KR20100101526A

KR20100101526A - 스트로보 박막 화학 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법

Info

Publication number: KR20100101526A
Application number: KR1020100019466A
Authority: KR
Inventors: 유재천
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-03-09
Filing date: 2010-03-04
Publication date: 2010-09-17
Also published as: CN102348985A; WO2010104292A3; US20120003659A1; EP2406639A2; WO2010104292A2

Abstract

본 발명은 스트로보 스코프 원리를 이용한 스트로보 박막 화학 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체 내 소량의 물질을 진단 및 탐지하기 위한 랩온어칩(Lab On a Chip), 단백질 칩 및 DNA 칩 같은 바이오 칩이 집적화된 랩온어 디스크(Lab on a Disc)와 같은 회전 가능한 바이오 디스크(Bio Disc)의 실시간 분석에 적합한 스트로보 박막 화학 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법을 제공하는 것이다.

Description

스트로보 박막 화학 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법{Strobo thin film chemical analysis apparatus and assay method using the same}

본 발명은 스트로보 스코프 원리를 이용한 스트로보 박막 화학 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체 내 소량의 물질을 진단 및 탐지하기 위한 랩온어 칩(Lab On a Chip), 단백질 칩 및 DNA 칩 같은 바이오 칩이 집적화된 랩온어 디스크(Lab on a Disc)와 같은 회전 가능한 바이오 디스크(Bio Disc)의 실시간 분석에 적합한 스트로보 박막 화학 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법에 관한 것이다.

최근까지 유체 내 소량의 분석종 탐지를 위한 대부분의 임상 진단 분석 장치에는 다중 샘플 준비 및 자동화된 시약 첨가용 장치를 설계하고 병렬 또는 직렬로 수많은 테스트 샘플을 분석하기 위한 장치를 회전형 박막 몸체 집적화하여 설계함으로써 효율성 및 경제성이 개선되었으며, 이러한 형태의 박막형 임상실험 분석기는 바이오 디스크의 회전에 의해 발생한 원심력에 의해 저가로 소량의 샘플과 시약을 가지고 여러가지 분석을 자동으로 정확히 수행할 수 있다. 그러나, 이러한 박막 화학 분석장치는 고속 회전중에 바이오 디스크를 실시간을 관찰할 수 없어, 분석의 신뢰도 와 정확도를 향상시키는데에 많은 문제를 안고 있다.

따라서, 이러한 문제를 극복하기 위해 회전중에 바이오 디스크에서 일어나는 기작(mechanism)들에 대한 실시간 관찰이 가능한 스트로보 박막 화학 분석 장치가 절실히 필요하다.

<박막으로서의 CD 와 DVD>

12㎝ 폴리카보네이트 기판, 반사 금속층 및 보호 라커 코팅으로 부터 표준 컴팩트 디스크가 형성된다. DVD, CD와 CD-ROM의 포맷은 ISO 9660 공업표준에 의해 기술된다. 폴리 카보네이트 기판은 광학 품질의 투명한 폴리카보네이트이다. 표준 인쇄 또는 대량 복제된 CD에서 데이타층은 폴리카보네이트 기판의 일부이고 데이타는 사출성형 공정 동안 스탬퍼(stamper)에 의해 일련의 피트(pit)형태로 새겨진다. 이 사출성형 공정 동안 용융된 폴리카보네이트가 몰드에 고압하에서 주입되고 이후에 냉각되어서 폴리카보네이트가 몰드 또는 "스탬퍼" 또는 "스탬프"의 거울상 형태를 가지며 디스크 기판상의 이진 데이타를 나타내는 피트가 폴리카보네이트 기판에 의해 생성된다. 스탬핑 마스터(stamping master)는 대체로 유리이다. 이러한 디스크는 유체 내 소량의 물질을 진단 및 탐지하는 박막 형태의 분석 장치로 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.

이하, 상기 통상적인 CD-ROM, DVD등과 같은 디스크 속에 유체 내 소량의 물질을 진단 및 탐지하기 위한 랩온어칩(Lab On a Chip), 단백질 칩 및 DNA 칩 같은 바이오 칩이 집적화되거나 유체 내 소량의 물질을 진단 및 탐지하기 위한 바이오 및 화학공정 수행하는 디스크를 "바이오 디스크"라 칭한다.

통상의 바이오 디스크는 화학 공정에 필요한 많은 액상(liquid phase)의 바이오 및 화학 물질을 저장하기 위한 복수개의 챔버를 구비하고 있다. 상기 바이오 및 화학 공정은 샘플로부터 시료를 준비하기 위한 프렙(preparation) 공정, 원심분리 공정, DNA 증폭 공정, 혼성화(hybridization) 공정, 항원-항체 반응공정, 혼합(Mixing)공정, 세척(washing) 공정등의 공정을 포함하며 이들 바이오 및 화학공정은 순차적으로 바이오 디스크상에서 자동 처리된다. 그러나 바이오 디스크가 상용화되려면, 다음 2가지 문제가 필수적으로 해결되어야만 한다.

첫째, 고속회전중에 상기 복수개의 챔버를 실시간으로 관찰할수 있어야 한다. 상기 바이오 및 화학 물질은 온도 와 습도 같은 주변 환경 과 바이오 디스크의 생산시 제조 조건에 따라 상기 공정(process)마다 품질 및 반응 속도가 제각기 다르기 때문에 이를 실시간으로 관찰하여 최종 반응결과 평가시 이들 파라미터들을 감안하여 보상해주어야한다. 환경에 따른 반응 속도 및 공정 품질의 편차는 반응결과 및 제품의 신뢰도에 큰 영향을 준다.

둘째, 고속회전중에 상기 복수개의 챔버를 실시간으로 관찰하려면 정지 영상(rotation still image)를 상기 공정별로 실시간 촬영할수 있는 스트로브 스코프(Strobe scope) 기능이 탑재된 이미지 센서장치가 필요로 하다.

일반적으로, 스트로보 스코프(Strobo scope)는 강한 빛을 회전체의 회전속도에 맞추어 주기적으로 회전체에 비추면 두 주기가 일치 할 때 운동이 정지되어 보인다.

바이오 디스크의 회전동안 바이오 디스크상의 챔버내에서 일어나는 바이오 및 화학 반응 속도 및 공정 품질를 실시간으로 관찰할수 없으며, 이 경우 주변의 환경요소 및 바이오 디스크의 제조 조건에 따른 제품간의 편차를 문제를 극복하지 못해 반응결과에 대한 일관성 과 신뢰도를 갖기 어렵다.

본 발명의 바이오 디스크를 이용한 스트로보 박막 화학 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법은 유체 내 소량의 바이오 또는 화학 물질을 진단 및 탐지하기 위한 바이오 및 화학공정이 통상적인 CD-ROM, DVD등과 같은 박막 디스크 속에 집적화된 바이오 디스크를 실시간 분석하는데 적합하다.

본 발명의 목적은 상기 종래 바이오 디스크의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 바이오 디스크의 사용 환경 및 제조 조건에 의해 유발되는 바이오 디스크간의 반응속도의 편차 문제 및 공정(프렙공정, 원심분리 공정, DNA 증폭 공정, 혼성화 공정, 항원-항체 반응공정, 혼합공정, 세척공정)의 품질 문제를 보상 할 수 있을 뿐만 아니라, 바이오 디스크의 공정별 반응 경과(reaction progress)를 실시간으로 관찰함으로서 관련 의료 정보(예:고지혈증(hyperlipidemia) 여부, 혈압, 피의 점도(viscosity)정도 등의 의료 정보)를 검출할 수 있는 스트로보 박막 화학 분석 장치 및 이를 이용한 분석방법을 제공하는 것이다.

상기 바이오 디스크는 생물학적 또는 생화학적 분석 또는 화학적분석에 필요한 유체를 저장하거나 생물학적 또는 생화학적(화학적) 반응을 수행할 수 있는 하나 이상의 챔버들 상기 챔버들을 유체 연결하는 유로들 시료와 생물학적 또는 생화학적 반응을 하기 위한 분석 사이트(assay site) 내지 생화학 반응 챔버 상기 유로들 사이에 배치되어 상기 유로들에 연결되는 유공들 상기 유공을 개폐하기 위한 밸브 상기 챔버들, 유로들, 분석 사이트, 생화학 반응 챔버, 유공 및 밸브들이 통상적인 CD-ROM, DVD등과 같은 박막 디스크 몸체에 집적화 된다.

이하, 분석사이트 와 생화학 챔버는 혼용된다.

상기 챔버는 바이오 디스크 제조 생산과정에서 바이오 및 화학 공정에 필요한 시약 내지 용액을 미리 저장키 위한 시약 챔버 와 바이오 디스크 제조 생산시에는 비어있다가 바이오 디스크 동작시 공정진행에 따라 유체를 일시적으로 보관하거나 반응을 수행하는 공정 챔버로 구분된다.

본 발명의 명세서에서, 생물학적 또는 생화학적 반응이란 두개의 바이오 물질간의 특이적 결합(specific binding) 반응 또는 라이겐드-리셉터(ligand-receptor) 반응 혹은 항원-항체 반응 혹은 면역학적 반응 혹은 혼성화(hybridization)반응 혹은 생화학(biochemical) 반응 혹은 반응에 따른 3차원 구조의 변화를 말한다.

상기 생화학 반응이란, 혈액내의 GOT, GPT, ALP, LDH, GGT, CPK, Amylase, T-Protein, Albumin, Glucose, T-Cholesterol, Triglycerides, T-Bilirubin D-Bilirubin, BUN, Creatinine, I.Phosphorus, Calcium, Uric Acid 등의 분석을 위한 반응을 말한다.

본 발명의 스트로보 박막 화학 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법은 ELISA /CLISA 분석 방법이 응용된 랩온어칩, Rapid test 방법이 응용된 랩온어칩 또는 식중독균검사, 잔류항생제 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, 친자확인, 육류 종류 및 원산지 식별 검사를 위한 랩온어칩 같은 유체 내 소량의 바이오 물질 또는 화학 물질을 진단 및 탐지하는 바이오 디스크의 실시간 분석 장치에 적합하다.

본 발명에 있어서, 상기 세균 검사는 대장균, 녹농균, 포도상구균, 비브리오균, 살모렐라균 검사가 선호된다.

본 발명에 있어서, 상기 잔류농약은 야채나 채소, 과일 중에 포함된 농약 중 사용량이 가장 많은 유기인계, 카바메이트계 살충제를 검사하는 것이 선호된다.

본 발명에 있어서, 상기 바이오 물질은 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), 가축 샘플, 식재료, 식품 샘플, 구강 세포, 조직샘플, 타액, 정액 또는 단백질(Protein) 또는 생체물질 에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징한다.

상기 식재료란, 음식을 만들기 위한 재료를 말하며, 더 상세하게는 찌게를 위한 식재료, 국수 및 면류를 위한 식재료, 김치를 만들기 위한 식재료, 국 내지 탕을 만들기 위한 식재료, 국물을 포함하는 식재료 등을 말한다.

오줌 검체시, 상기 스트로보 박막 화학 분석 장치는 Leucocyte, Blood, Protein, Nitrite, pH, 비중(Specific gravity), Glucose, Ketone, Ascorbic acid, Urobilinogen, bilirubin 분석을 수행할 수 있다.

모발(머리카락) 검체시, 혈액이나 뇨 분석에 비해 미네랄을 비롯한 신체의 영양물질 및 독성물질의 축적에 의한 Historical Record를 정확히 측정할 수 있는 장점이 있다. 또한 장기간의 무기물 과다 및 결핍을 정확히 알 수 있으며 독성 중금속의 양을 알아내는데 표본이 되며, 이는 당업자에게 공지이다.

상기 바이오 디스크의　직경은　１２０ｍｍ，８０ｍｍ, 60mm 또는３２ｍｍ의　원판　디스크가　바람직하다．

상기 유체 이동은 상기 바이오 디스크의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의한 유체 이동 친수성 채널에 의한 친수성 유체 이동 상기 밸브의 반복적인 개폐 동작에 의한 펌핑 유체 이동 또는 유로의 모세관 현상에 의한 유체 이동에 의해 이루어질 수 있다.

