WO2013154346A1 - 나노 바이오 정보 인지 융합 인증식별 및 커뮤니케이션 시스템 - Google Patents

나노 바이오 정보 인지 융합 인증식별 및 커뮤니케이션 시스템 Download PDF

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WO2013154346A1
WO2013154346A1 PCT/KR2013/002998 KR2013002998W WO2013154346A1 WO 2013154346 A1 WO2013154346 A1 WO 2013154346A1 KR 2013002998 W KR2013002998 W KR 2013002998W WO 2013154346 A1 WO2013154346 A1 WO 2013154346A1
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WO
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tag
dna
image
code
information
Prior art date
Application number
PCT/KR2013/002998
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English (en)
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Inventor
최진호
박대환
Original Assignee
이화여자대학교 산학협력단
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F21/10—Protecting distributed programs or content, e.g. vending or licensing of copyrighted material ; Digital rights management [DRM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/08—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code using markings of different kinds or more than one marking of the same kind in the same record carrier, e.g. one marking being sensed by optical and the other by magnetic means
    • G06K19/10—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code using markings of different kinds or more than one marking of the same kind in the same record carrier, e.g. one marking being sensed by optical and the other by magnetic means at least one kind of marking being used for authentication, e.g. of credit or identity cards
    • G06K19/18—Constructional details
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06V30/00—Character recognition; Recognising digital ink; Document-oriented image-based pattern recognition
    • G06V30/10—Character recognition
    • G06V30/22—Character recognition characterised by the type of writing
    • G06V30/224—Character recognition characterised by the type of writing of printed characters having additional code marks or containing code marks

Definitions

  • the present invention relates to an authentication identification and communication system incorporating nano bio information recognition technology.
  • codes include one-dimensional barcodes such as Universal Product Code (UPC) and International Article Number (EAN), two-dimensional image codes such as color code, gray code, QR code, PDF-417, data matrix, and the like.
  • UPC Universal Product Code
  • EAN International Article Number
  • Other technologies for recognizing images and extracting information include watermark technologies, or technologies for recognizing logos of images.
  • the image code Since the image code has hidden information in the code itself, there is no information about the code from the user's point of view, which may cause difficulties in use. That is, it is difficult to predict in advance whether it is an image code that can be used in a general mobile terminal or a PDA or an image code that can be used on a PC, or what information is provided by recognizing the image code. In addition, since the amount of data represented by the image code is limited, it is difficult to add information such as modification, addition, or invalidation because most of the cases in which the image code is newly generated when the data is modified or added. have.
  • the watermark is basically used to check whether the user of the image has a legitimate authority, to verify the copyright holder of the original image, or to provide a network connection service from the image information. Therefore, the watermark information is interested to hide well in the image, and there is no direct relationship between the original image and the information. Even if relevant, the original image is not decrypted. It is possible to insert a watermark into the image code, but it is only a simple combination in relation to the original image code.
  • color barcodes In the case of color barcodes, the color is mapped to the pattern of the barcode. The number of expressions simply increased, and each color and barcode pattern were simply combined.
  • Another method of image recognition is to recognize a trademark, logo or pattern. They are a method of recognizing a similar image after measuring the pattern of a specific image in advance and comparing it with the input image.
  • Nanoparticles are also used in long-lasting labeling technology (Han M, Nat. Biotechnol. 19: 631-635, 2001) because of their robustness and the ability to code complex information in very small areas.
  • the Micro Electro Mechanical System (MEMS) or Nano Electro Mechanical System (NEMS), which can detect the chromosome, can perform all pretreatment and analysis steps of the genetic sample in the miniaturized biosensor, such as dilution, mixing, reaction, separation or quantification of the genetic sample.
  • Development of Lab on a Chip or Lab on a Disk (Harold C, Nature 442: 387-393, 2006; Cho YK et al., Lab Chip 7: 565-573 , 2007).
  • an embodiment of the present invention is a DNA tag coded with a material containing the information of the DNA DNA and an image tag for displaying the information about the object using an image
  • a hybrid communication system including a fused hybrid tag, a tag reader device that recognizes DNA tags and image tags from the hybrid tag, and a calculation server that calculates information about an object based on a correlation between the recognized DNA tag and the recognized image tag.
  • the step of recognizing the DNA tag from the hybrid tag displaying information about the object based on the lab-on-morning, the step of recognizing the image tag from the hybrid tag based on the optical contact, wireless communication
  • Receiving a DNA tag and a recognized image tag recognized through the; Computing information on the object as a code of the DNA tag on the basis of the correlation between the received DNA tag and the received image tag Can be provided.
  • the first code information receiver for receiving the first code information of the image tag in which the information about the object in the form of an image from the first reader device, indicating the information about the object through the DNA sequence
  • a second code information receiver configured to receive the second code information of the DNA tag from the second reader device, and an object information detector configured to detect information about the object based on a correlation between the first code information and the second code information You can provide a server.
  • the tag reader apparatus may include a second reader unit generating second code information corresponding to the DNA tag, and a communication unit transmitting the generated first code information and the generated second code information to the operation server.
  • the database system by encoding individual item level tagging into a bio tag such as DNA, mixing electronic codes and image tags, and utilizing computer network technology.
  • a bio tag such as DNA, mixing electronic codes and image tags
  • the hybrid communication system capable of real-time identification of individual identification product history tracking, security authentication technology, and anti-counterfeiting authenticity detection technology can be constructed.
  • FIG. 1 is a block diagram of a hybrid communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a tag reader device shown in FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a calculation server shown in FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an operation flowchart illustrating a hybrid communication method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 illustrates an image of a DNA microarray chip in the form of an electronic image code according to an embodiment of the present invention, and recognizing and reading the experimental result.
  • FIG. 6 is a view illustrating an empirical process of a nano bioinformation fusion system using AVASTIN as an embodiment.
  • DNA or “DNA tag” refers to a biomaterial (sample) in the form of a gene based on four bases (base: adenosine (A), thymine, cytosine (C), guanine (G)).
  • Biomaterials (samples) are DNA, oligonucleotides, RNA, PNAs, ligands, receptors, antigens, antibodies, milk, urine, saliva, hair, crop and vegetable samples, meat samples, fish samples, algal samples , Sewage (contaminated water), livestock samples, food samples, foodstuffs, stored food, oral cells, tissue samples, saliva, semen or protein (Protein) or at least one selected from biological materials.
  • the "electronic tag” or “image tag” is a one-dimensional barcode, such as UPC, EAN, two-dimensional code, such as gray code, QR code, PDF-417, data matrix, smart tag, color straw code, etc. At least one selected from the group consisting of physical image-based codes and tags consisting of the same 3D color codes, watermarks, holograms, trademarks, logos, pattern recognition, RFID RFID electronic tag or a combination thereof.
  • the "image tag” further includes an image represented by a lab-on-a-chip consisting of DNA base, color, shade, shape, pattern, or a combination thereof.
  • a hybrid communication system includes a hybrid tag, a tag reader device 20, and an operation server 30.
  • the hybrid communication system of FIG. 1 is only one embodiment of the present invention, the present invention is not limited to FIG. 1.
  • the hybrid communication system may further include an encoding device for encoding the hybrid tag.
  • This hybrid communication system can be used in security technology, product identification technology, authenticity identification technology, traceability system, or counterfeit prevention technology.
  • the network refers to a connection structure capable of exchanging information between respective nodes such as terminals and servers.
  • Examples of such a network include a satellite broadcasting network, an analog broadcasting network, a digital multimedia broadcasting (DMB) network,
  • the Internet may include, but is not limited to, a local area network (LAN), a wireless local area network (WLAN), a wide area network (WAN), a personal area network (PAN), and the like.
  • Hybrid tags include DNA tags and image tags.
  • the hybrid tag may be a tag in which a DNA tag encoded with a material including DNA and an image tag displaying information about an object using an image are fused with each other.
  • An example of the form of such a hybrid tag may include a hybrid tag 11 in the form of a barcode, a hybrid tag 12 in the form of a QR code, and a hybrid tag 13 in the form of a color zip.
  • DNA tag constituting the hybrid tag may be composed of a specific sequence or an external stimulus sensitive material.
  • the base sequence is not limited to the length and structure, and may also have a hybrid form. Complementary sequences can be used to issue code of object information to multi-stranded biomaterials of specific primary, secondary and tertiary structures.
  • the external stimulus sensitive material may be a material consisting of an optical material, a magnetic material, an electronic material, a radio wave material, or a combination thereof, including light emission or fluorescence.
  • the DNA tag constituting the hybrid tag further includes a composition comprising a DNA tag complex compound and a DNA tag, wherein the DNA tag is combined with a material selected from the group consisting of an inorganic material, a polymer material, an organic material, or a combination thereof.
  • the sensitizer or binding agent constituting or containing the DNA tag can be divided into physical and chemical methods according to the binding method, and physical methods include adsorption, entrapment, encapsulation, and membrane. (Membrane) and the like, and chemical methods include ionic bonding, covalent bonding (Convalent Attachment), cross-linking. Preferably, it may be bound to DNA by adsorption, covalent bonding, enclosing, or encapsulation.
  • the binding material may be bound to a solid support, characterized in that selected from the group consisting of carbon-based support, silica gel, mineral clay, organic polymer, synthetic polymer, natural polymer, ion exchange resin, mesopore or a combination thereof.
  • the hybrid tag may be an electronic image tag including a DNA tag.
  • the composition including the DNA tag and the DNA tag may be converted into the form of the above-described electronic tag, or image tag and output.
  • DNA tags and compositions comprising them can be dispersed and applied to a variety of media and media.
  • the DNA tag composition is mixed and dispersed in oil in liquid form, such as device sensitive materials, microtracers, new materials, special inks, pigments, paints, paints, etc. for the manufacture of security products. How to insert a DNA tag in the form of a powder in a special printing security paper, a special paper for paper, high-durability paper, or a method that is applied directly to the object and the packaging appropriately by physical and chemical methods.
  • the hybrid tag may be provided in the form of a label containing a DNA tag composition.
  • the DNA tag composition may be applied to the label, added during the manufacture of the label, or printed on the label.
  • the DNA tag composition may be included in the hybrid tag by a method of dispersing it in a solvent and applying it to a label, directly planting a product such as paper, or mixing and using an ink or a pigment.
  • the ink composition in which the DNA tag attached to the optical material is dispersed is output in the form of UPC one-dimensional barcode, QR code, color straw code, it may be configured in the form of an electronic image tag label.
  • the tag reader device 20 may read the hybrid tag. In this case, reading the hybrid tag may mean that the hybrid tag is recognized. In general, since the hybrid tag includes both the DNA tag and the image tag, the tag reader device 20 may recognize both the DNA tag and the image tag from the hybrid tag.
  • the operation server 30 calculates information about the object based on the correlation between the recognized DNA tag and the recognized image tag.
  • the operation server 30 may calculate information about the object based on the information of the DNA tag and the information of the image tag recognized by the tag reader device 20, the operation server 30 may be a tag reader
  • the device 20 may receive an image of the DNA tag and an image of the image tag, recognize the received images, and calculate information about the object using the recognized images.
  • the subject for decoding the hybrid tag may be the tag reader device 20 or may be the operation server 30.
  • the tag reader device 20 includes a first reader unit 21, a second reader unit 22, and a communication unit 23.
  • the tag reader device 20 of FIG. 2 is only an embodiment of the present invention, the tag reader device 20 is not limited to FIG. 2.
  • the first reader unit 21 generates first code information corresponding to the image tag by recognizing the image tag in which the information about the object is displayed in the form of an image.
  • the image code may be a code for displaying information about the object using the image.
  • An example of the first reader unit 21 that generates first code information corresponding to the image tag may be a terminal device.
  • the terminal device may transmit the image tag information to the calculation server 30.
  • the image tag information may be the image tag itself or may be predetermined information corresponding to the image tag.
  • An example of the predetermined information may be first code information corresponding to the image tag described above.
  • the terminal device may have various forms.
  • the terminal device may be a computer or a portable terminal capable of connecting to a remote server via a network.
