KR20090106916A - 바이오 디스크, 이를 이용한 진단방법 및 진단장치 - Google Patents
바이오 디스크, 이를 이용한 진단방법 및 진단장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 따른 바이오 디스크는 복수의 진단채널을 갖으며, 상기 복수의 진단채널 중 기준채널을 지시하는 기준영역을 포함하는 채널층과; 상기 채널층에 조사되는 광을 반사시키는 반사층을 포함한다.
바이오디스크, 랩온어디스크, 랩온어칩, 반사층, 기록층
Description
본 발명은 바이오 디스크, 이를 이용한 진단방법 및 진단장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 드라이브 기기를 이용한 바이오 디스크, 이를 이용한 진단방법 및 진단장치에 관한 것이다.
혈액 등의 체액에 대한 분석은 질병의 진단에 있어서 중요하다. 일반적으로 진단 분석(diagnostic assay)은 숙련된 기술자들에 의해 복잡 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 위에 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. 또한, 현재 사용되고 있는 바이오 디스크는 회전 속도가 빨라서 정밀하게 픽업의 위치를 제어하기 어렵다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 진단을 위한 데이터를 기록하고 이를 활용하여 진단분석을 수행할 수 있으며, 정밀하게 픽업의 위치를 판단 및 제어를 할 수 있는 바이오 디스크, 이를 이용한 진단방법 및 진단장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 바이오 디스크는 복수의 진단채널을 갖으며, 상기 복수의 진단채널 중 기준채널을 지시하는 기준영역을 포함하는 채널층과; 상기 채널층에 조사되는 광을 반사시키는 반사층을 포함한다. 그리고, 바이오 디스크는 데이터가 기록되는 기록층을 더 포함한다.
여기서, 상기 기준영역은 상기 기준채널을 기준으로 상기 바이오 디스크의 회전방향으로 소정 거리만큼 이격되어 있다.
한편, 상기 기준영역은 상기 기준영역을 제외한 상기 채널층의 구성물질과 반사율이 다른 물질을 포함할 수 있다. 또는, 상기 기준영역은 바코드를 포함하거나, 소정 모양의 홈과 돌기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 기록층은 진단 물질의 분석을 위한 진단정보가 기록되고, 상기 진단정보는 워블(wobble) 또는 랜드 프리 피트(land pre-pit, LPP)를 이용하여 기록된다.
또한, 상기 기록층은 상기 진단채널의 위치정보가 기록되는 위치정보 영역을 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 바이오 디스크의 진단장치는, 복수의 진단채널을 포함하는 바이오 디스크에 기록되어 있으며, 상기 진단채널 중 기준채널을 지시하는 기준정보를 읽는 검출부와; 상기 검출부에서 읽어낸 상기 기준정보에 근거하여 진단장치를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 검출부가 상기 기준정보를 읽으면 상기 검출부를 상기 바이오 디스크의 지름방향으로 기설정된 거리만큼 이동시킨다.
그리고, 상기 제어부는 상기 기준정보에 기초하여 복수의 진단채널의 순서를 판단한다.
한편, 상기 검출부는 상기 바이오 디스크로부터 상기 진단채널에 대한 위치정보를 더 읽고, 상기 제어부는 상기 위치정보에 기초하여 상기 검출부의 위치를 판단한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 복수의 진단채널을 포함하는 바이오 디스크를 이용한 진단방법은, 상기 진단채널 중 기준채널을 지시하는 기준정보를 읽는 단계와; 상기 기준정보에 기초하여 상기 기준채널을 포함하는 상기 진단채널들에 주입된 진단 물질의 분석을 위한 동작을 수행하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 진단 물질의 분석을 위한 동작을 수행하는 단계는, 상기 기준채널에 주입된 진단물질의 분석을 위한 동작을 수행하는 단계부터 시작할 수 있다.
