바이오 메모리 디스크 및 바이오 메모리 디스크 드라이브장치 및 이를 이용한 분석 방법 document_id A220623065343

현재 본 특허 출원은 선 출원된 국내 특허 출원 "핵산 및 올리거뉴클레오티드의 상보적 이중결합의 특정 서열에 특이적으로 반응하는 절단 기법을 이용한 핵산 혼성분석 방법 및 장치" (2001,01,27 10-2001-0003956) 및 PCT출원 "핵산 및 올리거뉴클레오티드의 상보적 이중가닥 또는 단일가닥에 특이적으로 반응하는 절단 기법을 이용한 핵산 혼성분석 방법 및 장치" (2002.01.27 PCT/KR02/00126) 와 국내 특허 출원 "초소형 구슬을 이용한 박막 밸브 장치 및 제어 방법" (2001,05,31, 10-2001-0031284) 및 PCT 출원 "초소형 구슬을 이용한 박막 밸브 장치 및 제어 방법" (2002,05,31, PCT/KR02/01035); 국내출원 바이오디스크 및 바이오 드라이버 장치 및 이들을 이용한 분석방법(2002.3.27 특허원 제 02-17558호); 국내출원 디지털 바이오 디스크 및 디지털 바이오 디스크 드라이브 장치 및 방법(2005.5.6, 10-2005-0038765); 국내출원 바이오 DVD(Bio-DVD) 드라이브 장치 및 이를 이용한 분석 방법 (2005.6.28, 10-2005-0057513) 의 연속이다. 상기 선 출원된 발명은, 정량 및 정성 분석 장치에 이용을 할 수 있는 핵산의 상보적 이중가닥 혹은 단일가닥 혹은 특정서열의 이중 가닥에만 특이적으로 반응하는 절단 기법을 이용한 핵산 혼성 분석 방법 및 장치를 제공할 뿐만 아니라, Lab On a Chip 공정 시스템에 필수적인 유체의 흐름을 제어하기 위한 초소형 밸브; 및 이들 분석 방법 및 장치가 디스크상에 집적된 바이오 디스크 및 이를 구동제어하기 위한 바이오 드라이브 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 상기 선 출원발명은, 분석 장치(분석 사이트)상의 구속 신호요소 또는 이탈 신호요소를 광학, 전기화학, 임피던스 측정 장치 혹은 이미지 센서 장치를 포함하는 변환기와 결합된 탐지기에 의해 판독 되며, 판독된 정보가 컴퓨터 소프트웨어 형태로 디지탈 정보화되어 인터넷등 기존의 통신망에 의해 송수신 됨으로서, 의사 및 환자 모두에게 편리함을 줄수 있는 원격 진단 장치를 제공함을 목적으로 한다. 또한 상기 선 출원발명에서는 전기화학 측정장치, 임피던스 측정 장치를 포함하는 변환기와 결합된 탐지기의 일실시예로서 이탈신호 및 구속신호를 사용한 인터디지테이디드 어레이가 예시되었다. 또한 상기 선출원발명에서는 형광 표지를 탐지하는 형광탐지 방법도 예시되었다. 또한 상기 선 출원발명에서는 기질 표면에 유체가 흐를 수 있는 유로(channel), 버퍼 용액을 저장할 수 있는 챔버(chamber), 상기 유로를 연결시키는 유공 및 바이오 물질이 어레이(array)된 분석사이트(assay site)를 포함하는 고체기질(혹은 고체 기판 혹은 고체 담체)과, 상기 유공을 개폐시키기 위한 밸브(valve) 와 피로부터 혈청 또는 DNA샘플을 준비하기 위한 적어도 한 개 이상의 프렙 챔버(Preparation chamber); 및 상기 준비된 DNA 샘플을 증폭하기 위한 PCR 챔버 및 관련된 각종 효소들의 작용들이 예시되었다. 또한 상기 선출원발명에서는 "방위각 방향(azimuthal) 밸브 탐색 과정" 이 예시되었다. "방위각 방향(azimuthal) 밸브 탐색 과정" 은 스라이더(slider)을 중지한 채, 스핀들(spindle) 모터을 서행 회전시키든지, 스핀들(spindle) 모터의 짧은 회전 과 중지의 반복 동작을 수행함으로서 이루어진다. 또한 상기 선 출원발명에서는 바이오 디스크 상에 바이오 디스크의 모델 내지 바이오 디스크의 버전(version)을 나타내는 제품ID(identification)을 바코드(barcode) 패턴(pattern)에 의해 나타내는 방법이 예시되었다. 본 발명은 상기 선 출원 발명의 연속으로, 각종 진단 분석장치, 핵산 혼성 분석 장치 및 면역학적 분석 장치에 이용할 수 있는 lab on a chip 공정 시스템 및/또는 반도체 메모리가 설계 배치된 바이오 메모리 디스크(BMD); 및 통상의 광학 디스크(CD 및 DVD) 와 상기 바이오 메모리 디스크 (BMD)를 구동 제어키 위한 BMD 드라이브 장치 및 이를 이용한 분석 방법에 관계한다. 최근까지 유체내 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 설계함으로써 효율성 및 경제성이 개선되었다. 종종 이러한 자동화된 시약 준비장치 및 자동화된 다중 분석기가 단일 장치에 집적된다. 이러한 형태의 임상실험 분석기는 한 시간이내에 소량의 샘플과 시약을 가지고 수백가지 분석을 자동 또는 반자동으로 정확히 수행할 수 있다. 그러나, 이러한 분석기는 비싸며 중앙집중 실험실과 병원만이 이들을 구매할 수 있다. 이 경우 실험실과 병원으로의 샘플 운송을 필요로 하며 종종 시간이 긴급한 샘플을 신속하게 분석할 수 없는 문제가 있다. 따라서, 이러한 문제를 극복키 위해 저렴하고 누구나 손쉽게 다룰 수 있는 임상분석 장치가 절실히 필요하다. 즉, 전용 탐지기 없이도 환자 곁에서나 환자의 집에서 사용하기 편리한 Lab on a Chip 기능이 집적화된 자동화된 임상 테스트 장치가 절실하다. 