KR102184277B1 - 초음파 진단 및 dna 검사 일체형 ai 자가 건강 관리 장치 및 이를 이용한 원격 의료 진단 방법 - Google Patents

초음파 진단 및 dna 검사 일체형 ai 자가 건강 관리 장치 및 이를 이용한 원격 의료 진단 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초음파 영상처리 분야에 있어서, 자기 스스로 초음파 진단 및 DNA 검사를 병행할 수 있는 인공지능형 자가 건강 관리 장치 및 이를 이용한 원격 의료 진단 방법을 제공하기 위한 것으로 보다 상세하게, 각종 진단 분석장치, 핵산 혼성 분석 장치 또는 면역학적 분석 장치 등을 포함하는 Lab On a Chip 공정 시스템이 디스크상에 설계 배치된 바이오 디스크; 및 자가 진단을 허여하는 초음파 프로브가 함께 집적화되어 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치 및 이를 이용한 원격 의료 진단 방법을 제공한다.

Description

초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치 및 이를 이용한 원격 의료 진단 방법 {ALL-IN-ONE AI SELF HEALTH CARE APPARATUS FOR ULTRASOUND DIAGNOSIS AND DNA CHECK-UP, AND REMOTE MEDICAL-DIAGNOSIS METHOD USING THE SAME}
본 발명은 초음파 영상처리 분야에 있어서, 자기 스스로 초음파 진단 및 DNA 검사를 병행할 수 있는 인공지능형 자가 건강 관리 장치 및 이를 이용한 원격 의료 진단 방법을 제공하기 위한 것으로 보다 상세하게, 각종 진단 분석장치, 핵산 혼성 분석 장치 또는 면역학적 분석 장치 등을 포함하는 Lab On a Chip 공정 시스템이 디스크상에 설계 배치된 바이오 디스크; 및 자가 진단을 허여하는 초음파 프로브가 함께 집적화되어 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치 및 이를 이용한 원격 의료 진단 방법에 관한 것이다.
본 특허 출원은 선 등록된 유럽 특허 “REMOTE MEDICAL-DIAGNOSIS SYSTEM AND METHOD”(등록일자:2018.12.12,특허 번호: 02140412)의 연속이다.
상기 선 출원된 발명은, 샘플을 수용하여 생물학적, 화학적 또는 생화학적 반응을 수행하는 바이오 디스크 또는 랩온어디스크(Lab on a Disc)를 포함하는 바이오 분석장치; 의료진료에 사용될 수 있는 체온계, 혈압계, 카메라, 청진기, 체지방 측정기, 동맥경화 진단기, 초음파 영상진단기, 소변검사 장치, 맥박기, 채혈장치, 심전도계, X-Ray 장치, 산소 포화도 검사장치, 치매 검사장치, CAT(Computerized Axial Tomography) 장치, MRI(Magnetic Resonance Imaging) 장치, 캡슐 내시경, 확대경, 카메라 일체형 확대경, 의료계측기기, 생체 신호감지장치, 및 생체신호(당뇨, 비만, 혈압, 맥박, 심전도, 체온 등)를 측정할 수 있는 기능을 가진 바이오 셔츠를 포함하는 진료 장치를 구비하여 사용자 단말기상에 소프트웨어 형태로 상주하여 상기 바이오 분석 장치와 진료장치의 사용 방법을 안내하거나 지시하고 사용자와의 상담 서비스를 제공하는 가상 의사; 의료 전문가 또는 가상 의사와의 상담 서비스를 제공하는 사용자 단말기; 사용자와의 상담 서비스를 제공하는 의료 전문가 단말기; 및 상담 전문가로서 정기 검진 기간 동안에는 의료 전문가를 사용자에게 연결하고 그 외 기간 동안 에는 가상 의사를 사용자에게 연결하고 사용자가 의료 전문가와 상담해야 하는 정기 검진 기간을 경과한 경우 사용자와 가상 의사와의 상담 서비스 연결을 차단하는 원격 진단 서버를 포함하는 원격 의료 진단 시스템, 및 이를 이용한 원격 의료 진단 방법을 제공한다. 최근 의료장비 제작기술과 함께 디지털 영상처리 기술이 임상진단 분야에 적용되어 영상의학의 많은 발전이 이루어지고 있다.
특히 초음파 진단은 CT나 X선 의료장비에 비해 유해한 방사선 노출을 피할 수 있어 사람의 몸에 해롭지 않고, 비침습성(non-invasive) 방법으로 인체의 단면 촬영 영상을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 휴대가 간편하고 비용이 저렴하다는 특징이 있다. 특히, 실시간으로 영상을 얻을 수 있어, 실시간으로 장기의 운동 상태를 관찰할 수 있는 장점이 있다.
이러한 초음파 진단 기술은 산모 및 태아 건강 상태 진단, 지방간 검사, 유방암 검사, 갑상선 초음파 검사, 골 밀도 검사, 골 다공증 검사, 경동맥(carotid　artery) 초음파 검사 등에 널리 활용되고 있다.
그러나 이러한 초음파 검사는 DNA 검사 및 혈액 검사를 진행할 수 없어 자가 진단 범위 및 항목의 다양성 부족으로 그 효용성에 있어 한계를 보이고 있다.
