JP6327716B2 - ノズル装置及びこれを含む最小侵襲型注入装置 - Google Patents

ノズル装置及びこれを含む最小侵襲型注入装置 Download PDF

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Description

本発明は、ノズル装置及び最小侵襲型注入装置に係り、より詳しくは、液体の注入損失を最小化し、且つ皮膚に加えられる痛みや出血を最小化できるノズル装置及び最小侵襲型注入装置に関する。
医学施術や美容施術の過程で液体を皮下に注入する必要がある。例えば、インシュリンを皮下に注入する時や、コラーゲンなどのような物質を美容上の目的から皮下に注入する時である。
液体を注入するための最も一般的な方法は、注射針を所望の部位に所望の深さだけ挿入して注入することである。しかし、注射針を使用する場合は、痛みや出血が伴われ、また、ユーザの熟練度によってはうまく挿入できなかったり、誤って挿入したりする不具合が生じていた。また、皮膚に誤って挿入した場合、皮膚組織に深刻な損傷を加えることがあり、これにより損傷された皮膚は、その治療に相当な期間を要することがある。
したがって、かかる問題点を解決するために、近年、注射針のない注射器が開発された。針無し注射器の例として、米国登録特許第８,０６６,６６２号、米国登録特許第７,９４２,８４５号、韓国登録特許第１０−１０６２０２２号、国際公開特許ＷＯ２０１０／０６７３４５号、及び国際公開特許ＷＯ２０１０／０１６０４９号がある。
この種の針無し注射器は、注射針がない代わりに、液体を高圧のマイクロジェットの形態で吐出することで液体がマイクロジェットの形態で皮膚に浸透する。しかし、この種の注射器の場合、マイクロジェットが皮膚を突き破って所望の深さにて浸透するためには、十分な圧力や速度が保障される必要があり、皮膚に浸透したマイクロジェットは、即時組織内を拡散しなければならない。しかし、それぞれの皮膚、特に、角質や表皮層は、その厚さや弾性、柔軟性、強度がいずれも異なっており、且つ、同じ個体でも部位間で異なっている。
したがって、針無し注射器の場合、液体を均一に浸透させることは至難なことであり、浸透に際してマイクロジェットが吐出するオリフィスや皮膚表面に対する角度、距離及び浸透させたい薬液そのものの物性は、浸透される量や深さに大きな影響を及ぼすため、薬液注入時の損失や浸透深さの調節が難しい。特に、高粘性の薬液を伝達したい場合、十分な速度のマイクロジェットが形成できないことから、一部の浸透したマイクロジェットが皮膚中を拡散できずに、逆に飛び出してくる現象が生じることがあり、さらには、飛び出してきたマイクロジエットが、オリフィスからの後続のマイクロジェットと逆方向にぶつかり合うことで後続のマイクロジェットの速度をさらに減少させ、皮膚への浸透能力を一層低下させるという不具合が生じていた。
本発明は、前記したような問題点を解決するためになされたものであって、皮膚に浸透する際に皮膚への痛みや出血を最小化しながら、マイクロジェットの注入損失率を最小化することができる最小侵襲型注入装置を提供することを目的とする。
また、液体の物性や対象皮膚の特性に拘わらず、損失を最小限に抑えながら均一に液体を伝達することができる最小侵襲型注入装置を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態に係る最小侵襲型注入装置用ノズル装置は、液体のマイクロジェットを形成する流出口、及び前記流出口に連結され、予め設定された深さにて皮膚組織に挿入されるように形成されたマイクロサイズの注入部、を含む。
前記流出口が、注入したい液体が貯留される第１の貯留部に脱着自在に連結されていてよい。
前記流出口と前記第１の貯留部とにはそれぞれ、互いに係合できるように係止構造物が形成されていてよい。
前記流出口の最短直径が０．５ｍｍ以下であってよい。
前記注入部の内部直径が５０〜４５０μｍであってよい。
前記注入部が０．１〜２０ｍｍの深さにて皮膚組織に挿入されていてよい。
本発明の一実施形態に係る最小侵襲型注入装置は、注入したい液体が貯留される第１の貯留部と、液体のマイクロジェットを形成する流出口、及び前記流出口に連結され、予め設定された深さにて皮膚組織に挿入されるように形成されたマイクロサイズの注入部と、を含むノズル部、及び前記第１の貯留部に連結され液体を加圧する第１の加圧部及び前記第１の加圧部に圧力を供給する第１の圧力発生装置を備えた圧力供給部、を含む。