  • a computer includes a laptop, a desktop, a laptop, etc., which is equipped with a web browser
  • an example of a portable terminal is a wireless communication device that guarantees portability and mobility.
  • the first reader unit 21 may read an image of the image tag through optical contact. Meanwhile, the first reader unit 21 may read an image tag through wireless communication located in the communication area.
  • the second reader unit 22 recognizes the DNA tag included in the image tag, thereby generating second code information corresponding to the DNA tag.
  • the DNA tag may be coded with a material containing DNA having information about the object.
  • An example of the second reader unit 22 that generates second code information corresponding to the DNA tag may be a DNA tag reader device.
  • the DNA tag reader device may transmit the DNA tag information to the operation server 30.
  • the DNA tag information may be a DNA tag image representing a DNA tag, or may be predetermined information corresponding to the DNA tag. Also, an example of the predetermined information may be second code information corresponding to the above-described DNA tag.
  • the second reader unit 22 may read the base sequence of the DNA tag through a Lap on a chip.
  • the second reader unit 22 may read the DNA tag through wireless communication located in the communication area.
  • the second reader unit 22 that reads the base sequence of the DNA tag through the lab-on-a-chip chip codes the image tag based on the code and the image code indicated by the lab-on-a-chip image tag through the operation server 30.
  • the code information corresponding to the object may be calculated and output by converting and extracting the data into an image or decoding the code of the image tag.
  • Lab-on-a-Chip image tags include one-dimensional barcodes such as UPC, EAN, gray codes, QR codes, PDF-417, two-dimensional codes such as data matrices, smart tags, three-dimensional color codes such as color straw codes, watermarks, holograms, etc. And a physical image-based code and tag group including a pattern recognition such as a trademark, a logo, an RFID RFID tag, or a combination thereof.
  • a device in which the first reader portion 21 or the first reader portion 21 and the second reader portion 22 are combined to read the information of the image tag through optical contact is wrapped. It can also be called a lab on a phone. In other words, a smartphone that can read DNA chip results by optical contact, or a device (or tag reader device) that can be built by embedding a Lab On a Chip module in the smartphone can be called a lab-on-aphone. have. In this case, the module that performs the operations of the first reader unit 21 or the first reader unit 21 and the second reader unit 22 may be defined as a separate wrap-on-up module.
  • the communication unit 23 transmits the generated first code information and the generated second code information to the operation server 30.
  • the first code information may be transmitted to the operation server 30 through the first reader unit 21
  • the second code information may be transmitted to the operation server 30 through the second reader unit 22. May be
  • the operation server 30 includes a first code information receiver 31, a second code information receiver 32, and an object information detector 33.
  • the calculation server 30 of FIG. 3 is only an embodiment of the present invention, and the calculation server 30 is not limited to FIG. 3.
  • the first code information receiver 31 receives a first code of an image tag in which information about an object is displayed in the form of an image from the first reader device 21 of the tag reader device 20.
  • the image tag is represented by a colored liquid, and the colored liquid may include a DNA tag.
  • the second code information receiver 32 receives, from the second reader device 22 of the tag reader device 20, the second code information of the DNA tag indicating information about the object through the base sequence of the DNA.
  • the object information detector 33 detects and interprets the information about the object based on the correlation between the first code information and the second code information.
  • the object information detector 33 may calculate information about the object from the DNA tag and the image tag based on the correlation between the DNA tag and the image tag.
  • the object information detector 33 may calculate or output code information corresponding to an object by converting and extracting an image code into a code of a DNA tag based on a code indicated by the image tag and an image code.
  • the hybrid communication method recognizes a DNA tag from a hybrid tag displaying information about an object based on a lab-on-morning (S401), and recognizes an image tag from the hybrid tag based on an optical contact (S402). do. Thereafter, a received DNA tag and a recognized image tag are received through wireless communication (S403), and information about an object is calculated as a code of a DNA tag based on the correlation between the received DNA tag and the received image tag (S404). )do. Information about the object may be output as a code of a DNA tag. In addition, when calculating the code of the DNA tag, information about the object may be calculated by decoding or converting the code of the image tag based on the code of the DNA tag.
  • FIG. 5 illustrates an image of a DNA microarray chip in the form of an electronic image code according to an embodiment of the present invention, and recognizing and reading the experimental result.
  • a microarray DNA sensor chip which is a kind of lab-on-morning sample, is manufactured in the form of a two-dimensional QR code or a three-dimensional color straw code, which is a kind of AIDC (Automatic Identification and Data Capture), and complementary base sequences are prepared.
  • the resulting image is fluorescence-scanned and captured and read through the optical contact of the mobile smart phone. The correlation between the DNA and the electronic image code through the computer server and the wireless network is achieved.
  • FIG. 5A illustrates an example of manufacturing an avatar DNA chip in the form of a two-dimensional QR code
  • FIG. 5B illustrates an example of manufacturing an avatar DNA needle in the form of a three-dimensional color straw code.
  • an avatar QR code having a version 1 (21X21 module) capacity in which avatar DNA text is input may be designed using a general QR code generating program.
  • a 50 nucleotide sequence probe DNA [A], set forth in SEQ ID NO: 1, comprising an amine attached at the 5 'end and comprising 15 thymines can be prepared.
  • the probe DNA [A] for the avatar DNA QR code may have a base sequence of 5′-NH 2 -TTTTTTTTTTTTT GCC AGC AGC CAC ACC AGA ATG ATG AGC GTC CGA AT-3 ′.
  • the avatar DNA QR code chip was fabricated by fixing the probe DNA on 226 spots at the same position as the QR code pattern issued in a total 21 X 21 module having a surface area of 40 mm 2 on a glass slide whose surface was modified with silane.
  • 35 nucleotide sequence target DNA [A '] having a red fluorescence (Cyanine 5) as described in SEQ ID NO: 2 was prepared, hybridized to the Avatar DNA QR code chip prepared as follows, and then scanned with a fluorescence scanner. You can check your avatar DNA information on your smartphone.
  • the target DNA [A '] for the avatar DNA QR code may have a nucleotide sequence of 5'-Cy5-ATT CGG ACG CTC ATC ATT CTG GTG TGG CTG CTG GC-3'.
  • target DNA [A '] 10 nM was dissolved in 80 ⁇ l of hybridization buffer solution (3X SSC, 0.3% SDS, 30% formamide) for DNA chip, and placed on DNA chip for 30 min hybridization reaction at 42 ° C. Difference: 2X SSC, 0.1% SDS, 42 ° C, 5 minutes, 2nd: 0.1X SSC, 0.1% SDS, room temperature, 5 minutes, 3rd: 0.1X SSC, room temperature, 5 minutes).
  • After drying the washed DNA QR chip and scanning the image with a fluorescence scanner it is possible to obtain an avatar DNA QR code image extracting only a portion of a red DNA hybridization point from a black background.
  • images of avatar DNA can be read by recognizing images at a distance of 20 cm from the illuminance of a general environment.
  • a color straw code having a size of 5 ⁇ 5 cells in which a definition of avatar DNA and three types of probe DNA sequence information are input using a general color straw code generation program may be designed.
  • Probe DNA [A], DNA [B], DNA [C] of 50 nucleotide sequences as set forth in SEQ ID NOS: 3 to 5, including an amine attached at the 5 'end and comprising 15 thymines, can be prepared.
  • the probe DNA [A] for the avatar DNA color straw code may have a base sequence of 5'-NH2-TTTTTTTTTTTTT GCC AGC AGC CAC ACC AGA ATG ATG AGC GTC CGA AT-3 '
  • Probe DNA [B] may have a base sequence of: 5'-NH2-TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT GAG TAC TAT AAA ATT AAA GTG GCC GAC CTG TTG TC-3 '
  • probe DNA [C] for Avatar DNA color straw codes is 5' -NH2-TTTTTTTTTTTTTTTTTTT GTC ACG ACA TCA AAG AAG ATT TTT CCA ATT TAA TC-3 It may have a base sequence.
  • Avatar DNA color straw code chips can be fabricated by fixing probe DNAs on 320 points at the same positions as QR code patterns issued in a total of 20 X 20 modules having a surface area of 50 mm 2 on glass slides modified with silane. .
  • Target DNA [A '], DNA [B] of 35 nucleotide sequences each having red fluorescence (Cyanine 5), green fluorescence (Cyanine 3), and blue fluorescence (Alexa350) described in complementary SEQ ID Nos. '] DNA [C'] can be prepared, and hybridized to the avatar DNA color straw code chip prepared as described above, and scanned with a fluorescence scanner to confirm avatar DNA information on a smartphone.
  • the target DNA [A '] for avatar DNA color straw code may have a base sequence of 5'-Cy5-ATT CGG ACG CTC ATC ATT CTG GTG TGG CTG CTG GC-3', and for avatar DNA color straw code
  • the target DNA [B '] may have the base sequence of 5'-Cy3-GAC AAC AGG TCG GCC ACT TTA ATT TTA TAG TAC TC-3', and the target DNA [C '] for avatar DNA color straw code is 5'.
  • target DNA [A '] 10nM, target DNA [B'] 10nM, and target DNA [C '] 10nM were mixed in 80 ⁇ l of hybridization buffer solution (3X SSC, 0.3% SDS, 30% formamide) for DNA chip. After dissolving and hybridizing to DNA color straw chip for 30 minutes at 42 oC, 3 rd washing (1st: 2X SSC, 0.1% SDS, 42 oC, 5 minutes, 2nd: 0.1X SSC, 0.1% SDS, room temperature, 5 min, 3rd: 0.1X SSC, room temperature, 5 min), dry the washed DNA chip, and then scan the image with a fluorescence scanner to obtain an avatar DNA color straw code image.
  • hybridization buffer solution 3X SSC, 0.3% SDS, 30% formamide
  • images of avatar DNA can be read by recognizing images at a distance of 20 cm from the illuminance of a general environment.
  • the information of the avatar DNA read is ⁇ Machine-readable DNA AIDC Hybrid Digital Icon Inscribed on Biosensor to Connect Off-line Information with Base-Sequence to On-line Networked Computer System.
  • R 5-ATT CGG ACG CTC ATC ATT CTG GTG TGG CTG CTG GC-3
  • G 5-ATT CGG ACG CTC ATC ATT CTG GTG TGG CTG CTG GC-3
  • B 5-GAT TAA ATT GGA AAA
  • ATC TTC TTT Can be GAT GTC GTG AC-3 '.
  • FIG. 6 is a view illustrating an empirical process of a nano-bioinformation fusion system using AVASTIN as an example.
  • the demonstration process includes an encoding process, an encrypting process, a decrypting process, and a decoding process.
  • the object information of the AVASTIN drug is set to "AVASTIN DNA", binaryized by ASCII coding, ternized by Huffman compression coding, and the DNA coding algorithm. Generates an arbitrary information code from the base sequences.
  • the information code may further include a batch number, expiration date, and the address of the US Food and Drug Administration (FDA).
  • information code 'Text: AVASTIN DNA ⁇ Binary: 01000001 01010110 01000001 01010011 01010100 01001001 01001110 00100000 01000100 01001110 01000001 ⁇ Base-3: 02022 22102 02022 12210 20112 02101 10220 02212 21001 10220 02022 ⁇ DNA: CACAT GCTAT ATATG ATGAC ACT It can be CAGTC TATGT ATGAT GACGA GTGCG TGTGC, Batch Number: 20130101, Expiration Date: JAN 2013 ', and can issue AVASTIN DNA QR code and AVASTIN DNA color straw electronic image code with information code.
  • the hybrid tag including a DNA QR code and a DNA color straw code may display DNA tag information and image tag information including at least one of a letter, a number, a symbol, and an image in the same area or in an individual area.
  • the tag may include a DNA tag region in which a DNA code is encoded by a combination of a nucleotide sequence, a sensitive material, or a binding substance, and an image tag region in which an image code is encoded by a combination of colors, shades, shapes, and patterns.