본 발명은, 바이오 디스크를 촬영하기 위한 이미지 센서 광원의 빛을 회전체의 회전속도에 맞추어 주기적으로 온오프하여 회전체에 비추어 정지되어 보이도록 하는 동기식 광원을 포함하는 스트로보 스코프(Strobo scope); 및 상기 바이오 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터(motor)를 구동제어하기 위한 중앙 제어 장치를 포함하는 스트로보 박막 화학 분석 장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면은 본 발명은, 연속 광원을 포함하는 스트로보 스코프(Strobo scope); 회전체의 회전속도에 맞추어 주기적으로 촬영을 온오프하여 바이오 디스크의 정지 화면을 촬영하기 위한 이미지 센서 및 상기 바이오 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터(motor)를 구동제어하기 위한 중앙 제어 장치를 포함하는 스트로보 박막 화학 분석 장치를 제공한다.

상기 동기식 광원이란, 회전체의 회전속도에 맞추어 주기적으로 온오프하여 하는 광원인 반면 상기 연속 광원은 항상 온(On)되어 있는 광원을 말한다. 연속 광원을 사용하는 경우, 정지 화면을 얻기 위해서는, 이미지 센서를 회전체의 회전 속도에 맞추어 주기적으로 촬영을 온오프하여야 한다. 일반적으로 이미지 센서의 온오프는 셔터(shutter)동작에 의해 이루어 지며, 일반적으로 셔터 속도가 광원의 온오프 속도 보다 빨라 고속 회전체에 대한 정지 화면 촬영에 있어 유리하다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 이미지센서는 바이오 디스크상에서 일어나는 바이오 반응, 화학 반응, 공정 품질 및 유체이동을 관찰하거나 분석사이트 및 생화학 반응 챔버에서 일어나는 반응을 판독하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 스트로보 박막 화학 분석 장치는 바이오 픽업 광학 모듈(Bio Optical Pickup Module; BOPM); 상기 바이오 픽업 광학 모듈을 탑재하고 상기 바이오 디스크 상의 특정 위치를 탐색하는 슬라이더(Slider) 및 상기 슬라이더의 이동을 제어하기 위한 슬라이더 모터(Slider motor)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 바이오 픽업 광학 모듈은 레이저 빔 송수신 장치 및 밸브 개폐 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 슬라이더는 방사 방향 탐색, 방위각 방향 탐색 또는 상하 방향 탐색에 의해 상기 바이오 디스크의 특정 위치를 탐색할 수 있고, 이후 상기 레이저 빔 송신 장치에 의해 바이오 디스크를 가열하거나 빔을 주사할수 있다. 또한 상기 밸브 개폐 수단에 의해 바이오 디스크상의 특정위치상의 밸브를 개폐할수 있다.

상기 바이오 디스크는 검체로부터 시료를 준비하기 위한 프렙 챔버(preparation chamber); 상기 시료를 증폭하기 위한 증폭 챔버 상기 프렙 챔버에서 얻어진 시료를 일시 저장하거나, 상기 시료를 희석시키기 위한 희석 용액(dilution buffer) 또는 상기 시료 내의 표적 물질과 결합하는 라벨(label)을 저장하고 있는 버퍼 챔버 상기 시료와 생물학적 또는 생화학적 반응을 수행하거나 시료와 특이적 결합반응을 하는 포획 프로브(capture probe)가 고정화되어 있는 분석 사이트 내지 생화학 반응 챔버 분석에 필요한 효소 또는 버퍼 용액을 저장하는 시약 챔버 공정진행에 따라 유체를 일시적으로 보관하거나 혼합공정을 수행하는 공정 챔버 세정 공정에 의해 생성된 찌거기들을 모으기 위한 트레쉬 챔버(trash chamber); 및 세정 공정에 필요한 세정 용액을 저장하기 위한 세정 챔버 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 시약 챔버에 저장된 시약이 유통기간동안 증발할수 있고, 이에 따라, 챔버에 저장되어 있는 액은 일정치 않아 정량 분석에 많은 문제점을 안고 있다.

본 발명에 있어서, 상기 이미지 센서는 회전하는 동안 상기 스트로보 스코프(Strobo scope)동작에 의해 상기 챔버의 액체의 량을 실시간 측정한다.

바이오 디스크의 회전동안에는 유체가 원심력 방향으로 쏠리므로 정확한 액체의 량을 이미지 센서에 의해 측정할수 있다. 상기 프렙 챔버에서 상기 시료의 준비는 상기 바이오 디스크의 고속 회전을 이용한 원심분리에 의해 수행될 수 있다.

상기 생화학 반응 챔버는 생화학 분석을 위한 반응 분석(reaction analysis)용 시약을 저장할 수 있다. 상기 분석 사이트는 니트로셀룰로스 멤브레인, 다공성 에어로 겔(aero gel), 나일론 멤브레인 또는 다공성 멤브레인 및 그 위에 고정된 포획 프로브를 포함할 수 있다. 상기 생화학 반응 챔버는 단일시료에 대한 다종 분석 혹은 복수 시료 에 대한 단일 분석이 가능토록 원주형으로 복수개의 챔버가 이웃하여 배치되는 것이 선호된다. 상기 분석 사이트는 다공성 멤브레인, 및 상기 다공성 멤브레인 상에 고정된 라인 또는 스팟 형태의 다종의 표지자(marker)를 테스트 라인으로서 포함하고, 상기 다공성 멤브레인은 유체의 측방 유동(lateral flow) 또는 관통 유동(flow through)을 허여하는 스트립(strip) 형태를 가질 수 있다. 상기 표지자는 질병 표지자(disease marker) 또는 종양 표지자(tumor marker) 또는 세균 검사용 표지자 혹은 수질 오염 검사용 표지자 혹은 잔류 농약 검사용 표지자 혹은 잔류 항생제 검사용 표지자 혹은 소변 검사용 표지자 중 선택된 하나이상의 표지자인 것이 바람직하다.

상기 다공성 멤브레인은 콘쥬게이트 패드(conjugate pad) 또는 샘플 패드(sample pad) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 콘쥬게이트 패드(conjugate pad)는 골드(gold) 콘쥬게이트 패드(conjugate pad)가 선호된다.

상기 종양 표지자는 AFP, PSA, CEA, CA19-9, CA125, 유방암 표지자, 폐암 표지자, 위암 표지자, 및 CA15-3에서선택된 하나이상의 표지자인 것이 선호된다.

상기 질병 표지자는 알츠하이머(Alzheimer) 질환의 특이 마커, 간질환 검사용 표지자, 혈당 검사용 표지자 또는 심근 경색 표지 인자 중 선택된 어느 하나이상의 표지자인 것이 선호된다. 상기 테스트 멤브레인은 상기 카바메이트계 살충제를 검출하기 위한 아세틸콜린에스터라아제(AChE)을 포함할 수 있다.

상기 분석 사이트는 상기 다공성 멤브레인 상에 기준 라인(reference line)과 컨트롤 라인(control line)을 위한 포획 프로브를 더 포함할 수 있다.

상기 기준 라인(reference line)의 반응 농도를 기준치(cutoff value)로 잡을 수 있다. 상기 기준 라인의 기준치는3 ng/ml, 4 ng/ml, 10 ng/ml, 20 ng/ml, 30 ng/ml, 40 ng/ml 또는 50 ng/ml가 선호된다.

상기 기준 라인과 테스트 라인간의 반응 강도의 차이에 의해 정성 또는 정량 분석할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 이미지 센서은 회전하는 동안 상기 스트로보 스코프(Strobo scope)동작에 의해 상기 분석사이트 내지 생화학분응 챔버의 반응 진행 상황을 실시간 분석하는 것이 선호된다.

본 발명의 스토로브 박막 화학 분석장치에 있어서, 바람직하게는 상기 스토로브 스코프의 광원은 상기 바이오 디스크를 회전시키는 스핀들 모터(spindle motor)로부터 출력되는 모터의 회전각 위치검출 신호에 동기되어 온오프되는 것을 특징으로 한다.

본발명에 있어서, 상기 회전각 위치 검출신호는 FG 신호 혹은 홀(Hall) 센서 신호 및 광 검출신호부터 얻어지는 것을 특징으로 한다.

상기 광 검출 신호는 모터 회전축에 연결된 원판과 포토커플러(photo coupler)을 이용한 의해 이루어지며 투과식과 판사식이 있으며, 이는 당해업자 공지 기술이다.

상기 FG(Frequency Generator)신호 및 홀(hall) 센서신호는 Mitsubishi semiconductor M63022FP(Spindle motor and 5ch actuator driver) 의 데이터 쉬트(data sheet)에 잘 예시되어 있다. FG 신호 및 홀(hall) 센서신호는 모터의 회전속도에 비례관계에 있는 신호이다. 따라서 이에 동기되어 스토로브 스코프의 광원을 온오프하는 경우 회전하는 물체가 정지하는 것 처럼 보인다.

일반적으로, 상기 FG신호 및 홀센서 신호는 모터의 홀 센서(Hall sensor) 혹은 FG센서에 의해 얻어지며, 이는 당해업자 공지기술이다. 상기 FG신호는 모터의 회전 속도가 빠른수록 FG신호의 주파수는 비례하여 증가한다.

본 발명의 스토로브 박막 화학 분석장치에 있어서, 바람직하게는 FG신호의 펄스의 갯수을 카운트(count)하여 1회전에 해당하는 카운트값이 될때 마다 스트로브 스코프의 광원을 온오프하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 스토로브 스코프의 광원은 키세논램프 혹은 전자 플래시(electronic flash, speed light) 혹은 복수개의 고휘도 LED 혹은 복수개의 레이저가 모듈 혹은 측면 발광 섬유(side light optical fiber)인 것을 특징으로 한다.

상기 측면 발광 섬유는 일종에 광섬유로서 광섬유의 원주 외각으로 빛을 발산하는 성질을 갖는다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 전자 플래시(electronic flash)는 복수개가 모듈형태로 구성되어, 방금 온(On)되었던 전자 플래시의 전압을 충전(Charge) 하는 기간 동안 이웃한 전자 플래시가 차례로 온 되는 것이 선호된다.

일반적으로 전자 플래쉬는 강한 광원을 제공하는 반면, 짧은 기간동안 온(on)한후 다시 온하기 위해서는 충전시간이 요구되는 단점이 있다. 따라서 바이오디스크의 회전주기가 빠른경우 전자 플래쉬를 바이오 디스크의 회전속도에 동기되어 온오프 동작하는 것이 불가능하다. 이경우 복수개의 전자 플래쉬를 모듈형태로 구비하여 이웃한 전자 플래쉬를 차례로 온 시킴으로서, 바이오 디스크의 회전주기에 동기되어 전자 플래쉬를 온오프하는 것이 가능하다.

본 발명에 있어서 또 다른 일실시예는, 스토로브 스코프의 광원이 상기 바이오 디스크상에 집적화된 고휘도 LED인 것을 특징으로 한다.

이경우 바이오 디스크내에 집적화된 고휘도 LED에 전자유도에 의해 전원을 공급키 위한 유도 코일(induction coil) 혹은 코일 패턴(coil pattern)이 내장한다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 스트로보 박막화학 분석장치의 몸체는 상기 바이오디스크내에 내장된 유도 코일에 전자유도(electronic indection)에 의해 전원을 공급키 위한 영구자석 내지 무선 전파 발생부를 더 구비한것을 특징으로 한다. 본 발명에 있어서, 상기 전자유도는 바이오 디스크의 회전동안 상기 영구 자석의 자장 변화가 상기 유도 코일에 유도전류를 발생시킴으로서 이루어지느것이 선호된다. 본 발명의 또 다른 측면은, 상기 전자유도는 바이오 디스크의 회전 혹은 정지동안 상기 무선 전파발생부 혹은 영구자석의 자장 변화가 상기 유도 코일에 유도전류를 발생시킴으로서 이루어진다.

상기 바이오 디스크 회전동안 바이오 디스크내의 유도 코일에 전자유도에 의해 유도 전류가 흘러 상기 바이오 디스크내의 고휘도 LED가 점멸하며, 이때 바이오 디스크의 회전 주기에 동기되어 상기 고휘도 LED점멸 하므로 상기 이미지센서는 정지된 바이오 디스크의 이미지를 촬영할 수 있다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 측면 발광 섬유는 상기 레이저 빔 송신 장치에서 제공되는 레이저 빔에 의해 발광하는 것을 특징으로 한다.