또한, 초음파 자가 진단의 경우는 검사항목에 따른 초음파 프로브의 올바른 위치 선정이 중요함으로 초음파 기기의 위치 좌표 파악이 매우 중요하다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 초음파 검사와 DNA 검사를 병행할 수 있도록, 초음파 프로브와 바이오 디스크를 집적화한 초음파 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치 및 이를 이용한 원격 의료 진단 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 레이저 빔 발생부로부터 발생하는 레이저 빔의 원점을 실시간으로 인식하는 비젼 센서를 구비하여, 초음파 프로브의 현 위치좌표를 실시간으로 파악할 수 있는 초음파 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치 및 이를 이용한 원격 의료 진단 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치는, 초음파 신호와 전기신호를 상호 변환하도록 동작하는 복수의 변환소자(transducer element)들을 포함하여, 초음파 신호를 피검체에 송신하고 피검체로부터 반사되는 에코신호를 수신함으로써, 환자의 환부로부터 초음파 이미지를 획득하는 초음파 프로브, 상기 초음파 프로브로부터 제공되는 수신신호를 아날로그/디지털 변환한 후 각 변환소자의 위치 및 집속점을 고려하여 시간 지연시키고 시간 지연된 디지털 신호를 합산하여 프레임 데이터를 생성하는 빔 포머, 상기 프레임 데이터가 화면에 표시될 수 있도록 스캔 변환을 수행하여 초음파 이미지를 생성하는 스캔 변환부, 다층의 기질로 몸체가 구성되며, 상기 몸체 내에 샘플 주입구, 샘플로부터 분석에 필요한 DNA를 추출하기 위한 추출 챔버(chamber), DNA 증폭을 허여하는 DNA 증폭 챔버, 상기 추출 챔버 및 DNA 증폭 챔버 사이에 유체가 흐를 수 있는 유로(channel), 상기 유로를 연결시키는 유공 및 상기 유공을 개폐시키기 위한 밸브(valve)를 포함하는 바이오 디스크, 상기 바이오 디스크 및 스캔 변환부의 구동을 제어하기 위한 구동 제어부, 상기 DNA 증폭 챔버의 증폭 산출물의 분석 결과를 센싱(sensing)하기 위한 광학 센서, 레이저 빔 가열에 의해 상기 DNA 증폭 챔버를 가열하여 DNA을 증폭하거나 상기 밸브의 개방과 폐쇄시키기 위한 레이저 빔 발생부, 상기 바이오 디스크를 회전하여 원심력에 의해 유체를 이동시키거나 시료의 원심분리를 위한 원심력을 발생시키기 위한 모터부, 상기 바이오 디스크가 턴테이블에 안착 되었는지를 센싱하기 위한 착탈 센서, 상기 DNA 증폭 챔버의 온도를 측정하기 위한 적외선 온도 센서, 상기 초음파 프로브 및 바이오 디스크의 동작을 명령하기 위한 복수의 버튼을 구비한 키패드부, 기질상에 공기 챔버, 내부전반사기(Total internal reflector)와 광 채널의 물리적 연결에 의해 형성되고 상기 레이저 빔 발생부로부터의 레이저 빔의 이동경로를 제공하는 레이저 빔 이동경로 수단, 상기 레이저 빔 이동경로 수단에 의해 외부로 노출된 레이저 빔을 인식하는 비젼센서를 구비하여, 상기 초음파 프로브의 이동에 따른 초음파 프로브의 현 위치 좌표를 실시간으로 파악하는 레이저 빔 네비게이터, 상기 초음파 프로브에 의해 얻어진 초음파 이미지 정보와 상기 바이오 디스크에 의한 DNA 검사 결과를 외부로 송신하기 위한 데이터 송신부, 상기 초음파 프로브 및 바이오 디스크의 동작 온오프(on/off) 제어 및 의사와의 원격진단을 수행하는 사용자 인터페이스 및 학습용 초음파 사진 및 학습용 DNA 증폭 결과물들에 의해 사전에 딥러닝 학습된 인공 신경망, 및 상기 데이터 송신부로부터 수신한 상기 초음파 이미지 및 DNA 검사 결과를 디스플레이하기 위한 디스플레이 패널을 포함하는 모바일 기기를 포함하되, 상기 초음파 프로브 및 바이오 디스크로부터 획득된 환자의 초음파 이미지와 DNA 검사 결과를 가지고 상기 딥러닝 학습된 인공 신경망에 사용하여, 환자의 질병 유무와 질병의 위험도를 자동으로 판별하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 DNA 증폭 챔버는 DNA 증폭 챔버 내의 온도를 적외선 방출량으로 온도값이 표현되는 적외선 방사판을 포함할 수 있다.
또한, 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치는, 상기 추출 챔버 및 DNA 증폭 챔버 내에 구비되고, 상기 레이저 빔 발생부에서 발생된 열을 흡수하거나 흡수된 열을 전달하기 위한 검정색 히팅 필름을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 밸브의 개폐는 검정색 열가소성 수지를 유공에 구비되고, 상기 레이저 빔 발생부에 의해 상기 검정색 열가소성 수지상에 구멍을 형성하거나 상기 검정색 열가소성 수지상의 구멍을 녹여 막음으로써, 이루어지는 것일 수 있다.
또한, 상기 추출 챔버는 세포파괴를 위해, 추출 챔버 내에 숯가루를 더 포함할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치를 이용한 원격 의료 진단 방법은, 환자가 초음파 프로브를 사용하여 자가 진단하는 동안 얻어진 초음파 이미지와 DNA 검사 결과를 원격으로 의사의 모니터에 전송하기 위한 통신 서버 및 통신 네트워크를 구비하여, 상기 초음파 프로브에 의해 얻어진 초음파 이미지 정보와 상기 바이오 디스크에 의한 DNA 검사 결과를 모바일 기기로 송신하는 단계, 상기 모바일 기기가 상기 초음파 프로브 및 바이오 디스크로부터 획득된 환자의 초음파 이미지와 DNA 검사 결과를 가지고 딥러닝 학습된 인공 신경망에 사용하여, 환자의 질병 유무와 질병의 위험도를 자동으로 분석 판별하는 단계, 상기 모바일 기기가 초음파 이미지 및 DNA 검사 결과에 대한 자동 분석 결과를 인터넷망을 통해 환자의 모바일 기기 및 담당 의사 모바일 기기로 상기 자동 분석 결과를 제공하는 단계, 상기 통신 네트워크를 통해 상기 담당 의사 모바일 기기와 환자의 모바일 기기가 원격으로 연결되는 단계 및 상기 통신 네트워크를 통해 의사가 환자의 모바일 기기의 제어권을 확보 단계, 의사가 상기 모니터상의 정보를 실시간으로 관찰하면서 환자의 자가 진단을 도와주는 단계를 포함할 수 있다. 상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 초음파 영상처리 분야에 있어서, 자기 스스로 초음파 진단 및 DNA 검사를 병행할 수 있는 인공지능형 자가 건강 관리 장치 및 이를 이용한 원격 의료 진단 방법을 제공하기 위한 것으로, 각종 진단 분석장치, 핵산 혼성 분석 장치 또는 면역학적 분석 장치 등을 포함하는 Lab On a Chip 공정 시스템이 디스크상에 설계 배치된 바이오 디스크; 및 자가 진단을 허여하는 초음파 프로브가 함께 집적화되어 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치 및 이를 이용한 원격 의료 진단 방법을 제공할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 어떤 환자의 초음파 검사 결과 폐암이 의심되고, 동시에 DNA 검사 결과도 폐암이 의심된다면, 환자는 폐암에 걸릴 확률이 매우 크게 되며, 이를 자가진단에 활용할 경우, 오진 확률이 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
즉, 초음파 검사와 DNA 검사를 병행함으로써 조기 진단 판별 능력의 개선은 물론 진단에 대한 정확성을 크게 도모할 수 있다.
