WO2009102159A2 - 바이오 디스크 판독 장치 및 이를 이용한 분석 방법 - Google Patents

바이오 디스크 판독 장치 및 이를 이용한 분석 방법 Download PDF

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WO2009102159A2
WO2009102159A2 PCT/KR2009/000691 KR2009000691W WO2009102159A2 WO 2009102159 A2 WO2009102159 A2 WO 2009102159A2 KR 2009000691 W KR2009000691 W KR 2009000691W WO 2009102159 A2 WO2009102159 A2 WO 2009102159A2
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analysis
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Jae Chern Yoo
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/11—Automated chemical analysis

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a bio-disc reading device for the product certification of the bio-disc and the analysis site reading of the bio-disc and an analysis method using the same.
  • Barcode is a combination of black and white bar-shaped symbols in the form of a binary code, and includes those that are easily readable by a computer and used for quickly entering data. This includes a form that is automatically read by an optical mark reading device connected to the computer, input to the computer, stored or recognized.
  • Such a barcode may be used, for example, to indicate a kind of a product conforming to a Universal Product Code (UPC) or to a point of sales system (POS) in a market such as a supermarket.
  • UPC Universal Product Code
  • POS point of sales system
  • the price of the product entered in the bar code may be displayed on the display device.
  • Such barcodes are, for example, encoded according to the standards of the world merchandise codes and then interpreted by a reader consisting of a barcode scanner and a decryptor, which can be recognized when the barcode scanner reads the barcode and is passed to the decryptor for decryption. Is converted into information.
  • Bio discs typically include one or more assay sites in which capture probes that are biospecifically bound to a sample are immobilized and / or where a substance for biochemical reactions is stored. .
  • a separate reading apparatus is required for reading the reaction result of the analysis site in addition to reading the barcode included in the bio-disc. This requirement complicates the design of the reading apparatus and uses the bio-disc. It may be difficult to miniaturize to
  • the present invention provides a bio-disc reading device and an analysis method using the same, which can efficiently perform bio-disc-related information and analysis site reading, including product certification of a bio-disc, by an image sensor.
  • One embodiment of the present invention includes one or more assay sites for performing biomaterial analysis or biochemical reactions; Chambers for storing fluids necessary for the biomaterial analysis or biochemical analysis; A flow path for moving the fluid by connecting the chambers; A body in which the analysis site, flow path and chambers are integrated; A barcode printed or attached to the body; A first thin film circular magnet formed in the body for spatial addressing the barcode; And a second thin film circular magnet formed in the body for spatial addressing the analysis site.
  • the first thin film circular magnet and the second thin film circular magnet include disposed on the same radius of the bio-disc.
  • the barcode may be a colored one-dimensional barcode, a two-dimensional barcode, or a horizontal barcode.
  • the barcode may include information about a driving protocol of the bio-disc, a product ID, an expiration date, a type of disease that can be analyzed and diagnosed, and the like.
  • the barcode may be printed by fluorescent ink, and the fluorescent ink may be transparent ultraviolet fluorescent ink.
  • the bio-disc may further comprise an identification means for distinguishing whether the analysis site or bar code.
  • the identification means is a group consisting of a specific symbol, a specific barcode pattern, a specific pattern, a specific color mark, a specific hole, a specific mechanical engraving, a start character and a stop character of the barcode. It may be one or more selected from.
  • the particular barcode pattern includes a horizontal barcode.
  • the bio-disc comprises an ink chamber for storing ink for optically blocking the barcode, a barcode chamber including the barcode and a hydraulic burst valve installed between the ink chamber and the barcode chamber. It may further include.
  • Another embodiment of the present invention is a spindle motor for rotating the bio-disc; An image sensor for reading the analysis site and barcode; And a permanent magnet performing spatial addressing on the first thin film circular magnet and the second thin film circular magnet. And a slider having the permanent magnet mounted thereon.
  • the spatial addressing of the barcode or analysis site provides a bio-disc reading device by radial search by the movement of the slider and azimuth search by the rotation of the spindle motor.
  • the azimuth direction search may be performed by stopping the slider and then repeating the rotation and stopping of the spindle motor or by rotation of a step motor fastened to a gear connected to the spindle motor shaft.
  • Another embodiment of the present invention comprises the steps of loading the bio-disc into the bio-disc reading device; A barcode search step of spatial addressing the barcode printed or attached to the bio-disc; A barcode reading step of reading the spatial addressed barcode; Driving and analyzing the bio-disc according to a protocol corresponding to the read barcode; An analysis site search step of spatially addressing an analysis site included in the bio-disc; Reading the spatial addressed analysis site; And presenting an analysis result for the analysis site.
  • the barcode search step or analysis site search step may further include an identification step for identifying a barcode and an analysis site.
  • the identifying step may include a re-orientation search step of restarting the azimuth direction search when the spatial addressing during the barcode search is an analysis site or when the spatial addressing during the analysis site search is a barcode.
  • the re-orientation search step may include: radially moving a slider to the outermost portion of the bio disc; Bypassing an assay site or barcode by rotation of the bio disc; And moving the slider to its original radius by radial search.
  • the identification step is to distinguish the barcode and the analysis site by a combination determination according to the spacing, position, color, and color intensity of test lines, control lines, and reference lines on the strip in the analysis site. Can be.
  • the analysis method may further comprise the step of presenting statistical results for the diagnosis and analysis for the analysis site.
  • the analysis method comprises the steps of: transmitting a read result of the analysis site to a doctor via a communication network; And remotely diagnosing by remote communication between the doctor and the patient.
  • the analysis method may further include determining whether the disc loaded in the bio disc reading apparatus is a bio disc or a normal optical disc by reading the barcode.
  • the analysis method further comprises the step of providing the user with the information of the expiration date of the bio-disc by reading the barcode or notifying the user that the bio-disc is not available for the expired bio-disc. It may include.
  • the analysis method recognizes the barcode read by the image sensor and remotely transmit the corresponding barcode information by the Internet whether the authenticity of the bio-disk from the server (Server), product certification, product ID and
  • the method may further include receiving the product information by the bio disc reading apparatus.
  • the analyzing method may include the step of reading the barcode to perform the validity of the bio disc, product information of the bio disc or product certification of the bio disc by reading the corresponding barcode.
  • Another embodiment of the present invention comprises the steps of loading the bio-disc into the bio-disc reading device; A barcode search step of searching a barcode printed or attached to the bio disc; A barcode reading step of reading the found barcode; Optically blocking the barcode by introducing ink in the ink chamber into the barcode chamber; Driving and analyzing the bio-disc according to a protocol corresponding to the read barcode; An analysis site search step of searching the analysis site; Reading the searched analysis site; And it provides an analysis method comprising the step of presenting the diagnosis and analysis results for the analysis site.
  • the analysis method is a step of notifying the user that the bio-disc is not usable when the bio-disc having a barcode optically blocked by the ink is read or the bio-disc reads the bio-disc.
  • the method may further include automatically extracting from the device.
  • the bio-disc may include, for example, a lab on a chip to which an ELISA / CLISA analysis method is applied, a lab on a chip to which a nucleic acid analysis method is applied; Lab-on-a-chip applied Rapid test method; Lab-on-a-chip applied immunological method; Lab-on-a-Chip applied biochemical analysis method; Or food poisoning bacteria test, residual antibiotic test, residual pesticide test, heavy metal test in polluted water, genetically modified food test, food allergy test, contaminant test, bacteria test such as Escherichia coli and Salmorella, paternity, meat type and origin
  • An analytical device for diagnosing and detecting a small amount of sample in a fluid, such as a bio-material or chemical, such as a lab-on-a-chip for identification testing includes an integrated thin film chemical analysis device.
  • the residual pesticides include examining the organophosphorus and carbamate insecticides with the highest amount of pesticides contained in vegetables, vegetables and fruits.
  • the biomaterial may be DNA, oligonucleotide, RNA, PNA, ligand, receptor, antigen, antibody, milk, urine, saliva, hair, crop and vegetable sample, meat sample, fish sample, algae. Contains samples, sewage (contaminated water), livestock samples, food samples, foodstuffs, food stored, oral cells, tissue samples, semen, proteins or other biomaterials
  • the food material refers to a material for making food, and includes, for example, food for making stew, food for making kimchi, and food for making soup or soup.
  • the bio-disc is a urine sample, leucocyte, blood, protein, nitrite, pH, specific gravity, glucose, ketone, ascorbic acid, urobilinogen (Urobilinogen), bilirubin analysis can be performed.
  • the thin film chemical analysis device may more accurately measure a hair record due to the accumulation of nutrients and toxic substances in the body, including minerals, compared to blood or urine analysis.
  • the thin-film chemical analysis device can accurately know the long-term inorganic excess and deficiency, and can determine the amount of toxic heavy metals.
  • the biochemical analysis includes GOT, GPT, ALP, LDH, GGT, CPK, amylase, T-protein, T-protein, albumin, glucose, T-cholesterol (T-) in blood. Cholesterol, Triglycerides, T-Bilirubin, D-Bilirubin, BUN, Creatinine, I. Phosphorus, Calcium, Uric Acid
  • the rapid test method fixes a variety of tumor markers or capture probes in a line or spot form on a porous membrane. Strips can be used.
  • the rapid test method and ELISA method may be used to fix a plurality of tumor markers or capture probes in the form of lines or spots on the assay site.
  • the capture probe includes immobilizing Glutamine Synthetase (GS), a specific marker of Alzheimer's disease.
  • the capture probe includes fixing myocardial infarction markers Myoglobin, CK-MB, Troponin I (Tnl).
  • the rapid test method includes one or more markers or capture probes for AIDS, Alzheimer's disease, tumor markers, myocardial infarction, residual antibiotics, residual pesticides, residual heavy metals, allergy and breast cancer tests, food poisoning tests (e.g., E. coli, Salmorella), and the like.
  • the reaction test is performed by immunochromatography.
  • the immunochromatography method is a test method combining immunochemistry and chromatographic assay, and the specific immunological reactivity of the antibody to the antigen and the color development, fluidity, and porosity of the gold particles. It is a test method that applies the movement of molecules by capillary phenomenon of membrane.
  • the immunochromatography method integrates the process of dilution, rinsing, and color development through the reaction of an enzyme conjugate and a substrate, which can be found in a conventional multi-step immunoassay. Can be checked. In addition, the inspection result by the method can be read by the image sensor.
  • standard compact discs can be formed from 12 cm polycarbonate substrates, reflective metal layers and protective lacquer coatings.
  • the format of the CD and DVD can be described by the ISO 9660 industry standard.
  • the polycarbonate substrate comprises transparent polycarbonate of optical quality.
  • the data layer is part of the polycarbonate substrate, and the data can be engraved in a series of pit shapes by a stamper during the injection molding process.
  • the molten polycarbonate is injected into the mold under high pressure during the injection molding process and then cooled so that the polycarbonate has a mirror image of a mold or stamper or stamp, and pits representing binary data on the disk substrate can be produced by the polycarbonate substrate.
  • the stamping master comprises glass.
  • the disk is a thin film type analyzer that diagnoses and detects a small amount of a substance in a fluid, such as a thin film chemical analyzer, and may be modified and modified, in which case fluid may flow instead of a pit on the disk surface during the injection molding process. Chambers, holes, valves, etc. may be formed to store channel and buffer solutions.
  • the disc diameter includes disc discs of 120 mm, 80 mm or 32 mm.
  • a disk in which the thin film chemical analyzer is integrated into a thin plastic body such as a CD or a DVD is called a bio disk.
  • the plastic body can be replaced by various materials such as silicon wafers. However, as the body of the bio-disc, plastic may be preferred because of economic reasons, ease of processing, and compatibility with existing laser reflection based detectors such as CD and DVD readers.
  • the plastic body is selected from the group consisting of polypropylene, polyacrylate, polyvinyl alcohol, vinyl, polyethylene, polymethyl methacrylate (PMMA), cyclic olefin polymer (COC) and polycarbonate It may be formed of one or more.
  • the analysis site of the bio-disc includes a label in which the reaction result is expressed by colormetric information.
  • the markers include enzymes that develop by fluorescent materials, such as Cy3, Cy5, gold conjugates, chromogenic particles or substrates.
  • Recognition and reading of the barcode on the bio-disc is made by an image sensor, and the difference between the black bar and the white space bar, which is the black bar portion of the barcode, is determined by the image sensor. Can be translated into electrical signals and read out.
  • the barcode may be printed or attached on the bio disc to be applied for product certification.
  • the barcode may be a single bar or a circle.
  • the barcode may be a one-dimensional or two-dimensional barcode (or matrix code).
  • the barcode may be a colored one-dimensional or two-dimensional barcode (or matrix code). This can include more information by representing bars or braille by various colors instead of black and white, and the image sensor can easily recognize colors.
  • the barcode is generally divided into a one-dimensional barcode and a two-dimensional barcode.
  • a common black bar is a one-dimensional bar code
  • the two-dimensional bar code is a matrix or mosaic code, and the information is represented in a small rectangle of about 20mm.
  • one-dimensional barcodes can express information only in the horizontal direction depending on the thickness of the bar line
  • two-dimensional barcodes can contain information in both the horizontal and vertical directions. Therefore, the two-dimensional bar code can store 100 to hundreds of times higher density information than the poor information capacity of the conventional one-dimensional bar code (for example, about 20 bytes).
  • the information even if the information is partially damaged, it can be recovered to a large extent, and can be recognized by approaching the scanner in any direction.
  • Two-dimensional bar code can act as a file itself, so that the information can be grasped without being linked to the database (DB).
  • Two-dimensional code is a next-generation storage medium that can contain encryption, various security, and authentication information in the code to prevent counterfeiting, tampering, or security.
  • the two-dimensional barcode may include information such as driving protocol (protocol), product ID and expiration date of the bio-disc.
  • the barcode may be printed by fluorescent ink, for example transparent ultraviolet fluorescent ink, for copy protection.
  • the transparent ultraviolet fluorescent ink is almost invisible in everyday life, but refers to an ink that emits light upon receiving ultraviolet (UV) light, which is known.
  • the barcode is attached or printed on the bio-disc to provide information for determining whether the bio-disc is genuine and product identification (product identification).
  • the bio-disc has a specific symbol, a specific barcode pattern, a specific pattern, a specific color mark, a specific hole, a specific mechanical engraving, a start for differentiating a barcode and an analysis site. And at least one identification means selected from the group consisting of a start character and a stop character of a barcode.
  • the particular color mark includes a color spot.
  • the specific engraving is processed into the shape of the plastic body in a specific engraving, which can be recognized by the image sensor.
