evanescent field)는 경계면에서 금속박막 속으로 지수 함수적으로 감소되지만 특정한 입사각과 박막의 두께(∼50nm)에서는 경계면에 평행한 방향의 입사파와 금속박막과 공기의 경계면을 따라 진행하는 표면 플라즈몬 파의 위상이 일치할 경우 공명이 일어나게 된다. 이 때 입사파의 에너지는 모두 금속박막에 흡수 되어 반사파는 없어지고, 경계면에 수직한 방향의 전기장의 분포는 지수 함수적으로 경계면에서 가장 크고 금속박막 속으로 갈수록 급격히 감소하는 현상이 발생하게 되는데 이를 표면 플라즈몬 공명 ( surface plasmon resonance) 이라고 한다. 그리고 입사한 광의 반사도가 급격하게 감소하는 각도를 표면 플라즈몬 공명각 (SPR angle) 혹은 공명각으로 잘 알려져 있다.
또한, 센서칩의 금속 박막 표면에 고정화된 Bio-Receptor 와 Target Molecule 사이의 Binding 에 의해 질량의 변화가 생기고, 이로 인해 굴절률이 변하게 된다.
금속 표면에 고정화된 층, 즉 유전체의 굴절률이 변하면 SPR Angle 의 변화가 생기며, 이를 시간에 따라 도시한 것이 Sensorgram 으로 잘 알려져 있다.
상기 SPR(Surface Plasmon Resonance) 탐지장치에 대해서는 미국 특허 "Optical surface plasmon sensor device" (4,844,613; July 4, 1989)에 잘 예시되어 있으며, 당해업자 공지기술이다. 또한 SPR에 대한 논문자료는 "Surface plasmon resonance applied to immunosensing ", Sensors and Actuators, Volume 15, Issue 1, September 1988, Pages 11-18; 및 "Sensitivity of integrated optical gratins and prism couplers as (bio)chemical sensors" , Sensors and Actuators, Volume 15, Issue 3, November 1988, Pages 273-284; 및 "Detection of immuno-complex formation via suface plasmon resonance on gold-coated diffract ion gratings " , Biosensors, Volume 3, Issue 4, 1987-1988, Pages 211-225에 잘 예시되어 있다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 챔버는 액체(liquid) 상태의 Conjugate 용액를 저장하기 위한 콘쥬게이트(Conjugate) 챔버를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 콘쥬게이트(Conjugate) 챔버는 다종분석을 위해 다종의 샘플과 특이적으로 결합하는 다종의 콘쥬게이트가 함께 액체상태로 혼합되어서 저장되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 챔버는 상이한 섹터에 병렬로 배열되어 단일 샘플에 대한 다종분석이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 챔버는 상이한 섹터에 병렬로 배열되어 다종샘플에 대한 단일분석이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 버퍼챔버는 표지자(label) 입자를 저장하여 상기 혈청(serum) 혹은 혈장 샘플 혹은 항원 샘플 혹은 DNA 샘플과 결합하여 복합체(complex)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 표지자는 금 또는 라텍스(latex)입자 혹은 발색 입자 혹은 형광 입자 혹은 방사능 동위원소 입자인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 콘쥬게이트(conjugate)은 발색입자 혹은 형광입자 혹은 방사능 등위원소 입자와 결합된 형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 발색 입자는 금 또는 라텍스(latex) 입자인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 버퍼챔버는 상기 액체 상태의 Conjugate(liquid conjugate) 용액를 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 버퍼챔버는 상기 액체 상태의 Conjugate(liquid conjugate)용액과 혈청(serum) 혹은 혈장 샘플 혹은 항원 샘플 혹은 DNA 샘플과 결합하여 복합체(complex)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 항원-항체 반응 챔버(Ag-Ab reaction chamber) 혹은 혼성화 챔버의 기질은 스트립(strip) 혹은 다공성 멤브레인(membrane)으로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 스트립(strip)은 스트립의 양쪽 말단에 흡수패드(absorbent pad)를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 스트립(strip)은 스트립의 양쪽 말단 각각에 콘쥬게이트 패드(conjugate pad)와 흡수 패드(absorbent pad)를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 콘쥬게이트 패드(conjugate pad)는 상기 콘쥬게이트가 고체화(dried form)되어 패드(pad)에 부착된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 콘쥬게이트 패드의 콘쥬게이트는 상기 프렙챔버로부터 준비된 혈청(serum) 혹은 혈장 샘플 혹은 항원 샘플 혹은 DNA 샘플과 결합하여 복합체(complex)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 항원-항체 반응 챔버(Ag-Ab reaction chamber) 혹은 혼성화 챔버의 기질은 상기 복합체(complex)와 특이적 결합(specific binding)을 허용하는 복수개의 포획 프로브(capture probe)가 점적화(spotting)된 스폿(spot) 어레이 혹은 복수개의 라인(line) 형태로 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 항원-항체 반응 챔버(Ag-Ab reaction chamber) 혹은 혼성화 챔버의 기질은 다공성 표면을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 항원-항체 반응 챔버(Ag-Ab reaction chamber) 혹은 혼성화 챔버의 기질은 표면적을 넓히기 위한 표면 처리수단에 의한 다면적 표면을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 표면 처리수단은 표면 코팅인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 다면적 표면은 미세 요철(prominence and depression) 표면인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 스트립(strip)은 스트립의 양쪽 말단 각각에 콘쥬게이트 패드(conjugate pad) 과 흡수 패드(absorbent pad)을 구비함과 동시에 sample pad(혹은 pre-filtration pad)를 더 구비 한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 항원-항체 반응 챔버(Ag-Ab reaction chamber) 혹은 혼성화 챔버의 기질은 적어도 한 개이상의 테스트 라인(test line), 적어도 한 개이상의 기준 라인(reference line) 과 콘트롤 라인(control line)으로 구성한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 항원-항체 반응 챔버(Ag-Ab reaction chamber) 혹은 혼성화 챔버의 기질은 적어도 한 개이상의 테스트 스폿(test spot), 적어도 한 개이상의 기준 스폿(reference spot) 과 콘트롤 스폿(control spot)으로 구성한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 항원-항체 반응 챔버(Ag-Ab reaction chamber) 혹은 혼성화 챔버의 기질은 적어도 한 개이상의 테스트 스폿(test spot), 적어도 한 개이상의 기준 라인(reference line)과 콘트롤 라인(control line)으로 구성한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 기준라인(reference line) 혹은 기준 스폿은 음성 혹은 양성반응의 반별을 용이케 하기 위해 기준치(cutoff value)로 잡는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 포획프로브(capture probe)와 복합체(complex)와 특이적 결합(specific binding)의 반응 강도(reaction strength)는 형광입자의 형광세기(fluorescence intensity) 혹은 발색입자의 발색세기(color intensity) 혹은 방사능 세기(radioactivity intensity) 혹은 전기화학 반응에 의한 전기신호 변화 혹은 SPR 각도(angle) 변화 혹은 SPR image 의 강도 차(intensity difference) 혹은 QCM 탐지 장치에 의한 공진 주파수 변화(Δf) 에 의한 에 의한 것을 특징으로 한다.
표면 플라즈몬 공명이 일어나는 SPR 각도, 즉 반사광이 최소가 되는 각도는 금속 박막 표면층 유전체 질량이 증가하거나 구조가 변형되면 결과적으로 유효 굴절률(effective refractive index)이 변화하여 SPR 각도가 달라지게 된다. 따라서 이러한 물질의 변화를 광학적인 방법으로 계측할 수 있는 SPR 원리를 이용하면 금속 박막 표면 층의 적절한 화학적 변형을 통해 다양한 생화학 물질들 사이의 선택적 결합이나 분리와 같은 생화학적 반응을 SPR 각도의 변화로 감지할 수 있어 SPR 센서는 고감도 생화학 센서로 활용할 수 있게 된다.
상기 SPR 각도(angle) 변화는 반응전후에 있어서, SPR을 일으키는 각도 변화를 의미한다.
상기 SPR image 강도 차(intensity difference)는 SPR각도를 고정시킨후, 반응후 측정된 반응 SPR image 와 반응전에 측정된 기준 SPR image와의 강도차(intensity difference)에 의해 얻어진다. 또한 상기 QCM 탐지 장치에 의한 공진 주파수 변화(Δf)는 반응후 측정된 반응 공진주파수 와 반응전에 측정된 공진 주파수와의 차(difference)에 의해 얻어진다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 음성 혹은 양성반응의 반별을 테스트 라인(test line)과 기준 라인(reference line)간 의 상대적인 반응 강도(reaction strength)의 차(difference)에 의해 분석하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 음성 혹은 양성반응의 반별을 테스트 스폿(test spot)과 기준 스폿(reference spot)간 의 상대적인 반응 강도(reaction strength)의 차(difference)에 의해 분석하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 음성 혹은 양성반응의 반별을 테스트 스폿(test spot)과 기준 라인(reference line)간 의 상대적인 반응 강도(reaction strength)의 차(difference)에 의해 분석하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 항원-항체 반응 챔버 혹은 혼성화 챔버의 반응 결과을 육안(unaided eye) 혹은 aided eye 혹은 전기적 신호에 의해 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 항원-항체 반응 챔버 혹은 혼성화 챔버의 반응 결과을 BMD의 윗면(앞면) 혹은 아랫면(뒷면)의 개구부(an opening)을 통해 육안(unaided eye) 혹은 aided eye 에 의해 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 항원-항체 반응 결과는 항원-항체 반응챔버에서의 항원-항체 반응 도입후, 항원-항체 반응챔버에 대한 세정과정 혹은 건조과정의 도입 시간조절에 의해 정성 혹은 정량분석을 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 혼성화 반응 결과는 혼성화 챔버에서의 혼성화 반응 도입후, 혼성화 챔버에 대한 세정과정 혹은 건조과정의 도입 시간조절에 의해 정성 혹은 정량분석을 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 항원-항체 반응챔버 혹은 혼성화 챔버로의 샘플(검체) 이동은, 모세관 유로에 의한 이동 방법 혹은 친수성 코팅된 유로에 의한 이동방법 혹은 유체에 가해지는 펌핑(pumping)동작에 의한 이동방법 혹은 펌프 히터(pump heater)를 더 구비하여 열에 의한 공기 팽창에 의한 이동방법 중 선택된 한 개 이상의 이동 방법인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 펌프히터는 레이저 빔(laser beam)을 샘플 뒷부분에 조사함으로서 열(heat)을 발생시키고 샘플 뒷부분의 공기 팽창으로 인해 샘플이 앞으로 전진 이동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 유체에 가해지는 펌핑(pumping)동작에 의한 이동방법은 "펌핑 유체이동" 혹은 피에조(piezo) 소자의 진동(vibration)에 의한 유체이동인 것을 특징으로 한다.
상기 "펌핑 유체이동" 은 상기 이동가능한 영구자석(5a)의 유공을 중심으로 한 빠른 접근과 이탈의 반복동작에 의해 야기된 박막형 원기둥의 자석의 빠른 상하운동(개폐동작)과; 박막형 원기둥의 자석의 빠른 상하운동(개폐동작)에 따른 유체에 작용하는 펌핑(pumping)력에 의해 유체가 이동하는 것을 말한다.
상기 피에조 소자를 이용한 펌프(pump)장치에 대해서는 미국 특허 "Piezo activated pump in an ink liquid supply system " (November 26,19854,555,718); "Piezoelectric vibrator pump" (July 3,1990 4,939,405); 및 "Ink droplet projecting device and an ink jet printer" (April 12, 1983 4,380,018) 에 잘 예시되어 있으며, 당해업자 공지기술이다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 프렙 챔버는 피(blood) 혹은 검체를 주입하기 위한 샘플 주입구를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 샘플 주입구는 얇은 주입구 커버(cover)로 덮여 있고, 주사기 바늘(syringe needle)이 상기 주입구 커버(cover)을 관통하여 주사기 바늘 끝을 통해 상기 프렙 챔버내로 피(blood) 혹은 검체를 주입하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 주입구 커버는 비닐류인 것이 선호된다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 샘플 주입구는 적어도 한 개 이상의 모세관 튜브(capillary tube)가 다발형태로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 샘플 주입구의 모세관 튜브(capillary tube)에 유입된 피(blood) 혹은 검체는 BMD의 회전에 의한 원심력에 의해 프렙챔버내로 이동함으로서 모세관 튜브(capillary tube)을 비우는(make empty) 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 프렙챔버는 정량의 피(blood) 혹은 정량의 검체만을 저장키 위해, 정량을 초과하는 과잉(excess) 피 혹은 검체가 프렙챔버에 주입된 경우, 잉여분(excess)의 피 혹은 검체를 저장하기 위한 잉여챔버를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 프렙챔버는 항응고제(anti-cogent)가 사전에 저장되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 항응고제는 액체 혹은 분말 형태인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 잉여분(excess)의 피 혹은 검체는 BMD의 회전동안 원심력에 의해 잉여챔버로 이동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 프렙챔버는 영문 alphabet "Z" 의 모양을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 밸브는 유공에 위치한 초소형 구슬(micro bead) 및; 상기 초소형 구슬 상단에 위치한 박막형 영구자석 과 상기 초소형구슬 하단에 위치한 이동 가능한 영구자석으로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 밸브는 유공의 원주 주변에 밸브 히터(valve heater)를 더 구비하여 초소형 구슬(micro bead) 과 유공간의 존재하는 표면 장력(surface tension)을 열(heat) 혹은 열에 의한 공기 팽창에 의해 제거하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 밸브히터는 유공의 원주(circumference) 주변에 코일(coil) 혹은 저항소자를 매몰하고 여기에 전류를 흘림으로서 열(heat)을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 밸브히터는 유공의 원주 주변에 레이저 빔(laser beam)을 주사함으로서 열(heat)을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 밸브히터는 유공의 원주 주변에 레이저 어레이(laser array)를 매몰하고 이를 온(on) 시킴으로서 열(heat)을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 이동 가능한 영구자석의 위치는 스라이드(slide) 모터에 의해 가변되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 밸브는 상기 초소형 구슬 상단에 위치한 박막형 영구자석 과 초소형구슬간의 흡인력에 의해 유공이 닫히고, 상기 초소형구슬 하단에 위치한 이동 가능한 영구자석과 초소형 구슬간의 더 강한 흡인력에 의해 유공이 열리는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 초소형 구슬은 박막의 원기둥 모양인 것이 선호된다.
본 발명의 또 다른 목적은 통상의 광학 디스크(CD 및 DVD)와 상기 본 발명에 따른 바이오 메모리 디스크 (BMD)를 구동 제어키 위한 BMD 드라이브 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD) 드라이브장치에 있어서, 바람직하게는 slot 유무판별수단을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD) 드라이브장치에 있어서, 바람직하게는 상기 slot 유무판별수단은 상기 광 반사판(optical reflector)에 의한 광 반사 혹은 개구부(an opening)에 의한 광 투과에 의한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD) 드라이브장치에 있어서, 바람직하게는 상기 제품ID(identification)을 표시하는 바코드(barcode) 패턴(pattern)을 일련의 광 반사판(optical reflector) 혹은 일련의 개구부(an opening)에 의해 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD) 드라이브장치에 있어서, 바람직하게는 상기 slot 유무판별수단은 광 반사에 의해 상기의 제품ID(identification)을 표시하는 바코드(barcode) 패턴(pattern)을 읽는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD) 드라이브장치에 있어서, 바람직하게는 상기 slot 유무판별수단 혹은 FG 신호 판별 수단에 의해 BMD의 회전 각도 및 회전정도(회전량) 혹은 회전 여부를 파악함으로서 "방위각 방향(azimuthal) 밸브 탐색 과정" 을 진행하는 것을 특징으로 한다.
상기 FG신호는 Mitsubishi semiconductor M63022FP(Spindle motor and 5ch actuator driver) 의 데이터 쉬트(data sheet)에 잘 예시되어 있다. FG 신호는 스핀들 모터(102)의 Hall 센서에 동기화된 펄스(pulse) 신호로 스핀들 모터(102)의 회전 각도 및 회전 정도(회전량) 혹은 회전 여부를 파악함으로서, BMD의 회전 각도 및 회전 정도(회전량) 혹은 회전 여부를 파악 알 수 있다. FC신호 판별 수단은 상기 FG신호를 중앙제어 장치(101)가 분석함으로서 이루어진다. FG신호의 펄스의 갯수을 카운트(count)하여 회전 각도 및 회전 정도(회전량) 혹은 회전 여부를 파악한다.
상기 slot 유무판별수단 혹은 FG 신호 판별 수단에 의해 BMD의 회전 각도 및 회전 정도(회전량) 혹은 회전여부를 알 수 있으므로 상기 선 출원발명(국내출원 디지털 바이오 디스크 및 디지털 바이오 디스크 드라이브 장치 및 방법, 10-2005-0038765)에서의 "방위각 방향(azimuthal) 밸브 탐색 과정" 의 정확도 및 신속성을 증대시킬수 있다. 즉, "방위각 방향(azimuthal) 밸브 탐색 과정" 은 스라이더(slider)을 중지한 채, 스핀들(spindle) 모터을 서행시키든지, 스핀들(spindle) 모터의 짧은 회전 과 중지의 반복 동작을 통해 이루어지는데 실제로 스핀들 모터의 회전량을 정확히 파악할 수 없는 상황에서 상기의 짧은 회전 제어는 어렵다. 따라서 상기 slot 유무판별수단 혹은 FG 신호 판별 수단에 의해 스핀들 모터의 회전량을 파악할 수 있으므로, 스핀들 모터의 짧은 회전에 대한 정밀 제어가 가능하여 상기 "방위각 방향(azimuthal) 밸브 탐색 과정" 을 효율적으로 진행할 수 있다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기의 상대적인 반응 강도(reaction strength)의 차(difference)는 이미지 센서 장치에 의해 얻어진 영상정보를 분석하여 얻어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 중앙제어장치는 이미지 센서 장치로부터 얻은 기준라인(혹은 기준 스폿) 과 테스트 라인(혹은 테스트 스폿)에 대한 영상정보를 강화(enhancement)을 시켜 상대적인 반응 강도(reaction strength)의 차(difference)를 숫자로 계산하여 그수치를 표시장치에 표시해주든지 강화된(enhanced) 영상정보 자체를 표시장치에 표시해주는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 중앙제어장치는 이미지 센서 장치로부터 얻은 기준라인(혹은 기준 스폿) 과 테스트 라인(혹은 테스트 스폿)에 대한 영상정보를 강화(enhancement)을 시켜 상대적인 반응 강도(reaction strength)의 차(difference)를 숫자로 계산하여 그 수치를 원격으로 송신하든지 상기 강화된(enhanced) 영상정보를 원격으로 송신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 기준라인(혹은 기준 스폿)과 테스트 라인(혹은 테스트 스폿)에 대한 영상정보의 강화(enhancement)는 darkness 혹은 lightness 혹은 콘트라스트(contrast)의 조절인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD) 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 BMD상의 태양전지에 빛을 공급키 위한 백열등을 포함한 광원(light source)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 상기 BMD상의 유도 코일을 감응시켜 충분한 양의 전기를 생산해 BMD상의 컨덴서에 저장키 위한 무선전파 발생부을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 무선전파 발생부에 의한 전파는 플레밍의 법칙에 따라 BMD속에 내장된 상기 유도 코일을 감응시켜 충분한 양의 전기를 생산해 컨덴서에 저장시킨다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD) 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 챔버내에서 일어나는 DNA 증폭 혹은 효소의 기작의 온오프(onoff) 조절을 위해 상기 챔버에 열(heat)을 가하기 위한 가열수단 혹은 레이저 발생장치 혹은 백열등을 포함한 광원(light source)를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD) 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 DNA 증폭 혹은 효소의 기작 조절을 위해 상기 BMD의 챔버에 열을 식히기(cooling 하기) 위해 BMD을 고속회전 시키는 회전 냉각(rotation cooling)을 하는 것을 특징으로 한다.
즉, BMD의 고속회전에 의해 BMD 표면에 발생한 바람에 의해 챔버의 열을 빼앗어 간다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 분석사이트의 전기 화학 탐지장치 혹은 임피던스 측정 장치 혹은 형광탐지 장치 혹은 방사능 탐지 장치 혹은 SPR 탐지 장치 혹은 QCM탐지 장치에 의한 판독 결과나 반도체 메모리의 내용을 BMD 드라이브 장치가 수신하기 위한 비 접촉식 인터페이스를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 비 접촉식 인테페이스는 광 통신장치에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 광 통신장치는 BMD 드라이브 장치의 광 픽업 장치에 의해 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 비접촉 인터페이스는 BMD 드라이브 장치상의 광 통신장치 와 BMD상의 메모리-광 변환 모듈(Memory-Optical Conversion Module)간의 광 인터페이스(optical interface)인 것을 특징으로 한다.
상기 메모리 - 광 변환 모듈은 광 발생장치를 구비하여 상기의 분석사이트의 판독결과에 해당하는 전기신호를 광신호로 변환하여 광통신장치(103b)에 송출하거나 상기 반도체 메모리에 저장되어있는 디지털정보 신호를 광신호로 변환하여 광통신장치(103b)에 송출한다.
또한 상기 메모리 - 광 변환 모듈은 상기 광통신장치(103b)로부터 송출되어온 광 신호를 수신하기 위한 광 센서를 구비한다.
상기 광통신 장치(103b)는 상기 메모리-광 변환 모듈의 광 발생장치로 부터의 광 신호를 수신키 위한 광 센서를 구비한다.
