KR20090088088A - 바이오 디스크 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 바이오 디스크는 진단 물질을 주입하기 위한 채널을 포함하는 채널층, 데이터가 기록되는 기록층, 및 채널층과 기록층에 조사되는 광을 반사시키는 반사층을 포함한다.

바이오디스크, 랩온어디스크, 랩온어칩, 픽업, 반사층, 기록층

Description

바이오 디스크{BIO-DISC}

본 발명은 바이오 디스크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 드라이브 기기를 이용한 바이오 디스크에 관한 것이다.

혈액 등의 체액에 대한 분석은 질병의 진단에 있어서 중요하다. 일반적으로 진단 분석(diagnostic assay)은 숙련된 기술자들에 의해 복잡한 장비를 사용하여 수행되었다. 이러한 진단 분석은 대체로 장시간과 높은 비용이 소요된다. 따라서 보다 빠르고 간편한 진단 방법에 대한 요구가 존재하며, 이에 대한 다양한 진단 방법이 제안되고 있다.

이중 광 바이오 디스크(Optical Bio-Disc) 즉, 랩 온 어 디스크(lab on a disc, LOD)는 다양한 형태의 생화학 분석을 수행할 수 있는 방법으로 알려져 있다. 광 바이오 디스크는 광 기록재생장치의 광원을 이용하여 디스크 표면에서 발생하는 생화학 반응을 검출한다. 이러한 반응은 디스크 내부에 존재하는 작은 크기의 진단 채널 또는 진단 챔버에서 발생한다.

한편, 일반적인 광 디스크에 기록된 데이터 정보를 읽어내기 위해 광 드라이브는 광 픽업(optical pickup)을 이용하여 레이저를 기록층에 조사하고, 기록층 위 에 존재하는 반사층에 의해 반사된 레이저를 이용하여 데이터를 판독한다.

그러나 현재 연구되거나 사용되고 있는 바이오 디스크에는 반사층이 존재하지 않아 기존의 광 드라이브에 의해 데이터가 판독될 수 없다. 따라서 현재의 바이오 디스크는 진단을 위한 데이터를 기록하고 이를 활용하여 진단 분석을 수행하는 것이 어렵다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 진단을 위한 데이터를 기록하고 이를 활용하여 진단분석을 수행할 수 있는 바이오 디스크를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 바이오 디스크는 진단 물질을 주입하기 위한 채널을 포함하는 채널층, 데이터가 기록되는 기록층, 및 채널층과 기록층에 조사되는 광을 반사시키는 반사층을 포함한다.

광이 조사되는 방향으로부터 채널층, 기록층 및 반사층의 순서로 배열될 수 있다. 이때, 반사층은 Cu 또는 Ag를 주성분으로 하여 형성될 수 있다.

또한, 광이 조사되는 방향으로부터 기록층, 채널층 및 반사층의 순서로 배열될 수 있다. 이때, 바이오 디스크는 반사층의 위에 위치하는 기판, 및 기록층의 아래에 위치하는 커버층을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 반사층은 Al 또는 Ag를 을 주성분으로 하여 형성될 수 있다.

진단 물질의 분석을 위한 진단정보가 기록층에 기록될 수 있다. 진단정보는 워블(wobble) 또는 랜드 프리 피트(land pre-pit, LPP)를 이용하여 기록층에 기록될 수 있다. 진단정보는 진단 프로세스의 동작을 수행하기 위한 진단 프로세스 정보, 및 바이오 디스크에 저장된 진단 채널의 위치정보를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 바이오 디스크는 기존의 광 드라이브 시스템을 이용하여 바이오 디스크의 진단채널을 판독할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 바이오 디스크에 바이오 디스크에 정보를 저장하여 기존의 광 드라이브 시스템에서 활용할 수 있다. 또한, 바이오 디스크를 정밀하게 제어 할 수 있는 효과를 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 한다.