前記第１の貯留部に連結され、予め設定された量の液体を供給する手動方式または自動方式の液体供給部をさらに含んでいてよい。
前記流出口が、注入したい液体が貯留される第１の貯留部に脱着自在に連結されていてよい。
前記流出口と前記第１の貯留部とにはそれぞれ、互いに係合できるように係止構造物が形成されていてよい。
前記第１の貯留部から吐出される１回の注入量が１〜１０００μｌであってよい。
前記自動方式の液体供給部は、注入したい液体を貯留する第２の貯留部と、前記第２の貯留部に圧力を加える第２の加圧部、及び前記第２の加圧部に圧力を供給する第２の圧力発生装置と、を含んでいてよい。
前記第２の圧力発生装置に連結され、前記第２の圧力発生装置の移動距離を制御する制御部をさらに含んでいてよい。
前記第１の加圧部に連結され、前記第１の貯留部に圧力を加える第３の加圧部をさらに含んでいてよい。
前記第１の圧力発生装置に連結され、前記第１の圧力発生装置で発生される圧力の大きさ、圧力発生時間の少なくとも一方を制御する制御部をさらに含んでいてよい。
前記制御部が、前記第１の圧力発生装置に連結され前記第１の加圧部の前進距離または後退距離を制御していてよい。
前記制御部が、前記第１の圧力発生装置に連結されて前記第１の加圧部が連続して前進または前進と後退とを繰り返すように制御していてよい。
前記流出口の直径を調節することで噴射されるマイクロジェットの噴射力を調節していてよい。
前記流出口の最短直径が０．５ｍｍ以下であってよい。
前記注入部の内部直径が５０〜４５０μｍであってよい。
前記注入部が、０．１〜２０ｍｍの深さにて皮膚組織に挿入されていてよい。
前記第１の圧力発生装置または前記第２の圧力発生装置は、圧縮ばね、圧縮ガス、爆発性化学物質、圧電素子、電気駆動モータ、リニアローレンツ力駆動モータ、電気シリンダ、及び直線運動ガイドからなる群より選ばれる一つ以上であってよい。
前記第１及び第２の圧力発生装置は、第１の加圧部と第２の加圧部に連結された一体型圧力発生装置であってよい。
複数の前記流出口とこれに連結された注入口とが前記第１の貯留部に連結され、マイクロジェットの流出面積を調節するように前記複数の流出口とこれに連結された注入口とが配置される面積を調節していてよい。
前記第１の圧力発生装置または第２の圧力発生装置は、１〜１００ｂａｒの圧力を発生させるように形成されたものであってよい。
前記液体は、ヒアルロン酸、コラーゲン、幹細胞、幹細胞培養液、脂肪細胞、脂肪、シリコン、ビタミン、胎盤抽出物、血漿、トラネキサム酸、食塩水、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレングリコール、架橋されたヒアルロン酸、カルシウムハイドロキシアパタイト、ポリ乳酸、ポリ（乳酸−コー−グリコール酸）、プテロイルグルタミン酸、ポリ−γ−グルタミン酸、リン脂質、デオキシコール酸、ミノキシジル、フィナステリド、デュタステリド、成長因子、ボツリヌス毒素、アルギン酸、キトサン、硫酸コンドロイチン、デルマタン硫酸、ヒアルロン酸分解酵素、抗体、鎮痛剤成分、及び痲酔剤成分からなる群より選ばれる一種以上を含むものであってよい。
前記液体は、溶液、懸濁液、有効成分が含まれた粒子が分散された形態のいずれかにて提供されていてよい。
本発明の一実施形態によれば、マイクロジェットが皮膚から浸透する際に皮膚内への注入損失率を最小化するとともに、痛みや出血による患者の拒否感を解消できる最小侵襲型注入装置を提供することができる。
また、多様な物性の有効成分を含む液体を注入する際にも、個体の皮膚特性によらずに均一な量の液体を均一な深さにて伝達することができる最小侵襲型注入装置を提供することができる。
さらには、１回で注入したい注入面積を拡大したい場合や施術したい個体の数が多い場合、連続した注入を可能にした最小侵襲型注入装置を提供することができる。
本発明の第１の実施形態に係る最小侵襲型注入装置を示す概略図である。 本発明の第２の実施形態に係る最小侵襲型注入装置を示す概略図である。 図２の領域Ａの多様な実施形態を示す部分拡大図である。 図２の領域Ａの多様な実施形態を示す部分拡大図である。 図２の領域Ａの多様な実施形態を示す部分拡大図である。 本発明の第３の実施形態に係る最小侵襲型注入装置を示す概略図である。 本発明の第４の実施形態に係る最小侵襲型注入装置を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る最小侵襲型注入装置を示す斜視図である。