  • the DNA tag region and the image tag region may be superimposed or distinguished based on the sequence used, sensitizer, binding substance, color, shade, shape, pattern or predetermined threshold.
  • the encoding method of the hybrid tag first sets up a code conversion table that maps DNA bases, sensitive substances, binding substances, colors, shades, shapes, patterns, or combinations thereof in correspondence with each recognizable character including numbers and symbols. , Set the target data to be encoded. Then, the set target data is encoded using a code conversion table to generate a data region with an image formed by a series of DNA bases, sensitive substances, binding substances, colors, shades, shapes, patterns, or combinations thereof. Thereafter, a parity area is set to determine whether an image displayed in the data area is appropriately represented in accordance with the target data, thereby generating a physical or electronic hybrid tag image from the data area and the parity area. Can be.
  • a device for encoding a hybrid tag encodes a DNA tag and an image tag each consisting of at least one of a letter, a number, a symbol, and an image, and includes sequences, sensitive materials, binding substances, colors, shades, shapes, and shapes between the DNA tag and the image tag.
  • the hybrid encoding apparatus stores a code conversion table in which DNA bases, sensitive substances, binding substances, colors, shades, shapes, patterns, or combinations thereof are mapped differently in response to each recognizable character including numbers and symbols, and encoding Parity area for receiving the target data to be encoded by code conversion table to generate an image to be displayed in the data area, and determining whether the image displayed in the generated data area is appropriately represented in accordance with the target data.
  • the apparatus may further include apparatuses for generating a physical or electronic hybrid tag image from the image formed of the data region and the parity region.
  • the present invention is not limited to the hybrid tag, the hybrid tag encoding method, and the hybrid tag encoding apparatus, and various embodiments may exist.
  • a synthetic DNA may be prepared and combined with nanoparticles to prepare a hybridized material.
  • the synthetic DNA used for the AVASTIN DNA QR code is a double-stranded DNA [Cy3A-Cy5A '] to which red fluorescence (Cyanine 5) and green fluorescence (Cyanine 3), respectively, described in SEQ ID NOs: 9 to 10 are attached. You can prepare.
  • the synthetic DNA [A] for the AVASTIN DNA QR code of SEQ ID NO: 9 may have a nucleotide sequence of 5'-Cy3-GCC AGC AGC CAC ACC AGA ATG ATG AGC GTC CGA AT-3 ', and SEQ ID NO: 10 Synthetic DNA for AVASTIN DNA QR Code [A ']: 5'-Cy5-ATT CGG ACG CTC ATC ATT CTG GTG TGG CTG CTG GC-3'
  • the synthetic DNA used in the AVASTIN DNA color straw code is a double-stranded DNA attached with red fluorescence (Cyanine 5), green fluorescence (Cyanine 3), and blue fluorescence (Alexa350) described in SEQ ID NOs.
  • A-Cy5A '], DNA [B-Cy3B'], DNA [C-AlexaC '] can be prepared.
  • the synthetic DNA [A] for the AVASTIN DNA color straw code of SEQ ID NO: 11 may have a nucleotide sequence of 5'-GCC AGC AGC CAC ACC AGA ATG ATG AGC GTC CGA AT-3 ', and AVASTIN of SEQ ID NO: 12
  • Synthetic DNA [A '] for DNA color straw codes may have a base sequence of 5'-Cy5-ATT CGG ACG CTC ATC ATT CTG GTG TGG CTG CTG GC-3'.
  • the synthetic DNA [B] for the AVASTIN DNA color straw code of SEQ ID NO: 13 may have a nucleotide sequence of 5'-GAG TAC TAT AAA ATT AAA GTG GCC GAC CTG TTG TC-3 '
  • the AVASTIN DNA of SEQ ID NO: 14 Synthetic DNA [B '] for the color straw code may have a nucleotide sequence of 5'-Cy3-GAC AAC AGG TCG GCC ACT TTA ATT TTA TAG TAC TC-3'.
  • the synthetic DNA [C] for the AVASTIN DNA color straw code of SEQ ID NO: 15 may have the nucleotide sequence of 5'-GTC ACG ACA TCA AAG AAG ATT TTT CCA ATT TAA TC-3 ', and the AVASTIN DNA of SEQ ID NO: 16 Synthetic DNA [C ′] for the color straw code may have a base sequence of 5′-Alexa 350-GAT TAA ATT GGA AAA ATC TTC TTT GAT GTC GTG AC-3 ′.
  • Each of the two single-stranded DNAs was dissolved in STE buffer (10 mM Tris-HCl, pH 8.0, 50 nM NaCl, 1 mM EDTA) at the same concentration, heated at 95 ° C. for 2 minutes, and then cooled slowly at room temperature. Stranded synthetic DNA molecules can be constructed.
  • nanoparticle materials may be prepared to prepare synthetic DNA nano hybrid materials.
  • NaOH (0.5M) was titrated to pH 10.5 in an aqueous solution in which Mg (NO 3) 2 to 6H 2 O (0.2M) and Al (NO 3) 3 to 9H 2 O (0.1M) were dissolved, and stirred for 30 minutes.
  • Each prepared synthetic DNA solution may be mixed with a nanoparticle colloidal solution at a weight ratio of 1: 0.75, and stirred at room temperature for 30 minutes. After the reaction, the synthetic DNA nano hybrid material may be prepared by washing with distilled water. . The entire process of encrypting described above may be performed in a nitrogen atmosphere to prevent carbon dioxide anion generation by carbon dioxide in the air.
  • the prepared synthetic DNA nano hybrid material is a hybrid material formed in a form in which 100 nm synthetic DNA molecules are coated with 10 nm thick nanoparticles. .
  • AVASTIN DNA image code labels comprising synthetic DNA nanohybrid materials can be fabricated with a thermal inkjet printer.
  • AVASTIN DNA QR code label can be synthesized by dispersing the synthesized DNA [Cy3A-Cy5A '] nanocomposite in 10 mL of black ink at 100 ppm based on DNA concentration, and can be printed on the label printing paper in the same pattern as the AVASTIN DNA QR code.
  • AVASTIN DNA color straw code label is based on DNA concentration based on the DNA concentration of each of the three kinds of synthesized DNA [A-Cy5A '], DNA [B-Cy3B'] and DNA [C-AlexaC '] in 10 mL of colloidal aqueous solution.
  • the inkjet printer solution was prepared by dispersing at 100 ppm and adding 0.4% (wt / vol) of a surfactant Surfynol 440 (Air Products) for an inkjet printer.
  • Each synthetic DNA nano hybrid material may be filled in different ink cartridges and printed alternately on label paper to produce the same pattern as the AVASTIN DNA color straw code.
  • DNA image tags and DNA nano hybrids can be checked.
  • an AVASTIN DNA QR code and an AVASTIN DNA color straw code printed on the prepared label paper are scanned with a fluorescence scanner to obtain an image, and a fluorescent VASTIN DNA QR code and a fluorescent AVASTIN DNA color straw code are smartphones. You can capture and read to check the information coded in the tag.
  • the DNA code of the object information can be scanned and read.
  • the AVASTIN DNA QR code label and the AVASTIN DNA color straw code label can be separated and extracted from synthetic DNA nanomaterials to confirm final information through the Avatar DNA-chip.
  • Each image code printed with phosphate buffer solution (pH 2) containing EDTA (0.05% by weight) was washed separately to separate synthetic DNA nanomaterial from label paper, and then stirred for 5 minutes to encapsulate DNA. Decompose material.
  • the synthetic DNA extracted solution (DNA 10nM) was dissolved in 50 ⁇ l of hybridization buffer solution (3X SSC, 0.3% SDS, 30% formamide) for DNA chip and heated at 95 ° C. for 2 minutes to form single stranded synthetic DNA.
  • the decoding of the hybrid tag including the DNA QR code and the DNA color straw code may be performed by either the tag reader device 20 or the operation server 30, and the device for decoding the hybrid tag may be a tag reader device 20. ) Or the operation server 30.
  • a method of decoding a hybrid tag in which a DNA tag and an image tag are individually or superimposed first, an original image including a hybrid tag image is input, and hybridization of the original image is removed to obtain a hybrid tag image. . Thereafter, the hybrid tag image is classified into a DNA tag image and an image tag by classifying and grouping the pixels based on a predetermined threshold of DNA base, sensitive material, binding material, color, shade, shape, pattern, color, and brightness of the pixels of the hybrid tag image.
  • the DNA code and image code information can be extracted by decoding the DNA tag image and the image tag, respectively.
  • the decoding method of the hybrid tag separates and extracts the image tag from the hybrid tag based on the DNA base, the sensitive material, the binding material, the color, the shade, the shape, the pattern, the color, and the brightness difference of the image tag.
  • the data region and the control information region of the image tag may be decoded to obtain configuration information about the DNA tag, respectively, and the information about the object may be obtained by decoding the DNA tag based on the configuration information.
  • the hybrid tag decoding method may include encoding a target data according to a DNA base, a sensitive material, a binding material, a color, a shade, a shape, a pattern, or a combination thereof, so that the image displayed on the data region and the image displayed on the data region may be the target data.
  • a code image having a parity area for determining whether or not it is properly represented is received.
  • the data area and the parity area are distinguished and identified from the code image, and the sensitive material, the binding material, the color, the shade, the shape, the pattern, or a combination thereof are recognized from the image expressed in the identified data area and the parity area.
  • the first parity value is calculated according to the sensitive material, binding material, color, shade, shape, pattern, or combination thereof recognized from the image of the data area, and the sensitive material, binding material, color, According to the shade, shape, pattern, or combination thereof, the DNA base and the second parity value are calculated and compared with the first parity value. Then, if there is no parity error as a result of the comparison, it is decoded according to the sensitive material, the binding material, the color, the shade, the shape, the pattern, or the combination thereof recognized from the data area, and includes recognizable letters and DNA bases including numbers and symbols. Target data can be extracted.
  • the hybrid tag decoding method may include encoding a target data according to a DNA base, a sensitive material, a binding material, a color, a shade, a shape, a pattern, or a combination thereof, so that the image displayed on the data region and the image displayed on the data region may be the target data.
  • a code image having a parity area for determining whether or not it is properly represented is received.
  • the data region and the parity region are distinguished and identified from the code image, and the DNA base, the sensitive substance, the binding substance, the color, the shade, the shape, the pattern, or a combination thereof are recognized from the image expressed in the data region and the parity region.
  • parameters for normalizing the code values of DNA bases, sensitive materials, binding materials, colors, shades, shapes, patterns, or combinations thereof recognized from the code images may be set. Recognized DNA bases, sensitive materials, binding materials, colors, shades, shapes, patterns, or combinations thereof are normalized based on parameters to obtain code values for the data region and the parity region. Thereafter, the first parity value is calculated according to the code value of the data area, the DNA base and the second parity value are generated according to the code value of the parity area, and the parity value is compared with the second parity value. Determine whether there is an error and whether there is a DNA base error. If a parity error occurs, reset the parameter.
  • the hybrid tag decoding apparatus may receive an original image including a hybrid tag in which DNA tags and image tags are individually and superimposed, obtain a hybrid tag image by removing miscellaneous images, and extract the hybrid tag image.
  • the hybrid tag image is separated into a DNA tag and an image tag by classifying and grouping the pixels based on predetermined thresholds of DNA base, reactant, binding material, color, shade, shape, pattern, color, and brightness.
  • Each of the image tags may be decoded to extract DNA code and image code information.
  • the hybrid tag decoding apparatus stores a code conversion table that maps DNA bases, sensitive substances, binding substances, colors, shades, shapes, patterns, or combinations thereof in correspondence to each recognizable character including numbers and symbols. Whether the target data is encoded according to DNA base, sensitive material, binding material, color, shade, shape, pattern, or a combination thereof, and whether the data area represented by the image and the image displayed in the data area are appropriately expressed corresponding to the object data.
  • a parity area for determining whether or not to be inputted, and receives a code image encoded by a code conversion table, distinguishes and identifies a data area and a parity area from the code image, and DNA of each cell displayed in the data area and the parity area.