또한 상기 광통신 장치(103b)는 반도체 메모리(76)에 기록(writing)할 디지털 정보를 메모리-광 변환 모듈(188)에 광 신호로 전송키 위한 광 발생장치를 구비한다.
즉, 상기 메모리-광 변환 모듈(188)는 반도체 메모리(76)에 기록(writing)할 디지털 정보를 상기 광통신장치(103b)의 광 발생장치로부터 송신된 광신호를 광센서를 통해 전달 받아 전기신호로 변환하여 상기 반도체 메모리(76)에 기록 저장하게 된다.
본 발명에 있어서 상기 광발생장치는 laser 혹은 LED가 선호되며, 광 센서는 포토 디텍터(photo detector)가 선호된다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 통상의 Optical disc(예:음악 CD, CD-R, 게임 CD, DVD등)을 판독키 위한 광픽업 장치(CD 혹은 DVD reader)을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 광픽업 장치와 광 통신장치를 함께 모듈화한 바이오- 광 픽업모듈(BOPM:Bio-Optical Pickup Module) 장치을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD) 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 바이오-광 픽업모듈(BOPM:Bio-Optical Pickup Module) 장치는 레이저 발생장치를 함께 더 모듈화시킨 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD) 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 바이오-광 픽업모듈(BOPM:Bio-Optical Pickup Module) 장치는 여기 레이저 (excitation laser)장치를 함께 더 모듈화한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD) 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 바이오-광 픽업모듈(BOPM: Bio-Optical Pickup Module) 장치는 slot 유무판별수단을 함께 더 모듈화한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD) 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 바이오-광 픽업모듈(BOPM: Bio-Optical Pickup Module) 장치는 이미지 센서 장치를 함께 더 모듈화한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD) 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 이미지 센서 장치는 상기의 제품ID(identification)을 표시하는 바코드(barcode) 패턴(pattern)을 읽는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 바이오 - 광 픽업모듈(BOPM) 장치 와 상기 이동 가능한 영구자석이 상기 스라이더(slider)상에 함께 배치되어, 스라이드(slide)모터의 제어에 의해 이동 가능한 영구자석의 위치가 제어되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 분석 사이트에 대한 판독 결과를 외부의 컴퓨터에 원격통신망을 통해 제공하거나 콤퓨터로 부터의 제어 명령을 받기 위한 입출력장치를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이버 장치에 있어서, 바람직하게는 중앙제어장치, 저장장치 및 출력장치가 설계배치 되여 있는 회로기판이 상기 BMD 드라이브 몸체에 이음 체결되어있고, 상기 중앙제어 장치는 상기 BMD의 회전 혹은 정지를 위해 스핀들(spindle)모터를 제어할뿐만 아니라, 스라이드(slide) 모터의 제어에 의해 상기 이동 가능한 영구자석을 원하는 위치로 이동시켜 해당 밸브의 개폐를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이버 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 입출력장치는 USB(Universal Serial Bus) 혹은 IEEE1394 혹은 ATAPI 혹은 SCSI 혹은 인터넷 통신망 의 통신 규격을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이버 장치에 있어서, 바람직하게는 BMD드라이브 장치는 상기 SCSI 입출력 장치에 의해 컴퓨터 본체와의 인터페이스되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이버 장치에 있어서, 바람직하게는 BMD드라이브 장치가 BMD상의 반도체 메모리에 저장되어 있는 데이터을 독출하여 컴퓨터 본체에 그 데이터을 전송하거나 컴퓨터 본체로부터 데이터를 전송받아 BMD의 반도체 메모리에 저장하는 HDD역할을 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 BMD 드라이브 장치에 BMD를 로딩(loading)하는 단계; 상기 BMD상의 제품ID를 판독하는 단계; 상기 판독된 제품ID에 해당된 제어 프로토골(protocol)에 따라 BMD를 구동하는 단계; 상기 판독된 제품ID가 바이오 디스크인 경우 제품ID 따른 분석 사이트(site)에 대한 위치 정보 와 어레이 정보를 이용하여 분석사이트를 분석하는 단계; 상기 분석사이트상의 진단 및 분석 결과를 표시장치에 보여주는 단계를 포함하는, 본 발명에 따른 BMD 드라이브 장치를 이용한 분석 방법을 제공한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치를 이용한 분석 방법에 있어서, 바람직하게는 상기 판독된 제품ID가 메모리 디스크인경우; 상기 판독된 제품ID에 해당된 제어 프로토골(protocol)에 따라 BMD상의 반도체 메모리를 읽어 재생하는 단계; 상기 재생된 디지털 데이터를 메모리-광 변환 모듈(memory-optical Conversion module) 및 광통신장치간의 광 인터페이스를 통해 BMD 드라이브 장치로 전송하는 단계; 및 전송된 디지털 데이터를 오디오 장치 혹은 표시장치(LCD TV, PDP TV, CRT TV) 혹은 다른 저장매체에 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치를 이용한 분석 방법에 있어서, 바람직하게는 상기 판독된 제품ID가 메모리 디스크인 경우; 상기 판독된 제품ID에 해당된 제어 프로토골(protocol)에 따라 BMD상의 반도체 메모리를 reading(독출) 하거나 반도체 메모리에 writing 하는 단계; 상기 reading한 디지털 데이터를 메모리-광 변환 모듈 및 광통신장치간의 광 인터페이스를 통해 BMD드라이브로 전송하는 단계; 및 상기 writing할 디지털 데이터를 광통신장치 및 메모리-광 변환 모듈간의 광 인터페이스를 통해 반도체 메모리로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치를 이용한 분석 방법에 있어서, 바람직하게는 상기 BMD드라이브 장치에 통상의 CD 혹은 DVD 디스크가 로딩된 경우; 디스크 내용을 상기 광 픽업 장치에 의해 재생(독출)하는 단계 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치를 이용한 분석 방법은, 바람하게는 추적관리를 용이케 하기 위해 일정 시간마다 유우저(user)에게 정기 검진 내지는 진단시기가 되었음을 e_mail 혹은 전화통지 혹은 우편통지 혹은 PC(personal computer)의 모니터상에 window 창 혹은 휴대폰(mobile phone)을 통해 메시지를 전달하는 메신저(messenger) 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치를 이용한 분석 방법은, 바람직하게는 상기 메신저(messenger) 단계는 통신 서버(server)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치를 이용한 분석 방법은, 바람직하게는 추적관리를 용이케 하기 위해 일정 기간마다 유우저(user, BMD 사용자)를 BMD 관련 판매 업체 직원이 정기 방문하여 검진 내지는 진단시기가 되었음을 통지하거나 제반 검진 및 의료 자문을 해주는 방문 서비스(service) 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치를 이용한 분석 방법은, 바람직하게는 상기 방문 서비스 단계는 사용 완료된 BMD를 수거하기 위한 BMD 수거 서비스(taking away service or collection service) 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 피 또는 세포 또는 RNA로부터 DNA샘플을 준비하기 위한 프렙(Preparation) 공정단계; 준비된 DNA 샘플을 증폭하기 위한 DNA증폭공정 단계; 상기 DNA증폭공정에 의해 얻어진 DNA를 분석사이트(혼성화 챔버)에 어레이된 분석 및 진단용 포획 프로브(capture probe)와 혼성화하기 위한 혼성화(hybridization) 공정단계; 및 광학 측정장치, 전기화학 측정장치, 임피던스 측정장치 혹은 이미지 센서 장치 혹은 바이오 피트(pit) 탐지장치 혹은 형광탐지장치 혹은 방사능 탐지장치(detector) 혹은 QCM 탐지장치 혹은 SPR 탐지장치에 의한 분석사이트의 판독하는 단계를 포함하는, 본 발명에 따른 BMD를 이용한 분석 방법을 제공한다.
본 발명의 BMD를 이용한 분석 방법에 있어서, 바람직하게는 상기 DNA증폭공정 단계는 상기 가열수단 과 BMD의 고속회전에 의한 회전냉각(rotation cooling) 혹은 이들의 반복 사이클(cycle)에 의해 DNA을 증폭시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 DNA 혹은 RNA를 분리하는 단계 와; DNA를 증폭하는 DNA증폭 단계; 상기 DNA을 혼성화 챔버내로 이동시켜 혼성화반응을 시키는 단계와; 상기 혼성화 챔버에 세정액(washing solution)을 이동시켜 세정하는 단계를 포함하는 본 발명에 따른 BMD를 이용한 분석 방법을 제공한다.
본 발명의 BMD를 이용한 분석 방법은, 바람직하게는 상기 DNA 혹은 RNA를 분리하는 단계는 lysis buffer에 의한 화학공정후, BMD를 고속회전시켜 원심분리에 의해 샘플(검체)로부터 분리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD를 이용한 분석 방법은, 바람직하게는 상기 DNA증폭단계에서 열(heat)을 식히기 위해 BMD의 고속회전에 의한 회전 냉각(rotation cooling) 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD를 이용한 분석 방법은, 바람직하게는 상기 DNA에 표지자를 붙여주는 라벨링(labeling)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD를 이용한 분석 방법은, 바람직하게는 상기 혼성화 챔버에 대한 반응결과를 판독하여 메모리-광 변환 모듈에 의해 광신호로 변환하는 단계 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD를 이용한 분석 방법에 있어서, 바람직하게는 상기 챔버간의 이동은 친수성 코팅된 유로(channel)를 통한 친수성 이동방법인 것을 특징으로 한다.
상기 유로(channel)는 좁으므로 유체가 친수성인 경우 모세관 현상에 의한 친수성코팅된 유로를 잘 이동한다.
본 발명의 BMD를 이용한 분석 방법은, 바람직하게는 BMD를 고속 회전시켜 원심력에 의해 분석사이트를 건조(drying)시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해, 상기 BMD의 고속 회전에 의해 피로부터 혈청(혈장) 내지 항원을 분리하는 원심분리 단계; 상기 항원을 분석 사이트내로 이동시키는 단계와; BMD을 정체상태로 배양을 하여 상기 항원과 capture probe(immuno probe)간에 항원-항체 반응이 일어나도록 배양하는 단계와; 세정액(washing solution)을 첨가하여 분석 사이트을 세정하는 단계를 포함하는, 본 발명에 따른 BMD를 이용한 분석 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해, 상기 BMD의 고속 회전에 의해 피로부터 혈청(혈장) 내지 항원을 분리하는 원심분리 단계; 상기 혈청(혈장) 내지 항원을 표지자(label)와 반응시켜, "표지자-항원 결합체" 를 형성토록 인큐베이션 하는 단계와; 상기 "표지자-항원 결합체" 를 분석 사이트내로 이동시키는 단계와; BMD을 정체상태로 배양을 하여 상기 "표지자-항원" 와 capture antibody(immuno probe)간에 항원-항체 반응이 일어나도록 배양하는 단계와; 세정액(washing solution)을 첨가하여 분석 사이트을 세정하는 단계를 포함하는, 본 발명에 따른 BMD를 이용한 분석 방법을 제공한다.
본 발명의 BMD를 이용한 분석 방법은, 바람직하게는 상기 분석사이트내 항원-항체 반응결과를 광학 측정장치, 전기화학 측정장치, 임피던스 측정장치 혹은 이미지 센서 장치 혹은 바이오 피트(pit) 탐지장치 혹은 형광탐지장치 혹은 방사능 탐지 장치(detector) 혹은 QCM 탐지장치 혹은 SPR 탐지장치에 의해 판독하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 혈청 내지 혈장을 상기 항원-항체반응 챔버내로 이동시켜 항원-항체 반응을 하는 단계와; 상기 항원-항체 반응 챔버에 세정액(washing solution)을 이동시켜 세정하는 단계를 포함하는 본 발명에 따른 BMD를 이용한 분석 방법을 제공한다.
본 발명의 BMD를 이용한 분석 방법은, 바람직하게는 상기 혈청 내지 혈장은 BMD를 고속회전시켜 원심분리에 의해 샘플(검체)로부터 얻어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD를 이용한 분석 방법은, 바람직하게는 상기 Conjugate 용액을 상기 항원-항체 반응 챔버로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD를 이용한 분석 방법에 있어서, 바람직하게는 상기 챔버간의 이동은 친수성 코팅된 유로를 통한 친수성 이동방법인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD를 이용한 분석 방법은, 바람직하게는 BMD를 고속 회전시켜 원심력에 의해 분석사이트를 건조(drying)시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD를 이용한 분석 방법은, 바람직하게는 상기 항원-항체 반응 챔버에 대한 반응결과를 판독하여 메모리-광 변환 모듈에 의해 광신호로 변환하는 단계 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD를 이용한 분석 방법은, 바람직하게는 상기 항원-항체 반응 챔버에 대한 반응결과를 육안(unaided eye)으로 확인 하는 단계 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD를 이용한 분석 방법은, 바람직하게는 BMD를 고속 회전시켜 원심력에 의해 분석사이트를 건조(drying)시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1a 및 도 1b는 유공속에 설치된 박막형 원기둥 자석을 이용한 박막 밸브 장치를 보인 바이오 디스크 단면의 일례.
도 1c 및 도 1d는 유공속에 설치된 초소형 구슬을 이용한 박막 밸브 장치를 내장한 바이오 디스크의 또 다른 일실시예.
도 1e는 상기 초소형 구슬을 이용한 박막 밸브 장치의 유공부분에 대한 상세 단면도.
도 1f 및 도 1g는 유공의 개방을 원활이 하기 위해, 초소형구슬 과 유체간의 표면장력은 없애기 위한 밸브 히터(valve heater)가 중간디스크의 유공주위에 매몰된 일실시예.
도2a 및 도2b는 Lab On a Chip 공정 시스템이 집적화되어 배치된 바이오 디 스크 와 이를 제어하기 위한 BMD 드라이브 장치의 일 실시예.
도 2c는 BOPM과 이동 가능한 영구자석이 함께 설치 배치된 스라이더의 윗 도면에 대한 일실시예.
도 2d및 도 2e는 분석사이트를 탐지하기 위한 이미지 센서 장치의 단면과 이를 스라이더상에 장착한 일실시예.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 복수개의 반도체 메모리가 디스크상에 집적된 메모리 디스크의 일실시예.
도 3d 및 도 3e는 디스크 입출력장치에 의해 메모리 디스크 와 다양한 외부 디지털 정보 저장기기가 연결된 일실시예.
도 3f는 메모리 디스크의 시스템 블록도(system block diagram).
도3g는 광통신장치와 메모리-광 변환 모듈간의 광학적 정렬의 일례.
도 3h 스라이더를 내장한 BMD 드라이브 장치의 일 실시예.
도 3i 및 도 3j는 메모리 디스크가 목걸리형 내지는 팔찌형 개조된 일실시예.
도3k에서 도3m 는 디지털 북(digital book)의 일실시예.
도 4a는 Liquid ABS(Automatic Balancing System) 챔버의 일실시예.
도4b 에서 도4f는 프렙챔버 와 잉여챔버의 일실시예.
도4g 및 도4h는 샘플 주입구의 여러 일실시예.
도 4i 및 도4j는 복수개의 slot들이 BMD상의 외곽 원주상에 배치된 일실시예.
도 4k, 도 4ℓ 및 도 4m 은 액체밸브의 일실시예.
도5a는 형광 탐지장치의 일실시예.
도 5b는 분석 사이트의 판독 방법을 형광 탐지장치에 의해 구현한 일실시예.
도 5c에서 도 5e는 복수개의 형광 탐지장치(144)를 어레이 형태로 분석사이트에 집적화 시킨 일실시예.
도 6a에서 도 6c는 상기 QCM탐지 장치의 일실시예.
도7a 및 도7b는 SPR(Surface Plasmon Resonace)탐지장치의 여러 실시예.
도 7c 및 도 7d는 SPR탐지장치를 위한 광학계의 다양한 실시예.
도8a에서 도8d는 다공성 멤브레인상에 다종의 종양 표지자(thumor marker)을 고정시킨 스트립(strip)의 여러 실시예.
도 9a는 챔버 주입구 와 챔버 배기구의 일실시예.
도9b는 챔버 구멍(chamber hole)의 일실시예.
도 9c 및 도 9d는 챔버 배기구 혹은 챔버 구멍을 강구(steel ball)을 사용하여 폐쇄 시킨후, 사용시 자동 개방토록한 일실시예.
도 9e는 접착수단의 일실시예.
도 9f는 강구의 다양한 모양의 실시예.
도 9g는 BMD의 윗면을 인쇄한 일실시예.
도 9h는 BMD상에 설치된 제습(dehumidification) 챔버 와 습기 감지 챔버의 일실시예.
도 9i 및 도 9j는 트레쉬 챔버(133)의 일 실시예.
도 9k는 스트립을 바이오 디스크의 분석사이트내에 설치한 일실시예.
도 10a는 BMD 드라이브 장치의 외관에 대한 일실시예.
도 10b는 복수개의 BMD를 한꺼번에 로딩할수 있는 복수개의 상기 BMD드라이브장치가 일체화된 BMD드라이버 장치의 일 실시예.
도 10c는 더블 데크(double deck)형 BMD드라이브 장치의 일실시예.
도 10d는 TV와 일체화된 BMD 드라이브장치의 일실시예.
도 11a 및 도 11b는 카트리지에 BMD를 보관하기 위한 BMD외관의 예.
도 11c에서 도 11e는 카트리지 타입 BMD일실시예.
Mode for the Invention
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성을 더욱 상세히 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에서는 디스크상에 Lab on a chip 공정 시스템만 배치된 디스크를 바이오 디스크, 그리고 디스크상에 반도체 메모리만 배치된 디스크는 메모리 디스크로 칭하며 이들 2개의 디스크(바이오 디스크 및 메모리 디스크)를 BMD로 총칭한다.
본 발명의 바이오 디스크상의 유체의 흐름 또는 유량을 제어하기 위한 밸브는 BMD의 상측에 설치된 영구자석 과 하측에 설치된 이동 가능한 영구자석에 의해 형성된 자력 힘으로 움직이는 초소형 구슬(micro bead)을 BMD 내부의 유공에 위치하여 유로를 개폐한다. 이는 상기 선 출원된 특허 들에 잘 예시되어 있다.
도 1a 및 도 1b는 유공(10)속에 설치된 박막형 원기둥 자석(70a)을 이용한 박막 밸브 장치를 보인 바이오 디스크(100a) 단면의 일례이다.
상기 바이오 디스크(100a)는 윗 디스크(1)과 중간 디스크(2) 과 아래 디스크(3)로 구성되며, 이들 각각은 사출 성형 공정동안 디스크 표면에 유체가 흐를 수 있는 유로(channel) 및 버퍼(buffer) 용액을 저장할 수 있는 챔버(chamber)와 상기 유로를 연결시키는 유공을 복수개 형성한다. 이들은 서로 밀착 부착되어 하나의 바이오 디스크(100a) 몸체를 이룬다.
도 1a는 상기 박막형 원기둥 자석(70a)에 의해 유공(10)이 막혀 유로(16a)가 차단된 경우를 나타내고, 도1b는 유공(10)이 열려 유로(16a)가 연결된 것을 나타낸다. 도 1a에서 와 같이 유공(10)을 닫아 유로(16a)를 차단시키려면, 이동 가능한 영구자석(5a)을 유공의 중심에서 이탈 시키면 상측 영구자석(4a)의 인력에 의해 상기 박막형 원기둥 자석(70a)을 윗쪽으로 끌어당겨져 유공(10)을 닫게 된다. 즉 상측 영구자석(4a)과 박막형 원기둥 자석(70a) 간의 인력에 의해 밸브가 닫힌다. 반대로 도 1b에서 와 같이 유공(10)을 열어 상기 유로(16a)를 연결시키려면, 이동 가능한 영구자석(5a)을 상기 유공의 중심으로 이동시키면 인력으로 인해 상기 박막형 원기둥 자석(70a)을 아래쪽으로 끌어당기게 된다. 즉, 이동 가능한 영구자석(5a)과 박막형 원기둥 자석(70a) 간에 인력이, 상측 영구자석(4a)과 박막형 원기둥 자석(70a) 간의 인력 보다 더 강하여 밸브가 열린다. 이것은 이동 가능한 영구자석(5a)을 상측 영구자석(4a)보다 강하도록 설계함으로서 가능하다.
본 발명의 상기 상측 영구자석(4a)는 윗 디스크(1)에 고정되어 있는 반면, 하측의 영구자석(5a)은 이동 가능한 영구자석이 선호된다. 또한, 본 발명은 밸브 개방(opening)시 유체가 압력을 받지 않고 원활히 유로(16a)를 흐를 수 있도록 배 기구(12)가 윗 디스크(1)에 형성되어 있다. 또한 밸브를 개방한 채 바이오 디스크(100a)가 회전하면 원심력에 의해 유체가 유공(10)을 통해 이웃한 챔버로 이동할수 있도록 채널과 챔버가 나선형으로 배치되어 연결된다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 상측 영구자석(4a)은 윗 디스크(1)의 상측에 고정 부착되어 있는 것을 특징으로 한다. 이로인해 바이오 디스크(100a)상의 모든 밸브들은(박막형 원기둥 자석(70a)과 상측 영구자석(4a)간의 인력(자력)으로 인해) 장기간 유통 및 보관동안 항시 닫혀(closing) 있게 된다.
도 1c 및 도 1d는 유공(10)속에 설치된 초소형 구슬(70a)을 이용한 박막 밸브 장치를 내장한 바이오 디스크(100a)의 또 다른 일실시예이다.
