KR20100100084A - 바이오 디스크 및 이를 이용한 진단 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상용화된 광 디스크(CD, DVD, BD)를 그대로 이용하여 고 해상도, 고속 및 저가의 바이오 디스크를 제작하고, 상기 바이오 디스크를 이용하여 인체의 건강 상태를 진단할 수 있는 바이오 디스크 및 이를 이용한 진단 방법에 관한 것이다.

Description

바이오 디스크 및 이를 이용한 진단 방법{A bio disk and Method for diagnosising using the same}

본 발명은 기존의 데이터 기록이 가능한 디스크를 이용하여 인체의 건강 진단을 할 수 있는 바이오 디스크 및 이를 이용한 진단 방법에 관한 것이다.

출산률 감소와 평균 수명의 증가로 고령인구 및 만성 질환자의 비율이 점차로 늘어남에 따라 의료 수요는 지속적으로 증가하고 있다. 또한 의료 소비자의 관련 지식 향상으로 고품질의 맞춤형 서비스에 대한 요구가 증가하고 있다.

이에 따라 의료 서비스의 동향이 질병의 치료 위주에서 예방과 건강 관리를 중시하는 개념으로 확장되고 있다. 즉 기존의 의료 서비스가 의료 기관이라면, 미래의 의료 서비스는 의료 소비자의 중심으로 변화 및 확대될 것으로 예상된다.

따라서 과거 의료 기기의 수요층이 의료 기관에만 국한되어 있는 것과는 대조적으로 가정과 개인으로 확대되면서, 개인 맞춤의 의료 기기의 출연이 불가피하게 되었다.

이를 위한 진단 기기가 다양한 방법으로 출현하고 있는데, 그 중 특히 체외진단용 장비로 혈액이나 침, 소변등을 이용하여 질병이나 대사 상태를 검사하는 장 비가 상용화 되고 있다.

이를 이용하여 생 화학 검사, 면역 검사, 혈액학 검사, DNA(RNA) 검사 등을 수행하게 된다. 이는 광대역 네트워크기술과 RFID 센서기술 등과 함께 미래의 중요한 페러다임을 형성할 것이다.

개인용 진단 기기로 사용되기 위해서는 소형화, 저가, 고속, 다양한 검사를 동시에 실시해야 할 것 등의 조건이 필요하다. 신호를 검출하는 방법으로는 대표적으로 전기 화학적 방법이나 광학적 방법이 사용이 되고 있다.

이 중에서 광학적인 방법이 갖는 장점이 장점이 많이 있는데, 가장 큰 걸림돌이 되고 있는 것 중에 하나가 다양한 파장의 빛이 필요하다는 것이다. 이는 소형화와, 저가, 다양한 검사 등을 할 수 있는 개인용 기기를 만드는 데에 매우 어려운 장애가 되고 있다.

따라서, 이를 극복하기 위하여 이미 상용화되어 있는 광디스크 기술을 그대로 사용함으로써 매우 저가이면서 다양한 검사를 해상도를 높이면서 고속으로 할 수 있는 방법을 생각해 볼 수 있다.