  • sensitive material, binding material, color, shade, shape, pattern, or combinations thereof can be determined and Calculate the first parity value according to the DNA base, sensitive material, binding material, color, shade, shape, pattern, or combination thereof recognized from the DNA base, sensitive material, binding material, color recognized from the image of the parity region. , Calculates a second parity value according to the shade, shape, pattern, or combination thereof, compares the first parity value with the second parity value, and if there is no parity error, the DNA base, the sensitive material,
  • the apparatus may further include apparatuses for extracting object data in recognizable characters including numbers and symbols by decoding by a code conversion table according to a combination material, color, shade, shape, pattern, or a combination thereof.
  • the method and the device for decoding the above-described hybrid code is only an embodiment of the present invention, but is not limited thereto.
  • hybrid communication method may be in the form of a recording medium including computer executable instructions such as a program module executed by the computer. May also be implemented.
  • Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media.
  • computer readable media may include both computer storage media and communication media.
  • Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data.
  • Communication media typically includes computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transmission mechanism, and includes any information delivery media.

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Abstract

하이브리드 커뮤니케이션 시스템은 객체에 대한 정보가 DNA를 포함하는 물질로 코드화된 DNA 태그와 이미지를 이용하여 객체에 대한 정보를 표시하는 이미지 태그가 서로 융합된 하이브리드 태그, 하이브리드 태그로부터 DNA 태그 및 이미지 태그를 인식하는 태그 리더 장치, 인식된 DNA 태그와 인식된 이미지 태그 간의 상관관계에 기초하여 객체에 대한 정보를 산출하는 연산 서버를 포함한다.

Description

[규칙 제91조에 의한 정정 17.06.2013]　나노 바이오 정보 인지 융합 인증식별 및 커뮤니케이션 시스템
나노 바이오 정보 인지 기술이 융합된 인증식별 및 커뮤니케이션 시스템에 관한 것이다.
문자나 숫자, 기호 등과 같은 인식 가능한 정보를 표시하는 방법에 있어서, 정보의 보안이나 표시 공간을 고려하여 문자나 숫자, 기호 등이 이미지로 표시된 경우가 있다. 이와 같이 정보가 이미지로 표시된 코드 이미지를 판독하기 위해서는 그에 적합한 디코더가 제공되어야 한다. 현재, 이러한 코드로는 UPC(Universal Product Code), EAN(International Article Number) 등과 같은 1치원 바코드, 컬러코드, 그레이코드, QR 코드, PDF-417, 데이터 매트릭스 등과 같은 2차원 이미지 코드 등이 있으며, 이미지를 인식하여 정보를 추출하는 다른 기술로는 워터마크 기술, 또는 이미지의 로고를 인식하는 기술 등이 있다.
이미지 코드는 코드 자체에 정보가 숨겨져 있기 때문에 사용자들에 입장에서는 해당 코드에 대한 정보가 전무하여, 사용상의 어려움을 겪을 수 있다. 즉, 일반 휴대단말기나 PDA에서 사용 가능한 이미지 코드인지 PC 상에서 사용 가능한 이미지 코드인지 여부, 또는 이미지 코드를 인식하명 어떠한 정보가 제공될 것인지를 미리 예측하기가 어렵다. 또한, 이미지 코드는 각각 표현되는 데이터들의 양이 제한되어 있어, 데이터가 수정되거나 추가되는 경우, 이미지 코드를 새로 생성해야 하는 경우가 대부분이기 때문에, 수정, 추가 또는 무효화 등의 정보를 부가하기 어려운 점이 있다.
한편, 워터 마크는 기본적으로 이미지의 사용자가 정당한 권한을 가지고 있는지 여부를 확인하거나 원본 이미지의 저작권자를 확인 또는, 이미지 정보로부터 네트워크 접속 서비스 제공 등의 목적으로 사용된다. 따라서 워터마크 정보는 이미지 내에 잘 숨겨져 보이지 않게 하는 것에 관심이 있으며, 원본 이미지와 정보 상에 있어서 직접적인 연관성이 없다. 연관성이 있는 경우에도 원본 이미지를 해독하지는 않는다. 워터 마크를 이미지 코드 내에 삽입 하는 것이 가능하나, 원본 이미지 코드와의 관계에 있어서 단순 조합일 뿐이다.
색상 바코드의 경우, 바코드의 패턴에 색상을 매핑한 형태이나. 단순히 표현의 가지수가 증가했을 뿐, 각각의 색상과 바코드 패턴을 단순히 조합한 형태이다. 다른 이미지 인식 방법으로 상표, 로고 또는 패턴을 인식하는 방법이 있다. 이들은 특정한 이미지의 패턴을 미리 데이터베이스화 한 후 입력된 이미지와 상호 비교하여 유사도를 측정한 후 이를 인식하는 방법이다.
최근에는 분자 수준의 코드도 제안되었다. 눈에 보이지 않는 미세한 사이즈의 나노 코드는 해당 개체에서 고루 감지되면서도 탐지가 용이하지 않아 훼손, 위조 및 복제가 불가능하다고 알려져있다. 이러한 분자 수준의 코드로서 가장 적절한 것이 뉴클레오타이드로 구성되는 DNA의 염기 서열을 정보의 단위로 사용되는 것이다. DNA의 염기 서열은 생물의 모든 유전 정보를 담고 있어, 정보의 집적화 면에서 매우 효율적이며 전 세계적으로 통용될 수 있는 판단 기준이 있어 신뢰성이 높다. 따라서, 의도적으로 디자인한 유전자 합성 기술은 극소량에서도 다중 복합적으로 탐색해 낼 수 있는 검출법과 함께, 생물 정보학, 의학 진단, 과학 수사 등의 분야에서 연구(Condon A, Nat. Rev. Genet. 7:565-575, 2006)가 활발히 진행되고 있다. 나노 입자 역시 매우 작은 면적에 복잡한 정보 코딩이 가능하여 견고함을 바탕으로 오랫동안 지속할 수 있는 라벨링 기술(Han M, Nat. Biotechnol. 19:631-635, 2001)에 사용되고 있으며, 신속하고 정확하게 단일 분자를 검출할 수 있는 MEMS(Micro Electro Mechanical System)나 NEMS(Nano Electro Mechanical System)는 유전자 시료의 희석, 혼합, 반응, 분리 또는 정량 등 유전자 시료의 모든 전처리 및 분석 단계를 소형화된 바이오 센서에서 수행할 수 있는 랩온어칩(Lab on a Chip) 혹은 랩온어디스크(Lab on a Disk) 등의 개발(Harold C, Nature 442:387-393, 2006; Cho Y-K et al., Lab Chip 7:565-573, 2007)에 접목되고 있다.
객체에 대한 정보를 DNA 코드와 이미지 코드가 혼합된 하이브리드 태그(Hybrid Tag)를 제공하며, 광학적 접촉 및 랩온어칩 기술로 하이브리드 태그를 인식하여, 상관관계를 기초로 객체에 대한 정보를 표현하는 커뮤니케이션 시스템을 제공하고자 한다. 다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는 객체에 대한 정보가 DNA를 포함하는 물질로 코드화된 DNA 태그와 이미지를 이용하여 객체에 대한 정보를 표시하는 이미지 태그가 서로 융합된 하이브리드 태그, 하이브리드 태그로부터 DNA 태그 및 이미지 태그를 인식하는 태그 리더 장치, 인식된 DNA 태그와 인식된 이미지 태그 간의 상관관계에 기초하여 객체에 대한 정보를 산출하는 연산 서버를 포함하는 하이브리드 커뮤니케이션 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는, 랩온어침에 기초하여 객체에 대한 정보를 표시하는 하이브리드 태그로부터 DNA 태그를 인식하는 단계, 광학적 접촉에 기초하여 하이브리드 태그로부터 이미지 태그를 인식하는 단계, 무선 통신을 통하여 인식된 DNA 태그 및 인식된 이미지 태그를 수신하는 단계, 수신된 DNA 태그 및 수신된 이미지 태그의 상관관계에 기초하여 객체에 대한 정보를 DNA 태그의 코드로 산출하는 단계를 포함하는 하이브리드 커뮤니케이션 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 객체에 대한 정보가 이미지 형태로 표시된 이미지 태그의 제 1 코드 정보를 제 1 리더 장치로부터 수신하는 제 1 코드 정보 수신부, 객체에 대한 정보를 DNA 염기서열을 통해 나타내는 DNA 태그의 제 2 코드 정보를 제 2 리더장치로부터 수신하는 제 2 코드 정보 수신부, 제 1 코드 정보 및 제 2 코드 정보 간의 상관관계에 기초하여 객체에 대한 정보를 검출하는 객체 정보 검출부를 포함하는 연산 서버를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 객체에 대한 정보가 이미지 형태로 표시된 이미지 태그를 인식함으로써, 이미지 태그에 대응하는 제 1 코드 정보를 생성하는 제 1 리더부, 이미지 태그에 포함된 DNA 태그를 인식함으로써, DNA 태그에 대응하는 제 2 코드 정보를 생성하는 제 2 리더부 및 생성된 제 1 코드 정보 및 생성된 제 2 코드 정보를 연산 서버로 전송하는 통신부를 포함하는 태그 리더 장치를 제공할 수 있다.
상술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 개별 물품 단위 태그(Item Level Tagging)를 DNA와 같은 바이오 태그에 인코딩하고, 전자 코드 및 이미지 태그를 혼용하고 컴퓨터 네트워크 기술을 활용함으로써, 데이터베이스 체계와의 상호 운용성 및 인증 기능을 최대화시켜 개체 식별 상품 이력 추척, 보안 인증 기술 및 위조 복제 방지 진위 판별 기술이 동시에 실시간으로 가능한 하이브리드 커뮤니케이션 시스템이 구축될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 커뮤니케이션 시스템의 구성도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1에 도시된 태그 리더 장치의 구성도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1에 도시된 연산 서버의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 커뮤니케이션 방법을 나타내는 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 이미지 코드 형태로 DNA 마이크로 어레이 칩을 디자인하고, 그 실험 결과를 인식 및 리딩한 이미지를 나타낸다.
도 6은 AVASTIN 의약품을 일 실시예로 하여 나노 바이오 정보 인지 융합 시스템의 실증 과정을 도시하는 도면이다
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 본 발명의 명세서 및 청구항에 사용된 용어는 종래 알려져 있는 포괄적인 의미의 용어로써 이해되어야 한다. 또한, 성분, 반응 조건 등의 수치를 나타내는 모든 숫자는 변형될 수 있는 것이며, 따라서, 상반된 언급이 없다면, 본 발명의 명세서 및 첨부된 청구항에 나타난 수적인 파라미터는 본 발명의 목적하는 바에 따라 달라질 수 있는 근사값이다.
본 발명에서 사용된 용어의 구체적인 설명은 아래와 같다.
본 발명에서, "DNA" 혹은 "DNA 태그" 는 4가지 염기 (base: 아데노신(A), 티민, 시토신 (C), 구아닌(G))를 기본 성분으로 하는 유전자 형태의 바이오 물질(시료)를 의미하며, 바이오 물질(시료)은 DNA, 올리고 뉴클레오티드, RNA, PNA, ligand, receptor, 항원, 항체, 우유, 오줌, 타액(saliva), 머리카락, 농작물 및 채소 샘플, 육류 샘플, 어류 샘플, 조류 샘플, 오수(오염된 물), 가축샘플, 식품 샘플, 식재료, 보관음식, 구강 세포, 조직샘플, 타액, 정액 또는 단백질(Protein) 또는 생체물질에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, "전자 태그" 혹은 "이미지 태그"는 UPC, EAN 등과 같은 1차원 바코드, 그레이 코드, QR 코드, PDF-417, 데이터 매트릭스, 스마트 태그 등과 같은 2차원 코드, 컬러짚 코드 등과 같은 3차원 색상 코드, 워터마크, 홀로그램, 상표, 로고 등의 패턴 인식, RFID 무선인식 전자태그 또는 이들의 조합으로 이루어진 물리적 이미지 기반 코드 및 태그 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이인 것을 특징으로 한다. 또한 "이미지 태그"는 DNA 염기, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 이들의 조합으로 이루어진 랩온어칩이 나타내는 이미지를 더 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 커뮤니케이션 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 하이브리드 커뮤니케이션 시스템은 하이브리드 태그, 태그 리더 장치(20) 및 연산 서버(30)를 포함한다. 다만, 도 1의 하이브리드 커뮤니케이션 시스템은 본 발명의 일 실시예에 불과하므로, 본 발명이 도 1에 한정되어 해석되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 하이브리드 커뮤니케이션 시스템은 하이브리드 태그를 인코딩하는 인코딩 장치를 더 포함할 수도 있다.