상기 바이오 디스크(100a)는 윗 디스크(1)과 중간 디스크(2) 과 아래 디스크(3)로 구성되며, 중간디스크(2)에만 유체가 흐를 수 있는 유로(channel) 및 버퍼(buffer) 용액을 저장할 수 있는 챔버(chamber) 와 상기 유로를 연결시키는 유공을 복수개 형성한다. 상기 중간디스크(2)의 상하측 각각에 윗 디스크(1) 와 아래 디스크(3)을 서로 밀착 부착되어 하나의 바이오 디스크(100a)몸체를 이룬다. 이 경우 중간 디스크(2)만 유공,유로 및 챔버를 위한 성형 공정 작업이 필요하므로 상기 도 1a 및 도 1b 구조의 바이오 디스크에 비해 생산단가를 낮출 수 있다. 또한 윗 디스크(1) 와 아래 디스크(3)는 어떤 성형작업이 불필요하므로 두께를 얇은 쉬트(sheet)형 디스크를 사용해도 되므로, 바이오 디스크(100a)의 몸체의 전체 두께(thickness)을 더욱더 얇게 할 수 있는 장점을 제공한다.
도 1c는 상기 초소형 구슬(70a)에 의해 유공(10)이 막혀 유로(16a)가 차단된 경우를 나타내고, 도1d는 유공이 열려 유로(16a)가 연결된 것을 나타낸다. 도면부호 5a는 상기 초소형구슬(70a)의 개폐를 제어하기 위한 이동 가능한 영구자석이고 도면부호 4a는 상측 영구자석이다.
첨부도면 1e는 상기 초소형 구슬(70a)을 이용한 박막 밸브 장치의 유공(10) 부분에 대한 상세 단면도로서, 도면부호 10은 초소형 구슬(70a)와 접촉되는 중간 디스크(2)의 유공 부위을 나타낸다. 이 부분은 유공 폐쇄시, 유체의 누설(leakage)을 막기 위해 상기 초소형 구슬(70a)에 해당하는 곡률(round)이 반영되어 있다.
도면 부호 10a는 유공(10)부위의 외측 유공을 표시하고, 10b는 내측 유공을 나타낸다. 외측 유공(01a)과 내측유공(10b)간은 초소형구슬(70a)에 해당하는 곡률이 반영되어 있다. 그러나 이 경우, 유공(10)을 개방키 위해, 초소형구슬(70a)을 유공으로 부터 빼내기 위해서는 초소형구슬(70a) 와 유공(10)간의 표면장력(surface tension) 을 이겨내야 하기 때문에 상당히 많은 힘이 필요하다. 즉 상기 표면장력은 유공(10)에 묻어 있는 유체 와 초소형구슬(70a)간에 작용하는 힘으로, 유공(10)의 개방(opening)을 어렵게 만든다. 더우기 유체가 점도(viscosity)를 가지고 있는 경우, 유공의 개방은 더욱더 힘들다.
도 1f 및 도 1g는 상기 유공(10)의 개방을 원활이 하기 위해, 초소형구슬(70a) 과 유체간의 표면장력은 없애기 위한 밸브 히터(valve heater)가 중간디스크(2)의 유공주위에 매몰된 일실시예을 보인다.
도1f 는 코일(71a)을 권선(winding)하여 중간 디스크(2)의 유공(10)의 원주 주위에 매몰한 경우를 나타낸다. 상기 코일(71a)에 전류를 흘려, 코일에서 발생한 열(heat)에 의해 상기 표면장력을 제거함으로서 유공(10)의 개방을 용이토록 하였다. 유공(10)주위에 발생한 열에 의해 공기 팽창 혹은 유체 팽창에 의해 표면장력이 제거되고 유공(10)의 개방이 용이해 진다.
또한 도1g는 레이저 어레이(laser array)(71b)을 유공(10)의 원주(circumference) 주위에 매몰한 경우를 나타낸다. 상기 레이저 어레이(71b)을 온(on)시켜 발생하는 열(heat)에 의해 상기 표면장력을 제거함으로서 유공의 개방을 용이토록 하였다. 상기 레이저 어레이(laser array)란 복수개의 레이저 빔 발생 장치가 병렬로 연결된 것을 말한다.
본 발명의 선호되는 실시예에서, 상기 초소형 구슬은 박막형 원기둥 자석 혹은 자석구(magnetic ball)가 선호되며, 그 위에 실리콘 고무(silicone rubber) 같은 고무 쿠션(Cushion)재료 코팅이 이루어 질 수 있다.
본 발명의 선호되는 실시예에서, 상기 상측에 설치된 영구자석은 자성체 재료를 대신 사용할 수 있다.
본 발명에서, 바람직하게는 상기 고무 쿠션 재료 코팅 대신에 박막 고무를 박막형 원기둥 자석 과 유공사이에 삽입 조립하는 것이 선호된다.
상기 고무 쿠션 재료 코팅 및 박막고무는 밸브 폐쇄(closing)시 액체의 누설(leakage)을 방지하기 위한 것이다.
첨부 도면2a 및 도면2b는 분석에 필요한 각종 버퍼 용액을 저장하고, 다양한 화학 공정을 수행하기 위한 챔버(chamber)와 처리된 유체 및 버퍼 용액들을 이동시키기 위한 유로, 이들 유로의 개폐(opening and closing)를 제어하기 위한 상기 박 막 밸브장치들이 포함된 Lab On a Chip 공정 시스템이 집적화되어 배치된 바이오 디스크(100a) 와 이를 제어하기 위한 BMD 드라이브 장치의 일 실시예이다.
도면부호 12a, 12b 및 12c는 배기구 이다.
본 발명의 바이오 디스크(100a)의 몸체는 플라스틱, PMMA, 유리, 운모, 실리카, 실리콘 웨이퍼의 재료 등의 다양한 재료로부터 선택될 수 있다. 그러나, 플라스틱 과 실리콘 웨이퍼가 경제적 이유, 가공의 용이성 때문에 선호된다.
초소형 구슬(70a,70b,70c)은 각각 상측 영구자석(4a,4b,4c)과 이동 가능한 영구자석(5a)간에 형성된 자력에 의해 독립적으로 개폐가 제어 된다. 120은 샘플을 주입하기 위한 피펫(pipette) 또는 주사기(syrange) 또는 란셋(lancet) 또는 샘플 주입 수단을 나타내고, 121은 샘플 주입구 이고 170은 디스크 중심 공극을 나타내고 도면 부호130는 피 또는 세포로부터 DNA샘플 또는 RNA로부터 RT(Reverse Transcription:역 전사)에 의한 DNA샘플을 준비하기 위한 프렙(Preparation)공정을 포함하는 프렙챔버(Preparation chamber)이고, 131는 DNA증폭 공정 위한 DNA증폭 챔버이고, 132는 혼성화(hybridization)공정을 위한 혼성화 챔버로 상기 DNA증폭 공정에 의해 증폭된 DNA을 분석 및 진단 하기 위한 포획 프로브(capture probe)가 어레이 형태로 기질에 부착되어 있는 분석사이트(assay)이다. 도면부호 133는 세정공정에 의해 생성된 찌거기들을 모으기 위한 트레쉬 챔버(Trash chamber)이다. 도면부호 211은 상기 이동 가능한 영구자석(5a)과 BOPM(103)을 탑재한 스라이더(sllder)로 스라이드(slide) 모터(109)와 기계적으로 연결되어 구동 제어된다.
도면 부호 140는 상기 DNA증폭 공정에 필요한 폴리머라아제, 프라이머 (primer)를 비롯한 각종 효소(enzyme)들을 포함하는 버퍼용액을 포함하는 챔버이고, 141 ,142 및 143는 상기 혼성화공정에 필요한 각종 효소를 포함하는 챔버들이다. 도면부호 144는 형광탐지장치이다.
상기 각각의 공정(프렙공정, DNA증폭 공정, 혼성화공정, 세정공정)의 시작시점과 종료 시점에서의 밸브의 개방은 상기 스라이더(slider)(211)상에 설치된 이동 가능한 영구자석(5a)을 해당 밸브의 유공중심으로 이동 접근함으로서 이루어지고, 유체이동은 디스크의 회전력에 의한 원심력 및 친수성코팅 유로에 의한다. 상기 유체는 친수성이므로, 친수성 코팅된 좁은 유로(channel)를 모세관 현상에 의해 잘 이동한다.
도면 부호 103a는 통상의 광학 디스크(CD 혹은 DVD)의 재생을 위한 광픽업 장치이고, 도면부호 103b는 광 통신장치이다. 도면부호 103c는 여기(excitation) 레이저 장치이다. 상기 103a, 103b 와 103c는 일체화 또는 집적화되어 바이오-광 픽업모듈(BOPM)장치(103)를 구성한다.
상기 여기 레이저(excitation laser)장치(103c)는 형광표지된 구속신호 요소를 여기(excitation)시키는데 사용되며 이때 상기 형광 탐지 장치(144)에 의해 분석사이트(132)에 대한 판독 정보를 얻는다.
본 발명의 BMD드라이브 장치에 있어서, 상기 여기(excitation) 레이저장치(103c)을 구비한 BOPM(103)은 분석 사이트(132)의 2차원 어레이(array)에 대한 판독 정보를 얻기 위해, 스라이더(slider)(211)의 방사방향(radial)의 이동과 바이오 디스크(100a)의 회전 동작을 반복함으로서 분석사이트(133)를 2차원 레이저 스캔닝 (laser scanning) 동작을 하고 이때 상기 형광 탐지장치(144)에 의해 분석사이트(132)의 어레이에 대한 2차원 판독 정보를 얻는 것을 특징으로 한다.
즉, 먼저 상기 스라이더(211)의 이동에 의해 여기 레이저장치(103c)를 분석사이트의 가장 내측에 위치시킨 후, 상기 여기 레이저장치(103c)을 온(on) 시킨 상태에서 바이오 디스크(100a)를 서행 회전시켜 분석사이트의 내측을 먼저 판독한다. 이후 여기 레이저장치(103c)을 ΔR 만큼 외측 이동시키면서 전체 분석사이트를 판독해 나아간다. 이런 일련의 과정을 본 발명에서는 "분석사이트 판독 과정" 이라 칭한다. 상기 ΔR 은 적은 량의 방사방향(radial direction)의 거리을 표시한다.
도면부호 188은 메모리-광 변환 모듈로 상기 형광탐지장치(144)에 의해 탐지된 분석사이트(133)에 대한 판독 정보를 광신호로 변환하여, 상기 광통신장치(103b)에 광 인터페이스(optical interface) 방식으로 전달한다.
도면부호 110b은 스라이더(211)상의 BOPM(103)에 필요한 각종 제어신호를 연결키 위한 프렉셔블(flexible) 케이블(cable)로 웨이퍼 혹은 하네스(wafer 혹은 harness)(110a) 연결을 통해 중앙제어장치(101)와 BOPM(103)이 전기적으로 연결된다.
도면 부호 181은 BMD(100)을 올려놓기 위한 턴 테이블(turn table)로, 디스크의 중심 공극(170)을 통해 턴 테이블에 프런트(front) 혹은 탑(top) 혹은 사이드(side) 혹은 백(back) 로딩된다.
상기 형광탐지 장치(144)외에도 광학 측정장치, 전기 화학 탐지장치, 임피던스 측정 장치, QCM(Quartz Crystal Microbalance)장치, SPR(Surface Plasmon Resonance)장치, 방사능 탐지 장치에 의한 분석사이트의 판독이 가능하다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 메모리-광 변환 모듈(188) 는 상기의 광학 측정장치, 전기 화학 탐지장치, 임피던스 측정 장치, QCM(Quartz Crystal Microbalance)장치, SPR(Surface Plasmon Resonance)장치, 형광 탐지 장치, 방사능 탐지 장치에 의한 분석사이트의 판독결과에 해당하는 전기신호를 광신호로 변환하여 광통신장치(103b)에 무선송신하는 것을 특징으로 한다. 도면부호 102는 상기 턴 테이블(181)을 회전시키기 위한 스핀들(spindle)모터이다.
도 2c는 상기 BOPM(103)과 이동 가능한 영구자석(5a)이 함께 설치 배치된 스라이더(slider)(211)의 윗 도면에 대한 일실시예를 보인다.
상기 스라이더(slider)(211)는 스라이드 모터(109)의 회전동안, 스라이드(slide) 모터(109) 축에 연결된 웜(worm) 기어 연결부(109a,109b)에 의해 이동 제어된다.
상기 스라이더(slider)는 스라이드 아암(108a,108b)를 가이드(guide)로 사용하여 미끄러지듯 이동된다. 상기 스라이드 아암(108a,108b)는
나사(111a,111b,111c,111d)을 통해 BMD 드라이브 장치의 몸체에 체결된다. 도면 110b은 플렉셔블 케이블(flexible cable)이며 웨이퍼 혹은 하네스(110a)을 통해 연결된다. 도면부호 181은 상기의 스핀들(spindle) 모터(102)에 의해 회전하는 턴 테이블(turn table)이다.
도 2d 및 도 2e는 분석사이트(132)를 탐지하기 위한 이미지 센서 장치(39)의 단면과 이를 스라이더(211)상에 장착한 일실시예를 보인다.
분석사이트(132)을 비추는 반사경(reflecting mirror)(40a)에 의해 반사된 이미지를 이미지 센서(41a)에 의해 캡쳐(capture)한다. 도면 부호 41b는 캡쳐된 이미지 정보를 디지털 신호로 변환하고 이를 이미지 프로세싱하는 이미지프로세서이다. 이미지 프로세싱된 이미지 정보는 플렉셔블 케이블(flexible cable)(41c)를 통해 상기 중앙제어장치(101)에 전송된다. 도면부호 42는 이미지 센서 장치(39)를 지지하는 몸체이다. 도면부호 40b는 상기 이미지 센서의 조명(illumination)을 위한 적어도 한개 이상의 LED(light Emitting Diode)이다.
이동 가능한 영구자석(5a)이 함께 스라이더(slider)(211) 상에 배치된다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 스라이더(211)는 상기 BOPM(103), 이동 가능한 영구자석(5a)과 이미지 센서 장치(39)가 함께 설치 배치된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 이미지 센서 장치(39)가 분석사이트(132)에 대한 이미지을 캡쳐하기 전에 "분석사이트(132) 탐색 과정" 을 진행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 이미지 센서 장치(39)와 분석사이트(132)간의 광학적 정렬(optical alignment)을 용이케 하기 위해 BMD상에 영구자석(75)을 구비한 것을 특징으로 한다.
영구자석(75)과 이동 가능한 자석(5a)이 서로 만나면 두 자석간의 인력에 의해 바이오 디스크(100a)는 더 이상 회전되지 않고, 상기 이미지 센서 장치(39)와 분석사이트(132)간의 광학적 정렬(optical alignment)이 이루어 짐으로서 상기 "분 석사이트 탐색 과정" 이 완료된다.
상기 "분석사이트(132) 탐색 과정" 은 상기 광통신장치(103b)와 메모리-광 변환 모듈(188)간의 광학적 정렬(optical alignment)에 의한 "메모리-광 변환 모듈(188) 탐색 과정" 과 매우 유사한 과정이므로 상세 설명을 생략키로 한다.
도 3a, 도 3b및 도 3c는 복수개의 반도체 메모리(76)가 디스크상에 집적된 메모리 디스크(100b)의 일실시예를 나타낸다.
본 발명에서, 상기 메모리 디스크(100b)의 몸체는 반도체메모리의 집적화(integration)의 용이성 때문에 실리콘 웨이퍼가 선호된다.
도면부호 76은 반도체 메모리로 디지털 데이터 혹은 음성 정보 혹은 영상 정보를 포함하는 디지털정보가 저장되어있고 상기 디지털정보는 메모리-광 변환 모듈(Memory-Optical Conversion module)(188)에 의해 광신호로 변환되어 상기 광통신장치(103b)에 전달된다.
또한 상기 메모리-광 변환 모듈(188)는 반도체 메모리(76)에 기록(writing)할 디지털 정보를 상기 광통신장치(103b)로부터 전달 받아 전기신호로 변환하여, 상기 반도체 메모리(76)에 기록 저장하게 된다.
도면부호77은 상기 메모리 디스크(100b)의 각부에 필요한 전원을 공급하기 위한 태양전지(solar cell)이다.
도 3a는 메모리디스크(100b)의 일부 영역에 태양전지(solar cell)(77)를 집적화시킨 반면, 도 3b는 메모리디스크(100b)의 밑면 혹은 윗면 혹은 양면 전체를 태양전지(solar cell)(77)로서 사용한 일실시예이다. 이 경우 태양전지(77)의 면적 을 넓으므로 많은 전력을 생산하여 공급할 수 있다.
도면부호 78은 디스크 입출력장치로 외부 디지털 정보 저장기기 혹은 표시장치(TV,LCD 모니터)에 메모리디스크(100b)의 내용을 전송하거나, 외부 디지털 정보 저장기기 혹은 표시장치(TV,LCD 모니터)로부터 디지털 정보를 전송받기 위한 인터페이스를 제공한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 디스크 입출력장치(78)는 USB(Universal Serial Bus) 혹은 IEEE1394 혹은 인터넷의 통신 규격을 갖는 것을 특징으로 한다.
도 3c는 상기 메모리 디스크(100b)에 멀티미디어(multi media)의 재생, 멀티미디어(multi media)의 저장 및 멀티미디어(multi media)의 연결기능을 더 추가한 일실시예 이다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 메모리 디스크(100b)는 스피커(71b) 및 마이크(71a)를 더 구비하여 반도체 메모리(76)의 음성정보 내용을 아나로그 신호로 변환하여 소리 재생하든지, 소리를 디지털 음성정보로 변환하여 반도체 메모리(76)에 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 메모리 디스크(100b)는 이미지 센서(73) 을 더 구비하여 영상정보를 반도체 메모리(76)에 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 이미지 센서(73)는 CCD 센서 혹은 CMOS 센서가 선호된다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 메모리 디스크(100b)는 LCD 표 시부(74)을 더 구비하여 반도체 메모리(76)로부터 재생된 영상정보를 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 메모리 디스크(100b)는 DMB (디지털멀티미디어방송) 혹은 TV/라디오 수신기능 혹은 전자계산기 기능을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 메모리 디스크(100b)는 휴대폰 무선 송수신기능을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 메모리 디스크(100b)는 거울(mirror) 수단을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 메모리 디스크(100b)는 적외선 리모콘 수신부(79b)를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
도면부호 79a는 상기 메모리 디스크(100b)에 명령을 보내기 위한 리모콘 송신기이다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 메모리 디스크(100b)는 기능(function) 관련 키 패드(key pad)(72)를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 키 패드(72)는 재생(play)버튼, 녹화(record)버튼, 탐색(search)버튼, 전진(forward)버튼, 역전진(reverse)버튼, 정지(stop) 버튼, 일시 정지(pause) 버튼, 전원(power)버튼, 통화버튼, 통화정지 버튼, 메뉴버튼, 텐 키(ten key) 버튼, 카메라 온 버튼, TV 온/오프 버튼, TV 수신 채널 up/down 버튼, 볼륨(volume) up/down 버튼, 녹음 버튼 중 선택된 한 개 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 키 패드(72)는 조그셔틀 버튼과 4방향 화살표 버튼을 함께 포함하는 다기능버튼(72a)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 도면부호 75는 영구자석이다. 도면부호 79c 는 직류(DC) 전원을 공급키 위한 DC 잭(jack)과 연결되는 부위이다. 도면부호 79d 는 이어폰(ear phone)을 꽂기(insert)위한 연결 구멍이다.
도면부호 75a, 75b, 75c는 각각 상기의 DMB (디지털멀티미디어방송), TV/라디오 수신부 , 휴대폰 송수신부 이다. 도면 부호 75d는 상기 각부를 제어하기 위한 마이크로 프로그램된 컨트롤러(micro programmed controller)인 메모리 디스크 제어부(memory disc controller)이다.
도 3d 및 도 3e는 상기 디스크 입출력장치(78)에 의해 메모리 디스크(100b)와 PC(83a) 혹은 다양한 외부 디지털 정보 저장기기(83b)가 연결된 일실시예 이다. 도면 부호82는 USB(Universal Serial Bus) 혹은 IEEE1394 소켓이고, 81은 이들을 위한 케이블 선이다. 상기 디스크 입출력장치(78)을 통해, PC(83a) 혹은 다양한 외부 디지털 정보 저장기기(83b)로부터 디지털 정보를 읽어 메모리 디스크(100b)에 다운로드(download)하든지 업로드(upload)할 수 있다.
도 3f는 상기 메모리 디스크(100b)의 시스템 블록도(system block diagram)의 일실시예이다. 도면부호 75는 상기 메모리 디스크상에 집적된 반도체 메모리(76), 메모리-광 변환 모듈(188), 디스크 입출력 장치(78) 및 메모리 디스크상의 각 부분을 제어하기 위한 메모리 디스크 제어부(memory disc controller)이다.
상기 메모리 디스크 제어부(75)는 반도체 메모리(76), 메모리-광 변환 모듈(188) 및 디스크 입출력 장치(78)에 어드레스 버스(address bus), 데이터 버스(data bus) 및
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신호를 포함하는 각종 제어신호를 메모리 디스크상의 각 부분에 출력한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 메모리 디스크(100b)는 반도체 메모리(76)의 내용을 재생(reading) 하거나 반도체 메모리(76)에 디지털 정보를 저장 혹은 녹화(writing)시 상기 광통신장치(103b)와 메모리-광 변환 모듈(188)간의 광 인터페이스(optical interface)을 위해 광학적 정렬(optical alignment)이 필요하며, 이를 위해 사전(재생(reading)전 혹은 녹화(writing)전)에 "메모리-광 변환 모듈(188) 탐색 과정" 을 진행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 메모리 디스크(100b)는 광통신장치(103b)와 메모리-광 변환 모듈(188)간의 광학적 정렬(optical alignment)을 용이케 하기 위해 영구자석(75)을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
도 3g는 상기 광통신장치(103b)와 메모리-광 변환 모듈(188)간의 광학적 정렬(optical alignment)이 이루어졌을 때의 모습의 일례를 보인다.
