KR20120103419A - 바이오칩 판독장치, 바이오칩 및 이를 이용한 바이오칩 판독방법 - Google Patents

바이오칩 판독장치, 바이오칩 및 이를 이용한 바이오칩 판독방법 Download PDF

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KR20120103419A
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Abstract

바이오칩 판독 장치가 제공된다. 바이오칩 판독 장치는 바이오칩의 몸체를 관통하는 적어도 하나의 홀을 갖는 광 전달 채널로 광을 조사하는 발광부, 상기 광 전달 채널을 투과한 광 패턴을 수신하여 전기적 신호로 변환하는 수광부, 및 상기 바이오칩을 삽입하는 장착부를 포함하고, 상기 광 패턴의 형상으로부터 상기 비이오칩을 식별한다.

Description

바이오칩 판독장치, 바이오칩 및 이를 이용한 바이오칩 판독방법{Biochip Identification Apparatus, Biochip and Method using the same}
본 발명은 생체 시료 분석용 바이오칩 판독 장치, 바이오칩 및 이를 이용한 바이오칩 판독방법에 관한 것으로, 더 구체적으로 바이오칩의 종류 및 측정 정보를 획득할 수 있는 광학적 바이오칩 판독 장치, 바이오칩 및 이를 이용한 바이오칩 판독방법에 관한 것이다.
일반적으로 소변, 혈액, 타액 등과 같은 생체 시료를 이용하는 진단용 스트립(strip) 혹은 바이오칩(biochip)은 다양한 개별 검사 항목에 적용되고 있다. 즉, 이들은 임신, 배란, 전립선암, 대장암, 간암, 심근경색, 헬리코박터 파일로리(Helicobacter pylori), 에이즈(AIDS), 마약 등의 진단에 적용되고 있다. 이들의 감지 바이오마커(biomarker)는 HCG(임신), PSA(전립선암), AFP(간암), CEA(대장암) 등이 될 수 있다.
특히, 래피드(rapid) 시험지법에 의한 질병 검사는 신체의 각종 질환을 1차적으로 선별 검사하는 반정량 분석법(semiquantitative test)으로, 조기에 신체의 이상 유무를 검사할 수 있는 방법으로 알려져 있다. 래피드 시험지법은 소변, 혈액, 타액 등을 채취하기 쉽고, 수검자에게 검사의 부담을 주지 않으며, 그 결과에 대한 반응이 즉각 판정될 수 있으므로, 그 유용성이 매우 높은 편이다. 이러한 래피드 시험지법을 이용하는 래피드 스트립은 사용자에게 위에 언급된 해당 검사 항목에 대한 이상 유무를 육안으로 확인할 수 있도록 그 결과를 표시한다. 이러한 래피드 스트립은 별도의 보조 장치 없이 사용자가 간편하게 사용할 수 있다. 하지만, 이와 같은 래피드 스트립은 니트로셀룰로스(nitrocellulose) 시험지에 첨부된 검사 항목별 시험 부분을 이용하는 스트립의 특성에 의해, 감지 결과로 나타나는 색깔 띠를 육안으로 판별하기 어려운 감지 범위가 있고, 개인에 따라 또는 개인의 감정 상태에 따라 판별이 달라지는 등 정확도가 떨어질 수 있는 단점이 있다. 그리고 이러한 래피드 스트립은 검사 결과를 활용할 수 있도록 패턴(pattern)을 저장할 수 있는 방법이 전혀 없어, 측정 데이터(data)의 활용 상에도 많은 장애가 있다. 현재 시중에 판매되고 있는 판독 장치는 병원 등에서 사용할 수 있는 큰 장치 형태로 되어 있고, 고가이다. 반면에, 가정에서 일반인들이 쉽게 사용할 수 있는 휴대형 질병 판독 장치는 아직 보고되어 있지 않다. 그리고 무엇보다 휴대형 질병 판독 장치로 위에서 기술한 다양한 질병 바이오마커를 판독하기 위해서는 개별의 스트립을 먼저 식별하는 것이 판독 이전에 선행되어야 한다.
기존의 스트립 혹은 바이오칩의 종류 식별을 위한 기술은 식별 정보 기록 수단을 스트립 혹은 바이오칩에 부착하고, 부착된 식별 정보 기록 수단에 기록된 식별 정보를 분석하여, 스트립 혹은 바이오칩의 종류 및 제조 등의 각종 정보를 판독한다. 이러한 기술에는 바 코드(bar code)를 이용해 각종 바이오 센서(bio sensor)의 정보를 기록하며, 바 코드의 식별을 위한 바 코드 판독 장치를 이용해 바 코드를 읽어, 바이오 센서의 정보를 판독하는 것이 있다. 이와 같이, 바이오 센서의 식별 정보 기록 수단으로서 바 코드를 사용하는 경우에는 바이오 센서를 제작하는 데 추가 비용이 많이 소모되며, 바 코드의 판독을 위한 스캐너(scanner) 등의 고가의 장치가 필요로 하는 등 복잡하고 고비용이 필요한 단점이 있다.