바이오 디스크 회전동안 바이오 디스크내의 측면 발광 섬유는 레이저 빔 송신장치의 레이저 빔을 만날때마나 발광하므로 회전속도에 동기되어 점멸하게된다. 따라서, 이미지센서는 정지된 바이오 디스크의 이미지를 촬영할수 있다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 광 검출 신호는 바이오 디스크와 포토커플러(photo coupler)을 이용한 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 광 검출 신호 방법은 반사식과 투과식이 있다.

투과식의 경우, 바이오 디스크상의 기준 구멍(reference hole) 과 포토 커플러에 의해 바이오 디스크 회전동안 포토커플러가 상기 기준 구멍을 만날 때 마다, 기준 트리거(trigger) 신호를 발생되고 이를 상기 중앙제어 장치에 제공 한다.

반사식의 경우, 바이오 디스크상의 기준 반사판(reference reflector) 과 포토 커플러에 의해 바이오 디스크 회전동안 포토커플러가 상기 기준 반사판을 만날 때 마다, 기준 트리거(trigger) 신호를 발생되고 이를 상기 중앙 제어 장치에 제공 한다. 포토 커플러는 광 송신부와 광 수신부로 구성되는 데 상기 레이저 빔 송수신장치에 의해 대체될수 있다.

상기 중앙 제어 장치는 상기 기준트리거 신호와 동기되어 상기 스토로브 스코프의 광원을 점멸시키고 이에 의해 상기 이미지 센서는 바이오 디스크의 회전동안 바이오 디스크의 정지 이미지(still image)을 얻을 수 있다.

발명의 스토로브 박막 화학 분석장치에 있어서, 바람직하게는 상기 스토로브 스코프는 상기 기준 트리거 신호에 동기되어 온오프되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스토로브 박막분석장치에 있어서, 바람직하게는 상기 슬라이더는 상기 이미지 센서를 더 탑재하는 것을 특징으로 한다. 상기 슬라이더의 이동에 의해 상기 이미지 센서는 이동 가능하다.

본 발명에 있어서, 상기 슬라이더는 슬라이드(Slide) 모터와의 기어연결 수단에 의해 상기 바이오 디스크의 중심으로부터 바이오 디스크 외곽 방향 또는 바이오 디스크의 외곽으로부터 바이오 디스크 중심방향으로 가역적 방사방향 이동이 이루어지 것이 선호된다.

본 발명의 스트로보 박막화학 분석장치에 있어서, 바람직하게는 상기 슬라이더는 스트로브 스코프 혹은 스트로보 스코프의 광원을 더 탑재하는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기 바이오 디스크상의 2차원적 위치를 원중심에서의 거리

과 각도

로 표시하기로 하자. 즉, 좌표

에 의해 바이오 디스크상의 한 위치를 나타낼수 있다. 본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 각도

는 상기 기준 트리거 신호의 발생위치를 영도(zero degree)로 시작하여 계산하는 것이 선호된다.

본 발명에서, 바람직하게는 상기 이미지 센서는 바이오 디스크상의 관찰 대상을 촬영하기 전에 관찰 대상의 해당 위치

로의 이동키 위해 "방사방향 탐색" 과 "방위각 방향(azimuthal) 탐색"을 먼저 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 관찰 대상은 상기 챔버, 분석사이트, 생화학 반응 챔버, 유로, 밸브 중 선택된 어느하나 이상이 될수 있으며, 상기 바이오 및 화학공정 진행에 따라 관찰대상의 위치

가 변한다.

이하, 관찰대상의 위치를

라 가정하자.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 슬라이더에 이미지센서를 탑재하여 방사방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 한다. 이경우, 상기 관찰대상의 탐색을 위해 방사방향 탐색과 방위각 방향 탐색이 필요하며, 다음과 같은 2가지 방법에 의해 이루어 진다.

첫번째 방법: "방사방향 탐색"은 바이오 디스크 중심에서 거리

에 해당하는 위치로 상기 슬라이더을 이동함에 의해 이루어 진다. (2)이후, 반경

상에서 각도

"방위각 방향(azimuthal) 탐색" 과정이 필요하다. 방위각 방향 대상탐색은 스트로보 스코프의 동작에 의해 얻어진 반경

이미지 센서중 관찰대상에 해당하는 이미지 센서로부터 얻어진 세그먼트 이미지(segment image)로부터 이하, 세그먼트 이미지란, 해당 반경

~

에서의 전체 방위각(

)의 이미지를 말한다. 여기서

은 탐색하고자하는 반경 폭(width)을 나타낸다.

두번째 방법:

상기 "방사방향 탐색" 과 "방위각 방향 탐색은 상기 이미지센서를 방사방향으로 일정간격으로 이동시키면서 스트로보 스코프의 동작에 의해 각각 의 반경에서의 세그먼트 이미지를 순차적으로 얻는다.

이후, 상기 각각의 반경상에 얻어진 복수개의 세그먼트 이미지를 연결 조립하여 전체 바이오 디스크 이미지를 얻고 이로부터 관찰대상을 직접 탐색함으로서 이루어 지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면은, 바람직하게는 상기 이미지센서를 방사방향으로 일정간격으로 복수개 설치하는 것을 특징으로 한다. 이 경우 "방사방향 탐색" 과 "방위각 방향 탐색은 다음의 방법으로 이루어 질수 있으며 방사방향 탐색을 위해 이미지센서를 이동시킬 필요가 없는 장점이 있다.

이러한 경우, "방사방향 탐색" 과 "방위각 방향 탐색"은 스트로보 스코프의 동작에 의해 복수개의 이미지 센서로부터의 얻어진 세그먼트 이미지(segment image)를 연결 조립하여 전체 바이오 디스크 이미지를 얻고 이로부터 관찰대상을 직접 탐색함으로서 이루어 지든가 복수개의 이미지 센서중 관찰대상에 해당하는 이미지 센서로부터 얻어진 세그먼트 이미지(segment image)로부터 관찰대상을 직접 탐색함으로서 이루어 진다.

본 발명의 다른 측면은, 바람직하게는 상기 중앙 제어 장치는 관찰대상의 촬영동안에는 스토로브 스코프의 온오프(onoff) 스위칭 속도를 일정값으로 설정하고 스트로브 매칭(strobe matching)판단 수단을 더 구비하여 바이오 디스크의 회전속도을 조절하는 것을 특징으로 한다. 이 경우는 스트로브 스코프의 광원을 일정한 시간 간격으로 온오프하고 대신, 바이오 디스크의 회전속도를 가변하면서 스트로빙 동작을 제어하는 방법이다.

상기 스트로브 매칭(strobe matching)판단 수단이란, 바이오 디스크의 회전속도와 스트로브 스코프의 온오프 스위칭 속도가 동기가 잘 맞는지 판단하기 위한 수단이다. 즉, 스트로빙이 잘 이루어 졌는지 잘 안 이루어 졌는지를 판단하기 위한 수단이다. 만약 스트로빙이 잘 이루어 졌다면 상기 이미지 센서로부터 입력된 이미지는 바이오 디스크의 회전은 정지되어 보일것이다.

본 발명에 있어서, 상기 스트로브 매칭 판단수단은 바이오 디스크의 회전속도와 스트로브 스코프의 온오프 스위칭 속도를 비교하여 그 속도차에 해당하는 량을 모터의 구동회로에 피드백(feedback)시켜 스핀들 모터의 회전속도를 제어하는 것이 선호된다.

상기 바이오 디스크의 회전속도는 상기 FG신호 혹은 홀센서(hall sensor) 신호 혹은 광검출신호의 주파수를 계측하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기 이미지 센서에 의해 얻어진 "전체 바이오 디스크 이미지" 혹은 "세그먼트 이미지"를 "촬영 이미지" 라 칭한다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 스토로브 박막화학분석장치는 탐색하고자하는 관찰대상의 템플릿 이미지(template image)를 저장키 위한 저장 장치를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기의 직접탐색은 템플릿 이미지와 이미지센서에 의해 얻어진 "촬영 이미지" 간의 유사도(similarity) 측정에 의해 얻어지는 것이 선호된다.

본 발명에 있어서, 상기 유사도 측정은 correlation에 의한 것이 선호되며, 이는 주파주영역(Frequency Domain) 또는 공간영역(Spatial Domain) 에서 이루어 질수 있으며, 이는 문헌"Fundamental of Digital Signal Processing using MATLAB", Robert J.S and Sandra L.H, ISBN:0-534-39150-8, pp 288" "Digital Image Processing 2nd edition", Rafael C.Gonzalez and Richard E.Woods, ISBN: 0-13-094650-8, Prentice Hall, 2002, pp.701-704; "Fast normalized cross-correlation, in Proceedings of Vision Interface", J. P. Lewis, 1995, pp.120123 에 잘 예시된다.

본 발명에서는, 바람직하게는 상기 correlation은 "Normalized Cross Correlation(NCC)" 이 선호된다.

이하, "Normalized Cross Correlation"에 의해 얻어진 계수를 "NCC coefficient"라 칭하며, 이를

로 표기하자.

주지하는바"NCC coefficient

" 는

범위내의 값을 값는다.

"NCC coefficient

"가 "1"에 가까울수록 템플릿 이미지와 촬영 이미지가 서로 유사하다는 것을 의미한다.

일반적으로, 유사도의 판정기준으로 컷오프(cutoff)값을 미리 설정하여, NCC coefficient

가 컷오프값 이상이 되면 유사하다고 판정한다.

상기의 NCC을 이용한 직접탐색은 촬영 이미지 상에서 템플릿 이미지를 공간 이동시켜 가면서 NCC coefficient

을 계산하여 그 값이 컷오프값 이상되는 위치를 발견함으로서 이루어 진다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 스트로브 매칭 판단수단은 바로 전(예: 1초전)에 얻어진 촬영이미지 와 현재의 촬영 이미지 간의 NCC coefficient

을 계산 의하며, 그 NCC coefficient

값을 기준으로 모터의 구동회로에 피드백(feedback)시켜 스핀들 모터의 회전속도를 제어하는 것이 선호된다. 즉, 만약 스토로빙이 잘이루어졌다면, 바로 전(예: 1초전)에 얻어진 촬영이미지 와 현재의 촬영 이미지 간의 NCC coefficient

값은 1에 가까운 값을 가질것이다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 바이오 디스크상에는 방위각 기준을 표시하는 한 개 이상의 방위각 기준선(azimuthal reference line)을 더 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 바이오 디스크는 상기 챔버, 유로, 분석사이트 및 생화학 반응 챔버의 형상을 따르는 테두리 선(line)을 더 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 테두리 선은 상기 측광 광섬유를 바이오 디스크내에 집적화시킴에 의해 이루어지는 것이 선호된다.

이렇게 함으로 상기 챔버, 유로, 분석사이트 및 생화학 반응 챔버가 촬영 이미지상에서 배경(background) 대비 더 큰 콘트라스트(contrast)를 갖게되므로 더 명확히 보여진다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 바이오 디스크상의 시약 챔버 내지 상기 시약챔버에 해당 하는 템프릿 이미지상에 정상적(표준적)으로 채워져야할 유체의 표준량을 표시하는 표준 유량 기준라인을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스트로보 박막 화학분석장치에 있어서, 바람직하게는 상기 바이오 디스크상의 공정 챔버 내지 상기 공정챔버에 해당하는 템프릿 이미지상에 상기 공정 진행중 정상 동작시 채워져야할 유체의 표준량을 표시하는 표준 유량 기준 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 바이오 디스크상의 분석사이트 내지 템프릿 이미지의 분석사이트는 표지자들의 위치를 알려주는 마커 위치 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 스트로브 매칭 판단수단은 촬영 이미지와 템플릿 이미지간의 유사도를 구하여, 유사도에 반비례하는 량을 모터의 구동회로에 피드백(feedback)시켜 스핀들 모터의 회전속도를 제어하는 것이 선호된다.

즉, 스트로빙이 잘 이루어 진 경우, 회전중인 바이오 디스크는 정지되어 보일것이고, 따라서 특정부위의 템프릿 이미지와 유사도를 측정한 경우, 유사도 크게 나올것이다.

본 발명의 스트로보 박막 화학분석장치에 있어서, 바람직하게는 상기 이미지 센서는 회전중에 프렙 챔버에 저장된 혈액의 원심분리 진행 속도 및 과정을 실시간 관찰하는 것을 특징으로 한다.

