KR20100045688A - 바이오 디스크를 이용한 건강 진단 시스템 및 그 진단 방법 - Google Patents

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김재열
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Abstract

본 발명은 바이오 디스크를 이용한 건강 진단 시스템 및 그 진단 방법에 관한 것으로 특히, 광 드라이브를 응용할 수 있는 바이오 디스크를 이용한 건강 진단 시스템 및 그 진단 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 바이오 디스크를 이용한 진단 시스템에 있어서, 혈액이 주입되는 진단 채널을 갖는 바이오 디스크; 상기 디스크를 구동하기 위한 광 드라이브; 상기 바이오 디스크의 회전 및 속도 조절, 또는 회전 방향을 제어하고, 상기 광 드라이브의 픽업을 이용하여 상기 바이오 디스크의 진단 채널 내의 원심분리된 혈액을 광 반사율 차이에 따라 분석하는 구동 제어 시스템을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
디스크, 헤마토크릿, 드라이브, 혈액, 진단.

Description

바이오 디스크를 이용한 건강 진단 시스템 및 그 진단 방법{System for diagnosing health and method for the same using bio disk}
본 발명은 바이오 디스크를 이용한 건강 진단 시스템 및 그 진단 방법에 관한 것으로 특히, 광 드라이브를 응용할 수 있는 바이오 디스크를 이용한 건강 진단 시스템 및 그 진단 방법에 관한 것이다.
노령화 사회로 접어들면서 건강에 관심이 많아지고 질병 진단, 치료 등에 드는 비용이 급격히 증가하고 있는 실정이다. 치료가 힘든 질병의 경우 조기에 발견될 경우 생존율이 높아지고 오래 살 수 있기 때문에 조기 발견에 의한 조기 치료가 중요하다.
하지만, 환자는 일반적으로 자각 증상이 있어야 병원을 방문하기 때문에 조기 발견이 쉽지 않고, 의무적인 종합 검진의 경우도 검진 주기가 짧지 않아 질병의 조기 발견에는 한계가 있다.
혈액 등의 체액에 대한 분석은 질병의 진단에 있어서 중요하다. 일반적으로 진단 분석은 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.
혈액을 원심분리 하면 혈액 구성 물질의 밀도차에 따라 적혈구(erythrocyte), 백혈구(buffy coat), 및 혈장(plasma) 층으로 분리된다.
이렇게 분리된 각각의 층의 체적 비율은 혈액의 상태(환자의 상태)를 파악하는데 중요한 정보를 제공할 수 있으므로 각 층의 체적을 정확하게 측정되어야 한다.
그러나 혈액 내에 백혈구는 전체 혈액의 1% 미만의 체적을 자치하고 있어 그 체적을 정확하게 측정하는 것이 어렵다. 또한, 혈액 검사를 원하는 피검자는 병원에 방문하여야만 혈액을 통한 건강 진단이 가능하며, 이러한 진단에도 많은 시간이 소요하게 된다.