다른 예로, 각각 다른 광 산란부가 진단 스트립에 별도로 포함되는 것으로, 진단 스트립을 측정 장치에 연결할 때, 광 산란도가 자동으로 측정되어 진단 스트립에 관한 정보를 자동으로 인식할 수 있는 기술이다. 이러한 방법에도 진단 스트립의 제작 이후에 별도의 광 산란부를 부착하여야 하는 번거로움이 있고, 산란광을 감지하기 위한 반사광을 수광하는 수광부 이외에 별도의 수광부를 더 포함하는 등의 복잡함과 추가적인 비용이 들어가는 단점이 있다.
따라서, 더욱 낮은 가격으로 스트립 혹은 바이오칩의 종류 및 제조 회사 정보 등의 다양한 식별 정보를 스트립 혹은 바이오칩의 제작 단계에 기록하고, 이를 간단하고 손쉽게 판독함으로써, 가격 경쟁력에 유리한 새로운 장치 및 방법의 개발이 절실히 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 서로 다른 용도의 바이오칩들의 종류 및 측정 정보를 획득할 수 있도록 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 바이오칩 판독 장치를 제공한다. 상기 장치는 바이오칩의 몸체를 관통하는 적어도 하나의 홀을 갖는 광 전달 채널로 광을 조사하는 발광부; 상기 광 전달 채널을 투과한 광 패턴을 수신하여 전기적 신호로 변환하는 수광부; 및 상기 바이오칩을 삽입하는 장착부를 포함하고, 상기 광 패턴의 형상으로부터 상기 비이오칩을 식별한다.
일 실시예에서, 상기 발광부는 상기 바이오칩 판독 장치의 내부에 구비되고, 상기 바이오칩은 상기 발광부와 상기 수광부 사이로 삽입되도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 발광부는 상기 바이오칩 판독 장치의 외부에 구비되고, 상기 장치는 상기 발광부로부터 조사된 상기 광을 상기 광 전달 채널로 전달하기 위한 광 분배 전송 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 광 분배 전송 모듈은 상기 홀의 배치에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 홀은 복수개이고, 상기 복수개의 홀들은 2차원의 어레이로 될 수 있다.
상기 홀은 복수개이고, 상기 수광부는 상기 복수개의 홀들에 대응되도록 배열된 복수의 수광 소자들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 홀은 복수개이고, 상시 수광부는 상기 바이오칩이 상기 장착부로 삽입되는 과정에서 상기 발광부에서 조사된 상기 광이 상기 복수개의 홀들을 투과하는 상기 광의 투과 패턴을 수신하여 상기 전기적 신호로 변환할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수광부와 상기 광 전달 채널 사이에 제공되고, 상기 바이오칩 판독 장치 상기 광 패턴을 확대하는 패턴 확대부를 더 포함할 수 있다.
상기 패턴 확대부의 말단의 표면에 차광 패턴이 형성되고, 상기 차광 패턴에 의하여 노출된 창을 통하여 상기 수광부로 광을 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 장치는 상기 광 전달 채널을 통과하지 않은 광을 직접 수광하여, 상기 발광부의 상태를 확인하는 보정부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 장치는 바이오칩 내에 제공되고 상기 바이오칩의 몸체를 관통하는 홀 및 상기 홀을 덮는 반투명 필름을 갖는 광 전달 채널로 광을 조사하는 발광부; 상기 광 전달 채널을 투과한 광을 수신하여 전기적 신호로 변환하는 수광부; 및 상기 바이오칩을 삽입하는 장착부를 포함하고, 상기 반투명 필름에 의한 상기 광의 세기의 차이를 인식하여 상기 바이오칩을 식별하도록 구성된다.
본 발명은 바이오칩을 제공한다. 상기 바이오칩은 몸체; 상기 몸체 상에 배치된 생체 시료 주입부; 상기 생체 시료 주입부로부터 전달된 생체 시료를 감지하는 감지부; 및 상기 몸체를 관통하여 광을 투과할 수 있는 적어도 하나의 홀을 갖는 광 전달 채널을 포함한다.