질병 분석에 있어서, 혈액(blood)로부터 혈장(plasma) 내지는 혈청(serum) 추출이 중요하며, 일반적으로 분자량의 차에 의한 원심분리방법을 사용하여 추출하는 것이 널리 알려져 있다. 상기 혈장(plasma) 내지는 혈청(serum)은 원심분리하여 얻은 담황색(pale straw colour)의 액체를 상층액을 말한다

혈액은 크게 액체성분과 유형성분으로 나눌 수 있으며, 이중 유형성분에는 적혈구와 백혈구, 혈소판이 포함된다. 혈구란 이 적혈구와 백혈구를 합해서 말한다.나머지 액체성분을 혈장 혹은 혈청이다.본 발명의 스트로보 박막 화학 분석장치에 있어서, 또 다른 측면은 상기 이미지 센서는 회전중에 프렙 챔버에 저장된 혈액의 원심분리 진행 속도 및 과정를 스트로보 스코프의 동작에 의해 실시간 관찰하여 혈액의 점도(viscosity) 혹은 혈압 혹은 고지혈증 정도 혹은 콜레스테롤 함량 혹은 지방 함량 혹은 비만정도 혹은 심근 경색 가능성 혹은 심장 질환(heart disease) 혹은 혈관질환(vascular disease) 가능성 혹은 혈전(thrombus) 량 추정치을 계측하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스트로보 박막 화학 분석장치에 있어서, 상기 이미지 센서는 회전중에 스트로보 스코프의 동작에 의해 시료 챔버에 저장된 시료의 원심분리 진행 속도를 실시간 관찰하여, 원심력 방향으로 형성된 분자량 차에 따른 층(layer)을 두께, 층의 색깔, 광 투과도등 계측하여 이들 정보를 상기 중앙 제어 장치에 제공함으로서 식재료 종류를 분석하는 것을 특징으로 한다. 식재료 종류, 예를 들면 국류, 고기류, 생선류등 에 따라 분자량 차이로 인해, 원심분리동안 원심력 방향으로 형성된 분자량으로 구분되는 층(layer), 층의 색깔, 층의 광 투과도가 다르다.

본 발명의 스트로보 박막 화학 분석장치에 있어서, 바람직하게는 상기 중앙 제어 장치는 식재료의 종류를 분석을 통해 시료(식재료)의 진위여부를 파악하는 것을 특징으로 한다. 시료(식재료)의 진위여부 판별을 위해 상기 식재료 별로, 층(layer)을 두께, 층의 색깔, 광 투과도의 정보가 상기 저장장치에 저장된다.

바이오 디스크에 의한 식품위생검사는 시료 챔버에 로딩된 시료의 진위여부가 검사결과의 신뢰도에 절대적 영향을 미친다. 따라서 바이오 디스크에 올바른 시료가 로딩되었는지에 대한 진위파악이 중요하다.

본 발명의 스트로보 박막 화학 분석장치에 있어서, 바람직하게는 상기 원심분리 진행 속도는 스트로보 스코프의 동작에 의해 혈액으로부터 혈청(혈장)이 증가 속도를 이미지 센서에 의해 실시간 계측하는 것에 의해 이루어지는 것이 선호된다.

원심분리 진행 속도가 빠를수록, 혈액중 담황색의 혈청(혈장)이 차지하는 비율이 빠르게 증가한다.

본 발명의 스트로보 박막 화학 분석장치의 다른 측면은 상기 원심분리 진행 속도는 바이오 디스크의 회전속도를 저속에서 고속으로 일정간격으로 증가시켜 가면서 혈청의 증가 속도를 스트로보 스코프의 동작에 의해 실시간 계측하는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스트로보 박막 화학 분석장치의 다른 측면은 상기 원심분리 진행 속도는 상기 바이오 디스크의 회전 과 정지를 반복하면서 혈청의 증감(increase and decrease) 속도를 스트로보 스코프의 동작에 의해 계측하는 것을 특징으로 한다. 바이오 디스크 정지시 분리된 혈청과 혈병은 다시 확산에 의해 혼입된다.

이때 혈청과 혈병의 혼입속도를 계측에 의해 혈액의 점도를 계측할수 있다.

본 발명의 스트로보 박막 화학 분석장치에 있어서, 상기 이미지 센서는 상기 다공성 멤브레인 상에서의 시료의 확산속도를 측정하여 정량분석의 반응 결과값에 확산속도를 반영하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스트로보 박막 화학 분석장치에 있어서, 상기 이미지 센서는 상기 다공성 멤브레인 상에서의 시료의 탈수 동작시, 스트로보 스코프 동작에 의해 건조 및 탈수 속도를 측정하여 정량분석의 반응 결과값에 건조 및 탈수 속도를 반영하는 것을 특징으로 한다.

상기 건조 및 탈수는 바이오 디스크의 원심력에 의해, 다공성 멤브레인 상에 남아 있는 찌꺼기를 제거하는 과정으로 원심력에 의해 상기 트레쉬 챔버에 모이게 된다.

본 발명의 스트로보 박막분석장치에 있어서, 상기 이미지 센서는 생화학 반응 챔버내에서의 시료의 반응 속도를 측정하여 정량분석의 반응 결과값에 반응 속도를 반영하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스트로보 박막분석장치에 있어서, 상기 이미지 센서는 스트로보 동작에 의해 바이오 디스크 회전동안 생화학 반응 챔버내에서의 시료의 반응 속도를 측정하여 정량분석의 반응 결과값에 반응 속도를 반영하는 것을 특징으로 한다.

상기 분석사이트 내지 생화학 반응 챔버는 색도 분석법(color-metric assays)에 의해 반응결과가 나타나는 것을 특징으로 하며, 색깔의 변화 속도를 계측함으로서 반응속도를 계측할수 잇다.

본 발명의 스트로보 박막 화학 분석장치에 있어서, 상기 이미지 센서는 스트로보 스코프의 동작에 의해 프렙챔버에 로딩된 검체량을 측정하여 반응 결과에 검체량에 대한 영향을 반영하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 검체는 상기의 바이오 물질이 선호된다.

본 발명의 스트로보 박막 화학 분석장치에 있어서, 바람직하게는 상기 이미지 센서는 스트로보 스코프의 동작에 의해 프렙챔버에 로딩된 혈액 량과 혈액을 희석키 위한 희석용액의 량을 계측하여 반응 결과에 이를 반영하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 박막분석장치에 있어서, 바람직하게는 상기 이미지 센서는 프렙챔버된 로딩된 검체량과 추출용액의 량을 계측하여 반응 결과에 이를 반영하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 박막분석장치에 있어서, 바람직하게는 상기 이미지 센서는 스트로보 동작에 의해 바이오 디스크 회전중 혼합 챔버에 있어서 액체의 혼합여부를 색도 분석법(color metric assay)에 의해 관찰하는 것을 특징으로 한다.

두 액체간에 혼합되는 경우, 새로운 색깔을 띠게되는데, 이경우 액체의 혼합여부를 색도 분석법에 의해 관찰한다. 색도 분석법에 의해 정해진 정도의 이상의 액체의 혼합이 이루어질때까지 혼합동작을 지속한다.

본 발명의 박막분석장치에 있어서, 상기 이미지 센서는 스트로보 스코프의 동작에 의해 유로의 유체이동여부 및 이동 속도를 판단하여 밸브 개폐여부를 관찰하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 이미지 센서는 스트로보 스코프의 동작에 의해, 친수성 채널을 통한 유체의 이동 여부 및 유체의 이동 속도를 관찰할수 있다. 상기 친수성 채널은 유로 표면을 친수성 물질에 의해 코팅된 채널이 선호된다.

상기 친수성 유체이동은 친수성 유체이동이 일어날수 있는 바이오 디스크의 최소 회전 속도 동안 스트로보 스코프의 동작에 의해 친수성 유체이동 여부를 확인하는 것이 선호된다.

본 발명에서, 상기 최소 회전 속도는 0.1 rps(rotation per second)내지 2rps가 선호 된다.

본 발명의 박막분석장치에 있어서, 상기 이미지 센서는 스트로보 스코프의 동작에 의해 밸브를 사이에 둔 이웃챔버간의 액체 이동량을 관찰하여 밸브 개폐여부 내지 액체 누수(leakage)여부를 실시간 관찰하는 것을 특징으로 한다.

액체 누수가 난 경우, 사용중인 바이오 디스크의 불량을 사용자에게 통지할수 있다.

밸브개방동작후, 상기 중앙 제어 장치는 이미지센서에 의해 밸브 개폐여부를 실시간 확인하여 밸브가 개방되지 않은 경우, 펌핑유체 이동에 의해 밸브의 개방을 재차 유도 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스트로보 박막 화학 분석장치에 있어서, 상기 이미지 센서는 스트로보 스코프의 동작에 의해 바이오 디스크상의 바코드(barcode)을 판독하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스트로보 박막화학 분석장치에 있어서, 상기 이미지 센서는 바이오 디스크상의 바코드(barcode)을 판독하여 바이오 디스크의 진품여부을 인증하거나, 해당 바코드의 데이터 및 사용자의 정보(IP 주소, 위치, 전화번호, e_mail 주소, 업체명, 혹은 스트로보 박막분석장치의 시리얼 번호 등)를 인터넷에 의해 원격 전송하여 서버로부터 바이오 디스크의 진품여부 및 제품 식별 정보를 통보받는것을 특징으로 한다.

본 발명의 스트로보 박막화학 분석장치에 있어서, 상기 이미지 센서는 스트로보 스코프의 동작에 의해 바이오 디스크의 동작을 실시간 촬영하여 인터넷에 의해 원격 전송하여 중앙 서버 내지 의사에게 바이오 디스크 이미지를 실시간 원격 전송하는 것을 특징으로 한다.

바이오 디스크가 진품이 아닌 경우 상기 바코드가 서버에 등록되어 있지 않으므로, 중앙 서버로 부터 제품 식별정보를 받을수 없으며, 이경우 상기 스트로보 박막 화학분석장치는 바이오 디스크를 구동할 수 없게 된다.

바이오 디스크가 진품인 경우 상기 바코드가 중앙 서버에 등록되어 있고, 중앙 서버로 부터 제품 식별정보를 받게 되면 제품식별 정보에 해당되는 구동 소프트웨어에 따라 상기 스트로보 박막화학분석장치는 바이오 디스크를 구동하게 된다. 만약 상기 제품식별 정보에 해당되는 구동 소프트웨어가 설치되어 있지 않은 경우, 중앙 서버로 부터 인터넷을 통해 구동 소프트웨어를 다운로드받게 된다.

상기 바이오 디스크는 특정 챔버의 온도 측정 기능 또는 분석 사이트 판독 기능 또는 생화학 반응 챔버 판독 기능을 갖는 RF IC를 포함할 수 있다.

상기 RF IC의 온도 측정 기능 또는 분석 사이트 판독 기능 또는 생화학 반응 챔버 판독 기능에 의해 얻어진 정보는 상기 중앙 제어 장치에 전송된다.

상기 중앙 제어 장치는 PCR 섬머 사이클(thermo cycle)에 의해 DNA 증폭을 하거나 반응 온도 제어를 하기 위해 바이오 디스크의 특정 챔버를 가열시키는 한편 상기 RF IC에 의해 측정된 온도를 기준으로 하여 원하는 온도까지 특정 챔버를 가열시키기 위해 상기 레이저 빔 송신 장치를 온(ON) 시키거나 가열된 상기 특정 챔버의 온도를 바람에 의해 냉각 시키기 위해 바이오 디스크를 회전시키는 한편 상기 RF IC에 의해 측정된 온도를 기준으로 하여 원하는 온도까지 특정 챔버를 냉각시키기 위해 상기 바이오 디스크를 더 회전시키는 것이 선호된다.

본 발명의 스트로보 박막 화학 분석장치에 있어서, 상기 중앙 제어 장치는 스트로보 스코프의 동작에 의해 상기 공정 별로 촬영된 이미지 정보 내지 반응 결과를 상기 저장 장치 혹은 RF IC에 저장하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스트로보 박막 화학 분석장치에 있어서, 바람직하게는 상기 저장 장치 혹은 RF IC는 공정진행별 이력사항 및 반응결과를 더 보관하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스트로보 박막 화학 분석장치에 있어서, 상기 중앙 제어 장치는 상기 저장 장치 혹은 RF IC에 저장된 정보를 독출하여 원격으로 서버에 전송하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스트로보 박막 화학 분석장치에 있어서, 상기 중앙 제어 장치는 스트로보 스코프의 동작에 의해 얻어진 이미지 정보에 의해 공정진행상에 문제가 발생한 것이 인지된 경우, 사용자에게 이를 통지 하거나 시정을 명령하는 것을 특징으로 한다.

