KR101905698B1 - Implantable drug infusion pump for supporting full-duplex communication and system using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 체외에서 체내 이식되는 밀봉 구조 내에 설치된 제어 보드를 동작시키기 위하여 밀봉 구조의 재질에 제약을 받지 않는 통신 방식을 이용한 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 펌프 및 그 시스템에 관한 것으로, 자기 신호를 수신하는 수신부; 음향 신호를 생성하는 부저부; 약물이 충전되는 격막 챔버; 제1 제어 신호에 의하여 주입구와 상기 격막 챔버 간 경로를 개방하는 주입 밸브; 제2 제어 신호에 의하여 유출구와 상기 격막 챔버 간 경로를 개방하는 유출 밸브; 및 상기 수신부를 통해 수신된 자기 신호에 의해 약물 충전을 위한 상기 제1 제어 신호 및 약물 토출을 위한 상기 제2 제어 신호를 생성하고, 생성된 상기 제1 제어 신호를 상기 주입 밸브로 출력하며, 생성된 상기 제2 제어 신호를 상기 유출 밸브로 출력하는 제1 제어부를 포함하고, 상기 제1 제어부는, 상기 수신부를 통해 자기 신호를 수신함에 따라 음향 신호를 생성하도록 상기 부저부를 제어한다.The present invention relates to a body implantable drug infusion pump and its system for supporting bidirectional communication using a communication method that is not limited to a material of a sealing structure in order to operate a control board installed in a body-implanted sealing structure, A receiver for receiving a signal; A buzzer section for generating a sound signal; A diaphragm chamber in which the drug is charged; An injection valve for opening a passage between the injection port and the diaphragm chamber by a first control signal; An outlet valve that opens the outlet and the diaphragm chamber path by a second control signal; And a controller for generating the first control signal for drug filling and the second control signal for drug discharge by the magnetic signal received through the receiver and outputting the generated first control signal to the injection valve, And the first control unit controls the buzzer unit to generate an acoustic signal upon receiving the magnetic signal through the receiving unit. The first control unit controls the buzzer unit to output the second control signal to the outlet valve.

Description

양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 펌프 및 그 시스템{IMPLANTABLE DRUG INFUSION PUMP FOR SUPPORTING FULL-DUPLEX COMMUNICATION AND SYSTEM USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an implantable drug infusion pump for bidirectional communication,

본 발명은 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 펌프 및 그 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 체외에서 체내 이식되는 밀봉 구조 내에 설치된 제어 보드를 동작시키기 위하여 밀봉 구조의 재질에 제약을 받지 않는 통신 방식을 이용한 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 펌프 및 그 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a body implantable drug infusion pump and its system for supporting bidirectional communication, and more particularly, to a system and method for operating a control board installed in a body- The present invention relates to an implantable drug infusion pump and its system for supporting bidirectional communication using a system.

일반적으로, 체내 이식형 약물 주입 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 약물 저장고(20) 내에 약물을 보충하기 위한 저장용 주입구(11), 약물을 유출하기 위한 카데터 포트(Catheter Port)(12) 및 약물 유출 시 공기 혼입을 방지하는 카데터 접근 포트(Catheter Access Port)를 구비한 시스템 하우징, 약물을 저장하는 약물 저장고(20), 약물 저장고(20) 내 약물을 카데터 포트(12)로 이송하기 위한 펌프(30), 펌프(30)를 제어하는 제어 보드(40), 및 펌프(30) 및 제어 보드(40)에 전원을 공급하는 배터리(50)로 구성된다.In general, the implantable drug infusion system includes a storage inlet 11 for replenishing the drug in the drug reservoir 20, a catheter port 12 for draining the drug, A system housing with a catheter access port for preventing air ingress during drug delivery, a drug reservoir 20 for storing the drug, a drug reservoir 20 for delivering the drug to the catheter port 12 A control board 40 for controlling the pump 30 and a battery 50 for supplying power to the pump 30 and the control board 40. [

상술한 바와 같은 체내 이식형 약물 주입 시스템은, 체외에서 사용자 단말기 등을 통하여 시스템 내부에 있는 제어 보드(40)와 통신을 수행할 필요가 있다. 즉, 사용자 단말기는, 펌프(30)로 인한 약물 전달량을 조절하기 위한 설정값을 제어 보드(40)로 송신하거나 시스템 내부의 상태, 예를 들면, 제어 보드(40)가 설정값을 수신하였는지 여부에 관한 정보를 수신해야한다.It is necessary to communicate with the control board 40 inside the system through a user terminal or the like outside the body. That is, the user terminal transmits a setting value for adjusting the amount of drug delivery due to the pump 30 to the control board 40 or determines whether the internal state of the system, for example, whether the control board 40 has received the setting value Lt; / RTI >

그러나, 체내 이식형 약물 주입 시스템의 하우징은, 일반적으로 전파가 차단되는 티타늄 등의 재질로 형성될 뿐만 아니라, 통신 신호가 회절 등의 방식으로 전달되기 어려운 밀봉 구조인 바, RF, WiFi, 블루투스 등 종래의 무선 통신 방식으로는 체내에 이식된 약물 주입 시스템을 제어할 수 없는 문제점이 있다.However, the housing of the implantable drug infusion system is not only formed of a material such as titanium, which is generally shielded from radio waves, but also has a sealing structure in which communication signals are difficult to be transmitted in a diffraction manner or the like, and RF, WiFi, The conventional radio communication system has a problem in that it can not control the drug injection system implanted in the body.

대한민국 등록특허공보 제10-0867271호Korean Patent Registration No. 10-0867271

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 주파수 통신 방식이 아닌 자기력을 이용한 자기(Magnetic) 통신 방식을 이용하여 밀봉 구조 내 배치된 제어 보드와도 통신을 수행할 수 있는 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 펌프 및 그 시스템에 관한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a communication system capable of performing bidirectional communication capable of performing communication with a control board disposed in a sealing structure using a magnetic communication method using magnetic force instead of a frequency communication method. The present invention relates to an implantable drug injection pump and a system thereof.

또한, 본 발명은, 밀봉 구조 내에서 정상적으로 시스템이 동작하는 지 여부에 관한 정보를 포함하는 음향 신호를 생성하며, 생성된 음향 신호를 체외의 시스템을 통하여 감지하고 분석함으로써, 약물 주입 시스템의 오류를 체크할 수 있는 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 펌프 및 그 시스템에 관한 것이다.The present invention also creates an acoustic signal that includes information about whether or not the system normally operates within the enclosure and senses and analyzes the generated acoustic signal through an in vitro system to detect errors in the drug infusion system The present invention relates to an implantable drug infusion pump and its system for supporting bi-directional communication.

상기 목적을 달성하기 위한 제1 실시예는, 자기 신호를 수신하는 수신부; 음향 신호를 생성하는 부저부; 약물이 충전되는 격막 챔버; 제1 제어 신호에 의하여 주입구와 상기 격막 챔버 간 경로를 개방하는 주입 밸브; 제2 제어 신호에 의하여 유출구와 상기 격막 챔버 간 경로를 개방하는 유출 밸브; 및 상기 수신부를 통해 수신된 자기 신호에 의해 약물 충전을 위한 상기 제1 제어 신호 및 약물 토출을 위한 상기 제2 제어 신호를 생성하고, 생성된 상기 제1 제어 신호를 상기 주입 밸브로 출력하며, 생성된 상기 제2 제어 신호를 상기 유출 밸브로 출력하는 제1 제어부를 포함하고, 상기 제1 제어부는, 상기 수신부를 통해 자기 신호를 수신함에 따라 음향 신호를 생성하도록 상기 부저부를 제어한다.In order to achieve the above object, a first embodiment of the present invention includes: a receiving unit for receiving a magnetic signal; A buzzer section for generating a sound signal; A diaphragm chamber in which the drug is charged; An injection valve for opening a passage between the injection port and the diaphragm chamber by a first control signal; An outlet valve that opens the outlet and the diaphragm chamber path by a second control signal; And a controller for generating the first control signal for drug filling and the second control signal for drug discharge by the magnetic signal received through the receiver and outputting the generated first control signal to the injection valve, And the first control unit controls the buzzer unit to generate an acoustic signal upon receiving the magnetic signal through the receiving unit. The first control unit controls the buzzer unit to output the second control signal to the outlet valve.