  • the two-dimensional barcode may include information including a driving protocol of the bio-disc, a product ID and an expiration date, and a type of disease that can be analyzed and diagnosed.
  • a thin film circular magnet for spatial addressing of the assay site and barcode may be disposed on the same radius of the bio-disc.
  • the thin film circular magnets may be embedded in the body of the bio-disc.
  • a thin film circular magnet for spatial addressing of an analysis site and a barcode is mounted on a bio-disc, and the information obtained by the image sensor is analyzed to identify whether the analysis site is a barcode or a barcode.
  • the present invention provides a bio-disc reading apparatus for performing product certification and performing analysis site reading in the case of an analysis site, and an analysis method using the same.
  • the bio-disc reading device further includes a slot for allowing entry and exit of the bio-disc.
  • the bio-disc reading device is transparent ultraviolet fluorescence.
  • the apparatus may further include an ultraviolet generator for reading a barcode printed by the ink.
  • the bio-disc reading device includes a slider for mounting a permanent magnet to move to a specific position on the bio-disc; A spindle motor for rotating the bio disc; And / or a slide motor for controlling the movement of the slider.
  • the spatial addressing can be done by radial search and azimuth search.
  • the slider may perform a radial search by moving to a corresponding radial position of an analysis site and a barcode included in the bio-disc.
  • the radial direction search is a process of moving the permanent magnet in a radial direction, and may be performed by moving the slider to a position corresponding to a radius r from the center of the bio-disc. Thereafter, spatial addressing of the analysis site or barcode is completed by azimuth search.
  • the slider may be reversibly radially moved from the center of the bio-disc to the direction of the bio-disc from the center of the bio-disc or from the outer side of the bio-disc to the center of the bio-disc by means of gear connection with a slide motor or a sled motor.
  • the two-dimensional position of the bio-disc is represented by the radius r and the angle ⁇ at the center of the circle. That is, the position on the bio disc can be indicated by the coordinates (r, ⁇ ).
  • the position of the barcode is referred to as (r 0 , ⁇ 1 ) and the position of the analysis site is referred to as (r 0 , ⁇ 2 ).
  • the barcode and analysis site may be located at the same radius r 0 .
  • the thin film circular magnet for spatial addressing of the barcode is located at coordinates (r 0 , ⁇ 1 ) on the bio disc, and the thin film circular magnet for spatial addressing of the analysis site is at coordinates (r 0 , ⁇ 2 ). That is, the thin film circular magnet for spatial addressing of the barcode and the thin film circular magnet for spatial addressing of the analysis site may be located on the same radius.
  • the spatial addressing may be to first perform a radial search to move the permanent magnet to a radius r 0 for alignment between the image sensor and barcode or the image sensor and analysis site.
  • the radial search is a process of moving the permanent magnet in a radial direction, and may be performed by moving the slider to a position corresponding to a distance r 0 from the center of the bio disc. Then, azimuthal search is required on radius r 0 .
  • the azimuth direction search may be made by rotating the bio-disc through repetitive operations of rotating and stopping the spindle motor while stopping the slider.
  • the attraction force between them no longer causes the bio-disc to rotate and the permanent magnet.
  • Alignment between the thin film circular magnets can be made. As a result, alignment may be performed between the image sensor and the barcode, or alignment may be performed between the image sensor and the analysis site, and identification of whether the image sensor is a barcode or an analysis site may be performed.
  • the slider is moved radially to the outermost portion of the bio disc, and the bypass is bypassed by the rotation of the spindle motor.
  • alignment between the image sensor and the barcode may be performed by performing the radial search and the azimuth search again.
  • the slider is moved radially to the outermost of the bio-disc, and the radial search and azimuthal direction by the rotation of the spindle motor Performing the search again may result in alignment between the image sensor and the analysis site.
  • the azimuth rotation of the bio-disc for the azimuth direction search may be made by quantitative rotation of the step motor which is selectively engaged only in the azimuth direction search to a gear connected on the spindle motor shaft.
  • the bio-disc reading apparatus recognizes a barcode read by the image sensor and remotely transmits the corresponding barcode information through the Internet to determine whether the bio-disc is genuine, product ID and You will be informed of product information.
  • the analysis site read by the image sensor may be recognized to remotely transmit readout information of the analysis site through the Internet.
  • the server may be a server of a bio disc manufacturer. If the bio-disc is not genuine, it can be divided into two cases. For example, if there is no barcode on the bio disc itself or if there is a barcode, the codes are inconsistent. In either case, the product ID information cannot be received from the server, and in this case, the bio-disc reading device can notify the user of the error message through voice means or display means.
  • the barcode search step or analysis site search step further includes an identification step for identifying the barcode and the analysis site.
  • the identification step includes a re-orientation search step of restarting the azimuth direction search when the spatial addressing of the barcode search is the analysis site. That is, when the spatial addressing is the analysis site during the barcode search, the azimuth search is continued until the barcode is spatial addressed.
  • the re-orientation search step includes the step of radially moving the slider to the outermost portion of the bio disc; Bypassing the bio disc with an analysis site by rotation of a spindle motor; And moving the slider to a barcode by radial direction search.
  • the identifying step may restart the azimuth search again when the spatial addressing is the barcode during the analysis site search. That is, when the spatial address is a barcode during the analysis site search, the azimuth search may be continued until the analysis site is space addressed.
  • the re-orientation search step includes the step of radially moving the slider to the outermost portion of the bio disc; Bypassing the barcode by rotating the bio-disc into the spindle motor; And moving the slider to an analysis site by radial search.
  • the identifying step may be performed by analyzing the barcode with one or more identification means selected from the group consisting of a specific symbol, a specific barcode pattern, a specific pattern, a specific mechanical engraving pattern, a start character and a stop character of the barcode. It may be to distinguish the site.
  • the identifying step distinguishes between the barcode and the analysis site by the judgment according to the combination of the spacing, position, color, color intensity, etc., between the test line, the control line, and the reference line on the strip in the analysis site. can do.
  • the identifying step may further include an ink chamber for optically blocking the barcode to distinguish between the barcode and the analysis site. Barcodes blocked by ink in the ink chamber are easily distinguished from the analysis site.
  • One embodiment of the invention further comprises the step of presenting statistical results for said diagnosis and analysis.
  • One embodiment of the present invention comprises the steps of sending the result to a doctor via a communication network; And a remote diagnosis step by remote communication between the doctor and the patient.
  • One embodiment of the present invention further includes the step of determining whether the disc loaded in the bio disc reading apparatus is a bio disc or a normal optical disc. For example, in the case of a bio disc, the product ID can be read by the spatial addressing of the bar code, whereas the optical disc can be determined as the optical disc because there is no bar code.
  • One embodiment of the present invention further includes providing the expiration date information to the user by the product ID or notifying the user that the bio disc has not been diagnosed (or used). For example, it is possible to determine whether the diagnosis is impossible by calculating the current time compared to the date and the date of manufacture of the bio-disk based on the product ID.
  • a bio-reading device that can read the analysis site and bar code by one image sensor for efficient product ID and analysis site reading, and further, by one image sensor The reading and barcode reading can be performed at the same time, which is suitable for miniaturization and product certification of a bio-disc reading device.
  • 1 and 2 illustrate one embodiment of a conventional barcode scheme.
  • 3 to 5 show various embodiments of strips in which multiple tumor markers are fixed in a line or spot form on a porous membrane.
  • FIG. 6 shows a bio disc reader for reading bar codes and analysis sites placed on the bio disc.
  • FIG. 7 shows a slider according to an embodiment of the present invention in which a permanent magnet and an optical pickup device are installed.
  • FIG. 8 shows a bio disc reading apparatus for driving and controlling a bio disc.
  • 9-11 illustrate one embodiment of a bio-disk reading apparatus including an ink chamber for printing or attaching a barcode into a barcode chamber and storing ink for optically blocking the barcode.
  • 1 and 2 illustrate one embodiment of a conventional barcode scheme.
  • 1 is an embodiment of a one-dimensional barcode.
  • Conventional one-dimensional barcodes are optically easy to read alphanumeric or special symbols by a combination of thick or thin bars (black bars) and space bars (white bars).
  • there are about 150 types of code systems according to the ratio of the thickness of a bar and the width of a space and a method of expressing a bar code according to each code system is called a barcode symbol.
  • the start and end margins of the bar code are referred to as the Quiet Zone, which indicates a blank portion before the start character and after the stop character. It is an essential element to clearly implement the end and end, and is designated 10 times more than the narrowest element.
  • the start character is a character recorded at the front of the barcode symbol, and informs the barcode scanner of the data input direction and the type of barcode.
  • the stop character indicates that the symbol of the barcode is finished, allowing the barcode scanner to read the data in either direction.
  • the barcode also includes a check character, which checks that the message has been read correctly, and is used in fields where information accuracy is required.
  • the barcode symbol includes information (numbers, letters, symbols) that can be visually identified by a person called an INTERPRETATION LINE at the top or bottom of the barcode, and includes a manufacturer code and a product classification code.
  • Figure 2 shows several embodiments of a conventional two-dimensional barcode.
  • FIG. 3 to 5 show various embodiments of strips in which a plurality of tumor markers are fixed in a line or spot form on a porous membrane.
  • a variety of tumor marker lines or spots are called test lines.
  • Reference numeral 41a denotes a sample pad or a sample pad and a conjugate pad
  • reference numeral 41b denotes an absorbent pad
  • Reference numeral 41c denotes a porous membrane.
  • the conjugate pad may be a frozen dried form of a label such as a gold conjugate, an enzyme linked antibody, or a fluorescent material on the pad.
  • the capture probe on the porous membrane can be a tumor marker.
  • the tumor marker may be one or more selected from AFP, PSA, CEA, CA19-9, CA125 or A15-3.
  • the capture probe may be Glutamine Synthetase (GS), a specific marker of Alzheimer's disease.
  • the capture probe may be Myoglobin, Myoglobin, CK-MB, Troponin I (Tnl).
  • an embodiment of the present invention after immobilizing one or more markers or capture probes for AIDS, myocardial infarction, residual antibiotics, residual pesticides, allergies and breast cancer tests, etc. on the porous membrane 41c, and then immunochromatography It includes performing a reaction test by.
  • the capture probe further includes an antibody for a reference line and a control line, in addition to the tumor marker. There may be a plurality of reference lines.
  • the reaction concentration of the reference line may be a cutoff value for the determination of a negative or positive response.
  • the reference value of the reference line can be, for example, one or more of 3ng / ml, 4ng / ml, 10ng / ml, 20ng / ml, 30ng / ml, 40ng / ml or 50ng / ml.
  • One embodiment of the present invention includes qualitatively or quantitatively analyzing a difference in reaction intensity between the reference line and the test line.
  • one embodiment of the present invention includes qualitative or quantitative analysis by a difference in reaction intensity between a background and the test line.
  • an embodiment of the present invention includes determining the reaction intensity of the test line by a linear function of the reaction intensity formed by the plurality of reference lines and performing qualitative or quantitative analysis.
  • an embodiment of the present invention includes qualitative or quantitative analysis by determining a reaction intensity of the test line by a linear function of the reaction intensities formed by the reference line and the control line. do.
  • the control line may be disposed at the distal end of the strip.
  • the control line may show a positive reaction when the sample diffuses up to the absorbent pad 41b, and may be used to determine the validity of the test using the strip. That is, the results of the test can be determined to be valid only if the control line appears positive.
  • the porous membrane 41c can be used in a flow through or lateral flow manner, which is known. Therefore, in one embodiment of the present invention, a sample or a cleaning solution is added to the sample pad, and various tumor markers or disease markers or antibodies on the flow-through porous membrane 41c. Can be used to fix the strip in the form of a line.
  • the sample is added to the sample pad, the sample absorbed by the sample pad may specifically bind to the capture probe while moving the porous membrane 41c by capillary action.
  • An end portion of the porous membrane 41c is provided with an absorbent pad 41b for supporting the diffusion movement.
  • a conjugate pad may be selectively connected to the sample pad. In this case, a sample introduced into the sample pad may be a gold conjugate or enzyme linked antibody on the conjugate pad.
  • the porous membrane 41c may be diffused and moved after forming a complex by combining with a fluorescent material.
  • the cleaning solution absorbed by the sample pad may diffuse and move the porous membrane 41c by capillary action, and may not bind or capture non-specific binding materials with the capture probe. Cleaning may remove background noise that may occur in the porous membrane 41c.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of the bio disc reader 100a for reading the barcode 133a and the analysis site 133b printed or attached onto the bio disc 100.
  • a general process of wrap-on-a-chip is integrated in a thin film body such as a disc such as a conventional CD and DVD.
  • the body of the bio-disc 100 includes an upper substrate 1, an intermediate substrate 2, and a lower substrate 3 stacked thereon.
  • chambers 130, 131, 132, 140, 141, 142, 143 for storing various buffer solutions required for analysis, and moving channels for moving fluids and buffer solutions.
  • valves 70a, 70b, and 70c for controlling the opening and closing of these flow paths may be integrated in the bio disc 100.
  • Reference numerals 4a, 4b, and 4c may be closing means for each valve
  • reference numeral 5a may be a permanent magnet that is movable to the valve opening and closing means. The permanent magnet may also provide spatial addressing means for the analysis site 133b and the barcode 133a.
  • Reference numeral 188a denotes a thin film circular magnet for spatial addressing of a barcode
  • reference numeral 188b denotes a thin film circular magnet for spatial addressing of an analysis site.
  • Reference numeral 110 denotes an image sensor for reading the analysis site 133b and the barcode 133a.
  • Reference numeral 121 denotes a sample injection port, and 120 denotes a sample injection means.
  • Reference numeral 12 denotes an exhaust port.
  • Reference numeral 211 denotes a slider on which the permanent magnet 5a and the optical pickup device 103 are mounted. The reference numeral 211 is connected to the slide motor 109 to control driving. The slider 211 is provided with a permanent magnet 5a for spatial addressing the barcode 133a and the analysis site 133b; and an optical pickup device 103 for reproducing an ordinary optical disc (CD or DVD). Can be.
  • Reference numeral 144a denotes an illumination device for providing the necessary illumination to the image sensor 110, and reference numeral 144b denotes an ultraviolet generation device for displaying a barcode printed by a transparent ultraviolet fluorescent ink.
  • Space addressing of the barcode 133a or the analysis site 133b on the bio-disc 100 is performed by the permanent magnet 5a and the thin film circle under the control of the slide motor 109 and the spindle motor 102.
  • the image sensor 110 reads the barcode 133a or the analysis site 133b.