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 추출 챔버(29a)와 DNA 증폭 챔버가 바이오 디스크상에 집적화되어 배치된 일 실시예이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 바이오 디스크를 구동하기 위한 구동 제어부(14)의 일 실시예이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 레이저 빔 네비게이터의 일 실시예이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치를 이용한 원격 의료 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 사용하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치(600)는 초음파 프로브(10), 빔 포머(12), 스캔 변환부(13), 구동 제어부(14), 데이터 송신부(20), 광학 센서(32), 착탈 센서(33), 모터부(36), 적외선 온도 센서(38), 키패드부(39), 모바일 기기(40) 레이저 빔 발생부(44) 및 바이오 디스크(100)를 포함할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 초음파 프로브(10)는 초음파 신호와 전기신호를 상호 변환하도록 동작하는 복수의 변환소자(transducer element)를 포함하여, 초음파신호를 피검체에 송신하고 피검체로부터 반사되는 에코 신호를 수신함으로써, 환자의 환부로부터 초음파 이미지를 획득할 수 있다.
또한, 빔 포머(beam former)(12)는 상기 초음파 프로브(10)로부터 제공되는 수신신호를 아날로그/디지털 변환한 후 각 변환소자의 위치 및 집속점을 고려하여 시간 지연시키고 시간 지연된 디지털 신호를 합산하여 프레임 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 스캔 변환부(13)는 상기 프레임 데이터가 화면에 표시될 수 있도록 스캔 변환을 수행하여 초음파 이미지를 생성할 수 있다.
또한, 바이오 디스크(100)는 다층의 기질로 몸체가 구성되며, 상기 몸체 내에 샘플 주입구, 샘플로부터 분석에 필요한 DNA를 추출하기 위한 추출 챔버(chamber), DNA 증폭을 허여하는 DNA 증폭 챔버, 상기 추출 챔버 및 DNA 증폭 챔버 사이에 유체가 흐를 수 있는 유로 (channel), 상기 유로를 연결시키는 유공 및 상기 유공을 개폐시키기 위한 밸브(valve)를 포함할 수 있다.
또한, 구동 제어부(14)는 상기 바이오 디스크(100) 및 스캔 변환부(13)의 구동을 제어할 수 있다.
또한, 광학 센서(32)는 상기 DNA 증폭 챔버의 증폭 산출물의 분석 결과를 센싱(sensing)할 수 있다.
또한, 레이저 빔 발생부(44)는, 레이저 빔 가열을 통해 상기 DNA 증폭 챔버를 가열하여 DNA을 증폭하거나 상기 밸브의 개방과 폐쇄시키기 위한 것일 수 있다. 또한, 모터부(36)는 상기 바이오 디스크(100)를 회전하여 원심력에 의해 유체를 이동시키거나 시료의 원심분리를 위한 원심력을 발생시키기 위한 것일 수 있다.
또한, 착탈 센서(33)는 상기 바이오 디스크(100)가 턴테이블(180)에 안착 되었는지를 센싱하기 위한 것일 수 있다.
또한, 적외선 온도 센서(38)는 상기 DNA 증폭 챔버의 온도를 측정하기 위한 것일 수 있다.
또한, 키패드부(29)는 상기 초음파 프로브(10) 및 바이오 디스크(100)의 동작을 명령하기 위한 복수의 버튼을 구비할 수 있다.
또한, 레이저 빔 네비케이터(45)는 상기 초음파 프로브(10) 동작 시, 초음파 프로브(10)의 이동에 따른 초음파 프로브(10)의 현 위치 좌표를 실시간으로 파악하기 위해 상기 레이저 빔 발생부(44)의 원점을 인식할 수 있다.
또한, 데이터 송신부(20)는 상기 초음파 프로브(10)에 의해 얻어진 초음파 이미지 정보와 상기 바이오 디스크(100)에 의한 DNA 검사 결과를 외부로 송신할 수 있다.
또한, 사용자 인터페이스는, 상기 초음파 프로브(10) 및 바이오 디스크(100)의 동작 온오프(on/off) 제어 및 의사와의 원격진단을 수행할 수 있다.
또한, 모바일 기기(40)는 학습용 초음파 사진 및 학습용 DNA 증폭 결과물들에 의해 사전에 딥런닝 학습된 인공 신경망, 및 상기 데이터 송신부(20)로부터 수신한 상기 초음파 이미지 및 DNA 검사 결과를 디스플레이하기 위한 디스플레이 패널을 포함할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치(600)는 상기 초음파 프로브(10) 및 바이오 디스크(100)로부터 획득된 환자의 초음파 이미지와 DNA 검사 결과를 가지고 상기 딥런닝 학습된 인공 신경망에 사용하여, 환자의 질병 유무와 질병의 위험도를 자동으로 판별하는 것을 특징으로 한다.
본원의 일 실시예에 따르면, 레이저 빔 네비게이터(45)는 상기 레이저 빔 발생부(44)로부터 발생하는 레이저 빔의 원점을 실시간으로 인식하는 비젼 센서(47)를 구비하여, 초음파 프로브(10)의 현 위치좌표를 파악할 수 있다.