여기서, 상기 수신부는, 자기 신호에 의하여 온/오프되는 자기 스위치이고, 상기 제1 제어부는, 상기 자기 스위치에 의한 전류의 온/오프에 따른 신호를 디코딩하고, 디코딩된 결과에 따라 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호를 생성할 수 있다.Here, the receiving unit is a magnetic switch that is turned on / off by a magnetic signal, and the first control unit decodes a signal according to on / off of the current by the magnetic switch, Signal and the second control signal.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 제2 실시예는, 약물을 저장하는 약물 저장부; 자기 신호를 수신하는 수신부; 음향 신호를 생성하는 부저부; 약물이 충전되는 격막 챔버; 제1 제어 신호에 의하여 상기 약물 저장부에 연결된 주입구와 상기 격막 챔버 간 경로를 개방하는 주입 밸브; 제2 제어 신호에 의하여 유출구와 상기 격막 챔버 간 경로를 개방하는 유출 밸브; 상기 수신부를 통해 수신된 자기 신호에 의해 약물 충전을 위한 상기 제1 제어 신호 및 약물 토출을 위한 상기 제2 제어 신호를 생성하고, 생성된 상기 제1 제어 신호를 상기 주입 밸브로 출력하며, 생성된 상기 제2 제어 신호를 상기 유출 밸브로 출력하는 제1 제어부; 및 상기 유출구와 연결되어 약물을 체내로 방출하는 방출 포트를 포함하고, 상기 제1 제어부는, 상기 수신부를 통해 자기 신호를 수신함에 따라 음향 신호를 생성하도록 상기 부저부를 제어할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a drug delivery system including a drug storage unit for storing a drug; A receiving unit for receiving a magnetic signal; A buzzer section for generating a sound signal; A diaphragm chamber in which the drug is charged; An injection valve for opening an injection port connected to the drug storage part by a first control signal and a path between the diaphragm chambers; An outlet valve that opens the outlet and the diaphragm chamber path by a second control signal; Generates the first control signal for drug charging and the second control signal for drug discharge by the magnetic signal received through the receiver, outputs the generated first control signal to the injection valve, A first control unit for outputting the second control signal to the outlet valve; And a discharge port connected to the outlet to discharge the medicine into the body. The first controller may control the buzzer to generate a sound signal upon receiving a magnetic signal through the receiver.

이때, 상기 수신부는, 자기 신호에 의하여 온/오프되는 자기 스위치이고, 상기 제1 제어부는, 상기 자기 스위치에 의한 전류의 온/오프에 따른 신호를 디코딩하고, 디코딩된 결과에 따라 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호를 생성할 수 있다.In this case, the receiving unit is a magnetic switch which is turned on / off by a magnetic signal, and the first control unit decodes a signal according to on / off of the current by the magnetic switch, Signal and the second control signal.

또한, 상기 수신부에 의해 수신되는 자기 신호를 활성화 및 비활성화하는 송신부; 상기 제1 제어부의 상기 자기 스위치에 의한 전류의 온/오프에 따른 신호를 디코딩하는 규약에 대응하는 인코딩 규약에 따라 상기 제1 제어부를 제어하는 명령을 인코딩하고, 인코딩된 명령에 따라 상기 송신부가 자기 신호를 활성화 및 비활성화하도록 제어하는 제2 제어부; 및 상기 부저부에서 생성된 음향 신호를 감지하는 감지부를 더 포함하고, 상기 제2 제어부는, 상기 감지부에서 감지된 음향 신호를 분석하여 상기 제1 제어부의 자기 신호 수신 여부를 확인할 수 있다.A transmitting unit for activating and deactivating a magnetic signal received by the receiving unit; Wherein the controller controls the first control unit in accordance with an encoding rule corresponding to a protocol for decoding a signal according to on / off of a current by the magnetic switch of the first control unit, A second controller for controlling the signal to be activated and deactivated; And a sensing unit for sensing the acoustic signal generated by the buzzer unit. The second controller may analyze the acoustic signal sensed by the sensing unit to check whether the first control unit receives the magnetic signal.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 제3 실시예는, 자기 신호에 의해 약물 주입량을 제어하는 제1 제어부 및 상기 자기 신호의 수신에 따른 음향 신호를 생성하는 부저부를 포함하는 체내 이식형 약물 주입 시스템에 있어서, 상기 자기 신호를 활성화 및 비활성화하는 송신부; 상기 제1 제어부가 상기 자기 신호를 디코딩하는 규약에 대응하는 인코딩 규약에 따라 상기 제1 제어부를 제어하는 명령을 인코딩하고, 인코딩된 명령에 따라 상기 송신부가 자기 신호를 활성화 및 비활성화하도록 제어하는 제2 제어부; 및 상기 부저부에서 생성된 음향 신호를 감지하는 감지부를 더 포함하고, 상기 제2 제어부는, 상기 감지부에서 감지된 음향 신호를 분석하여 상기 제1 제어부의 자기 신호 수신 여부를 확인한다.In order to achieve the above object, a third embodiment of the present invention is directed to an implantable drug infusion system comprising a first control unit for controlling a drug injection amount by a magnetic signal, and a buzzer unit for generating an acoustic signal upon reception of the magnetic signal A transmitter for activating and deactivating the magnetic signal; The first control unit encodes a command for controlling the first control unit in accordance with an encoding protocol corresponding to a protocol for decoding the magnetic signal and controls the transmitter to activate and deactivate the magnetic signal in accordance with the encoded command, A control unit; And a sensing unit for sensing the acoustic signal generated by the buzzer unit. The second controller analyzes the acoustic signal sensed by the sensing unit and confirms whether the first control unit receives the magnetic signal.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 제4 실시예는, 약물을 저장하는 약물 저장부; 자기 신호를 수신하는 수신부; 음향 신호를 생성하는 부저부; 멤브레인, 상기 멤브레인의 양측에 각각 마련된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 전자삼투펌프; 상기 수신부를 통해 수신된 자기 신호에 의해 약물 충전을 위한 전압을 상기 약물 저장부에 연결된 상기 제1 전극으로 인가하고, 약물 토출을 위한 전압을 상기 제2 전극으로 인가하는 제1 제어부; 및 상기 제2 전극과 연결되어 약물을 체내로 방출하는 방출 포트를 포함하고, 상기 제1 제어부는, 상기 수신부를 통해 자기 신호를 수신함에 따라 음향 신호를 생성하도록 상기 부저부를 제어한다.According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a drug delivery system comprising: a drug storage unit for storing a drug; A receiving unit for receiving a magnetic signal; A buzzer section for generating a sound signal; An electroosmotic pump including a membrane, a first electrode and a second electrode provided on both sides of the membrane, respectively; A first controller for applying a voltage for charging a drug to the first electrode connected to the drug reservoir by a magnetic signal received through the receiver and for applying a voltage for drug discharge to the second electrode; And a discharge port connected to the second electrode to discharge a drug into the body. The first control unit controls the buzzer unit to generate a sound signal upon receiving a magnetic signal through the receiver unit.

한편, 상기 수신부는, 자기 신호에 의하여 온/오프되는 자기 스위치이고, 상기 제1 제어부는, 상기 자기 스위치에 의한 전류의 온/오프에 따른 신호를 디코딩하고, 디코딩된 결과에 따라 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극에 전압을 인가할 수 있다.Meanwhile, the receiving unit is a magnetic switch that is turned on / off by a magnetic signal, and the first control unit decodes a signal according to on / off of the current by the magnetic switch, Alternatively, a voltage may be applied to the second electrode.

또한, 제4 실시예는, 상기 수신부에 의해 수신되는 자기 신호를 활성화 및 비활성화하는 송신부; 상기 제1 제어부의 상기 자기 스위치에 의한 전류의 온/오프에 따른 신호를 디코딩하는 규약에 대응하는 인코딩 규약에 따라 상기 제1 제어부를 제어하는 명령을 인코딩하고, 인코딩된 명령에 따라 상기 송신부가 자기 신호를 활성화 및 비활성화하도록 제어하는 제2 제어부; 및 상기 부저부에서 생성된 음향 신호를 감지하는 감지부를 더 포함하고, 상기 제2 제어부는, 상기 감지부에서 감지된 음향 신호를 분석하여 상기 제1 제어부의 자기 신호 수신 여부를 확인할 수 있다.In addition, the fourth embodiment may further include: a transmitter for activating and deactivating a magnetic signal received by the receiver; Wherein the controller controls the first control unit in accordance with an encoding rule corresponding to a protocol for decoding a signal according to on / off of a current by the magnetic switch of the first control unit, A second controller for controlling the signal to be activated and deactivated; And a sensing unit for sensing the acoustic signal generated by the buzzer unit. The second controller may analyze the acoustic signal sensed by the sensing unit to check whether the first control unit receives the magnetic signal.