  • the alignment is made between the permanent magnet 5a and the thin film circular magnet 188a, the alignment is made between the image sensor 110 and the barcode 133a, and the alignment between the permanent magnet 5a and the thin film circular magnet 188b. In this case, alignment is made between the image sensor 110 and the analysis site 133b.
  • the spatial addressing is performed through radial search and azimuth search, in which case the alignment is made between the permanent magnet 5a and the thin film circular magnets 188a, 188b.
  • the radial search is made by the control of the slide motor 109.
  • the azimuth direction search may be performed by rotating the bio-disc 100 by controlling the rotation of the spindle motor 102 or the step motor while the slider 211 is stopped.
  • the step motor (not shown in the drawing) may be selectively engaged with a gear on a spindle motor 102 shaft when the azimuth rotation of the bio-disc 100 is required.
  • Reference numeral 116b denotes a flexible cable for connecting various control signals required for the optical pickup device 103 on the slider 211.
  • the reference cable 116b is a central control device (a wafer or harness 116a). 101).
  • Reference numeral 181 denotes a turn table for placing the bio disc 100, which is front or top loaded onto the turn table through the central void 170 of the bio disc 100.
  • the bio-disc reading apparatus 100a stores the reading result of the barcode 133a or the analysis site 133b in the storage device 113 or transmits it to the outside through the input / output device 111. It may be.
  • the input / output device 111 may have a communication standard of USB (Universal Serial Bus) or IEEE1394 or ATAPI or SCSI or Internet communication network.
  • USB Universal Serial Bus
  • IEEE1394 Universal Serial Bus
  • ATAPI Serial Bus
  • SCSI Serial Bus
  • FIG. 7 shows a top view of the slider 211 according to an embodiment of the present invention in which the permanent magnet 5a and the optical pickup device 103 are installed.
  • the slider controls the reversible movement in the radial direction about the turntable 181 by worm gear connections 109a, 109b connected to the shaft of the slide motor 109.
  • the slider is slidably moved using slide arms 108a and 108b as guides.
  • the slide arms 108a and 108b are fastened to the body of the bio disc reading device 100a through screws 110a, 110b, 110c and 110d.
  • Reference numeral 116b is a flexible cable and is connected to the slider via a wafer or harness 116a.
  • Reference numeral 181 denotes a turn table that is rotated by the spindle motor 102.
  • Reference numeral 5a denotes a permanent magnet that provides a space addressing means installed on the slider 211.
  • the permanent magnet 5a can also serve as an opening / closing means of the valve.
  • FIG 8 shows a side view of a bio disc reader 100a for driving and controlling the bio disc 100.
  • Reference numeral 300 denotes a body supporting the bio disc reading device 100a.
  • a circuit board 140 is jointly fastened to the body 300 of the bio disc reading device at the bottom of the bio disc reading device 100 a, and a central control unit for controlling the bio disc reading device 100 a is placed on the circuit board. 101);
  • the lighting device 144a, the ultraviolet light generating device 144b, the storage device 113, and the input / output device 111 are arranged and designed on the circuit board 140.
  • the central controller 101 not only controls the spindle motor 102 to rotate or stop the bio-disc 100 but also controls the slider motor 211 on the slider 211 by controlling the slide motor 109. It controls the movement of the optical pickup device 103 mounted on the inside, and moves the position of the permanent magnet 5a for the spatial addressing of the barcode 133a or the analysis site 133b.
  • the central control unit 101 determines whether the disc currently loaded in the bio disc reading device 100a is a conventional optical disc (eg, a music CD, a CD-R, a game CD, a DVD, etc.) or a bio disc 100. Determine whether That is, in the case of a normal optical disk, the contents read from the disk are transferred from the optical pickup device 103 to the storage device 113 or the input / output device 111, or the contents to be written are sent to the optical pickup device 103 for reproduction. Normal operation for the optical disc, such as providing various control signals necessary for reading / writing to the respective parts, and in the case of the bio disc 100, various controls for process control of the lab-on-a-chip Send a command signal to each of these parts.
  • a conventional optical disc eg, a music CD, a CD-R, a game CD, a DVD, etc.
  • the bio-disc reading apparatus 100a reads the barcode 133a to determine the validity of the bio-disc, product information of the bio-disc and product of the bio-disc. Performing authentication.
  • the central controller 101 recognizes the product identification of the bio-disc 100 so that the current bio-disc reading apparatus 100a Recognizing that the loaded disc is a bio-disc.
  • the image sensor 110 reads the result of reading the code 133a or the analysis site 133b from the central control unit 101 or the storage unit 113 or the input / output unit 111. Includes sending).
  • Reference numeral 104 denotes a crimping means of the bio-disc 100 loaded on the turntable 181, and may compress the bio-disc 100 by a magnetic force by the magnetic force with the turntable 181. Can be designed to allow vertical movement and idling.
  • the central control unit 101 based on the read bar code information, if the currently loaded disk is determined to be ordinary optical disks (CD and DVD) or unusable bio-disc, the bio-disc It is characterized in that the automatic disk (eject) from the reading device (100a) or sends a warning message to the user.
  • the top of the bio-disc to suppress the scattering of light by the illumination device 144a and the noise due to gas when the analysis site 133b is read by the image sensor 110.
  • the substrate 1 may be opaque or coated with an opaque paint. In this case, the transparency of the upper substrate 1 may be 20 to 50%.
  • the image sensor 110 includes a line image sensor or a CMOS image sensor or a CCD image sensor for sensing the amount of light in pixels.
  • the line image sensor may be a linear sensor array or a contact image sensor (CIS).
  • the line image sensor may be mounted on a slider 211 to collect one-dimensional images while scanning the slider 211 in a radial direction after spatial addressing to obtain two-dimensional image information of an analysis site and a barcode.
  • the image sensor may be mounted on the slider 211 together with a light emission diode (LED) having a wavelength of 500 nm to 800 nm for its light exposure.
  • LED light emission diode
  • 9 to 11 further include an ink chamber 11a for printing or attaching the barcode 133a in the barcode chamber 11b and storing ink 213 for optically blocking the barcode 133a.
  • An embodiment of a bio disc reader is shown.
  • the ink may provide an image sensor with an identification means for distinguishing an analysis site from a barcode.
  • the hole closing film 13a of the ink chamber 11a is opened to flow ink 213 into the barcode chamber 11b.
  • the image sensor 110 does not recognize the barcode 133a.
  • the ink 213 includes a fluorescent material or a black or transparent ultraviolet fluorescent material.
  • the ink is black ink
  • the barcode 133a information is blocked by the black ink so that the entirety of the barcode 133a is displayed by the image sensor 110 in black.
  • the ink is a fluorescent material
  • the barcode 133a information printed with the fluorescent material is blocked by the fluorescent material so that the barcode cannot be recognized by the image sensor 110.
  • the ultraviolet generator 144b is replaced by a laser generator to excite the fluorescent material, and obtains image information of the fluorescent material excited by the image sensor 110.
  • the ink is a transparent ultraviolet fluorescent material
  • the barcode 133a information printed with the transparent ultraviolet fluorescent material is blocked by the transparent ultraviolet fluorescent material, and thus the barcode cannot be recognized by the image sensor 110.
  • the ultraviolet generator 144b may be mounted on the slider 211.
  • the barcode chamber 11b is filled with the ink so that the image sensor 110 can recognize the barcode 133a. There will be no.
  • the hole closing membrane 13a is attached to a thin film adhesive tape (thin film adhesive tape) in the pores (closing) completely, and the thin film adhesive tape with a hydraulic force formed in the fluid by the centrifugal force of the bio-disc 100 It may be a hydraulic burst valve (hydraulic Burst valve) that can be removed from the bonding surface 14 of the opening (10b).
  • a hydraulic burst valve hydraulic Burst valve
  • the hydraulic burst valve is installed in the hole between the ink chamber and the barcode chamber, and after completion of the barcode recognition and reading, the hydraulic burst valve is stored in the ink 213 stored in the ink chamber 11a by centrifugal force by the high speed rotation of the bio disc 100.
  • the hole closing film 13a is torn off by the formed hydraulic pressure, and the hole 10b is opened to move the ink 213 to the barcode chamber 11b, thereby optically blocking the barcode. Bar code recognition is not possible.
  • FIG 9 shows an exploded view and a cross-sectional view between a-b of the hydraulic burst valve using a thin film adhesive tape installed in the body of the bio-disc 100.
  • the body of the bio disc 100 is composed of an upper substrate 1, an intermediate substrate 2, a fruit substrate and a lower substrate 3, and includes a flow path 16a through which fluid can flow on the substrate surface during the injection molding process; An ink chamber 11a capable of storing an ink solution; A barcode chamber 11b for printing or attaching a barcode; And a hole 10b connecting the flow path.
  • the bottom surface of the upper substrate 1 has a barcode 133a printed or attached thereto.
  • the substrates 1, 2 and 3 are attached to each other by the thin film adhesive tapes 1a and 2a to form the body of one bio-disc 100.
  • the substrates 1, 2, and 3 constitute chambers 11a and 11b
  • the lower substrate 3 has a flow path 16a for connecting the ink chamber 11a and the barcode chamber 11b to each other.
  • Is engraved to a certain depth and a hole 10b is formed at the distal end of the flow path 16a to provide a connection between the ink chamber 11a and the barcode chamber 11b.
  • the hole 10b is closed by the hole closing membrane 13a.
  • the hole closure layer 13a is formed in the hole 10b area by the thin film adhesive tape 2a when the substrates 1, 2 and 3 are attached and assembled, and the closing force of the hole closure layer 13a is thin film. It may be proportional to the area of the bonding surface 14 of the adhesive tape 2a. For example, by closing the hole 10b by the hole closing membrane 13a, the hole is completely blocked during the distribution storage period, and after the barcode recognition and reading is completed, the bio disc 100 is rotated at high speed. By the oil pressure formed by the ink 213 stored in the ink chamber 11a by centrifugal force, the hole-closing film 13a is torn off and the hole 10b is opened to open the ink 213 by the barcode chamber ( 11b). Since the pore-closing membrane 13a is flexible, it adapts well to expansion and contraction according to environmental factors such as temperature, so that no leakage occurs due to evaporation of ink and leakage and expansion of the body during distribution and storage. You may not.
  • the hole blocking layer 13a may be formed in the hole 10b when the substrates 1, 2, and 3 are adhered to each other by the thin film adhesive tapes 1a and 2a.
  • FIG. 10 shows a case where the hole 10b is closed by the hole closing film 13a so that the ink 213 is stored in the ink chamber 11a.
  • the barcode 133a may be read by the image sensor 110.
  • FIG. 11 shows that the hole hole 10b is broken by the hydraulic pressure generated by the ink 213 due to the rotation of the bio disc 100, and thus the hole hole 10b is opened and stored in the ink chamber 11a. It shows that the ink 213 has been moved to the barcode chamber 11b. In this case, the barcode 133a is blocked by the ink 213 and cannot be read by the image sensor 110.
  • the thin-film adhesive tape may be an adhesive (a gluing agent) used for all the adhesive tapes including a single-sided tape having a flexible (flexible), double-sided tape, the adhesive is a silicone, rubber, modified silicone, acrylic (acrylic), polyester, epoxy and the like.
  • the single-sided tape or double-sided tape is an adhesive (a adhesive) on both sides or one side of the release paper such as paper, vinyl, polyester film, polyethylene film and other synthetic materials. It is surface-treated with an agent, and a pressure-sensitive adhesive material having various characteristics such as high sealing and cushioning, vibration damping, impact resistance, heat resistance, adsorption, and adhesive strength can be selected and used according to the use conditions.
  • the hydraulic burst valve is a thin film coating with an adhesive on one side of the substrate by applying a single-sided tape to the substrate and then remove the release paper or dispenser, spray (spray) or silk to the adhesive Screen printing may be formed by coating a thin film on one side of the substrate with an adhesive.
  • the thin film adhesive tape may be a thin film coated on a substrate (an adhesive; a gluing agent) itself without using a release paper.
  • the single-sided tape includes a hole closure membrane 13a, so that when the release paper is removed, the hole closure membrane remains in the hole region.
  • a plurality of substrates coated with the adhesive is adhered to each other in close contact with each other to assemble a body of one bio-disc.
  • the bio-disc having the bar code blocked by the ink when reloading the bio-disc having the bar code blocked by the ink (reloading) can be notified to the user or can be automatically extracted bio-disc.
  • the analysis site 133b is white to transparent because no reaction occurs, but the barcode has its own barcode pattern. Therefore, the analysis site and the barcode can be identified by the image sensor before the bio disc is operated (see FIG. 12).
  • the barcode 133a is optically blocked by the ink 213 so that the entire barcode 133a is black so that the barcode 133a can be identified from the analysis site 133b (see FIG. 13).
  • 12 illustrates a case where the hole blocking membrane 13a is closed
  • FIG. 13 illustrates a case where the hole blocking membrane 13a is opened.
  • the variously specified barcode pattern 200 is distinguishable from the test line or the control line of the analysis site.
  • a specific barcode pattern 200 of a horizontal line pattern perpendicular to the test line and the control line may be added to the barcode 133a.
  • a horizontal line pattern perpendicular to the test line and the control line will be referred to as a horizontal barcode 200.
  • the horizontal bar code 200 may be a black and white or color processed bar code.
  • the barcode 133a is configured only with a horizontal barcode.
  • the bar code itself may serve as an identification means.
  • the thin film circular magnet 188a for the spatial addressing of the barcode 133a is located at the coordinates (r 0 , ⁇ 1 ) on the bio disc, and the thin film circular for the spatial addressing of the analysis site 133b.
  • the magnet 188b is located at coordinates r 0 , ⁇ 2 .
  • the thin film circular magnet 188a for the spatial addressing of the barcode and the thin film circular magnet 188b for the spatial addressing of the analysis site are located on the same radius r 0 .

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Abstract

바이오 디스크의 제품 인증 및 바이오 디스크의 분석사이트 판독을 위한 바이오 디스크 판독 장치 및 이를 이용한 분석 방법에 관한 것이다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정]　바이오 디스크 판독 장치 및 이를 이용한 분석 방법
본 발명의 일 구체예들은 바이오 디스크의 제품 인증 및 바이오 디스크의 분석사이트 판독을 위한 바이오 디스크 판독 장치 및 이를 이용한 분석 방법에 관한 것이다.