상기 광학적 정렬은 "메모리-광 변환 모듈 탐색 과정" 에 의해 이루어지며 그 과정은 다음과 같다.
즉, 상기 영구자석(75)는 디스크 중심으로부터 거리 "R" 만큼 떨어져 있으므로, 상기 이동 가능한 영구자석(5a)을 스라이더(211)에 의해 중심으로부터 R만큼 이동시킨 상태에서 메모리 디스크(100b)의 짧은 회전 과 중지의 반복 동작에 의해 상기 영구자석(75)을 찾는다. 영구자석(75)을 찾는 동안, 영구자석(75)과 이동 가능한 자석(5a)이 서로 만나면 두 자석간의 인력에 의해 메모리 디스크(100b)는 더 이상 회전되지 않고, 상기 광통신장치(103b)와 메모리-광 변환 모듈(188)간의 광학적 정렬(optical alignment)이 이루어지게 되고, 이로서 상기 "메모리-광 변환 모듈(188) 탐색 과정" 이 완료되는 것 이다.
반도체메모리(76)의 재생(reading)시, 상기 광통신장치(103b)는 광 수신부로서 동작하고, 상기 메모리-광 변환 모듈(188)은 광 송신부로서 동작한다.
반면 반도체메모리(76)에 디지털 정보 저장 혹은 녹화(writing)시, 상기 광통신장치(103b)는 광 송신부로로서 동작하고, 상기 메모리-광 변환 모듈(188)은 광 수신부로서 동작한다
도 3h 상기 바이오 디스크(100a), 메모리 디스크(100b) 및 통상의 광학 디스크(CD 혹은 DVD)을 제어 구동키 위한, 상기 도2c를 따르는 스라이더(211)를 내장한 BMD 드라이브 장치의 일 실시예이다.
도면부호 300는 BMD 드라이버 장치를 지지하고 있는 몸체이다. BMD 드라이브장치의 밑면에는 회로기판(140)이 상기 BMD 드라이브장치의 몸체(300)에 이음 체결되어 있고, 회로 기판위에 BMD 드라이버 장치를 제어하기 위한 중앙제어장치(101) 및; 저장장치(112) 혹은 입출력장치(111)가 상기 회로 기판(140)위에 배치 설계되여 있다. 상기 중앙제어 장치(101)는 (i)상기 BMD(100)의 회전 혹은 정지를 위해 스핀들(spindle) 모터(102)를 제어할뿐만 아니라, 스라이드(slide) 모터(109) 제어에 의해 스라이더(211)상에 설계 배치된 바이오-광 픽업모듈(BOPM)(103)의 이동을 제어뿐만 아니라, BMD의 밸브의 개폐를 제어하기 위해 영구자석(5a)의 위치를 이동시킨다. 밸브 개방시, 상기 영구 자석(5a)은 바이오 디스크(100a)의 해당 유공의 중심에 매우 가까이 근접해 있어 바이오 디스크(100a)에 내장된 초소형구슬(70a)에 인력을 효과적으로 발휘할 수 있다.
(ii) 또한 상기 중앙제어장치(101)는 현재 BMD 드라이브 장치에 로딩(loading)된 디스크가 통상의 Optical disc(예:음악 CD, CD-R, 게임 CD, DVD등)인지 BMD(100)인지를 판단하여, 통상의 Optical 디스크인 경우는 디스크로부터 읽은 내용을 상기 광 픽업장치(103a)로부터 저장장치(112) 혹은 입출력장치(111)로 전송하거나, 쓸 내용을 광 픽업 장치(103a)로 보내고, 재생/기록(Read/Write)에 필요한 각종 제어 신호들을 상기 각부에 제공하는 등의 Optical 디스크를 위한 통상의 동작을 하고, 바이오 디스크(100a)인 경우 Lab on a Chip 공정 제어를 위한 동작을 진행한다. (iii) 또한 상기 중앙제어장치(101)는 현재 BMD 드라이브 장치에 로딩(loading)된 디스크가 메모리 디스크(100b)인 경우 상기 반도체 메모리(76)의 내용을 재생(독출)하거나 반도체 메모리(76)에 정보를 저장(writing)하기 위한 제어를 한다.
상기 스라이더(slider)(211)는 스라이드(slide) 모터(109)의 축에 연결된 윔(worm) 기어 연결부(109a,109b)에 의해 이동 제어된다.
도면부호 110b은 스라이더(211)상의 BOPM(103)에 필요한 각종 제어신호를 공급키 위한 프렉셔블(flexible) 케이블(cable)로 웨이퍼 혹은 하네스(wafer 혹은 harness)(110a)을 통해 중앙제어장치(101)와 전기적으로 연결된다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 광 픽업장치(103a) 혹은 BOPM(103)이 BMD(100)상의 특정 위치에 그루브 패턴(groove pattern) 혹은 데이터 패턴 혹은 바코드 패턴을 판독하여, 현재 BMD 드라이브 장치에 로딩(loading)된 디스크가 바이오 디스크 인지 메모리 디스크인지 통상의 디스크인지를 중앙제어 장치(101)가 인식하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 바이오 디스크(100a)상의 광학 측정장치, 전기화학 측정장치, 임피던스 장치 또는 이미지 센서 장치 혹은 바이오 피트 탐지 장치 혹은 형광탐지 장치 혹은 방사능 탐지장치 혹은 SPR탐지 장치 혹은 QCM탐지 장치에 의해 얻어진 상기 분석사이트(132)에 대한 판독 결과를 상기 메모리-광 변환 모듈(188)에 의해 광신호로 변환하여 광통신장치(103b)에 전달하고 상기 스라이더(211)에 연결된 flexible cable(110b)를 통해 상기 중앙 제어 장치(101) 혹은 저장장치(112) 혹은 입출력장치(111)로 보낸다.
도면 부호 34a는 상기의 slot 유무 판별수단이다. 또한 본 발명의 BMD드라이브 장치는, 바람직하게는 메모리 IC 카드(memory IC card)(145a)을 BMD 드라이브 장치에 삽입하기 위한 메모리 IC카드 삽입구(106)를 더 구비한 것을 특징으로 한다. 삽입된 메모리 IC 카드(145a)는 메모리 카드 리더(memory card reader)(145b)에 의해 독출된다. 또한 상기 메모리 IC카드(memory IC card)대신 USB memory stick이 사용될 수 있다.
본 발명의 BMD 드라이브장치에 있어서, 바람직하게는 상기 메모리 IC카드(memory IC card)(145a)에는 개인 암호화 정보가 기록 저장되어 있거나 혹은 상기 분석사이트에 대한 반응결과 및 그에 대한 이력사항들이 저장되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 메모리 IC 카드(memory IC card)(145a)를 메모리 IC카드 삽입구(106)에 삽입하는 것에 의해 개인암호화 인증이 완료되어 BMD드라이브 장치의 동작이 활성화(enable)되는 것을 특징으로 한다.
도면부호 181은 상기의 턴테이블이다. 104는 디스크 회전시 미끄럼(slip)현상을 방지키 위한 보조 턴테이블이다. 도면부호 107은 상기 BMD 상의 태양전지(77)에 빛을 공급키 위한 광원(light source)이다.
도 3i 및 도 3j는 상기 메모리 디스크(100b)가 목걸리형 내지는 팔찌형으로 개조될수 있음을 보이는 일 실시예이다. 도면 부호 79c는 목걸이(necklace) 혹은 팔찌 (wristlet)이다. 도 3j는 목걸리형 내지는 팔찌형 카트리지(80a)내에 메모리 디스크(100b)을 보관한 일 실시예이다. 도면 부호 80b는 카트리지상의 중심 돌출부로 상기 메모리 디스크(100b) 공극(170)부위와 결합 및 고정되는 착탈수단을 제공한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 목걸리형 내지는 팔찌형 카트리지에 메모리 디스크의 전원공급을 위한 태양전지 혹은 밧데리 수납부를 더 구비한 것이 선호된다.
도3k 에서 도 3m는 상기 도 3a 혹은 도 3b을 따르는 메모리 디스크(100b)혹은 상기 바이오 디스크(100a)를 디지털 북(digital book)(100c)상의 착탈수단(80b) 및 안착수단(80c)을 통해 장착한 일실시예를 보인다.
이들은 일반 책(book) 처럼 접었다 폈다 할 수 있다.
디지털 북(digital book)은 메모리 디스크(100b)의 콘텐츠(contents)을 재생 혹은 편집 혹은 저장할 수 있는 기능을 가지며, 공부하는 학생들이 책가방에 많은 책을 들고 다니는 불편함 대신 디지털 북(100c)만 가지고 공부 및 숙제 및 통신 및 인터넷을 할 수 있는 종합 멀티미디어 기능을 제공한다.
상기 디지털 북(100c)은 스피커(71b) 및 마이크(71a)를 더 구비하여 반도체 메모리(76)의 음성정보 내용을 아나로그 신호로 변환하여 소리 재생하든지, 소리를 디지털 음성정보로 변환하여 반도체 메모리(76)에 저장하는 것을 특징으로 한다.
상기 디지털 북(100c)는 이미지 센서(73) 을 더 구비하여 영상정보를 반도체 메모리(76)에 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 이미지 센서(73)는 CCD 센서 혹은 CMOS 센서가 선호된다.
상기 디지털 북(100c)는 LCD 표시부(74)을 더 구비하여 반도체 메모리(76)로부터 재생된 영상정보를 표시하는 것을 특징으로 한다.
상기 디지털 북(100c)는 DMB (디지털멀티미디어방송) 혹은 TV/라디오 수신기능 혹은 전자계산기 기능을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 디지털 북(100c)은 휴대폰 무선 송수신기능을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 디지털 북(100c)은 거울(mirror) 수단을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 디지털 북(100c)은 적외선 리모콘 수신부(79b)를 더 구비한 것을 특징 으로 한다.
상기 디지털 북(100c)은 디지털 북의 기능(function) 관련 키 패드(key pad)(72)를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 디지털 북(100c)의 키 패드(72)는 재생(play)버튼, 녹화(record)버튼, 탐색(search)버튼, 전진(forward)버튼, 역전진(reverse)버튼, 정지(stop) 버튼, 일시정지(pause) 버튼, 전원(power)버튼, 통화버튼, 통화정지 버튼, 메뉴버튼, 텐 키(ten key) 버튼, 카메라 온 버튼, TV 온/오프 버튼, TV 수신 채널 up/down 버튼, 볼륨(volume) up/down 버튼, 녹음 버튼 중 선택된 한 개 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 디지털 북(100c)은 디지털 북(100c)내에 복수개의 반도체 메모리(76)을 더 내장한 것을 특징으로 한다.
또한 상기 디지털 북(100C)의 키 패드(72)는 조그셔틀 버튼과 4방향 화살표 버튼을 함께 포함하는 다기능버튼(72a)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
도면부호 78은 상기의 디스크 입출력장치로 외부 디지털 정보 저장기기 혹은 표시장치(TV,LCD 모니터)에 메모리디스크(100b)의 내용을 전송하거나, 외부 디지털 정보 저장기기 혹은 표시장치(TV,LCD 모니터)로부터 디지털 정보를 전송받기 위한 인터페이스를 제공한다.
도면부호 79c 는 직류(DC) 전원을 공급키 위한 DC 잭(jack)과 연결되는 부위이다. 도면부호 79d 는 이어폰(ear phone)을 꽂기(insert)위한 연결 구멍이다.
도 3k에 표시되지 않은 상기의 DMB (디지털멀티미디어방송), TV/라디오 수신 부 , 휴대폰 송수신부 및 상기 각부를 제어하기 위한 메모리 디스크 제어부(memory disc controller)는 디지털 북(100c)의 몸체 내에 내장되어 있다.
또한 디지털 북(100c)의 몸체 내에 내장된 상기 광통신장치(103b)과 메모리 디스크(100b)상의 메모리-광 변환 모듈(188)에 의해 광 인터페이스(optical interface) 된다.
도면부호 290b는 상기 착탈 수단(80b)과 안착수단(80c)에 메모리 디스크(100b) 안착 결합시 광통신장치(103b)와 메모리-광 변환 모듈(188)간의 광학적 정렬(optical alignment)위한 하기 BMD상의 기준 구멍(290a)과 결합되는 기준 돌출부로 상기 착탈 수단 및 안착수단과 함께 디지털 북(100c)의 몸체에 설치되어 있다. 상치 안착 수단(80c)은 메모리 디스크 안착을 위해 디지털 북(100c)의 몸체 표면에서 음각되어 있는 것이 선호된다. 착탈수단(80b)는 메모리 디스크의 중심공극에 결합되는 기구구조를 갖는다. 상기 기준 구멍(290a)은 잔공, 기준돌출부(290b)는 정공이 선호된다.
상기 디지털 북(100c)은 상기 도3h를 따르는 BMD드라이브 장치를 디지털 북(100c)내에 더 내장하여 바이오 디스크(100a)을 착탈수단(80b)에 탑 로딩하여 핵산 혼성 분석 혹은 면역학적 분석 혹은 원격 진단 기능을 더 제공하는 것을 특징으로 한다. 이 경우 상기 착탈수단(80b)은 상기 턴테이블(181) 역할을 수행한다. 즉, 착탈수단(80b)은 상기 스핀들 모터(102)의 축과 연결되며, 디지털 북(100c)의 몸체와 분리되어 회전할 수 있도록 기구적으로 설계된 것이 선호된다.
도3l 및 도3m은 상기 디지털북(100c)의 외형을 휴대폰 형태로 개조한 일실시 예이다.
도 4a는 바이오 디스크(100a)상의 외과 원주(circumference)에 도넛(donut) 형태로 설계된 Liquid ABS(Automatic Balancing System) 챔버(55a)의 일실시예를 보인다. 본 발명에서는 Lisquid ABS 챔버(55a)내에 액체 물질을 저장함으로서 바이오 디스크(100a)의 회전시 바이오 디스크(100a)의 편심에 의해 발생되는 흔들림(warbling)을 액체 유동성(fluidity) 에 의해 보상한다. Liquid ABS 챔버(55a)는 바이오 디스크(100a)를 수평으로 유지시켜 바이오 디스크(100a)에 안정적 회전 환경을 제공할 뿐만 아니라 바이오 디스크(100a)의 회전 소음을 최소화 시킨다. 도면부호 55b는 상기 Liquid ABS챔버(55a)에 액체를 주입하기 위한 ABS 주입구 이다.
도4b 에서 도4f는 프렙챔버(130) 와 잉여챔버(90)의 일실시예를 보인다.
도면부호70a는 밸브이고, 91은 잉여챔버(90)의 배기구 이다.
도4b는 BMD(100a)상에 배치된 프렙챔버(130)의 일실시예를 보인다. 프렙챔버(130)은 샘플 주입을 위한 샘플 주입구(121)갖고 있다. 프렙챔버(130)에 과잉으로 주입된 샘플들은 잉여챔버(90)로 이동되게 함으로서, 프렙챔버(130)에는 항시 정량의 샘플이 저장되도록 한다. 도 4c는 원심분리이전에 샘플 주입구(121)을 통해 프렙챔버(130)내에 피(blood)를 주입한 경우를 나타낸다. 피 주입은 밸브(70a)가 닫혀있는 상태에서 주입한다. 상기 샘플 주입구(121)을 통해 주입된 피(blood)는 원심분리하면 혈청(혈장), 혈병으로 분리된다. 통상적으로 사람의 혈액중 1/3이 혈청(혈장)이다. 도4d는 BMD의 고속회전에 의해 피를 혈청 과 혈병으로 원심분리한 상태를 보인다. 프렙챔버(130)의 상층부에 혈장(혈청)이 보인다. 본 실시예처럼 영문 alphabet "Z" 모양의 프렙 챔버(130)를 사용하는 경우, 원심분리후 프렙 챔버(130)내에서 혈청(혈장)이 가능한 많은 높이를 점유하므로, 밸브70a을 개방한 채 BMD를 회전시키면서 다음 챔버로 혈청(혈장)만의 이동이 훨씬 용이해진다. 만약 혈청(혈장) 이 많은 높이를 점유하지 않으면, 혈청(혈장)만을 다음 챔버로 분리 이동시키는 것은 매우 어려운 일이 될 것이다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 프렙 챔버(130)는 최소의 샘플(혹은 피) 주입량을 조작자에게 알려주기 위한 게이지(gauge) 혹은 레벨(level) 표시수단을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 게이지(gauge) 혹은 레벨(level) 표시수단은 프렙 챔버(130)상에 그려진 정량 표시선(fixed quantity indication line)(94)에 의한 것을 특징으로 한다.
도 4e는 상기 프렙 챔버의 정량 표시선(fixed quantity indication line)(94)을 검정선(black line)을 사용한 일실시예이다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 정량 표시선(fixed quantity indication line)(94)은 프렙 챔버(130)상에 그려진 검정선(black line)(94)에 의한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 프렙챔버(130)는 정량의 샘플만을 저장키 위해, 정량을 초과하는 과잉(excess) 샘플이 프렙챔버(130)에 주입된 경우, 잉여분(excess)의 샘플을 저장하기 위한 잉여 챔버(90)를 더 구비한 것을 특징으로 한다. 도면부호 91은 잉여 챔버(90)의 배기구이 다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 잉여 챔버(90)은 정량채널(93)의 높이를 상기 정량 표시선(94)과 일치시킴으로서 정량 표시선(94)을 초과하는 잉여분(excess)의 샘플을 정량 채널(93)을 통해 잉여챔버(90)로 이동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 잉여분(excess)의 샘플(혹은 피)은 BMD의 회전동안에 원심력에 의해 정량채널(93)을 통해 잉여챔버(90)로 이동하는 것을 특징으로 한다.
도4f는 상기 프렙챔버(130)에 있어서, 샘플 주입과정부터 원심분리에 의해 혈청(혈장)을 분리 하는 과정을 보인다. 과정2는 정량표시선(94) 이상으로 프렙챔버(130)에 피가 주입된 일실시예를 보인다. 과정3은 원심분리 후, 정량표시선(94) 이상으로 주입된 excess blood는 잉여 챔버(90)로 이동하였고, 정량의 피가 원심분리되어 혈청과 혈병으로 분리되었다. 과정4는 밸브(70a) 개방에 의해 혈청(혈장)만이 다음 챔버로 이동시킨 예를 보인다.
도4g 및 도4h는 상기 샘플 주입구(121)의 여러 일실시예를 보인다.
도4g는 주입구 커버(cover)(123)을 관통하여 주사기 바늘 끝을 통해 상기 프렙챔버(130)내로 피(blood) 혹은 샘플를 주입하는 일실시예를 보인다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 샘플 주입구(121)는 얇은 주입구 커버(cover)(123)로 덮여 있고, 주사기 바늘(syringe needle)이 상기 주입구 커버(cover)(123)을 관통하여 주사기 바늘끝을 통해 상기 프렙 챔버(130)내로 피(blood) 혹은 샘플를 주입하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 주입구 커버(123)는 비닐류인 것이 선호된다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 샘플 주입구(121)는 적어도 한 개 이상의 모세관 튜브(CAPILLARY TUBE)(124)가 다발형태로 구성되어 샘플 주입구(121)에 접촉(contact)된 피(혹은 샘플)가 모세관 현상에 의해 상기 프렙 챔버(130)내로 자동 흡입되는 것을 특징으로 한다.
도 4i 및 도4j는 BMD(100)의 회전 각도 및 회전 정도(회전량) 혹은 회전여부를 알기 위한 복수개의 slot(34b,34c)들이 BMD상의 외곽 원주(circumference)상에 배치된 일실시예를 보인다. 도 4i는 광반사 방식에 의한 slot 유무판별수단이고, 도 4j는 광 투과방식에 의한 slot 유무판별수단이다. 도면부호 34b는 광반사판이고, 34c는 개구부(an opening)이다.
도면부호 34a는 상기 slot의 유무를 판별키 위한 slot 유무판별수단이다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 slot(34b,34c)은 slot들간의 크기 혹은 slot들간의 간격이 다양하게 변화되거나 조합되어서 BMD의 외곽 원주(circumference)에 배치됨으로서 BMD의 회전 유무뿐만 아니라 회전각도 및 회전정도를 알 수 있는 것이 선호된다.
Slot들의 크기를 방위각에 따라 다르게 배치한 경우, 상기 slot 유무판별수단에 의해 slot의 크기를 계측함으로서 BMD의 회전각도(방위각)을 알수 있다. 또한 Slot들 간의 간격을 방위각에 따라 다르게 한 경우 상기 slot 유무판별수단에 의해 slot간의 간격을 계측함으로서 BMD의 회전각도(방위각)을 알 수 있다.
상기 slot 유무판별수단(34a)은 일례로 slot이 있을 때 로직 "1" 의 전기신호, 그리고 slot이 없을 때 로직 "0" 의 전기신호를 출력한다. 따라서 BMD(100) 회전시 slot 유무판별수단(34a)은 일련의 펄스(pulse)신호를 출력하게 된다. 이들 펄스신호를 상기 중앙제어장치(101)가 계측하여 BMD의 회전 각도 및 회전 정도(회전량) 혹은 회전여부를 파악하게 된다.