또한, 레이저 빔 발생부(44)는 초음파 프로브(10)와 기구적으로 연결될 수 있다. 레이저 빔의 원점은 초음파 프로브(10)의 위치 좌표를 의미할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 레이저 빔 발생부(44)는 바이오 디스크(100) 동작 동안은 DNA 증폭 챔버를 가열하거나 밸브의 개폐 동작을 위해 사용되지만, 초음파 프로브(10) 동작 동안에는 레이저 빔 네비게이터(45)로 초음파 프로브(10)의 현재의 위치 좌표를 제공할 수 있다.
학습용 초음파 사진들은, 각각의 초음파 검사 항목에 대해 질병 종류 및 위험 등급별로 표지된(labeled) 초음파 사진들로 구성될 수 있다. 학습용 DNA 증폭 결과물은, 각각의 DNA 검사 항목에 대해 질병 종류 및 위험 등급별로 표지된(labeled) DNA 증폭 결과물들로 구성될 수 있다. 데이터 송수신 연결은 와이파이(Wifi) 인터넷 연결에 의해 이루어질 수 있다.
공극(170)은 바이오 디스크(100)를 착탈시키기 위한 것으로서, 이 구멍을 통해 턴 테이블(180) 상에 바이오 디스크(100)를 안착시킬 수 있다.
상기 초음파 프로브(10)는 초음파를 발생시키는 압전층(10c); 압전층(10c)의 후방으로 초음파가 전달되는 것을 방지하도록 설치되는 흡음층(backing layer, 10d); 압전층(10c)의 상면에 설치되는 정합층(matching layer, 10b); 및 정합층(10b)의 상면에 설치되는 음향렌즈(10a)를 포함할 수 있다.
상기 흡음층(10d)은 압전층(10c)의 하면에 장착되며, 압전층(10c)에서 발생한 초음파를 흡수하여 압전층(10c)의 하면으로 진행하는 초음파를 차단함으로써, 영상의 왜곡이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 정합층(10b)은 압전층(10c)의 상면에 설치되고, 압전층(10c)에서 발생된 초음파가 대상체에 효과적으로 전달될 수 있도록 압전층(10c)과 대상체 사이의 음향 임피던스의 차이를 감소시킬 수 있다. 음향렌즈(10a)는 초음파를 집속 시키기 위해 초음파의 방사방향으로 볼록한 형태로 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 턴 테이블(180)은 턴 테이블(180) 상에 안착된 바이오 디스크(100)를 회전시키기 위한 모터가 물리적으로 연결될 수 있다.
예시적으로, 바이오 디스크(100)의 직경은 32mm의 원형으로 형성될 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 광학 센서(32)는 포토다이오드(photodiode), 카메라, 포토다이오드 어레이(photodiode array), 스펙트로미터(spectrometer), CCD(charge-coupled device), CMOS(Complementary metal-oxide-semiconductor) 이미지 센서, 레이저 파워 미터(laser power meter), 형광 센서 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 광학 센서(32)는 상기 DNA 증폭 산출물(product)을 정성 내지 정량적으로 분석하기 위한 이미지 센서 내지 형광 센서로 사용될 수 있다.
바람직하게는, 상기 바이오 디스크(100)의 몸체는 실리콘 웨이퍼, 아크릴, 폴리프로필렌, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA: polymethyl methacrylate), 고리형 올레핀 고분자(COC: cyclic olefin copolymer) 및 폴리카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로 형성될 수 있다. 그러나, 플라스틱이 경제적 이유, 가공의 용이성 때문에 바람직하다.
본원의 일 실시예에 따르면, DNA는 세균, 바이러스, 식물, 동물의 신체 일부(머리카락, 살점 등) 또는 그의 분비물(침, 소변 등), 혈액 또는 음식물 검체로부터 얻어진 디옥시리보 핵산 (deoxyribonucleic acid), RNA로부터 역전사(reverse transcription)에 의해 얻어진 cDNA(Complementary DNA) 샘플 중 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다..
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 추출 챔버(29a)와 DNA 증폭 챔버가 바이오 디스크상에 집적화되어 배치된 일 실시예이다.
도 2를 참조하면, 바이오 디스크(100)는 두 쌍의 구조가 마주보는 대칭적 구조로 배치한 일 실시 예로, 대칭적 구조 때문에 바이오 디스크(100)의 회전시 전체적인 무게 균형을 맞출 수 있어, 바이오 디스크(100)의 고속 회전시 진동과 소음을 최소화할 수 있다.
또한, 도 2의 (a)를 참조하면, 바이오 디스크(100)는 3개의 DNA 증폭 챔버(29b)가 배치 설계된 예시를 보인다. 이 경우 한 시료에 대해 3종 DNA 검사가 가능해진다.
바이오 디스크(100)의 몸체는 상부 기질(100a), 중간 기질(100b) 과 하부 기질(100c)로 구성될 수 있다. 이들 각각은 플라스틱 사출 성형 공정 동안 기질 표면에 유체가 흐를 수 있는 채널(11,13); 및 추출챔버(29a), DNA 증폭 챔버(29b), 잉여챔버(15), 밸브(21.22.23) 등을 형성하며, 상기 기질(100a, 100b, 100c)은 접착 테이프에 의해 서로 밀착 부착되어 하나의 바이오 디스크(100) 몸체로 이루어질 수 있다. 또한, DNA 증폭 챔버(29b)내의 온도를 측정하기 위해 적외선 방출량으로 온도값이 표현되는 적외선 방사판(24b)을 상기 DNA 증폭 챔버(29b)의 상부에 구비하여, 상기 적외선 방사판(24b)으로부터 표현된 적외선 방출량을 측정하기 위한 적외선 온도 센서(46b), 상기 추출챔버(29a) 및 DNA 증폭 챔버(29b)내에 저장될 뿐만 아니라, 레이저 빔 발생부(44)에서 발생된 열을 흡수하거나 흡수된 열을 전달을 위한 검정색 히팅 필름(30a, 30b)을 구비한 것을 특징으로 한다.