본 발명에 따른 바이오 디스크, 이를 이용한 진단방법 및 진단장치는 기존의 광 드라이브 시스템을 이용하여 바이오 디스크의 진단채널을 판독할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 바이오 디스크, 이를 이용한 진단방법 및 진단장치에 바이오 디스크에 정보를 저장하여 기존의 광 드라이브 시스템에서 활용할 수 있다. 또한, 바이오 디스크를 정밀하게 제어할 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 층의 "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 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(10a, 10b, 10c, 10d)이 구비된다. 도 1 및 도 2에 도시된 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d)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(10a, 10b, 10c, 10d)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) 시스템은 물론 DVD(Digital Versatile Disc), HD-DVD 및 BD(Blu Disc) 등에서 사용이 가능한 구조를 갖는다. 즉, 본 실시예에 따른 바이오 디스크는 기존의 광 디스크같이 디스크 상단에 기록층(200)과, 반사층(300)이 위치하며, 기존의 종래 디스크의 기판 부분에 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d)이 위치한다. 여기서, 본 발명에 따른 바이오 디스크가 채널층(100), 기록층(200), 반사층(300)의 순서로 배열되어 있으나, 여기서 기록층(200) 및 채널층(100)의 순서는 바뀔 수 있으며, 기록층(200)이 복수개 마련될 수도 있다.
본 실시예에 따른 바이오 디스크에서, 광 드라이브에 구비되는 픽업(20)이 바이오 디스크 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d)이 없는 영역(M)에 레이저를 조사하면 반사층(300)에서 반사되는 레이저의 경로 상에 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d)이 존재하지 않으므로 반사된 레이저는 기록층(200)의 영향만을 받게 된다. 따라서 광 드라이브는 기록층(200)에 저장 되어있는 데이터를 판독 할 수 있다.
한편, 픽업(20)이 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d)이 있는 영역(N)에 레이저를 조사하면 반사층(300)에서 반사되는 레이저의 경로 상에 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d)이 존재하므로 반사되는 레이저는 기록층(200)뿐만 아니라 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d)의 영향도 받게 된다. 반사된 레이저에서 기록층(200)에 의한 영향을 제거하면, 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d)에 의한 영향만을 추출할 수 있고 이를 이용하여 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d)을 판독할 수 있다.
기록층(200)에는 진단 물질의 분석을 위한 진단 프로세스 정보와 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d)의 위치정보가 기록된다. 이러한 위치정보와 진단 프로세스 정보는 광센서(32) 또는 광 픽업(20)을 이용하여 검출될 수 있다. 이때, 진단 프로세스 정보와 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d)의 위치정보는 디스크의 워 블(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. 여기서, 제어부(30)는 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d)의 위치정보에 기초하여 픽업의 위치를 판단할 수 있으며, 위치정보에 대응하여 진단채널에서 검출한 신호를 저장할 수도 있다.
한편, 기존의 광 드라이브 시스템에서 바이오 디스크를 판독하기 위해서는 픽업(20)의 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.
또한, 본 발명에 따른 바이오 디스크는 채널층(100)에 기준영역(15)을 포함하여, 복수의 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d) 중 기준이 되는 기준채널(10a)을 지시한다. 즉, 기준영역(15)은 기준채널(10a)을 기준으로 바이오 디스크의 회전방향(A)으로 소정 거리만큼 이격되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 기준영역(15)은 기준영역(15)을 제외한 채널층(100)과 다른 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 은박지 등 다른 영역과 반사율이 다른 물질을 포함할 수 있으며, 또는 소정의 정보를 기록할 수 있는 바코드 등을 포함할 수도 있다. 또는 기준영역(15)은 소정 모양의 홈 또는 돌기를 포함하여, 픽업(20)에 의하여 읽혀졌을 때, 제어부(30)가 다른 영역과 구별할 수 있는 모양을 가질 수도 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 픽업(20)으로부터의 광이 바이오 디스크 상에서 이동하는 경로를 도시하였다.