또한 초고속 인터넷 보급과 고용량의 정보를 저장할수 있는 반도체 메모리 등장으로 CD 및 DVD 같은 Optical 디스크는 단순한 저장매체로서 만으로는 상품적 가치가 떨어져 가는 추세에 있을뿐만 아니라, Optical 디스크와 반도체 메모리간의 저장매체로서의 융합(media fusion)이 절실이 요구된다. 따라서 Lab on a chip 공정 시스템 및/또는 반도체 메모리가 디스크상에 설계 배치된 바이오 메모리 디스크(BMD); 및 통상의 광학 디스크(CD 및 DVD)와 상기 바이오 메모리 디스크 (BMD)를 구동 제어키 위한 BMD 드라이브 장치가 필요하다. 또한 본 발명에서는 디스크상에 Lab on a chip 공정 시스템만 배치된 디스크를 바이오 디스크, 그리고 반도체 메모리만 설계 배치된 디스크는 메모리 디스크로 칭하며 이들 2개의 디스크(바이오 디스크 및 메모리 디스크)를 BMD로 총칭한다. 상기 메모리 디스크 경우 기존의 DVD RAM을 대체할수 있다. 현재 DVD RAM은 9.4GB가 최대 저장 용량이나, 반도체 메모리경우 32GB가 이미 실용화되어, 반도체 메모리가 탑재된 메모리 디스크의 저장 능력이 훨씬 우월하다. 또한 메모리 디스크경우, 한장의 디스크상에 복수개의 반도체 메모리를 집적화하여 저장용량을 극대화함으로서 기존의 컴퓨터 하드디스크를 대체할 수 있다. 통상의 광학 디스크(optical disc)는 12cm 폴리카보네이트 기판, 반사 금속층 및 보호 라커 코팅으로 부터 표준 컴팩트 디스크가 형성된다. 또한 폴리카보네이트 기판은 그 위에 입사 레이저를 위한 기준 정렬 가이드로서 연속 나선형 홈(groove)을 가지고 있다. CD와 CD-R0M의 포맷은 ISO 9660 공업표준에 의해 기술된다. 통상의 Optical disc(예:음악 CD, CD-R, 게임 CD, DVD등)의 판독은 광 픽업 장치(Optical Pickup Device)에 의해 이루어 지며, 물리적 피트(pit)에 의한 차등 반사율 또는 염료층의 굴절율 특성에 의해 피트의 유무를 판독하게 되며, 이는 당해 업자의 공지 기술이다. 일반적으로 Compact Disc을 사용한 분석장치에 대한 공지된 기술로서 "Confocal compact scanning optical microscope based on compact disc technology" (1991, Vol.30, No,10, Applied Optics), "Gradient-index objectives for CD applications" (April, 1987, Vol 26, Issue 7, Applied Optics) 그리고 "Miniature scanning optical microscope based on compact disc technology" (Proc. Soc. Photo-opt. instrument Eng. 110, page 1139-1169, 1989)가 논문에 발표되어 있다. 또한 공지된 Compact Disc을 사용한 분석장치에 대한 특허기술로서 미국 특허 "Centrifugal Photometric Analyzer" (4,279,862, publication date Jul.21, 1981) 와 "Reaction Tube Assembly for Automatic Analyzer" (4,141,954, Publication date FEB.27, 1979)가 특허 공개되어 있다. 또한 디스크상의 샘플 주입구에 주입된 샘플을 원심력을 이용하여, 디스크의 표면에 유체막을 형성시키기 위한 장치로서, 유럽 특허 " Disc for centrifuge" (GB1075800, Publication date 1967.07.12) 와 디스크상의 샘플 주입구에 주입된 유체 샘플을 원심력을 이용하여 채널과 챔버로 이동시켜 가면서 샘플을 분리하는 장치로서 유럽특허" Separating Disks for centrifuge" (3,335,946, April 12,1965)가 특허 공개 되어 있다. 또한 disc상에서 원심력 과 광학적 측정 방법에 의해 화학 분석하는 장치로서 미국 특허 " disc centrifuge photosedimentometer" (4,311,039, Jan. 19,1982)가 특허 공개되어 있다. 그러나 이것들은 기계적 혹은 물리적 밸브를 갖추고 있지 않아, 피로부터 혈청 혹은 DNA을 분리할때 필요한 고속회전 동안 유체흐름을 제어할 수 없는 문제로 인해, 진단 과 분석을 완전이 자동화 할 수 없는 단점이 있어 Lab On a Chip구성에는 부적합하다. 또한 반도체 메모리를 사용한 MP3 플레이어는 통상의 CD 및 DVD를 재생하지 못하는 단점이 있다. 한편 통상의 CD 혹은 DVD 플레이어는 반도체 메모리는 재생하지 못하며, 통상의 광학디스크만을 재생한다. 그러나, 본 발명의 BMD드라이브 장치에 의해 통상의 광학디스크(CD, DVD)는 물론, 반도체 메모리도 재생이 가능하다. 본 발명의 BMD경우 기존의 DVD RAM을 대체할 수 있다. 현재 DVD RAM은 9.4GB가 최대 저장 용량이나, 반도체 메모리경우 32GB가 이미 실용화되어, 반도체 메모리가 탑재된 BMD의 저장 능력이 DVD RAM보다 훨씬 우월하다. 따라서 BMD는 기존의 컴퓨터 하드디스크를 대체할 수 있다.