따라서, 보다 간편한 방법으로 혈액을 통한 건강 진단이 가능한 방안이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 광 드라이브를 응용하여 가정이나 병원에서 혈액을 이용한 건강진단을 간단하게 수행할 수 있는 바이오 디스크를 이용한 건강 진단 시스템 및 그 진단 방법을 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 바이오 디스크를 이용한 진단 시스템에 있어서, 혈액이 주입되는 진단 채널을 갖는 바이오 디스크; 상기 디스크를 구동하기 위한 광 드라이브; 상기 바이오 디스크의 회전 및 속도 조절, 또는 회전 방향을 제어하고, 상기 광 드라이브의 픽업을 이용하여 상기 바이오 디스크의 진단 채널 내의 원심분리된 혈액을 광 반사율 차이에 따라 분석하는 구동 제어 시스템을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 바이오 디스크를 이용한 진단 시스템에 있어서, 바이오 디스크로부터 신호를 독출하는 픽업과; 상기 바이오 디스크의 회전 및 속도 조절, 또는 회전 방향을 제어하는 스핀들 제어부와; 상기 픽업부의 동작을 제어하는 서보부와; 상기 바이오 디스크에 데이터를 기록하도록 상기 픽업부를 제어하거나 또는 상기 진단 디스크의 채널 영역들에 포함된 시료를 상기 픽업부에서 독출된 정보를 이용하여 진단하는 제어부와; 상기 서보부와 제어부 사이에 각각 위치하여 아날로그 신호 및 디지털 신호를 서로 변환하는 AD 컨버터 및 DA 컨버터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제3관점으로서, 본 발명은, 바이오 디스크를 이용한 진단 방법에 있어서, 진단 채널에 혈액이 주입된 바이오 디스크를 회전 및 속도 조절, 또는 회전 방향을 제어하여 상기 바이오 디스크의 진단 채널 내에 위치하는 혈액을 원심분리하는 단계와; 상기 광 드라이브의 픽업을 이용하여 상기 바이오 디스크의 진단 채널 내의 원심분리된 혈액을 광 반사율 차이를 검출하는 단계와; 상기 검출된 데이터를 이용하여 진단 가능한 데이터로 가공하는 단계와; 상기 가공한 결과를 기록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.
첫째, 본 발명을 이용하면 가정 또는 병원에서 혈액을 이용하여 용이하게 헤마토크릿 테스트를 수행할 수 있다.
둘째, 헤마토크릿 테스트를 수행하기 위한 시스템의 구조가 간단하고, 수험자의 혈액을 일정하게 미터링(Metering: 혈액 부피를 정확하게 맞추는 것)하는 것이 필요 없어, 적은 양의 혈액으로 진단이 가능하다.
셋째, 광 드라이브의 픽업을 이용하여 헤마토크릿의 측정이 가능하여 바이오 디스크를 이용하여 용이하게 진단을 수행할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도 면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 표면과 같은 구성 요소의 일부가 '내부(inner)'라고 표현된다면 이것은 그 요소의 다른 부분들 보다도 소자의 외측으로부터 더 멀리 있다는 것을 의미한다고 이해할 수 있을 것이다.
혈액을 밀도순으로 나누어 보면 보통, 혈장과 중간층, 혈구 등으로 나뉘어 진다. 그리고 중간층에는 백혈구, 혈소판, 소량의 세포들로 이루어져 있는데 이 중간층은 보통 혈액내 1% 정도를 차지하고 있다. 이 중간층에는 보통 중요한 역할을 하는 인자들이 있음에도 불구하고 혈액내 차지는 부피가 적기 때문에 일반적인 기기로는 진단이 불구하여 보통 고가의 Flow-cytometer 등의 세포를 카운팅하는 고가의 장비를 사용하는 것이 보통이다.
이러한 장비들은 정밀도는 높으나 고가의 장비이며 작동 난이도가 일반 환자들이 사용하기에는 무리가 있다. 따라서 이러한 점을 해결하고자 통상의 광 드라이브에서 사용이 가능하면서 혈액 내의 혈장, 혈구, 백혈구 등을 측정할 수 있는 혈액 분석을 위한 바이오 디스크와 진단 기기를 제공하고자 한다.
여기서 제안되는 바이오 디스크와 광 드라이브는 동물이나 인간의 혈액을 혈장, 혈구, 버피 코트층(Buffy coat; 연막층)으로 분리하여 분리된 층의 부피를 측 정하므로써 혈액의 성분의 양을 분석할 수 있다.
디스크 드라이버에서 구동되는 광학 디스크(Optical disk)는 빠른 속도로 회전이 가능하고, 또한 이러한 디스크의 회전 속도 및 방향을 제어 가능하므로, 디스크에 진단을 위한 혈액 또는 기타 액체를 수용할 수 있는 적당한 채널을 구비한다면, 디스크의 회전에 의한 원심분리 기능을 이용하여 바이오 디스크로서 이용할 수 있다.