이러한 하이브리드 커뮤니케이션 시스템은 보안기술, 상품식별기술, 진위판별 기술, 이력추적시스템, 도는 위조복제 방지기술에 사용될 수 있다.
도 1의 하이브리드 커뮤니케이션 시스템의 각 구성요소들은 일반적으로 네트워크(network)를 통해 연결된다. 네트워크는 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크(network)의 일 예에는 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network) 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
하이브리드 태그는 DNA 태그 및 이미지 태그를 포함한다. 구체적으로, 하이브리드 태그는 객체에 대한 정보가 DNA를 포함하는 물질로 코드화된 DNA 태그와 이미지를 이용하여 객체에 대한 정보를 표시하는 이미지 태그가 서로 융합된 태그일 수 있다. 이러한 하이브리드 태그의 형태의 일 예에는 도 1에 도시된 바코드 형태의 하이브리드 태그(11), QR 코드 형태의 하이브리드 태그(12) 및 컬러짚(Colorzip) 형태의 하이브리드 태그(13)가 포함될 수 있다.
하이브리드 태그를 구성하는 DNA 태그는 특정 염기서열 혹은 외부자극 감응물질로 구성될 수 있다. 이 때, 염기서열은 길이와 구조에 제한되지 않으며, 또한 혼성체의 형태를 가질 수도 있다. 상보적인 염기서열을 이용하면 특정한 1차, 2차, 3차 구조의 다중가닥 바이오 물질로 객체 정보의 코드를 발급할 수 있다. 한편, 외부자극 감응물질은 발광 또는 형광을 포함하는 광학 물질, 자성 물질, 전자 물질, 전파 물질, 또는 이들의 조합으로 이루어진 물질일 수 있다.
하이브리드 태그를 구성하는 DNA 태그는 무기 물질, 고분자 물질, 유기 물질, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질과 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 DNA 태그 복합체 화합물 및 DNA 태그를 포함하는 조성물을 더 포함할 수도 있다. DNA 태그를 구성하거나 포함하는 감응물질 또는 결합물질은 결합방법에 따라 물리적 방법과 화학적 방법으로 나눌 수 있으며, 물리적 방법으로는 흡착법(Adsorption), 포괄법(Entrapment), 미세캡슐화법(Encapsulation), 막(Membrane) 이용법 등이 있으며, 화학적 방법으로는 이온결합법, 공유결합법(Convalent Attachment), 가교법 등이 있다. 바람직하게는 흡착법, 공유결합법, 포괄법, 또는 캡슐화법 등에 의해 DNA와 결합될 수 있다. 결합물질은 탄소계 지지체, 실리카겔, 미네랄 점토, 유기고분자, 합성고분자, 천연고분자, 이온교환수지, 메조포어 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 고체 지지체에 결합된 것일 수 있다.
하이브리드 태그는 DNA 태그가 포함된 전자 이미지 태그일 수 있다. 이 경우, DNA 태그 및 DNA 태그를 포함하는 조성물은 상술한 전자 태그, 혹은 이미지 태그의 형태로 변환되어 출력될 수 있다.
DNA 태그 및 이를 포함하는 조성물은 다양한 매개체 및 매체에 분산 및 도포될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, DNA 태그 조성물은 보안 제품의 제조를 위한 기기감응물질, 미세추적물질, 신소재, 특수 잉크, 안료, 페인트, 도료 등의 액체 형태의 유류에 혼합하고 분산시켜 사용하는 방법, 특수 인쇄 보안 용지, 제지용 특수 섬유, 고 내구성지 등에 DNA 태그를 분말 형태로 삽입하는 방법 또는 물리, 화학적 방법으로 적절하게 개체 및 포장지에 직접 도포하는 방법 등으로 사용될 수 있다.
하이브리드 태그는 DNA 태그 조성물이 포함된 라벨 형태로 제공될 수도 있다. 이를 위해 DNA 태그 조성물은 라벨에 도포되거나, 라벨 제조 시 첨가되거나, 라벨에 인쇄되어 포함될 수 있다. 예를 들면, DNA 태그 조성물은 용매에 분산하여 라벨에 도포하는 방법, 종이 등의 상품 제조 시 직접 심는 방법, 또는 잉크나 안료 등에 혼합하여 사용하는 방식 등으로 하이브리드 태그에 포함될 수 있다. 한편, 광학 물질이 부착된 DNA 태그가 분산되어 포함된 잉크 조성물은 UPC 1차원 바코드, QR 코드, 컬러짚 코드의 형태로 출력되어, 전자 이미지 태그라벨의 형태로 구성될 수 있다.
태그 리더 장치(20)는 하이브리드 태그를 읽을 수 있다. 이 경우, 하이브리드 태그를 읽는다는 것은 하이브리드 태그를 인식한다는 것을 의미할 수 있다. 일반적으로, 하이브리드 태그는 DNA 태그 및 이미지 태그를 모두 포함하므로, 태그 리더 장치(20)는 하이브리드 태그로부터 DNA 태그 및 이미지 태그 모두를 인식할 수 있다.
이와 같은 태그 리더 장치(20)의 동작에 대해서는 도 2에서 자세히 설명된다.
연산 서버(30)는 인식된 DNA 태그와 인식된 이미지 태그 간의 상관관계에 기초하여 객체에 대한 정보를 산출한다. 예를 들어, 연산 서버(30)는 태그 리더 장치(20)에 의하여 인식된 DNA 태그의 정보 및 이미지 태그의 정보에 기초하여 객체에 대한 정보를 산출할 수도 있으며, 연산 서버(30)는 태그 리더 장치(20)로부터 DNA 태그의 이미지 및 이미지 태그의 이미지를 수신하고, 수신된 이미지들을 인식하고, 인식된 이미지들을 이용하여 객체에 대한 정보를 산출할 수도 있다. 하이브리드 태그를 디코딩하는 주체는 태그 리더 장치(20)가 될 수 있고, 또는 연산 서버(30)가 될 수도 있다.
이와 같은 연산 서버(30)의 동작에 대해서는 도 3에서 다시 한번 설명된다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1에 도시된 태그 리더 장치(20)의 구성도이다. 도 2을 참조하면, 태그 리더 장치(20)는 제 1 리더부(21), 제 2 리더부(22) 및 통신부(23)을 포함한다. 다만, 도 2의 태그 리더 장치(20)는 본 발명의 일 실시예에 불과하므로, 태그 리더 장치(20)가 도 2에 한정되는 것은 아니다.
제 1 리더부(21)는 객체에 대한 정보가 이미지 형태로 표시된 이미지 태그를 인식함으로써, 이미지 태그에 대응하는 제 1 코드 정보를 생성한다. 이 때, 이미지 코드는 이미지를 이용하여 객체에 대한 정보를 표시하는 코드일 수 있다.
이미지 태그에 대응하는 제 1 코드 정보를 생성하는 제 1 리더부(21)의 일 예는 단말 장치일 수 있다. 이 경우, 단말 장치는 이미지 태그 정보를 연산 서버(30)로 전송할 수 있다. 이 때, 이미지 태그 정보는 이미지 태그 자체일 수도 있고, 이미지 태그에 대응하는 소정 정보일 수도 있다. 소정 정보의 일 예는 앞서 설명된 이미지 태그에 대응하는 제 1 코드 정보가 될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 단말 장치는 다양한 형태가 가능하다. 예를 들어, 단말 장치는 네트워크를 통해 원격지의 서버에 접속할 수 있는 컴퓨터 또는 휴대용 단말일 수 있다. 여기서, 컴퓨터의 일 예에는 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(desktop), 랩톱(laptop) 등이 포함되고, 휴대용 단말의 일 예에는 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치가 포함될 수 있다.
제 1 리더부(21)는 광학적 접촉을 통해 이미지 태그의 이미지를 읽을 수 있다. 한편, 제 1 리더부(21)는 통신 영역에 위치한 무선 통신을 통해 이미지 태그를 읽을 수도 있다.
제 2 리더부(22)는 이미지 태그에 포함된 DNA 태그를 인식함으로써, DNA 태그에 대응하는 제 2 코드 정보를 생성한다. 이 때, DNA 태그는 객체에 대한 정보를 갖는 DNA를 포함하는 물질로 코드화된 것 일 수 있다.
DNA 태그에 대응하는 제 2 코드 정보를 생성하는 제 2 리더부(22)의 일 예는 DNA 태그 리더 장치일 수 있다. 이 때, DNA 태그 리더 장치는 DNA 태그 정보를 연산 서버(30)로 전송할 수 있다. DNA 태그 정보는 DNA 태그를 나타내는 DNA 태그 이미지일 수도 있고, DNA 태그에 대응하는 소정 정보일 수도 있다 또한, 소정 정보의 일 예는 앞서 설명된 DNA 태그에 대응하는 제 2 코드 정보일 수 있다.
제 2 리더부(22)는 랩온어칩(Lap on a chip)을 통해 DNA 태그의 염기서열을 읽을 수도 있다. 제 2 리더부(22)는 통신 영역에 위치한 무선 통신을 통해 DNA 태그를 읽을 수도 있다.
랩온어칩을 통해 DNA 태그의 염기 서열을 읽는 제 2 리더부(22)는 연산 서버(30)를 통해 랩온어칩 이미지 태그가 지시하는 코드 및 이미지 코드를 기초로하여 이미지 태그를 DNA 태그의 코드로 변환 및 추출 또는 이미지 태그의 코드를 복호화하여 객체에 해당하는 코드 정보를 산출 및 출력할 수도 있다. 랩온어칩 이미지 태그는 UPC, EAN 등과 같은 1차원 바코드, 그레이 코드, QR 코드, PDF-417, 데이터 매트릭스, 스마트 태그 등과 같은 2차원 코드, 컬러짚 코드 등과 같은 3차원 색상 코드, 워터마크, 홀로그램, 상표, 로고 등의 패턴 인식, RFID 무선인식 전자태그 또는 이들의 조합으로 이루어진 물리적 이미지 기반 코드 및 태그 군으로부터 선택되어 포함할 수 있다.
광학적 접촉을 통해 이미지 태그의 정보를 읽을 수 있는 제 1 리더부(21), 또는 제 1 리더부(21) 및 제 2 리더부(22)가 결합되는 형태의 디바이스(또는 태그 리더 장치)는 랩온어폰(Lab On a Phone)이라고 할 수도 있다. 다시 말하면, DNA칩 결과를 광학적 접촉으로 읽어낼 수 있는 스마트폰 또는, 랩온어칩(Lab On a Chip) 모듈을 스마트폰에 내장시켜 제작 가능한 디바이스(또는 태그 리더 장치)를 랩온어폰이라고 할 수 있다. 이 때, 제 1 리더부(21) 또는 제 1 리더부(21) 및 제 2 리더부(22)의 동작을 수행하는 모듈을 별도의 랩온어폰 모듈이라고 정의할 수도 있다.
통신부(23)는 생성된 제 1 코드 정보 및 생성된 제 2 코드 정보를 연산 서버(30)로 전송한다. 다른 예에서, 제 1 코드 정보는 제 1 리더부(21)를 통해 연산 서버(30)로 전송될 수 있고, 제 2 코드 정보는 제 2 리더부(22)를 통해 연산 서버(30)로 전송될 수도 있다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1에 도시된 연산 서버(30)의 구성도이다. 도 3를 참조하면, 연산 서버(30)는 제 1 코드 정보 수신부(31), 제 2 코드 정보 수신부(32) 및 객체 정보 검출부(33)를 포함한다. 다만, 도 3의 연산 서버(30)는 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 연산 서버(30)가 도 3에 한정되어 해석되는 것은 아니다.