본원의 일 실시예에 따르면, 시료는 시료 주입구(28a)를 통해 상기 추출 챔버(29a) 내로 주입된다. 시료 주입구(28a)는 시료 주입시 주입 압력(주입 저항) 없이 시료를 원활히 주입하기 위한 배기구이다. 밸브1(22)은 상기 추출 챔버 챔버(29a)의 출구에 연결되고, 상기 추출 챔버(29a)의 가열 기간 동안 폐쇄되어 있다가, 추출 공정 완료 후 이웃한 DNA 증폭 챔버(29b)로 DNA을 보내기 위해 개방된다. 상기 밸브1(22)의 초기 폐쇄는 검정색 열가소성 수지 비닐에 의해 유공을 밀폐함으로써 이루어지고, 상기 밸브1(22)의 개방은 검정색 열가소성 수지 비닐을 레이저 빔 발생부(44)에 의해 가열하여 비닐에 구멍을 형성함으로써 개방이 이루어질 수 있다.
미터링 채널(11)은 추출 챔버(29a)에서 DNA 추출 후 원심분리를 통해 얻어진 DNA의 상층액만 상기 DNA 주입 채널(25)을 통해 DNA 증폭 챔버(29b)로 이송함으로써 DNA정제 공정을 수행할 수 있다.
도 2의 (b)에서 단면 f-f''는 추출 챔버(29a)에 대한 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2의 (c)에서 단면 b-b'는 DNA 증폭 챔버(29b)에 대한 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2의 (b)는 가열에 의해 추출 챔버(29a)내 세포파괴를 위해, 추출 챔버(29a)내에 숯가루(67, charcoal powder)를 구비한 일 실시예를 나타낸다.
이 경우 레이저 빔 발생부(44)에 의해 숯가루(67)가 가열되어 숯가루 주변의 세포들의 세포벽 가열되어 세포벽 파괴되고, 이후 바이오 디스크(100)의 회전에 따른 원심력에 의해, 세포파괴 후 발생한 세포 찌꺼기 및 숯가루(67)로부터 DNA을 분리한 후, 밸브1(22)의 개방과 동시에 미터링 채널(11)을 통해 상기 추출 챔버(29a)의 상층액만을 DNA 증폭 챔버(29b)로 이송함으로써 DNA 정제 공정을 수행할 수 있다.
도 2의 (b)에서 단면 f-f'는 상기 추출 챔버(29a) 에 대한 단면도로, 추출 챔버(29a)에서 세포 파괴 공정 온도가 섭씨 100도 근방으로 선택된 경우, 액체 시료의 끓는점이 100도 근방이기 때문에 숯가루 주위만 가열됨으로 아무리 가열해도 액체가 섭씨 100도 이상 올라갈 수 없기 때문에 별도의 온도센서 없이 레이저 가열만으로 세포파괴 공정을 수행 할 수 있다
또한, 추출 챔버(29a) 내에는 외부의 막대자석의 자력에 의해 움직이는 교반 자석(31)을 구비하여, 상기 막대자석이 회전 또는 움직임에 따라 상기 교반 자석(31)이 요동치게 함으로써 추출 챔버(29a) 내의 시료를 교반하여, 세포파괴 공정 동안 추출 챔버(29a) 내에 포함된 숯가루(67)를 시료와 잘 섞여 균질화되도록 하여 세포 파괴가 골고루 잘 이루어지도록 한다.
도 2의 (c)를 참조하면, DNA 주입 채널(25)은 추출 챔버(29a)에서 얻어진 DNA를 DNA 증폭 챔버(29b)에 주입하기 위해 상기 DNA 증폭 챔버(29b)와 연결된 통로를 제공할 수 있다.
또한, 잉여챔버(15)는 상기 DNA 증폭 챔버(29b)에 정량의 DNA 만을 저장키 위해, 정량을 초과하는 잉여분(excess)의 DNA를 저장할 수 있다.
또한, 밸브 2(22)는 상기 DNA 주입 채널(25)의 말단과 상기 잉여챔버(15)의 입구를 연결하할 수 있다.
또한, 밸브 3(14)은 상기 DNA 주입 채널(25)과 상기 DNA 증폭 챔버(29b)의 입구를 연결하할 수 있다.
또한, 검정색 히팅 필름(30b)은 상기 DNA 증폭 챔버(29b)내에 저장되며 레이저 빔 발생부(44)에서 발생된 열을 흡수하거나 흡수된 열을 전달할 수 있다.
또한, 적외선 방사판(24b)은 상기 DNA 증폭 챔버(29b)내부의 온도를 적외선 방출로 외부로 표출할 수 있다.
또한, 바이오 디스크(100)는 적외선 온도 센서(46a)를 포함할 수 있다.
도면부호 16은 상기 잉여챔버(15)의 배기구이다.
DNA 증폭공정을 시작하기 직전에 상기 초기 개방되어 있는 “밸브2(22)”와 상기 “밸브 3(25)”을 레이저 가열에 의해 검정색 열가소성 수지를 녹여 모두 폐쇄 완료한 후, 레이저 빔 발생부(44)에 의해 상기 검정색 히팅 필름(30b)을 가열하여 DNA 증폭공정을 진행한다.
상기 밸브 2(22)와 밸브3(25)의 초기 개방은 구멍이 뚫려 있는 검정색 열가소성 수지로 채널을 연결하는 유공을 폐쇄함으로써 이루어지고, 상기 “밸브2(2)”와 “밸브 3(25)”의 폐쇄는 레이저 빔 발생부(44)에 의해 상기 구멍이 뚫려 있는 검정색 열 가소성 수지를 용융시킴에 의해 상기 구멍을 녹여 폐쇄함으로써 이루어질 수 있다.
온도에 따라 적외선 방사판(24b)으로부터 방사되는 적외선량을 적외선 센서(46b)가 검출하는 것에 의해 DNA 증폭 챔버(29b) 내부의 온도를 실시간으로 파악할 수 있다.