보통 정상적인 사람의 경우 혈액 내 적혈구의 비율이 35 내지 55% 정도 되는 것으로 알려져 있다. 보통 혈액 내의 적혈구의 가장 큰 역할은 산소 운반인데 이 적혈구의 비율이 적어질 경우 빈혈 등이 발생할 수 있고 높을 경우에는 혈액이 탁해져 치매 심장 마비 등의 혈액 순환 장애가 발생할 수 있다.
이처럼 혈액 내 적혈구의 부피 비율을 구하는 것은 혈액을 원심분리하여 분리된 혈장과 혈액의 비를 구하는 것으로도 간단히 측정할 수 있다.
이와 같이, 혈액 내 혈구의 비율은 혈액 속에서 혈구가 차지하는 부피를 알아보는 헤마토크릿 테스트를 통하여 측정할 수 있다.
도 1은 헤마토크릿 수치와 혈액의 점성에 대한 그래프를 도시하고 있다. 보통 정상 헤마토크릿 수치에서 벗어나게 되면 헤모클로빈 등이 있는 적혈구가 부족하여 빈혈현상이 생기는 등의 증상이 발생할 수 있다.
헤마토크릿 수치가 높을 경우에는 혈액의 점도가 상승하여 혈액순환계통에 문제가 발생할 수 있다. 실제로 심장질환이나 치매 등이 헤마토크릿 수치와 밀접한 관계를 가지고 있는 것으로 임상학적으로 알려져있다.
상술한 바와 같이, 헤마토크릿 수치는 심혈관 계통의 질병을 가진 환자들의 질병 관리와 밀접한 관계를 가지고 있기 때문에, 도 2에서 도시하는 바와 같이, "의사의 처방"에 의해서 심혈관 질환을 가지고 있는 "환자"에게 헤마토크릿을 측정할 수 있는 내장/외장형 광 드라이브(300) 및 이 광 드라이브(300)를 이용하여 헤마토크릿을 측정할 수 있도록 하는 바이오 디스크(100)를 포함하는 시스템을 "대여"해주고 환자로 하여금 병원의 왕래없이 가정에서 헤마토크릿 수치를 관리할 수 있도록 할 수 있다.
따라서, 환자는 헤마토크릿 측정을 이용한 "주기적 혈액점도 측정"과 함께 이에 관련된 약물이나 식생활 개선 프로그램을 환자에게 지시하여 심혈관 계통 등의 질병을 치료 및 관리할 수 있게 된다.
또한, 이러한 헤마토크릿 수치 값을 진단 결과가 수록된 바이오 디스크(100)를 직접 또는 온라인(On-line)을 통하여 의사 등의 진단 주체에게 "전달"하여 지속적인 피드백을 받을 수 있다.
이와 같은 바이오 디스크(100) 및 이 바이오 디스크(100)를 구동할 수 있는 광 드라이브(300)는 개인 의료용으로 사용될 경우에는 광 드라이브(300)가 장착될 수 있는 퍼스털 컴퓨터(PC)나 AV 플레이어(player) 등의 기기에 탑재되거나 연결될 수 있다.
광 드라이브(300)에 의하여 구동되는 헤마토크릿 진단용 바이오 디스크(100)는 도 3에서 도시하는 바와 같이, N 개의 진단 채널(200)을 가지며, 이러한 N 개의 진단 채널의 위치를 판독하기 위한 기준선(230)을 포함할 수 있다.
이러한 진단 채널(200)의 구체적인 예는 도 4에서와 같이, 주입구(211)가 형성되는 주입부(210)와, 이 주입부(210)에 연결되는 주 챔버(220)를 포함하여 이루어진다.
또한, 이러한 바이오 디스크(100)는 도 5에서 도시하는 바와 같이, 광이 조사되는 방향을 따라 진단 채널(200)이 구비되는 채널층(110)과, 이 채널층(110) 위에 형성되는 기록을 겸한 반사층(120)을 포함한다.
채널층(110)의 하측에는 보호 커버층(130)이 위치하고, 반사층(120)의 상측에는 상층(140)이 위치하게 된다.
이와 같은 바이오 디스크(100)는 CD(compact disc) 시스템은 물론 DVD(Digital Versatile Disc), HD-DVD 및 BD(Blu Disc) 시스템 등에서 사용 가능한 구조를 갖는다.