제어부(30)가 후술할 스핀들 모터를 구동시켜서 바이오 디스크가 A방향으로 회전시키면, 바이오 디스크를 읽기 위한 픽업(20)은 B방향으로 이동하게 된다. 이에, 픽업(20)은 이동시 기준영역(15)을 지나친 후 기준채널(10a)에 도달하게 된다. 이에, 후술할 드라이브의 제어부(30)는 기준영역(15)을 지나치고 처음 도달한 진단채널(10a)이 기준채널(10a)이라고 인식하고, 기준채널(10a)부터 순차적으로 두번째, 세번째 진단채널들(10b, 10c, 10d)을 인식할 수 있다. 즉, 기준영역(15)에 기초하여 제어부(30)는 각 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d)이 몇번째 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d)인지 판단할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따라, 도 4에 따른 바이오 디스크를 구동하는 드라이브는 후술할 제어부(30)가 기준영역(15)을 기준으로 바이오 디스크가 일 회전했다고 판단되면, 픽업(20)을 소정거리 (D)만큼 바이오 디스크의 지름방향으로 이동시킨다. 즉, 제어부(30)는 픽업(20)이 기준영역(15)을 지난다고 판단되면, 픽업(20)을 이동시키도록 후술할 스태핑 모터를 제어할 수 있다. 일반적으로 바이오 디스크를 포함하는 광 디스크는 매우 빠른 속도로 회전하므로, 제어부(30)가 정밀하게 바이오 디스크 상의 픽업(20)의 위치를 판단하고 제어하기 어렵다. 그러나, 본 발명에 따른 제어부(30)는 기준영역(15)이 도달했는지 여부로 바이오 디스크가 일회전했는지 여부를 용이하게 판단할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 제어부(30)는 기준영역(15)에서 픽업(20)을 이동시키도록 스태핑 모터를 제어함으로써, 픽 업(20)은 동일한 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d)에서 x위치와 y위치에 해당하는 정보를 읽을 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따라, 도 5에 따른 바이오 디스크를 구동하는 드라이브의 제어부(30)는 스태핑모터를 제어하여 바이오 디스크가 일회전할 동안 서서히 픽업(20)을 바이오 디스크의 지름방향으로 이동시킬 수도 있다.
제어부(30)는 픽업(20)을 통해 도 6에 도시된 바와 같은 신호를 얻을 수 있다. 즉, 픽업(20)이 도 4에 도시된 바와 같이 이동하는 경우, 바이오 디스크의 반사층(300)을 통해 픽업(20)에 입사된 광에 의한 신호를 시간에 따라 도시한 그래프이다. 즉, 픽업(20)이 기준영역(15)을 지난 후, 기준채널(10a)의 x지점을 지나게 되고, 다른 진단채널(10b, 10c, 10d)에서도 도시되지 않은 x에 대응하는 지점을 지나게 된다. 이 후, 바이오 디스크를 일회전하여 다시 기준영역(15)을 지나게 되면, 스태핑모터는 픽업(20)을 소정거리(D)만큼 이동시켜서, 픽업(20)은 기준채널(10a)의 y지점을 지나게 되고, 다른 진단채널(10b, 10c, 10d)에서도 도시되지 않은 y에 대응하는 지점을 지나게 된다.
이와 같이, 픽업(20)은 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d)의 x위치에서 y위치로 이동한다. 그러면, 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d) 내에 진단물질이 삽입되어 있는 경우, 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d) 내에서의 위치에 따라 변화된 진단 물질을 판독할 수 있다. 예를 들어, 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d)에 혈액을 진단 물질로 주입한 후, 바이오 디스크를 소정 회전속도 이상으로 회전시키는 등의 동작을 수행하면, 적혈구와 혈장이 분리된다. 여기서 백혈구 등 혈액내 다른 물질에 대한 설명은 생략한다. 이 때, 혈장 및 백혈구가 광을 투과시키는 투과율이 다르므로, 이에 따 라, 반사층(300)에 의해 반사되어 픽업(20)의 PD(미도시)에 입사되는 광의 세기가 달라진다. 즉, 백혈구가 바이오 디스크의 x위치로 분리되고, 혈장이 y위치로 분리될 수 있다.
즉, 간단하게 본 발명에 따른 진단방법을 설명하자면, 먼저 혈액 또는 다른 체액과 같은 진단 물질을 바이오 디스크의 진단채널(10a, 10b, 10c, 10d)에 주입하고, 바이오 디스크를 진단장치에 삽입한다. 다음으로, 진단장치에 구비된 픽업(20)은 바이오 디스크에 기록된 진단 프로세스 정보와 진단채널 위치정보를 포함하는 진단정보를 읽는다. 그리고, 진단채널으로부터 진단물질의 정보를 읽을 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 바이오 디스크를 이용한 진단장치를 나타낸 블록도이다. 도 7에 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 진단채널 위치정보 및 진단 프로세스 정보를 읽어내고, 이를 제어부(30)에 전송한다. 또한, 픽업(20)은 진단 물질에 레이저를 조사하여 열을 가하거나, 진단 물질의 광 흡수율 또는 반사율 등을 측정하여 생화학 반응의 결과를 검출한다.