以下、図１乃至図６を参照して本発明の種々の実施形態に係る最小侵襲型注入装置について詳述することにする。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る最小侵襲型注入装置を示す概略図である。
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る最小侵襲型注入装置１は、ノズル部１０（以下、「ノズル装置」ともいう）と圧力供給部２０を含む。
本発明の一実施形態に係るノズル部１０は、マイクロジェットを形成する流出口１３と、前記流出口１３に連結され、予め設定された深さにて皮膚組織に挿入されるように形成されたマイクロサイズの注入部１５を含む。
前記流出口１３またはオリフィスは、所望の液体のマイクロジェットを形成するために所望の大きさの直径を有するように形成されていてよい。
本発明の一実施形態によれば、前記流出口１３の直径を調節することでマイクロジェットの噴射力を調節することができる。流出口１３の直径はマイクロジェットの噴射力に反比例するため、対象皮膚または組織の部位及び性質に応じて流出口１３の直径を調節することでマイクロジェットの噴射力を調節することができる。
本発明の一実施形態によれば、前記流出口１３の最短直径は０．５ｍｍ以下であってよい。特に、流出口１３の最短直径は０．３ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下であってよい。ノズル部１０内部で液体が圧力を受けて、所望の皮膚組織内へと迅速に浸透できるようにするためである。
本発明の一実施形態によれば、噴射される面積を調節することができる。より具体的に、マイクロジェットの投入面積を調節すべく、予め設定された面積内に複数の注入部１５を配置することで、投入面積を調節することができる。従来、１本の注射針を使用していた場合、１回の投入で一箇所にしか液体を投入できなかったのに対し、本発明の一実施形態に係るノズル部を使用すれば、複数の注入部１５が所定の面積に亘って配置されているため、対象体の皮膚に所望の面積に亘って複数の箇所に液体を投入することができるわけである。その結果、複数回投入する必要がなく、所望の面積に亘って１回の投入で液体を注入できる最小侵襲型注入装置を提供することができる。
前記注入部１５は、第１の貯留部１１に貯留された液体を対象皮膚組織内に注入するように形成される。前記流出口１３から流出するマイクロジェットは、所望の注入部１５によって皮膚への予め設定された深さまで案内できる。本発明の一実施形態によれば、前記注入部１５としてマイクロサイズの針が使用されていてよい。
本発明の一実施形態によれば、前記注入部１５を、注入前に皮膚に接触させてから角質または表皮層を突き破って真皮層の上部に位置するようにしていてよい。そして、高速及び高圧のマイクロジェットによって真皮層以下へと高速で吐出し、ターゲット部位まで浸透して、周辺組織へと拡散及び吸収されていてよい。
従来の針無し装置の場合、マイクロジェットを角質または表皮層に直接投入していたため、真皮層以下までマイクロジェットを浸透させにくかった。それだけでなく、角質または表皮層を透過できずに逆方向に戻ってきて、最小侵襲注入装置の効率を低減させたりもしていた。これに対し、本発明の一実施形態によれば、角質または表皮層まで注入部１５がマイクロジェットを案内するため、角質または表皮層を確実に通過して所望の深さまで注入できる。特に、角質及び表皮層は、個体別及び個体部位別にその厚みや強度が異なっており、本発明の一実施形態によれば、角質及び表皮層まで注入部１５によってマイクロジェットを案内できるため、別途にマイクロジェットの速度や圧力を調節することなく簡単に真皮層以下まで投入することができる。
また、従来の注射器を使用する場合、針の挿入深さを調節するのが難しいだけでなく、針によって皮膚にできた穴によって対象者が痛みを感じ且つ出血を伴うことがあり、さらには、皮膚にできた針穴から液体が漏れ出すことで液体の損失につながるという不具合が発生したが、本発明の一実施形態によれば、注入部１３が最小限に浸透することで対象者が出血や痛みを感じるような現象がほとんどなく、液体が漏れ出すことで液体の損失が発生するという不具合が解消する。
本発明の一実施形態に係る前記注入部１５の挿入深さは、０．１〜２０ｍｍであってよい。０．１ｍｍ未満であれば角質または表皮層を通過しての案内が困難であり、２０ｍｍ超過であれば対象者が痛みを感じることがあるためである。