바코드(barcode)란 흑과 백의 막대(bar) 모양 기호를 이진법(binary)부호 형태로 조합한 것으로, 컴퓨터에 의해 판독하기 쉽고 데이터를 빠르게 입력하기 위하여 사용되는 것을 포함한다. 이는 컴퓨터와 연결된 광학식 마크(mark) 판독 장치로 자동 판독되어 컴퓨터에 입력되어 저장되거나 인식되는 형태를 포함한다. 이러한 바코드는 예를 들어, 세계 상품 코드(UPC:Universal Product Code)를 따르는 상품의 종류를 나타내거나 또는 슈퍼마켓 등의 매장(market)에서 매출 정보의 관리(POS:Point Of Sales system) 등에 이용되며, 바코드에 입력된 제품의 가격은 표시 장치에 표시될 수 있다. 이러한 바코드는 예를 들어, 세계 상품 코드의 기준에 따라 부호화된 뒤, 바코드 스캐너 및 암호 해독기로 구성된 판독기에 의해 해석되며, 상기 바코드 스캐너가 바코드를 읽으면 해당 코드가 암호 해독기에 전달되어 해독되면 알아볼 수 있는 정보로 변환된다.
바이오 디스크는 샘플(sample)과 생물학적 특이 결합(specific binding)을 하는 포획 프로브(capture probe)가 고정화되어 있거나 및/또는 생화학 반응을 하기 위한 물질이 저장되어 있는 하나 이상의 분석 사이트를 포함하는 것이 일반적이다. 이러한 바이오 디스크의 경우 상기 바이오 디스크에 포함된 바코드의 판독 외에 상기 분석 사이트의 반응 결과를 판독하기 위한 별개의 판독 장치가 요구되는데, 이와 같은 요구는 판독 장치의 설계를 복잡하게 하고, 바이오 디스크의 용도에 부합하도록 소형화하는데 어려움이 따를 수 있다.
바이오 디스크의 제품 인증 등을 포함하는 바이오 디스크 관련 정보 및 분석 사이트 판독을 이미지 센서에 의해 효율적으로 수행할 수 있는 바이오 디스크 판독 장치 및 이를 이용한 분석 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구체예는 바이오 물질 분석 또는 생화학적 반응을 수행하는 하나 이상의 분석 사이트; 상기 바이오 물질 분석 또는 생화학적 분석에 필요한 유체를 저장하기 위한 챔버들; 상기 챔버들을 연결하여 유체를 이동하기 위한 유로; 상기 분석 사이트, 유로 및 챔버들이 집적화된 몸체; 상기 몸체에 인쇄 또는 부착된 바코드; 상기 바코드를 공간 어드레싱하기 위한 상기 몸체에 형성된 제1 박막 원형 자석; 및 상기 분석 사이트를 공간 어드레싱하기 위한 상기 몸체에 형성된 제2 박막 원형 자석을 포함하는 바이오 디스크를 제공한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 제1 박막 원형 자석 및 제2 박막 원형 자석은 상기 바이오 디스크의 같은 반경 상에 배치되는 것을 포함한다. 상기 바코드는 칼라화된 1차원 바코드, 2차원 바코드 또는 수평 바코드일 수 있다. 상기 바코드는 상기 바이오 디스크의 구동 프로토콜(protocol), 제품 ID, 유효 기간, 분석 및 진단할 수 있는 질병의 종류 등에 관한 정보가 포함될 수 있다. 상기 바코드는 형광 잉크에 의해 인쇄되는 것을 포함하고, 상기 형광 잉크는 투명 자외선 형광 잉크일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 바이오 디스크는 분석 사이트인지 바코드인지를 구별하기 위한 식별 수단을 더 포함할 수 있다. 상기 식별 수단은 특정 기호(symbol), 특정 바코드 패턴, 특정 패턴, 특정 칼라 마크, 특정 구멍(hole), 특정 기구적 음각, 시작 문자(start character) 및 바코드의 멈춤 문자(stop character)로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 상기 특정 바코드 패턴은 수평 바코드를 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 바이오 디스크는 상기 바코드를 광학적으로 차단시키기 위한 잉크를 저장하고 있는 잉크 챔버, 상기 바코드를 포함하는 바코드 챔버 및 상기 잉크 챔버와 상기 바코드 챔버 사이에 설치된 유압버스트 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구체예는 상기 바이오 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터; 상기 분석 사이트와 바코드를 판독하기 위한 이미지 센서; 및 상기 제1 박막 원형 자석과 제2 박막 원형 자석에 대해 공간 어드레싱을 수행하는 영구 자석; 및 상기 영구 자석을 탑재하고 있는 슬라이더를 포함하는 바이오 디스크 판독 장치를 제공한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 바코드 또는 분석 사이트의 공간 어드레싱은 상기 슬라이더의 이동에 의한 방사 방향 탐색 및 상기 스핀들 모터의 회전에 의한 방위각 방향 탐색에 의한 것인 바이오 디스크 판독 장치를 제공한다. 상기 방위각 방향 탐색은 상기 슬라이더를 중지한 후, 상기 스핀들 모터의 회전과 중지의 반복 동작을 통해 이루어지거나 또는 스핀들 모터축 상에 연결된 기어에 체결된 스텝 모터의 회전에 의해 이루어지는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구체예는 상기 바이오 디스크를 상기 바이오 디스크 판독 장치에 로딩하는 단계; 상기 바이오 디스크에 인쇄 또는 부착된 바코드를 공간 어드레싱하는 바코드 탐색 단계; 상기 공간 어드레싱된 바코드를 판독하는 바코드 판독 단계; 상기 판독된 바코드에 해당하는 프로토콜에 따라 상기 바이오 디스크를 구동 및 분석하는 단계; 상기 바이오 디스크에 포함된 분석 사이트를 공간 어드레싱하는 분석 사이트 탐색 단계; 상기 공간 어드레싱된 분석 사이트를 판독하는 단계; 및 상기 분석 사이트에 대한 분석 결과를 나타내는 단계를 포함하는 분석 방법을 제공한다.
상기 바코드 탐색 단계 또는 분석 사이트 탐색 단계는 바코드 와 분석 사이트를 식별하기 위한 식별 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 식별 단계는 상기 바코드 탐색 중 공간 어드레싱된 것이 분석 사이트인 경우 또는 상기 분석 사이트 탐색 중 공간 어드레싱된 것이 바코드인 경우 방위각 방향 탐색을 다시 시작하는 재 방위각 탐색 단계를 포함할 수 있다. 상기 재 방위각 탐색 단계는 슬라이더를 바이오 디스크의 최외각으로 방사 이동시키는 단계; 상기 바이오 디스크의 회전에 의해 분석 사이트 또는 바코드를 우회(bypass)시키는 단계; 및 상기 슬라이더를 방사 방향 탐색에 의해 본래의 해당 반경으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 식별 단계는 상기 분석 사이트 내의 스트립(strip) 상의 테스트 라인, 컨트롤 라인 및 기준 라인의 간격, 위치, 색(color), 색 강도에 따른 조합 판단에 의해 상기 바코드와 분석 사이트를 구별하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 분석 방법은 상기 분석 사이트에 대한 진단 및 분석에 대한 통계적 결과를 나타내는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 분석 방법은 상기 분석 사이트의 판독 결과를 통신망을 통해 의사에게 전송하는 단계; 및 의사와 환자 간의 원격 통신에 의해 원격으로 진단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 분석 방법은 상기 바코드를 판독함으로써 상기 바이오 디스크 판독 장치에 로딩된 디스크가 바이오 디스크인지 통상의 광학 디스크인지를 판별하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 분석 방법은 상기 바코드 판독에 의해 바이오 디스크의 유효 기간 정보를 사용자에게 제공하거나 또는 유효 기간이 지난 바이오 디스크에 대해서는 사용할 수 없는 바이오 디스크임을 사용자에게 알려주는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 분석 방법은 상기 이미지 센서에 의해 판독된 바코드를 인식하여 해당 바코드 정보를 인터넷에 의해 원격 전송하여 서버(Server)로부터 바이오 디스크의 진품 여부, 제품 인증, 제품 ID 및 제품 정보를 바이오 디스크 판독 장치가 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 분석 방법은 상기 바코드 판독 단계는 해당 바코드를 판독하여 바이오 디스크의 유효성, 바이오 디스크의 제품 정보 또는 바이오 디스크의 제품 인증을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구체예는 상기 바이오 디스크를 상기 바이오 디스크 판독 장치에 로딩하는 단계; 상기 바이오 디스크에 인쇄 또는 부착된 바코드를 탐색하는 바코드 탐색 단계; 상기 탐색된 바코드를 판독하는 바코드 판독 단계; 상기 잉크 챔버 내의 잉크를 바코드 챔버내로 유입시켜 상기 바코드를 광학적으로 차단시키는 단계; 상기 판독된 바코드에 해당하는 프로토콜에 따라 상기 바이오 디스크를 구동 및 분석하는 단계; 상기 분석 사이트를 탐색하는 분석 사이트 탐색 단계; 상기 탐색된 분석 사이트를 판독하는 단계; 및 상기 분석사이트에 대한 진단 및 분석 결과를 나타내는 단계를 포함하는 분석 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 분석 방법은 상기 잉크에 의해 광학적으로 차단된 바코드를 가진 바이오 디스크를 재로딩한 경우 사용할 수 없는 바이오 디스크임을 사용자에게 알려 주는 단계 또는 상기 바이오 디스크를 상기 바이오 디스크 판독장치로부터 자동 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 구체예에 따른 바이오 판독 장치 및 이를 이용한 진단 및 분석 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
상기 바이오 디스크는 예를 들어, ELISA/CLISA 분석 방법이 응용된 랩온어칩(Lab On a Chip), 핵산 분석 방법이 응용된 랩온어칩; Rapid test 방법이 응용된 랩온어칩; 면역학적 방법이 응용된 랩온어칩; 생화학 분석 방법이 응용된 랩온어칩; 또는 식중독 균 검사, 잔류 항생제 검사, 잔류 농약 검사, 오수(polluted water) 내의 중금속 검사, 유전자 변형 식품 검사, 식품 알레르기 검사, 오염 물질 검사, 대장균 및 살모렐라 같은 세균 검사, 친자 확인, 육류 종류 및 원산지 식별 검사를 위한 랩온어칩과 같은 유체 내 소량의 샘플, 예를 들어, 바이오 물질 또는 화학 물질을 진단 및 탐지하는 분석 장치가 집적화된 박막 화학 분석 장치를 포함한다.
상기 잔류 농약은 야채나 채소, 과일 중에 포함된 농약 중 사용량이 가장 많은 유기인계, 카바메이트계 살충제를 검사하는 것을 포함한다.
상기 바이오 물질은 DNA, 올리고뉴클레오티드, RNA, PNA, 리간드(ligand), 수용체(receptor), 항원, 항체, 우유, 오줌, 타액(saliva), 머리카락, 농작물 및 채소 샘플, 육류 샘플, 어류 샘플, 조류 샘플, 오수(오염된 물), 가축 샘플, 식품 샘플, 식재료, 보관음식, 구강 세포, 조직 샘플, 정액, 단백질 또는 기타 생체물질을 포함한다
상기 식재료란, 음식을 만들기 위한 재료를 말하며, 예를 들어, 찌개를 위한 식재료, 김치를 만들기 위한 식재료, 국 내지 탕을 만들기 위한 식재료를 포함한다.
상기 바이오 디스크는 오줌 검체시, 레우코사이트(Leucocyte), 혈액, 단백질, 니트라이트(Nitrite), pH, 특이적 중력(Specific gravity), 글루코오즈, 케톤, 아스코르브산(Ascorbic acid), 우로빌리노겐(Urobilinogen), 빌리루빈(bilirubin) 분석을 수행할 수 있다.
상기 박막 화학 분석 장치는 모발 검체는 혈액이나 뇨 분석에 비해 미네랄을 비롯한 신체의 영양물질 및 독성물질의 축적에 의한 이력(Historical Record)을 더 정확히 측정할 수 있다.
또한, 상기 박막 화학 분석 장치는 장기간의 무기물 과다 및 결핍을 정확히 알 수 있고, 독성 중금속의 양을 파악할 수 있다.
상기 생화학 분석이란, 혈액 내의 GOT, GPT, ALP, LDH, GGT, CPK, 아밀라아제(Amylase), T-단백질(T-Protein), 알부민(Albumin), 글루코오즈(Glucose), T-콜레스테롤(T-Cholesterol), 트리글리세리드(Triglycerides), T-빌리루빈(T-Bilirubin), D-빌리루빈(D-Bilirubin), BUN, 크레아티닌(Creatinine), I.포스포루스(I.Phosphorus), 칼슘(Calcium), 요산(Uric Acid) 등의 분석을 위한 반응을 말한다.상기 Rapid test 방법은 다공성 멤브레인 상에 다종의 종양 표지자(tumor marker) 또는 포획 프로브(capture probe)를 라인(line) 또는 스팟(spot) 형태로 고정시킨 스트립(strip)이 사용될 수 있다. 상기 Rapid test 방법 및 ELISA법은 상기 분석 사이트 상에 다종의 종양 표지자 또는 포획 프로브를 라인 또는 스팟 형태로 고정시킨 것이 사용될 수 있다. 상기 종양 표지자는 AFP, PSA, CEA, CA19-9, CA125, 위암 표지자, 유방암 표지자, 폐암표지자 및 CA15-3를 포함한다. 상기 포획 프로브는 알츠하이머(Alzheimer) 질환의 특이 마커인 GS(Glutamine Synthetase)을 고정시키는 것을 포함한다. 상기 포획 프로브는 심근 경색 표지 인자인 미오글로빈(Myoglobin), CK-MB, 트로포닌 I(Troponin I)(Tnl)을 고정시키는 것을 포함한다.
상기 Rapid test 방법은 AIDS, 알츠하이머, 종양표지자, 심근경색, 잔류항생제, 잔류 농약, 잔류 중금속, 알레르기 및 유방암 검사, 식중독균 검사(예:대장균, 살모렐라) 등을 위한 하나 이상의 표지자 또는 포획 프로브를 상기 다공성 멤브레인 상에 고정시킨 후, 면역크로마토그라피법에 의해 반응 검사를 하는 것을 포함한다. 상기 면역크로마토그라피법은 면역화학적 방법(Immunochemistry)과 크로마토그라피법(Chromatographic Assay)를 결합한 검사 방법으로서, 항원에 대한 항체의 특이적인 면역적 반응성과 금 입자(Colloidal gold)의 발색 특성 및 유동성, 다공성 멤브레인(Porous membrane)의 모세관 현상에 의한 분자의 이동을 응용한 검사 방법이다. 상기 면역크로마토그라피법은 기존의 다중 단계의(multi-step) 면역측정법에서 볼 수 있는 검체 희석, 세정 및 효소 결합체와 기질의 반응을 통한 발색 과정을 하나로 통합하여 한 단계(One-Step)로 신속하게 검사할 수 있다. 또한, 상기 방법에 의한 검사 결과를 이미지 센서에 의해 판독할 수 있다.