본 발명의 목적은, 상용화된 광 디스크(CD, DVD, BD)를 그대로 이용하여 고 해상도, 고속 및 저가의 바이오 디스크를 제작하고, 상기 바이오 디스크를 이용하여 인체의 건강 상태를 진단할 수 있는 바이오 디스크 및 이를 이용한 진단 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 바이오 디스크는, 데이터가 기록되는 디스크와; 상기 디스크의 상부에 부착되고, 유입구에서 유입된 시료를 내부의 유로를 통하여 상기 디스크의 상부 표면으로 적어도 하나 이동시키는 시료 로딩 장치;를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 디스크는, 상기 디스크의 보호를 위한 보호층과; 상기 보호층 상에 형성되는 반사층과; 상기 반사층 상에 형성되고, 상부 표면이 상기 시료 로딩 장치의 하부 표면과 접촉되는 투명 기판;을 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 디스크의 상부 표면에 상기 시료가 이동되면, 상기 시료 로딩 장치는 탈거될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기 시료 로딩 장치는, 상부 표면에 형성되고, 상기 시료의 유입을 위한 유입구과; 상기 유입구와 연결되고, 내부의 적어도 하나의 경로를 통해 상기 유입구에서 유입된 시료가 이동되는 유로와; 상기 유로와 연결되어, 상기 유로를 통과한 시료를 상기 디스크의 상부 표면으로 이동시키는 유출구; 를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 유로의 경로 내부에는 상기 유입구에서 유입된 시료를 진단할 최종 반응물로 변경하기 위한 적어도 하나의 반응층이 형성될 수 있고, 상기 반응층에는, 상기 시료를 진단할 최종 반응물로 변경하기 위한 시약이 주입된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유출구에는 상기 시료의 누설 방지를 위한 누설 방지부가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 시료 로딩 장치는, 상기 시료 로딩 장치의 양 측면에 형성되고, 상기 시료 로딩 장치를 상기 디스크에 장착 및 분리하기 위한 탈착부;를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 바이오 디스크를 이용한 진단 방법은, 데이터가 기록된 디스크 상부에 시료 로딩 장치를 부착하는 단계와; 상기 시료 로딩 장치의 유입구에 시료가 주입되면, 상기 주입된 시료를 내부 유로를 통하여 상기 디스크의 상부 표면으로 이동시키는 단계와; 상기 시료 로딩 장치를 상기 디스크에서 분리하고, 상기 디스크를 회전시키는 단계와; 상기 디스크 상부 표면의 존재하는 시료에 대한 정보를 측정하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 바이오 디스크 및 이를 이용한 진단 방법은, 상용화된 광 디스크(CD, DVD, BD)를 그대로 이용하여 고 해상도, 고속 및 저가의 바이오 디스크를 제작하고, 상기 바이오 디스크를 이용하여 인체의 건강 상태를 진단할 수 있는 효 과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 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, 영역과 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.

제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.

본 발명은 상용화된 광 디스크 기술(CD, DVD, BD)을 그대로 이용하여 고해상도, 고속 및 저가의 바이오 디스크를 제작하는데 있다.

즉, 시료 로딩 장치를 광 디스크의 표면에 한시적으로 부착하고, 상기 시료 로딩 장치의 내부를 통과한 시료의 최종 반응물이 상기 광 디스크 표면에 남게 한 다음 상기 시료 로딩 장치를 제거하고, 이미 광 디스크에 기록된 신호(예를 들면, '음악 파일')를 읽어 들이면서 미리 알고 있는 각 위치에서 신호에 발생된 에러를 검출함으로써 바이오 신호를 해독하는 방법을 이용한다.

즉, 상부 표면에 최종 반응물이 존재하는 광 디스크를 광 드라이버를 통해 회전시키고, 광 픽업에서 상기 최종 반응물의 정보를 읽어들여 시료에 대한 진단을 할 수 있는 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바이오 디스크에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 바이오 디스크를 나타낸 일 실시예 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 바이오 디스크(100)는, 데이터가 기록되는 디스크(50)와, 상기 디스크(50)의 상부에 부착되고, 유입구에서 유입된 시료를 내부의 유로를 통하여 상기 디스크(50)의 상부 표면으로 적어도 하나 이동시키는 시료 로딩 장치(10)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 디스크(50)는 광학 디스크로써, 콤팩트 디스크(CD), 디지털 비디오 디스크(DVD), 블루레이 디스크(BD)가 될 수 있다.

상기와 같은, 디스크(50)는 도 2에 도시된 바와 같이, 보호층(51)과, 상기 보호층(51) 상부에 형성되는 반사층(52)과, 상기 반사층(52) 상부에 형성되는 투명 기판(53)을 포함하여 구성된다.

이때, 투명 기판(53)은 통상적으로 내구성과 투명도가 높은 폴리카보네이트로 제작되고, 반사층(52)은 알루미늄, 구리 및 금으로 형성되고, 광 픽업에서 송출되는 레이저 광을 반사하고, 보호층(53)은 상기 반사층(52)이 산화되거나 흠집이 생기지 않도록 막아주는 역할을 하고, 투명 레커(lacquer)를 사용하여 제작된다.