이러한 바이오 디스크(100)의 진단 채널(200)을 이용하여 혈액을 진단하는 과정은 다음과 같은 과정을 통하여 이루어질 수 있다.
먼저, 도 6a에서와 같이, 진단 채널(200)에 주입구(211)를 이용하여 주입부(210)로 혈액(400)을 주입하고 바이오 디스크(100)를 구동시킨다.
그러면 이 혈액(400)은 주입부(210)에 주입된 상태에서 도 6b와 같이, 주 챔버(220)로 이동하게 된다.
이때, 바이오 디스크(100)의 회전속도를 상승시켜 바이오 디스크(100)를 구동하면 혈액(400)에 바이오 디스크(100)의 원주 방향으로 원심력이 작용하게 되고, 결국 혈액(400)은 도 6c와 같은 상태로 원심분리된다. 이와 같이, 원심분리된 혈 액(400)은 밀도 차이에 따라 혈장(plasma; 410), 백혈구층(buffy-coat; 420), 및 적혈구층(430)으로 분리가 된다.
이후에, 바이오 디스크(100)의 회전수를 낮춘 후에 픽업을 이용하여 원심분리된 혈액(400)의 각 층의 길이를 측정함으로써 헤마토크릿을 측정할 수 있다.
이와 같은 과정에서 바이오 디스크(100)를 회전시키는 스핀들 모터의 분당 회전수(rpm)의 그래프는 각 과정에 대하여 도 7과 같이 도시될 수 있다.
한편, 바이오 디스크(100)의 진단 채널(200)에 별도의 백혈구 확장을 위한 확장 챔버(도시되지 않음)가 더 구비될 수 있으며, 이러한 확장 챔버는 주 챔버(220)에 모세관 형상의 밸브를 통하여 연결될 수 있다.
따라서, 이러한 원심분리된 혈액(400)을 확장 챔버로 이동시키기 위해서는 도 8에서와 같이, 스핀들 모터를 이전의 회전 방향과 반대 방향으로 회전수를 더 크게 구동시켜 혈액(400)이 이 밸브를 통과하여 확장 챔버에 이르게 한 후에 다시 회전수를 낮추어 확장 챔버 내에서 길이가 확장된 백혈구의 길이를 픽업을 이용하여 측정할 수 있다.
이와 같은 바이오 디스크(100)를 이용하는 헤마토크릿 측정 시스템은 픽업(Pick-up)을 이용해 이물질이나 공기 등이 있는지 검사가 가능하여 검사 진단의 오류를 판단할 수 있어 신뢰성 있는 시스템의 구축이 가능하고, 또한, 픽업을 이용해 광 수신부(PD; photo diode) 신호를 읽어가면서 원심분리가 끝났는지를 판단할 수가 있어서 진단과정이 더 빠르고 신뢰성있는 시스템을 구축하기가 용이하다.
통상의 헤마토크릿 시스템, 예를 들어, LED를 이용하여 빛의 흡수율을 측정 하는 기존의 헤마토크릿 디스크의 경우 혈액의 정확한 미터링을 위해 진단 채널에 오버플로우 챔버(Overflow chamber; 잉여 챔버)가 있어서 일정한 양 이상의 혈액이 들어오면 넘치는 혈액의 부피를 오버플로우 챔버로 이송되도록 설계를 한다.
그러나 본 발명의 제안되는 시스템은 포커스 서보(focus servo)를 이용하여 픽업(pick-up)의 초점을 바이오 디스크의 반사층에 유지시키고 슬래드 모터를 이용하여 픽업(Pick-up)을 이송하면서 채널 내에 투입된 혈액의 전체 길이와 원심분리 후의 적혈구의 길이를 측정할 수 있어 오버플로우 챔버가 필요 없다.
이때, 투입된 혈액량이 주 챔버(220)의 부피를 넘어서면 정확한 헤마토크릿 값을 측정할 수 없기 때문에 진단 채널(200)의 주입부(210)의 부피가 주 챔버(220)의 부피보다 작게 형성되는 것이 유리하다.