상기 slot 유무판별수단(34a) 혹은 FG 신호 판별 수단에 의해 디스크 회전 각도 및 회전 정도(회전량) 혹은 회전여부를 알 수 있으므로 상기 선출원발명(국내출원 디지털 바이오 디스크 및 디지털 바이오 디스크 드라이브 장치 및 방법, 10-2005-0038765)에서의 "방위각 방향(azimuthal) 밸브 탐색 과정" 의 정확도 및 신속성을 증대시킬수 있다. 즉, "방위각 방향(azimuthal) 밸브 탐색 과정" 은 스라이더(slider)(211)을 중지한 채, 스핀들(spindle) 모터(102)을 서행시키든지 스핀들(spindle) 모터의 짧은 회전 과 중지의 반복 동작을 통해 이루어지는데, 이때 상기 slot 유무판별수단(34a)에 의해 회전량과 회전각도를 계측할 수 있으므로 스핀들 모터의 짧은 회전에 대한 정밀 제어가 가능하다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 slot 유무판별수단(34a) 혹은 FG 신호 판별 수단에 의해 "방위각 방향(azimuthal) 밸브 탐색 과정" 을 진행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 slot 유무판별수단(34a) 혹은 FG 신호 판별 수단에 의해 스핀들 모터의 짧은 회전에 대한 정밀 제어가 가능하므로, 상기 광통신장치(103b)와 메모 리-광 변환 모듈(188)간의 광학적 정렬(optical alignment)을 용이케 한다. 즉, 상기 "메모리-광 변환 모듈(188) 탐색 과정" 을 용이케 한다.
도 4k, 도 4ℓ 및 도 4m 은 BMD의 고속회전 동안 액체의 누출(leakage)을 방지키 위한 액체밸브의 일실시예를 보인다.
상기 액체밸브는 바이오 디스크(100a)의 고속회전시, 챔버(131)에 들어 있는 액체(liquid)가 밸브(70b)의 오동작으로 인해 액체 누출이 발생한 경우, 밸브(70b)의 출구쪽에 설치된 영문 aphabet "V" 자 모양의 채널(7)에 의해 다음 챔버(132)로 누출된 액체가 이동하는 것을 방지한다.
도 4ℓ 및 도 4m은 상기 영문 alphabet "V" 자 모양의 채널(7)에 의해 구현된 액체밸브의 상세도면이다. 영문 alphabet "V" 자 모양의 채널(7)은 크게 액체밸브(7a) 부분과 채널(7b)부분으로 나뉜다. 액체밸브의 동작은 다음과 같다. 바이오 디스크(100a)의 고속 회전시, 밸브(70b)가 오동작한 경우 상기 챔버(131)로부터 누출된 액체(liquid leaked out)는 액체밸브(7a)를 먼저 채우게 된다. 일단 액체밸브(70a)를 채우고 나면 액체밸브(7a)내에 들어있는 액체(liquid leaked out) 자체에 대해서 방사방향(radial direction)의 원심력이 작용해 더 이상 밸브(70b)로부터 액체가 누출되는 것을 방지한다. 오히려 누출된 액체(liquid leaked out)가 원심력에 의해 다시 챔버(131)내로 퇴각(withdrawal)한다.
즉, 바이오 디스크(100a)의 고속회전시, 챔버(131)로부터 액체가 일부 빠져나간 경우 그 액체 자체에 작용하는 원심력에 의해, 챔버(131)로부터 더 누출되려는 힘과 기 누출된 액체 자체에 작용하는 원심력간의 힘의 균형에 의해 더 이상의 액체 누출이 방지되는 것이다. 이러한 기 누출된 액체(liquid leaked out)에 작용하는 원심력에 의해 액체의 누출을 방지하는 것을 본 발명에서는 "액체밸브 동작" 이라 칭한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 밸브의 출구에는 BMD의 고속회전 동안 액체의 누출(leakage)을 방지키 위한 액체밸브를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 밸브의 출구에는 BMD의 고속회전 동안 액체의 누출(leakage)을 방지키 위한 영문 alphabet "V" 자 모양의 채널(7)를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
도5a는 분석사이트의 판독을 박막 구조의 형광 탐지장치(144)에 의해 구현한 일실시예이다.
형광센서는 형광 물질로부터 발산하는 빛을 탐지하는 장치이다. 형광 물질을 여기(excitation)시키기 위한 여기(exciting) 레이저에 의해 여기시킨후 형광물질로부터 발산되는 빛을 탐지하여 형광 물질의 유무를 판별한다. 이는 당해 업자 공지 기술이다.
특허 U.S. Pat. NO. 4,649,280 (March 10, 1987)와 U.S. Pat. NO. 5,006,716 (April 9, 1991)은 박막구조(thin film structure)로 형광 물질 아래에 도파관 층(waveguide layer)을 일체화시켜 형광물질에서 발산하는 빛의 탐지능력을 개선시켰다. 그러나 이 경우 형광 센서는 일체화하지 않았다. 특허 U.S.5,841,143(Nov.24,1998)은 상기 박막구조에 형광 센서 및 노이즈 제거용 필터 (filter)까지 VLSI(Very large Scale Integration) 기술에 의해 일체화시키므로서 형광탐지장치의 소형화 및 형광 탐지능력을 더욱 증대시켰다. 그러나 상기 특허 U.S. Pat. NO. 4,649,280 , U.S. Pat. NO. 5,006,716 및 U.S.5,841,143는 다음 2가지의 문제가 있다. 첫째 형광 탐지 장치의 어레이(array)에 대한 기술을 지원하지 않아, 어레이(array)화된 분석사이트를 구성할 수 없다.
최근에 상이한 생체물질(biomaterial)의 공간 어드레싱 가능한 어레이(array)가 고체 담체상에 제조되었다 포획프로브(capture probe) 배열은 많은 수의 분석종을 동시 분석할 수 있게 하였다.
그 예로는 고체 담체상에 고정되며 상보적인 분석종을 포착하는 어레이(array)가 있다. 이러한 시스템중 하나가 Fodor에 의해 발표된다(Nature, Vol. 364, 1993. 8. 5). 고체 담체상에 부착된 짧은 올리고뉴클레오티드 프로브는 액체 샘플내 더 긴 DNA쇄(DNA strand)에 포함된 상보적인 서열에 결합한다; 이후에 샘플의 핵산 서열이 수집된 혼성화(hybridization) 데이터에 기초하여 컴퓨터에 의해 계산된다.
따라서, 단일단계 또는 최소한의 단계에서 유체 테스트 샘플 내 많은 수의 테스트 물질(분석종) 분석이나 다수의 유체 테스트 샘플 내 단일한 테스트 물질(분석종) 분석을 할 수 있는 능력과 손쉬운 탐지를 제공하는 단순화된 포맷으로, 공간 어드레싱 가능한 어레이(array)가 부착된 분석사이트를 갖춘 분석시스템이 필요하다.
둘째 상기 예시된 박막 구조의 형광 탐지 장치에 관한 특허들은 포획 프로브 (Capture probe)을 고정시킬수 있는 기질층(substrate layer)이 없다. 그 특허들은 박막구조(thin film structure)은 가장 상층(topmost layer)는 도파관층이고 그 도파관층 위에 액체 혹은 가스(gas) 형태의 형광물질이 있는 경우 형광을 탐지한다. 그러나 일반적으로 분석사이트는 기질상에 포획프로브(capture probe)로서 antibody 혹은 올리고뉴클레오티드 프로브가 고정되어야 하고, 이후 형광 표지된 샘플(검체)와의 항원-항체 반응 혹은 혼성화(hybridization) 과정에 의해 검체내의 물질과 특이적(specific) 결합을 하게 된다. 따라서 기질층이 없는 박막구조(thin film structure)의 형광 탐지장치는 BMD의 분석사이트로서 사용될 수 없다.
본 발명의 형광 탐지장치(144)는 기질층이 포함하여 여러층의 박막이 적층되어 구성된다.
검체는 형광 표지된 물질(200)로 액체 혹은 가스 혹은 고체 상태일수 있다.
도면부호는 13,16,20,22,32는 각각 기질층(substrate layer), 도파관 층(waveguide layer), 메탈 필름 층(metal film layer) , 버퍼층(buffer layer) 및 형광 센서층(seusor layer)들을 나타낸다.
상기 도파관 층(waveguide layer), 메탈 필름 층(metal film layer) , 버퍼층(buffer layer) 및 형광 센서층(sensor layer)에 대해서는 상기 특허 U.S. Pat. NO. 4,649,280 (March 10, 1987) 와 U.S. Pat. NO. 5,006,716(April 9, 1991) 및 U.S.5,841,143 (Nov.24,1998)에 잘 예시되어 있다.
또한 상기 층(layer)들의 물결모양(corrugation)에 대해서도 잘 예시되어 있다.
도면부호18은 기질층에 고정되어 있는 포획프로브(capture probe)이다.
도면 부호 200는 형광표지된 항원 혹은 형광 표지된 DNA 샘플이고, 이들은 상기 포획프로브(18)와 특이적 결합을 이룬다. 이들 특이적 결합(specific binding)을 이룬 샘플의 량은 형광물질의 량에 비례하며 이를 형광 센서층(32)에 의해 정성분석 및 정량분석 된다. 상기 형광센서층(32)에 의해 감지되는 형광의 세기는 전기신호로 변환되어 전기신호라인(34,36)을 통해 출력된다.
상기 전기 신호라인(34,36)의 전기신호는 상기 메모리-광 변환 모듈(188)에 전달되고, 메모리-광 변환 모듈은 이를 다시 광신호로 변환하여 분석사이트의 형광 판독결과를 광통신장치(103b)로 전달한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 분석사이트(132)는 기질층(substrate layer), 도파관 층(waveguide layer), 메탈 필름 층(metal film layer) , 버퍼층(buffer layer) 및 형광 센서층(sensor layer)들이 적층화되어 일체화되거나 집적화된 형광탐지장치(144)를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 분석사이트(132)는 기질막 층(substrate layer), 도파관 층(waveguide layer), 메탈 필름 층(metal film layer) , 버퍼층(buffer layer) 및 형광 센서층(sensor layer)들이 실리콘 웨이퍼상에 화학공정에 의해 적층화되어 일체화되거나 집적화된 형광탐지장치(144)를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 분석사이트의 기질층(substrate layer), 도파관 층(waveguide layer), 메탈 필름 층 (metal film layer), 버퍼층(buffer layer),센서층(sensor layer)중 선택된 한 개이상의 층이 물결모양(corrugation)으로 적층화된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 형광 센서층(32)은 광 센서 인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 형광탐지장치(144)의 기질층(13)에 다종의 포획프로브가 n×m 의 어레이(array) 형태로 배열된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 분석사이트(132)는 상기의 형광탐지장치(144)가 n×m 의 어레이(array) 형태로 배열된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 n×m 어레이 형태로 배열된 형광탐지장치(144)의 각 element는 개별적으로(공간상) 어드레싱(addressing) 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 n×m 어레이 형태로 배열된 형광탐지장치(144)의 각 element의 개별적 어드레싱(addressing)은 여기(excitation) 레이저 빔(laser beam)의 스캔닝(scanning)에 의한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 n×m 어레이화된 형광탐지장치(144)의 각 element는 레이저의 스캔닝(scaning) 동작에 의해 차례로 여기(excitation)되고, 여기된(excited) 형광표지로 부터의 발생되는 형 광량을 형광센서층(32)에 의해 판독하는 것을 특징으로 한다.
도 5b는 분석 사이트(132)의 판독 방법을 상기 형광 탐지장치(144)에 의해 구현한 일실시예로, 포획 프로브(capture probe)로서 6종의 종양 표시자(tumor marker)를 2×3 어레이 형태로 기질층(13)에 고정시킨 예이다. 이 실시예에서는 6가지 종양 표시자 AFP, PSA, CEA, CA19-9,CA125,CA15-3들이 기질층(13)에 고정되었다.
도면 부호 200는 형광표지된 항원 혹은 형광 표지된 DNA 샘플이다. 기질층(13)의 포획프로브(capture probe)와 특이적 결합을 이룬 샘플의 량은 형광물질의 량에 비례하며 상기 여기 레이저 장치(103c)에 의해 발생된 형광량을 형광 센서층(32)이 탐지하여 전기신호로 변환한다. 이 전기신호는 여기레이저 빔에 의해 공간 어드레싱된 지역의 형광량을 나타내준다. 이를 상기 메모리-광 변환 모듈(188)에 의해 광신호로 변환하여 상기 광통신장치 (103b)에 전달한다.
본 발명에서, 상기 분석사이트(132)는 기준 라인(reference line)(33a) 과 콘크롤 라인(control line)(33b)을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 상기 기준 라인(33a)과 콘트롤 라인(33b)을 스폿(spot)으로 구성할 수 있다.
본 발명에서는 상기 기준라인(reference line)의 형광세기는 음성 혹은 양성반응의 반별을 용이케 하기 위해 기준치(cutoff value)의 형광량의 세기를 갖도록 설정하는것이 선호된다.
도 5c 에서 도 5e는 복수개의 형광 탐지장치(144)를 어레이 형태로 분석사이 트(132)에 집적화 시킨 일실시예이다. 여기 레이저 장치(103c)에 의해 각 형광탐지장치(144)의 기질층(13)을 공간 어드레싱 하여 차례로 각 형광탐지장치(144)의 기질층(13)상의 형광량을 판독한다. 판독결과는 상기 메모리-광 변환 모듈(188)에 의해 광신호로 변환되어 상기 광통신장치 (103b)에 전달된다. 도면 부호 200는 형광표지된 항원 혹은 형광 표지된 DNA 샘플이다. 상기의 공간 어드레싱은 BMD의 회전 및 스라이더(slider)(211)의 이동에 의해 이루어 진다.
도 5d는 상기 형광 탐지장치(144)가 원주(circumference)를 따라 어레이 형태로 분석사이트(132)에 배열 내장된 BMD(100a)의 일 실시예를 나타낸다. BMD의 회전에 따라, 여기 레이저 장치(103c)에 의해 각 형광탐지장치(144)들이 차례로 공간어드레싱되어 판독된다. 판독 결과는 상기 메모리-광 변환 모듈(188)에 의해 광신호로 변환되어 상기 광통신장치 (103b)에 전달된다.
도5e는 상기 어레이(array)의 각 엘리먼트(element) 마다 반도체 레이저(105)가 일대일 대응하여 BMD상에 내장된 일 실시예를 나타낸다.
각 어레이 엘리먼트에 대해 상기 내장된 반도체 레이저(104)의해 일대일 대응하여 여기(excitation)되고 형광량에 비례한 해당 전기신호를 상기 전기라인(34,36)을 통해 상기 메모리-광 변환 모듈(188)로 전달되고, 메모리-광 변환 모듈은 이를 다시 광신호로 변환하여 분석사이트에 대한 형광 판독결과를 광통신장치(103b)에 전달한다. 도 5e 실시예 경우 분석사이트를 판독 동안, 공간어드레싱을 위한 BMD의 회전 과 스라이더(slider)(211)의 이동이 필요치 않은 장점이 있다. 또한 어레이 엘리먼트에 근접하여 직접 레이저 빔을 주사함으로서 형광 탐지능력을 더욱 증대시켰다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 분석 사이트는 다공성 멤브레인(membrane)상에 antibody(항체) 혹은 DNA가 capture probe로서 어레이(array)형태로 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기 다공성 멤브레인은 다공성 멤브레인(membrane)상에 인터디지테이티드 전극이 표면 코팅된것이 선호된다. 상기 다공성 멤브레인은 NC(NitroCellulose) 혹은 나이론 멤브레인이 선호된다. 상기 어레이(array)는 심근 경색 표지 인자인 Myoglobin, CK-MB , Troponin I (Tnl)을 고정시키는 것이 선호된다.
상기 어레이(array)는 알츠하이머(Alzheimer) 질환의 특이 마커인 GS(Glutamine Synthetase)을 고정시키는 것이 선호된다.
도 6a에서 도 6c는 상기 QCM탐지 장치의 일실시예이다.
QCM 탐지 장치는 이종 물질간의 결합에 의해 증가된 무게변화를 공진주파수 변화(Δf)로 측정함으로서 이종 물질간의 특이적 결합 여부를 판독한다.
QCM탐지 장치는 Quartz(321)의 서로 마주 보는 면으로 겹쳐진 전극(overlapped electrode)(322a,322b)와 교류 신호 발생부(320)으로 구성된다.
도면부호 18은 포획프로브이고, 항원 혹은 DNA 샘플(200)과의 특이적 결합을 이룬 경우, 무게가 그만큼 증가하므로 QCM탐지장치의 공진주파수가 변한 다.
본 발명에 있어서, 상기 Quartz은 실리콘 결정이고, 반도체 공정에 의해 실리콘 결정 위에 상기 겹쳐진 전극(overlapped electrode)(322a,322b)이 증착되어 배치되는 것이 선호된다.
상기 겹쳐진 전극(overlapped electrode)(322a,322b)은 반도체 공정에 의한 QCM탐지장치 제작을 용이케 한다.
본 발명의 BMD에 있어서, 상기 QCM탐지장치는 BMD의 분석사이트(132)을 BMD의 고속회전에 의해 탈수 내지는 건조후 탐지하는 것을 특징으로 한다.
실질적으로, QCM탐지 장치는 습기나 액상에서는 많은 측정 에러가 유발되므로, 본 발명은 BMD의 회전에 의한 탈수 내지는 건조후 분석사이트를 탐지하는 것에 의해 이 문제를 해결하였다.
도 6b는 상기 QCM탐지 장치의 겹쳐진 전극(overlapped electrode)(322a,322b)를 인터디지트(inter-digit) 형태로 설계한 일실시예이다. 이 경우 두 전극간(322a,322b)의 마주보는 면적을 디지트(digit) 개수에 따라 증가시킬수 있으므로 감도(sensitivity)가 증대된다.
반응 전후의 공진 주파수 변화를 임피던스 측정기(326)에 의해 측정함으로서 특이적 결합 정도를 정량적으로 분석할 수 있다.
도면부호 3은 상기의 아래 디스크이다.
또한 본 발명에서는 상기 교류신호 발생부(320)는 교류신호 발생부(320)의 주파수를 가변키 위해, 임피던스 측정기(326)로 부터의 디지털 신호를 아나로그 전압 신호로 변환키 위한 D/A변환기(digital to Analog Converter)을 더 구비하고 아나로그 전압신호로 제어되는 VCO(Voltage Controlled Oscillator)을 사용하는 것이 선호된다.
도 6c는 상기 도 6b를 따르는 QCM탐지 장치를 2×3 어레이 형태로 배열한 일 실시예를 나타낸다. 도면부호 325는 어레이의 각 엘리먼트(element)을 차례로 선택하기 위한 멀티플렉서(multiplexer)이다. 멀티플렉서(325)에 의해 선택된 각 엘리먼트의 공진 주파수 변화를, 임피던스 측정기(326)가 독립적으로 측정함으로서 분석사이트에 대한 특이적 결합 정도를 정량적으로 판독한다.
도7a 및 도7b는 SPR(Surface Plasmon Resonace)탐지장치의 여러 실시예이다.
Monochromatic P-polarized wave(단색 P 편파)가 전반사 각도 이상에서 입사각( θin )의 변화에 의해, 입사파의 파수와 표면 플라즈몬파의 파수(wave vector)가 일치하면 공명하게 되고 이때 입사파 에너지가 공진을 일으키는데에 모두 흡수되어 금속 표면에 닿은 빛은 반사되지 않고 표면 플라즈몬으로 모두 변환되어 반사도(reflectivity)는 급격히 떨어진다. 금속 박막의 표면에서 화학 반응 내지는 포획프로브에 의해 특이적 결합 반응이 발생한 경우, 공명 조건이 바뀌게 되고, 결과적으로 공명각 혹은 공명파장이 화학반응 내지 특이적 결합반응의 정도에 비례하여 이동(shift)하게 된다.
표면 플라즈몬 현상이 생화학물질의 상호작용, 즉 결합 친화도를 측정하는데 유용하게 이용될 수 있는 근거로는 시료표면에서 상호작용하는 물질의 조성 변화에 따라 공명파장(resonance wavelength) 이동(shift) 이 일어난다는 데 있는데, 특이적 결합이 증가할수록 공명 파장이동이 증가하며 그 결과로 정량적 결과를 얻을 수 있다. 또한 공명 파장의 이동 대신 공명각의 이동(shift)을 측정하여 이종 물질간의 결합 친화도를 정량 분석할수 있다.
이를 상기 면역학적 분석(Immunoassay)에 활용할 경우, 금속표면에 특정 항원에 대한 항체를 코팅하고 항원을 도입한 후 광을 조사하여 발생되는 표면 플라즈몬 공명에 의한 공명 파장(혹은 공명각) 이동과 표면에 결합된 항원의 양이 비례관계를 갖게 됨을 이용하여 결합된 항원의 농도측정을 할 수 있게 된다.
또한, 이를 상기 핵산 혼성 분석에 활용할 경우, 금속표면에 특정 DNA(혹은 RNA)서열에 대한 상보적 이중 결합을 이루는 포획 프로브를 코팅하고 DNA(혹은 RNA)샘플을 도입한 후 광을 조사하여 발생되는 표면 플라즈몬 공명에 의한 공명 파장(혹은 공명각) 이동과 표면에 특이적 결합을 이룬 샘플의 양이 비례관계를 갖게 됨을 이용하여 결합된 DNA(혹은 RNA)샘플의 농도측정을 할 수 있게 된다.