好ましくは、ターゲット部位の位置及び皮膚の厚さに応じて、前記注入部１５の挿入深さは、０．５〜１０ｍｍ及び０．２〜５ｍｍであってよい。
本発明の一実施形態によれば、前記注入部１５の内径は５０〜４５０μｍであってよい。５０μｍ未満であればマイクロジェットを形成しにくく、４５０μｍ超過であれば液体が漏れ出したり出血が発生したりすることがあるためである。
好ましくは、前記注入部１５の内径は対象液体の粘性といった性質やターゲット部位に応じて、５０〜４１０μｍ、５０〜２２０μｍ、及び５０〜１７０μｍであってよい。
本発明の一実施形態によれば、前記ノズル部１０は１回の注入量に該当する液体を貯留する第１の貯留部１１をさらに含んでいてよい。また、前記第１の貯留部１１は、シリンジまたはこれと類似した形態のハウジングから構成されていてよく、注入したい回数に応じた量の液体を貯留できるように形成されていてよい。
前記第１の貯留部１１は、液体を供給する液体供給部に連結されていてよい。本発明の一実施形態によれば、第１の貯留部１１と液体供給部とが一体型で作製され、１回の注入量以上の量が第１の貯留部１１に貯留され、１回以上の液体を吐出できるように形成されていてよい。なお、必ずしもこれに制限されるものではなく、本発明の他の実施形態によれば、予め設定された量の液体、例えば、１回の注入量に該当する液体を供給する手動方式または自動方式の液体供給部を別途に含んでいてよい。
本発明の一実施形態によれば、前記第１の貯留部１１から注入できる１回の注入量は１〜１０００μｌであってよい。なお、必ずしもこれに制限されるものではなく、所望の注入量に応じて多様に選択できることはいうまでもない。
一方、図１を参照すると、前記流出口１３は、注入したい液体が貯留される第１の貯留部１１に脱着自在に連結されていてよい。
前記流出口１３は、前記第１の貯留部１１に連結される第１の連結部１２を含み、前記第１の貯留部と係合できるように係止構造物１２ａが形成されていてよい。また、第１の貯留部１１にも、流出口１３に連結される第２の連結部１４を含み、前記流出口１３と係合できるように係止構造物１４ａが形成されていてよい。
したがって、第１の連結部１２と第２の連結部１４には互いに対応結合するねじ山状の係止構造物１２ａ、１４ａがそれぞれ形成され、前記流出口１３と第１の貯留部１１とはねじ止めできるように形成されていてよい。
それにより、流出口１３と注入部１５を含むニードル部Ｘを第１の貯留部１１に脱着自在に連結可能となり、また、流出口１３と注入部１５を第１の貯留部１１に結合することでノズル部１０を形成することができる。
その結果、ユーザがノズル部１０からニードル部Ｘのみを取り替えて使用し続けることができるため、対象者が変わる度に注射装置を変えなければならない手間を省くことができ、維持及び取り替えコストを削減することができる。また、ニードル部Ｘを必要に応じて取り替えて使用することで、より衛生的に注射装置を使用することができる。
本発明の一実施形態によれば、前記第１の貯留部１１に圧力を加える第３の加圧部１９をさらに含んでいてよい。なお、必ずしもこれに制限されるものではないが、前記第３の加圧部１９はプランジャーであってよい。
前記第３の加圧部１９は、圧力供給部２０、具体的には第１の加圧部２１に連結されて前記圧力供給部２０から供給する圧力を第１の貯留部１１に伝達できるように形成される。
前記圧力供給部２０がノズル部１０でマイクロジェットを形成するための圧力を供給するように形成される。前記圧力供給部２０は、第１の加圧部２１及び第１の圧力発生装置２３を含む。
前記第１の加圧部２１は、前記圧力供給部２０または最小侵襲型注入装置のハウジング内を直線運動するように形成されたピストンであってよい。
第１の圧力発生装置２３は、前記第１の加圧部２１に圧力を供給する装置であって、モータ方式、空気圧方式、またはガス排出方式など、本技術分野に応じた多様な方式にて圧力を供給できるように形成されていてよい。
第１の圧力発生装置２３は、第１の加圧部２１と同じハウジング内に配置されていてよいが、必ずしもこれに制限されるものではなく、第１の加圧部２１に圧力を提供できる範囲内で第１の加圧部２１が配置されたハウジングの外部に配置されていてもよい。
前記第１の圧力発生装置２３は、前記第１の加圧部２１に対して瞬間的な高速の直線運動ができるようにし、第１の加圧部２１を圧力供給部２０内で瞬間的に高速前進させて、ノズル部１０の第１の貯留部１１に存在する液体を第１の加圧部２１を介して直接的に、または第３の加圧部１９を介して間接的に加圧することができる。