제 1 코드 정보 수신부(31)는 객체에 대한 정보가 이미지 형태로 표시된 이미지 태그의 제 1 코드를 태그 리더 장치(20)의 제 1 리더 장치(21)로부터 수신한다. 이 때, 이미지 태그는 유색의 액체에 의하여 표시되고, 유색의 액체는 DNA 태그를 포함할 수 있다.
제 2 코드 정보 수신부(32)는 객체에 대한 정보를 DNA의 염기서열을 통해 나타내는 DNA 태그의 제 2 코드 정보를 태그 리더 장치(20)의 제 2 리더 장치(22)로부터 수신한다.
객체 정보 검출부(33)는 제 1 코드 정보 및 제 2 코드 정보 간의 상관관계에 기초하여 객체에 대한 정보를 검출 및 해석한다. 객체 정보 검출부(33)는 DNA 태그와 이미지 태그의 상관관계에 기초하여 DNA 태그 및 이미지 태그로부터 객체에 대한 정보를 산출할 수 있다.
한편, 객체 정보 검출부(33)는 이미지 태그가 지시하는 코드 및 이미지 코드를 기초로하여 이미지 코드를 DNA 태그의 코드로 변환 및 추출하여 객체에 해당하는 코드 정보를 산출하거나 또는 출력할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 커뮤니케이션 방법을 나타내는 동작 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 하이브리드 커뮤니케이션 방법은 랩온어침에 기초하여 객체에 대한 정보를 표시하는 하이브리드 태그로부터 DNA 태그를 인식(S401)하고, 광학적 접촉에 기초하여 하이브리드 태그로부터 이미지 태그를 인식(S402)한다. 이후, 무선 통신을 통해 인식된 DNA 태그 및 인식된 이미지 태그를 수신(S403)하고, 수신된 DNA 태그 및 수신된 이미지 태그의 상관관계에 기초하여 객체에 대한 정보를 DNA 태그의 코드로 산출(S404)한다. 객체에 대한 정보는 DNA 태그의 코드로 출력될 수도 있다. 또한, DNA 태그의 코드로 산출하는 경우, DNA 태그의 코드에 기초하여 이미지 태그의 코드를 복호화하거나 변환하여 객체에 대한 정보를 산출할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 이미지 코드 형태로 DNA 마이크로 어레이 칩을 디자인하고, 그 실험 결과를 인식 및 리딩한 이미지를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 랩온어침의 일종인 마이크로어레이 DNA 센서칩을 AIDC (Automatic Identification and Data Capture)의 일종인 2차원 QR코드 또는 3차원 컬러짚 코드의 형태로 제작하고, 상보적인 염기서열을 갖는 DNA 객체를 DNA 칩 위에서 혼성화 배열을 시킨 후, 그 결과의 이미지를 형광 스캔하여 모바일 스마트폰의 광학적 접촉을 통해 캡쳐 및 리딩하면, 컴퓨터 서버와 무선네트워크를 통해 DNA와 전자이미지 코드와의 상관관계를 기초로 DNA 객체에 대한 정보를 산출하여, DNA 분자 및 DNA 칩에 내제된 DNA 염기서열, 아바타 DNA 메시지 또는 URL 등의 코딩된 정보를 스마트폰 화면에 나타냄으로써 인증식별 및 커뮤니케이션 기능을 수행할 수 있다. 도 5의 A는 2차원 QR 코드 형태의 아바타 DNA 칩을 제작하는 일 예를 나타내며, 도 5의 B는 3차원 컬러짚 코드 형태의 아바타 DNA 침을 제작하는 일 예를 나타낸다.
도 5의 A를 참조하면, 일반적인 QR 코드 생성 프로그램을 사용하여 아바타 DNA 텍스트가 입력된 버전 1 (21X21 모듈) 용량의 아바타 QR 코드를 디자인할 수 있다
5' 말단에 아민이 부착되고 15개의 티민을 포함하는, 서열번호 1로 기재되는 50개 염기배열의 탐침 DNA [A]를 제조할 수 있다. 이 때, 아바타 DNA QR 코드용 탐침 DNA [A]는 5'-NH2-TTTTTTTTTTTTTTT GCC AGC AGC CAC ACC AGA ATG ATG AGC GTC CGA AT-3'의 염기서열을 가질 수 있다.
그리고, 표면이 실란으로 개질된 유리 슬라이드에, 40 ㎟ 면적의 총 21 X 21 모듈안에 발급한 QR 코드 패턴과 동일한 위치의 226개의 스팟에 탐침 DNA를 고정함으로써 아바타 DNA QR 코드 칩을 제작하고, 상보적인 서열번호 2로 기재되는 적색 형광 (Cyanine 5)가 말단에 부착된 35개 염기배열의 타켓 DNA [A']를 제조하여, 와 같이 준비한 아바타 DNA QR 코드 칩에 혼성화시킨 후에 형광스캐너로 스캔하고 스마트폰으로 아바타 DNA 정보를 확인할 수 있다. 아바타 DNA QR 코드용 타켓 DNA [A']는 5'-Cy5-ATT CGG ACG CTC ATC ATT CTG GTG TGG CTG CTG GC-3'의 염기서열을 가질 수 있다.
한편, 타켓 DNA [A'] 10nM를 DNA 칩용 혼성화 완충용액 (3X SSC, 0.3% SDS, 30% 포름아마이드) 80 ㎕에 용해시키고 DNA 칩에 올려 42oC에서 30분간 혼성화 반응 시킨 후에 3차 세척 (1차: 2X SSC, 0.1% SDS, 42 oC, 5분, 2차: 0.1X SSC, 0.1% SDS, 상온, 5분, 3차: 0.1X SSC, 상온, 5분)을 하였다. 세척된 DNA QR 칩을 건조한 뒤, 형광스캐너로 이미지를 스캔하면, 검정 배경으로부터 적색 DNA 혼성화 지점 부분만을 발췌한 아바타 DNA QR 코드 이미지 얻을 수 있다. 스마트폰에서 작동 가능한 QR 코드를 읽을 수 있는 소프트웨어를 이용하여, 일반적인 환경의 조도에서 20cm 거리 간격을 두고 이미지를 인식시켜 아바타 DNA의 정보를 읽을 수 있다.
도 5의 B를 참조하면, 일반적인 컬러짚 코드 생성 프로그램을 사용하여 아바타 DNA의 정의와 세가지 종류의 탐침 DNA 염기서열 정보가 입력된 5X5셀 크기의 컬러짚 코드를 디자인할 수 있다.
5' 말단에 아민이 부착되고 15개의 티민을 포함하는, 서열번호 3 내지 5로 기재되는 50개 염기배열의 탐침 DNA [A], DNA [B], DNA [C]를 제조할 수 있다. 이 때, 아바타 DNA 컬러짚 코드용 탐침 DNA [A]는 5'-NH2-TTTTTTTTTTTTTTT GCC AGC AGC CAC ACC AGA ATG ATG AGC GTC CGA AT-3'의 염기서열을 가질 수 있고, 아바타 DNA 컬러짚 코드용 탐침 DNA [B]는: 5'-NH2-TTTTTTTTTTTTTTT GAG TAC TAT AAA ATT AAA GTG GCC GAC CTG TTG TC-3'의 염기서열을 가질 수 있으며, 아바타 DNA 컬러짚 코드용 탐침 DNA [C]는 5'-NH2-TTTTTTTTTTTTTTT GTC ACG ACA TCA AAG AAG ATT TTT CCA ATT TAA TC-3의 염기서열을 가질 수 있다.
그리고 표면이 실란으로 개질된 유리 슬라이드에, 50 ㎟ 면적의 총 20 X 20 모듈안에 발급한 QR 코드 패턴과 동일한 위치의 320개의 지점에 탐침 DNA를 각각 고정함으로써 아바타 DNA 컬러짚 코드 칩을 제작할 수 있다. 상보적인 서열번호 6 내지 8로 기재되는 적색 형광 (Cyanine 5), 녹색 형광 (Cyanine 3), 청색 형광 (Alexa350) 이 각각 말단에 부착된 35개 염기배열의 타켓 DNA [A'], DNA [B'], DNA [C']를 제조하고, 와 같이 준비한 아바타 DNA 컬러짚 코드 칩에 혼성화시킨 후에 형광스캐너로 스캔하여 스마트폰으로 아바타 DNA 정보를 확인할 수 있다. 이 경우, 아바타 DNA 컬러짚 코드용 타켓 DNA [A']는 5'-Cy5-ATT CGG ACG CTC ATC ATT CTG GTG TGG CTG CTG GC-3'의 염기서열을 가질 수 있고, 아바타 DNA 컬러짚 코드용 타켓 DNA [B']는 5'-Cy3-GAC AAC AGG TCG GCC ACT TTA ATT TTA TAG TAC TC-3'의 염기서열을 가질 수 있으며, 아바타 DNA 컬러짚 코드용 타켓 DNA [C']는 5'-Alexa350-GAT TAA ATT GGA AAA ATC TTC TTT GAT GTC GTG AC-3'의 염기서열을 가질 수 있다.
한편, 타켓 DNA [A'] 10nM, 타켓 DNA [B'] 10nM, 타켓 DNA [C'] 10nM를 DNA칩 용 혼성화 완충용액 (3X SSC, 0.3% SDS, 30% 포름아마이드) 80 ㎕에 다같이 용해시키고 DNA 컬러짚 칩에 올려 42 oC에서 30분간 혼성화 반응 시킨 후에 3차 세척 (1차: 2X SSC, 0.1% SDS, 42 oC, 5분, 2차: 0.1X SSC, 0.1% SDS, 상온, 5분, 3차: 0.1X SSC, 상온, 5분)을 하고, 세척된 DNA 칩을 건조한 뒤, 형광스캐너로 이미지를 스캔하면, 아바타 DNA 컬러짚 코드 이미지 얻을 수 있다. 스마트폰에서 작동 가능한 QR 코드를 읽을 수 있는 소프트웨어를 이용하여, 일반적인 환경의 조도에서 20cm 거리 간격을 두고 이미지를 인식시켜 아바타 DNA의 정보를 읽을 수 있다. 읽어들인 아바타 DNA의 정보를 예를 들면, 'Machine-readable DNAAIDC Hybrid Digital Icon Inscribed on Biosensor to Connect Off-line Information with Base-Sequence to On-line Networked Computer System. R: 5-ATT CGG ACG CTC ATC ATT CTG GTG TGG CTG CTG GC-3, G: 5-ATT CGG ACG CTC ATC ATT CTG GTG TGG CTG CTG GC-3, B: 5- GAT TAA ATT GGA AAA ATC TTC TTT GAT GTC GTG AC-3'가 될 수 있다.
도 6은 AVASTIN 의약품을 일 실시예로 하여 나노 바이오 정보 인지 융합 시스템의 실증 과정을 도시하는 도면이다. 도 6을 참조하면, 실증 과정은 인코딩(Encoding), 인크립팅(Encrypting), 디크립팅(Decrypting) 및 디코딩 (Decoding) 과정을 포함한다.
먼저, 인코딩 단계에서는 AVASTIN 의약품의 객체 정보를 "AVASTIN DNA"로 설정하여, 아스키(ASCII) 코딩법으로 2진법화 시키고, 호프만(Huffman) 압축 코딩법으로 3진법화 시키고, DNA 코딩 알고리즘을 통해 55개 염기서열로 임의의 정보코드를 생성한다. 이 때, 정보코드는 배치번호, 유효기간, 미국 식품의약안전청 (FDA) 관련 웹페이지 주소를 더 포함할 수 있다. 정보코드의 예를 들면, 'Text: AVASTIN DNA → Binary: 01000001 01010110 01000001 01010011 01010100 01001001 01001110 00100000 01000100 01001110 01000001 → Base-3: 02022 22102 02022 12210 20112 02101 10220 02212 21001 10220 02022 → DNA: CACAT GCTAT ATATG ATGAC ACTCA CAGTC TATGT ATGAT GACGA GTGCG TGTGC, Batch Number: 20130101, Expiration Date: JAN 2013' 가 될 수 있으며, 정보 코드가 입력된 AVASTIN DNA QR 코드와 AVASTIN DNA 컬러짚 전자 이미지 코드를 각각 발급할 수 있다.