이하의 실시예에서 동일하거나 유사한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하였다. 또한, 본 명세서에서 하나의 층이 다른 층에 "위에" 또는 "아래"있다는 것은 바로 위에 또는 바로 아래 있는 경우뿐 아니라 층 사이에 다른 층이 존재하는 경우도 포함한다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오 디스크의 사시도 및 평면도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오 디스크의 부분 단면도이다. 이하에서 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오 디스크의 구성을 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 바이오 디스크의 특정한 영역(N)에는 진단 물질을 주입하기 위한 진단채널(10)이 구비된다. 도 1 및 도 2에 도시된 진단채널(10)의 형상 및 개수는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오 디스크는 광이 조사되는 방향을 따라 진단채널(10)이 구비되는 채널층(100)과, 채널층(100) 위에 형성되는 기록층(200) 및 기록층(200) 위에 형성되는 반사층(300)을 포함한다.

본 실시예에 따른 바이오 디스크는 CD(compact disc) 시스템에서 사용이 가능한 구조를 갖는다. 즉, 본 실시예에 따른 바이오 디스크는 기존의 종래 CD와 같이 디스크 상단에 기록층(200)과, 반사층(300)이 위치하며, 기존의 종래 CD 디스크의 기판 부분에 진단채널(10)이 위치한다.

본 실시예에 따른 바이오 디스크에서, 광 드라이브에 구비되는 픽업이 바이오 디스크 진단채널(10)이 없는 영역(M)에 레이저를 조사하면 반사층(300)에서 반사되는 레이저의 경로 상에 진단채널(10)이 존재하지 않으므로 반사된 레이저는 기 록층(200)의 영향만을 받게 된다. 따라서 광 드라이브는 기록층(200)에 저장 되어있는 데이터를 판독 할 수 있다.

한편, 픽업이 진단채널(10)이 있는 영역(N)에 레이저를 조사하면 반사층(300)에서 반사되는 레이저의 경로 상에 진단채널(10)이 존재하므로 반사되는 레이저는 기록층(200)뿐만 아니라 진단채널(10)의 영향도 받게 된다. 반사된 레이저에서 기록층(200)에 의한 영향을 제거하면, 진단채널(10)에 의한 영향만을 추출할 수 있고 이를 이용하여 진단채널(10)을 판독할 수 있다.

기록층(200)에는 진단 물질의 분석을 위한 진단 프로세스 정보와 진단채널(10)의 위치정보가 기록된다. 이러한 위치정보와 진단 프로세스 정보는 광센서 또는 광 픽업을 이용하여 검출될 수 있다. 이때, 진단 프로세스 정보와 채널의 위치정보는 디스크의 워블(wobble) 신호 또는 랜드 프리 피트(land pre-pit, LPP)로 기록될 수 있다. 그러나 물리적으로 워블 이나 LPP 신호가 아닌 다른 종류의 약속된 신호를 이용하여 각 정보를 기록할 수도 있다.

한편, 기존의 광 드라이브 시스템에서 바이오 디스크를 판독하기 위해서는 픽업의 감도(sensitivity)를 높이는 것이 필요한데 이를 위해서는 반사율이 높은 재료를 반사층(300)으로 사용해야 한다. 반사층(300)의 재료들은 입사되는 빛의 파장에 따라 반사율이 달라지는 특성을 가지고 있다. 따라서 각각의 바이오 디스크 판독에 사용되는 빛의 파장에 따라 반사층(300)의 재료를 다르게 하여 반사율을 최대화함으로써 시스템의 판독 성능을 높일 수 있다.