SPR원리를 이용한 SPR 탐지장치는 (i)회절 격자(diffraction grating)를 이용하거나 (ii)광도파로(optical waveguide)을 이용하거나 (iii)프리즘(prism)을 이용한(Kretschman) SPR 센서등이 공지되어 있다.
공지된 kreschmann SPR 센서(The determination of the optical constants of metals by excitation of surface plasmons, Z.Physics 241 (1971) page 313-324)의 경우 측정 변수(parameter) 다양하고 Sensitivity가 좋다. 하지만 소형화, 집적화가 불가능하다. 이러한 점을 보안하기 위하여 프리즘 대신 금속 회절 격자(metallic diffraction Grating)를 사용한 금속 회절 격자 결합형 SPR 센서가 H.Raether에 의해 논문(surface Plasma oscillations and their applications, Phys. Thin Films 9(1977) page: 145-260)에 발표되었다.
또한 CD(Compact Disc)상의 groove을 이용한 회절 격자 결합형(grating based or grating coupled) SPR 센서가 W.A. Challener에 의해 논문( "A Surface plasmon resonance gas sensor in a 'compact disc' format" , Sensors and Actuators B 56(1999) 254-258)에 발표되어 공지된다.
그러나, 회절 격자 결합형 SPR 센서를 본 발명의 BMD에 적용하는데 에는 다음의 문제점이 있다.
＜회절 격자 결합형 SPR 센서의 BMD 적용시 문제점＞
회절 격자를 사용하는 SPR 센서는 프리즘을 사용하는 SPR 센서에 비해 측정 변수가 Intensity(강도)로 제한되는 문제가 있다. 따라서, 회절 격자를 사용하는 SPR 센서는 2차원 CCD 카메라를 통해 2-D 어레이(array)화된 분석사이트를 판독한 경우, 광의 강도(intensity)에 기초한 SPR image가 얻어진다.
2-D Array 분석사이트상에 고정화된 포획프로브의 상호작용은 결과적으로 반사광이 최소가 되는 공명각(SPR angle)의 이동(shift)으로 나타난다. 결과적으로 2-D 어레이 상의 각 element 는 샘플과의 특이적 결합 정도에 따라 reflectance 가 변화한다. 특이적 결합이 일어난 element 와 상호작용이 일어나지 않은 element 간의 광 강도(intensity)의 차이(difference)가 나게 되고 이 차이는 분석사이트의 정량분석을 가능케 한다. 따라서 최적화된 SPR image 을 얻기 위해서는 반응 전후에 있어서, 광 강도의 Contrast 가 극대화되는 최적 입사각(optimal incident angle:θopt)으로 광학계가 고정되도록 설계되어야 하는 문제점이 있다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치는 여러 BMD들의 반복된 로딩(lading) 과 추출 (eject)을 경험할 수 밖에 때문에 상기 최적 입사각( θopt )으로 광학계를 고정시키는 것은 BMD 와 BMD드라이브 장치간의 기구적 편차(variance) 때문에 실제로는 불가능하다. 또한 장시간 사용시 BMD드라이브 장치의 사용환경(온도 및 습도등) 변화에 따라, 상기 최적 입사각( θopt )으로 고정된 광학계를 안정되게 유지하는데 에 많은 어려움이 따른다.
즉, 최적 입사각( θopt )은 BMD와 BMD 드라이브장치마다, 그리고 사용 시점마다 가변적이다.
따라서, 본 발명에서는 BMD의 분석사이트(132) 판독 시작 마다, 일정범위의 입사각( θin )을 스캔닝하여 reference spot 들간의 광 강도의 Contrast 가 극대화되는 각도(angle)로 최적 입사각( θopt )을 결정하고, 이후 분석사이트(132)에 샘플(200)을 도입하여 2-D 어레이화된 분석사이트의 광 강도 변화를 CCD(혹은 CMOS) 카메라(832)을 사용하여, 실시간 처리된 SPR image 을 얻는다.
본 발명의 BMD 에 있어서 바람직하게는 상기 SPR 탐지 장치는 상기 최적 입사각( θopt )으로 입사각( θin )을 고정시킨 후, 분석사이트에 샘플(200) 도입후 측정된 "반응후 SPR image" 와 반응전에 측정된 "반응전 SPR image" 와의 강도차(intensity difference)에 의해 SPR image 강도 차(intensity difference)를 얻는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 에 있어서 바람직하게는 상기 SPR 탐지 장치는 최적 입사각( θopt )으로 입사각( θin )을 고정시킨 후, 분석사이트에 샘플 도입후 일정 시간 간격으로 측정된 "반응후 SPR image" 와 반응전에 측정된 "반응전 SPR image" 와의 강도 차(intensity difference)에 의해 시간대별 SPR image 강도 차(intensity difference)를 얻는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD에 있어서 바람직하게는 상기 SPR탐지 장치는 최적입사각( θopt )으로 입사각( θin )을 고정시킨 후, 분석사이트에 샘플 도입후 각 엘리먼트 에 대한 sensorgram을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 에 있어서 바람직하게는 상기 SPR 탐지 장치는 분석사이트에 샘플 도입후 일정시간 간격마다 일정범위의 입사각 범위( θin:θmin≤θopt≤θmax )로 스캔닝 동작을 반복하여 각 엘리먼트 마다 시간대별로 SPR angle 혹은 SPR angle 이동(shift)를 측정하는 것을 특징으로 한다.
상기 일정시간간격마다 측정된 데이터는 커브 피팅(curve fitting)혹은 interpolation 에 의해 재구성될 수 있다.
상기 입사각( θin ) 스캔닝 동작은 상기 BMD의 정밀 회전 혹은 BMD를 정지한 채 스라이더(slider)(211)의 방사방향(radial direction)이동 혹은 스라이더(slider)(211)의 방위각(azimuthal direction)이동 혹은 광원의 전후 좌우(front, rear, left and right) 이동 수단 혹은 광원의 기울기(tilt)조절 수단에 의한다. 스라이더(211)의 이동은 상기 스라이드 모터(109)에 의한다.
상기 입사각( θin ) 스캔닝 동작을 위한 BMD의 정밀 회전은 상기 slot 유무 판별수단 혹은 FG신호 판별수단에 의해 이루어 지는 것이 선호된다.
BMD의 정밀 회전은 광원(830)을 고정시킨 채, 상기 스핀들 모터(102)를 회전시킴으로서 이루어지며 이에 따라 입사각( θin )의 변화를 줄 수 있다.
상기 입사각( θin ) 스캔닝 동작을 위한 스라이더(slider)의 방사방향(radial direction)이동 혹은 스라이더(slider)의 방위각(azimuthal direction)이동은 스라이더(211)상에 광원(830)을 탑재하여 스라이더(211)을 이동시킴으로서 입사각( θin ) 스캔닝 동작이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 입사각( θin ) 스캔닝 동작을 위한 광원의 전후좌우 이동 제어수단 혹은 기울기 제어수단은 전자석이 결합된 광원(830)을 스라이더(211)상에 탑재하여 전자석을 제어함으로서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
전자석에 전류를 흘림으로서 발생된 전자석의 반발력과 인력을 광원의 이동제어 수단에 연결 적용하는 것이다.
상기 입사각( θin ) 스캔닝 동작을 위한 광원의 전후좌우 이동 제어수단 혹은 기울기 제어수단은 형상기억합금이 결합된 광원을 스라이더(211)상에 탑재하여 형상기억합금을 제어함으로서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
형상기억 합금은 열(혹은 전류)을가하면 원래의 모양대로 물리적 모양이 변형된다. 이 변형 에너지를 광원의 이동제어 수단에 연결 적용하는 것이다.
상기 입사각( θin ) 스캔닝 동작을 위한 광원의 전후좌우 이동 제어수단 혹은 기울기 제어수단은 피에조(piezo) 소자가 결합된 광원을 스라이더(211)상에 탑재하여 피에조 소자를 제어함으로서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
피에조 소자는 전압이 가해질 때 크기의 변형이 일어나고 이 변형 에너지를 광원의 이동제어 수단에 연결 적용하는것이다.
상기 광원(830)은 적어도 한 개 이상의 LED 혹은 laser diode가 선호 된다.
본 발명의 BMD드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 광학계(114)를 스라이더(211)상에 탑재하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 분석사이트(132)의 판독은 반응후 BMD의 고속회전에 의해 분석사이트가 탈수 내지는 건조된후 측정된 SPR탐지 신호와 반응전에 측정된 SPR탐지 신호와의 차(difference) 의해 탐지되는 것을 특징으로 한다.
도7a는 분석사이트(132)를 회절격자(840a) 혹은 마이크로 프리즘(micro prism)(841a)을 이용한 SPR image에 의해 판독하는 일실시예를 보인다.
회절격자(diffraction grating)(840a) 혹은 마이크로 프리즘 어레이(micro prism array)(841a) 표면상에 금 박막(840b)을 코팅하고, 바이오 물질 링커(351a)에 포획프로브(18)을 고정시킨다.
Monochromatic, collimated, polarised light Source(830)에서 발생된 빛은 회절격자(diffraction grating)(840a) 혹은 마이크로 프리즘 어레이(micro prism array)(841a)에 의해 굴절된 후, 분석사이트(132)내의 금 박막(gold film)(840b)에 입사되어 금박막(840b) 표면에 표면 플라즈몬을 형성한다.
이때 금 박막(840b) 표면에서의 포획프로브(18) 와 샘플(200)간의 특이적 결합 정도에 따라 SPR image의 강도(intensity)가 변하게 된다.
도면 부호 831은 상기의 전후 좌우 이동 수단 혹은 기울기 제어 수단을 나타낸다. 이들을 제어 함으로서 입사각( θin )을 가변할수 있다.
도면 부호 170은 BMD의 중심공극이다.
도7b는 프라스틱 재질의 윗 디스크(1)상에 금(Au) 코팅된 그루브 패턴(groove pattern)(842)이 형성되여 이들은 회절격자(diffraction grating) 기능을 갖는다. 그루브된 금(grooved gold)(842) 표면 위에 포획프로브(18)가 고정 부착된다. SPR각(f SPR)에서 그루브된 금(842)표면상에 표면 플라즈몬이 형성된다. 이때 반사율은 최소가 된다. 따라서 SPR각에서 반사되는 광의 강도(intensity)는 최소가 된다. SPR 조건은 금(842)과 금(842) 표면의 유전체상의 물질에 의한 굴절률(혹은 thickness)에 의존하므로 금 표면상에서의 특이적 결합 반응을 정량적으로 분석할 수 있다.
도 7c 및 도 7d는 SPR탐지장치를 위한 광학계의 다양한 실시예이다.
광원(830)에서 발생된 빛은 분석사이트(132)에 입사되어 상기 포획프로브(18)와 샘플(200)간의 특이적 결합 정도에 따라 SPR image의 강도(intensity)가 변하게 된다. 광학계(144)은 스라이더(211)에 탑재되어 이동할 수 있으며, 광원의 전후 좌우(front, rear, left and right) 이동 수단 혹은 광원의 기울기(tilt)조절 수단(831)이 광원(830)의 입사각( θin )을 가변한다. 도면부호 102는 BMD(100a)을 회전하기 위한 스핀들 모터이다.
도 7c는 광원(830)으로 부터의 reference 광 세기(Ir)을 검출하기 위한 reference 광 센서(832a) 와 분석사이트로부터 반사된 빛의 광 세기 (IS) 을 검출하기 위한 SPR 광 센서(832b), 그리고 이들 2개의 센서(832a,832b)로 부터의 신호 성분의 비(ratio)를 구해 최종 SPR 탐지 신호로 출력하기 위한 diving 회로(833)를 구비한 광학계(114)에 의해 구현된 SPR탐지장치를 보인다.
도면 부호 340a는 polarizer이고, 341a는 beam splitter이다.
도 7d는 광원(830)의 빛을 평행광으로 만들기 위한 collimate(340b), 분석사이트로(132)부터 반사된 빛을 검출하기 위한 렌즈(340c), Polarizing beam splitter(341b), 2개의 SPR 광 센서(832a, 832b); 및 이들 2개의 센서(832a, 832b)로 부터의 신호 성분의 비(ratio)를 구해 최종 SPR 탐지 신호을 출력하기 위한 diving 회로(833)를 구비한 광학계(114)에 의해 구현된 SPR탐지장치를 보인다. 분석사이트로(132)부터 반사된 빛은 polarizing beam splitter(341b)에 의해 s 편광 성분과 p 편광 성분으로 분리되고 이것을 각각 2개의 SPR 광 센서(832a, 832b)에 의해 검출한다.
상기 검출된 s 편광 성분과 p 편광 성분은 광원(830)의 강도 요동(intensity fluctuation)과 노이즈을 제거하기 위해 diving 회로(833)에 의해
2개의 편광 성분의 비(ratio)로 변환되어 최종 SFR 탐지 신호로서 출력된다.
도8a에서 도8d는 상기 다공성 멤브레인(41c)상에 다종의 종양 표지자(tumor marker)을 고정시킨 스트립(strip)(41)의 여러 실시예를 나타낸다. 도면부호 41a는 콘쥬게이트 패드(conjugate pad) 혹은 샘플 패드(sample pad) 혹은 샘플 패드와 콘쥬게이트 패드이고, 도면부호41b는 흡수 패드(absorbent pad)이다. 도면부호 41c는 다공성 멤브레인(membrane)이다.
상기 종양 표지자(tumor marker)는 AFP, PSA, CEA, CA19-9,CA125,CA15-3에서 선택된 한 개이상 인 것이 선호된다.
도8a는 상기 다공성 멤브레인(41c)상에 점적화(spotting)에 의해 이들 종양표지자가 고정된 일실시예를 보이고, 도 8c는 줄긋기(lining)에 의해 이들 종양표지자가 고정된 일실시예를 보인다. 또한 도8b는 점적화(spotting)에 의해 종양표지자가 고정시키고 줄긋기(lining)에 의해 기준 라인(reference line)과 컨트롤 라인(control line)을 고정시킨 일례를 보인다.
도 8d는 다종 샘플에 대한 단일분석을 하거나 단일 샘플에 대한 다종분석을 하거나 다종 샘플에 대한 다종분석을 하기 위한 BMD의 일실시예를 보인다.
혈청(serum) 혹은 혈장 샘플 혹은 항원 혹은 DNA샘플을 저장하기 위한 적어도 한 개 이상의 샘플챔버(131a)가 있다. 이들 복수개의 샘플챔버(131a)에는 상기 단일 샘플 구성을 위해 동일한 샘플이 저장될수 있다. 또한 복수개의 샘플챔버에는 상기 다종 샘플 구성을 위해 각 샘플 챔버(131a)마다 다른 종류의 샘플이 저장될 수 있다. 상기 샘플챔버(131a)는 단일 분석종 샘플 주입시에는 1개만 있을 수도 있다.
도 8d를 따르는 BMD의 실시예 경우, 8개의 분석섹터(49)가 병렬로 배치된 것을 보인다. 각 분석섹터(49)마다 분석 사이트(132)내에 상기 스트립(41)과 밸브(47a) 및 친수성 유로(channel)(47b)가 설치되어 있다. 밸브(47a)개방시 샘플챔버(131a)내의 샘플이 분석사이트(132)로 친수성 이동하여 스트립(41)상의 다종의 포획프로브와 특이적 반응을 하게 된다. 따라서 단일 분석섹터내에서 다종 분석이 가능하다.
또한 도8d는 분석 섹터 ID(Identification)에 대한 정보를 slot 패턴 혹은 바코드 패턴(34d)들에 의해 각 분석섹터(49)의 외곽 원주(circumference)상에 표시한 일실시예를 보인다. 분석 섹터 ID(Identification)는 상기 slot 유무판별수단(34a) 혹은 이미지센서장치(39)에 의해 인지되어 상기 중앙제어장치(101)에 전송된다.
또한 각 분석 섹터(49)마다 영구자석(75)이 배치되어 있어, 상기의 "분석사이트 탐색과정" 을 수행할 수 있을뿐만 아니라, 해당 분석사이트ID을 중앙제어장치(101)가 인지함으로서 상기 이미지 센서장치(39)에 의해 캡쳐된 분석사이트(132)의 반응결과에 대한 이미지정보가 분석 섹터(sector)별로 구분되어 보관 처리 및 관리 될수 있다.
도 9a는 상기 챔버에 버퍼용액을 포함하는 각종 액체를 주입하기 위한 챔버 주입구(350)와 챔버 배기구(351)의 일실시예이다. 챔버 배기구(351)는 액체주입시 챔버의 공기압을 제거하여 액체주입을 원활케 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 챔버 주 입구(350) 및 챔버 배기구(351)는 챔버의 중앙에 위치한 것을 특징으로 한다.
정량 토출부 혹은 디스펜서(dispenser) 혹은 주사기(syrange)의 끝 부분을 챔버 주입구(350)에 삽입하여 필요한 액체(버퍼 용액등)들을 챔버에 주입하여야 한다. 이때 만약 챔버 배기구(351)가 없다면, 챔버 자체가 밀폐되어 있으므로 공기압에 의해 액체 주입이 어려울 것이다.
또한 액체주입시 액체가 챔버의 외곽부터 채워지므로 챔버 배기구(351) 및 챔버 주입구(350)는 챔버의 중앙에 위치하는 것이 합리적이다.
도9b는 상기 챔버 주입구(350)와 챔버 배기구(351)을 하나로 일체화시킨 챔버 구멍(chamber hole)(352)의 일실시예를 보인다.
이경우 챔버 구멍(352)의 직경을 상기 정량 토출부 혹은 디스펜서(dispenser) 혹은 주사기(syrange)의 직경보다 더 크게 함으로서, 챔버 구멍(352)자체가 챔버 주입구 겸 배기구 역할을 하도록 하였다. 즉, 챔버 구멍(352)의 직경이 더 크므로 액체 주입동안 챔버가 밀폐되지 않는다.
또한 액체주입시 액체가 챔버의 외곽부터 채워지므로 챔버 구멍(352)을 챔버의 중앙에 위치하는 것이 합리적이다. 또한 가능한 챔버구멍(352)을 통한 액체의 누수(leakage)을 방지키 위해, 챔버의 높이에 변화를 주었다. 즉 액체는 모세관 원리에 의해 챔버높이가 작은곳은 선호하므로, 챔버 구멍(352) 주위의 챔버 높이를 더 높게 함으로서 액체가 챔버 구멍(352)에서 가능한 멀어지도록 했다.
상기 챔버 배기구(351) 및 챔버 주입구(350) 혹은 챔버 구멍(352)은 액체 주입 완료후, 폐쇄되어야 한다. 그렇지 않으면, 유통 판매시 이들 구멍(350,351,352) 을 통한 액체 누수(leackage)의 위험이 있다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 챔버 주입구(350) 혹은 챔버 배기구(351) 혹은 챔버 구멍(352)은 스티커(sticker) 혹은 CD 라벨지 혹은 UV(Ultra Violet) 접착제에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.
상기 챔버 배기구(351) 혹은 챔버 구멍(352)은 챔버내 저장된 액체의 누수 위험성 때문에 유통판매 동안은 폐쇄 되어야 하지만, 사용시에는 다시 개방되어야 상기 유체이동 동작을 원활히 할 수 있다.
도 9c 및 도 9d는 상기 챔버 배기구(351)를 강구(steel ball)(520)을 사용하여 폐쇄 시킨후, 사용시 자동 개방토록한 일실시예를 보인다.
BMD 사용전, 강구(520)과 접착수단(521a,521b)에 의해 상기 챔버 배기구(351) 및 챔버 구멍(352)이 폐쇄된다. 강구(520)는 챔버 배기구(351) 주변에 설치된 접착수단(521a,521b)에 의해 고정되어 챔버 배기구(351)가 폐쇄된다(도 9c).
BMD 사용시, BMD(100a)를 BMD 드라이브 장치에 로딩하면 BMD는 고속회전하게 되고, 이때 강구(steel ball)에 작용하는 강한 원심력에 의해 강구(520)가 접착수단(521a,521b)의 접착력(adhesive strength)을 이기고 이탈하면서 챔버 배기구(351)가 개방된다(도 6d).
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 챔버 배기구(351)는 강구(steel ball)(520)와 접착수단(521a,521b)과의 접착력(혹은 압착력)에 의해 폐쇄되고, 원심력에 의해 강구(520)가 상기 접착수단(521a,521b)과의 접착력(adhesive strength)을 이기고 이탈하면서 개방되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 접착수단(521a,521b)은 쿠션(cushion)이 있는 양면 테이프 혹은 고무코팅재료가 선호된다.
도 9e는 상기 접착수단(521a,521b)의 일실시예를 보인다.
도면부호 521a는 강구(520)의 윗면을 챔버 배기구(351)에 밀착시키기 위한 양면테이프로, 강구(520)의 원둘레 전체에 대해서 접착력을 갖도록 하였다.
도면부호 521b는 강구(520)의 밑면을 챔버 몸체(349)에 밀착시키면서 동시에 원심력 발생시 강구(520)의 이탈을 용이케 하기 위한 양면테이프로, 강구(520)의 전체 원둘레중 반쪽면에 대해서만 접착력을 갖도록 설계 하였다.