상술한 바와 같은 혈액이 주입되는 진단 채널을 갖는 바이오 디스크를 이용하는 시스템의 전체 구성을 도 9 및 도 10을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
도 9에서 도시하는 바와 같이, 바이오 디스크(100)를 제어하여 진단 채널 내에 위치하는 혈액을 원심분리하는 광 드라이브(300)와, 이 광 드라이브(300)가 장착되어 바이오 디스크(100)의 회전 및 속도 조절, 또는 회전 방향을 제어하고, 광 드라이브(100)의 픽업을 이용하여 바이오 디스크(100)의 진단 채널 내의 원심분리된 혈액을 광 반사율 차이에 따라 분석하는 구동 제어 시스템(360)을 포함한다.
이러한 구동 제어 시스템(360)은 광 드라이브(300)의 픽업을 이용하여 바이오 디스크(100)의 진단 채널 내의 원심분리된 혈액을 광 반사율 차이를 검출하는 검출부(361)와, 이 검출부(361)에서 검출된 데이터를 이용하여 진단 가능한 데이터 로 가공하는 분석부(362)와, 이러한 분석부(362)에서 가공한 결과를 기록하는 기록부(363)를 포함할 수 있다.
이때, 기록부(363)는 바이오 디스크(100)의 진단 채널이 위치하는 부분을 제외한 기록 영역에 위치할 수 있고, 그 외에 별도의 저장 장치 및 메모리가 이용될 수 있다.
또한, 상술한 과정에서 기록부(363)에 기록된 혈액을 분석한 데이터는 전송부(370)를 통하여 진단 주체의 컴퓨터로 전송될 수 있다.
이와 같은 구성을 보다 구체적으로 설명하면, 도 10에서 도시하는 바와 같이, 바이오 디스크(100)로부터 신호를 독출하는 픽업(310)과, 이 픽업(310)의 동작을 제어하는 서보부(RFIC; 340)를 포함할 수 있다.
또한, 이 픽업(310)과 서보부(340)는 아날로그 신호 및 디지털 신호를 서로 변환하는 AD 컨버터(365) 및 DA 컨버터(366)를 통하여 제어부(DSP; 350)와 신호를 주고 받을 수 있다.
이러한 제어부(이하, DSP(350)로 설명한다)는 바이오 디스크(100)에 데이터를 기록하도록 픽업(310)을 제어하거나 또는 진단 디스크의 채널 영역들에 포함된 시료를 픽업(310)에서 독출된 정보를 이용하여 진단하는 마이컴(351)을 포함할 수 있다.
또한, DSP(350)에는 픽업(310)에 설치되는 레이저의 파워를 조절하는 레이저 파워 제어부(352)와, 서보 및 스핀들 제어부(353), 퍼스널 컴퓨터(390)와의 연결이 가능하도록 하는 인터페이스(354), 및 주변 시스템 제어부(356)를 포함할 수 있다.
여기에 더하여, DSP(350)에는 헤마토크릿 측정 알고리즘(400)이 탑재될 수 있으며, 이러한 헤마토크릿 측정 알고리즘(400)은 퍼스널 컴퓨터(390)에 탑재될 수도 있다.
또한, DSP(350)에 바이오 디스크(100)의 회전 속도 및 정역회전을 제어하기 위한 스핀들 제어부(357)가 구성될 수 있고, 바이오 디스크(100)의 진단 채널을 검출하기 위한 기준선 검출부(358a) 및 채널 감지부(358b)가 포함될 수 있으며, 바이오 디스크 (100)상에 존재하는 결함을 검출하고 이를 제거하여 기준선 또는 채널 검출에 문제가 발생하지 않게 하는 RF 신호 검출 제거부(359)가 포함될 수 있다.
이때, RF 신호 검출 제거부(359)는, 픽업(310)의 수광소자에서 수신하는 RF 신호의 폭을 감지하여 RF 로우(low) 신호의 폭이 너무 작거나 크면 이를 결함으로 감지하여 기준선이 채널 검출을 하지 않게 하는 것이다.