박막으로서의 CD 와 DVD와 관련하여, 12㎝ 폴리카보네이트 기판, 반사금속층 및 보호 라커 코팅으로부터 표준 컴팩트 디스크가 형성될 수 있다. 상기 CD와 DVD의 포맷은 ISO 9660 공업 표준에 의해 기술될 수 있다. 상기 폴리카보네이트 기판은 광학 품질의 투명한 폴리카보네이트를 포함한다. 표준 인쇄 또는 대량 복제된 CD에 있어서, 데이타층은 상기 폴리카보네이트 기판의 일부이고, 상기 데이터는 사출성형 공정 동안 스탬퍼(stamper)에 의해 일련의 피트(pit) 형태로 새겨질 수 있다. 상기 사출성형 공정 동안 용융된 폴리카보네이트가 몰드에 고압 하에 주입되고 이후 냉각되어 폴리카보네이트가 몰드 또는 스탬퍼 또는 스탬프의 거울상 형태를 가지며, 디스크 기판 상의 이진 데이터를 나타내는 피트가 폴리카보네이트 기판에 의해 생성될 수 있다. 스탬핑 마스터는 유리를 포함한다.
상기 디스크는 박막 화학 분석 장치와 같은 유체 내 소량의 물질을 진단 및 탐지하는 박막 형태의 분석 장치로서, 변형 및 개조가 가능하며, 이 경우 사출성형 공정 동안 디스크 표면에 피트 대신, 유체가 흐를 수 있는 유로(channel) 및 버퍼(buffer) 용액을 저장할 수 있는 챔버(chamber), 유공(hole) 및 밸브 등이 형성될 수 있다. 상기 디스크의　직경은　120mm，80mm 또는 32mm의　원판　디스크를 포함한다．
이하, 상기 박막 화학 분석 장치를 통상적인 CD, DVD 등과 같은 박막형 플라스틱 몸체 속에 집적화 시킨 디스크를 바이오 디스크라 칭한다.
상기 플라스틱 몸체는 실리콘 웨이퍼 등의 다양한 재료에 의해 대체될 수 있다. 그러나, 상기 바이오 디스크의 몸체로서, 플라스틱은 경제적 이유, 가공의 용이성, CD 및 DVD 판독기와 같은 기존의 레이저 반사 기초 탐지기와의 양립성 때문에 선호될 수 있다. 상기 플라스틱 몸체는 폴리프로필렌, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐알콜, 비닐, 폴리에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA:polymethyl methacrylate), 고리형 올레핀 고분자(COC:cyclic olefin copolymer) 및 폴리카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 바이오 디스크의 분석 사이트는 칼라메트릭(colormetric) 정보에 의해 반응 결과가 표출되는 표지자(label)를 포함한다. 상기 표지자는 Cy3, Cy5와 같은 형광 물질, 골드 콘쥬게이트(gold conjugate), 발색 입자 또는 기질(substrate)에 의해 발색하는 효소(enzyme)를 포함한다.
본 발명의 일 구체예에 따른 바이오 디스크 상의 바코드의 인식 및 판독은 이미지 센서에 의해 이루어 지며, 바코드의 검은 막대 부분인 블랙 바(black bar)와 하얀 스페이스 바(space bar)의 차이는 이미지 센서에 의해 전기적인 신호로 번역되어 판독될 수 있다. 상기 바코드는 바이오 디스크 상에 인쇄되거나 부착되어 제품 인증에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 바코드는 단일 막대(bar) 또는 원(circle)를 일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 바코드는 1차원 또는 2차원 바코드(또는 매트릭스 코드)일 수 있다. 상기 바코드는 칼라화된 1차원 또는 2차원 바코드(또는 매트릭스 코드)일 수 있다. 이는 흑백 대신에 다양한 칼라에 의해 막대(bar) 또는 점자를 표현하면 더 많은 정보를 포함할 수 있고, 상기 이미지 센서는 칼라를 용이하게 인식할 수 있다.
상기 바코드는 일반적으로 1차원 바코드와 2차원 바코드로 구분된다. 검은색의 길다란 막대(Bar) 모양으로 흔히 볼 수 있는 것이 1차원 바코드이고, 2차원 바코드는 점자식(matrix) 또는 모자이크식 코드로 20mm 내외의 작은 사각형 안에 해당 정보가 표현된다. 1차원 바코드는 막대선의 굵기에 따라 가로 방향으로만 정보를 표현할 수 있는 데 반해, 2차원 바코드는 가로와 세로 방향에 모두 정보를 담을 수 있다. 따라서 2차원 바코드는 기존 1차원 바코드의 빈약한 정보용량(예를 들어, 약 20 byte)에 비해 100배에서 수백 배나 많은 고밀도 정보를 저장할 수 있다. 또한, 정보가 일부 훼손되어도 상당 부분 복구가 가능하고, 어떤 방향에서 스캐너를 접근시켜도 인식될 수 있다. 특히, 데이터베이스(DB)와 연계된 정보만을 제공하는 기존 1차원 바코드와 달리 2차원 바코드는 그 자체로 파일 역할을 수행할 수 있기 때문에 데이타베이스(DB)와 연동되지 않아도 해당 정보를 파악할 수 있다. 2차원 코드는 암호화 및 각종 보안, 인증 정보를 코드 내에 수록할 수 있어 위조 및 변조 방지 또는 보안 기능까지 갖춘 차세대 저장 매체이다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 2차원 바코드는 바이오 디스크의 구동 프로토콜(protocol), 제품ID 및 유효기간 등의 정보가 포함될 수 있다. 상기 바코드는 복제 방지를 위해 형광 잉크, 예를 들어, 투명 자외선 형광잉크에 의해 인쇄될 수 있다. 상기 투명 자외선 형광 잉크는 평상시에는 거의 눈에 보이지 않지만, 자외선(UV)을 받으면 빛을 발광하는 잉크를 말하며, 이는 알려져 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 바코드는 상기 바이오 디스크에 부착되거나 또는 인쇄되어 바이오 디스크의 진품 여부 및 제품 ID(identification)를 판단하기 위한 정보를 제공한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 바이오 디스크는 바코드와 분석 사이트를 차별화하기 위한 특정 기호(symbol), 특정 바코드 패턴, 특정 패턴, 특정 칼라 마크, 특정 구멍(hole), 특정 기구적 음각, 시작 문자(start character) 및 바코드의 멈춤 문자(stop character)로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 식별 수단을 더 포함한다. 상기 특정 칼라 마크는 칼라 스팟(color spot)을 포함한다. 상기 특정 음각은 상기 플라스틱 몸체를 특정 음각의 모양으로 처리되고, 이는 이미지 센서에 의해 인식될 수 있다. 상기 2차원 바코드는 상기 바이오 디스크의 구동 프로코콜(protocol), 제품 ID 및 유효 기간, 분석 및 진단할 수 있는 질병의 종류를 포함하는 정보들이 포함될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 분석 사이트 및 바코드의 공간 어드레싱을 위한 박막 원형 자석은 상기 바이오 디스크의 같은 반경 상에 배치될 수 있다. 상기 박막 원형 자석들은 상기 바이오 디스크의 몸체 내에 매설되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 의하면, 분석 사이트 및 바코드의 공간 어드레싱을 위한 박막 원형 자석을 바이오 디스크 상에 탑재하고, 이미지 센서에 의해 얻어진 정보를 분석하여 분석 사이트인지 바코드인지를 식별하고, 바코드인 경우 예를 들어, 제품 인증을 수행하고 분석 사이트인 경우 상기 분석 사이트 판독을 수행하는 바이오 디스크 판독 장치 및 이를 이용한 분석 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 바이오 디스크 판독 장치는 상기 바이오 디스크의 입출입을 허용하는 투입구(slot)를 더 포함한다.본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 바이오 디스크 판독장치는 투명 자외선 형광잉크에 의해 인쇄된 바코드를 판독하기 위한 자외선 발생장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 바이오 디스크 판독장치는 영구 자석을 탑재하여 상기 바이오 디스크 상의 특정 위치로 이동하기 위한 슬라이더(slider); 상기 바이오 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터(spindle motor); 및/또는 상기 슬라이더의 이동을 제어하기 위한 슬라이드 모터를 더 포함할 수 있다.
상기 공간 어드레싱은 방사방향 탐색과 방위각 방향 탐색에 의해 이루어질 수 있다.
상기 슬라이더는 상기 바이오 디스크에 포함된 분석 사이트 및 바코드의 해당 반경 위치로 이동함으로서 방사 방향 탐색을 수행할 수 있다. 상기 방사 방향 탐색은 상기 영구자석을 방사 방향으로 이동시키는 과정으로, 상기 바이오 디스크 중심에서 반경 r에 해당하는 위치로 상기 슬라이더를 이동함으로써 이루어질 수 있다. 이후, 방위각 방향 탐색에 의해 분석 사이트 또는 바코드의 공간 어드레싱이 완료된다. 상기 슬라이더는 슬라이드 모터 또는 스레드(sled) 모터와의 기어 연결 수단에 의해 상기 바이오 디스크의 중심으로부터 바이오 디스크 외곽 방향 또는 바이오 디스크의 외곽으로부터 바이오 디스크 중심 방향으로 가역적 방사방향 이동이 이루어질 수 있다.
이하, 상기 바이오 디스크의 2차원적 위치를 원 중심에서의 반경 r과 각도 θ로 표시한다. 즉, 좌표 (r,θ)에 의해 바이오 디스크 상의 위치를 나타낼 수 있다. 이하, 바코드의 위치를 (r0,θ1), 그리고 분석 사이트의 위치를 (r0,θ2) 라 한다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 바코드 및 분석 사이트는 같은 반경 r0에 위치할 수 있다. 상기 바코드의 공간 어드레싱을 위한 박막 원형 자석은 바이오 디스크 상의 좌표 (r0,θ1)에 위치하고, 상기 분석 사이트의 공간 어드레싱을 위한 박막 원형 자석은 좌표 (r0,θ2)에 위치한다. 즉, 상기 바코드의 공간 어드레싱을 위한 박막 원형 자석과 분석 사이트의 공간 어드레싱을 위한 박막 원형자석은 같은 반경 상에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 공간 어드레싱은 상기 이미지 센서와 바코드 또는 상기 이미지 센서와 분석 사이트 간의 정렬을 위해 영구 자석을 반경 r0로 이동시키는 방사방향 탐색을 먼저 수행하는 것일 수 있다. 상기 방사방향 탐색은 방사 방향 (radial)으로 상기 영구 자석을 이동시키는 과정으로, 바이오 디스크 중심에서 거리 r0에 해당하는 위치로 상기 슬라이더를 이동시키는 것으로서 이루어질 수 있다. 이후, 반경 r0 상에서 방위각 방향 (azimuthal) 탐색이 요구된다. 상기 방위각 방향 탐색은 상기 슬라이더(slider)를 중지한 채, 스핀들(spindle) 모터의 회전과 중지의 반복 동작을 통해 바이오 디스크를 회전시킴으로써 이루어질 수 있다. 상기 스핀들(spindle) 모터의 반복되는 회전을 통해, 상기 슬라이더 상의 영구 자석과 반경 r0 상에 있는 박막 원형 자석이 일치하게 되면, 그들 간의 인력으로 인해 더 이상 바이오 디스크는 회전하지 못하고 상기 영구 자석과 상기 박막 원형 자석 간의 정렬이 이루어질 수 있다. 그 결과, 상기 이미지 센서와 바코드 간에 정렬이 이루어지거나 또는 상기 이미지 센서와 분석 사이트 간에 정렬이 이루어질 수 있으며, 상기 이미지 센서에 의해 바코드 또는 분석 사이트인지 여부에 대한 식별이 이루어질 수 있다. 상기 이미지 센서와 바코드 간에 정렬시 상기 이미지 센서와 분석 사이트 간에 정렬이 이루어진 경우에는 상기 슬라이더를 바이오 디스크의 최외각으로 방사 방향 이동시키고, 상기 스핀들 모터의 회전에 의해 상기 분석 사이트를 우회(bypass)한 후, 상기 방사 방향 탐색과 방위각 방향 탐색을 다시 수행하여 상기 이미지 센서와 바코드 간에 정렬이 이루어질 수 있다. 또한, 상기 이미지 센서와 분석 사이트 간에 정렬시 상기 이미지 센서와 바코드 간에 정렬이 이루어진 경우에는 상기 슬라이더를 바이오 디스크의 최외각으로 방사 방향 이동시키고, 상기 스핀들 모터의 회전에 의해 상기 방사 방향 탐색과 방위각 방향 탐색을 다시 수행하면 상기 이미지 센서와 분석 사이트 간에 정렬이 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 방위각 방향 탐색을 위한 바이오 디스크의 방위각 방향 회전은 스핀들 모터 축 상에 연결된 기어에 방위각 방향 탐색 시에만 선택적으로 체결되는 스텝 모터의 정량 회전에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 바이오 디스크 판독 장치는 상기 이미지 센서에 의해 판독된 바코드를 인식하여 해당 바코드 정보를 인터넷에 의해 원격 전송하여 서버(Server)로부터 바이오 디스크의 진품 여부, 제품 ID 및 제품 정보를 통보 받을 수 있다. 상기 이미지 센서에 의해 판독된 분석 사이트를 인식하여 해당 분석 사이트의 판독 정보를 인터넷을 통해 원격 전송할 수 있다. 상기 서버는 바이오 디스크 제조 업체의 서버일 수 있다. 바이오 디스크가 진품이 아닌 경우는 다음 두 경우로 나뉠 수 있다. 예를 들어, 바이오 디스크 자체에 바코드가 존재하지 않거나 바코드가 있더라도 코드가 불일치하는 경우이다. 어느 경우든 서버로부터 제품 ID 정보를 받을 수 없으며, 이 경우 바이오 디스크 판독 장치는 오류 메시지를 사용자에게 음성 수단 또는 표시 수단을 통해 통지할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 바코드 탐색 단계 또는 분석 사이트 탐색 단계는 바코드와 분석 사이트를 식별하기 위한 식별 단계를 더 포함한다.