상기와 같은, 반사층(52)에는 랜드(52a)와 피트(52b)가 형성된다.

즉, 랜드(52a) 영역에서는 레이저 광이 거의 그대로 반사되고, 피트(52b) 영역에서는 레이저 광이 확산된다.

따라서, 디스크(50)에 레이저 광이 조사될 경우, 랜드(52a)에서 피트(52b) 또는 피트(52b)에서 랜드(52a)로 변화되는 영역은 '1'로 해석되고, 랜드(52a) 또는 피트(52b) 영역은 '0'으로 해석된다.

한편, 도 3은 본 발명에 따른 시료 로딩 장치(10)가 도시되어 있다.

즉, 시료 로딩 장치(10)는 유입구(11)와, 유로(12)와, 유출구(13)와, 누설 방지부(14) 및 탈착부(15)를 포함하여 구성된다.

유입구(11)는 상기 시료 로딩 장치(10)의 상부 표면에 형성되고, 진단 시료가 유입된다.

유로(12)는 시료 로딩 장치(10)의 내부에 적어도 하나의 경로로 형성되고, 상기 유입구(11)에서 유입된 시료를 상기 경로로 통과시킨다.

유출구(13)는 시료 로딩 장치(10)의 하부 표면에 형성되고, 상기 유로(12)를 통과한 시료를 상기 디스크(50)의 상부 표면에 이동시킨다.

이때, 도 3 및 도 4에서는 상기 유입구(11)와, 유로(12) 및 유출구(13)가 하나의 세트로 구성되어 있음을 도시하고 있으나, 본 발명에서 유입구(11)와, 유로(12) 및 유출구는 다수개의 세트로 구성될 수 있다.

누설 방지부(14)는 상기 유출구(13)의 경계 부분에 형성되고, 상기 유출구(13)에서 유출되는 시료가 유출구(13)을 제외한 영역에 누설되는 것을 방지하고, 오링(o-ring)으로 형성할 수 있다.

탈착부(150)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 시료 로딩 장치(10)와 상기 디스크(50)의 장착 및 분리를 위한 것으로, 시료 로딩 장치(10)의 양측면 또는 일 영역에 형성된다.

이때, 상기 유로(12)의 경로 내부면에는 상기 유입구에서 유입된 시료를 진단할 최종 반응물로 변화시키기 위한 다수의 반응층(12a, 12b, 12c, 12d, 12e)이 형성된다. 즉, 상기 반응층들(12a, 12b, 12c, 12d, 12e)에는 상기 시료를 진단할 최종 반응물로 변화시키기 위한 시약이 주입되어 있다.

도 5 내지 도 7은 시료 로딩 장치(10)의 유로(12)의 반응층들(12a, 12b, 12c, 12d, 12e)을 통과한 시료의 최종 반응물이 각각 DNA 칩, 단백질 칩 및 셀 칩인 것을 도시하고 있다.

상기와 같이, 시료 로딩 장치(10)에 의해 시료의 최종 반응물이 디스크(50)의 표면으로 이동되면, 상기 최종 반응물이 표면에 구비된 디스크(50)와 디스크 드라이브를 이용하여 상기 최종 반응물에 대한 진단을 할 수 있다.

이하의 도 8 및 도 9에서는, 상기와 같이 최종 반응물이 구비된 디스크의 도면 부호를 '100'이라 명칭한다.

상기와 같은 디스크(100)를 이용하는 시스템의 일례는 도 8에서 도시하는 바와 같이, 시료 로딩 장치(10)에 의해 이동된 최종 반응물을 구비한 디스크(100)를 장입하여 회전시키는 디스크 드라이브(200)와, 이 디스크 드라이브(200)를 제어하는 제어 장치(300), 입력 장치(410) 및 디스플레이 모니터(400)로 이루어진다.

이때, 이러한 제어 장치(300)는 통상의 컴퓨터가 이용될 수 있고, 경우에 따라 디스크 드라이브(200)와 함께, 진단을 위하여 최적화된 특정 장치가 이용될 수도 있다.