DNA QR 코드 및 DNA 컬러짚 코드를 포함하는 하이브리드 태그는, 문자, 숫자, 기호 및 이미지 중 적어도 하나로 이루어진 DNA 태그 정보 및 이미지 태그 정보를 동일 영역 혹은 개별영역에 중첩하여 표시할 수 있으며, 또한, 하이브리드 태그는 DNA 코드가 염기서열, 감응물질, 또는 결합물질의 조합으로 인코딩되어 이루어진 DNA 태그 영역 및 이미지 코드가 색채, 농담, 형상, 패턴의 조합으로 인코딩되어 이루어진 이미지 태그 영역 포함할 수 있다. DNA 태그 영역과 이미지 태그 영역은 사용된 염기서열, 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 소정의 임계값을 기초로 중첩되거나 구별될 수 있다.
하이브리드 태그의 인코딩 방법은 먼저, 숫자, 기호를 포함한 인식 가능한 각 문자에 대응하여 DNA 염기, 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 이들의 결합을 다르게 매핑시킨 코드 변환표를 설정하고, 인코딩 하고자하는 목적 데이터를 설정한다. 그리고, 설정된 목적데이터를 코드 변환표에 의하여 인코딩하여 일련의 DNA 염기, 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 이들의 결합으로 형성되는 이미지로 데이터영역을 생성한다. 이후, 데이터영역에 표시된 이미지가 목적데이터에 대응하여 적합하게 표현되어 있는지의 여부를 판별하기 위한 패리티영역을 설정하여, 데이터영역 및 패리티영역에 대한 이미지로부터 물리적인 또는 전자적인 하이브리드 태그 이미지를 생성할 수 있다.
하이브리드 태그를 인코딩하는 장치는 문자, 숫자, 기호 및 이미지 중 적어도 하나로 이루어진 DNA 태그 및 이미지 태그로 각각 인코딩하고, DNA 태그 및 이미지 태그 사이의 염기서열, 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 소정의 임계값 차이를 설정하고, 설정된 임계값 차이를 기초로 DNA 태그 및 이미지 태그를 합성하여 물리적 또는 전자적인 하이브리드 태그 이미지를 생성하는 장치들을 포함할 수 있다.
한편, 하이브리드 인코딩 장치는 숫자, 기호를 포함한 인식 가능한 각 문자에 대응하여 DNA 염기, 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 이들의 결합을 다르게 매핑시킨 코드 변환표를 저장하고, 인코딩 하고자하는 목적데이터를 입력받아 코드 변환표에 의하여 인코딩하여 데이터영역에 표시될 이미지를 생성하고, 생성된 데이터영역에 표시된 이미지가 목적데이터에 대응하여 적합하게 표현되어 있는지의 여부를 판별하기 위한 패리티영역을 생성하고, 데이터영역 및 패리티영역으로 형성된 이미지로부터 물리적인 또는 전자적인 하이브리드 태그 이미지를 생성하는 장치들을 더 포함할 수 있다.
다만, 하이브리드 태그, 하이브리드 태그 인코딩 방법 및 하이브리드 태그 인코딩 장치가 된 것들로 한정되는 것은 아니며, 이 밖에 다양한 실시예들이 존재할 수 있다.
인크립팅 단계에서는 합성 DNA를 준비하고, 나노입자와 결합시켜 혼성화 소재를 제조할 수 있다. 예를 들어, AVASTIN DNA QR 코드에 사용하는 합성 DNA는 서열번호 9 내지 10으로 기재되는 적색 형광 (Cyanine 5)과 녹색 형광 (Cyanine 3)이 각각 부착된 이중가닥 형태의 DNA[Cy3A-Cy5A']로 준비할 수 있다. 이 경우, 서열번호 9인 AVASTIN DNA QR 코드용 합성 DNA [A]는 5'-Cy3-GCC AGC AGC CAC ACC AGA ATG ATG AGC GTC CGA AT-3'의 염기서열을 가질 수 있고, 서열번호 10인 AVASTIN DNA QR 코드용 합성 DNA [A']: 5'-Cy5-ATT CGG ACG CTC ATC ATT CTG GTG TGG CTG CTG GC-3'의 염기서열을 가질 수 있다.
한편, AVASTIN DNA 컬러짚 코드에 사용하는 합성 DNA는 서열번호 11 내지 16으로 기재되는 적색 형광 (Cyanine 5), 녹색 형광 (Cyanine 3), 청색 형광 (Alexa350) 이 각각 부착된 이중가닥 형태의 DNA[A-Cy5A'], DNA[B-Cy3B'], DNA[C-AlexaC']로 준비할 수 있다.
이 경우, 서열번호 11인 AVASTIN DNA 컬러짚 코드용 합성 DNA [A]는 5'-GCC AGC AGC CAC ACC AGA ATG ATG AGC GTC CGA AT-3' 의 염기서열을 가질 수 있고, 서열번호12인 AVASTIN DNA 컬러짚 코드용 합성 DNA [A']는 5'-Cy5-ATT CGG ACG CTC ATC ATT CTG GTG TGG CTG CTG GC-3'의 염기서열을 가질 수 있다. 또한, 서열번호 13인 AVASTIN DNA 컬러짚 코드용 합성 DNA [B]는 5'-GAG TAC TAT AAA ATT AAA GTG GCC GAC CTG TTG TC-3'의 염기서열을 가질 수 있고, 서열번호 14인 AVASTIN DNA 컬러짚 코드용 합성 DNA [B']는 5'-Cy3-GAC AAC AGG TCG GCC ACT TTA ATT TTA TAG TAC TC-3'의 염기서열을 가질 수 있다. 그리고, 서열번호 15인 AVASTIN DNA 컬러짚 코드용 합성 DNA [C]는 5'-GTC ACG ACA TCA AAG AAG ATT TTT CCA ATT TAA TC-3'의 염기서열을 가질 수 있으며, 서열번호 16인 AVASTIN DNA 컬러짚 코드용 합성 DNA [C']는 5'-Alexa350-GAT TAA ATT GGA AAA ATC TTC TTT GAT GTC GTG AC-3'의 염기서열을 가질 수 있다.
각각의 2개의 단일가닥 DNA를 각각 STE 버퍼(10 mM Tris-HCl, pH 8.0, 50 nM NaCl, 1 mM EDTA)에 같은 농도로 용해시켜, 95℃에서 2분간 가열한 후 상온에서 천천히 식힘으로써 이중가닥 형태의 합성 DNA 분자를 제작할 수 있다.
한편, 합성 DNA 나노혼성소재를 제조하기 위해 나노입자 물질을 제조할 수 있다. 예를 들면, Mg(NO3)2?6H2O (0.2M)와 Al(NO3)3?9H2O (0.1M)을 용해시킨 수용액에 NaOH (0.5M)을 pH 10.5로 적정하여 30분간 교반하고, 100℃에서 12시간 동안 수열 합성하여[Mg2Al(OH)6]+(NO3)-?nH2O 을 제조한 후, 포름아마이드 용액에 0.05% 중량으로 재분산시켜 2일간 교반하여 [Mg2Al(OH)6]+ 성분 형태의 나노입자 물질을 얻을 수 있다.
제조한 각각의 합성 DNA 수용액을 나노입자 콜로이드 용액에 1:0.75의 중량 비율로 혼합하여 상온에서 30분간 교반할 수 있으며, 반응이 끝난 후, 증류수로 세척하여 합성 DNA 나노혼성소재를 제조할 수 있다. 앞서 설명된 인크립팅의 전 과정은 공기 중의 이산화탄소에 의한 탄산 음이온 생성을 방지하기 위하여 질소 분위기하에서 진행될 수 있다.
도 6의 B를 참조하면, 투과전자현미경 이미지 분석에서와 같이, 제조한 합성 DNA 나노혼성소재는 100nm 크기의 합성 DNA 분자가 10nm 두께의 나노입자로 코팅된 형태로 혼성소재가 형성되었음을 알 수 있다.
합성 DNA 나노혼성소재를 포함하는 AVASTIN DNA 이미지 코드 라벨은 열전사 잉크젯 프린터로 제작될 수 있다. AVASTIN DNA QR 코드 라벨은 합성한 DNA[Cy3A-Cy5A'] 나노혼성체를 검정색 잉크 10mL에 DNA 농도 기준 100ppm으로 분산시켜, 라벨 프린팅 용지에 AVASTIN DNA QR 코드와 동일한 패턴으로 프린팅할 수 있다.
한편, AVASTIN DNA 컬러짚 코드 라벨은 합성한 세 종류의 DNA[A-Cy5A'], DNA[B-Cy3B'], DNA[C-AlexaC']의 각 나노혼성체를 콜로이드 수용액 10mL에 DNA 농도 기준 100ppm으로 분산시키고, 잉크젯 프린터용 계면활성제 Surfynol 440 (Air Products)를 0.4% (wt/vol)를 첨가하여 잉크젯 프린터 용액을 제조하였다. 각 합성 DNA 나노혼성소재를 서로 다른 잉크카트리지에 충전하여 라벨 용지에 번갈아 프린트하여 AVASTIN DNA 컬러짚 코드와 동일한 패턴으로 제작할 수 있다.
디크립팅 단계에서는 DNA 이미지 태그와 DNA 나노 혼성소재를 체크할 수 있다. 도 6의 C를 참조하면, 준비한 라벨 용지에 프린팅된 AVASTIN DNA QR 코드와 AVASTIN DNA 컬러짚 코드를 형광스캐너로 스캔하여 이미지를 얻고, 형광 VASTIN DNA QR 코드와 형광 AVASTIN DNA 컬러짚 코드를 스마트폰으로 캡쳐 및 리딩하여 태그에 코딩된 정보를 체킹할 수 있다.
디코딩 단계에서는 객체 정보의 DNA 코드를 스캔하여 리딩할 수 있다. 예를 들면, AVASTIN DNA QR 코드 라벨과 AVASTIN DNA 컬러짚 코드 라벨을 합성 DNA 나노혼성소재를 분리 및 추출하여 Avatar DNA-chip을 통해 최종 정보를 확인할 수 있다. EDTA(0.05 중량%)를 함유한 인산 완충 용액 (pH 2)으로 프린팅된 각 이미지 코드를 각각 세척하여 합성 DNA 나노혼성소재를 라벨 용지로부터 분리 수거한 후, 5분간 교반하여 DNA를 캡슐화하고 있는 나노물질을 분해시킨다. 그리고, 합성 DNA가 추출된 용액 (DNA 10nM)을 DNA칩용 혼성화 완충용액 (3X SSC, 0.3% SDS, 30% 포름아마이드) 50 ㎕에 용해시키고 95℃에서 2분간 가열하여 단일가닥 형태의 합성 DNA로 만든 후, 제조된 DNA QR 칩 또는 DNA 컬러짚 칩에 올려 42 oC에서 30분간 혼성화 반응 시킨 후에 3차 세척 (1차: 2X SSC, 0.1% SDS, 42 oC, 5분, 2차: 0.1X SSC, 0.1% SDS, 상온, 5분, 3차: 0.1X SSC, 상온, 5분)을 하였다. 세척된 DNA 칩을 건조한 뒤, 형광스캐너로 이미지를 스캔하였다. 이후, 스마트폰의 QR 코드 또는 컬러짚 코드를 인식할 수 있는 소프트웨어를 사용하여, 일반적인 실험실 환경의 조도에서 20cm 거리 간격을 두고 이미지를 스캔, 인식, 리딩하면 'Avatar DNA' 정보를 확인할 수 있다.