本発明の一実施形態によれば、第１の圧力発生装置２３に前記第１の圧力発生装置２３で発生する圧力の大きさ、圧力発生時間のうちの少なくとも一方を制御する制御部（図示せず）をさらに含んでいてよい。すなわち、第１の圧力発生装置２３にて生成されたエネルギーの量をユーザが制御部を介して調節できるように形成され、特に圧力の強さを調節することでマイクロジェットの浸透深さ、例えば真皮層以下へ浸透するように浸透深さを調節できるように形成され、また、圧力発生時間を調節することで噴射量を調節することができる。
本発明の一実施形態によれば、前記第１の貯留部１１の貯留量を目視することができる透明窓が形成され、注入される液体の量を目視できるように形成されていてもよいことはいうまでもない。
一方、前記第３の加圧部１９は、液体充填位置では後退位置に位置し、液体吐出位置では前進位置に位置していてよい。１回の前進距離は１回の注入量に比例する。よって、本発明の一実施形態によれば、制御部（図示せず）が圧力供給部２０で発生する圧力を調節して前進位置を調節することで１回の注入量を調節できるように形成されていてよい。
本発明の一実施形態によれば、前記第１の圧力発生装置２３は、圧縮ばね、圧縮ガス、爆発性化学物質、圧電素子、電気駆動モータ、リニアローレンツ力駆動モータ、及び電気シリンダ、直線運動ガイド（Ｌｉｎｅａｒ Ｍｏｔｉｏｎ ｇｕｉｄｅ）からなる群のいずれかから構成されたものであってよいが、必ずしもこれに制限されるものではなく、本発明の属する技術分野における多様な圧力発生装置が適用されていてよい。
図２は、本発明の第２の実施形態に係る最小侵襲型注入装置を示す概略図である。図３ａは、図２の領域Ａのノズル部１００の液体が充填された状態を示す部分拡大図であり、図３ｂは、領域Ａのノズル部１００から液体が吐出された状態を示す部分拡大図であり、図３ｃは、本発明の他の実施形態に係るノズル部１００を示す部分拡大図である。
図２及び図３ａを参照すると、本発明の第２の実施形態に係る最小侵襲型注入装置２は、ノズル部１００と圧力供給部２００が一体で提供される。
本発明の一実施形態に係る最小侵襲型注入装置では、前記ノズル部１００は、注入したい液体が貯留される第１の貯留部１０１と、液体のマイクロジェットを形成するマイクロサイズの流出口１０３、及び前記流出口１０３に連結され、予め設定された深さにて皮膚組織に挿入されるように形成されたマイクロサイズの注入部１０５と、を含み、前記圧力供給部２００は、前記第１の貯留部１０１に連結され液体を加圧する第１の加圧部２０１及び前記第１の加圧部２０１に圧力を供給する第１の圧力発生装置２０３を含む。
前記ノズル部１００は、皮膚に投入できるマイクロジェットを噴出するための構成であり、第１の貯留部１０１、流出口１０３、及び注入部１０５を含む。また、本発明の他の実施形態によれば、前記第１の貯留部１０１に圧力を加える第３の加圧部１０９をさらに備えていてよい。
前記第１の貯留部１０１は、本発明の一実施形態によれば、１回の注入量に相当する液体を貯留できるように形成される。第１の貯留部１０１は、前記第１の供給連結部１０７を介して液体を供給する供給部に連結されていてよい。本発明の一実施形態によれば、予め設定された量の液体、例えば、１回の注入量に相当する液体を供給する手動方式または自動方式の液体供給部をさらに含んでいてよい。なお、必ずしもこれに制限されるものではなく、第１の実施形態と同様、液体供給部が前記第１の貯留部１０１と一体型で作製されていてもよい。
本発明の一実施形態によれば、前記第１の貯留部１０１から注入できる１回の注入量は１〜１０００μｌであってよい。なお、必ずしもこれに制限されるものではなく、所望の注入量に応じて多様に選択できることはいうまでもない。
図３ｂを参照すると、前記流出口１０３またはオリフィスは、所望の液体のマイクロジェットを形成するために所望の大きさの直径を有するように形成されていてよい。
本発明の一実施形態によれば、前記流出口１０３の直径を調節することでマイクロジェットの噴射力を調節することができる。流出口１０３の直径はマイクロジェットの噴射力に反比例するため、対象皮膚または組織の部位及び性質に応じて流出口１０３の直径を調節することでマイクロジェットの噴射力を調節することができる。
本発明の一実施形態によれば、前記流出口１０３の最短直径ｔ１が０．５ｍｍ以下であってよい。流出口１０３の最短直径ｔ１が０．５ｍｍ超過であれば、高速及び高圧のマイクロジェットが形成できず、皮膚に対して所望の深さまで浸透しにくくなるためである。