상기 공정 진행상의 문제는 밸브 개방동작 명령후 밸브가 개방이 안되었거나, 액체 누수가 발생하였거나, 상기 바이오 디스크상의 시약 챔버 및 공정 챔버에 표준 유량 기준라인 보다 훨씬 적게 유량이 채워져있거나 원심분리가 잘 안 이루어 졌거나 프렙 챔버에 샘플(혈액 혹은 검체)량이 모자란 경우나 시료(식재료)가 가짜인 경우에 발생한다.

본 발명의 스트로보 박막 화학 분석장치에 있어서, 상기 중앙 제어 장치는 공정진행에 문제가 발생한 경우, 사용자에게 이를 통지 하거나 시정을 명령하고 이에 대한 이력을 상기 저장 장치 혹은 RF IC에 저장하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스트로보 박막 화학 분석장치에, 상기 중앙 제어 장치는 프렙 챔버에 샘플(혈액 혹은 검체)량이 모자란 경우, 사용자에게 검체를 더 프렙챔버에 로딩(loading)할것을 명령하고 바이오 디스크를 박막화학분석장치로부터 자동 추출하는 것을 특징으로 한다.

상기 RF IC에는 잔류 농약 검사 또는 잔류 항생제 검사에 관한 정보, 검사 일자, 검사 결과, 유효 기간, 대상의 생산 지역, 생산 이력, 유통 이력, 생산 농가의 연락처, 가격 또는 유기농 여부에 관한 정보가 저장될 수 있다.

상기 스트로보 박막 화학 분석 장치는 상기 하나 이상의 생화학 챔버들의 생화학 반응 결과를 검출하기 위한 분광광도계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 바이오디스크 바이오 디스크 밸브 개폐수단 세그먼트 이미지를 촬영하거나 바코드를 촬영하거나 분석사이트를 판독키 위한 이미지 센서 상기 바이오 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터(motor); 상기 바이오 디스크 회전중 상기 이미지 센서에 정지 영상을 제공키 위한 스트로보 스코프 및 상기 각부를 제어하기 위한 중앙 제어 장치를 구비한 스트로보 박막 화학 분석 장치를 이용한 분석 방법에 있어서, 상기 바이오 디스크의 회전 및 정지중 발생되는 바이오 및 화학 공정을 스트로보 스코프 동작 의해 실시간으로 관찰하는 단계를 포함하는 분석 방법을 제공한다.

상기 분석 방법은 상기 바이오 디스크를 고속 회전시켜 원심력에 의해 검체로부터 시료를 분리되는 과정을 관찰하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 분석 방법은 상기 프렙챔버의 검체 주입상태를 관찰하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 분석 방법은 상기 프렙챔버의 원심분리 동안 원심분리 진행 속도를 관찰하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 분석 방법은 상기 분석사이트 내지 생화학 챔버의 확산속도 혹은 반응속도를 관찰하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 분석 방법은 상기 분석사이트 내지 생화학 챔버의 확산속도 혹은 반응속도를 관찰하여 반응결과에 이에 대한 영향을 반영하는 파라미터 보상 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 분석 방법은 원심분리 진행 속도를 계측하여 혈액의 점도(viscosity)를 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 분석 방법은 상기 혈액의 점도(viscosity)를 분석하고 이를 측정 시간으로 이력관리하여 환자에게 관련 의료 정보를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 측정 시간으로 이력관리하여 환자에게 관련 의료 정보를 제공하는 단계는 시간 대 혈액의 점도(viscosity)를 그라프 형태로 표시하는 것이 선호된다.

상기 분석 방법은 상기 바코드를 판독하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 분석 방법은 상기 세그멘트 이미지에서 관찰대상을 직접 탐색하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 분석 방법은 상기 복수개의 세그멘트 이미지를 연결 조립하여 전체 바이오 디tm크 이미지를 만드는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 분석 방법은 상기 전체 바이오 디스크 이미지에서 관찰대상을 직접 탐색하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 분석 방법은 상기 챔버 내의 액체를 혼합상태를 관찰하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 분석 사이트 내지 생화학 반응 챔버의 반응 결과을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 생화학 반응 챔버의 반응결과를 검출 하는 단계는 생화학 반응 챔버의 해당 거리

에 대해 방사 방향 대상 탐색 이후, 바이오 디스크 회전 동안 스트로보 스코프의 동작에 의해 해당 세그먼트 이미지을 얻고, 이 세그먼트 이미지로부터 생화학 반응 챔버들에 대한 개별 공간 어드레싱(space addrsssing)을 통해 각 생화학 반응 챔버내의 시료의 반응강도를 색도 분석법(color metric assay)에 의해 연속 계측하는 과정을 포함할수 있다.

상기 연속 계측은 원주형으로 복수개의 생화학 챔버가 이웃하여 배치된 경우 유리하다. 이경우 상기 방위각 기준선(azimuthal reference line) 표시를 참고 기준으로 하여 생화학 반응 챔버들의 개별 공간 어드레싱(space addrsssing)이 가능하다.

상기 생화학 반응 챔버내의 시료의 반응강도를 실시간으로 연속 계측함에 의해 생화학 반응속도를 관찰할수 있다.

상기 분석 방법은 상기 분석사이트 내지 생화학 반응 챔버에 대한 판독 결과를 바이오 디스크내에 집적화된RF IC에 무선 송출하여 기록하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 분석 방법은 세정 용액을 첨가하여 상기 분석 사이트를 세정하는 단계 를 더 포함할 수 있다.

상기 세정 단계는, 상기 분석 사이트를 디스크 회전에 의해 건조 및 탈수시키는 건조 단계를 더 포함할 수 있다. 건조 및 탈수 과정에서 생긴 찌거기는 원심력에 의해 트레쉬 챔버에 모이게 된다.

상기 세정단계는 스트로보 스크프 동작에 의해 바이오 디스크 회전동안 상기 이미지 센서에 의해 분석사이트의 백그라운드 노이즈(background noise)를 유무를 관찰함으로서 있어, 추가 세정의 필요성을 판단하는 세정 판단 단계를 더 포함할 수 있다. 추가 세정이 필요한 경우, 세정액을 상기 분석사이트에 재 투입하여 세정하고 바이오 디스크 회전에 의해 건조 및 탈수시키는 과정을 반복하게 된다.

상기 백그라운드 노이즈 유무는 상기 기준 라인(reference line)에 대비하여 백그라운드의 노이즈 비(ratio)를 계산하여 판단할수 있다.

상기 분석 방법은 상기 분석 사이트의 반응 결과를 정성 또는 정량 분석하는 단계 RF IC에 저장된 반응결과를 독출하는 단계 상기 분석에 따른 진단 결과를 컴퓨터 모니터 상에 표시하는 단계 상기 분석에 따른 진단 결과 또는 문진표를 인터넷 망을 통해 접속되어 있는 의사에게 원격 전송하는 단계 및 상기 의사로부터 처방을 받는 단계 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 스트로보 박막 화학 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법은 유체 내 소량의 물질을 진단 및 탐지하기 위한 랩온어칩(Lab On a Chip), 단백질 칩 및 DNA 칩 같은 바이오 칩이 집적화된 랩온어 디스크(Lab on a Disc) 내지 바이오 디스크(Bio Disc)와 같은 회전형 박막분석 장치의 실시간 분석에 적합하다. 특히, 발명의 스트로보 박막 화학 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법은 스트로브 스코프에 의해 바이오 디스크를 회전중에 실시간으로 관찰함으로서 온도 와 습도 같은 주변 환경 과 바이오 디스크의 제조 조건에 따른 공정(process)품질의 편차를 보상할수 있어 바이오 디스크에 대한 신뢰도를 크게 향상시킬수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 디스크, 및 이를 구동 및 제어하기 위한 스트로보 박막 화학 분석장치의 단면도를 도시한다.
도 2는 도 1의 BOPM, 밸브 개폐 수단이 설치 배치된 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이더(slider)의 상부도이다.
도 3은 도 1의 바이오 디스크를 구동 및 제어하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 스트로보 박막 화학 분석 장치의 측면도를 도시한다.
도 4는 회전각 위치 신호 내지 기준 트리거 신호를 얻기 위해 반사막에 의한 반사식 광 검출 신호 방법과 투과 홀에 의한 투과식 광 검출 신호 방법 의 일실시예를 보인다.
도 5는 스트로보 스코프의 광원을 바이오 디스크내에 집적화된 고휘도 LED을 사용한 다른 일 실시예이다.
도 6은 측면 발광 섬유가 바이오 디스크상에 매몰되어 상기 레이저 빔 송신 장치에서 제공되는 레이저 빔에 의해 발광함으로서 스트로보 스코프 광원을 제공하는 또 다른 실시예를 보인다.
도7은 바이오 디스크(100)의 일실시예를 나타내고,
도8은 도7에 도시된 바이오 디스크를 4개의 세그먼트 이미지로 분할한 일실시예를 보이고,
도 9는 이들 4개의 세그먼트 이미지를 연결 조립한 전체 바이오 디스크 이미지를 보인다.
도 10은 상기 바이오 디스크상의 챔버들의 테두리를 따르는 테두리 선을 표시한 일실시예를 보인다.
도 11은 상기 바이오 디스크상의 챔버 내지 상기 챔버에 해당 하는 템프릿 이미지상에 정상적(표준적)으로 채워져야할 액체의 표준량을 표시하는 표준 유량 기준라인 표시한 일실시예를 보인다.
도 12는 상기 다공성 멤브레인에 한쪽 말단에 콘쥬게이트 패드, 샘플 패드가 중첩하여 직렬 연결되고, 다른 말단에는 흡수 패드가 직렬 연결된, 스트립의 일실시예로 보인다.
도 13은 상기 이미지 센서에 의해 바이오 디스크의 회전중 스트로보 스코프 동작에 의해 프렙 챔버에 저장된 혈액의 원심분리 진행 속도 및 과정을 실시간 관찰하는 일 실시예를 보인다.
도 14는 원주형으로 복수개의 생화학 챔버들이 이웃하여 배치된 경우의 일실시예를 보인다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 디스크, 및 이를 구동 및 제어하기 위한 스트로보 박막 화학 분석장치의 단면도를 도시한다.

도 1을 참조하면, 상기 바이오 디스크(100)는 통상적인 CD-ROM 및 DVD 등의 디스크 장치와 같은 박막 속에 랩온어칩의 제반 공정이 집적화되어 있다.

구체적으로, 도 1은 분석에 필요한 각종 버퍼 용액을 저장하고, 다양한 화학 공정을 수행하기 위한 챔버(chamber), 챔버간에 유체들을 이동시키기 위한 유로, 이들 유로를 연결하는 유공(미 도시)을 개폐 제어하기 위한 밸브(70a,70b,70c,70d,70e,70f,70g)들이 박막 디스크내에 집적화된 바이오 디스크(100); 및 이를 제어 및 구동하기 위한 스트로보 박막 화학 분석장치(100a)의 일 실시예이다. 도면 부호 170은 디스크 공극을 나타낸다. 도면 부호 91은 상기 바이오 디스크의 제품 ID, 유효 기간, 분석 및 진단할 수 있는 질병의 종류 등에 관한 정보가 포함될 수 있는 바코드 이다. 상기 이미지 센서는 바이오 디스크 회전 동안 스트로보 스코프의 동작에 의해 바이오 디스크상의 바코드(barcode)을 판독하는 것을 특징으로 한다. 상기 바이오 디스크는 검체로부터 시료를 준비하기 위한 프렙 챔버(preparation chamber)(130); 상기 시료를 증폭하거나 상기 프렙 챔버에서 얻어진 시료를 일시 저장하거나, 상기 시료를 희석시키기 위한 희석 용액(dilution buffer) 또는 상기 시료 내의 표적 물질과 결합하는 라벨(label)를 저장하고 있는 버퍼 챔버(131); 상기 시료와 생물학적 또는 생화학적 반응을 수행하거나 시료와 특이적 결합반응을 하는 포획 프로브(capture probe)가 고정화되어 있는 분석 사이트 내지 생화학 반응 챔버(132); 분석에 필요한 효소 또는 버퍼 용액을 저장하는 시료 챔버(140,141,142); 세정 공정에 의해 생성된 찌거기들을 모으기 위한 트레쉬 챔버(trash chamber)(133); 및 세정 공정에 필요한 세정 용액을 저장하기 위한 세정 챔버(143) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 도면 부호 119는 상기 생화학 챔버들의 생화학 반응 결과를 검출하기 위한 분광 광도계이다. 도면 부호 130, 131, 132 및 133은 공정 챔버에 해당하고 도면 부호 140, 141, 142 및 143은 시약 챔버로, 상기 시약 챔버는 상기 증폭 공정에 필요한 폴리머라아제 및 프라이머를 비롯한 각종 효소(enzyme)들을 포함하는 버퍼용액, 혼성화 공정에 필요한 각종 효소 또는 상기 세정 공정에 필요한 세정 용액 등을 보관한다. 도면 부호 211은 상기 밸브(70a 내지 70g)을 개폐하기 위한 이동 가능한 밸브 개폐수단(5a)을 탑재한 슬라이더(slider)로 슬라이드(slide) 모터(109)와 연결되어 구동제어 된다.