본 발명은 바이오칩 판독 방법을 제공한다. 상기 방법은 몸체 및 상기 몸체를 관통하는 적어도 하나의 홀을 갖는 광 전달 채널을 포함하는 바이오칩을 바이오칩 판독 장치로 삽입하여 장착하고; 상기 광 전달 채널로 광을 조사하고; 상기 광 전달 채널을 투과한 광을 수신하여 전기적 신호로 변환하고; 그리고 상기 광으로부터 상기 비이오칩을 식별한다.
일 실시예에서, 상기 광 전달 채널을 투과한 광의 패턴의 형상으로부터 상기 비이오칩을 식별할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 홀은 복수개이고 2차원의 어레이로 배열되어, 상기 광 전달 채널을 투과한 광은 2차원의 패턴을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 홀은 복수개이고, 상기 비이오칩이 상기 바이오칩 판독 장치로 삽입되는 과정에서, 상기 복수개의 홀들을 투과하는 광의 시간적 패턴으로부터 상기 바이오칩을 식별할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수개의 홀들을 투과한 광의 세기로부터 상기 바이오칩을 식별할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 과제 해결 수단에 따르면 바이오칩의 제작 과정에서 바이오칩의 식별 정보가 동시에 제작이 가능함으로써, 바이오칩의 식별 정보를 제작하기 위한 비용이 절감될 수 있다.
일반적인 휴대용 판독 장치에 별도의 구성을 추가하지 않는 단순한 구조로, 신속하고 정확하게 바이오칩에 대한 측정 정보를 획득할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예들에 따른 바이오칩 식별 시스템을 설명하기 위한 개략적인 구성도 및 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 바이오칩 판독 장치를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 식별 시스템의 일부 구성을 설명하기 위한 개략적인 사시도, 단면도 및 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오칩 식별 시스템의 일부 구성을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오칩 식별 시스템의 일부 구성을 설명하기 위한 개략적인 사시도 및 개념도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오칩 식별 시스템의 일부 구성을 설명하기 위한 개략적인 사시도 및 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오칩 식별 시스템의 일부 구성을 설명하기 위한 개략적인 사시도들이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. 이에 더하여, 본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
본 발명의 기술적 특징들이, 바이오칩을 사용하는 바이오칩 식별 시스템을 예로 들어 설명될 것이다. 하지만, 본원 발명의 기술적 사상은 예시된 바이오칩을 사용하는 식별 시스템에 한정되지 않으며, 스트립 등을 사용하는 식별 시스템들에 적용될 수 있다.
또한, 바이오칩을 장착 및 탈착하기 위한 바이오칩 판독 장치의 구조는 하나의 예를 들어 설명한 것에 불과하며, 이는 당업자가 필요에 따라 용이하게 구현할 수 있는 것으로, 본 발명의 상세한 설명에서는 이에 대한 것을 생략하기로 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예들에 따른 바이오칩 식별 시스템을 설명하기 위한 개략적인 구성도 및 단면도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 바이오칩 식별 시스템은 바이오칩(200), 및 바이오칩(200)의 정보를 판단하는 바이오칩 판독 장치(100)를 포함할 수 있다.
바이오칩(200)은 시료 투입구(130), 감지부(130), 기준부(120) 및 바이오칩 식별부(210)를 포함할 수 있다. 바이오칩 식별부(210)는 바이오칩(200)의 종류를 식별하기 위한 수단일 수 있다. 바이오칩 식별부(210)는 광 전달 채널(light transfer channel)일 수 있다.
바이오칩(200)의 광 전달 채널(210)은 바이오칩(200)의 몸체(201)에 내장될 수 있다. 광 전달 채널(210)은 바이오칩(200)의 몸체(201)를 관통하는 적어도 하나의 홀을 가지는 3차원 입체 구조물 패턴일 수 있다. 바이오칩(200)의 몸체(201)는 광을 차폐하고, 홀(212)은 광을 투과시킬 수 있다. 바이오칩(200)의 몸체(201)는 폴리머(polymer) 또는 플라스틱(plastic)일 수 있다. 바이오칩(200)의 광 전달 채널(210)은 바이오칩(200)의 제작 공정에서 함께 제작될 수 있다. 즉, 바이오칩(200)의 광 전달 채널(210)은, 바이오칩(200)이 폴리머 또는 플라스틱의 사출 혹은 압출 성형 등으로 만들어지는 과정에서, 간단하고 손쉽게 제작될 수 있다.