상기 식별 단계는 바코드 탐색 중 공간 어드레싱된 것이 분석사이트인 경우, 방위각 방향 탐색을 다시 시작하는 재 방위각 탐색 단계를 포함한다. 즉, 바코드 탐색 중 공간 어드레싱된 것이 분석 사이트인 경우 바코드가 공간 어드레싱될 때까지 방위각 탐색을 지속한다. 따라서, 상기 재 방위각 탐색 단계는 슬라이더를 바이오 디스크의 최외각으로 방사 이동시키는 단계; 상기 바이오 디스크를 스핀들 모터의 회전에 의해 분석 사이트를 우회(bypass)하는 단계; 및 상기 슬라이더를 방사 방향 탐색에 의해 바코드로 이동시키는 단계를 포함한다.
상기 식별 단계는 상기 분석 사이트 탐색 중 공간 어드레싱된 것이 바코드인 경우, 재 방위각 탐색을 다시 시작할 수 있다. 즉, 분석 사이트 탐색 중 공간 어드레싱된 것이 바코드인 경우 분석 사이트가 공간 어드레싱될 때까지 방위각 탐색을 지속할 수 있다. 따라서, 상기 재 방위각 탐색 단계는 슬라이더를 바이오 디스크의 최외각으로 방사이동시키는 단계; 바이오 디스크를 스핀들 모터의 회전에 의해 바코드를 우회(bypass)하는 단계; 및 상기 슬라이더를 방사방향 탐색에 의해 분석 사이트로 이동시키는 단계를 포함한다.
상기 분석 사이트와 바코드의 박막 원형 자석은 같은 반경 상에 있으므로 방위각 방향 탐색 과정 중 분석사이트와 바코드의 구별이 요구된다. 상기 식별 단계는 특정 기호, 특정 바코드 패턴, 특정 패턴, 특정 기구적 음각 패턴, 시작 문자(start character) 및 바코드의 멈춤 문자(stop character)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 식별 수단을 이용하여 바코드와 분석 사이트를 구별하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 식별 단계는 상기 분석 사이트 내의 스트립 상의 테스트 라인, 컨트롤 라인, 및 기준라인 간의 간격, 위치, 칼라, 색 강도의 조합 등에 따른 판단에 의해 바코드와 분석 사이트를 구별할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 식별 단계는 상기 바코드를 광학적으로 차단하기 위한 잉크 챔버를 더 포함하여 바코드와 분석 사이트를 구별할 수 있다. 상기 잉크 챔버의 잉크에 의해 차단된 바코드는 분석 사이트와 용이하게 구별된다.
본 발명의 일 구체예는 상기 진단 및 분석 에 대한 통계적 결과를 나타내는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 구체예는 상기 결과를 통신망을 통해 의사에게 보내는 단계; 및 의사와 환자 간의 원격 통신에 의한 원격 진단 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예는 상기 바이오 디스크 판독 장치에 로딩된 디스크가 바이오 디스크인지 통상의 광학 디스크인지를 판별하는 단계를 더 포함한다. 예를 들어, 바이오 디스크인 경우 상기 바코드의 공간 어드레싱에 의해 제품 ID를 판독할 수 있는 반면, 광학 디스크에는 바코드가 없으므로 광학 디스크인지를 판별할 수 있다.
본 발명의 일 구체예는 상기 제품 ID에 의해 유효 기간 정보를 사용자에게 제공하거나 유효 기간이 지난 바이오 디스크에 대해서 진단(또는 사용) 불가임을 사용자에게 통지해 주는 단계를 더 포함한다. 예컨대, 제품 ID에 의거하여 바이오 디스크가 제조된 연월일 대비 현재 시간을 계산하여 진단 불가 여부를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 의하면, 효율적인 제품 ID 및 분석 사이트 판독을 위해 하나의 이미지 센서에 의해 분석 사이트와 바코드를 판독할 수 있는 바이오 판독 장치를 제공하고, 또한, 하나의 이미지 센서에 의해 분석 사이트 판독 및 바코드 판독을 동시에 수행할 수 있어서 바이오 디스크 판독 장치의 소형화 및 제품 인증에 적절하다.
도 1 및 도 2는 기존의 바코드 체계의 일 실시예를 나타낸다.
도 3 내지 도 5는 다공성 멤브레인 상에 다종의 종양 표지자(tumor marker)를 라인(line) 또는 스팟(spot) 형태로 고정시킨 스트립(strip)의 다양한 실시예를 나타낸다.
도 6은 바이오 디스크 상에 배치된 바코드 및 분석 사이트를 판독하기 위한 바이오 디스크 판독장치를 나타낸다.
도 7은 영구 자석 및 광 픽업 장치가 설치된 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이더를 나타낸다.
도 8은 바이오 디스크를 구동 및 제어하기 위한 바이오 디스크 판독장치를 나타낸다.
도 9 내지 도 11은 바코드를 바코드 챔버 내에 인쇄 내지 부착하고, 상기 바코드를 광학적으로 차단하는 잉크를 저장하기 위한 잉크 챔버를 포함하는 바이오 디스크 판독장치의 일 실시예를 나타낸다.
도 12 및 도 13은 도 9 내지 도 11를 따른 잉크 챔버와 유압 버스트 밸브에 의해 구현되는 식별 수단의 일 실시예를 나타낸다.
도 14 내지 도 18은 다양한 바코드 패턴을 사용하여 바코드와 분석 사이트를 구별하기 위한 식별 수단의 실시예들을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 기존의 바코드 체계의 일 실시예를 나타낸다.
도 1은 1차원 바코드의 일 실시예이다. 기존의 1차원 바코드는 굵거나 가는 바(검은 막대)와 스페이스 바(흰 막대)의 조합에 의해 영 숫자 또는 특수 기호를 광학적으로 판독하기 쉽게 부호화한 것이다. 또한, 1차원 바코드는 바(bar)의 두께와 스페이스의 폭의 비율에 따라 약 150종의 코드 체계가 있으며, 각각의 코드 체계에 따라 바코드를 표현하는 방법을 바코드 심벌이라 한다. 상기 바코드 심벌에 있어서, 바코드의 시작과 끝의 여백을 콰이어트 존(Quiet Zone)이라 하고, 이는 시작 문자(start character)의 앞과 멈춤 문자(stop character)의 뒤의 공백 부분을 가리키며, 바코드의 시작과 끝을 명확하게 구현하기 위한 필수적인 요소이며, 가장 좁은 요소의 10배 이상으로 지정되어 있다. 상기 시작 문자는 바코드 심벌의 맨 앞 부분에 기록된 문자로서, 데이터의 입력 방향과 바코드의 종류를 바코드 스캐너에 알려 주는 역할을 한다. 상기 멈춤 문자(Stop Character)는 바코드의 심벌이 끝났다는 것을 알려 주어 바코드 스캐너가 양쪽 어느 방향에서든지 데이터를 읽을 수 있도록 해준다. 또한 바코드는 검사 문자(Check character)를 포함하며, 이는 메시지가 정확하게 판독되었는지 검사하는 것으로서, 정보의 정확성이 요구되는 분야에 이용된다. 상기 바코드 심벌은 바코드의 윗부분 또는 아랫부분에 INTERPRETATION LINE이라고 불리는 사람이 육안으로 식별 가능한 정보(숫자,문자,기호)를 포함하며, 이들은 제조업체 코드 및 상품 분류 코드 등을 포함한다. 한편, 도 2는 기존의 2차원 바코드의 여러 일실시예를 나타낸다.
도 3 내지 도 5는 다공성 멤브레인 상에 다종의 종양 표지자(tumor marker)를 라인(line) 또는 스팟(spot) 형태로 고정시킨 스트립(strip)의 여러 실시예들을 나타낸다. 이하, 다종의 종양 표지자(tumor marker) 라인 또는 스팟을 테스트 라인(test line)이라 칭한다. 도면 부호 41a는 샘플 패드(sample pad) 또는 샘플 패드와 콘쥬게이트 패드(conjugate pad)이고, 도면 부호 41b는 흡수 패드(absorbent pad)이다. 도면 부호 41c는 다공성 멤브레인(membrane)이다. 상기 콘쥬게이트 패드는 금 콘쥬게이트(gold conjugate) 또는 효소 연결된 항체(enzyme linked antibody) 또는 형광 물질 같은 표지자(label)가 패드 상에 냉동 건조된 형태(frozen dried form)일 수 있다. 상기 다공성 멤브레인 상의 포획 프로브는 종양 표지자(tumor marker)일 수 있다. 상기 종양 표지자는 AFP, PSA, CEA, CA19-9, CA125 또는 A15-3에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 상기 포획 프로브는 알츠하이머(Alzheimer) 질환의 특이 마커인 GS(Glutamine Synthetase)일 수 있다. 상기 포획 프로브는 심근 경색 표지 인자인 미오글로빈(Myoglobin), CK-MB, 트로포닌 I(Troponin I)(Tnl)일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 상기 다공성 멤브레인(41c) 상에 AIDS, 심근경색, 잔류항생제, 잔류 농약, 알레르기 및 유방암 검사 등을 위한 하나 이상의 표지자 또는 포획 프로브를 고정시킨 후, 면역크로마토그라피법에 의해 반응 검사를 하는 것을 포함한다. 또한, 상기 포획 프로브는 종양 표지자 이외에 기준 라인(reference line)과 컨트롤 라인(control line)을 위한 항체를 더 포함한다. 상기 기준 라인은 복수 개일 수 있다. 상기 기준 라인(reference line)의 반응 농도는 음성 또는 양성 반응의 판별을 위해 기준치(cutoff value)가 될 수 있다. 상기 기준 라인의 기준치는 예를 들어, 3ng/ml, 4ng/ml, 10ng/ml, 20ng/ml, 30ng/ml, 40ng/ml 또는 50ng/ml 중 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 상기 기준 라인과 상기 테스트 라인 간의 반응 강도(reaction intensity)의 차(difference)를 정성 또는 정량 분석하는 것을 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 백그라운드(background)와 상기 테스트 라인 간의 반응 강도(reaction intensity)의 차(difference)에 의해 정성 또는 정량 분석하는 것을 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 복수 개의 기준 라인에 의해 형성된 반응 강도에 대한 선형 함수(linear function)에 의해 상기 테스트 라인의 반응 강도(reaction intensity)를 결정하여 정성 또는 정량 분석하는 것을 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 상기 기준 라인과 컨트롤 라인에 의해 형성된 반응 강도에 대한 선형 함수(linear function)에 의해 상기 테스트 라인의 반응 강도(reaction intensity)를 결정하여 정성 또는 정량 분석하는 것을 포함한다.
상기 컨트롤 라인(control line)은 스트립의 말단부에 배치되는 것일 수 있으며, 상기 흡수 패드(41b)까지 시료가 확산하는 경우 양성 반응을 나타내며, 상기 스트립을 사용한 테스트의 유효성 판별을 위해 사용될 수 있다. 즉, 상기 컨트롤 라인이 양성으로 나타나는 경우에만 상기 테스트의 결과는 유효한 것으로 판정될 수 있다.
상기 다공성 멤브레인(41c)는 관통 유동(flow through) 또는 측방 유동(lateral flow) 방식으로 사용될 수 있으며, 이는 알려져 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예는 상기 샘플 패드에 시료 또는 세정 용액이 투입되고, 상기 관통 유동(flow through) 방식의 다공성 멤브레인(41c) 상에 다종의 종양 표지자(tumor marker) 또는 질병 마커 또는 항체를 라인 형태로 고정시킨 스트립이 사용될 수 있다. 상기 샘플 패드에 시료가 투입된 경우, 상기 샘플 패드에 의해 흡수된 시료는 다공성 멤브레인(41c)을 모세관 현상에 의해 확산 이동하면서 상기 포획 프로브와 특이적으로 생화학적 결합(specific binding)을 할 수 있다. 상기 다공성 멤브레인(41c)의 말단부에는 상기 확산 이동을 지원하기 위한 흡수 패드(41b)가 설치된다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서는 선택적으로 상기 샘플 패드에 콘쥬게이트 패드가 연결될 수 있으며, 이 경우 상기 샘플 패드로 유입된 시료가 상기 콘쥬게이트 패드 상의 골드 콘쥬게이트 또는 효소 연결된 항체(enzyme linked antibody) 또는 형광 물질과 결합하여 복합체를 이룬 후 다공성 멤브레인(41c)을 확산 이동하는 것일 수 있다.
상기 샘플 패드에 세정액이 투입된 경우, 상기 샘플 패드에 의해 흡수된 세정액은 상기 다공성 멤브레인(41c)을 모세관 현상에 의해 확산 이동하면서 상기 포획 프로브와 결합하지 않거나 비특이적 결합(non-specific binding)한 물질들을 세정하여 상기 다공성 멤브레인(41c)에서 발생할 수 있는 배경 노이즈(background noise)을 제거할 수 있다.
도 6은 바이오 디스크(100) 상에 인쇄 또는 부착된 바코드(133a) 및 분석 사이트(133b)를 판독하기 위한 바이오 디스크 판독장치(100a)의 단면도를 나타낸다.
상기 바이오 디스크(100)에는 통상적인 CD 및 DVD 등의 디스크와 같은 박막의 몸체 속에 랩온어칩의 제반 공정이 집적화되어 있다. 상기 바이오 디스크(100)의 몸체는 상부 기질(1), 중간 기질(2), 및 하부 기질(3)이 적층되어 포함된다. 예를 들어, 분석에 필요한 각종 버퍼 용액을 저장하고, 다양한 화학 공정을 수행하기 위한 챔버(130, 131, 132, 140, 141, 142, 143)와 유체 및 버퍼 용액들을 이동시키기 위한 유로(channel), 이들 유로의 개폐를 제어하기 위한 밸브(70a, 70b, 70c)들이 상기 바이오 디스크(100)에 집적화될 수 있다. 도면 부호 4a, 4b, 4c는 각 밸브의 폐쇄 수단이고, 도면부호 5a는 밸브 개폐 수단으로 이동 가능한 영구 자석일 수 있다. 또한 상기 영구 자석은 상기 분석 사이트(133b) 및 바코드(133a)에 대한 공간 어드레싱 수단을 제공할 수 있다.
도면 부호 188a는 바코드의 공간 어드레싱을 위한 박막 원형 자석이고, 도면 부호 188b는 분석 사이트의 공간 어드레싱을 위한 박막 원형 자석이다.