본 발명은 종래의 체내 이식형 약물 주입 펌프 및 그 시스템과 달리 주파수 통신 방식이 아닌 자기력을 이용한 자기 통신 방식을 이용하여 밀봉 구조 내 배치된 제어 보드와도 통신을 수행할 수 있는 효과가 있다.The present invention has an effect of performing communication with a control board disposed in a sealing structure by using a magnetic communication method using a magnetic force instead of a frequency communication method unlike the conventional implantable medicine injection pump and its system.

또한, 본 발명은 밀봉 구조 내에서 부저 등을 이용하여 음향 신호를 생성하며, 음향 신호를 이용하여 정상적으로 시스템이 동작하는 지 여부에 관한 정보를 체외의 시스템에서 감지하고 분석할 수 있고, 이를 통하여 약물 주입 시스템의 오류를 체크할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention generates an acoustic signal using a buzzer or the like in a sealed structure, and can detect and analyze information about whether the system normally operates using an acoustic signal in an in-vitro system, It is possible to check the error of the injection system.

도 1은 종래의 체내 이식형 약물 주입 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템 중 체내에 이식되는 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템 중 체외용 제어 시스템을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템을 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템 중 전자삼투펌프를 적용한 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템의 동작을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템 중 체내에 이식되는 시스템의 외형을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템 중 체내에 이식되는 시스템을 분해하여 나타낸 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a diagram of a conventional implantable drug delivery system.
FIG. 2 is a diagram illustrating a system for implantation into the body of an implantable drug infusion system supporting two-way communication according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a control system for an in-vivo implantable drug injection system supporting two-way communication according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram illustrating an implantable drug infusion system that supports two-way communication according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a system using an electronic osmotic pump of a body-insertable drug injection system supporting bidirectional communication according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating an operation of an implantable drug injection system supporting two-way communication according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing the outline of a system for implantation into a body of a body implantable drug injection system supporting two-way communication according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an exploded view of a system for implantation into the body of a transplantable drug infusion system supporting two-way communication according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The shape and the size of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity and the same elements are denoted by the same reference numerals in the drawings.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별이 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미 한다.And throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between. Furthermore, when a component is referred to as being "comprising" or "comprising", it is to be understood that this does not exclude other components, do.

또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Furthermore, the terms "first "," second ", and the like are used to distinguish one element from another element, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템 중 체내에 이식되는 시스템을 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템 중 체외용 제어 시스템을 도시한 블록도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템 중 전자삼투펌프를 적용한 시스템을 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a system for implantation into a body of a body implantable drug injection system supporting bidirectional communication according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram FIG. 4 is a schematic view of a body-insertable drug injection system supporting bidirectional communication according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating a system using an electronic osmotic pump of a body-insertable drug injection system supporting bidirectional communication according to an embodiment of the present invention.

양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템 중 체내 이식 시스템(1000)은, 격막 챔버(110), 주입 밸브(120), 유출 밸브(130), 약물 저장부(300), 수신부(610), 부저부(620), 제1 제어부(630), 방출 포트(710) 및 전원부(800)를 포함한다.The body-insertable system 1000 includes a diaphragm chamber 110, an injection valve 120, an outlet valve 130, a drug storage unit 300, a receiver unit 610, A buzzer section 620, a first control section 630, a discharge port 710, and a power source section 800.

본 발명의 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 펌프는, 약물 저장부(300)에 저장된 약물, 예를 들면, 몰핀과 같이 극소량으로 체내에 주입되어야 하는 약물을 체내로 주입하기 위한 동력을 제공한다. 이 때, 펌프는, 상술한 동작을 수행하기 위하여, 격막 챔버(110), 주입 밸브(120) 및 유출 밸브(130)를 포함한다.The implantable drug infusion pump for supporting bidirectional communication of the present invention provides power for injecting a drug stored in the drug storage unit 300, for example, a drug such as morphine, which should be injected into the body in a very small amount do. At this time, the pump includes a diaphragm chamber 110, an injection valve 120 and an outlet valve 130 to perform the above-described operation.

여기서, 격막 챔버(110)는, 약물 저장부(300)에 연결된 주입 밸브(120)를 통하여 환자의 체내에 주입하기 위한 약물을 충전받고, 챔버 자체의 탄성에 의해 충전된 약물을 유출 밸브(130)를 통하여 토출시킨다. 여기서, 격막 챔버(110)는, 복원력이 우수한 실리콘 재질의 링형 챔버일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.Here, the diaphragm chamber 110 is filled with the drug for injecting into the patient's body through the injection valve 120 connected to the drug reservoir 300, and the drug charged by the elasticity of the chamber itself is supplied to the outlet valve 130 ). Here, the diaphragm chamber 110 may be a ring-shaped chamber made of silicon with excellent restoring force, but is not limited thereto.

또한, 주입 밸브(120)는, 제1 제어부(630)로부터 활성화를 위한 전압, 예를 들면, 직류 전압을 인가받고, 인가된 전압에 의하여 자속을 형성하는 코일 및 자속에 의해 상하 회동함으로써 약물 저장부(300)로부터 약물이 유입되는 유입구와 격막 챔버(110) 간 경로를 개폐하는 플런저를 포함할 수 있다. 여기서, 주입 밸브(120)는, 상시 폐쇄형(NC, Normally Closed) 밸브로, 주입 밸브(120)를 구성하는 약물 저장부(300)와 격막 챔버(110) 간 경로 등의 소재는 과불화탄성체(Perfluoroelastomer), PEEK(PolyEther Ether Ketone) 등과 같은 액체에 대한 내화학성이 뛰어난 소재인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.In addition, the injection valve 120 is vertically rotated by a coil and a magnetic flux which are applied with a voltage for activation, for example, a direct current voltage from the first control unit 630 and form a magnetic flux by the applied voltage, And a plunger for opening and closing a path between the inlet and the diaphragm chamber 110 from which the drug is introduced from the unit 300. Here, the injection valve 120 is a normally closed (Normally Closed) valve. The material such as the path between the drug storage part 300 and the diaphragm chamber 110 constituting the injection valve 120 is made of a perfluoroelastomer (Perfluoroelastomer), PEEK (Polyether Ether Ketone), and the like, but it is not limited thereto.

한편, 유출 밸브(130)는, 제1 제어부(630)로부터 활성화를 위한 전압, 예를 들면, 직류 전압을 인가받아 자속을 형성하는 코일 및 자속에 의해 상하 회동함으로써 격막 챔버(110)에 연결된 경로와 방출 포트(710)로 약물이 유출되는 유출구 간 경로를 개폐하는 플런저를 포함한다. 여기서, 유출 밸브(130)는, 주입 밸브(120)와 같이, 상시 폐쇄형 밸브로, 유출 밸브(130)를 구성하는 방출 포트(710)와 격막 챔버(110) 간 경로 등의 소재는 과불화탄성체, PEEK 등과 같은 액체에 대한 내화학성이 뛰어난 소재인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The outflow valve 130 is connected to the diaphragm chamber 110 by a vertically rotating force by a coil and a magnetic flux forming a magnetic flux by receiving a voltage for activation, for example, a direct voltage from the first control unit 630, And a plunger for opening and closing an outflow path through which the drug flows out to the discharge port 710. Here, the outlet valve 130 is a normally closed type valve such as the injection valve 120, and the material such as the path between the discharge port 710 and the diaphragm chamber 110 constituting the outlet valve 130 is subjected to an overfilling Elastic material, PEEK, and the like, but is not limited thereto.

또한, 약물 저장부(300)는, 약물을 저장하고, 제1 제어부(630)로부터 주입 밸브(120)로 전압이 인가되면, 저장된 약물을 주입 밸브(120)를 통하여 격막 챔버(110)에 공급하게 된다. 이때, 약물 저장부(300)는, 약 6개월 동안 환자에게 투여될 수 있는 약물의 양을 저장할 할 수 있을 정도의 용량인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 한편, 약물 저장부(300)는, 저장용 유입구를 구비하고 사용자가 주사기를 통하여 약물을 보충할 수 있는 구조일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 약물 저장부(300)는, 생체적합성이 우수한 스테인레스 또는 티타늄 합금을 이용한 소재로 이루어질 수 있다.The drug storage unit 300 stores the drug and supplies the stored drug to the diaphragm chamber 110 through the injection valve 120 when a voltage is applied from the first control unit 630 to the injection valve 120 . At this time, the drug storage unit 300 preferably has a capacity enough to store the amount of drug that can be administered to the patient for about 6 months, but is not limited thereto. Meanwhile, the drug storage unit 300 may be a structure having a storage inlet and allowing the user to replenish the drug through the syringe, but is not limited thereto. Further, the drug storage unit 300 may be made of a material using stainless steel or a titanium alloy having excellent biocompatibility.