기준선 검출부(358a)에서는 바이오 디스크(100) 상의 기준선을 검출하고 이 기준선의 위치를 통해 각 진단 채널을 검출하도록 하며, 채널 감지부(358b)에서는 이 기준선 검출부에서 검출된 기준선을 통해 디스크 상의 몇 번째 채널인지를 검출할 수 있다.
이와 같이, DSP(350)는 DA 컨버터(366)를 통하여 픽업(310)의 포커스 제어, 트래킹 제어 및 슬래드 모터의 제어 등을 수행할 수 있고, 픽업(310)에서 수신된 신호는 서보부(340)를 통하여 AD 컨버터(365)를 거쳐서 DSP(350)로 전달된다.
한편, 이러한 DSP(350)에는 모니터, 입력장치, 및 스위치 등의 주변 장치(380)가 연결될 수 있다.
이하, 도 9 내지 도 13을 참조하여 광 드라이브에서 바이오 디스크의 진단 채널에서 원심분리된 혈액의 적혈구 부피를 측정하는 과정을 설명한다.
먼저, 도 11에서와 같이, 광 드라이브(300)의 픽업(310)을 이용하여 진단 채널(200)을 가지는 바이오 디스크(100)의 반사층에 포커스 서보를 걸어 스핀들 모터(330)를 일정 회전속도(RPM)로 회전시키며 슬래드 모터(320)를 통해 픽업(310)을 도 12의 A 방향으로 이송시키면서 바이오 디스크(100)를 구동시킨다.
즉, 광 드라이브(300)는 바이오 디스크(100)의 DSP(350) 및 이 DSP(350)에 포함된 스핀들 제어부(357)을 통하여 회전 및 속도 조절, 또는 회전 방향을 제어하여 진단 채널 내에 위치하는 혈액을 원심분리하거나 적정 속도로 구동시킨다.
그러면, 검출부(361)에서는 광 드라이브(300)의 픽업(310)을 이용하여 바이오 디스크(100)의 진단 채널 내의 원심분리된 혈액의 광 반사율 차이를 검출한다.
즉, 픽업(310)은 도 12에서 도시하는 바와 같이, 바이오 디스크(100)의 트랙을 따라 진단 채널(200)을 지나게 되고, 이때, 픽업(310)의 레이저(320)가 바이오 디스크(100)의 반사층에서 반사되는 수광소자(photo diode(PD))의 신호를 수신한다.
이때, 수신된 신호는 분석부(362)에서 진단 가능한 데이터로 가공되는데, 그 일례로 수광소자(PD)에서 수신된 신호를 AD 컨버터(365)에서 아날로그 디지털 신호를 전환시킨다.
이와 같이 수신된 신호는 도 13과 같이 도시될 수 있으며, 수광소자(PD)에 반사되는 광의 특성은 빛의 흡수율에 의해서 혈장과 혈구에서 서로 차이를 보이는 데, 일반적으로 혈장에서는 빛의 흡수율이 작고 혈구에서는 빛의 흡수율이 크게 감지된다.
따라서, 수광소자(PD)에서 발생되는 신호의 크기가 혈장은 높게 나오고 혈구는 낮게 나오므로 픽업(310)을 이송시키면서 혈액의 성분 각각에 대해서 픽업(310)의 이송량을 구하면 전체 혈액에서 혈액의 각 성분이 차지하는 체적을 계산할 수 있고, 따라서 혈액 내에 적혈구가 차지하는 비율(헤마토크릿)을 알 수 있다.
이때, 도 12에서와 같이, 바이오 디스크(100)의 N 번째 트랙을 포함하는 트랙(track)이 있을 경우 트래킹 서보를 적용하면 수 마이크로 미터 단위의 고정밀 측정이 가능하므로 트래킹 서보를 적용하여 진단 채널(200) 내의 샘플을 수 마이크로 미터내로 정확하게 측정할 수 있다.
즉, 바이오 디스크(100)의 진단 채널 내의 원심분리된 혈액의 광 반사율 차이를 검출하는 검출부(361)는 픽업(310) 내에 있는 수광소자(PD)를 포함할 수 있고, 이를 진단 가능한 데이터로 가공하는 분석부(362)는 AD 컨버터(365)를 포함할 수 있다.