상기 각각의 공정(프렙 공정, 증폭 공정, 혼성화 공정 및 세정 공정)의 시작 시점과 종료 시점에서의 밸브의 개폐 제어는 상기 슬라이더(slider)(211)상에 설치된 밸브 개폐수단(5a)을 해당 밸브의 유공 중심으로 이동함으로써 이루어진다.

도면 부호 103a는 통상의 광학 디스크(CD 또는 DVD)의 재생을 위한 광 픽업장치이고, 도면 부호 103b는 상기 분석 사이트(132)를 정량 분석 또는 정성 분석하기 위한 분석 사이트 판독 장치로 광 투과율 측정 장치, 형광 탐지 장치, 야광(noctilucence) 탐지 장치, 이미지 센서 장치, 바이오 피트 탐지 장치, 분광 광도계(spectrometer) 또는 SPR(Surface Plasmon Resonance)일 수 있고, 광 픽업장치(103a)와 분석 사이트 판독 장치(103b)는 바이오 광 픽업모듈(BOPM)장치(103)를 구성한다.

본 발명에 따른 스트로보 박막 화학 분석 장치는 상기 밸브 에 대한 공간 어드레싱(space addressing)이 가능하도록 슬라이더 상에 탑재된 BOPM(Bio Pickup Optical Module) 장치(103)과 이것의 이동을 제어키 위한 슬라이드 모터(109)를 구비하고, BOPM 장치(103) 상에는 레이저 빔 송수신 장치 및 밸브 개폐 수단(5a)을 탑재하고, 슬라이드 모터 제어에 의해 BOPM 장치의 좌표가 이동 제어되어 상기 밸브의 개폐를 선택적, 개별적 또는 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 한다. 상기 레이저 빔 송수신 장치는 상기 광 픽업장치(103a)를 겸용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 밸브 개폐 수단은 BOPM 장치 상에 장착된 영구 자석(5a)이 선호되며, 슬라이더(slider)의 이동 제어에 따라 영구 자석(5a)이 방사 방향 이동 또는 2차원 좌표(방사(radial)방향 이동, 방위각(azimuthal) 이동) 또는 3차원 좌표(방사(radial)방향 이동, 방위각(azimuthal) 방향이동, 상하(up and down) 이동 )상으로 이동 제어되는 것을 특징으로 한다. 상기 방사 방향 이동은 슬라이드 모터의 제어에 의해 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 방위각 방향 이동은 슬라이더를 정지시킨 채 스핀들 모터의 짧은 회전 제어 내지 스텝(step) 모터의 제어 의해 디스크를 일정량 회전시킴으로써 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 스텝 모터는 디스크의 방위각 방향을 위해 스핀들(spindle motor) 모터축 상에 기어로 연결 체결되어 동작 하는 것이 바람직하다. 상기 상하 이동은 모터와 연결된 기어연결 수단에 의해 슬라이더 내지 영구 자석(5a)이 상하 이동이 제어되는 것이 바람직하다. 도면 부호 110b은 슬라이더(211) 상의 BOPM(103)에 필요한 각종 제어 신호를 연결키 위한 프렉셔블 케이블(flexible cable)로 웨이퍼 또는 하네스(wafer 또는 harness)(110a)을 통해 중앙제어장치(101)와 연결된다. 도면 부호 181은 바이오 디스크(100)을 올려놓기 위한 턴 테이블(turn table)로, 디스크의 중심 공극(170)을 통해 턴 테이블에 프런트(front) 또는 탑(top) 로딩된다. 도면 부호 102는 상기 바이오 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터이다. 도면 부호 188는 메모리 내장형 무선 RF IC 또는 전자태그(tag) 장치로 랩온어칩 공정을 위한 프로토콜, 분석 알고리즘, 판독을 위한 표준 제어 값 및 분석 사이트에 대한 위치 정보, 생물정보학(bioinformatics) 정보, 자기 진단(self diagnosis), 바이오 디스크의 분석사이트에 대한 분석 결과에 관련된 정보 중 1개 이상을 포함한다. 또한 개인 암호화 정보 및 바이오 디스크의 ID(identification)가 저장될 수 있어, 타인이 함부로 사용할 수 없도록 할 수 있다. 상기 무선 RF IC(188)는 스마트 IC 카드 형태가 바람직하다. 상기 무선 RF IC(188) 정보는 무선 송수신을 통해 중앙제어장치(101)에 제공되며, 개인 암호화 및 바이오 디스크 인증을 위해 활용된다. 도면 부호 110은 상기 무선 RF IC(188)에 전원을 공급하기 위한 무선전파 발생부 혹은 영구자석이다. 상기 무선전파 발생부에 의한 전파는 플레밍의 법칙에 따라 무선RF IC(188) 속에 내장된 유도코일을 감응시켜 충분한 양의 전기를 생산해 무선 RF IC(188)에 전원을 공급한다. 상기RF IC(188)는 온도 측정 기능을 갖고 있어 분석 사이트의 온도를 계측하여 실시간으로 중앙제어장치(101)에 무선 송신하는 것을 특징으로 한다. 상기 중앙제어 장치는 특정 챔버의 온도가 정해진 온도보다 높거나 낮으면 상기 레이저 빔 송신 장치에 의해 가열하거나 디스크를 회전시켜 냉각시킴으로서 일정한 온도를 유지할 수 있다. 본 발명에 있어서, 분석 사이트의 온도는 생화학적 활성 및 안정성을 고려한 섭씨 30~37도 사이 중 선택된 온도를 유지하는 것이 바람직하다. 또한 PCR같은 DNA증폭의 경우 해당 챔버의 온도를 썸머 사이클(thermo cycle)을 따르도록 RF IC(188)에 의해 실시간으로 측정된 온도를 기초로 레이저 빔 송신 장치에 의해 가열하거나 디스크를 회전시켜 냉각시킨다. 도면 부호 112는 바이오 디스크(100)를 촬영하기 위한 이미지 센서이고, 117은 바이오 디스크 회전 동안 광원(118)의 빛을 회전체의 회전속도에 맞추어 주기적으로 온오프하여 회전체에 비추어 정지되어 보이도록 하는 스트로보 스코프 이다. 도 2는 도 1의 BOPM(103), 밸브 개폐 수단(5a)이 설치 배치된 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이더(slider)의 상부도이다. 상기 슬라이더(slider)는 슬라이드 모터(109) 축에 연결된 웜(worm) 기어 연결부(109a,109b)에 의해 이동 제어된다. 상기 슬라이더(slider)는 슬라이드 아암(108a,108b)를 가이드(guide)로 사용하여 미끄러지듯 이동된다. 상기 슬라이드 아암(108a,108b)는 나사(110a,110b,110c,110d)을 통해 스트로보 박막 화학 분석 장치(100a)의 몸체에 체결된다. 도면 부호 110b은 플렉셔블 케이블(flexible cable)이며 웨이퍼 또는 하네스(110a)을 통해 연결된다. 도면 부호 181은 상기의 스핀들(spindle) 모터(102)에 의해 회전하는 턴 테이블이다.

도 3은 도 1의 바이오 디스크(100)를 구동 및 제어하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 스트로보 박막 화학 분석 장치(100a)의 측면도를 도시한다.

도면 부호 300는 스트로보 박막 화학 분석 장치(100a)를 지지하고 있는 몸체이다. 스트로보 박막 화학 분석 장치 밑면에는 회로 기판(140)이 상기 스트로보 박막 화학 분석 장치의 몸체(300)에 이음 체결되어 있고, 회로 기판 위에 스트로보 박막 화학 분석 장치(100a)를 제어하기 위한 중앙제어 장치(101) 템플릿 이미지를 저장하거나 촬영된 이미지 정보 내지 반응 결과 및 이력을 저장하기 위한 저장 장치(113); 및 입출력 장치(111)가 상기 회로 기판(140) 위에 배치 설계되어 있다. 상기 중앙제어 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 설계 배치된 바이오 광 픽업모듈(103)의 이동을 제어뿐만 아니라, 바이오 디스크(100)의 밸브 개폐를 제어하기 위해 밸브 개폐 수단(5a)의 위치를 이동시킨다.

본 발명에 있어서, 해당 밸브의 유공 중심에 상기 밸브 개폐 수단(5a)을 매우 가까이 근접함에 의해 자력의 상호 작용(반발력 또는 끌어 당김)에 의해 해당 밸브를 개방하는 것이 선호된다.

또한, 상기 중앙제어장치(101)는 현재 스트로보 박막 화학 분석 장치 (100a)에 로딩(loading)된 디스크가 통상의 광 디스크(예: 음악 CD, CD-R, 게임 CD, DVD 등)인지 바이오 디스크(100)인지를 판단하여, 통상의 광 디스크인 경우는 디스크로 부터 읽은 내용을 상기 광 픽업장치(103a)로부터 저장장치(113) 또는 입출력장치(111)로 전송하거나, 쓸 내용을 광 픽업 장치(103a)로 보내고, 재생/기록(Read/Write)에 필요한 각종 제어 신호들을 상기 각부에 제공하는 등의 광 디스크를 위한 통상의 동작을 하고, 바이오 디스크(100)인 경우 랩온어칩 공정 제어를 위한 각종 제어 명령신호를 상기 각부에 보낸다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 바이오 디스크의 로딩(loading) 시점에서 RF IC(188)를 통해, 상기 중앙 제어 장치(101)에 바이오 디스크(100)의 고유 ID를 무선 송신토록 함으로써 현재 스트로보 박막 화학 분석 장치(100a)에 로딩(loading)된 디스크가 바이오 디스크임을 중앙제어 장치(101)가 인식하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 BOPM 상의 분석 사이트 판독장치(103b)에 의해 얻어진 상기 분석 사이트(132)에 대한 판독 결과를 상기 슬라이더(211)에 연결된 플렉서블 케이블(110b)을 통해 중앙 제어 장치(101) 또는 저장장치(113) 또는 입출력장치(111)로 보낸다. 또는, 상기 분석 사이트에 대한 판독은 상기 회로기판(140) 위에 배치 설계된 이미지 센서(112)에 의해 얻어진 분석 사이트에 대한 이미지 정보를 중앙 제어 장치(101) 또는 저장장치(113) 또는 입출력장치(111)로 보냄으로써 이루어 질 수 있다. 도면 부호 104는 디스크 공극에 로딩된 박막 화학 분석 장치(100)의 압착 수단으로 턴테이블(181)과의 자력인력에 의해 압착하는 것으로 수직 이동과 공회전이 가능하도록 설계되는 것이 바람직하다.

도면 부호 153는 스핀들 모터(102) 회전축에 연결된 원판(152)으로 부터 광 검출 신호에 의해 회전각 위치 신호를 얻기 위한 포토커플러(photo coupler)이다. 또한 도면 부호 144는 FG 신호 혹은 홀(Hall) 센서 신호를 얻기 위한 홀 센서 또는 FG 이고, 이들 광 검출 신호, FG 신호 또는 홀(Hall) 센서 신호는 상기 중앙제어 장치(101)에 회전각 위치 신호를 얻고, 이에 동기하여 스트로브 스코프(117)의 광원(118)을 온오프함으로서, 바이오 디스크(100) 회전 동안 상기 이미지 센서(112)는 마치 정지해 있는 듯한 바이오 디스크에 대한 촬영 이미지 얻는다.