바이오칩 판독 장치(100)는 측정 정보를 표시하기 위한 표시부(display part, 104), 바이오칩 판독 장치(100)의 작동을 위한 작동 버튼들(operating button, 105, 106) 및 바이오칩(200)가 삽입되는 장착부(102)를 포함할 수 있다. 바이오칩 판독 장치(100)는 바이오칩(200)으로 광을 조사하는 발광부(114), 및 바이오칩(200)을 통과한 빛을 수광하는 수광부(116)을 더 포함할 수 있다.
발광부(114)는 바이오칩 판독 장치(100)의 장착부(102)에 삽입된 바이오칩(200)의 광 전달 채널(210)로 광을 조사할 수 있다. 발광부(114)는 단파장 발광 소자(Light Emitting Diode: LED) 또는 다파장 레이저 다이오드(laser diode)인 광원을 포함할 수 있다. 발광부(114)는 각각 다른 색의 광(예를 들면, 적색, 녹색, 청색)을 방출하는 3개의 광원들을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 실시예들에 따른 발광부(114)는 적색, 녹색 및 청색의 3색 발광 소자들을 조합하여 구성될 수 있다. 발광부(114)의 3색 발광 소자들은 스위칭(switching) 형태로 비연속적으로 제어될 수 있다. 발광부(114)는 바이오칩 판독 장치(100)의 내부에 구비될 수 있다.
수광부(116)는 바이오칩(200)의 광 전달 채널(210)을 투과한 광 패턴을 수신하여 전기적 신호로 변환할 수 있다. 수광부(116)는 하나의 수광 소자로 구성될 수 있다. 이와는 달리, 수광부(116)는 복수개의 수광 소자들을 포함할 수 있다. 수광 소자는 포토 다이오드(photo diode), 광 트리오드(photo tride), 시모스 이미지 센서(CIS) 및 시시디(Charge Coupled Device : CCD) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
바이오칩 판독 장치(100)는 발광부(114)에 발광된 광의 안정성(재현성)을 확인하기 위한 보정부(117)를 더 포함할 수 있다. 발광부(114)에서 발광된 광의 일부는 바이오칩(200)의 광 전달 채널(210)을 통과하지 않고 곧바로 보정부(117)로 전달될 수 있다. 보정부(117)는 그것으로 전달된 광을 통하여, 발광부(114) 자체의 상태(예를 들면, 재현성)를 확인할 수 있다. 즉, 보정부(117)는 발광부(114)로부터의 광을 계속 모니터링함에 따라, 발광부(114)를 구성하는 발광소자 또는 다이오드의 열화를 체크하여 바이오칩 판독 장치(100)의 식별에 대한 안정성을 확보할 수 있다. 발광부(114)의 열화가 설정된 한도를 초과하면, 발광부(114)를 교체한다.
바이오칩 식별 시스템의 작동이 설명된다. 바이오칩(200)에 생체 시료가 주입되면 감지부(130)가 이를 전달받아 감지한다. 바이오칩(200)이 바이오칩 판독 장치(100)에 장착되면, 바이오칩(200)의 종류 및 제조 정보 등이 수광부(116)에 의해 식별된다. 즉, 바이오칩 판독 장치(100)에 바이오칩(200)이 장착되면, 바이오칩(200)의 광 전달 채널(210)을 통해 투과된 광 패턴을 수광부(116)가 식별할 수 있다. 발광부(114) 및 수광부(116)는, 투과된 광이 감지될 수 있도록, 상하로 배치되는 구조를 가질 수 있다. 바이오칩(200)의 식별을 위한 정보는 광 전달 채널(210)을 통해서 투과되는 광 패턴, 광의 세기 또는 색상 변화일 수 있다. 감지부(130)에서 감지된 생체 시료의 정보는 바이오칩 판독 장치(100)의 검출부(112)에 의하여 검출될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 바이오칩 판독 장치를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명된 구성 요소는 동일한 참조 부호를 사용하고, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 바이오칩 판독 장치(100)는 제어부(110), 표시부(104), 박동버튼(105, 106), I/O(108), 검출부(112), 발광부(114), 수광부(116) 및 보정부(117)을 포함할 수 있다.