DNA QR 코드 및 DNA 컬러짚 코드를 포함하는 하이브리드 태그의 디코딩은 태그 리더 장치(20) 또는 연산 서버(30) 중 어느 하나에 의해서 수행될 수 있고, 하이브리드 태그를 디코딩하는 장치는 태그 리더 장치(20) 또는 연산 서버(30) 중 어느 하나에 포함될 수 있다.
DNA 태그 및 이미지 태그가 개별 혹은 중첩되어 표현된 하이브리드 태그를 디코딩하는 방법의 예를 들면, 먼저, 하이브리드 태그 이미지가 포함된 원본 이미지를 입력받아, 원본이미지의 잡영을 제거하여 하이브리드 태그 이미지를 획득한다. 이후, 하이브리드 태그 이미지의 픽셀들의 DNA 염기, 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴, 색상 및 밝기의 소정 임계값을 기준으로 분류하고 집단화하여 하이브리드 태그 이미지를 DNA 태그 이미지 및 이미지 태그로 분리하여, DNA 태그 이미지 및 이미지 태그로 각각 디코딩하여 DNA 코드 및 이미지 코드 정보를 추출할 수 있다.
다른 예에서, 하이브리드 태그의 디코딩 방법은 이미지 태그의 DNA 염기, 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴, 색상 및 밝기 차이를 기준으로 하이브리드 태그로부터 이미지 태그를 분리하여 추출한다. 그리고, 이미지 태그의 데이터 영역 및 제어정보 영역을 디코딩하여 DNA 태그에 대한 구성정보를 각각 획득하고, 구성정보를 기초로 DNA 태그를 디코딩하여 객체에 대한 정보를 획득할 수도 있다.
다른 예에서, 하이브리드 태그 디코딩 방법은 DNA 염기, 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 이들의 결합에 따라 목적데이터가 인코딩되어 이미지로 표시된 데이터영역 및 데이터영역에 표시된 이미지가 목적데이터에 대응하여 적합하게 표현되어 있는지의 여부를 판별하기 위한 패리티영역을 구비하는 코드이미지를 입력받는다. 그리고, 코드이미지로부터 데이터영역 및 패리티영역을 구분하여 식별하고, 식별된 데이터영역 및 패리티영역에 표현된 이미지로부터 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 이들의 결합을 인식한다. 데이터영역의 이미지로부터 인식된 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 이들의 결합에 따라, 제1 패리티값을 계산하고, 패리티영역의 이미지로부터 인식된 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 이들의 결합에 따라, DNA 염기와 제2 패리티값을 계산하여, 제1 패리티값과 비교한다. 이후, 비교 결과 패리티 오류가 없는 경우, 데이터영역으로부터 인식된 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 이들의 결합에 따라 디코딩하여 숫자, 기호를 포함하는 인식 가능한 문자와 DNA 염기로 된 목적데이터를 추출할 수 있다.
다른 예에서, 하이브리드 태그 디코딩 방법은 DNA 염기, 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 이들의 결합에 따라 목적데이터가 인코딩되어 이미지로 표시된 데이터영역 및 데이터영역에 표시된 이미지가 목적데이터에 대응하여 적합하게 표현되어 있는지의 여부를 판별하기 위한 패리티영역을 구비하는 코드이미지를 입력받는다. 그리고, 코드이미지로부터 데이터영역 및 패리티영역을 구분하여 식별하고, 데이터영역 및 패리티영역에 표현된 이미지로부터 DNA 염기, 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 이들의 결합을 인식한다. 코드이미지를 읽게되는 환경을 고려하여 코드이미지로부터 인식된 DNA 염기, 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 이들의 결합의 코드값을 정규화하기 위한 매개변수를 설정하여, 코드이미지로부터 인식된 DNA 염기, 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 이들의 결합을 매개변수에 근거하여 정규화하여 데이터영역 및 패리티영역에 대한 코드값을 구한다. 이후, 데이터영역의 코드값에 따라 제1 패리티값을 계산하고, 패리티영역의 코드값에 따라, DNA 염기와 제2 패리티값을 생성하여, 제1 패리티값을 제2 패리티값과 비교를 통해 패리티 오류 여부 및 DNA 염기 오류 여부를 판단한다. 패리티 오류가 발생하는 경우, 매개변수를 재설정한다.
하이브리드 태그 디코딩 장치는 예를 들면, DNA 태그 및 이미지 태그가 개별 및 중첩되어 표현된 하이브리드 태그가 포함된 원본이미지를 입력받고, 원본이미지의 잡영을 제거하여 하이브리드 태그 이미지를 획득하고, 하이브리드 태그 이미지의 픽셀들의 DNA 염기, 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴, 색상 및 밝기의 소정 임계값을 기준으로 분류하고 집단화하여, 하이브리드 태그 이미지를 DNA 태그와 이미지 태그로 분리하고, DNA 태그 및 이미지 태그를 각각 디코딩하여 DNA 코드 및 이미지 코드 정보를 추출장치들을 포함할 수 있다.
또한, 하이브리드 태그 디코딩 장치는, 숫자, 기호를 포함한 인식가능한 각 문자에 대응하여 DNA 염기, 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 이들의 결합을 다르게 매핑시킨 코드변환표를 저장하고, DNA 염기, 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 이들의 결합에 따라 목적데이터가 인코딩되어 이미지로 표시된 데이터영역 및 데이터영역에 표시된 이미지가 목적데이터에 대응하여 적합하게 표현되어 있는지의 여부를 판별하기 위한 패리티영역을 구비하고, 코드변환표에 의하여 인코딩된 코드이미지를 입력받고, 코드이미지로부터 데이터영역 및 패리티영역을 구분하여 식별하고, 데이터영역 및 패리티영역에 표시된 각 셀의 DNA 염기, 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 이들의 결합을 판별하고, 데이터영역의 이미지로부터 인식된 DNA 염기, 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 이들의 결합에 따라 제1 패리티값을 계산하고, 패리티영역의 이미지로부터 인식된 DNA 염기, 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 이들의 결합에 따라 제2 패리티 값을 계산하고, 제1 패리티값과 제2 패리티 값을 비교하고, 비교 결과 패리티 오류가 없으면 데이터영역으로부터 인식된 DNA 염기, 감응물질, 결합물질, 색채, 농담, 형상, 패턴 또는 이들의 결합에 따라 코드변환표에 의하여 디코딩하여 숫자, 기호를 포함하는 인식가능한 문자로 된 목적데이터를 추출하는 장치들을 더 포함할 수 있다.
다만, 앞서 예시된 하이브리드 코드를 디코딩하는 방법 및 디코딩하는 장치는 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 이에 한정되는 것은 아니다.
앞서 설명된 하이브리드 커뮤니케이션 방법, 하이브리드 태그 인터페이싱 방법, 하이브리드 태그 인코딩 방법 및 하이브리드 태그 인코딩 방법 중 어느 하나의 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예에는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

Claims (13)

  1. 객체에 대한 정보가 DNA를 포함하는 물질로 코드화된 DNA 태그와 이미지를 이용하여 상기 객체에 대한 정보를 표시하는 이미지 태그가 서로 융합된 하이브리드 태그;
    상기 하이브리드 태그로부터 상기 DNA 태그 및 상기 이미지 태그를 인식하는 태그 리더 장치; 및
    상기 인식된 DNA 태그와 상기 인식된 이미지 태그 간의 상관관계에 기초하여 상기 객체에 대한 정보를 산출하는 연산 서버를 포함하는 하이브리드 커뮤니케이션 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 DNA 태그는 뉴클레오타이드를 기본으로 하여 염기서열(A, T, C, G)과 외부자극 감응물질, 복합체 및 조성물 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 커뮤니케이션 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 이미지 태그는 UPC, EAN 등과 같은 1차원 바코드, 그레이 코드, QR 코드, PDF-417, 데이터 매트릭스, 스마트 태그 등과 같은 2차원 코드, 컬러짚 코드 등과 같은 3차원 색상 코드, 워터마크, 홀로그램, 또는 이들의 조합으로 이루어진 이미지 기반 코드/태그 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 커뮤니케이션 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 태그 리더 장치는,
    광학적 접촉을 통해 상기 하이브리드 태그로부터 상기 이미지 태그의 이미지를 인식하는 제 1 리더 장치;
    랩온어칩을 통해 상기 하이브리드 태그로부터 상기 DNA 태그의 염기서열을 인식하는 제 2 리더 장치; 및
    소정의 통신 영역에 위치한 무선 통신을 통해 상기 인식된 이미지 태그의 이미지 및 상기 인식된 DNA 태그의 염기서열을 상기 연산 서버로 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 커뮤니케이션 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 연산 서버는,
    상기 이미지 태그가 지시하는 코드 및 상기 이미지 코드를 기초로 상기 DNA 태그의 코드로 변환 및 추출하여, 상기 객체에 해당하는 코드 정보를 산출 및 출력하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 커뮤니케이션 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 하이브리드 커뮤니케이션 시스템은 보안기술, 상품식별기술, 진위판별기술 또는 이력추적시스템, 위조복제 방지기술에 사용되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 커뮤니케이션 시스템.
  7. 랩온어칩에 기초하여 객체에 대한 정보를 표시하는 하이브리드 태그로부터 DNA 태그를 인식하는 단계;
    광학적 접촉에 기초하여 상기 하이브리드 태그로부터 이미지 태그를 인식하는 단계;
    무선 통신을 통하여 상기 인식된 DNA 태그 및 상기 인식된 이미지 태그를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 DNA 태그 및 상기 수신된 이미지 태그의 상관관계에 기초하여 상기 객체에 대한 정보를 상기 DNA 태그의 코드로 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 커뮤니케이션 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는, 상기 DNA 태그의 코드를 기초로 상기 이미지 태그의 코드를 복호화하거나 변환하여 상기 객체에 대한 정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 커뮤니케이션 방법.
  9. 제 2 항에 기재된 하이브리드 커뮤티케이션 시스템에서 사용되는 DNA 태그를 포함하는 조성물에 있어서,
    무기 물질, 고분자 물질, 유기 물질, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질과 결합되어 있는 DNA 태그 복합체 화합물 및 상기 DNA 태그를 포함하는 조성물.
  10. 제 2 항에 기재된 하이브리드 커뮤티케이션 시스템에서 사용되는 DNA 태그에 있어서,
    상기 DNA 태그의 외부자극 감응물질은 광학 (발광/형광) 물질, 자성 물질, 전자/전파 물질, 또는 이들의 조합으로 이루어진 물질과 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 DNA 태그.
  11. 객체에 대한 정보가 이미지 형태로 표시된 이미지 태그의 제 1 코드 정보를 제 1 리더 장치로부터 수신하는 제 1 코드 정보 수신부;
    객체에 대한 정보를 DNA의 염기서열을 통해 나타내는 DNA 태그의 제 2 코드 정보를 제 2 리더 장치로부터 수신하는 제 2 코드 정보 수신부; 및
    상기 제 1 코드 정보 및 상기 제 2 코드 정보간의 상관관계에 기초하여 상기 객체에 대한 정보를 검출하는 객체 정보 검출부를 포함하는 연산 서버.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 이미지 태그는 유색의 액체에 의하여 표시되고,
    상기 유색의 액체는 상기 DNA 태그를 포함하는 것을 특징으로 하는 연산 서버.
  13. 객체에 대한 정보가 이미지 형태로 표시된 이미지 태그를 인식함으로써, 상기 이미지 태그에 대응하는 제 1 코드 정보를 생성하는 제 1 리더부;
    상기 이미지 태그에 포함된 DNA 태그를 인식함으로써, 상기 DNA 태그에 대응하는 제 2 코드 정보를 생성하는 제 2 리더부; 및
    상기 생성된 제 1 코드 정보 및 상기 생성된 제 2 코드 정보를 연산 서버로 전송하는 통신부를 포함하고,
    상기 객체에 대한 정보는, 상기 전송된 제 1 코드 정보 및 상기 전송된 제 2 코드 정보간의 상관관계에 기초하여 해석되는 것인, 태그 리더 장치.
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