이와 같이 측정된 데이터는 기록부(363)에 기록될 수 있으며, 상술한 바와 같이, 기록부(363)에 기록된 데이터는 전송부(370)를 통하여 의사와 같은 진단 주체의 컴퓨터로 전송될 수 있다.
이상과 같은 바이오 디스크(100) 및 광 드라이브(300)를 이용한 헤마토크릿 진단 시스템의 적용 예를 설명하면 다음과 같다.
도 14에서 도시하는 바와 같이, 헤마토크릿 진단이 가능한 광 드라이브(300) 의 경우 퍼스널 컴퓨터(PC)의 데스크탑(530), 노트북 PC(540) 뿐만 아니라 광 드라이브(300)가 장착될 수 있는 기기에 장착될 수 있고, 광 드라이브(300) 자체의 입출력장치(디스플레이 및 스위치)를 이용하여 전용 기기(Stand-alone; 550) 방식의 시스템으로 구성될 수도 있다.
즉, 상술한 헤마토크릿 시스템은 내장/외장형 광 드라이브(300)에 적용가능하며 사용되는 광원은 CD, DVD, 및 BD 파장이 모두 가능하다.
이와 같은 광 드라이브(300) 및 시스템을 이용하여 사용자의 혈액이 주입된 혈액 분석용 바이오 디스크(100)를 이용하여 헤마토크릿을 측정할 수 있고, 이와 같이 측정된 결과는 인터넷과 같은 온라인을 통하여 병원에 전송되어 사용자의 원격 건강관리가 가능하다.
또한, 바이오 디스크(100)의 진단 채널을 제외한 영역에 저장되거나 퍼스널 컴퓨터의 저장장치(예를 들어, HDD)에 저장된 별도의 건강 관리 프로그램을 이용하여 사용자의 건강관리가 가능한 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 광 드라이브 및 바이오 디스크를 포함하는 시스템을 사용하여 헤마토크릿을 측정할 경우에는 광 픽업을 이용하여 혈액이 포함된 채널의 길이를 측정할 수 있기 때문에 혈액의 미터링(Metering)이 필요가 없어 사용자가 사용하기 편리하고 적은 양의 혈액을 사용할 수 있다.
또한, 전체 시스템의 부피가 작고 가격적인 측면에서 부담이 없어, 가정용 뿐만이 아니라 개인병원용, 동물병원용으로 폭넓게 사용하는 것이 가능하다.
상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로 서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 형태의 변형이 가능하고, 이러한 기술적 사상의 여러 실시 형태는 모두 본 발명의 보호범위에 속함은 당연하다.
도 1은 헤마토크릿과 혈액의 점도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 바이오 디스크를 이용한 건강 진단 시스템의 전체 이용예를 나타내는 개략도이다.
도 3은 바이오 디스크의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4는 진단 채널의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 5는 바이오 디스크의 구성을 나타내는 분해도이다.
도 6a 내지 도 6d는 진단 채널을 이용하여 헤마토크릿을 측정하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 7은 헤마토크릿 측정 시의 스핀들 모터 회전수 제어의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 8은 헤마토크릿 측정 시의 스핀들 모터 회전수 제어의 다른 예를 나타내는 그래프이다.
도 9는 바이오 디스크를 이용한 건강 진단 시스템의 블럭도이다.
도 10은 바이오 디스크를 이용한 건강 진단 시스템의 세부 블럭도이다.
도 11 내지 도 13은 바이오 디스크를 이용하여 헤마토크릿을 측정하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 14는 바이오 디스크를 이용한 건강 진단 시스템의 활용을 설명하기 위한 구성도이다.