제어부(110)는 바이오칩 판독 장치(100)의 전체적인 동작을 제어하는 것으로, 특히 발광부(114)에 발출되는 광의 파장 및 광의 스위칭을 제어하고, 수광부(116)에 감지된 광 패턴으로부터 바이오칩(200)의 종류 및 제조정보 등을 식별하고, 보정부(117)에 수광된 광의 세기 및 파장으로부터 발광부(112)의 상태를 모니터링한다. 바이오칩 판독 장치(100)는 박동버튼(105, 106)으로부터 사용자로부터의 동작 지시를 입력받고, 표시부(104) 및/또는 I/O(108)을 통하여 외부로 표시 및/또는 전송한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 식별 시스템의 일부 구성을 설명하기 위한 개략적인 사시도, 단면도 및 평면도이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명된 구성 요소는 동일한 참조 부호를 사용하고, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 전달 채널(210)은 복수개의 홀들(212)을 가질 수 있다. 수광부(116)는 포토 다이오드로서, 바이오칩(200)의 복수개의 홀들(212)의 배열에 대응되도록 구성된 복수개의 수광 소자들을 포함할 수 있다. 복수개의 홀들(212)의 수는 복수개의 수광 소자들의 수와 동일할 수 있다. 복수개의 수광 소자들은 복수개의 홀들(212)의 위치에 대응되도록 배열될 수 있다. 복수개의 홀들(212) 중 선택된 홀들은 광차폐재로 채워질 수 있다. 즉, 복수개의 홀들(212)은 광투과 홀들(212a) 및 광차폐 홀들(212b)을 포함할 수 있다. 광투과 홀들(212a) 및 광차폐 홀들(212b)의 위치에 따라 수광부(116)의 수광소자들은 광을 수광 혹은 비수광할 수 있다. 수광부(116)는 광투과 홀들(212a) 및 광차폐 홀들(212b)에 의하여 형성된 패턴에 대응되는 광 패턴을 얻을 수 있다. 이와는 달리, 광 전달 채널(212)이 바이오칩(200)과 함께 제조될 때, 광차폐 홀들(212b) 없이 광투과 홀들(212a)만 형성될 수 있다.
이와는 달리, 수광부(116)는 하나의 시모스 이미지 센서(CIS) 또는 씨씨디(CCD)일 수 있다. 수광부(116)는 광 전달 채널(210)로부터 광 패턴의 이미지를 얻을 수 있다.
광투과 홀들(212a)은 2차원의 어레이로 구성될 수 있다. 복수개의 수광 소자들 또한 광투과 홀들(212a)을 투과한 광들을 수광하기 위하여 2차원의 어레이로 구성될 수 있다. 바이오칩(200)의 광투과 홀들(212a)을 투과하는 광은 식별 패턴을 가질 수 있다. 이로써, 광을 식별하는 감도가 향상될 수 있다. 수광소자들을 2차원의 어레이로 구성함에 따라, 바이오칩을 장착하는데 용이할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 바이오칩(200)의 홀들(212)은, 예를들어 4×15의 어레이를 가질 수 있다. 이와 달리, 바이오칩(200)의 홀들(212)은 다른 방법으로 배열될 수 있다. 즉, 광투과 홀들(212a)의 배열에 따라, 바이오칩(200)에 대한 다양한 식별 정보가 생성될 수 있다. 이에 따라, 바이오칩(200)은 다양한 식별 정보를 가짐으로써, 바이오칩 식별 시스템은 다양한 종류의 바이오칩들에 대한 식별이 가능할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오칩 식별 시스템의 일부 구성을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명된 구성 요소는 동일한 참조 부호를 사용하고, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 수광부(116)는 바이오칩(200)이 바이오칩 판독 장치(100)에 삽입되는 과정에서 발광부(114)에서 조사된 광은 바이오칩(200)의 광투과 홀들(212a), 광차폐 홀들(212b) 및/또는 몸체에 의하여, 시간에 따라 순차적으로 차폐 또는 투과될 수 있다. 첫번째 홀은 광투과 홀로서 광 패턴 수신의 시작을 알려주는 역할을 할 수 있다. 이러한 광의 차폐 및 투과에 의하여, 수광부(116)는 광의 시간적 패턴을 수광할 수 있다. 수광부(116)에서 얻어진 광의 시간적 패턴은 전기적 신호로 변환된다. 전기적 신호는 "0" 및 "1" 의 디지털 신호일 수 있다. 이 경우, 수광부(116)는 하나의 수광 소자로 구성될 수 있다.
바이오칩(200)의 광투과 홀들(212a) 및 광차폐 홀들(212b)은 특정의 배열패턴을 가질 수 있다. 바이오칩(200)의 광투과 홀들(212a) 및 광차폐 홀들(212b)은, 예를 들어 주기적인 간격으로 배열될 수 있다. 바이오칩(200)에 따라 다른 특정의 배열패턴을 가질 수 있다. 광 패턴은 바이오칩(200)에 따른 특정의 식별 정보를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같은 경우 전기적 신호는 "1010" 일 수 있다. 바이오칩 판독장치(100)의 제어부(도 2의 110, 예를 들어, 중앙처리장치(MCU) 및 메모리 등을 포함할 수 있다)에 의해 광 패턴이 인식될 수 있다.