상기 적외선 방사판은 열전도성이 높은 금속 및 adhesive QPCR(Quantitative Polymerase Chain Reaction) 테이프를 포함할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, 상기 adhesive QPCR 테이프는 polystyrene, polypropylene, polycarbonate, cyclo-olefins 같은 플라스틱 기질에 잘 부착되어 적외선 방사판으로써 유용하다. 특히, 상기 adhesive QPCR 테이프는 DNA 증폭 챔버(29b)에 상단에 부착시, DNA 증폭 챔버(29b)에서 발생하는 고온 압력에 견디어 내면서, DNA 증폭 챔버(29b)를 잘 밀봉시키기 때문에 적외선 방사판(24b)에 적용될 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 검정색 히팅 필름(30a, 30b)은 반타블랙 시트(Vantablack sheet), 검정색 금속판 내지 흑연시트(Graphite Sheet)를 포함할 수 있다. 상기 검정색 금속판은 열 전달률이 매우 높아 레이저 빔 발생부(44)에 의해 발생된 열이 상기 챔버 전체에 전달에 되어 챔버 내의 시료를 골고루 가열시킬 수 있다.
상기 반타블랙은 수직으로 정렬된 나노튜브의 배열로 구성되며, 튜브와 튜브 사이에서 거듭된 반사를 통해 들어온 빛의 빛 대부분이 흡수되어 나가지 못하도록 하는 것을 특징으로 한다. 이들 반타블랙은 직경1~2 nm의 탄소 나노튜브로 구성되며, 가시광선과 적외선 영역의 99.97%의 빛을 거의 모두 흡수한다. 일예로, 상기 검정색 히팅필름(30a, 30b)은 0.01~0.1mm 두께로 형성될 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 흑연(graphite)시트는 열 전도성이 매우 클 뿐만 아니라 자체가 검정색을 띄고 있어, 레이저 빔 발생부(44)로부터 열을 쉽게 흡수하여, 열이 챔버 전체에 전달에 되어 챔버 내의 시료를 골고루 가열시킨다.
본원의 일 실시예에 따르면, 레이저 빔 발생부(44)는 적외선 파장 영역의 빛을 발산하는 적외선 레이저를 포함할 수 있다. 적외선 파장은 검은색에 의해 가장 잘 흡수되는 특징을 갖는다.
따라서 적외선 파장 영역을 갖는 레이저 빔 발생부(44, 레이저 가열 장치)에 의해, 상기 검정색 히팅 필름(30a, 30b) 및 숯가루(67)를 쉽게 가열시킬수 있다.
본원의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 DNA 증폭 챔버(29b)는 DNA 증폭 공정 수행을 위해, dNTP를 비롯한 프라이머(Primer) 등 각종 효소(enzyme)들을 포함하는 버퍼 용액을 포함할 수 있다. 또한, DNA 증폭 챔버(29B)는 폴리머라아제(polymerase), 형광시약을 별도로 저장하기 위한 별도의 챔버를 포함할 수 있다.
본원의 다른 일 실시예에 따르면, DNA 증폭 공정은 PCR(Polymer Chain Reaction)의 써머 사이클(thermo cycle)을 반복적으로 수행함으로써 이루어지거나, 등온 증폭(isothermal amplification)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 PCR에 의한 DNA 증폭 공정은 denaturation(~95 oC), annealing(~50 oC), 그리고 extension (~72 oC)으로 구성되는 세 가지 온도 내지 선택된 두 가지 온도를 주기적으로 반복하여 수행하는 써머 사이클을 DNA 증폭 챔버 내에서 진행함으로써 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 등온증폭은 한가지의 특정온도(예를 들면 60oC)로 약 90분 동안 DNA 증폭 챔버를 가열함으로써 이루어질 수 있다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 바이오 디스크(100)를 구동하기 위한 구동제어부(14)의 일 실시예이다.
상기 구동 제어부(14)는 바이오 디스크(100)를 올려놓기 위한 턴 테이블(180), 상기 턴 테이블(180) 상의 바이오 디스크(100) 회전시키기 위한 모터부(36) 및 중앙 제어 장치(101)로 구성된다. 본 실시예에서는 모터부(36)의 모터로서 저소음 고속회전에 적당한 브러쉬리스 모터(brushless motor)가 선호되며, 회전 각도 조절이 가능한 스텝 모터가 더욱 선호된다. 도면 부호 211은 바이오 디스크(100)의 방사 방향의 이동을 허여하는 슬라이더이고, 스텝 모터(109)에 의해 상기 슬라이더(211)의 방사방향 이동이 제어된다.
도면 부호 350은 상기 구동제어부(14)를 지지하고 있는 몸체이다. 회로 기판(140)이 상기 몸체(350)에 이음 체결되어 있고, 회로 기판(140) 위에는 중앙 제어 장치(101)가 상기 회로 기판(140) 위에 배치 설계되어 있다. 상기 중앙 제어 장치(101)는 상기 바이오 디스크(100)의 회전 또는 정지를 위해 상기 모터부(36)를 제어하고, 광학 센서(32), 온도 센서(38), 레이저 빔 발생부(44)를 제어할 뿐만 아니라, 스텝 모터(109) 제어에 의해 슬라이더(211) 상에 설계 배치된 레이저 빔 발생부(44)의 방사 방향의 이동을 제어한다.
상기 슬라이더(211)는 스텝 모터(109) 축에 연결된 웜(worm) 기어 연결부(109a, 109b)에 의해, 스텝 모터(109)의 회전에 따라, 바이오 디스크(100)의 방사 방향(radial direction)으로 이동 제어된다.
또한, 상기 중앙 제어 장치(101)는 키패드부(39)를 제어하여 사용자에게 바이오 디스크(100)에 대한 사용자 인터페이스를 제공한다.
도면 부호 104는 공극(170)에 로딩된 바이오 디스크(100)의 압착 수단으로 턴 테이블(180)과의 자력 인력에 의해 압착하는 것으로 수직 이동을 허여하도록 설계되는 것이 바람직하다.