도면 부호 110은 분석 사이트(133b) 및 바코드(133a)를 판독하기 위한 이미지 센서이다. 도면 부호 121은 검체 주입구이고, 120은 검체 주입 수단이다. 도면부호 12는 배기구이다. 도면 부호 211은 상기 영구자석(5a)과 광 픽업 장치(103)을 탑재한 슬라이더(slider)로서, 슬라이드 모터(109)와 연결되어 구동 제어된다. 상기 슬라이더(211)는 바코드(133a) 및 분석 사이트(133b)를 공간 어드레싱하기 위한 영구자석(5a);과 통상의 광학 디스크(CD 또는 DVD)의 재생을 위한 광 픽업 장치(103)를 탑재할 수 있다. 도면 부호 144a는 상기 이미지 센서(110)에 필요한 조명을 제공하기 위한 조명 장치이고, 도면 부호 144b는 투명 자외선 형광잉크에 의해 인쇄된 바코드를 보이게 하기 위한 자외선 발생장치이다.
상기 바이오 디스크(100) 상의 바코드(133a) 또는 분석 사이트(133b)에 대한 공간 어드레싱(space addressing)은 슬라이드 모터(109) 및 스핀들 모터(102)의 제어에 따른 상기 영구 자석(5a)과 박막 원형 자석(188a, 188b) 간의 정렬에 의해 이루어지며, 이 경우 상기 이미지 센서(110)는 바코드(133a) 또는 분석 사이트(133b)를 판독한다. 상기 영구자석(5a)과 박막 원형 자석(188a) 간의 정렬이 이루어진 경우 이미지 센서(110)와 바코드(133a) 간에 정렬이 이루어진 상태이고, 상기 영구자석(5a)과 박막 원형 자석(188b) 간의 정렬이 이루어진 경우에는 이미지 센서(110)와 분석 사이트(133b) 간에 정렬이 이루어진 상태이다.
상기 공간 어드레싱은 방사 방향 탐색과 방위각 방향 탐색을 통해 이루어지며, 이 경우 상기 영구 자석(5a)과 박막 원형 자석(188a, 188b) 간에 정렬이 이루어진다.
상기 방사 방향 탐색은 슬라이드 모터(109)의 제어에 의해 이루어 진다. 상기 방위각 방향 탐색은 슬라이더(211)를 정지시킨 채 스핀들 모터(102)의 회전 또는 스텝(step) 모터의 제어에 의해 바이오 디스크(100)를 회전시킴으로써 이루어질 수 있다. 상기 스텝 모터(도면에 미기재)는 바이오 디스크(100)의 방위각 회전이 필요한 경우 스핀들(spindle motor) 모터(102) 축 상에 기어와 선택적으로 체결되어 동작할 수 있다.
도면 부호 116b는 슬라이더(211) 상의 광 픽업 장치(103)에 필요한 각종 제어 신호를 연결하기 위한 프렉셔블 케이블(flexible cable)로서, 웨이퍼 또는 하네스(wafer 또는 harness)(116a)를 통해 중앙 제어 장치(101)와 연결된다.
도면 부호 181은 바이오 디스크(100)을 올려놓기 위한 턴 테이블(turn table)로서, 바이오 디스크(100)의 중심 공극(170)을 통해 턴 테이블에 프런트(front) 또는 탑(top) 로딩된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 바이오 디스크 판독 장치(100a)는 바코드(133a) 또는 분석 사이트(133b)의 판독 결과를 저장 장치(113)에 저장하거나 또는 입출력 장치(111)를 통해 외부로 송신하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 입출력 장치(111)는 USB(Universal Serial Bus) 또는 IEEE1394 또는 ATAPI 또는 SCSI 또는 인터넷 통신망 의 통신 규격을 갖는 것일 수 있다.
도 7은 상기 영구 자석(5a) 및 광 픽업 장치(103)가 설치 배치된 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이더(211)의 상부도를 나타낸다.
상기 슬라이더(slider)는 슬라이드 모터(109) 축에 연결된 웜(worm) 기어 연결부(109a, 109b)에 의해 턴테이블(181)을 중심으로 하는 방사 방향의 가역적 이동을 제어한다. 상기 슬라이더는 슬라이드 아암(108a, 108b)을 가이드(guide)로 사용하여 미끄러지듯 이동된다. 상기 슬라이드 아암(108a, 108b)은 나사(110a, 110b, 110c, 110d)를 통해 바이오 디스크 판독 장치(100a)의 몸체에 체결된다. 도면 부호 116b는 플렉셔블 케이블(flexible cable)이고, 웨이퍼 또는 하네스(116a)을 통해 상기 슬라이더에 연결된다. 도면 부호 181은 상기 스핀들(spindle) 모터(102)에 의해 회전하는 턴 테이블이다.
도면 부호 5a는 슬라이더(211) 상에 설치된 공간 어드레싱 수단을 제공하는 영구 자석이다. 상기 영구 자석(5a)은 상기 밸브의 개폐 수단을 겸용할 수 있다.
도 8은 바이오 디스크(100)를 구동 및 제어하기 위한 바이오 디스크 판독장치(100a)의 측면도를 나타낸다.
도면 부호 300는 바이오 디스크 판독 장치(100a)를 지지하고 있는 몸체이다. 바이오 디스크 판독 장치(100a) 밑면에는 회로 기판(140)이 상기 바이오 디스크 판독 장치 의 몸체(300)에 이음 체결되어 있고, 상기 회로 기판 위에 바이오 디스크 판독장치(100a)를 제어하기 위한 중앙 제어 장치(101); 조명 장치(144a), 자외선 발생 장치(144b), 저장 장치(113) 및 입출력 장치(111)가 상기 회로 기판(140) 위에 배치 설계되어 있다. 상기 중앙 제어 장치(101)는 상기 바이오 디스크(100)의 회전 또는 정지를 위해 스핀들(spindle) 모터(102)를 제어할 뿐만 아니라, 슬라이드(slide) 모터(109) 제어에 의해 슬라이더(211) 상에 탑재된 광 픽업 장치(103)의 이동을 제어하고, 바코드(133a) 또는 분석 사이트(133b)의 공간 어드레싱을 위해 영구자석(5a)의 위치를 이동시킨다.
상기 중앙 제어 장치(101)는 현재 바이오 디스크 판독 장치(100a)에 로딩(loading)된 디스크가 통상의 광 디스크(예: 음악 CD, CD-R, 게임 CD, DVD 등)인지 또는 바이오 디스크(100)인지를 판단한다. 즉, 통상의 광 디스크인 경우에는 디스크로부터 읽은 내용을 상기 광 픽업 장치(103)로부터 저장 장치(113) 또는 입출력 장치(111)로 전송하거나 또는 쓸 내용을 광 픽업 장치(103)로 보내고, 재생/기록(Read/Write)에 필요한 각종 제어 신호들을 상기 각 부분에 제공하는 것과 같은, 광 디스크를 위한 통상의 동작을 하고, 바이오 디스크(100)인 경우에는 랩온어칩의 공정 제어를 위한 각종 제어 명령 신호를 상기 각 부분에 보낸다.
본 발명의 일 구체예에서, 바이오 디스크(100)의 로딩(loading) 시점에서 바이오 디스크 판독장치(100a)는 바코드(133a)를 판독하여 바이오 디스크의 유효성, 바이오 디스크의 제품 정보 및 바이오 디스크의 제품인증을 수행하는 것을 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 바이오 디스크 상의 바코드(133a)의 판독을 통해, 상기 중앙 제어 장치(101)가 바이오 디스크(100)의 제품 ID(Identification)을 인식하여 현재 바이오 디스크 판독 장치(100a)에 로딩(loading)된 디스크가 바이오 디스크임을 인식하는 것을 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 바람직하게는 상기 이미지 센서(110)는 코드(133a) 또는 분석 사이트(133b)에 대한 판독 결과를 중앙 제어 장치(101) 또는 저장장치(113) 또는 입출력 장치(111)로 보내는 것을 포함한다.
도면 부호 104는 턴테이블(181)에 로딩된 바이오 디스크(100)의 압착 수단으로서, 턴테이블(181)과의 자력에 의한 인력에 의해 바이오 디스크(100)를 압착할 수 있고, 상기 압착 수단(104)은 수직 이동과 공회전이 가능하도록 설계될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 중앙 제어 장치(101)는 판독된 바코드 정보를 기초로 현재 로딩된 디스크가 통상의 광학 디스크(CD 및 DVD) 또는 사용불가한 바이오 디스크로 판단된 경우, 상기 바이오 디스크 판독장치(100a)로부터 바이오 디스크를 자동 추출(eject)하거나 경고 메시지를 사용자에게 보내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 이미지 센서(110)에 의한 분석 사이트(133b) 판독시 조명 장치(144a)에 의한 빛의 산란과 기스에 의한 노이즈(noise)를 억제하기 위해 상기 바이오 디스크의 상부 기질(1)을 불투명 처리하거나 또는 불투명 도료에 의해 코팅하는 것일 수 있다. 이 경우 상기 상부 기질(1)의 투명도는 20~50%일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 이미지 센서(110)는 픽셀(pixel) 단위로 광량을 센싱하는 라인 이미지 센서(line image sensor) 또는 CMOS 이미지 센서 또는 CCD 이미지 센서를 포함한다. 상기 라인 이미지 센서는 리니어 센서 어레이(linear sensor array) 또는 CIS(Contact Image Sensor)일 수 있다. 상기 라인 이미지 센서는 슬라이더(211)에 탑재되어 분석 사이트 및 바코드의 2차원 이미지 정보를 얻기 위해 공간 어드레싱 후 상기 슬라이더(211)를 방사 방향으로 스캔닝(scanning)하면서 1차원 이미지를 모을 수 있다.
상기 이미지 센서는 그의 조명(light exposure)을 위한 파장 500nm ~ 800nm의 LED(light emission diode)와 함께 상기 슬라이더(211)에 탑재될 수 있다.
도 9 내지 도 11은 상기 바코드(133a)를 바코드 챔버(11b) 내에 인쇄 내지 부착하고, 상기 바코드(133a)를 광학적으로 차단하기 위한 잉크(213)를 저장하고 있는 잉크 챔버(11a)를 더 포함하는 바이오 디스크 판독장치의 일 실시예를 나타낸다. 상기 잉크는 이미지 센서에 분석 사이트와 바코드를 구별하기 위한 식별 수단을 제공할 수 있다.
상기 바이오 디스크 판독장치에 의한 바코드(133a)의 인식 및 판독 완료 후, 잉크(ink) 챔버(11a)의 유공 폐쇄막(13a)를 개방하여 바코드 챔버(11b)내로 잉크(213)을 흘려 보냄으로서, 이후 바이오 디스크의 재사용시 상기 이미지 센서(110)가 바코드(133a)를 인식하지 못하도록 한다. 상기 잉크(213)는 형광 물질 또는 검정색 또는 투명 자외선 형광 물질을 포함한다. 상기 잉크가 검정색 잉크인 경우, 바코드(133a) 정보는 상기 검정색 잉크에 의해 차단되어 이미지 센서(110)에 의해 전체가 검정색으로 보인다. 또한, 상기 잉크가 형광 물질인 경우, 형광물질로 인쇄된 바코드(133a) 정보는 형광 물질에 의해 차단되어 이미지 센서(110)에 의해 바코드를 인식할 수 없다. 이 경우 상기 자외선 발생장치(144b)는 형광 물질을 여기(excitation)시키기 위해 레이저 발생 장치로 대체되며, 상기 이미지 센서(110)에 의해 여기된(excited) 형광 물질의 이미지 정보를 얻는다. 또한, 상기 잉크가 투명 자외선 형광 물질인 경우, 투명 자외선 형광 물질로 인쇄된 바코드(133a) 정보는 투명 자외선 형광 물질에 의해 차단(blocking)되어 이미지 센서(110)에 의해 바코드를 인식할 수 없다. 한편, 상기 자외선 발생장치(144b)는 상기 슬라이더(211)에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 1회용 바이오 디스크를 사용 중이거나 또는 사용 완료시 추출(eject) 했을 때, 상기 잉크에 의해 바코드 챔버(11b)가 채워져 상기 이미지 센서(110)는 상기 바코드(133a)를 인식할 수 없게 된다.
상기 유공 폐쇄막(13a)은 박막 접착 테이프(thin film adhesive tape)를 유공에 부착하여 완전 폐쇄(closing)시키고, 바이오 디스크(100)의 원심력에 의해 유체에 형성된 수압(hydraulic force)으로 박막 접착 테이프의 접합면(14)에서 뜯어 내어 유공(10b)을 개방(opening)시킬 수 있는 유압 버스트 밸브(hydraulic Burst valve)일 수 있다.
상기 유압 버스트 밸브는 잉크 챔버와 바코드 챔버 사이에 있는 유공에 설치되어, 바코드 인식 및 판독 완료 후, 바이오 디스크(100)의 고속 회전에 의한 원심력에 의해 잉크 챔버(11a)에 저장된 잉크(213)에 형성된 유압(流壓)에 의해 상기 유공 폐쇄막(13a)이 뜯겨져 나가 유공(10b)이 개방되어 잉크(213)가 바코드 챔버(11b)로 이동하게 되어 바코드를 광학적으로 차단되어, 이후로는 바코드 인식이 불가능하다.
도 9는 바이오 디스크(100)의 몸체 속에 설치된 박막 접착 테이프를 사용한 유압 버스트 밸브의 분해도 및 a-b사이의 단면도를 나타낸다.
바이오 디스크(100)의 몸체는 상부 기질(1), 중간 기질(2), 과 및 하부 기질(3)로 구성되며, 사출 성형 공정 동안 기질 표면에 유체가 흐를 수 있는 유로(16a); 잉크(ink) 용액을 저장할 수 있는 잉크 챔버(11a); 바코드를 인쇄하거나 부착하기 위한 바코드 챔버(11b); 및 상기 유로를 연결시키는 유공(10b)을 포함한다.