수신부(610)는, 주입 밸브(120) 및 유출 밸브(130)에 전압이 인가되는 시간 및 인가되지 않는 시간의 길이에 대한 설정을 위한 자기 신호를 외부의 제어 장치로부터 수신하며, 수신된 자기 신호를 제1 제어부(630)로 전달한다. 이때, 수신부(610)는, 자기 신호에 의해 형성된 자기장에 따라 턴온되거나 턴오프되는 자기 스위치(Magnetic Switch)일 수 있으며, 자기 스위치가 온 상태인 경우와 오프 상태인 경우의 조합에 의하여 이진 코드를 생성하고, 생성된 이진 코드를 제1 제어부(630)에 전달할 수 있다.The receiving unit 610 receives a magnetic signal for setting the time for which the voltage is applied to the injection valve 120 and the outlet valve 130 and the length of the unapplied time from the external control apparatus, To the first controller 630. The receiving unit 610 may be a magnetic switch that is turned on or off according to a magnetic field formed by a magnetic signal. When the magnetic switch is in the ON state or in the OFF state, And transmit the generated binary code to the first controller 630. [

부저부(620)는, 체내 이식 시스템의 이상 상황을 알람 신호로 알리는 부저(Buzzer)일 수 있으며, 제1 제어부(630)의 제어에 의하여 부저음인 음향 신호를 생성한다. 이때, 제1 제어부(630)는, 외부 시스템(2000)과 미리 설정해 놓은 통신 규약에 의하여 부저부(620)의 음향 신호를 생성한다. 예를 들면, 제1 제어부(630)는, 비터비 부호화 알고리즘(Viterbi encoding algorithm)에 따라 인코딩을 수행하여 부저부(620)의 음향 신호를 생성할 수 있다.The buzzer unit 620 may be a buzzer for informing an abnormal situation of the body-grafting system by an alarm signal. The buzzer unit 620 generates a buzzer sound signal under the control of the first control unit 630. At this time, the first controller 630 generates a sound signal of the buzzer unit 620 according to a predetermined communication protocol with the external system 2000. For example, the first control unit 630 may perform encoding according to a Viterbi encoding algorithm to generate a sound signal of the buzzer unit 620.

한편, 제1 제어부(630)는, 수신부(610)를 통해 수신된 자기 신호에 의해 약물 충전을 위한 제1 제어 신호 및 약물 토출을 위한 제2 제어 신호를 생성하고, 생성된 제1 제어 신호를 주입 밸브(120)로 출력하며, 생성된 제2 제어 신호를 유출 밸브(130)로 출력한다. 즉, 제1 제어부(630)는, 자기 신호에 의해 지정된 순서에 따라 주입 밸브(120)의 코일 및 유출 밸브(130)의 코일에 전압을 인가하는데, 격막 챔버(110) 내 약물 충전을 위하여 코일에 주입 밸브(120)의 전압을 인가하여 플런지를 이동시키고, 격막 챔버(110) 내 충전된 약물의 토출을 위하여 유출 밸브(130)의 코일에 전압을 인가하여 플런지를 이동시킬 수 있다. 이 때, 제1 제어부(630)는, 자기 신호에 의해 주입 밸브(120) 및 유출 밸브(130)에 전압이 인가되는 시간 및 인가되지 않는 시간을 조정하여 약물이 체내에 안전하게 공급되도록 할 수 있다.On the other hand, the first controller 630 generates a first control signal for drug charging and a second control signal for drug discharge by the magnetic signal received through the receiver 610, and outputs the generated first control signal To the injection valve 120, and outputs the generated second control signal to the outlet valve 130. That is, the first controller 630 applies a voltage to the coil of the injection valve 120 and the coil of the outlet valve 130 according to the order specified by the magnetic signal. In order to charge the drug in the diaphragm chamber 110, The plunger can be moved by applying the voltage of the injection valve 120 to move the plunge and applying a voltage to the coil of the outflow valve 130 for discharging the charged drug in the diaphragm chamber 110. [ At this time, the first control unit 630 can adjust the time of applying and not applying the voltage to the injection valve 120 and the outlet valve 130 by the magnetic signal so that the drug can be safely supplied to the body .

제1 제어부(630)는, 자기 스위치가 온 상태인 경우와 오프 상태인 경우의 조합에 의하여 생성된 이진 코드를 복호화하고, 복호화된 정보에 따라 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 생성하게 된다. 이때, 자기 스위치에 의하여 생성된 이진 코드는 외부 시스템(2000)과 미리 설정해 놓은 통신 규약에 의하여 정해진 코드일 수 있다. 예를 들면, 제1 제어부(630)는, 자기 스위치가 온-오프-온-오프 상태로 전환됨에 따라 이진 코드인 '1010'을 입력받을 수 있고, '1010'이 입력된 경우 외부 시스템(2000)과의 통신이 시작되는 시작 명령으로 해석할 수 있다.The first control unit 630 decodes the binary code generated by the combination of the ON and OFF states of the magnetic switch and generates the first control signal and the second control signal according to the decoded information . At this time, the binary code generated by the magnetic switch may be a code defined by the external system 2000 and a predetermined communication protocol. For example, the first control unit 630 can receive the binary code '1010' as the magnetic switch is switched to the on-off-on-off state, and when the '1010' ) Can be interpreted as a start command in which communication with the base station is started.

제1 제어부(630)는, 수신부(610)를 통해 자기 신호를 수신한 경우에 부저부(620)를 통하여 수신 여부에 대한 정보를 포함하는 음향 신호를 생성하도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 제1 제어부(630)는, 수신부(610)를 통해 자기 방식의 통신이 이루어진 후 약 수초가 경과하면, 부저부(620)를 통하여 자기 통신 관련 확인 신호인 음향 신호를 생성할 수 있다.The first control unit 630 may control the buzzer unit 620 to generate a sound signal including information on whether or not to receive the magnetic signal when the magnetic signal is received through the receiving unit 610. [ For example, the first control unit 630 can generate an acoustic signal, which is a self-communication related confirmation signal, through the buzzer unit 620 after elapse of several seconds after the magnetic communication is performed through the receiving unit 610 have.

또한, 방출 포트(710)는, 유출 밸브(130)를 통하여 토출된 약물을 체내에 주입하는 경로가 된다. 이 때, 최초 약물 주입 시 방출 포트(710) 내 경로에 공기가 채워져 있는 경우 체내에 공기가 주입될 수 있으므로, 방출 접근 포트를 통하여 식염수를 경로 내에 채운 후, 약물을 주입함으로써 체내에 공기가 주입되는 위험을 방지할 수 있다.The discharge port 710 is a path for injecting the drug discharged through the outlet valve 130 into the body. In this case, since air can be injected into the body when the path inside the discharge port 710 is filled with the first drug, the saline solution is filled in the path through the discharge access port, and air is injected into the body by injecting the drug Can be prevented.

한편, 전원부(800)는, 수신부(610), 부저부(620) 및 제1 제어부(630)로 전원을 공급한다. 여기서, 전원부(800)는, 체내 이식에 적합한 하이브리드 음극(Hybrid cathode)을 갖는 리튬(Lithium) 배터리일 수 있다.The power supply unit 800 supplies power to the receiving unit 610, the buzzer unit 620, and the first control unit 630. Here, the power supply unit 800 may be a lithium battery having a hybrid cathode suitable for implantation in the body.