도 4는 입사되는 광의 파장에 따른 반사층으로 사용 가능한 재료들의 반사도 의 변화를 나타낸다. 진단채널의 종류에 따라 디스크의 반사율이 낮아질 수 있기 때문에 반사율이 높은 좋은 성능의 디스크 구조를 만들기 위해서는 파장에 따른 반사율과 가격이 고려된 적절한 재료의 선택이 중요하다. 도 4에서 보는 바와 같이, 본 실시예의 CD 타입의 바이오 디스크에서는 Cu나 Ag 등을 사용하여 높은 반사율을 실현할 수 있다. 또한, 650nm의 파장을 사용하는 DVD 타입은 Ag 또는 Cu를 사용할 수 있다. 이러한 재료의 선택은 진단채널의 종류나 사용되는 파장에 따라 달라지므로 최적의 반사율을 가지는 반사층 재료의 선택이 중요하다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 디스크를 이용한 진단방법을 상세하게 설명한다. 먼저, 혈액 또는 다른 체액과 같은 진단 물질을 바이오 디스크의 채널에 주입하고, 바이오 디스크를 진단장치에 삽입한다. 다음으로, 진단장치에 구비된 픽업은 바이오 디스크에 기록된 진단 프로세스 정보와 채널 위치정보를 포함하는 진단정보를 읽는다.

도 5는 진단정보의 일례를 나타낸다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 진단정보는 진단채널(10)에 대한 위치정보와 진단 프로세스에 대한 정보를 포함한다. 진단채널(10)에 대한 위치정보와 진단 프로세스 정보를 이용하여 해당 바이오 디스크에 대하여 일련의 진단 프로세스를 수행할 수 있다. 따라서 바이오 디스크에 기록된 정보만으로 다른 어플리케이션(application)의 도움 없이 진단을 수행할 수 있다.

도 5는 진단정보의 예를 나타낸 것으로, 이러한 진단정보의 형식은 도 5와 다르게 표현될 수 있다.

도 6은 채널의 위치정보의 일례를 나타낸다. 바이오 디스크 위의 진단채 널(10)을 찾기 위해서는 래디얼(radial)과 탄젠셜(tangential) 방향의 위치 제어가 필요하다. 따라서 도 6에 도시한 바와 같이, 채널의 위치정보는 진단채널(10)의 존재 여부를 나타내는 정보와 바이오 디스크 상에서 진단채널(10)의 X, Y 좌표 정보를 포함한다.

도 7 내지 도 9는 진단 프로세스 정보의 예를 나타낸다. 도 7은 채널의 진단 종류에 대한 정보를 나타내고, 도 8과 도 9는 채널의 진단 프로세스를 수행하기 위한 동작을 나타낸다.

도 7 내지 도 9에 대한 정보를 이용하여 진단 물질의 분석을 위한 일련의 프로세스를 수행한다. 즉, 도 7의 정보를 통해 진단의 종류와 버전을 판단하면, 이에 따라 진단 프로세스를 수행하기 위한 동작이 결정된다.

즉, 도 9에 예시한 바와 같이, 스핀들 모터를 구동하여 디스크를 회전시키고, 스테핑 모터를 구동하여 픽업의 이동을 수행하며, 진단 결과를 검출하는 일련의 동작을 수행한다.

이때, 진단 결과를 검출하기 위해 픽업에서 출력되는 레이저를 진단채널(10)에 주입된 진단 물질에 조사하여 열을 가하거나 진단 물질의 광 흡수율이나 반사율을 측정할 수 있다.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이오 디스크의 단면도이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 바이오 디스크는 커버층, 기록층(200), 채널층(100), 반사층(300) 및 기판을 포함한다.

즉, 본 실시예에 따른 바이오 디스크는 기존의 블루레이 디스크(blu-ray disc, BD) 시스템에서 사용이 가능한 구조를 갖는다. 그러나 기존의 BD 디스크는 기록층(200) 바로 위에 반사층(300)이 위치하지만 본 실시예에 따른 바이오 디스크는 반사층(300)이 진단채널(10) 위에 위치하게 된다.

광 드라이브에 구비되는 픽업이 기록층(200)에 저장되어 있는 데이터를 판독하기 위해 바이오 디스크에 레이저를 조사 할 때, 기록층(200)은 진단채널(10)의 영향을 받지 않는다. 따라서 기록층(200)의 저장되어있는 데이터를 이용할 때 픽업이 연속적으로 데이터를 읽을 수 있게 된다.