제어부(30)는 진단채널 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.
도 7에서 제어부(30)는 하나의 구성요소로 도시되어 있으나, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니며, 제어부(30)의 기능들은 여러 개의 구성요소들에 의해 수행될 수 있다.
전술한 드라이브의 각 구성요소들은 각각의 기능을 수행하도록 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있고, 소프트웨어 및 하드웨어가 서로 연동함으로써 구현될 수도 있다.
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 실시예에 따른 바이오 디스크의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 디스크의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 바이오 디스크의 개략도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 바이오 디스크 상에서 픽업의 이동경로를 도시하였다.
도 6은 픽업의 위치에 따라 픽업이 인식하는 신호의 변화를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 바이오 디스크를 이용한 진단장치의 블록도이다.
Claims (15)
- 복수의 진단채널을 갖으며, 상기 복수의 진단채널 중 기준채널을 지시하는 기준영역을 포함하는 채널층과;상기 채널층에 조사되는 광을 반사시키는 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
- 제1항에 있어서,데이터가 기록되는 기록층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
- 제1항에 있어서,상기 기준영역은 상기 기준채널을 기준으로 상기 바이오 디스크의 회전방향으로 소정 거리만큼 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
- 제3항에 있어서,상기 기준영역은 상기 기준영역을 제외한 상기 채널층의 구성물질과 반사율이 다른 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
- 제3항에 있어서,상기 기준영역기준영역를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
- 제3항 에 있어서,상기 기준영역는 소정 모양의 홈과 돌기 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 기록층은 진단 물질의 분석을 위한 진단정보가 기록되고, 상기 진단정보는 워블(wobble) 또는 랜드 프리 피트(land pre-pit, LPP)를 이용하여 기록되는 바이오 디스크.
- 제7항에 있어서,상기 기록층은 상기 진단채널의 위치정보가 기록되는 위치정보 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
- 복수의 진단채널을 포함하는 바이오 디스크에 기록되어 있으며, 상기 진단채널 중 기준채널을 지시하는 기준정보를 읽는 검출부와;상기 검출부에서 읽어낸 상기 기준정보에 근거하여 진단장치를 제어하는 제어부를 포함하는 바이오 디스크의 진단장치.
- 제9항에 있어서,상기 제어부는 상기 검출부가 상기 기준정보를 읽으면 상기 검출부를 상기 바이오 디스크의 지름방향으로 기설정된 거리만큼 이동시키는 것을 특징으로 하는 바이오 디스크의 진단장치.
- 제9항에 있어서,상기 제어부는 상기 기준정보에 기초하여 복수의 진단채널의 순서를 판단하는 것을 특징으로 하는 바이오디스크의 진단장치.
- 제9항에 있어서,상기 검출부는 상기 바이오 디스크로부터 상기 진단채널에 대한 위치정보를 더 읽고,상기 제어부는 상기 위치정보에 기초하여 상기 검출부의 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 바이오 디스크의 진단장치.
- 복수의 진단채널을 포함하는 바이오 디스크를 이용한 진단방법에 있어서,상기 진단채널 중 기준채널을 지시하는 기준정보를 읽는 단계;상기 기준정보에 기초하여 상기 기준채널을 포함하는 상기 진단채널들에 주입된 진단 물질의 분석을 위한 동작을 수행하는 단계를 포함하는 바이오 디스크를 이용한 진단방법.
- 제13항에 있어서,상기 진단 물질의 분석을 위한 동작을 수행하는 단계는, 상기 기준채널에 주입된 진단물질의 분석을 위한 동작을 수행하는 단계부터 시작하는 것을 특징으로 하는 바이오 디스크를 이용한 진단방법.
- 제14항에 있어서,상기 기준정보는 검출부에 의해 읽혀지고,상기 기준정보가 읽혀지면, 상기 검출부가 상기 바이오 디스크의 지름방향으로 기설정된 거리만큼 이동되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 디스크를 이용한 진단방법.
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2008
- 2008-04-07 KR KR1020080032319A patent/KR20090106916A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
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KR20200104018A (ko) * | 2019-02-26 | 2020-09-03 | 가천대학교 산학협력단 | 하이브리드 디스크, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 원심 광학 장치 |
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