또한, 체내 이식 시스템(1000)은, 도 5에 도시된 바와 같은 전자 삼투 펌프를 구비할 수 있으며, 이 경우, 격막 챔버(110), 주입 밸브(120) 및 유출 밸브(130)는 멤브레인(190), 멤브레인(190)의 양측에 각각 마련된 제1 전극(170) 및 제2 전극(180)로 치환될 수 있으며, 제1 전극(170) 및 제2 전극(180)은 제1 제어부(630)에 연결된다.5, in which case the diaphragm chamber 110, the injection valve 120 and the outlet valve 130 may be connected to the membrane 190 The first electrode 170 and the second electrode 180 may be replaced by a first electrode 170 and a second electrode 180 provided on both sides of the membrane 190. The first electrode 170 and the second electrode 180 may be replaced by a first control unit 630, Lt; / RTI >

제1 전극(170) 및 제2 전극(180)은, 약물 저장부(300)에 연결된 주입구(150) 및 유출 포트(710)에 연결된 유출구(160)에 접하도록 각각 마련되며, 다공성 탄소로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 전극(170) 및 제2 전극(180)은, 도 5에 도시된 바와 같이 멤브레인(190)에 의하여 이들 사이의 일정한 간격이 유지되고, 약물의 이동을 허용하도록 다공성 재질 또는 구조로 형성된다.The first electrode 170 and the second electrode 180 are provided to be in contact with the injection port 150 connected to the drug reservoir 300 and the outflow port 160 connected to the outflow port 710, . In addition, the first electrode 170 and the second electrode 180 are maintained at a constant spacing therebetween by the membrane 190, as shown in FIG. 5, and can be made of a porous material or structure .

또한, 제1 전극(170) 및 제2 전극(180)은, 제1 제어부(630)로부터 전원을 공급받아 이온이 이동됨에 따른 전기화학 반응을 일으킨다. 이때, 제1 제어부(630)는, 제1 전극(170) 및 제2 전극(180)에 공급되는 전압의 극성을 설정된 시간마다 전환하여 인가할 수 있다.The first electrode 170 and the second electrode 180 are supplied with power from the first control unit 630 to cause an electrochemical reaction as the ions move. At this time, the first controller 630 may apply the polarity of the voltage supplied to the first electrode 170 and the second electrode 180 at every predetermined time.

멤브레인(190)은, 약물 저장부(300)에 연결된 유입구(150)와 유출 포트(710)에 연결된 유출구(160) 사이에 설치되며, 약물의 이동을 허용하도록 다공성 재질 또는 구조로 형성된다.The membrane 190 is installed between the inlet 150 connected to the drug reservoir 300 and the outlet 160 connected to the outlet port 710 and is formed of a porous material or structure to allow movement of the drug.

즉, 제1 제어부(630)에 의하여 제1 전극(170) 및 제2 전극(180) 사이에 전압 차가 발생하면, 산화환원 반응이 일어남에 따라 이온이 이동되면서 약물을 이동시키는 펌핑력을 제공하게 된다.That is, when a voltage difference is generated between the first electrode 170 and the second electrode 180 by the first control unit 630, the redox reaction occurs and ions are moved to provide a pumping force to move the drug do.

양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템 중 체외 시스템(2000)은, 송신부(2100), 제2 제어부(2200) 및 감지부(2300)를 포함할 수 있다.The in vitro system 2000 of the implantable drug injection system supporting bidirectional communication may include a transmitter 2100, a second controller 2200, and a sensing unit 2300.

송신부(2100)는, 제2 제어부(2200)의 제어에 의하여 수신부(610)에서 수신 가능한 자기 신호를 생성한다. 송신부(2100)는, 태블릿, 단말기 등의 체외 시스템(2000)에 장착되는 자기장 통신 안테나를 포함할 수 있으며, 자기장 통신 안테나를 통하여 증폭된 교류 전류가 흐름에 따라 자기장이 활성화될 수 있다. 즉, 송신부(2100)는, 전류의 인가 여부에 따라 자기 신호를 활성화하거나 비활성화하는 전자석 또는 자기장 통신 안테나인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The transmitting unit 2100 generates a magnetic signal that can be received by the receiving unit 610 under the control of the second control unit 2200. The transmitting unit 2100 may include a magnetic field communication antenna mounted on the extracorporeal system 2000 such as a tablet or a terminal, and the magnetic field may be activated as the AC current amplified through the magnetic field communication antenna flows. That is, the transmitting unit 2100 is preferably an electromagnet or a magnetic field communication antenna that activates or deactivates a magnetic signal depending on whether a current is applied, but is not limited thereto.

제2 제어부(2200)는, 제1 제어부(630)와 미리 설정해 놓은 통신 규약, 즉, 제1 제어부(630)가 자기 신호, 예를 들면, 수신부(610)의 자기 스위치에 의한 전류의 온 및 오프에 따른 신호를 디코딩하는 규약에 대응하는 인코딩 규약에 따라 사용자가 입력하거나 미리 설정된 명령을 인코딩한 후, 인코딩된 명령에 의해 송신부(2100)를 제어하여 자기 신호를 생성하게 된다.The second control unit 2200 controls the first control unit 630 and the first control unit 630 such that the first control unit 630 transmits a magnetic signal such as a current of the magnetic switch of the receiving unit 610, Off or a preset command in accordance with an encoding rule corresponding to a protocol for decoding a signal according to the off signal, and then controls the transmitter 2100 by the encoded command to generate a magnetic signal.

송신부(2100)는, 제2 제어부(2200)의 제어에 따라 전자석 또는 자기장 통신 안테나를 이용하여 일정한 간격으로 또는 일정 시간을 기준으로 자기장을 활성화하거나 비활성화하게 된다. 이와 같이 활성화 또는 비활성화된 자기장에 의하여 수신부(610)의 자기 스위치가 반응하게 된다.Under the control of the second control unit 2200, the transmitting unit 2100 activates or deactivates the magnetic field at regular intervals or on a predetermined time basis using an electromagnet or a magnetic field communication antenna. The magnetic switch of the receiving unit 610 responds to the activated or deactivated magnetic field.

감지부(2300)는, 부저부(620)에서 출력된 음향 신호를 감지하는 마이크 및 마이크를 통해 수신된 신호를 웨이브 파일 형식(Wave file format) 등으로 기록하는 기록매체를 포함할 수 있다. 감지부(2300)는, 부저부(620)에서 출력된 음향 신호를 감지하고, 감지한 음향 신호를 제2 제어부(2200)에 전달하거나, 기록된 웨이브 파일을 제2 제어부(2200)에 전달한다.The sensing unit 2300 may include a microphone for sensing the sound signal output from the buzzer unit 620, and a recording medium for recording the signal received through the microphone in a wave file format. The sensing unit 2300 senses the sound signal output from the buzzer unit 620 and transmits the sensed sound signal to the second control unit 2200 or transmits the recorded wave file to the second control unit 2200 .

제2 제어부(2200)는, 음향 신호를 복조하고 디코딩하여 체내 이식 시스템(1000)의 상태 정보를 추출한다. 즉, 제2 제어부(2200)는, 부저부(620)의 음향 신호를 생성하는 데 사용된 인코딩 알고리즘에 대응하는 디코딩 알고리즘, 예를 들면, 비터비 복호화 알고리즘을 이용하여 음향 신호를 분석하고, 이를 통하여 체내 이식 시스템(1000)의 상태가 정상적인지 여부를 파악할 수 있다.The second control unit 2200 demodulates and decodes the sound signal to extract the state information of the body implantation system 1000. That is, the second control unit 2200 analyzes the acoustic signal using a decoding algorithm corresponding to the encoding algorithm used to generate the acoustic signal of the buzzer unit 620, for example, a Viterbi decoding algorithm, It is possible to determine whether the state of the body-grafting system 1000 is normal or not.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 펌프의 동작을 설명하기 위한 동작흐름도로, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation of an implantable drug infusion pump for bidirectional communication according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 2 to 6, a bidirectional communication The following will describe the operation of the implantable drug injection system.

먼저, 제1 제어부(630)는, 미리 설정된 주입 밸브(120)의 개방 시간(Inlet solenoid opening time) 동안 소정의 전압을 주입 밸브(120) 내 코일에 인가하여, 약물 저장부(300) 내 약물이 격막 챔버(110) 내에 충전되도록 제어한다(S100).The first control unit 630 applies a predetermined voltage to the coil in the injection valve 120 during the opening solenoid opening time of the injection valve 120, So as to be charged in the diaphragm chamber 110 (S100).

한편, 격막 챔버(110) 내 약물의 충전을 위하여 제1 제어부(630)가 제1 제어 신호에 해당하는 전압을 인가하는 시간은 약 1초 내지 3초 정도로, 격막 챔버(110) 내 약물의 잔류량에 따라 전압을 인가하는 시간이 조정될 수 있으며, 제1 제어부(630)은 이와 같은 인가 시간 조정을 통하여 격막 챔버(110) 내에 항상 정량의 약물이 충전될 수 있도록 한다.In order to charge the drug in the diaphragm chamber 110, the first control unit 630 applies a voltage corresponding to the first control signal to the diaphragm chamber 110 for about 1 second to about 3 seconds, The first controller 630 can adjust the application time so that a constant amount of the drug can be always charged in the diaphragm chamber 110. [

이후에, 제1 제어부(630)는, 주입 밸브(120)에 전압을 인가하는 것을 종료하고, 미리 설정된 중간 지연 시간(Middle delay time) 동안 유출 밸브(130)에 전압을 인가하지 않음으로써 격막 챔버(110) 내에 충전된 약물이 안정화될 수 있도록 한다(S200).Thereafter, the first control unit 630 terminates the application of the voltage to the injection valve 120 and does not apply the voltage to the outlet valve 130 for a predetermined middle delay time, (S200) so that the drug packed in the container 110 can be stabilized.