또 다른 일실시예는 바이오 디스크상의 원주상에 코팅된 적어도 1개 이상의 반사막(reflector)(98b) 또는 적어도 1개 이상의 투과 홀(hole)과, 이를 감지하기 위한 포토 커플러(99a,46)에 의해 회전각 위치 신호 내지 기준 트리거 신호를 얻을 수 있다. 도 4의 윗 그림은 회전각 위치 신호 내지 기준 트리거 신호를 얻기 위해 반사막(98b)에 의한 반사식 광 검출 신호 방법을 보이고, 아래 그림은 투과 홀에 의한 투과식 광 검출 신호 방법 의 일실시예를 보인것으로, 광 발생기(99a) 와 광 검출기(46)로 구성된다. 상기 스트로보 스코프(117)의 광원(118)은 키세논램프 혹은 전자 플래시(electronic flash, speed light) 혹은 복수개의 고휘도 LED 혹은 복수개의 레이저가 모듈 혹은 측면 발광 섬유(side light optical fiber)가 선호된다.

도 5는 상기 스트로보 스코프의 광원(117)을 바이오 디스크내에 집적화된 고휘도 LED(56)을 사용한 다른 일 실시예이다.

이 경우 상기 고 휘도 LED(56)에는 바이오 디스크 회전 동안 전자유도에 의해 전원을 공급키 위한 유도 코일(induction coil, 55)가 바이오 디스크(100)상에 배치된다. 상기 전자유도는 상기 무선전파 발생부 혹은 영구자석(110)부터의 자장 변화가 유도 코일에 전류를 발생시킨다. 상기 바이오 디스크 회전 동안 바이오 디스크내의 유도 코일에 전자유도에 의해 유도 전류가 흘러 상기 바이오 디스크내의 고휘도 LED가 점멸하며, 이때 바이오 디스크의 회전 주기에 동기되어 상기 고휘도 LED점멸 하므로 상기 이미지 센서(112)는 마치 정지된 바이오 디스크(100)의 이미지를 촬영할 수 있다.

도 6는 측면 발광 섬유(57)가 바이오 디스크상에 매몰되어 상기 레이저 빔 송신 장치(103a)에서 제공되는 레이저 빔에 의해 발광함으로서 스트로보 스코프 광원을 제공하는 또 다른 실시예를 보인다.

상기 레이저 빔 송신 장치는 상기 레이저 빔 송수신 장치(103a)의 일부이다.

바이오 디스크(100)의 회전동안 바이오 디스크내의 측면 발광 섬유(57)는 레이저 빔 송신장치의 레이저 빔을 만날 때 마다 발광하므로 회전속도에 동기되어 점멸하게 된다. 따라서, 상기 이미지센서(112)는 마치 정지된 바이오 디스크의 이미지를 촬영할수 있다.

도7은 바이오 디스크(100)의 일실시예를 나타내고, 도8은 도7에 도시된 바이오 디스크(100)를 4개의 세그먼트 이미지로 분할한 일실시예를 보이고, 도 9는 이들 4개의 세그먼트 이미지를 연결 조립한 전체 바이오 디스크 이미지를 보인다.

도7에서, 도면 부호 89는 상기 바이오 디스크상에 방위각 기준선(azimuthal reference line)을 인쇄 표시한 일실시예를 보인다. 이 방위각 기준선을, 예를 들면 0도로 하여 원하는 방위각 방향 대상탐색이 가능하다. 예를 들면 챔버 129는 상기 방위각 기준선(89)으로 보면 30도에 위치한다. 따라서 촬영 이미지로부터 상기 방위각 기준선을 참고로 하여 챔버 129을 쉽게 방위각 방향 탐색을 할수 있다.

도 10은 상기 바이오 디스크상의 챔버들(129,131,143)의 테두리를 따르는 테두리 선(129b,131b,143b) 표시한 일실시예를 보인다. 이렇게 함으로 상기 테두리 처리가 된 챔버(129,131,143)들은 촬영 이미지상에서 배경(background) 대비 더 큰 콘트라스트(contrast)를 갖게되므로 더 명확히 보여진다.

도 11은 상기 바이오 디스크상(100)의 챔버 내지 상기 챔버에 해당 하는 템프릿 이미지상에 정상적(표준적)으로 채워져야할 액체의 표준량을 표시하는 표준 유량 기준라인 표시한 일 실시예를 보인다.

도면 부호 31f는 상기 공정 챔버(131)에 채워져야 할 액체의 표준량을 표시하는 표준 유량 기준라인을 나타내며, 도면 부호 32f는 상기 시약 챔버(140)에 채워져야 할 액체의 표준량을 표시하는 표준 유량 기준라인을 나타내는 일실시예이다.

바이오 디스크 회전 중 스트로보 스코프 동작에 의해 챔버에 저장된 액체는 원심력에 의해 원심력 방향으로 쏠리고, 이때 상기의 표준 유량 기준 라인 표시 와 챔버에 실제로 저장된 액체량 간의 차이를 이미지 센서로 계측 할 수 있다. 따라서 상기의 표준 유량 기준 라인(31f,32f)은 바이오 디스크가 회전할 때를 기준으로 하여 표시하는 것이 바람직하다. 상기의 표준 유량 기준 라인 표시 와 챔버에 실제로 저장된 액체량 간의 차이를 반응 결과값에 반영함으로서 정량 분석에 정밀도를 높일수 있다.

도 12는 상기 다공성 멤브레인(41c)에 한쪽 말단에 콘쥬게이트 패드(41d), 샘플 패드(41a)가 중첩하여 직렬 연결되고, 다른 말단에는 흡수 패드(41b)가 직렬 연결된 , 스트립(strip,41)의 일실시예로 보인다.

상기 콘쥬게이트 패드에는 금 콘쥬게이트(gold conjugate) 또는 효소 연결된 항체(enzyme linked antibody) 또는 야광 물질 또는 형광물질 같은 표지자(label)가 패드 상에 냉동 건조된 형태로 침착된 것이 바람직하다. 상기 다공성 멤브레인(41c)상에 종양 표지자(tumor marker)는 AFP, PSA, CEA 고정화 되어있다. 상기 다공성 멤브레인(41c)는 관통 유동(flow through) 또는 측방 유동(lateral flow) 방식의 다공성 멤브레인(41c)이 사용될 수 있으며 이는 당해업자들이 기 생산하고 있어 구입이 용이하다. 상기 샘플패드(41a)에는 시료 또는 세정액이 투입될 수 있다. 샘플패드(41a)에 시료가 투입된 경우, 샘플패드(41a)에 의해 흡수된 시료는 다공성 멤브레인(41c) 상을 모세관 현상에 의해 확산 이동하면서 금 콘쥬게이트(gold conjugate)와 결합하여 복합체를 이루고, 이후 시료는 다공성 멤브레인(41c) 상의 종양 표지자와 생화학적 특이적 결합(specific binding)하게 된다. 상기 다공성 멤브레인(41c)의 말단부에는 상기 확산 이동을 지원하기 위한 흡수패드(41b)가 설치된다. 또한, 샘플패드에는 콘쥬게이트 패드가 연결될 수 있으며, 이 경우 샘플패드로 유입된 액체시료가 콘쥬게이트 패드상의 골드 콘쥬게이트 또는 효소 연결된 항체(enzyme linked antibody) 또는 야광물질 또는 형광물질과 결합하여 복합체를 이룬 후 다공성 멤브레인(41c) 상을 확산 이동 한다. 샘플패드(41a)에 세정액이 투입된 경우, 샘플패드(41a)에 의해 흡수된 세정액은 다공성 멤브레인(41c) 상을 모세관 현상에 의해 확산 이동하면서 다공성 멤브레인(41c) 상의 종양표지자와 결합하지 않거나 비특이적 결합(non-specific binding)한 물질들을 세정하여 다공성 멤브레인(41c)의 배경 노이즈(background noise)을 제거한다.

도 13는 상기 이미지 센서(112)에 의해 바이오 디스크의 회전중 스트로보 스코프 동작에 의해 프렙 챔버(130a,130b,130c)에 저장된 혈액의 원심분리 진행 속도 및 과정을 실시간 관찰하는 일 실시예를 보인다.

도 13의 프렙 챔버는 검체 대상인 혈액을 저장하는 샘플 챔버(130a), 상기 샘플챔버에 저장된 혈액을 원심분리를 통해 혈청 내지 혈장을 저장하기 위한 시료 챔버(130b); 및 혈병을 저장하기 위한 찌꺼기 챔버(130c)로 구성된다.

원심분리 속도는 회전중, 스트로보 스코프 동작에 의해 전체 혈액 량 대비 혈장(plasma) 내지는 혈청(serum)의 증가량을 상기 이미지 센서(112)에 의해 상기 시료 챔버 및 찌꺼기 챔버를 실시간 계측함으로서 혈장(plasma) 내지는 혈청(serum)의 분리 속도를 알수 있다. 혈장(plasma) 내지는 혈청(serum)은 혈병(혈청외의 성분으로 적혈구와 백혈구, 혈소판등을 포함)과 달리 담황색(pale straw colour)을 띠고 있어 상기 이미지 센서(112)에 의해 판별이 용이하다.

도 13은 바이오 디스크(100)의 회전에 의해 샘플 챔버(130a)로부터 시료 챔버(130b) 및 찌꺼기 챔버(130c)로 이동한 혈액이 원심분리에 의해 혈청과 혈병으로 분리 되는 과정을 단계별로 나타낸다. 단계 1(step 1)은 혈액이 바이오 디스크(100)의 초기 회전 동안, 샘플 챔버(130a)로부터 시료 챔버(130b) 및 찌꺼기 챔버(130c)로 이동한 후 정량 유로(93)의 높이를 초과하는 혈액이 원심력에 의해 잉여 챔버(129)로 이동하는 것을 나타낸다. 또한 혈액이 친수성 채널(7)의 형상에 의해 바이오 디스크의 회전동안 원심력에 의해 의해 분석 사이트(132)로 이동하지 못하고 시료 챔버(130b) 내에 억류되어 있는 것을 나타낸다. 단계 2는 원심분리 진행중의 중간 상태를 나타낸 것으로 바이오 디스크의 회전에 따른 원심력에 의해 시료 챔버(130b)와 찌꺼기 챔버(130b)에 저장된 각각의 혈액에 대해 독립적으로 원심분리가 일어나, 혈청과 혈병으로 분리되는 과정을 나타낸다. 바이오 디스크의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해 상기 시료 챔버(130b)와 찌꺼기 챔버(130c) 내의 혈액이 각각 원심분리 되면서 분자량에 차이로 인해 시료 챔버(130b) 내의 혈병 성분은 병목 채널(67)을 통해 찌꺼기 챔버(130c)로 이동한다. 또한 찌꺼기 챔버(130c) 내에서 원심분리된 혈청은 상기 병목 채널(67)을 통해 시료 챔버(130b) 내로 이동한다. 즉, 상기 병목 채널(67)은 원심분리 동안 분리된 혈청과 혈병이 시료 챔버(130b)와 찌꺼기 챔버(130c) 사이를 자유롭게 이동할 수 있는 통로를 제공할 수 있다.

찌꺼기 챔버(130c)가 시료 챔버(130b)보다 원주의 더 바깥쪽에 배치되어 있어 원심분리가 진행됨에 따라 찌꺼기 챔버(130c)에는 혈병 성분이 모아지고, 시료 챔버(130b)에는 혈청이 모아진다. 단계 3은 단계 2에 의해 원심분리가 완료된 상태로 시료 챔버(130b)에는 혈청이 모아지고, 찌꺼기 챔버(130c)에는 혈병이 모아진 것을 나타낸다. 단계 4는 원심분리 완료 후, 바이오 디스크의 회전을 정지시켰을 경우 친수성 채널(7)를 통해 친수성 채널(7)의 말단부에 도착한 시료 챔버(130b)의 혈청이 상기 샘플 패드(41a)에 의해 흡수되어 상기 다공성 멤브레인상을 확산 전개되는 것을 보인다. 단계 5는 시료 챔버(130b) 내의 정량의 혈청만이 분석 사이트(132)로 친수성 유체 이동 과 상기 샘플 패드(41a) 와 흡수패드(41b)의 흡수력에 의해 이동한 것을 나타낸다. 즉, 정량의 혈청만이 분석 사이트(132) 내로 이동하며, 병목 채널(67) 및 찌꺼기 챔버(130c) 내의 유체는 분석 사이트(132)로 이동치 않고 그대로 남아있게 된다. 상기 분석 사이트(132)로 이동하는 혈청의 양은 시료 챔버(130b) 내에 저장된 혈청의 양에 의해 결정된다. 상기 스트립(41)은 친수성 채널(7)의 말단부와 샘플패드(41a) 부분을 연결 설치되는 것이 바람직하다.