이러한 디스크(100)를 이용하는 전체 건강 진단 시스템의 일례는 도 9에서 도시하는 바와 같다.

이하, 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한다.

상기 디스크(100)를 이용하는 건강 진단 시스템은, 레이저와 같은 발광 소자(211) 및 수광 소자(212)를 포함하는 광픽업(210)과, 상기 디스크(100)를 회전시키는 디스크 구동부(220)와, 상기 광픽업(210)을 상기 디스크(100)에 대해 상/하 또는 좌/우 방향으로 이동시키는 광픽업 구동부(230)와, 상기 건강 진단 시스템의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(240)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명에서는 시료 로딩 장치(10)를 디스크(50)에 장착하고[S101], 상기 디스크(50) 상에 장착된 시료 로딩 장치(10)의 유입구(11)를 통해 시료를 주입한다[S102].

상기와 같이 주입된 시료는 시료 로딩 장치(10) 내부의 유로(12)를 통과하고, 상기 유로(12)의 경로 내부면에 형성된 다수의 반응층(12a, 12b, 12c, 12d, 12e)을 통과하면서, 진단할 최종 반응물로 변화된다[S103].

상기와 같이 최종 반응물로 변화된 시료가 상기 시료 로딩 장치(10)의 유출구(13)를 통해 디스크(50) 표면의 진단 영역으로 이동되면[S104], 상기 시료 로딩 장치(10)를 상기 디스크(50)에서 분리한다[S105].

한편, 상기와 같이 최종 반응물이 구비된 디스크(50)를 디스크 드라이버(200)에 장입하고[S106], 상기 디스크 구동부(220)를 제어하여 상기 디스크(50)를 회전시킨다[S107].

이후, 상기 광픽업(210)과 제어부(240)의 제어에 따라, 상기 디스크(50) 표면의 진단 영역에 존재하는 최종 반응물의 진단을 수행한다[S108].

즉, 광 픽업(210)은 디스크(100) 표면 상의 최종 반응물로부터 진단 프로세스 정보를 읽어내고, 이를 제어부(240)로 전송한다.

이때, 광픽업(210)은 디스크(100)의 최종 반응물에 레이저를 조사하여 열을 가하거나, 상기 최종 반응물의 광 흡수율 또는 반사율 등을 측정하여 생화학 반응의 결과를 검출한다.

즉, 광 픽업(210)의 발광 소자(211)는 광을 발생하여 상기 디스크(100)의 최종 반응물로 조사하고, 수광 소자(212)는 상기 최종 반응물을 거쳐서 디스크(100)의 반사층(52)으로부터 반사된 광을 수광하고, 상기 수광된 광량을 제어부(240)로 전송한다.

제어부(240)는 진단채널 위치정보 및 진단 프로세스 정보에 따라 상기 디스크 구동부(220) 및 광픽업 구동부(230)의 구동을 위한 신호를 생성하여 이를 각각 디스크 구동부(220) 및 광픽업 구동부(230)로 출력한다.

즉, 광 디스크 드라이버(200)에 구비되는 광픽업(210)이 디스크(100) 표면의 최종 반응물이 없는 영역에 레이저를 조사하면 반사층(52)에서 반사되는 레이저의 경로 상에 최종 반응물이 존재하지 않으므로, 반사된 레이저는 디스크(10)에 기록 된 데이터를 판독할 수 있다.

한편, 광픽업(210)이 디스크(10)의 최종 반응물이 있는 영역에 레이저를 조사하면 반사층(52)에서 반사되는 레이저의 경로 상에 최종 반응물이 존재하므로, 상기 최종 반응물을 판독할 수 있다.

상기와 같이, 광픽업(210)을 이용하여 최종 반응물에 대한 레이저 반사율이 측정되면, 제어부(180)는 상기 레이저 반사율을 이용하여 최종 반응물에 대한 진단을 할 수 있다.

이상, 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 예를 들면, 본 기술분야의 당업자에게는 전술한 실시예들을 서로 조합하여 사용하는 것도 매우 용이할 것이다.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다.