다음에, 제1 제어부(630)는, 미리 설정된 유출 밸브(130)의 개방 시간(Outlet solenoid opening time) 동안 전압을 유출 밸브(130) 내 코일에 인가하여, 격막 챔버(110) 내에 충전된 약물이 유출 밸브(130)를 통하여 토출되도록 제어한다(S300).Next, the first controller 630 applies a voltage to the coil in the outlet valve 130 during an opening solenoid opening time of the preset outlet valve 130, so that the drug charged in the diaphragm chamber 110 Is controlled to be discharged through the outlet valve 130 (S300).

즉, 격막 챔버(110)에 연결된 주입 밸브(120)가 폐쇄되어 격막 챔버(110) 내에 약물이 충전되지 않고, 방출 포트(710)에 연결된 유출 밸브(130)가 개방되어 격막 챔버(110)의 복원 탄성력에 의하여 격막 챔버(110) 내에 충전된 약물이 체내로 토출된다.That is, the injection valve 120 connected to the diaphragm chamber 110 is closed so that the drug is not charged in the diaphragm chamber 110, and the discharge valve 130 connected to the discharge port 710 is opened to open the diaphragm chamber 110 The drug filled in the diaphragm chamber 110 is discharged into the body by the restoring elastic force.

한편, 격막 챔버(110) 내 약물의 토출을 위하여 제1 제어부(630)가 전압을 인가하는 시간은 약 수십 μ초 정도로, 1회에 투여해야 하는 약물의 양에 따라 전압을 인가하는 시간이 조정될 수 있으며, 제1 제어부(630)는 이와 같은 인가 시간 조정을 통하여 체내에 항상 정량의 약물이 주입될 수 있도록 한다. 다시 말하면, 격막 챔버(110) 내 약물의 잔량이 변함에 따라 약물 토출 속도의 변화가 있을 수 있으므로, 격막 챔버(110) 내 약물 중 일부만 토출될 수 있도록 전압을 인가하는 시간을 조정하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the time for applying the voltage by the first controller 630 for discharging the drug in the diaphragm chamber 110 is about several tens of microseconds, and the time for applying the voltage is adjusted according to the amount of the drug to be administered at one time And the first control unit 630 can always inject a predetermined amount of drug into the body through the adjustment of the application time. In other words, since there may be a change in the drug delivery rate as the remaining amount of the drug in the diaphragm chamber 110 changes, it is preferable to adjust the time for applying the voltage so that only a part of the drug in the diaphragm chamber 110 can be discharged .

이후에, 제1 제어부(630)는, 유출 밸브(130)에 전압을 인가하는 것을 종료하고, 미리 설정된 휴지 시간(Idle time) 동안 주입 밸브(120)에 전압을 인가하지 않으며, 휴지 시간 이후에 전압을 주입 밸브(120)에 인가하는 단계(S100)로 진행함으로써 격막 챔버(110) 내에 충전된 약물을 일정한 주기로 체내에 주입하게 된다(S400).Thereafter, the first control unit 630 terminates the application of the voltage to the outlet valve 130, does not apply the voltage to the injection valve 120 for the predetermined idle time, The voltage is applied to the injection valve 120 (S100), thereby injecting the drug filled in the diaphragm chamber 110 into the body at a predetermined period (S400).

즉, 하루에 3회 체내에 주입되어야 하는 약물의 경우에는 앞서 기술한 주입 밸브(120)의 개방 시간, 중간 지연 시간, 유출 밸브(130)의 개방 시간 및 휴지 시간을 더한 값이 8시간이 되도록 제어할 수 있으며, 주입 밸브(120)의 개방 시간, 중간 지연 시간 및 유출 밸브(130)의 개방 시간이 각각 길어야 수초 내외인 것을 감안하면 휴지 시간은 8시간에 가까운 긴 시간이 될 수 있다.That is, in the case of a drug to be injected into the body three times a day, the time required to add the opening time, the intermediate delay time, the opening time and the stopping time of the injection valve 120 described above is 8 hours The downtime may be as long as 8 hours considering that the opening time of the injection valve 120, the intermediate delay time, and the opening time of the outflow valve 130 are each a few seconds long.

주입 밸브(120)의 개방 단계(S100) 및 유출 밸브(130)의 개방 단계(S200)가 실질적으로 주입 밸브(120) 및 솔레노이드 유출 밸브(130)를 동작시키는 구간이며, 이 구간 중에 포화 시간(Saturation time)을 경과하면 약물이 정량으로 토출된다. 이와 같은 포화 시간의 최소값을 구하고 이를 이용하여 제1 제어부(630)의 주입 밸브(120)의 코일 및 유출 밸브(130)의 코일에 전압을 인가하는 시간을 조정하면, 주입 밸브(120) 및 유출 밸브(130)의 동작 시간을 단축시키는 것이 가능하다.The opening step S100 of the injection valve 120 and the opening step S200 of the outlet valve 130 substantially operate the injection valve 120 and the solenoid outlet valve 130 during which the saturation time When the saturation time elapses, the drug is discharged in a fixed amount. If the time of applying the voltage to the coil of the injection valve 120 and the coil of the outlet valve 130 of the first control unit 630 is adjusted by obtaining the minimum value of the saturation time, It is possible to shorten the operation time of the valve 130.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 펌프 시스템을 나타낸 도면으로, 이에 대하여 설명하면 아래와 같으며, 이전의 체내 이식형 약물 주입 시스템에 대한 설명과 중복되는 구성요소는 편의상 생략한다.FIG. 7 and FIG. 8 are diagrams illustrating a body implantable drug injection pump system that supports bidirectional communication according to an embodiment of the present invention. The description will be given below, and a description of the prior art implantable drug injection system Are omitted for convenience.

격막 챔버(110), 주입 밸브(120) 및 유출 밸브(130)를 포함하는 펌핑부(100) 또는 전자삼투펌프는, 상부 커버(400) 및 중간 커버(500) 사이에 형성된 제2 수납 공간에 배치되며, 약물 저장부(300)에 저장된 약물, 예를 들면, 몰핀과 같이 극소량으로 체내에 주입되어야 하는 약물을 체내로 주입하기 위한 동력을 제공한다.The pumping portion 100 or the electronic osmotic pump including the diaphragm chamber 110, the injection valve 120 and the outlet valve 130 is connected to a second storage space formed between the upper cover 400 and the intermediate cover 500 And provides power for injecting drugs stored in the drug storage unit 300, such as morphine, into the body that need to be injected into the body in a very small amount.

하부 커버(200)는, 바닥면과 측면을 구비하고 상면이 개방되어 제1 수납 공간을 정의하는 형태로, 제1 수납 공간 내부에 약물 저장부(300)가 안착될 수 있다. 또한, 하부 커버(200)는, 펌핑부(100)와 방출 포트(710) 사이를 연결하기 위한 경로를 형성하는 모듈형 관(511)이 지나갈 수 있는 홀(210)이 형성될 수 있다. 이때, 하부 커버(200)는, 생체적합성이 우수한 스테인레스 또는 티타늄 합금을 이용한 소재로 이루어질 수 있다.The lower cover 200 may have a bottom surface and a side surface, and the top surface thereof may be opened to define the first accommodation space, and the drug storage unit 300 may be seated within the first accommodation space. The lower cover 200 may be formed with a hole 210 through which a modular pipe 511 forming a path for connecting between the pumping part 100 and the discharge port 710 can pass. At this time, the lower cover 200 may be made of a material using stainless steel or titanium alloy excellent in biocompatibility.