また、前記流出口１０３の最短直径ｔ１は０．３ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下であってよい。ノズル部１００内部で液体が圧力を受けて、所望の皮膚組織内へと迅速に浸透できるようにするためである。
本発明の一実施形態によれば、噴射される面積を調節することができる。所望の面積のマイクロジェットの面積内に複数の流出口１０３と注入部１０５を配置し、皮膚上の一箇所ではない広い面積に亘っての複数の箇所で液体を注入することができる。その結果、本発明の一実施形態によれば、複数回注入する過程を不要とし、１回の注入で広い面積に所望の液体を注入することができる。
前記注入部１０５は、第１の貯留部１０１に貯留された液体を対象皮膚組織内に注入するように形成される。前記流出口１０３から吐出されるマイクロジェットは、所望の注入部１０５によって皮膚への予め設定された深さまで案内できる。本発明の一実施形態によれば、前記注入部１０５としてマイクロサイズのニードルが使用されていてよい。
本発明の一実施形態によれば、前記注入部１０５を、注入前に皮膚に接触させてから角質または表皮層を突き破って真皮層の上部に位置するようにしていてよい。そして、高速及び高圧のマイクロジェットによって真皮層以下へと高速で吐出し、ターゲット部位まで浸透して、周辺組織へと拡散及び吸収されていてよい。
図３ｂを参照すると、本発明の一実施形態に係る前記注入部１０５の挿入深さｔ２は０．１〜２０ｍｍであってよい。０．１ｍｍ未満であれば角質または表皮層を通過しての案内が困難であり、２０ｍｍ超過であれば対象者が痛みを感じることがあるためである。
好ましくは、ターゲット部位の位置及び皮膚の厚さに応じて、前記注入部１０５の挿入深さｔ２は０．５〜１０ｍｍ及び０．２〜５ｍｍであってよい。
本発明の一実施形態によれば、前記注入部１０５の内径ｔ３は５０〜４５０μｍであってよい。５０μｍ未満であればマイクロジェットを形成しにくく、４５０μｍ超過であれば液体が漏れ出したり出血が発生したりすることがあるためである。
好ましくは、前記注入部１０５の内径ｔ３は対象液体の粘性といった性質やターゲット部位に応じて、５０〜４１０μｍ、５０〜２２０μｍ、及び５０〜１７０μｍであってよい。
図３ａ及び３ｂを参照すると、本発明の一実施形態によれば、前記第１の貯留部に圧力を加える第３の加圧部１０９をさらに含んでいてよい。なお、必ずしもこれに制限されるものではないが、前記第３の加圧部１０９はプランジャーであってよい。
前記第３の加圧部１０９は、圧力供給部２００、具体的には第１の加圧部２０１に連結され前記圧力供給部２００から供給する圧力を第１の貯留部１０１に伝達できるように形成される。
前記第３の加圧部１０９は、液体充填状態では後退位置に位置し（図３ａ参照）、液体吐出状態では前進位置に位置していてよい（図３ｂ参照）。特に、本発明の一実施形態によれば、前記第３の加圧部１０９には、前記流出口１０３に対応する突起部１０８が形成されていてよい。前記突起部１０８は、それぞれの流出口１０３まで挿入できるようにし、より効率的に高速及び高圧のマイクロジェットを形成することができる。
図３ａを参照すると、前記第２の加圧部２０１または第３の加圧部１０９の前進距離を限定するために、第１の加圧部２０１にリング４０１が形成され、前記リング４０１が嵌まり込むように前進距離に対応する位置に第１の貯留部１０１に形成された溝４０３が形成され、これらの嵌め合いによって前進距離を制限することができる。
また、本発明の他の実施形態に係るノズル部１００の部分拡大図である図３ｃを参照すると、前記第３の加圧部１０９に、ばねに連結された係止突起４０５が形成され、前記係止突起４０５は、前進距離に対応する位置に形成された溝部４０７または第１の供給連結部１０７に係合するように形成されていてもよい。
図２及び図４を参照すると、前記圧力供給部２００がノズル部１００でマイクロジェットを形成するための圧力を供給するように形成される。
前記圧力供給部２００は、第１の加圧部２０１及び第１の圧力発生装置２０３を含む。
前記第１の加圧部２０１は、前記圧力供給部２００または最小侵襲型注入装置のハウジング内を直線運動するように形成されたピストンであってよい。
第１の圧力発生装置２０３は、前記第１の加圧部２０１に圧力を供給する装置であって、モータ方式、空気圧方式、またはガス排出方式など、本技術分野に応じた多様な方式にて圧力を供給できるように形成されていてよい。