도 9f는 상기 강구(520)의 다양한 모양(삼각 원기둥 모양, 모자(cap)모양)의 실시예들을 보인다. 본 발명에서는 상기 챔버 배기구(351)를 폐쇄시키기 위해 사용한 강구(520)가 원심력에 의해 잘 이탈될 수 있도록, 강구의 머리부분(520a)을 크게 한 모양을 가진 삼각 원기둥 모양, 모자(cap)모양 의 강구(520)가 선호된다. 이경우 강구(520)의 윗면만을 양면테이프(521a)로 챔버 배기구(351)에 밀착시켰다.
또 다른 실시예로서, 챔버 배기구(351)의 폐쇄성을 증대시키기 위해 챔버 배기구(351)를 쿠션(cushion) 있는 고무재료로 코팅하든지, 강구(520)를 쿠션(cushion) 있는 고무재료로 코팅하는 것이 선호된다
도 9g는 BMD의 윗면을 옵셋(offset) 인쇄 혹은 실크(Silk) 인쇄 혹은 스티커 인쇄 혹은 CD 라벨지 인쇄한 일실시예를 보인다.
여기에는 DBD(Digital Bio Disc)(260)라는 상표(trademark) 로고(logo)가 표시되어 있다
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 샘플 주입구(121)는 주입구 커버(123) 윗면에 샘플 주입구 표식을 옵셋 인쇄 혹은 실크 인쇄 혹은 스티커 인쇄 혹은 CD 라벨지 인쇄하여 사용자에게 샘플 주입구(121)에 대한 정확한 위치 정보를 알려 주는 것을 특징으로 한다.
도면부호 121a및 121b는 상기 샘플 주입구(121) 표식으로, 각각 샘플 주입구(121) 원형 외곽선 및 샘플 주입구 중심점을 표시한다. 사용자는 샘플 주입구 중심점(121b)에 상기 주사기(syrange)바늘 또는 란셋(lancet) 또는 샘플 주입 수단의 끝부분을 일치시켜 주입구 커버(123)을 관통시킨후, 검체를 프렙챔버(130)내로 샘플을 주입한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 샘플 주입구 표식은 샘플 주입구 원형 외곽선 및 샘플 주입구 중심점으로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 샘플 주입구 원형 외곽선(121a) 및 샘플 주입구 중심점(121b)는 검정색 혹은 빨간색 인쇄인 것을 특징으로 한다.
도면부호 94는 최소의 피 주입량을 조작자에게 알려주기 위한 프렙챔버(130)상에 그려진 정량 표시선(fixed quantity indication line) 이다.
본 발명의 바이오 메모리 디스크(BMD)에 있어서, 바람직하게는 상기 옵셋 인쇄 혹은 실크 인쇄 혹은 스티커 인쇄 혹은 CD 라벨지 인쇄는 프렙챔버(130) 혹은 분석사이트(132) 부분을 투명하게 인쇄하든지 개방하는 것을 특징으로 한다.
도 9h는 BMD상에 설치된 제습(dehumidification) 챔버(670) 와 습기 감지 챔버(680)의 일실시예를 보인다. 상기 제습 챔버(670)에는 습기를 제거하기 위한 제습제가 저장된다. 통상적인 제습제 내지는 건조제는 제올라이트, 규조토, 실리카 겔, 제올라이트 겔(gel)이 많이 사용되고 있다. 도면 부호 671은 제습챔버(670)의 기공(air hole)이다.
상기 습기 감지 챔버(680)에는 BMD가 습기 노출된 적이 있었는지 혹은 액체에 젖은 적이 있었는지를 감지키 위한 습기 지시카드(humidity indicator card)(681)가 내장된다. 사용자의 BMD의 취급 부주의로 인한 문제를 A/S(After Service)시행시 판매자 및 생산자가 인지키 위함이다. 상기 습기 지시 카드(681)는 시판중인 Multisorb Technologies Inc
Figure 112008050584789-pct00002
의 humonitor 카드라는 제품에 잘 예시되어 있다.
상기 습기 지시 카드(681)는 닫힌 공간 또는 밀봉된 제품 용기 내에서 습기가 허용치 수준에 들어가는 있는가에 대해 즉시 알 수 있게 해 준다. 일실시예로서 파란색에서 핑크 색으로 색이 변할 경우 BMD가 습기 노출된 적이 있든지 액체에 젖은 적이 있었음을 나타내 준다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 이미지 센서 장치(39)는 중앙제어 장치(101)가 습기 감지 챔버(680)을 인식하여 습기가 허용치 이상의 수준으로 들어가는 있는 가에 대해 분석하거나, 습기 감지 챔버(680)의 이미지를 저장장치(112)에 저장할 수 있도록 습기 감지 챔버(680)의 이미지를 캡쳐하여 중앙제어장치(101)로 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 중앙제어장치(101)는 습기 감지 챔버(680)의 이미지를 분석하여 BMD가 과거에 허용치 이상의 습기에 노출된 적이 있었다고 판단된 경우, BMD 사용자에게 이러한 사실을 경고 메시지를 통지하거나 저장장치(112)에 이 사실을 이력(history)관리 항목으로 하여 시간정보 및 해당 BMD의 제품ID와 함께 저장하여 기록을 남기거나 상기 입출력장치(111)를 통해 BMD의 A/S(After Service)관련 부서에 원격 전송하는 것을 특징으로 한다.
도 9i 및 도 9j는 트레쉬 챔버(133)의 일 실시예이다. 본 실시예의 경우 트레쉬 챔버(133)로 유입되는 유량의 개폐 제어를 위한 전용 밸브가 없을 뿐만 아니라, 역류를 방지키 위해 트레쉬 챔버내에 챔버 간극(chamber gap)에 변화를 준 것이 특징이다.
즉 밸브를 사용하는 대신, 항시 개방(opening)되어 있는 트레쉬 챔버 입구(292)가 있어서 원심력에 의해 전단(previous stage)의 챔버(132)로부터 트레쉬 챔버(133)내로 액체가 유입 저장된다. 그러나 상기 트레쉬 챔버 입구(292)가 항시 개방되어 있기 때문에 트레쉬 챔버(133)내로 유입된 액체물질이 역류해서 전단의 챔버(132)로 다시 이동할 위험성에 노출되는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 2가지 방법이 사용되었다. 첫째, 트레쉬 챔버 입구(292)의 크기 와 위치를 조정하였다. 트레쉬 챔버 입구(292)를 트레쉬 챔버 폭(width)보다 훨씬 작게 구성하였고 또한 트레쉬 챔버 입구(292)의 위치는 가능한 디스크 중심쪽(내측)으로 배치하였다. 만약 트레쉬 챔버 입구 (292)의 위치를 디스크 외측으로 한 경우, 트레쉬 챔버내에 저장된 액체는 BMD회전에 의한 원심력 영향으로 디스크 외측에 존재하므로 트레쉬 챔버 입구(292)를 통해 역류할 가능성이 그 만큼 높아진다.
둘째, 상기 트레쉬 챔버(133)내의 액체 역류를 방지하기 위해 트레쉬 챔버내에서 챔버 간극(chamber gap)에 변화를 주었다. 도 9i 및 도9j에는 이러한 일실시예를 보인다. 도 9j는 트레쉬 챔버(133)의 주요 부위에 대한 단면을 보인다. 본 실시예의 경우 트레쉬 챔버(133)는 챔버 간극이 큰 부분(133a,133c)과 작은 부분(133b)으로 나뉘어 구성된다. 챔버 간극(gap)이 작은 부분(133b)은 트레쉬 챔버(133)에 유입된 액체에 대해 모세관 인력(capillary attraction) 내지는 큰 표면장력이 일어나므로, 원심력에 의해 강제로 트레쉬 챔버의 133c로 한번 유입된 액체는 트레쉬 챔버 입구(292)쪽(133a)으로 다시 역류하는 것이 매우 어렵다. 즉, 트레쉬 챔버의 133c에 유입된 액체가 역류하려면 133b에 의해 형성되어 있는 모세관 인력 내지는 표면장력을 극복해야만 한다.
도면부호 290a은 디스크 생산 및 조립시 필요한 BMD의 정렬(alignment)을 위한 기준 구멍이다. 이 기준구멍(290a)은 지그(jig)에 설치된 고정축(fixture)에 삽입된다.
도 9k는 상기 스트립(41)을 바이오 디스크(100a)의 분석사이트(132)내에 설치한 일실시예이다.
도 9k에 보인 바이오 디스크(100a)는 피 또는 세포로부터 혈청(serum)혹은 혈장 샘플 혹은 항원 혹은 DNA 샘플을 준비하기 위한 프렙챔버(Preparation chamber)(130); 상기 혈청(serum) 혹은 혈장 샘플 혹은 항체 혹은 DNA 샘플을 희석용액에 의해 희석(dilution)시키기 위한 버퍼챔버(Buffer chamber)(131) ; 상기 준비된 항원 과 항원-항체반응을 하기 위한 포획 프로브(capture probe)가 어레이(array) 형태로 기질에 부착(고정)되어 있거나 상기 준비된 DNA샘플과 혼성화 반응을 하기 위한 포획프로브가 어레이 형태로 기질에 부착(고정)되어 있는 스트립(41)을 내장한 분석사이트(132); 세정공정에 필요한 세정액을 보관하는 세정 챔버(141); 세정공정에 의해 생성된 찌거기들을 모으기 위한 트레쉬 챔버(Trash chamber)(133)으로 구성된 것을 특징으로 한다.
도면 부호 70a,70b 및 70d는 상기 유체흐름을 제어하기 위한 밸브이다.
도면 부호 7 및 8은 액체밸브를 채널내에 형성되도록 한 상기 영문 alphabet "V" 자 모양의 채널로, 도면 부호 7은 버퍼 챔버(131)의 출구에 설치된것이고, 도면 부호 8은 세정 챔버(141)의 출구에 설치된 영문 alphabet "V" 자 모양의 채널이다. 또한 도면부호 131a 및 141a는 해당 챔버의 챔버주입구이고 131b와 141b는 해당 챔버의 챔버 배기구이다. 본 발명에서 상기 영문 alphabet "V" 자 모양의 채널은 친수성 코팅되는 것을 특징으로 한다. 상기 버퍼챔버(131) 과 세정챔버(141)에는 공장에서 출하되기전에 각각 희석 응액과 세정용액을 상기 챔버 주입구(141a,131a)을 통해 주입 완료된 상태이다. 도 9k의 BMD를 사용한 동작 실시예는 다음과 같다.
(1) BMD(100a) 사용전, BMD사용자는 채혈기구를 사용하여 채혈한 피를 샘플 주입구(121)를 통해 피를 주입하면, 상기 프렙챔버(130)에 피가 저장된다.
(2) 이후, BMD를 상기 BMD드라이브 장치에 로딩하면, BMD드라이브 장치를 BMD를 고속으로 회전시켜 원심분리를 통해 프렙챔버(130)내의 피를 혈청(혹은 혈장) 과 혈병으로 분리시킨다.
(3) 밸브(70a)를 열어 분리된 혈청(혹은 혈장)을 상기 버퍼 챔버(131)로 이동시킨후, BMD을 회전과 정지를 반복하여 희석용액과 혼합(mixing)하여 혈청(혹은 혈장)을 희석 시킨다.
(4) BMD의 정지상태에서, 밸브(70b)을 개방하여 상기 친수성 코팅된 영문 alphabet "V" 자 모양의 채널(7)을 통해 버퍼 챔버(131)에 저장되어있는 혈청(혹은 혈장)을 친수성 이동시킨다.
(5) 이후, 영문 alphabet "V" 자 모양의 채널(7)의 끝부분(상기 스트립(41)의 샘플패드(41a)부분)까지 혈청(혹은 혈장)이 이동하면, 상기 밸브(70b)에 의한 "펌핑 유체이동" 에 의해 상기 스트립(41)상의 샘플 패드(41a)에 혈청(혹은 혈장)의 적하(drop)시킨다.
(6) 적하된 혈청(혈장)은 스트립(41)의 다공성 특성 때문에 모세관 현상에 의해 확산(diffusion)하고, 확산 과정동안 스트립(41)상의 포획프로브와 특이적 결합(specific binding) 반응을 하게 된다.
(7) 이후, BMD을 고속회전시켜 스트립(41)을 건조시킨다.
(8) 이후, 밸브(70d)을 개방하여, 상기 친수성 코팅된 영문 alphabet "V" 자 모양의 채널(8)을 통해 세정 챔버(131)에 저장되어있는 세정액을 친수성 이동시킨 다.
(9) 이후, 영문 alphabet "V" 자 모양의 채널(8)의 끝부분(상기 스트립(41)의 샘플패드(41a))까지 세정액이 이동하면, 상기 밸브(70d)에 의한 "펌핑 유체이동" 에 의해 상기 스트립(41)상의 샘플 패드(41a)부분에 세정액을 적하(drop)시킨다.
(10) 적하된 세정액은 스트립(41)의 다공성 특성 때문에 모세관 현상에 의해 확산(diffusion)하고, 확산 과정동안 스트립(41)상의 비특이적(non-specific) 반응을 하고 있는 성분들을 세정 제거한다.
(11) 이후, BMD을 고속회전시켜 스트립(41)을 건조시킨다.
(12) 이후 스트립(41)상의 반응결과를 상기 광학 측정장치, 전기화학 측정장치, 임피던스 측정장치 혹은 이미지 센서 장치 혹은 바이오 피트(pit) 탐지장치 혹은 형광탐지장치 혹은 방사능 탐지장치(detector) 혹은 QCM 탐지장치 혹은 SPR 탐지장치에 의해 판독한다.
(13) 이후, 상기 판독 결과에 따른 진단 결과 와 처방이 컴퓨터 모니터 상에 표시되고, 자동 혹은 수동으로 해당 전문의사 와 인터넷 망을 통해 원격 접속되고, 상기 진단 데이터 와 결과 및 문진표가 필요시 전문의사에게 원격 전송된다. 이후 환자는 전문의사의 처방을 기다린다.
도면부호 47a와 47b는 공기 구멍으로 BMD의 고속 회전시 상기 스트립(41)의 건조를 빠르게 하여 준다. 세공 공정 전에 상기 스트립(41)을 건조시켜 세정공정동안 세정액이 스트립(strip)상을 잘 확산(diffusion)되도록 하여 백그라운드 (background)성분을 세정토록 한다.
도 9k에 있어 분석사이트(132)에는 스트립(41)대신 바이오 물질이 링크(link)될수 있는 gold film 혹은 SAM(self Assembly Monolayer) 혹은 다양한 기질(substrate)상에 포획프로브(capture probe)가 고정된 assay site가 적용될수 있으며, 이에 대한 다양한 실시예는 "핵산 및 올리거뉴클레오티드의 상보적 이중결합의 특정 서열에 특이적으로 반응하는 절단 기법을 이용한 핵산 혼성분석 방법 및 장치" (2001,01,27 10-2001-0003956) 및 PCT출원 "핵산 및 올리거뉴클레오티드의 상보적 이중가닥 또는 단일가닥에 특이적으로 반응하는 절단 기법을 이용한 핵산 혼성분석 방법 및 장치" (2002.01.27 PCT/KR02/00126)에 잘 예시되어 있다.
도 10a는 프런트(front) 혹은 사이드(side) 로딩(loading) 방식의 상기 BMD 드라이브 장치의 외관에 대한 일실시예로, 751은 BMD 드라이버 장치의 케이스이고, 750은 상기 BMD(100)를 로딩하기 위한 트레이(tray)이다. 또한 본 발명의 BMD 드라이버 장치는 통상의 Optical 디스크 재생을 위한 재생 및 탐색버튼(745), 정지 및 추출(eject) 버튼(746)을 갖는다.
본 발명에서는, 상기 BMD드라이브 장치는 PC(personal Computer)의 본체에 탑재 조립되는 것이 선호된다.
도10a는 발광 다이오드를 사용하여, BMD 드라이브 장치의 진행상태 및 로딩된 디스크종류(통상의 디스크(CD,DVD), 바이오 디스크, 메모리 디스크)를 표시해주는 일 실시예를 나타낸다.
현재 로딩된 된 디스크가 바이오 디스크임을 표시하는 발광 다이오드(741), 현재의 분석 경과를 표시해주는 경과표시 발광다이오드(742)를 구비한다. 도면부호 743은 통상의 Optical 디스크가 로딩되었음을 표시하기 위한 발광 다이오드이고 744은 메모리 디스크가 로딩되었음을 표시하기 위한 발광 다이오드이다.
본 발명의 BMD드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 경과표시 발광다이오드(742)는 BMD 드라이브 장치에 디스크가 로딩되어 동작하는 동안 점멸하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 BMD드라이브 장치의 진행상태 및 로딩된 디스크종류(통상의 디스크(CD,DVD), 바이오 디스크, 메모리 디스크)를 표시해주는 표시장치를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 표시장치는 액정표시 장치를 사용하여 BMD드라이브 장치의 진행상태 및 로딩된 디스크종류(통상의 디스크(CD,DVD), 바이오 디스크, 메모리 디스크)를 표시해주는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 PC(personal Computer)의 본체에는 상기 로딩된 디스크종류(통상의 디스크(CD,DVD), 바이오 디스크, 메모리 디스크)에 따른 GUI(Graphic User Interface)을 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 한다.
도면부호 106은 상기 memory IC card 혹은 USB memory card을 삽입하기 위한 메모리 IC카드 삽입구 이다.
도10b는 복수개의 BMD를 한꺼번에 로딩할수 있는 복수개의 상기 BMD드라이브 장치가 일체화된 BMD드라이버 장치의 일 실시예이다. 이 경우는 각각의 BMD를 차례로 하나씩 자동 분석하든지, 복수개의 BMD를 한꺼번에 로딩하여 동시에 분석하는것이 가능하다.
본 발명의 BMD드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 복수개의 BMD드라이브 장치가 일체화된 BMD드라이브 장치는 이를 제어하기 위한 컴퓨터 혹은 외부기기와의 인터페이스를 제공하는 입출력포트(772)를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이버 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 입출력포트(772)는 USB(Universal Serial Bus) 혹은 IEEE1394 혹은 ATAPI 혹은 인터넷 통신망 의 통신 규격을 갖는 것을 특징으로 한다.
도면부호 773은 전원 플러그 이고, 771은 상기 복수개의 BMD 드라이브 장치가 일체화된 BMD드라이브 장치의 메인(main) 전원 스위치 이다.
도 10c는 더블 데크(double deck)형 BMD드라이브 장치의 앞면을 표시하는 일실시예이다. 본 발명에서, 바람직하게는 한쪽 데크에는 BMD드라이브 장치를 설치하고 다른쪽 데크에는 DVD 드라이브을 설치 하거나; 양쪽 데크 모두에 BMD 드라이브 장치가 설치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 한쪽 데크에는 BMD드라이브 장치, 다른쪽에는 VCR(Video cassette Recorder)을 설치하여 한쪽 데크 에서 VCR을 재생하면서, 다른 쪽에서는 메모리디스크(100b)를 로딩하여 메모리 디스크에 영상정보를 녹화(혹은 저장)을 동시에 할 수 있는 콤보(combo)형 드라이브 장치 인 것을 특징을 한다.
도면부호 750a와 750b는 상기 BMD(100) 혹은 통상의 디스크 혹은 video tape를 프런트(front) 로딩하기 위한 트레이(tray)이다. 또한 본 발명의 BMD 드라이버 장치는 통상의 Optical 디스크 혹은 VCR 테이프 재생을 위한 재생 및 탐색버튼(745a,745b), 정지버튼 및 추출버튼(746a, 746b)을 갖는다.
액정표시 장치(760a,760b)를 사용하여 BMD드라이버 장치의 진행상태를 표시해준다.
도 10d는 TV(LCD TV 혹은 PDP TV 혹은 CRT TV)(800a)와 일체화된 BMD 드라이브장치(800b)의 일실시예를 보인다. 상기 TV(800a)는 인터넷 입출력포트(801)를 구비하여 상기 BMD 드라이브장치(800b)에 의한 바이오 디스크(100a)의 진단결과를 의사에게 송신함으로서 원격진단이 가능하다.
도면부호 106은 상기 memory IC card 혹은 USB memory card을 삽입하기 위한 메모리 IC카드 삽입구 이다. 도면부호 800c 및 802는 각각 리모콘 및 리모콘 수신부이다. 800d는 마우스(mouse)이다.
본 발명의 BMD드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 TV는 BMD드라이브 장치(800b)의 진행상태 및 로딩된 디스크종류(통상의 디스크(CD,DVD), 바이오 디스크, 메모리 디스크)를 표시해주는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 TV는 BMD드라이브 장치(800b)에 로딩된 디스크종류(통상의 디스크(CD,DVD), 바이오 디스크, 메모리 디스크)에 따른 GUI(Graphic User Interface)을 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 TV는 BMD드라이브 장치(800b)에 로딩된 디스크종류(통상의 디스크(CD,DVD), 바이오 디스크, 메모리 디스크)에 따른 GUI(Graphic User Interface)을 사용자에게 제공하기 위한 리모콘(800c)를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 BMD 드라이브 장치에 있어서, 바람직하게는 상기 TV는 추적관리를 용이케 하기 위해 일정 시간마다 유우저(user)에게 정기 검진 내지는 진단시기가 되었음을 e_mail 혹은 TV 화면상에 window 창을 통해 메시지를 전달하는 메신저(messenger)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 11a 및 도 11b는 카트리지에 상기 BMD(100)를 보관하기 위한 BMD 외관의 실시예를 보인다. 도면부호 170a는 디스크 공극(170)부위에 고정부착된 중심캡이다. 도 11a는 상기 BMD 드라이브 장치의 턴 테이블(181)에 상기 BMD(100)을 올려놓은 상태를 보인다. 도면번호 170a은 중심 캡(170a)으로, 턴 테이블(181)내에 내장된 자석에 의한 인력으로 BMD(100)의 고정안착을 안정화시킬 수 있도록 자성체 재료를 사용하는 것이 선호된다. 도면 부호 102는 상기 스핀들 모터이다.