상부 커버(400)는, 상면과 측면을 구비하고 하면이 개방되어 제2 수납 공간을 정의하는 형태로, 제2 수납 공간에 펌핑부(100) 또는 전자삼투펌프, 수신부(610), 부저부(620), 제1 제어부(630) 및 전원부(800) 등이 배치될 수 있다. 이때, 상부 커버(400)는, 약물 저장부(300)의 저장용 주입구(310)를 통하여 약물을 공급받을 수 있도록 제2홀(410)을 구비하고, 혼입 방지용 액체를 공급받을 수 있도록 프라이밍 홀(420)을 구비할 수 있다. 상부 커버(400)는, 생체적합성이 우수한 스테인레스 또는 티타늄 합금을 이용한 소재로 이루어질 수 있다.The upper cover 400 has an upper surface and a side surface and is opened at the lower surface to define a second storage space. The upper cover 400 has a pumping portion 100 or an electronic osmotic pump, a receiving portion 610, a buzzer portion 620, a first control unit 630, a power supply unit 800, and the like. The upper cover 400 is provided with a second hole 410 for receiving a drug through the storage injection port 310 of the drug storage part 300 and is provided with a priming hole (420). The upper cover 400 may be made of a material using stainless steel or titanium alloy excellent in biocompatibility.

여기서, 하부 커버(200) 및 상부 커버(300)는, 레이저 접합 등의 공정으로 상호 접합되어 밀봉 구조를 이루게 된다.Here, the lower cover 200 and the upper cover 300 are bonded to each other through a process such as laser bonding to form a sealing structure.

중간 커버(500)는, 하부 커버(200) 및 상부 커버(400) 사이에 배치되어 제1 수납 공간과 제2 수납 공간을 구분하고, 약물 저장부(300)와 주입 밸브(120) 간의 경로 및 펌핑부(100)와 방출 포트(710) 간 제2 경로를 포함하는 연결 모듈(510)이 형성된다. 이때, 중간 커버(500)에는, 상부 커버(400)의 제2홀(410) 및 약물 저장부(300)의 저장용 주입구(310)를 연결하기 위한 주입 경로(520)가 형성될 수 있다. 중간 커버(500)는, 생체적합성이 우수한 스테인레스 또는 티타늄 합금을 이용한 소재로 이루어질 수 있다.The intermediate cover 500 is disposed between the lower cover 200 and the upper cover 400 to separate the first storage space from the second storage space and to separate the path between the drug storage unit 300 and the injection valve 120 A connection module 510 including a second path between the pumping part 100 and the discharge port 710 is formed. The intermediate cover 500 may be formed with an injection path 520 for connecting the second hole 410 of the upper cover 400 and the storage injection port 310 of the drug storage unit 300. The intermediate cover 500 may be made of a material using stainless steel or titanium alloy excellent in biocompatibility.

또한, 연결 모듈(510)은, 프라이밍 홀(420)을 통하여 공급된 액체가 투입될 수 있도록 형성된 프라이밍 포트(512)를 포함할 수 있다.In addition, the connection module 510 may include a priming port 512 formed so that the liquid supplied through the priming hole 420 can be introduced.

케이스(700)는, 하부 커버(200)가 안착되고 상부 커버(400)는 노출되는 형태의 상부 개방형 하우징으로, 측면 하부에는 체내 조직에 밀착되는 앵커(720)가 형성된다. 또한, 케이스(700)는, 측면에 방출 포트(710)를 포함하는데, 방출 포트(710)는 유출 밸브(130)를 통하여 토출된 약물을 체내에 주입하는 경로가 된다. 이때, 최초 약물 주입 시 방출 포트(710)에 연결된 경로에 공기가 채워져 있는 경우 체내에 공기가 주입될 수 있으므로, 프라이밍 포트(512)를 통하여 식염수 등 액체를 방출 포트(710)에 연결된 경로 내에 채운 후, 약물을 주입함으로써 체내에 공기가 주입되는 위험을 방지할 수 있다.The case 700 is formed as an upper open housing in which the lower cover 200 is seated and the upper cover 400 is exposed and an anchor 720 is formed at the lower side to be in close contact with the body tissue. In addition, the case 700 includes a discharge port 710 on the side thereof, and the discharge port 710 is a path for injecting the drug discharged through the discharge valve 130 into the body. In this case, since air can be injected into the body when the path connected to the discharge port 710 at the time of injecting the first drug is filled, liquid such as saline is filled into the path connected to the discharge port 710 through the priming port 512 , It is possible to prevent the risk of air being injected into the body by injecting the drug.

이때, 케이스(700) 중 방출 포트(710)를 제외한 부분은 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 등으로 이루어지는 것이 앵커(720)의 형성에 유리하며, 약물이 도통하는 방출 포트(710)는 생체적합성이 우수한 스테인레스 또는 티타늄 합금을 이용한 소재로 이루어질 수 있다.A portion of the case 700 excluding the discharge port 710 is formed of polycarbonate (PC) or the like, which is advantageous for forming the anchor 720, and the discharge port 710 through which the drug is conducted is biocompatible It can be made of a material made of excellent stainless steel or titanium alloy.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지, 치환, 변경 및 변형이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be clear to those who have.

110: 격막 챔버
120: 주입 밸브
130: 유출 밸브
300: 약물 저장부
610: 수신부
620: 부저부
630: 제1 제어부
800: 전원부
1000: 체내 이식 시스템
2000: 외부 시스템
2100: 송신부
2200: 제2 제어부
2300: 감지부110: diaphragm chamber
120: injection valve
130: Outflow valve
300: drug storage unit
610:
620:
630:
800:
1000: Internal transplant system
2000: External system
2100:
2200:
2300:

Claims (9)