본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

도 1은 본 발명에 따른 바이오 디스크를 나타낸 일 실시예 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 디스크를 나타낸 일 실시예 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 시료 로딩 장치를 나타낸 일 실시예 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 시료 로딩 장치가 디스크에 결합된 구조를 나타내는 일 실시예 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 시료 로딩 장치에 유입된 시료의 최종 반응물이 DNA칩인 것을 나타내는 일 실시예 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 시료 로딩 장치에 유입된 시료의 최종 반응물이 단백질 칩인 것을 나타내는 일 실시예 도면이다.

도 7은 본 발명에 따른 시료 로딩 장치에 유입된 시료의 최종 반응물이 셀 칩인 것을 나타내는 일 실시예 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 디스크를 이용한 진단 시스템을 나타내는 일 실시예개략도이다.

도 9는 본 발명에 따른 디스크를 이용한 진단 시스템을 나타내는 일 실시예 블럭도이다.

도 10은 본 발명에 따른 디스크를 이용한 진단 과정을 나타낸 일 실시예 흐름도이다.

Claims (10)

1. 데이터가 기록되는 디스크; 및

   상기 디스크의 상부에 부착되고, 유입구에서 유입된 시료를 내부의 유로를 통하여 상기 디스크의 상부 표면으로 적어도 하나 이동시키는 시료 로딩 장치;를 포함하여 이루어지는 바이오 디스크.
2. 제1 항에 있어서, 상기 디스크는,

   상기 디스크의 보호를 위한 보호층;

   상기 보호층 상에 형성되는 반사층; 및

   상기 반사층 상에 형성되고, 상부 표면이 상기 시료 로딩 장치의 하부 표면과 접촉되는 투명 기판;을 포함하여 이루어지는 바이오 디스크.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 디스크의 상부 표면에 상기 시료가 이동되면, 상기 시료 로딩 장치는 탈거되는 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
4. 제1 항에 있어서, 상기 시료 로딩 장치는,

   상부 표면에 형성되고, 상기 시료의 유입을 위한 유입구;

   상기 유입구와 연결되고, 내부의 적어도 하나의 경로를 통해 상기 유입구에 서 유입된 시료가 이동되는 유로; 및

   상기 유로와 연결되어, 상기 유로를 통과한 시료를 상기 디스크의 상부 표면으로 이동시키는 유출구;를 포함하여 이루어지는 바이오 디스크.
5. 제4 항에 있어서,

   상기 유로의 경로 내부에는 상기 유입구에서 유입된 시료를 진단할 최종 반응물로 변경하기 위한 적어도 하나의 반응층이 형성된 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
6. 제5 항에 있어서,

   상기 반응층에는, 상기 시료를 진단할 최종 반응물로 변경하기 위한 시약이 주입된 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
7. 제4 항에 있어서,

   상기 유출구에는, 상기 시료의 누설 방지를 위한 누설 방지부가 형성된 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
8. 제4 항에 있어서,

   상기 시료 로딩 장치의 양 측면에 형성되고, 상기 시료 로딩 장치를 상기 디스크에 장착 및 분리하기 위한 탈착부;를 더 포함하여 이루어지는 바이오 디스크.
9. 데이터가 기록된 디스크 상부에 시료 로딩 장치를 부착하는 단계;

   상기 시료 로딩 장치의 유입구에 시료가 주입되면, 상기 주입된 시료를 내부 유로를 통하여 상기 디스크의 상부 표면으로 이동시키는 단계;

   상기 시료 로딩 장치를 상기 디스크에서 분리하고, 상기 디스크를 회전시키는 단계; 및

   상기 디스크 상부 표면의 존재하는 시료에 대한 정보를 측정하는 단계;를 포함하여 이루어지는 바이오 디스크를 이용한 진단 방법.
10. 제9 항에 있어서, 상기 이동 단계는,

    상기 주입된 시료가 상기 유로를 통과 시에, 상기 유로의 경로 내부에 형성된 반응층에 의해 상기 시료가 진단할 최종 반응물로 변화되는 단계; 및

    상기 변화된 최종 반응물을 상기 디스크의 상부 표면으로 이동시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 바이오 디스크를 이용한 진단 방법.

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