상기 친수성 채널(7)은 바이오 디스크 회전시 원심력에 의해 이동하지 못하도록 상기 바이오 디스크의 회전 중심을 기준으로 보았을 때 U 또는 V 형태를 갖는 유로가 선호된다.

상기 친수성 채널(7)은 친수성 처리가 되어 있고, 상기 바이오 디스크 회전동안 시료 챔버(130b)내에 억류되어 있던 혈청이 바이오 디스크 정지 혹은 초 저속 회전시, 친수성 유체 이동에 의해 분석사이트(132)로 이동할 수 있다.

상기 단계1 내지 단계 3동안 스트로보 스코프 동작에 의해 전체 혈액 량 대비 혈장(plasma) 내지는 혈청(serum)의 증가량을 상기 이미지 센서(112)에 의해 상기 시료 챔버(130b) 및 찌꺼기 챔버(130c)를 실시간 계측함으로서 혈장(plasma) 내지는 혈청(serum)의 분리 속도를 알수 있다.

상기 단계 4 동안, 상기 이미지 센서는 스트로보 스코프의 동작에 의해 친수성 유체이동을 허락하는 바이오 디스크의 초 저속회전 동안, 시료가 친수성 채널(7)을 지나는 유체의 이동 여부 및 이동 속도를 관찰할수 있다.

상기 단계1 내지 단계 3동안, 상기 중앙 제어 장치(101)는 샘플 챔버(130a)에 샘플(혈액 혹은 검체)량이 모자란 경우, 사용자에게 검체를 더 샘플챔버에 로딩(loading)할 것을 명령하거나 이 사실을 통보한 후 자동 추출하는 것을 특징으로 한다

도 14는 원주형으로 복수개의 생화학 챔버들(132)이 이웃하여 배치된 경우의 일실시예를 보인다. 도면 부호는 상기 방위각 기준선(89) 표시를 나타낸다.

본 발명은 도면에 도시된 구체예 및 실시예를 참고로 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

분석에 필요한 유체를 저장하거나 반응을 수행하는 하나 이상의 챔버들;
시료와의 생물학적 또는 생화학적 반응을 수행하는 분석 사이트(assay site) 내지 생화학 반응 챔버;
상기 챔버들을 연결하는 유로들;
상기 유로들 사이에 배치되어 상기 유로들에 연결되는 유공들;
상기 유공을 개폐하기 위한 밸브;
상기 챔버들, 유로들, 분석 사이트, 생화학 반응 챔버, 유공 및 밸브들이 집적화되어 있는 바이오 디스크;
상기 바이오 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터;
상기 바이오 디스크를 관찰하기 위한 광원을 포함하는 스트로보 스코프(Strobo scope);
상기 스트로보스코프를 이용하여 관측되는 상기 바이오 디스크의 스틸 이미지를 생성하는 이미지 센서; 및
상기 스핀들 모터(motor)를 구동제어하고 상기 이미지 센서에 의해 생성되는 회전하는 상기 바이오 디스크의 상기 스틸 이미지에 근거하여 상기 바이오 디스크에서 관측된 현상을 실시간으로 분석하는 중앙 제어 장치를 포함하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1항에 있어서,
상기 광원은 동기식 광원 또는 연속 광원인 것을 특징으로 하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1항에 있어서,
상기 광원은 연속 광원이고, 상기 이미지 센서는 상기 바이오 디스크의 회전속도에 맞추어 주기적으로 촬영을 온오프하여 상기 바이오 디스크의 스틸 이미지를 얻는 것을 특징으로 하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1항에 있어서,
상기 이미지 센서는 회전하는 동안 상기 스트로보 스코프(Strobo scope)에 의해 상기 챔버들의 액체의 량을 실시간 측정하는 것을 특징으로하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 2항에 있어서,
상기 동기식 광원은 상기 스핀들 모터(spindle motor)로부터 출력되는 모터의 회전각 위치검출 신호 또는 기준 트리거 신호에 동기되어 온오프되는 것을 특징으로 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 3항에 있어서,
상기 이미지 센서는 상기 스핀들 모터(spindle motor)로부터 출력되는 모터의 회전각 위치검출 신호 또는 기준 트리거 신호에 동기되어 촬영이 온오프되는 것을 특징으로 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광원은, 키세논 램프와 전자 플래시, LED, 레이저 모듈, 측면 발광 섬유 가운데 적어도 하나인 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 LED는 상기 바이오 디스크상에 집적화된 것을 특징으로 하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 이미지 센서를 탑재하고, 상기 바이오 디스크의 중심과 외곽 사이를 이동하도록 구동함으로서 상기 이미지 센서를 방사방향으로 이동시키기 위한 슬라이더를 더 포함하는 특징으로 하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1항에 있어서, 상기 바이오 디스크는 방위각 기준을 표시하는 방위각 기준선(azimuthal reference line)을 더 구비한 것을 특징으로 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1항에 있어서, 상기 바이오 디스크는 테두리 선(line), 표준 유량 기준라인, 마커 위치 라인 중 선택된 라인을 더 구비한 것을 특징으로 하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 11항에 있어서, 상기 테두리 선는 측광 광섬유를 상기 바이오 디스크내에 집적화시킴에 의해 이루어지는 것는 것을 특징으로 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1항에 있어서, 상기 중앙제어 장치는 스트로브 매칭 판단수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1항에 있어서, 상기 이미지 센서는 회전중에 상기 챔버에 저장된 혈액의 원심분리 진행 속도 및 과정을 실시간 관찰하는 것을 특징으로 하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1항에 있어서, 상기 이미지 센서는 회전중에 상기 챔버에 저장된 혈액의 원심분리 진행 속도 및 과정를 스트로보 스코프의 동작에 의해 실시간 관찰하여 혈액의 점도(viscosity), 혈압, 고지혈증 정도, 콜레스테롤 함량, 지방 함량, 비만정도, 심근 경색 가능성, 심장 질환(heart disease), 혈관질환(vascular disease) 가능성 혹은 혈전(thrombus) 량 중 적어도 하나 이상을 추정하는 것을 특징으로 하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1항에 있어서, 상기 이미지 센서는 회전중에 스트로보 스코프의 동작에 의해 상기 챔버에 저장된 시료의 원심분리 진행 속도를 실시간 관찰하여 식재료 종류를 추정하는 것을 특징으로 하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1항에 있어서, 상기 분석 사이트는 다공성 멤브레인 더 구비한 것을 특징으로 하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 17항에 있어서, 상기 이미지 센서는 상기 스트로보 스코프에 의해 상기 다공성 멤브레인 상에서의 시료의 확산속도를 측정하여 정량분석의 반응 결과값에 상기 확산속도를 반영하거나
상기 다공성 멤브레인 상에서의 시료의 탈수 동작시, 상기 스트로보 스코프에 의해 건조 및 탈수 속도를 측정하여 정량분석의 반응 결과값에 상기 건조 및 탈수 속도를 반영하는 것을 특징으로 하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1항에 있어서, 상기 이미지 센서는 상기 스트로보 스코프에 의해 상기 생화학 반응 챔버내에서의 시료의 반응 속도를 측정하여 정량분석의 반응 결과값에 상기 반응 속도를 반영하는 것을 특징으로 하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1항에 있어서, 상기 이미지 센서는 상기 스트로보 스코프에 의해 상기 챔버에 로딩된 검체량을 측정하여 반응 결과에 상기 검체량에 대한 영향을 반영하거나
상기 챔버된 로딩된 혈액 량과 혈액을 희석키 위한 희석용액의 량을 계측하여 반응 결과에 이를 반영하거나 상기 챔버에 로딩된 검체량과 추출용액의 량을 계측하여 반응 결과에 이를 반영하거나 액체의 혼합여부를 색도 분석법(color metric assay)에 의해 관찰하는 것을 특징으로 하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1항에 있어서, 상기 이미지 센서는 상기 스트로보 스코프에 의해 상기 밸브 개폐여부를 관찰하거나 친수성 채널을 지나는 유체의 이동 여부 및 이동 속도를 관찰하거나 상기 밸브를 사이에 둔 이웃 챔버간의 액체 이동량을 관찰하여 밸브 개폐여부 내지 액체 누수(leakage)여부를 실시간 관찰하는 것을 특징으로 하는 하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1항에 있어서, 상기 이미지 센서는 상기 스트로보 스코프에 의해 바이오 디스크상의 바코드(barcode)을 판독하는 것을 특징으로 하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1항에 있어서, 상기 이미지 센서는 상기 스트로보 스코프에 의해 상기 바이오 디스크의 동작을 실시간 촬영하여 인터넷에 의해 원격 전송하여 중앙 서버 내지 의사에게 바이오 디스크 이미지를 실시간 원격 전송하는 것을 특징으로 하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1항에 있어서, 상기 바이오 디스크는 RF IC를 더 구비한 것을 특징으로 하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 8항 또는 제 24항에 있어서, 상기 바이오 디스크는 상기 LED 또는 RF IC에 전자유도에 의해 전원을 공급키 위한 유도 코일(induction coil) 혹은 코일 패턴(coil pattern)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1항에 있어서, 상기 중앙 제어 장치는 PCR 섬머 사이클(thermo cycle)에 의해 DNA 증폭을 하거나 반응 온도 제어를 하기 위해 상기 RF IC에 의해 측정된 온도를 기준으로 하여 원하는 온도까지 상기 챔버를 가열시키기 위해 레이저 빔 송신 장치를 온(ON) 시키거나 가열된 상기 챔버의 온도를 바람에 의해 냉각 시키기 위해 상기 RF IC에 의해 측정된 온도를 기준으로 하여 원하는 온도까지 상기 챔버를 냉각시키기 위해 상기 바이오 디스크를 회전시키는 것을 특징으로 하는 스트로보 박막 화학 분석 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 바이오 디스크의 탬플릿 이미지를 저장하기 위한 저장 장치를 더 포함하고;
상기 중앙 제어 장치는, 상기 이미지 센서를 통해 얻어진 이미지와 상기 탬플릿 이미지의 유사도 판단을 통해 관찰대상을 탐색하는 것을 특징으로 하는 스트로보 박막화학 분석 장치.
상기 바이오 디스크의 회전 중 상기 챔버들, 유로들, 분석 사이트, 생화학
반응 챔버, 유공 또는 밸브들중 선택된 어느 하나 이상을 상기 스트로보 스코프에 의해 관찰하는 단계를 포함하는 제1항을 따른 스트로보 박막 화학 분석 장치의 분석 방법.
제 28항에 있어서, 상기 분석 방법은 상기 바이오 디스크를 고속 회전시켜 원심력에 의해 검체로부터 시료를 분리되는 과정을 관찰하는 단계
검체 주입상태를 관찰하는 단계;
원심분리 동안 원심분리 진행 속도를 관찰하는 단계;
상기 분석사이트 내지 생화학 반응 챔버의 확산속도 혹은 반응속도를 관찰하는 단계;
상기 분석사이트 내지 생화학 반응 챔버의 확산속도 혹은 반응속도를 관찰하여 반응결과에 이에 대한 영향을 반영하는 파라미터 보상 단계;
원심분리 진행 속도를 계측하여 혈액의 점도(viscosity)를 분석하는 단계;
세그멘트 이미지에서 관찰대상을 직접 탐색하는 단계;
복수개의 세그멘트 이미지를 연결 조립하여 전체 바이오 디스크 이미지를 만드는 단계;
상기 전체 바이오 디스크 이미지에서 관찰대상을 탐색하는 단계;
상기 챔버 내의 액체를 혼합상태를 관찰하는 단계;
상기 분석 사이트 내지 생화학 반응 챔버의 반응 결과을 검출하는 단계;
상기 분석 사이트를 세정하는 단계;
상기 분석 사이트를 바이오 디스크 회전에 의해 건조 및 탈수시키는 건조 단계;
추가 세정의 필요성을 판단하는 세정 판단 단계;
분석에 따른 진단 결과 또는 문진표를 인터넷 망을 통해 의사에게 원격 전송하는 단계 및 상기 의사로부터 처방을 받는 단계 중 선택된 하나 이상의 단계를 더 포함하는 스트로보 박막 화학 분석 장치의 분석 방법.