주입 밸브 및 유출 밸브에 전압이 인가되는 시간 및 인가되지 않는 시간의 길이에 대한 설정을 위한 자기 신호를 수신하는 수신부;
음향 신호를 생성하는 부저부;
약물이 충전되는 격막 챔버;
제1 제어 신호에 의하여 주입구와 상기 격막 챔버 간 경로를 개방하는 주입 밸브;
제2 제어 신호에 의하여 유출구와 상기 격막 챔버 간 경로를 개방하는 유출 밸브; 및
상기 수신부를 통해 수신된 자기 신호에 의해 약물 충전을 위한 상기 제1 제어 신호 및 약물 토출을 위한 상기 제2 제어 신호를 생성하고, 생성된 상기 제1 제어 신호를 상기 주입 밸브로 출력하며, 생성된 상기 제2 제어 신호를 상기 유출 밸브로 출력하는 제1 제어부를 포함하고,
상기 제1 제어부는, 상기 수신부를 통해 자기 신호를 수신함에 따라 음향 신호를 생성하도록 상기 부저부를 제어하는 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 펌프.
A receiving unit for receiving a magnetic signal for setting a time for which a voltage is applied to the injection valve and the outlet valve and a length of time not to be applied;
A buzzer section for generating a sound signal;
A diaphragm chamber in which the drug is charged;
An injection valve for opening a passage between the injection port and the diaphragm chamber by a first control signal;
An outlet valve that opens the outlet and the diaphragm chamber path by a second control signal; And
Generates the first control signal for drug charging and the second control signal for drug discharge by the magnetic signal received through the receiver, outputs the generated first control signal to the injection valve, And a first control unit for outputting the second control signal to the outlet valve,
Wherein the first control unit supports bidirectional communication to control the buzzer unit to generate a sound signal upon receiving a magnetic signal through the receiver unit.
청구항 1에 있어서,
상기 수신부는,
자기 신호에 의하여 온/오프되는 자기 스위치이고,
상기 제1 제어부는,
상기 자기 스위치에 의한 전류의 온/오프에 따른 신호를 디코딩하고, 디코딩된 결과에 따라 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호를 생성하는 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 펌프.
The method according to claim 1,
The receiver may further comprise:
A magnetic switch which is turned on / off by a magnetic signal,
Wherein the first control unit includes:
And a bi-directional communication device for decoding the signal according to the on / off of the current by the magnetic switch and generating the first control signal and the second control signal according to the decoded result.
약물을 저장하는 약물 저장부;
주입 밸브 및 유출 밸브에 전압이 인가되는 시간 및 인가되지 않는 시간의 길이에 대한 설정을 위한 자기 신호를 수신하는 수신부;
음향 신호를 생성하는 부저부;
약물이 충전되는 격막 챔버;
제1 제어 신호에 의하여 상기 약물 저장부에 연결된 주입구와 상기 격막 챔버 간 경로를 개방하는 주입 밸브;
제2 제어 신호에 의하여 유출구와 상기 격막 챔버 간 경로를 개방하는 유출 밸브;
상기 수신부를 통해 수신된 자기 신호에 의해 약물 충전을 위한 상기 제1 제어 신호 및 약물 토출을 위한 상기 제2 제어 신호를 생성하고, 생성된 상기 제1 제어 신호를 상기 주입 밸브로 출력하며, 생성된 상기 제2 제어 신호를 상기 유출 밸브로 출력하는 제1 제어부; 및
상기 유출구와 연결되어 약물을 체내로 방출하는 방출 포트를 포함하고,
상기 제1 제어부는, 상기 수신부를 통해 자기 신호를 수신함에 따라 음향 신호를 생성하도록 상기 부저부를 제어하는 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템.
A drug storage for storing the drug;
A receiving unit for receiving a magnetic signal for setting a time for which a voltage is applied to the injection valve and the outlet valve and a length of time not to be applied;
A buzzer section for generating a sound signal;
A diaphragm chamber in which the drug is charged;
An injection valve for opening an injection port connected to the drug storage part by a first control signal and a path between the diaphragm chambers;
An outlet valve that opens the outlet and the diaphragm chamber path by a second control signal;
Generates the first control signal for drug charging and the second control signal for drug discharge by the magnetic signal received through the receiver, outputs the generated first control signal to the injection valve, A first control unit for outputting the second control signal to the outlet valve; And
And a discharge port connected to the outlet to discharge the drug into the body,
Wherein the first control unit supports bidirectional communication to control the buzzer unit to generate a sound signal upon receiving a magnetic signal through the receiver unit.
청구항 3에 있어서,
상기 수신부는,
자기 신호에 의하여 온/오프되는 자기 스위치이고,
상기 제1 제어부는,
상기 자기 스위치에 의한 전류의 온/오프에 따른 신호를 디코딩하고, 디코딩된 결과에 따라 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호를 생성하는 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템.
The method of claim 3,
The receiver may further comprise:
A magnetic switch which is turned on / off by a magnetic signal,
Wherein the first control unit includes:
And a bi-directional communication system for decoding the signal according to the on / off of the current by the magnetic switch and generating the first control signal and the second control signal according to the decoded result.
청구항 4에 있어서,
상기 수신부에 의해 수신되는 자기 신호를 활성화 및 비활성화하는 송신부;
상기 제1 제어부의 상기 자기 스위치에 의한 전류의 온/오프에 따른 신호를 디코딩하는 규약에 대응하는 인코딩 규약에 따라 상기 제1 제어부를 제어하는 명령을 인코딩하고, 인코딩된 명령에 따라 상기 송신부가 자기 신호를 활성화 및 비활성화하도록 제어하는 제2 제어부; 및
상기 부저부에서 생성된 음향 신호를 감지하는 감지부를 더 포함하고,
상기 제2 제어부는, 상기 감지부에서 감지된 음향 신호를 분석하여 상기 제1 제어부의 자기 신호 수신 여부를 확인하는 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템.
The method of claim 4,
A transmitter for activating and deactivating a magnetic signal received by the receiver;
Wherein the controller controls the first control unit in accordance with an encoding rule corresponding to a protocol for decoding a signal according to on / off of a current by the magnetic switch of the first control unit, A second controller for controlling the signal to be activated and deactivated; And
And a sensing unit for sensing a sound signal generated by the buzzer unit,
Wherein the second control unit analyzes the sound signal sensed by the sensing unit and supports bidirectional communication for confirming whether the first control unit receives a magnetic signal.
주입 밸브 및 유출 밸브에 전압이 인가되는 시간 및 인가되지 않는 시간의 길이에 대한 설정을 위한 자기 신호에 의해 약물 주입량을 제어하는 제1 제어부 및 상기 자기 신호의 수신에 따른 음향 신호를 생성하는 부저부를 포함하는 체내 이식형 약물 주입 시스템에 있어서,
상기 자기 신호를 활성화 및 비활성화하는 송신부;
상기 제1 제어부가 상기 자기 신호를 디코딩하는 규약에 대응하는 인코딩 규약에 따라 상기 제1 제어부를 제어하는 명령을 인코딩하고, 인코딩된 명령에 따라 상기 송신부가 자기 신호를 활성화 및 비활성화하도록 제어하는 제2 제어부; 및
상기 부저부에서 생성된 음향 신호를 감지하는 감지부를 포함하고,
상기 제2 제어부는, 상기 감지부에서 감지된 음향 신호를 분석하여 상기 제1 제어부의 자기 신호 수신 여부를 확인하는 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템.
A first control unit for controlling a drug injection amount by a magnetic signal for setting a time for which a voltage is applied to the injection valve and an outflow valve and a length of a time not to be applied, and a buzzer unit for generating a sound signal according to the reception of the magnetic signal 1. An implantable drug infusion system comprising:
A transmitter for activating and deactivating the magnetic signal;
The first control unit encodes a command for controlling the first control unit in accordance with an encoding protocol corresponding to a protocol for decoding the magnetic signal and controls the transmitter to activate and deactivate the magnetic signal in accordance with the encoded command, A control unit; And
And a sensing unit for sensing a sound signal generated by the buzzer unit,
Wherein the second control unit analyzes the sound signal sensed by the sensing unit and supports bidirectional communication for confirming whether the first control unit receives a magnetic signal.
약물을 저장하는 약물 저장부;
주입 밸브 및 유출 밸브에 전압이 인가되는 시간 및 인가되지 않는 시간의 길이에 대한 설정을 위한 자기 신호를 수신하는 수신부;
음향 신호를 생성하는 부저부;
멤브레인, 상기 멤브레인의 양측에 각각 마련된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 전자삼투펌프;
상기 수신부를 통해 수신된 자기 신호에 의해 약물 충전을 위한 전압을 상기 약물 저장부에 연결된 상기 제1 전극으로 인가하고, 약물 토출을 위한 전압을 상기 제2 전극으로 인가하는 제1 제어부; 및
상기 제2 전극과 연결되어 약물을 체내로 방출하는 방출 포트를 포함하고,
상기 제1 제어부는, 상기 수신부를 통해 자기 신호를 수신함에 따라 음향 신호를 생성하도록 상기 부저부를 제어하는 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템.
A drug storage for storing the drug;
A receiving unit for receiving a magnetic signal for setting a time for which a voltage is applied to the injection valve and the outlet valve and a length of time not to be applied;
A buzzer section for generating a sound signal;
An electroosmotic pump including a membrane, a first electrode and a second electrode provided on both sides of the membrane, respectively;
A first controller for applying a voltage for drug filling by the magnetic signal received through the receiver to the first electrode connected to the drug reservoir and applying a voltage for drug discharge to the second electrode; And
And a discharge port connected to the second electrode to discharge the drug into the body,
Wherein the first control unit supports bidirectional communication to control the buzzer unit to generate a sound signal upon receiving a magnetic signal through the receiver unit.
청구항 7에 있어서,
상기 수신부는,
자기 신호에 의하여 온/오프되는 자기 스위치이고,
상기 제1 제어부는,
상기 자기 스위치에 의한 전류의 온/오프에 따른 신호를 디코딩하고, 디코딩된 결과에 따라 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극에 전압을 인가하는 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템.
The method of claim 7,
The receiver may further comprise:
A magnetic switch which is turned on / off by a magnetic signal,
Wherein the first control unit includes:
And a bi-directional communication system for applying a voltage to the first electrode or the second electrode in accordance with the decoded result.
청구항 8에 있어서,
상기 수신부에 의해 수신되는 자기 신호를 활성화 및 비활성화하는 송신부;
상기 제1 제어부의 상기 자기 스위치에 의한 전류의 온/오프에 따른 신호를 디코딩하는 규약에 대응하는 인코딩 규약에 따라 상기 제1 제어부를 제어하는 명령을 인코딩하고, 인코딩된 명령에 따라 상기 송신부가 자기 신호를 활성화 및 비활성화하도록 제어하는 제2 제어부; 및
상기 부저부에서 생성된 음향 신호를 감지하는 감지부를 더 포함하고,
상기 제2 제어부는, 상기 감지부에서 감지된 음향 신호를 분석하여 상기 제1 제어부의 자기 신호 수신 여부를 확인하는 양방향 통신을 지원하는 체내 이식형 약물 주입 시스템.The method of claim 8,
A transmitter for activating and deactivating a magnetic signal received by the receiver;
Wherein the controller controls the first control unit in accordance with an encoding rule corresponding to a protocol for decoding a signal according to on / off of a current by the magnetic switch of the first control unit, A second controller for controlling the signal to be activated and deactivated; And
And a sensing unit for sensing a sound signal generated by the buzzer unit,
Wherein the second control unit analyzes the sound signal sensed by the sensing unit and supports bidirectional communication for confirming whether the first control unit receives a magnetic signal.
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