도 11b 는 상기 중심 캡(170a)을 가진 BMD(100)는 상세 도면이다. 170 은 디스크 중심 공극을 나타내고, 도면부호 121a 및 121b는 상기 샘플 주입구 표식이다.
도 11c 에서 도 11e 는 카트리지에 의해 상기 BMD(100)를 보호하는 카트리지 타입 BMD 일실시예이다. 도면 부호 1002 는 카트리지의 손잡이 이다. 즉 상기 BMD 드라이브장치에 카트리지 타입 BMD 를 로딩할 때 손으로 잡는 부위를 제공한다. 또한 도면부호 1001c 는 BMD 드라이브장치에 상기 카트리지 타입 BMD 로딩 동안, BMD 드라이브장치내의 트레이(tray)상에 설치된 돌출부(prominence)에 삽입 결합되는 구멍으로 카트리지를 트레이(tray)상에 안착시켜 고정시키는 역할을 한다.
도 11c는 상기 카트리지의 윗 커버(2000a)와 아래 커버(2000b)를 보인다.
도면 부호 1001a 와 1001b 는 윗 커버(2000a)와 아래 커버(2000b)의 기구적 암수(female and male) 체결 부위이다. 상기 카트리지는 상기 중심캡(170a)을 가진 BMD(100)을 카트리지의 윗 커버(2000a)와 아래 커버(2000b) 사이에 매립한 채 압력에 의해 압착 조립함으로서 카트리지 타입 BMD 을 만드는 것을 특징으로 한다.
상기 윗 커버(2000a)는 상기 BMD(100)상의 샘플 주입구 표식(121a,121b)가 외부로 노출될수 있도록 윗커버(2000a) 중심에 윗 커버 중심 공극(an aperture)(171)을 갖는다. 또한 상기 아래 커버(2000b)는 상기 이동 가능한 영구 자석(5a)가 접근할 수 있도록 하거나, 상기 분석사이트(132)을 노출시키기 위한 개방부(an opening)(2001)을 갖는다.
도 11d 는 상기 중심 캡(170a)은 가진 BMD(100)을 카트리지(cartridge)내에 매립한 카트리지형 BMD 의 일 실시예를 보인다. 윗 커버 중심 공극(an aperture)(171) 에 의해 샘플 주입구 표식(121a,121b)가 외부로 노출되어 있어, 사용자가 샘플을 주입할 수 있다.
도 11e는 상기 제품 ID 을 카트리지의 손잡이(1002)에 인쇄된 바코드 패턴(bar code pattern)(1001c)의 일실시예이다.
본 발명의 BMD에 있어서, 바람직하게는 상기 카트리지의 윗 커버(2000a)는 투명 커버인 것을 특징으로 한다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명은 BMD 및 BMD 드라이버의 장치를 이용한 분석 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각종 진단 분석장치 혹은 핵산 혼성 분석 장치 혹은 면역학적 검증 장치 등을 포함하는 Lab On a Chip 공정 시스템 및/또는 반도체 메모리가 디스크상에 설계 배치된 바이오 메모리 디스크; 및 통상의 광학 디스크(CD및 DVD) 와 상기 바이오 메모리 디스크를 제어하고 구동키 위한 제어부를 구비한 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치; 및 이들을 이용한 분석 방법에 관한 것으로 환자가 직접 집에서 사용하기 적합한 자동화된 진단 테스트 장치에 응용될 수 있다. 또한 메모리 디스크경우, 디스크상에 복수개의 반도체 메모리를 집적화하여 저장용량을 극대화함으로서 기존의 컴퓨터 하드디스크를 대체할 수 있다.
본 발명은 구체예와 실시예로 본 발명을 설명하고 있으나 이에 본 발명을 국한시키고자 함은 아니다. 또한, 여기에서 설명을 하는 것에 추가하여 다양한 변형 및 변화가 가능함을 당해 업자는 인지할 것이다. 이와 같은 변형 또한 첨부된 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (274)

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  26. 샘플 주입구; 버퍼 용액 또는 반응 용액을 저장할 수 있는 챔버(chamber); 기질 상에 바이오 물질들이 고정화되어 있는 분석 사이트(assay site); 상기 챔버와 분석 사이트 사이에 유체가 흐를 수 있는 유로(channel); 상기 유로를 연결시키는 유공; 및 상기 유공을 개폐시키기 위한 밸브(valve);를 포함하는 랩온어칩(Lab on a chip) 시스템을 포함하는 바이오 메모리 디스크로서, 상기 랩온어칩은 상기 디스크 상에 집적되고, 상기 밸브는 상기 유공에 위치한 박막형 원기둥 자석, 상기 박막형 원기둥 자석 상단에 위치한 박막형 영구자석, 및 상기 박막형 원기둥 자석 하단에 위치한 이동가능한 영구 자석을 포함하는 것인 바이오 메모리 디스크.
  27. 제26항에 있어서, 전력을 외부로부터 공급받기 위해 상기 바이오 메모리 디스크 상에 위치한 유도 코일을 더 포함하는 것으로서, 상기 외부 전력은 외부의 자계 발생 코일과 상기 유도 코일 간의 전자기 유도(electromagnetic induction)에 의해 유도되는 전류에 의해 공급되는 것인 바이오 메모리 디스크.
  28. 제26항에 있어서, 전력을 외부로부터 공급받기 위해 상기 바이오 메모리 디스크 상에 위치한 유도 코일을 더 포함하는 것으로서, 상기 외부 전력은 상기 바이오 메모리 디스크의 고속 회전시 외부에 하나 이상의 영구 자석과 상기 유도 코일 간의 전자기 유도에 의해 유도되는 전류에 의해 공급되는 것인 바이오 메모리 디스크.
  29. 제26항에 있어서, 전력을 외부로부터 공급받기 위해 상기 바이오 메모리 디스크 상에 위치한 태양 전지(solar cell)를 더 포함하는 것인 바이오 메모리 디스크.
  30. 제26항에 있어서, 상기 바이오 메모리 디스크의 회전시 상기 바이오 메모리 디스크의 편심에 의해 발생되는 흔들림(warbling)을 보상하기 위하여 액체 물질 및 강철 구슬(steel ball) 중 적어도 하나를 포함하는 ABS(auto balancing system) 챔버를 더 포함하는 것인 바이오 메모리 디스크.
  31. 제26항에 있어서, 제습(dehumidification) 챔버 또는 습기 감지 챔버를 더 포함하는 것인 바이오 메모리 디스크.
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  68. 제26항에 있어서, 상기 챔버는 상기 챔버 내에 액체 물질을 혼합하기 위한 혼합(mixing) 챔버로서, 상기 혼합 챔버는 상기 혼합 챔버 내에 삽입되거나 포함된 자성 소형 구슬; 및 상기 자성 소형 구슬에 인력을 작용하기 위하여 상기 혼합 챔버의 상단 또는 하단에 위치한 자석으로서, 상기 액체가 혼합될 수 있도록 상기 자석의 빠른 움직임이 상기 혼합 챔버 내 상기 자성 소형 구슬의 움직임을 유도하는 것인 자석; 또는 상기 혼합 챔버는 상기 혼합 챔버 내에 삽입되거나 포함된 자성 소형 구슬; 및 상기 자성 소형 구슬에 인력을 작용하기 위하여 상기 혼합 챔버의 상단 또는 하단에 위치한 자석으로서, 상기 액체가 혼합될 수 있도록 상기 자석이 움직이지 않는 상태, 상기 바이오 메모리 디스크의 회전 또는 상기 바이오 메모리 디스크의 전후방 회전의 반복이 상기 자석의 인력에 의해 상기 혼합 챔버 내에서 상기 자성 소형 구슬의 움직임을 유도하는 것인 자석;을 더 포함하는 것인 바이오 메모리 디스크.
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  106. 제26항에 있어서, 상기 바이오 메모리 디스크의 모든 밸브는 상기 박막형 원기둥 자석과 상기 박막형 원기둥 자석 상단에 위치한 상기 박막형 영구 자석 간의 인력에 의해 장기간 유통 또는 저장 기간 또는 미사용 기간 동안 항시 닫혀 있는 것인 바이오 메모리 디스크.
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  110. 제26항에 있어서, 상기 챔버는 큰 챔버 간극 및 작은 챔버 간극을 포함하는 일련의 챔버들의 결합에 의하여 구성되는 트래쉬(trash) 챔버를 포함하는 것인 바이오 메모리 디스크.
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  147. 제26항에 있어서, 상기 분석 사이트의 기질은 스트립 또는 다공성 멤브레인으로 구성된 것인 바이오 메모리 디스크.
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  156. 제26항에 있어서, 상기 분석 사이트의 기질층은 하나 이상의 테스트 라인, 하나 이상의 기준 라인, 및 하나 이상의 콘트롤 라인으로 구성된 것인 바이오 메모리 디스크.
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  175. 바이오 메모리 디스크를 회전시키기 위한 스핀들(spindle) 모터; 분석사이트를 판독하기 위한 광학 측정장치, 이미지 센서장치, 전기화학 측정장치, 임피던스 측정장치, 바이오 피트(pit) 탐지장치, 형광 탐지장치, 방사능 탐지장치(detector), SPR(Surface Plasmon Resonance) 탐지장치, 및 QCM(Quartz Crystal Microbalance) 탐지장치로부터 선택된 하나 이상의 탐지장치와 상기 이동가능한 영구자석을 탑재한 스라이더(slider); 상기 스라이더의 이동제어를 위한 스라이드(slide) 모터; 중앙제어장치로서, 상기 중앙제어장치는 (i) 상기 바이오 메모리 디스크의 회전 또는 정지를 위해 스핀들(spindle) 모터를 제어하고, (ii) 상기 스라이드 모터에 의해 스라이더 상에 설계 배치된 탐지장치의 이동을 제어하고, (iii) 바이오 메모리 디스크의 밸브의 개폐를 제어하기 위해 이동 가능한 영구자석의 위치를 이동시키고. (iv) 랩온어칩 공정 제어를 위한 동작을 진행하는 것인 중앙제어장치; 및 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치를 지지하는 몸체를 포함하는 제26항에 의한 바이오 메모리 디스크를 포함하는 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치.
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  179. 제175항에 있어서, 메모리 IC 카드(memory IC card)을 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치에 삽입하기 위한 메모리 IC카드 슬롯(slot)을 더 포함하는 것인 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치.
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  212. 제175항에 있어서, 상기 챔버 내에서 일어나는 DNA 증폭 또는 효소의 기작을 조절하기 위해 가열수단, 레이저 발생장치, 또는 백열등을 포함하는 광원(light source)를 더 포함하는 것인 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치.
  213. 제175항에 있어서, 상기 바이오 메모리 디스크의 챔버를 냉각시키기 위해 상기 바이오 메모리 디스크를 고속회전시키는 회전 냉각(rotation cooling) 동작을 수행하는 스핀들 모터를 더 포함하는 것인 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치.
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  249. 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치에 바이오 메모리 디스크를 로딩하는 단계; 바이오 메모리 디스크의 제품ID를 판독하는 단계; 상기 판독된 제품ID에 해당된 제어 프로토골(protocol)에 따라 상기 바이오 메모리 디스크를 구동하는 단계; 상기 판독된 제품ID가 바이오 디스크인 경우 제품ID에 따른 분석 사이트에 대한 위치 정보 및 어레이 정보를 이용하여 상기 분석사이트를 분석하는 단계; 상기 분석사이트의 진단 및 분석 결과를 보여주는 단계를 포함하는, 제175항에 따른 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치를 이용한 분석 방법.
  250. 제249항에 있어서, 포획 프로브와 샘플과의 반응 후 얻어지는 분석사이트의 이미지를 분석하여, 반응 강도에 따른 음성 또는 양성 판별, 위험군(potential risk group) 여부, 또는 수치를 계산하여 분석 결과를 산출하는 단계를 더 포함하는 것인 분석 방법.
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  253. 제249항에 있어서, 상기 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치에 CD 또는 DVD 디스크를 포함하는 광학 디스크가 로딩된 경우 광 픽업 장치에 의한 디스크를 재생 또는 독출(reading)하는 단계를 더 포함하는 것인 분석방법.
  254. 제249항에 있어서, 추적 관리를 용이하게 하기 위해 주기적으로 상기 바이오 메모리 디스크의 사용자(user)에게 정기 검진 또는 진단 시기임을 이메일(e-mail), 전화, PC(personal computer)의 모니터상에 윈도우(window) 창, 또는 휴대폰을 통해 메시지를 전달하는 메신저(messenger) 단계를 더 포함하는 것인 분석방법.
  255. 제249항에 있어서, 추적 관리를 용이하게 하기 위해 주기적으로 상기 바이오 메모리 디스크의 사용자(user)를 바이오 메모리 디스크 관련 판매 업체 직원이 정기 방문하여 검진 내지는 진단시기가 되었음을 통지하거나 제반 검진 및 의료 자문을 해주는 방문 서비스(service) 단계를 더 포함하는 것인 분석방법.
  256. 제255항에 있어서, 상기 방문 서비스 단계는 사용된 바이오 메모리 디스크를 수거 또는 수집하는 바이오 메모리 디스크 수거 서비스 단계를 더 포함하는 것인 분석 방법.
  257. 피, 세포, 또는 RNA로부터 DNA샘플을 준비하기 위한 프렙(Preparation) 공정단계; 준비된 DNA 샘플을 증폭하기 위한 DNA증폭 단계; 상기 DNA증폭에 의해 얻어진 DNA를 분석사이트(혼성화 챔버)에 어레이화된 포획 프로브(capture probe)와 혼성화 반응을 하기 위한 혼성화(hybridization) 공정단계; 및 광학 측정장치, 전기화학 측정장치, 임피던스 측정장치, 이미지 센서 장치, 바이오 피트(pit) 탐지장치, 형광탐지장치, 방사능 탐지장치(detector), QCM 탐지장치, 또는 SPR 탐지장치에 의한 분석사이트의 판독하는 단계를 포함하는, 제212항에 의한 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치를 이용한 분석 방법.
  258. 피 또는 세포로부터 DNA 또는 RNA를 분리하는 단계와; DNA를 증폭하는 DNA증폭 단계; 상기 DNA을 혼성화 챔버 내로 이동시켜 혼성화 반응을 시키는 단계와; 상기 혼성화 챔버에 세정액(washing solution)을 이동시켜 세정하는 단계를 포함하는, 제212항에 의한 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치를 이용한 분석 방법.
  259. 제258항에 있어서, 상기 DNA 또는 RNA를 분리하는 단계에서 라이시스 버퍼(lysis buffer)에 의한 화학공정 후, 바이오 메모리 디스크를 고속회전시켜 원심분리에 의해 샘플로부터 분리하는 것인 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치를 이용한 분석방법.
  260. 제257항 또는 제258항 중 어느 한 항에 의한 분석방법에 있어서, 상기 DNA에 표지자를 붙여주는 라벨링(labeling) 단계를 더 포함하는 것인 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치를 이용한 분석방법.
  261. 삭제
  262. 제257항 또는 제258항 중 어느 한 항에 의한 분석방법에 있어서, 상기 DNA 증폭 단계는 고속 회전에 의한 상기 바이오 메모리 디스크의 가열 및 냉각에 의해 그리고 상기 가열수단에 의해, 또는 반복적인 가열 및 냉각에 의해 DNA를 증폭시키는 것인 분석방법.
  263. 바이오 메모리 디스크의 고속 회전에 의해 피로부터 혈청(혈장) 내지 항원을 분리하는 원심분리 단계; 상기 항원을 분석 사이트(항원-항체 반응 챔버)내로 이동시키는 단계와; 상기 항원과 포획 프로브(capture probe 또는 immuno probe)간에 항원-항체 반응이 일어나도록 배양하는 단계; 세정액(washing solution)을 상기 분석 사이트로 이동시켜 상기 세정액으로 상기 분석 사이트을 세정하는 단계; 및 상기 분석 사이트를 광학 측정장치, 전기화학 측정장치, 임피던스 측정장치, 이미지 센서 장치, 바이오 피트(pit) 탐지장치, 형광탐지장치, 방사능 탐지장치(detector), QCM 탐지장치, 또는 SPR 탐지장치에 의해 판독하는 단계를 포함하는, 제175항에 의한 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치를 이용한 분석 방법.
  264. 바이오 메모리 디스크의 고속 회전에 의해 피로부터 혈청(혈장) 내지 항원을 분리하는 원심분리 단계; 상기 항원을 표지자(label)와 반응시켜, "표지자-항원 결합체"를 형성토록 인큐베이션하는 단계와; 상기 "표지자-항원 결합체"를 분석 사이트(항원-항체 반응 챔버)내로 이동시키는 단계와; 상기 "표지자-항원"과 포획 항체(capture antibody 또는 immuno probe)간에 항원-항체 반응이 일어나도록 배양하는 단계와; 세정액(washing solution)을 첨가하여 분석 사이트을 세정하는 단계를 포함하는, 제175항에 의해 바이오 디스크 메모리 드라이브 장치를 이용한 분석 방법.
  265. 삭제
  266. 삭제
  267. 삭제
  268. 삭제
  269. 삭제
  270. 제257항, 제258항, 제263항, 및 제264항 중 어느 하나의 항에 의한 분석방법에 있어서, 바이오 메모리 디스크를 고속 회전시켜 원심력에 의해 분석사이트를 건조(drying)시키는 단계를 더 포함하는 것인 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치를 이용한 분석방법.
  271. 삭제
  272. 삭제
  273. 바이오 메모리 디스크 사용자가 채혈기구를 사용하여 채혈한 피를 샘플 주입구를 통해 피를 주입하여 프렙 챔버에 피를 저장하는 단계; 상기 바이오 메모리 디스크를 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치에 로딩하여 바이오 메모리 디스크를 고속으로 회전시켜 원심분리를 통해 프렙 챔버 내의 피를 혈청(혹은 혈장) 과 혈병으로 분리시키는 단계; 밸브를 열어 분리된 혈청(혹은 혈장)을 버퍼 챔버로 이동시킨 후, 희석용액과 혼합(mixing)하여 혈청(혹은 혈장)을 희석시키는 단계; 바이오 메모리 디스크의 정지상태에서, 밸브를 개방하여 친수성 코팅된 영문 알파벳 "V"자 모양의 채널을 통해 버퍼 챔버에 저장되어 있는 희석된 혈청(혹은 혈장)을 친수성 이동시키는 단계; 영문 알파벳 "V"자 모양의 채널의 끝부분(스트립의 샘플패드부분)까지 혈청(혹은 혈장)이 이동하면, 밸브에 의한 "펌핑 유체이동"에 의해 상기 스트립 상의 샘플 패드에 혈청(혹은 혈장)의 적하(drop)시키는 단계; 적하된 혈청(혈장)은 스트립의 다공성 특성 때문에 모세관 현상에 의해 확산(diffusion)하고, 확산 과정동안 스트립 상의 포획프로브와 특이적 결합(specific binding) 반응을 하는 단계; 바이오 메모리 디스크을 고속회전시켜 스트립을 건조시키는 단계; 밸브을 개방하여, 상기 친수성 코팅된 영문자 알파벳 "V"자 모양의 채널을 통해 세정 챔버(131)에 저장되어 있는 세정액을 친수성 이동시키는 단계; 영문 알파벳 "V"자 모양의 채널의 끝부분(상기 스트립의 샘플패드)까지 세정액이 이동하면, 상기 밸브에 의한 "펌핑 유체이동"에 의해 상기 스트립 상의 샘플 패드 부분에 세정액을 적하(drop)시키는 단계; 적하된 세정액은 스트립의 다공성 특성 때문에 모세관 현상에 의해 확산(diffusion)하고, 확산 과정동안 스트립상의 비특이적(non-specific) 반응을 하고 있는 성분들을 제거하는 세정단계; 바이오 메모리 디스크을 고속회전시켜 스트립을 건조시키는 단계; 및 스트립 상의 반응결과를 상기 광학 측정장치, 전기화학 측정장치, 임피던스 측정장치, 이미지 센서 장치, 바이오 피트(pit) 탐지장치, 형광탐지장치, 방사능 탐지장치(detector), QCM 탐지장치, 또는 SPR 탐지장치에 의해 판독하는 단계를 포함하는, 제175항에 따른 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치를 이용한 분석 방법.
  274. 제273항에 있어서, 상기 광학 측정장치, 전기화학 측정장치, 임피던스 측정장치, 이미지 센서 장치, 바이오 피트(pit) 탐지장치, 형광탐지장치, 방사능 탐지장치(detector), QCM 탐지장치, 또는 SPR 탐지장치에 의해 판독된 결과에 따른 진단 결과와 처방이 컴퓨터 모니터 상에 표시되는 단계; 자동 또는 수동으로 해당 전문의사와 인터넷망을 통해 원격 접속되고, 상기 진단 결과 및 문진표가 필요시 전문의사에게 원격 전송되는 단계; 및 이후 환자는 전문의사의 처방을 기다리는 단계를 더 포함하는 것인 바이오 메모리 디스크 드라이브 장치를 이용한 분석 방법.
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