도면 부호 46b는 적외선 방사판(24b)으로부터 표현된 적외선 방출량을 측정하기 위한 적외선 온도 센서이다.
도면부호 33은 바이오 디스크(100)가 턴테이블(180)에 안착되었는지를 센싱하기 위한 착탈 센서이다.
도 4는 본 발명의 레이저 빔 네비게이터 (45)의 일실시예로, 레이저 빔 네비게이터 (45)는 초음파 프로브(10) 동작시 작동하며, 초음파 프로브(10)의 현 위치좌표를 실시간으로 제공한다.
이를 위해 레이저 빔 네비게이터(45)는 레이저 빔 발생부(44); 중간기질(100b)에 배치된 공기 챔버(120), 내부전반사기(Total internal reflector)(200) 와 광 채널(500); 및 비젼 센서(400)로 구성되며, 상기 레이저 빔 발생부(44)로부터 발생한 레이저 빔의 방향을 90도 방향을 꺾어서 초음파 프로브(10)의 상측 방향으로 레이저 빔(48)을 방출토록 하고, 이를 외부에 위치한 비젼센서(400)에 의해 인지함으로써 초음파 프로브(10)의 현 위치 좌표를 파악도록 하였다. 상기 비젼센서(400)는 상기 초음파 프로브(10)의 상측 방향으로 방출된 레이저 빔(48)의 관찰이 용이하도록 초음파 프로브(10)의 상측 방향에 배치할 수 있다. 상기 광 채널(500)은 중간기질(100b)에 레이저 빛이 잘 통과하도록 개구부 채널(channel)을 형성하여 구성될 수 있다.
상기 레이저 빔 발생부(44)로부터 레이저 빔은 상기 내부 전반사기(200)에서 전반사(Total reflection)되어 광 채널(500)에 입사되어 중간기질(100b)의 방사방향으로 진행하며, 상기 내부 전반사기(200)는 중간기질(100b)의 일면에 대해 기울어져 있는 경사면(121)을 구비하며, 전반사가 일어날 수 있는 어떠한 각도도 가능하나 발명의 일례에 따르면 45도 기울기를 가지는 경사면(121)인 것이 선호된다.
보다 상세하게, 전반사를 위해서는 레이저 빔 발생부(44)로부터 발생한 레이저 빔은 높은 굴절률을 가지는 매질로부터 보다 낮은 굴절률을 가지는 매질로 이동해야 하며, 입사각은 임계각보다 커야 한다. 따라서, 본 발명의 일례로써 굴절률이 1.58인 폴리카보네이트 재료인 중간기질(100b)으로부터 굴절률이 1인 공기로 레이저 빔을 입사시켰다.
상기 내부 전반사기(200)는 공기 챔버(120)와 중간기질(100b)에 의해 형성된 경사면(121)에 의해 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 내부 전반사기 (200)에서 반사된 레이저 빔은 광 채널(500) 통과하고, 이후 외부로 방출된 레이저 빔(48)을 비젼 센서(400)가 감지함으로써, 초음파 프로브(10)의 현 위치 좌표를 알 수 있다.
즉, 상기의 공기 챔버(120), 내부전반사기(200) 와 광 채널(500)들은 중간기질(100b)상에서 물리적으로 연결 배치되어 레이저 빔 이동경로 수단을 제공한다.
상기 레이저 빔 이동경로 수단에 의해 외부로 노출된 레이저 빔(48)을 비젼센서(400)가 인식하여, 상기 초음파 프로브(10)의 이동에 따른 초음파 프로브의 현 위치 좌표를 실시간으로 파악하게 된다.
레이저 빔 발생부(44)는 초음파 프로브(10)와 물리적으로 연결된 몸체(600) 내부에 있고, 비젼 센서(400)는 상기 레이저 빔 발생부(44)의 원점에서 방출된 레이저 빔(48)을 감지함으로써 초음파 프로브(10)의 현 위치 좌표를 실시간으로 파악할 수 있다.
본 발명에서, 비젼 센서(400)는 2차원 이미지 센서가 선호된다.
도면 부호 700은 광학 렌즈로 상기 레이저 빔 발생부(44) 와 상기 내부 전반사기(200) 사이에 위치하며, 레이저 빔 발생부(44)의 빛을 상기 내부 전반사기(200)에 초점을 맞추도록 한다.
또한, 본 발명의 레이저 빔 네비게이터 (45)의 올바른 동작을 위해, 초음파 프로브(10)의 동작시작 시점에서, 상기 바이오 디스크(100)를 모터부(36)에 의해 필요량만큼 회전시켜, 사전에 레이저 빔 발생부(44)에 의해 발생된 레이저 빔과 내부전반사기(200)간의 광학 정렬이 이루어지도록 하는 것이 선호된다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치를 이용한 원격 의료 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
단계 S501에서, 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치(600)는 환자가 초음파 프로브(10)를 사용하여 자가진단하는 동안 얻어진 초음파 이미지와 DNA 검사 결과를 원격으로 의사의 모니터(204)에 전송하기 위한 통신 서버(203) 및 통신 네트워크(202)를 구비하여, 상기 초음파 프로브(10)에 의해 얻어진 초음파 이미지 정보와 상기 바이오 디스크(100)에 의한 DNA 검사 결과를 모바일 기기(40)로 송신할 수 있다.
단계 S502에서, 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치(600)는 상기 모바일 기기(40)가 상기 초음파 프로브(10) 및 바이오 디스크(100)로부터 획득된 환자의 초음파 이미지와 DNA 검사 결과를 가지고 딥런닝 학습된 인공 신경망에 사용하여, 환자의 질병 유무와 질병의 위험도를 자동으로 분석 판별할 수 있다.
단계 S503에서, 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치(600)는 상기 모바일 기기(40)가 초음파 이미지 및 DNA 검사 결과에 대한 자동 분석 결과를 인터넷망을 통해 환자의 모바일 기기 및 담당 의사 모바일 기기로 상기 자동 분석 결과를 제공할 수 있다.
단계 S504에서, 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치(600)는 상기 통신 네트워크(202)를 통해 상기 담당 의사 모바일 기기와 환자의 모바일 기기를 원격으로 연결할 수 있다.