이에 따라, 바이오칩(200)은 다양한 식별 정보를 가짐으로써, 바이오칩 식별 시스템은 다양한 종류의 바이오칩들에 대한 식별이 가능할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오칩 식별 시스템의 일부 구성을 설명하기 위한 개략적인 사시도, 평면도 및 개념도이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명된 구성 요소는 동일한 참조 부호를 사용하고, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 바이오칩 판독 장치(100)는 수광부(116)와 바이오칩(200)의 광 전달 채널(도 1의 210) 사이에 제공된 패턴 확대부(120)를 더 포함할 수 있다. 패턴 확대부(120)는 바이오칩(200)의 광 전달 채널(210)을 투과한 광을 확대시킬 수 있다. 이 경우, 광 전달 채널(210)은 하나의 홀(212)을 가질 수 있다. 패턴 확대부(120)는, 예를 들어 그의 몸체(121) 내에 형성된 광투과부(122)를 포함할 수 있다. 패턴 확대부의 몸체(121)는 광을 투과할 수 없고, 광투과부(120b)는 광을 투과할 수 있다. 광투과부(122)는 예를 들어 그의 내부가 빈 빈 공간일 수 있다. 이에 따라, 바이오칩(200)의 광 전달 채널(210)을 투과한 광은 광투과부(122)를 투과하여, 패턴 확대부(120)의 말단으로 나올 수 있다. 패턴 확대부(120)의 말단의 표면에 차폐 패턴들(124)이 추가적으로 제공되어, 광을 투과하는 열린 창(126)을 구성할 수 있다.
패턴 확대부(120)는 바이오칩(200)의 광 전달 채널(210)을 투과한 광을 확대하여, 확대된 광 패턴(207)을 수광부(116)로 전달 할 수 있다. 이에 따라, 바이오칩(200)의 광 전달 채널(210)을 투과한 광을 보다 효과적으로 감지할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 패턴 확대부(120)의 말단의 표면에 다양한 차폐 패턴들(124)을 적용함으로써, 수광부(116)에 수신되는 광은 다양하게 변화되어 다양한 광 패턴(127)을 제공할 수 있다. 이에 따라, 바이오칩(200)은 다양한 식별 정보를 가짐으로써, 바이오칩 식별 시스템은 다양한 종류의 바이오칩들에 대한 식별이 가능할 수 있다.
이러한 경우, 수광부(116)는 하나의 시모스 이미지 센서(CIS) 또는 씨씨디(CCD)일 수 있다. 수광부(116)는 광 패턴의 이미지를 얻을 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오칩 식별 시스템의 일부 구성을 설명하기 위한 개략적인 사시도 및 단면도이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명된 구성 요소는 동일한 참조 부호를 사용하고, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 바이오칩(200)은 그의 몸체를 관통하는 하나의 홀(212) 및 하나의 홀(212)을 덮는 반투명 필름(230)을 포함할 수 있다.
바이오칩(200)의 광 전달 채널(도 1의 210)은 바이오칩(200)의 몸체를 관통하는 하나의 홀(212) 및 하나의 홀을 덮는 반투명 필름(230)을 포함할 수 있다. 즉, 발광부(114)에서 조사된 광은 하나의 홀(212) 및 반투명 필름(230)을 통해 투과되어, 수광부(116)에 의하여 수신될 수 있다. 반투명 필름(230)은 다양한 색상을 가질 수 있다. 반투명 필름(230)은 다양한 투과도를 가질 수 있다. 반투명 필름(230)의 색상, 투과도 및 발광부(114)에서 조사된 광의 파장에 따라, 바이오칩(200)의 광 전달 채널(210)을 투과한 광의 세기, 또는 광의 색상(예를 들면, 채도 또는 명도)이 다를 수 있다. 수광부(116)는 이러한 광의 차이를 구분함으로써, 바이오칩(200)의 종류 및 제조 정보 등을 식별할 수 있다. 이에 따라, 바이오칩(200)은 다양한 식별 정보를 가짐으로써, 바이오칩 식별 시스템은 다양한 종류의 바이오칩들에 대한 식별이 가능할 수 있다.