상기 상부 기질(1)의 밑면은 바코드(133a)가 인쇄 또는 부착되어 있다. 상기 기질들(1, 2, 3)은 박막 접착 테이프(1a, 2a)에 의해 서로 부착되어 하나의 바이오 디스크(100)의 몸체를 이룬다. 구체적으로, 상기 기질들(1, 2, 3)은 챔버들(11a, 11b)을 구성하고, 하부 기질(3)에는 상기 잉크 챔버(11a)와 바코드 챔버(11b)를 연결시키기 위한 유로(16a)가 일정 깊이로 음각되어 있고, 상기 유로(16a)의 말단부에는 잉크 챔버(11a)와 바코드 챔버(11b) 간의 연결을 제공하는 유공(10b)이 형성된다. 상기 유공(10b)은 유공 폐쇄막(13a)에 의해 폐쇄된다. 상기 유공 폐쇄막(13a)은 상기 기질들(1, 2, 3)의 부착 조립시 박막 접착 테이프(2a)에 의해 유공(10b) 부위에 형성되며, 유공 폐쇄막(13a)의 폐쇄력은 박막 접착 테이프(2a)의 접합면(14)의 면적에 비례할 수 있다. 예를 들어, 상기 유공 폐쇄막(13a)에 의해 유공(10b)을 폐쇄(closing)함으로서 유통 보관 기간 동안 유공을 완전차단하고, 바코드 인식 및 판독 완료 후, 바이오 디스크(100)의 고속 회전에 의한 원심력에 의해 잉크 챔버(11a) 에 저장된 잉크(213)에 의해 형성된 유압(流壓)에 의해 상기 유공 폐쇄막(13a)이 뜯겨져 나가 유공(10b)이 개방되어 잉크(213)가 바코드 챔버(11b)로 이동하게 된다. 상기 유공 폐쇄막(13a)는 탄력성(flexible)이 있기 때문에 온도와 같은 환경적 요소에 따른 팽창과 수축에 잘 적응하여 유통 보관 기간 동안 잉크의 증발, 및 몸체의 팽창 및 수축에 의한 누수가 발생하지 않을 수 있다.
상기 유공 폐쇄막(13a)은 상기 기질들(1, 2, 3)이 박막 접착 테이프(1a, 2a)에 의해 서로 밀착하여 부착 조립될 때 유공(10b) 부위에 형성될 수 있다.
도 10은 유공 폐쇄막(13a)에 의해 유공(10b)이 폐쇄되어 잉크 챔버(11a) 내에 잉크(213)가 저장된 경우를 나타낸다. 이 경우 이미지 센서(110)에 의해 바코드(133a)가 판독 될 수 있다.
도 11은 유공(10b)이 바이오 디스크(100)의 회전에 의해 잉크(213)에 의해 발생된 유압에 의해 유공 폐쇄막(13a)이 뜯겨져 유공(10b)이 열려서 잉크 챔버(11a) 내에 저장된 잉크(213)가 바코드 챔버(11b)로 이동된 것을 나타낸다. 이 경우 바코드(133a)가 잉크(213)에 의해 차단되어 이미지 센서(110)에 의해 판독될 수 없다.
상기 박막 접착 테이프는 탄력성(flexible)이 있는 단면 테이프, 양면 테이프를 포함하는 모든 접착테이프에 사용되는 점착제(an adhesive;a gluing agent)가 사용될 수 있으며, 상기 점착제는 실리콘, 고무계, 변성실리콘계, 아크릴계(acrylic), 폴리에스터, 에폭시 등과 같은 재료로 구성될 수 있다.
상기 단면 테이프 또는 양면 테입은 종이(paper), 비닐, 폴리에스터 필름(polyester film), 폴리에틸렌 필름(Polyethylene film) 및 기타 합성 재질 등의 이형지의 양쪽 면 또는 한쪽 면에 특수한 점착제(an adhesive;a gluing agent)로 표면 처리되어 있고, 사용 조건에 따라 높은 실링 및 완충, 진동 완화, 내충격성, 내열성, 흡착성, 접착력 등의 다양한 특징을 가진 점착제 재료가 선정되어 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유압 버스트 밸브는 상기 기질에 단면 테이프를 붙인 후 이형지를 제거함으로써 기질의 한쪽 면에 점착제로 박막 코팅을 하거나 점착제를 디스펜서(dispenser), 스프레이(spray) 또는 실크 스크린 인쇄하여 기질의 한쪽 면을 점착제로 박막 코팅하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 박막 접착 테이프는 이형지를 사용하지 않고 점착제(an adhesive;a gluing agent) 자체를 기질에 박막 코팅되는 것일 수 있다. 상기 단면 테이프에는 유공 폐쇄막(13a)이 포함되어 있어, 이형지 제거시 유공 부위에 유공 폐쇄막이 남는다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 점착제에 의해 박막 코팅된 복수 개의 기질을 서로 맞대어 밀착 부착하여 하나의 바이오 디스크의 몸체를 조립하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 잉크에 의해 차단된 바코드를 가진 바이오 디스크를 재 로딩(loading)한 경우 진단 불가용 바이오 디스크임을 사용자에게 알려 주거나 또는 자동 추출될 수 있다.
도 12 및 도 13은 도 9 내지 도 11에 따른 잉크 챔버(11a)와 유압 버스트 밸브(13a)에 의해 구현된 식별 수단의 일 실시예를 나타낸다.
바이오 디스크(100)가 동작하기 전에는 분석 사이트(133b)는 어떠한 반응도 일어나지 있지 않은 상태이므로 백색 내지 투명한 상태이지만, 바코드는 그 자체의 바코드 패턴을 갖는다. 따라서 바이오 디스크가 동작하기 전에는 분석 사이트와 바코드는 이미지 센서에 의한 식별이 가능하다(도 12 참조). 바이오 디스크가 동작 완료 후에는 상기 바코드(133a)는 잉크(213)에 의해 광학적으로 차단되어 바코드(133a) 전체가 검정색이 되므로 분석 사이트(133b)와의 식별이 가능하다 (도 13 참조). 도 12는 유공 폐쇄막(13a)이 폐쇄된 경우이고, 도 13은 유공 폐쇄막(13a)이 개방된 경우이다.
도 14 내지 도 18은 다양한 바코드 패턴을 사용하여 바코드와 분석 사이트를 구별하기 위한 식별 수단의 여러 실시예를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,상기 다양하게 특정되는 바코드 패턴(200)은 분석 사이트의 테스트 라인 또는 컨트롤 라인과 식별가능하다. 예를 들어, 상기 테스트 라인 및 컨트롤 라인과 수직인 수평 라인 패턴(horizontal line pattern)의 특정 바코드 패턴(200)을 바코드(133a)에 추가할 수 있다. 이하, 상기 테스트 라인 및 컨트롤 라인과 수직인 수평 라인 패턴을 수평 바코드(200)라 칭한다. 상기 수평 바코드(200)는 흑백 또는 칼라 처리된 바코드일 수 있다.
도 18은 바코드(133a)를 수평 바코드로만 구성한 일실시예를 나타낸다. 이 경우 바코드 자체가 식별 수단 역할을 할 수 있다.
도 14 내지 도 18에 의하면, 바코드(133a)의 공간 어드레싱을 위한 박막 원형 자석(188a)은 바이오 디스크 상의 좌표 (r0, θ1)에 위치하고, 분석 사이트(133b)의 공간 어드레싱을 위한 박막 원형 자석(188b)은 좌표 (r0, θ2)에 위치한다. 상기 바코드의 공간 어드레싱을 위한 박막 원형 자석(188a)과 분석 사이트의 공간 어드레싱을 위한 박막 원형 자석(188b)은 같은 반경 r0 상에 위치한다.
본 발명의 일 실시예들은 도면에 도시된 구체적인 실시예로서 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (26)

  1. 바이오 물질 분석 또는 생화학적 반응을 수행하는 하나 이상의 분석 사이트;
    상기 바이오 물질 분석 또는 생화학적 분석에 필요한 유체를 저장하기 위한 챔버들;
    상기 챔버들을 연결하여 유체를 이동하기 위한 유로;
    상기 분석 사이트, 유로 및 챔버들이 집적화된 몸체;
    상기 몸체에 인쇄 또는 부착된 바코드;
    상기 바코드를 공간 어드레싱하기 위한 상기 몸체에 형성된 제1 박막 원형 자석; 및 상기 분석 사이트를 공간 어드레싱하기 위한 상기 몸체에 형성된 제2 박막 원형 자석을 포함하는 바이오 디스크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 박막 원형 자석 및 제2 박막 원형 자석은 상기 바이오 디스크의 같은 반경 상에 배치되는 것인 바이오 디스크.
  3. 제1항에 있어서, 상기 바코드는 칼라화된 1차원 바코드, 2차원 바코드 또는 수평 바코드인 것인 바이오 디스크.
  4. 제1항에 있어서, 상기 바코드는 상기 바이오 디스크의 구동 프로토콜(protocol), 제품 ID, 유효 기간, 분석 및 진단할 수 있는 질병의 종류 등에 관한 정보가 포함되어 있는 것인 바이오 디스크.
  5. 제1항에 있어서, 상기 바코드는 형광 잉크에 의해 인쇄되는 것인 바이오 디스크.
  6. 제5항에 있어서, 상기 형광 잉크는 투명 자외선 형광 잉크인 것인 바이오 디스크.
  7. 제1항에 있어서, 상기 바이오 디스크는 분석 사이트인지 바코드인지를 구별하기 위한 식별 수단을 더 포함하는 것인 바이오 디스크.
  8. 제7항에 있어서, 상기 식별 수단은 특정 기호(symbol), 특정 바코드 패턴, 특정 패턴, 특정 칼라 마크, 특정 구멍(hole), 특정 기구적 음각, 시작 문자(start character) 및 바코드의 멈춤 문자(stop character)로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 것인 바이오 디스크.
  9. 제8항에 있어서, 상기 특정 바코드 패턴은 수평 바코드인 것인 바이오 디스크.
  10. 제1항에 있어서, 상기 바이오 디스크는 상기 바코드를 광학적으로 차단시키기 위한 잉크를 저장하고 있는 잉크 챔버, 상기 바코드를 포함하는 바코드 챔버 및 상기 잉크 챔버 와 상기 바코드 챔버 사이에 설치된 유압버스트 밸브를 더 포함하는 것인 바이오 디스크.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 바이오 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터;
    상기 분석 사이트와 바코드를 판독하기 위한 이미지 센서; 및
    상기 제1 박막 원형 자석과 제2 박막 원형 자석에 대해 공간 어드레싱을 수행하는 영구 자석; 및 상기 영구 자석을 탑재하고 있는 슬라이더를 포함하는 바이오 디스크 판독 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 바코드 또는 분석 사이트의 공간 어드레싱은 상기 슬라이더의 이동에 의한 방사 방향 탐색 및 상기 스핀들 모터의 회전에 의한 방위각 방향 탐색에 의한 것인 바이오 디스크 판독 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 방위각 방향 탐색은 상기 슬라이더를 중지한 후, 상기 스핀들 모터의 회전과 중지의 반복 동작을 통해 이루어지거나 또는 스핀들 모터축 상에 연결된 기어에 체결된 스텝 모터의 회전에 의해 이루어지는 것인 바이오 디스크 판독 장치.
  14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 바이오 디스크를 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 바이오 디스크 판독 장치에 로딩하는 단계;
    상기 바이오 디스크에 인쇄 또는 부착된 바코드를 공간 어드레싱하는 바코드 탐색 단계;
    상기 공간 어드레싱된 바코드를 판독하는 바코드 판독 단계;
    상기 판독된 바코드에 해당하는 프로토콜에 따라 상기 바이오 디스크를 구동 및 분석하는 단계;
    상기 바이오 디스크에 포함된 분석 사이트를 공간 어드레싱하는 분석 사이트 탐색 단계;
    상기 공간 어드레싱된 분석 사이트를 판독하는 단계; 및
    상기 분석 사이트에 대한 분석 결과를 나타내는 단계를 포함하는 분석 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 바코드 탐색 단계 또는 분석 사이트 탐색 단계는 바코드 와 분석 사이트를 식별하기 위한 식별 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 식별 단계는 상기 바코드 탐색 중 공간 어드레싱된 것이 분석 사이트인 경우 또는 상기 분석 사이트 탐색 중 공간 어드레싱된 것이 바코드인 경우 방위각 방향 탐색을 다시 시작하는 재 방위각 탐색 단계를 포함하는 것인 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 재 방위각 탐색 단계는 슬라이더를 바이오 디스크의 최외각으로 방사 이동시키는 단계; 상기 바이오 디스크의 회전에 의해 분석 사이트 또는 바코드를 우회(bypass)시키는 단계; 및 상기 슬라이더를 방사 방향 탐색에 의해 본래의 해당 반경으로 이동시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 식별 단계는 상기 분석 사이트 내의 스트립(strip) 상의 테스트 라인, 컨트롤 라인 및 기준 라인의 간격, 위치, 색(color), 색 강도에 따른 조합 판단에 의해 상기 바코드와 분석 사이트를 구별하는 것인 방법.
  19. 제14항에 있어서, 상기 분석 사이트에 대한 진단 및 분석에 대한 통계적 결과를 나타내는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 분석 사이트의 판독 결과를 통신망을 통해 의사에게 전송하는 단계; 및 의사와 환자 간의 원격 통신에 의해 원격으로 진단하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  21. 제14항에 있어서, 상기 바코드를 판독함으로써 상기 바이오 디스크 판독 장치에 로딩된 디스크가 바이오 디스크인지 통상의 광학 디스크인지를 판별하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  22. 제14항에 있어서, 상기 바코드 판독에 의해 바이오 디스크의 유효 기간 정보를 사용자에게 제공하거나 또는 유효 기간이 지난 바이오 디스크에 대해서는 사용할 수 없는 바이오 디스크임을 사용자에게 알려주는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  23. 제14항에 있어서, 상기 이미지 센서에 의해 판독된 바코드를 인식하여 해당 바코드 정보를 인터넷에 의해 원격 전송하여 서버(Server)로부터 바이오 디스크의 진품 여부, 제품 인증, 제품 ID 및 제품 정보를 바이오 디스크 판독 장치가 수신하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  24. 제14항에 있어서, 상기 바코드 판독 단계는 해당 바코드를 판독하여 바이오 디스크의 유효성, 바이오 디스크의 제품 정보 또는 바이오 디스크의 제품 인증을 수행하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  25. 제10항에 따른 바이오 디스크를 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 바이오 디스크 판독 장치에 로딩하는 단계;
    상기 바이오 디스크에 인쇄 또는 부착된 바코드를 탐색하는 바코드 탐색 단계;
    상기 탐색된 바코드를 판독하는 바코드 판독 단계;
    상기 잉크 챔버 내의 잉크를 바코드 챔버내로 유입시켜 상기 바코드를 광학적으로 차단시키는 단계;
    상기 판독된 바코드에 해당하는 프로토콜에 따라 상기 바이오 디스크를 구동 및 분석하는 단계;
    상기 분석 사이트를 탐색하는 분석 사이트 탐색 단계;
    상기 탐색된 분석 사이트를 판독하는 단계; 및
    상기 분석사이트에 대한 진단 및 분석 결과를 나타내는 단계를 포함하는 분석 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 잉크에 의해 광학적으로 차단된 바코드를 가진 바이오 디스크를 재로딩한 경우 사용할 수 없는 바이오 디스크임을 사용자에게 알려 주는 단계 또는 상기 바이오 디스크를 상기 바이오 디스크 판독장치로부터 자동 추출하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
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