단계 S505에서, 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치(600)는 상기 통신 네트워크(202)를 통해 의사가 환자의 모바일 기기(40)의 제어권을 확보할 수 있다.
단계 S506에서, 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치(600)는 의사(201)가 상기 모니터(204)상의 환자에 대한 초음파 이미지(60) 정보를 실시간으로 관찰하면서 환자의 자가진단을 도와주는 단계를 포함할 수 있다.
의사(201)가 상기 모니터(204)상의 정보를 실시간 확인하면서 직접 환자에게 초음파 프로브(10)와 바이오 디스크(100) 사용법을 상기 통신 네트워크(202)를 통해 음성 및 모바일 기기(40)의 제어권 확보를 통해 지시할 수 있어, 마치 환자 옆에 의사가 있는 것처럼 환자의 자가진단을 도와 줄 수 있다.
600: 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치
10: 초음파 프로브
12: 빔 포머
13: 스캔 변환부
14: 구동 제어부
20: 데이터 송신부
32: 광학 센서
33: 착탈 센서
36: 모터부
38: 온도센서
39: 키패드부
40: 모바일 기기
44: 레이저 빔 발생부

Claims (6)

  1. 초음파 신호와 전기신호를 상호 변환하도록 동작하는 복수의 변환소자(transducer element)를 포함하여, 초음파 신호를 피검체에 송신하고 피검체로부터 반사되는 에코신호를 수신함으로써, 환자의 환부로부터 초음파 이미지를 획득하는 초음파 프로브;
    상기 초음파 프로브로부터 제공되는 수신신호를 아날로그/디지털 변환한 후 각 변환소자의 위치 및 집속점을 고려하여 시간 지연시키고 시간 지연된 디지털 신호를 합산하여 프레임 데이터를 생성하는 빔 포머;
    상기 프레임 데이터가 화면에 표시될 수 있도록 스캔 변환을 수행하여 초음파 이미지를 생성하는 스캔 변환부;
    다층의 기질로 몸체가 구성되며, 상기 몸체 내에 샘플 주입구, 샘플로부터 분석에 필요한 DNA를 추출하기 위한 추출 챔버(chamber), DNA 증폭을 허여하는 DNA 증폭 챔버, 상기 추출 챔버 및 DNA 증폭 챔버 사이에 유체가 흐를 수 있는 유로 (channel), 상기 유로를 연결시키는 유공 및 상기 유공을 개폐시키기 위한 밸브(valve)를 포함하는 바이오 디스크;
    상기 바이오 디스크 및 스캔 변환부의 구동을 제어하기 위한 구동 제어부;
    상기 DNA 증폭 챔버의 증폭 산출물의 분석 결과를 센싱(sensing)하기 위한 광학 센서;
    레이저 빔 가열에 의해 상기 DNA 증폭 챔버를 가열하여 DNA을 증폭하거나 상기 밸브의 개방과 폐쇄시키기 위한 레이저 빔 발생부;
    상기 바이오 디스크를 회전하여 원심력에 의해 유체를 이동시키거나 시료의 원심분리를 위한 원심력을 발생시키기 위한 모터부;
    상기 바이오 디스크가 턴테이블에 안착되었는지를 센싱하기 위한 착탈 센서;
    상기 DNA 증폭 챔버의 온도를 측정하기 위한 적외선 온도 센서;
    상기 초음파 프로브 및 바이오 디스크의 동작을 명령하기 위한 복수의 버튼을 구비한 키패드부;
    기질상에 공기 챔버, 내부전반사기(Total internal reflector)와 광 채널의 물리적 연결에 의해 형성되고 상기 레이저 빔 발생부로부터의 레이저 빔의 이동경로를 제공하는 레이저 빔 이동경로 수단,
    상기 레이저 빔 이동경로 수단에 의해 외부로 노출된 레이저 빔을 인식하는 비젼센서를 구비하여, 상기 초음파 프로브의 이동에 따른 초음파 프로브의 현 위치 좌표를 실시간으로 파악하는 레이저 빔 네비게이터;
    상기 초음파 프로브에 의해 얻어진 초음파 이미지 정보와 상기 바이오 디스크에 의한 DNA 검사 결과를 외부로 송신하기 위한 데이터 송신부;
    상기 초음파 프로브 및 바이오 디스크의 동작 온오프(on/off) 제어 및 의사와의 원격진단을 수행하는 사용자 인터페이스; 및
    학습용 초음파 사진 및 학습용 DNA 증폭 결과물들에 의해 사전에 딥런닝 학습된 인공 신경망, 및 상기 데이터 송신부로부터 수신한 상기 초음파 이미지 및 DNA 검사 결과를 디스플레이하기 위한 디스플레이 패널을 포함하는 모바일 기기를 포함하되,
    상기 초음파 프로브 및 바이오 디스크로부터 획득된 환자의 초음파 이미지와 DNA 검사 결과를 가지고 상기 딥런닝 학습된 인공 신경망에 사용하여, 환자의 질병 유무와 질병의 위험도를 자동으로 판별하는 것을 특징으로 하는 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 DNA 증폭 챔버는 DNA 증폭 챔버내의 온도를 적외선 방출량으로 온도값이 표현되는 적외선 방사판을 포함하는 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 추출 챔버 및 DNA 증폭 챔버내에 구비되고, 상기 레이저 빔 발생부에서 발생된 열을 흡수하거나 흡수된 열을 전달하기 위한 검정색 히팅 필름을 더 포함하는, 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밸브의 개폐는 검정색 열가소성 수지를 유공에 구비되고, 상기 레이저 빔 발생부에 의해 상기 검정색 열가소성 수지상에 구멍을 형성하거나 상기 검정색 열가소성 수지상의 구멍을 녹여 막음으로써, 이루어지는 것인, 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 추출 챔버는 세포파괴를 위해, 추출 챔버내에 숯가루를 더 포함하는 초음파 진단 및 DNA 검사 일체형 AI 자가 건강 관리 장치.
  6. 삭제
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