전술한 실시예들과는 달리, 도 8a를 참조하면, 발광부(114)는 판독 장치(100)의 외부에 배치될 수 있다. 판독 장치(100)의 구조에 따라서는 발광부(114) 및 수광부(116)가 서로 상하로 배치되기 어려울 수 있다. 이러한 경우, 발광부(114)는 바이오칩 판독 장치(100)의 외부에 배치될 수 있다. 발광부(114)로부터 조사된 광을 바이오칩(200)의 광 전달 채널(210)으로 전달하기 위한 광 분배 전송 모듈(130)이 제공될 수 있다. 광 분배 전송 모듈(130)은 바이오칩(200)의 복수개의 홀들(212) 각각에 광을 전송하기 위한 구조를 가질 수 있다. 광 분배 전송 모듈(130)은 바이오칩(200)의 복수개의 홀들(212)에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 광 분배 전송 모듈(130)은 바이오칩(200)의 복수개의 홀들(212)에 대응되는 위치에 돌출부(132) 및 반사부(134)를 가질 수 있다. 반사부(134)는 광 분배 전송 모듈(130)의 하부면에 제공되어, 발광부(114)로부터의 광을 돌출부(132)를 통하여 복수개의 홀들(212)로 전달될 수 있다. 반사부(134)는 돌출부(132)를 향하여 45도 정도 경사진 경사면을 가질 수 있다. 경사면에는 반사막, 예를 들면 은이 코팅되어 반사 효율을 증가시킬 수 있다. 광 분배 전송 모듈(130)은, 예를 들어 바이오칩 판독장치(100)와 일체로 형성될 수 있다. 바이오칩 판독장치(100)의 몸체(101)는 불투명하고, 광 분배 전송 모듈(130)은 광을 투과할 수 있는 물질로 구성될 수 있다.
발광부(114)에서 조사된 광은 광 분배 전송 모듈(130)을 통해 분배되어 바이오칩(200)의 복수개의 홀들(212)로 광을 전송하고, 전송된 광은 바이오칩(200)의 복수개의 홀(212)에 의해 차폐 또는/및 투과되어 수광부(116)의 수광 소자들에 의해 수신될 수 있다.
도 8b를 참조하여, 광 분배 전송 모듈(130)은 바이오칩(200)과 수광부 사이에 배치될 수 있다. 광 분배 전송 모듈(130)은 도 1a의 광 전달 채널(210)에 인접하게 배치되어, 발광부(114)로부터의 광을 복수개의 홀들(212)로 반사할 수 있다. 즉, 반사부(134)에서 반사된 광은 복수개의 홀들(212)로 제공되고, 광차폐 홀들(212b)에 의하여 재반사되어, 수광부(116)으로 전달될 수 있다. 광차폐 홀들(212b) 상에는 반사막이 코팅될 수 있다. 광차폐 홀들(212b)은 반사부(134)에서 반사된 광을 재반사하지만, 광투과 홀들(212a)은 반사부(134)에서 반사된 광을 재반사하지 못한다. 분배 전송 모듈(130)이 복수개의 홀들(212)와 이격된 것을 도시하지만, 실질적으로는 서로 겹쳐 배치될 수 있다.
전술한 바이오칩 식별 시스템의 실시예들은, 서로 모순이 없는 경우, 조합되어 다양한 형태로 변형될 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예들에 따르면, 바이오칩의 제작 과정에서 바이오칩의 식별 정보가 동시에 제작이 가능하기 때문에, 바이오칩의 식별 정보를 제작하기 위한 비용이 저감될 수 있다. 일반적인 휴대용 판독 장치에 별도의 구성을 추가할 필요가 없는 단순한 구조로, 신속하고 정확하게 바이오칩에 대한 측정 정보를 획득할 수 있다.