Claims (10)

  1. 바이오 디스크를 이용한 건강 진단 시스템에 있어서,
    혈액이 주입되는 진단 채널을 갖는 바이오 디스크;
    상기 디스크를 구동하기 위한 광 드라이브;
    상기 바이오 디스크의 회전 및 속도 조절, 또는 회전 방향을 제어하고, 상기 광 드라이브의 픽업을 이용하여 상기 바이오 디스크의 진단 채널 내의 원심분리된 혈액을 광 반사율 차이에 따라 분석하는 구동 제어 시스템을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건강 진단 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 구동 제어 시스템은,
    상기 광 드라이브의 픽업을 이용하여 상기 바이오 디스크의 진단 채널 내의 원심분리된 혈액을 광 반사율 차이를 검출하는 검출부와;
    상기 검출부에서 검출된 데이터를 이용하여 진단 가능한 데이터로 가공하는 분석부;
    상기 분석부에서 가공한 결과를 기록하는 기록부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건강 진단 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 기록부에 기록된 결과를 진단 주체의 컴퓨터로 전송하는 전송부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건강 진단 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 구동 제어 시스템은,
    상기 바이오 디스크의 회전 및 속도 조절, 또는 회전 방향을 제어하는 스핀들 제어부와;
    상기 픽업부의 동작을 제어하는 서보부와;
    상기 바이오 디스크에 데이터를 기록하도록 상기 픽업부를 제어하거나 또는 상기 진단 디스크의 채널 영역들에 포함된 시료를 상기 픽업부에서 독출된 정보를 이용하여 진단하는 제어부와;
    상기 서보부와 제어부 사이에 각각 위치하여 아날로그 신호 및 디지털 신호를 서로 변환하는 AD 컨버터 및 DA 컨버터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건강 진단 시스템.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 구동 제어 시스템은,
    상기 바이오 디스크 상의 기준선을 검출하고 이 기준선의 위치를 통해 각 진단 채널을 검출하는 기준선 검출부와;
    상기 기준선 검출부에서 검출된 기준선을 통해 디스크 상의 몇 번째 채널인지를 검출하기 위한 채널 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건강 진단 시스템.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 구동 제어 시스템은, 상기 바이오 디스크 상에 존재 하는 결함을 검출하고 이를 제거하여 기준선 또는 채널 검출에 문제가 발생하지 않게 하는 RF 신호 검출 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건강 진단 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 RF 신호 검출 제거부는, 상기 픽업으로부터 RF 신호의 폭을 감지하여 RF 로우 신호의 폭이 너무 작거나 크면 이를 결함으로 감지하여 기준선이 채널 검출을 하지 않게 하는 것을 특징으로 하는 건강 진단 시스템.
  8. 바이오 디스크를 이용한 건강 진단 시스템에 있어서,
    바이오 디스크로부터 신호를 독출하는 픽업과;
    상기 바이오 디스크의 회전 및 속도 조절, 또는 회전 방향을 제어하는 스핀들 제어부와;
    상기 픽업부의 동작을 제어하는 서보부와;
    상기 바이오 디스크에 데이터를 기록하도록 상기 픽업부를 제어하거나 또는 상기 진단 디스크의 채널 영역들에 포함된 시료를 상기 픽업부에서 독출된 정보를 이용하여 진단하는 제어부와;
    상기 서보부와 제어부 사이에 각각 위치하여 아날로그 신호 및 디지털 신호를 서로 변환하는 AD 컨버터 및 DA 컨버터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건강 진단 시스템.
  9. 바이오 디스크를 이용한 건강 진단 방법에 있어서,
    진단 채널에 혈액이 주입된 바이오 디스크를 회전 및 속도 조절, 또는 회전 방향을 제어하여 상기 바이오 디스크의 진단 채널 내에 위치하는 혈액을 원심분리하는 단계와;
    상기 광 드라이브의 픽업을 이용하여 상기 바이오 디스크의 진단 채널 내의 원심분리된 혈액을 광 반사율 차이를 검출하는 단계와;
    상기 검출된 데이터를 이용하여 진단 가능한 데이터로 가공하는 단계와;
    상기 가공한 결과를 기록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건강 진단 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 바이오 디스크의 진단 채널 내의 원심분리된 혈액을 광 반사율 차이에 따라 분석하여 헤마토크릿을 측정하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 건강 진단 방법.
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