前記第１の圧力発生装置２０３は、前記第１の加圧部２０１が瞬間的な高速の直線運動ができるようにして、第１の加圧部２０１を圧力供給部２００内で瞬間的に高速前進させてノズル部１００の第１の貯留部１０１に存在する液体を第１の加圧部２０１を介して直接的に、または第３の加圧部１０９を介して間接的に加圧することができる。
本発明の一実施形態によれば、第１の圧力発生装置２０３に前記第１の圧力発生装置２０３で発生する圧力の大きさ、圧力発生時間のうちの少なくとも一方を制御する制御部（図示せず）をさらに含んでいてよい。すなわち、第１の圧力発生装置２０３にて生成されたエネルギーの量をユーザが制御部を介して調節できるように形成され、特に圧力の強さを調節することでマイクロジェットの浸透深さ、例えば真皮層以下へと浸透するように浸透深さを調節できるように形成され、また、圧力発生時間を調節することで噴射量を調節することもできる。
本発明の他の実施形態によれば、前記第１の圧力発生装置２０３は、前記制御部によって前記第１の加圧部２０１の前進距離または後退距離を制御できるように形成されていてよい。
前記第１の加圧部２０１の前進距離は１回の注入される注入量に相当し、前記第１の加圧部２０１の後退距離は前記第１の貯留部１０１に貯留される液体量に比例する。
本発明の一実施形態によれば、前記第１の加圧部２０１の後退距離を制御しながら第１の貯留部１０１に貯留される液体量を調節することができる。一例として、前記第１の貯留部１０１に１回の注入量が貯留されるとした場合、第１の加圧部２０１が後退しながら第１の貯留部１０１に１回の注入量に相当する量の液体を貯留するように形成されていてよい。
前記第１の貯留部１０１に１回の注入量の液体を貯留するためには、自動方式または手動方式の液体供給部３００を使用して第１の加圧部２０１または第３の加圧部１０９の後退距離を調節しながら貯留したり、前記第１の貯留部１０１が液体供給源（図示せず）に連結された状態で制御部が前記第１の加圧部２０１の後退距離を調節することで貯留することもできる。
本発明の一実施形態によれば、前記第１の貯留部１０１の貯留量を目視することができる透明窓が形成され、注入される液体の量を目視できるように形成されていてもよいことはいうまでもない。
本発明の一実施形態によれば、前記制御部は、前記第１の圧力発生装置２０３に連結され前記第１の加圧部２０１が連続的な前進または前進と後退を繰り返すように形成されていてよい。
すなわち、第１の加圧部２０１の連続的な前進によってマイクロジェットが連続的に吐出されるように形成されていてよく、また、前記第１の貯留部１０１に１回の分量の液体が貯留されるとした場合、前記第１の加圧部２０１の連続的な前進と後退によって液体供給源に連結された状態で１回の吐出と１回の貯留を自動的に行うことで連続的なマイクロジェットの吐出が自動的に行われるようにすることができる。
したがって、本発明の一実施形態によれば、液体の流入及び吐出作用を分離して行うことなく連続的に液体を注入することができる最小侵襲型流入装置を提供することができる。その結果、ユーザが注入を実施する度に液体を供給しなければならないという煩わしさを省くことができる。
本発明の一実施形態によれば、前記第１の圧力発生装置は、圧縮ばね、圧縮ガス、爆発性化学物質、圧電素子、電気駆動モータ、リニアローレンツ力駆動モータ、及び電気シリンダ、直線運動ガイドからなる群のいずれかから構成されたものであってよいが、必ずしもこれらに制限されるものではなく、本発明の属する技術分野における多様な圧力発生装置が適用されていてよい。
本発明の一実施形態によれば、第１の圧力発生装置２０３は１〜１００ｂａｒの圧力を発生させるように形成されていてよい。１ｂａｒ未満の圧力の発生ではマイクロジェットを形成しにくく、１００ｂａｒ超過の圧力の発生では対象体に所望しない傷をつけることがあるためである。
図４は、本発明の第３の実施形態に係る最小侵襲型注入装置２を示す断面図であって、ノズル部１００、圧力供給部２００、及び液体供給部３００を含む。
本発明の一実施形態によれば、前記ノズル部１００は、第１の供給連結部１０９に連結するか、若しくは直接に液体供給源、または自動方式または手動方式の液体供給部３００を連結して第１の貯留部１０１に液体を供給するように形成されていてよい。