나아가, 사용자가 바이오칩을 바이오칩 판독 장치에 장착하기 전에 바이오칩에 관한 정보를 별도로 입력해야 하는 번거로움이 해소될 수 있고, 사용자가 정보를 입력할 때 발생할 수 있는 오류를 방지할 수 있다. 바 코드처럼 별도의 바이오칩을 식별하기 위한 고가의 장치를 필요로 하지 않으면서, 신속하고 정확하게 바이오칩에 대한 식별 및 측정 정보를 획득할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 바이오칩 판독 장치는 응급실, 개인 병원, 앰뷸런스(ambulance) 및 가정 등에서 전문인이나 일반이 모두에게 광범위하게 사용될 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (20)

  1. 바이오칩의 몸체를 관통하는 적어도 하나의 홀을 갖는 광 전달 채널로 광을 조사하는 발광부;
    상기 광 전달 채널을 투과한 광 패턴을 수신하여 전기적 신호로 변환하는 수광부; 및
    상기 바이오칩을 삽입하는 장착부를 포함하고,
    상기 광 패턴의 형상으로부터 상기 비이오칩을 식별하는 바이오칩 판독 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광부는 상기 바이오칩 판독 장치의 내부에 구비되고, 상기 바이오칩은 상기 발광부와 상기 수광부 사이로 삽입되도록 구성된 바이오칩 판독 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 홀은 복수개이고, 상기 발광부는 상기 바이오칩 판독 장치의 외부에 구비되고,
    상기 발광부로부터 조사된 상기 광을 상기 광 전달 채널로 전달하기 위한 광 분배 전송 모듈을 더 포함하고, 상기 광 분배 전송 모듈은 상기 복수개의 홀들의 배치에 대응되는 형상을 갖는 바이오칩 판독 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 광 분배 전송 모듈은, 상기 장착부 아래에 제공되고, 상기 복수개의 홀들에 대응되도록 그의 하부에 상기 복수개의 홀들을 향한 경사진 반사면을 갖는 바이오칩 판독 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 광 분배 전송 모듈은, 상기 장착부와 상기 수광부 사이에 제공되고, 상기 복수개의 홀들에 대응되도록 그의 상부에 상기 복수개의 홀들을 향한 경사면을 갖고, 상기 복수개의 홀들과 일부가 중첩되도록 배치되는 바이오칩 판독 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 홀은 복수개이고, 상기 복수개의 홀들은 2차원의 어레이로 배열된 바이오칩 판독 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 홀은 복수개이고, 상기 수광부는 상기 복수개의 홀들에 대응되도록 배열된 복수의 수광 소자들을 포함하는 바이오칩 판독 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 홀은 복수개이고, 상시 수광부는 상기 바이오칩이 상기 장착부로 삽입되는 과정에서 상기 발광부에서 조사된 상기 광이 상기 복수개의 홀들을 투과하는 상기 광 패턴을 수신하여 상기 전기적 신호로 변환하는 바이오칩 판독 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 수광부와 상기 광 전달 채널 사이에 제공되고, 상기 광 패턴을 확대하는 패턴 확대부를 더 포함하는 바이오칩 판독 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 패턴 확대부의 말단의 표면에 차광 패턴이 형성되고, 상기 차광 패턴에 의하여 노출된 창을 통하여 상기 수광부로 상기 광 패턴을 전달하는 바이오칩 판독 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 전달 채널을 통과하지 않은 광을 직접 수광하여, 상기 발광부의 상태를 확인하는 보정부를 더 포함하는 바이오칩 판독 장치.
  12. 바이오칩의 몸체를 관통하는 홀 및 상기 홀을 덮는 반투명 필름을 갖는 광 전달 채널로 광을 조사하는 발광부;
    상기 광 전달 채널을 투과한 광을 수신하여 전기적 신호로 변환하는 수광부; 및
    상기 바이오칩을 삽입하는 장착부를 포함하고,
    상기 반투명 필름에 의한 상기 광의 세기 또는 광의 색상의 차이를 인식하여 상기 바이오칩을 식별하도록 구성된 바이오칩 판독 장치.
  13. 몸체;
    상기 몸체 상에 배치된 생체 시료 주입부;
    상기 생체 시료 주입부로부터 전달된 생체 시료를 검사하는 검사부; 및
    상기 몸체를 관통하여 광을 투과할 수 있는 적어도 하나의 홀을 갖는 광 전달 채널을 포함하는 바이오칩.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 홀 상에 배치된 반투과 필름을 더 포함하는 바이오칩.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 홀은 복수개이고, 2차원의 어레이로 배열된 바이오칩.
  16. 몸체 및 상기 몸체를 관통하는 적어도 하나의 홀을 갖는 광 전달 채널을 포함하는 바이오칩을 바이오칩 판독 장치로 삽입하여 장착하고;
    상기 광 전달 채널로 광을 조사하고;
    상기 광 전달 채널을 투과한 광을 수신하여 전기적 신호로 변환하고; 그리고
    상기 광으로부터 상기 비이오칩을 식별하는 바이오칩 판독 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 광 전달 채널을 투과한 광의 패턴의 형상으로부터 상기 비이오칩을 식별하는 바이오칩 판독 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 홀은 복수개이고 2차원의 어레이로 배열되어, 상기 광 전달 채널을 투과한 광은 2차원의 패턴을 갖는 바이오칩 판독 방법.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 홀은 복수개이고,
    상기 비이오칩이 상기 바이오칩 판독 장치로 삽입되는 과정에서, 상기 복수개의 홀들을 투과하는 광의 시간적 패턴으로부터 상기 바이오칩을 식별하는 바이오칩 판독 방법.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 홀을 투과한 광의 세기 또는 광의 색상으로부터 상기 바이오칩을 식별하는 바이오칩 판독 방법.
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