픽업이 진단채널(10)이 있는 영역에 레이저를 조사하면 반사되는 레이저는 진단채널(10)뿐만 아니라 기록층(200)의 영향도 받게 된다. 이 반사된 레이저에서 기록층(200)에 의한 영향을 제거하면, 진단채널(10)에 의한 영향만을 추출할 수 있고 이를 이용하여 진단채널(10)을 판독할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 바이오 디스크와 같이 450nm의 파장을 쓰는 BD나 HD-DVD 타입 바이오 디스크의 경우에는 반사층(300)의 재료로 Al 또는 Ag을 사용하는 것이 바람직하다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 바이오 디스크를 이용한 진단장치를 나타낸 블록도이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 진단장치는 픽업(20), 스태핑 모터(stepping motor, 22), 스태핑 모터 구동부(24), 스핀들 모터(spindle motor, 26), 스핀들 모터 구동부(28) 및 제어부(30)를 포함한다.

픽업(20)은 바이오 디스크(600)로부터 채널 위치정보 및 진단 프로세스 정보를 읽어내고, 이를 제어부(30)에 전송한다. 또한, 픽업(20)은 진단 물질에 레이저 를 조사하여 열을 가하거나, 진단 물질의 광 흡수율 또는 반사율 등을 측정하여 생화학 반응의 결과를 검출한다.

제어부(30)는 채널 위치정보 및 진단 프로세스 정보에 따라 스태핑 모터(22) 및 스핀들 모터(26)의 구동을 위한 신호를 생성하여 이를 각각 스태핑 모터 구동부(24) 및 스핀들 모터 구동부(28)로 출력한다.

스태핑 모터 구동부(24) 및 스핀들 모터 구동부(28)는 이러한 신호에 근거하여 스태핑 모터(22) 및 스핀들 모터(26)를 구동하여, 픽업(20)의 위치를 정밀 제어하고, 바이오 디스크(600)를 회전시킨다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오 디스크의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오 디스크의 평면도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오 디스크의 부분 단면도이다.

도 4는 반사층 재료들의 파장에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.

도 5는 진단정보의 예를 나타낸 표이다.

도 6은 채널 위치정보의 예를 나타낸 개략도이다.

도 7은 진단 종류 정보의 예를 나타낸 개략도이다.

도 8은 진단 프로세스를 위한 동작 정보의 예를 나타낸 개략도이다.

도 9는 진단 프로세스를 위한 동작의 일례를 나타낸 개략도이다.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이오 디스크의 부분 단면도이다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 바이오 디스크를 이용한 진단장치의 블록도이다.

Claims (9)

1. 진단 물질을 주입하기 위한 채널을 포함하는 채널층;

   데이터가 기록되는 기록층; 및

   상기 채널층과 상기 기록층에 조사되는 광을 반사시키는 반사층

   을 포함하는 바이오 디스크.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 광이 조사되는 방향으로부터 상기 채널층, 상기 기록층 및 상기 반사층의 순서로 배열되는 바이오 디스크.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 반사층은 Cu 또는 Ag를 주성분으로 하여 형성되는 바이오 디스크.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 광이 조사되는 방향으로부터 상기 기록층, 상기 채널층 및 상기 반사층의 순서로 배열되는 바이오 디스크.
5. 제4 항에 있어서,

   상기 반사층의 위에 위치하는 기판; 및

   상기 기록층의 아래에 위치하는 커버층

   을 더 포함하는 바이오 디스크.
6. 제4 항에 있어서,

   상기 반사층은 Al 또는 Ag를 을 주성분으로 하여 형성되는 바이오 디스크.
7. 제1 항에 있어서,

   상기 진단 물질의 분석을 위한 진단정보가 상기 기록층에 기록되는 바이오 디스크.
8. 제7 항에 있어서,

   상기 진단정보는 워블(wobble) 또는 랜드 프리 피트(land pre-pit, LPP)를 이용하여 상기 기록층에 기록되는 바이오 디스크.
9. 제7 항에 있어서,

   상기 진단정보는,

   진단 프로세스의 동작을 수행하기 위한 진단 프로세스 정보; 및

   상기 바이오 디스크에 저장된 진단 채널의 위치정보

   를 포함하는 바이오 디스크.

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