本発明の一実施形態によれば、上述したように液体供給源に連結するか、若しくは前記第１の貯留部１０１に１回の注入量以上の量が貯留されていた場合、圧力供給部２００の第１の加圧部２０１の前進及び後退作用に伴って液体が吐出されるように形成されていてよい。
また、手動方式の液体供給部を使用する場合、一般的に使用できるピストン付き注射器のような装置を前記第１の供給連結部１０７に直接またはチューブを介して間接的に連結して、第１の貯留部１０１に液体を供給するように形成されていてもよい。
そして、図４の実施形態によれば、自動方式の液体供給部３００を使用する場合、注入したい液体を貯留する第２の貯留部３０１、前記第２の貯留部３０１に圧力を加える第２の加圧部３０３、及び前記第２の加圧部に圧力を供給する第２の圧力発生装置３０５を含んでいてよい。
本発明の一実施形態によれば、第２の供給連結部３０７と第１の供給連結部１０７をチューブ３０９を介して連結していてよく、また前記第２の貯留部３０１は液体を貯留して、予め設定された量の液体、一例として、１回の注入量に相当する液体を前記第１の貯留部１０１に供給する役割をする。
前記液体供給部３００には、前記第２の貯留部３０１に圧力を加える第２の加圧部３０３が形成されていてよく、また、前記第２の加圧部３０３は、本発明の一実施形態によれば、ピストン、またはピストンと該ピストンに連結されてピストンの直線運動を誘導する流動ロッドを含んでいてよい。
また、前記液体供給部３００は、前記第２の加圧部３０３に圧力を供給して直線運動を生じさせる第２の圧力発生装置３０５を含んでいてよい。前記第２の圧力発生装置３０５による第２の加圧部３０３の移動距離によって前記第１の貯留部１０１に供給される液体の量が決められていてよい。
本発明の一実施形態によれば、前記第２の圧力発生装置３０５に連結され、前記第２の圧力発生装置３０５による第２の加圧部３０３の移動距離を制御することで１回の注入量を調節する制御部（図示せず）をさらに含んでいてよい。前記第２の圧力発生装置３０５の制御部は、前記第１の圧力発生装置２０３の制御部と同じ制御部であってもよく、別途の制御部であってもよい。
前記第２の圧力発生装置３０５は、圧縮ばね、圧縮ガス、爆発性化学物質、圧電素子、電気駆動モータ、リニアローレンツ力駆動モータ、電気シリンダ、及び直線運動ガイドからなる群から選ばれたいずれかであってよく、必ずしもこられに制限されるものではなく、本技術分野に属する多様な圧力発生装置が使用されていてよい。
本発明の一実施形態によれば、第２の圧力発生装置３０５は１〜１００ｂａｒの圧力を発生させるように形成されていてよいが、必ずしもこれに制限されるものではない。
本発明の一実施形態によれば、前記第１の圧力発生装置２０３と第２の圧力発生装置３０５とは一体型圧力発生装置であって、それぞれ第１の加圧部２０１と第２の加圧部３０２に連結されるように形成されていてよいが、必ずしもこれに制限されるものではなく、別々の第１の圧力発生装置２０３と第２の圧力発生装置３０５として形成されていてもよいことはいうまでもない。
前記液体は、前記液体は、ヒアルロン酸（ｈｙａｌｕｒｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、コラーゲン（ｃｏｌｌａｇｅｎ）、幹細胞、幹細胞培養液、脂肪細胞、脂肪、シリコン、ビタミン、胎盤抽出物、血漿、トラネキサム酸（ｔｒａｎｅｘａｍｉｃ ａｃｉｄ）、食塩水、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）、ポリメチルメタクリレート（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリエチレングリコール（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ ｇｌｙｃｏｌ）、架橋されたヒアルロン酸（ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｅｄ ｈｙａｌｕｒｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、カルシウムハイドロキシアパタイト（Ｃａｌｃｉｕｍ Ｈｙｄｒｏｘｙ Ａｐａｔｉｄｅ）、ポリ乳酸（ＰＬＬＡ：Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ）、ポリ（乳酸−コー−グリコール酸）（ＰＬＧＡ：ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ−ｃｏ−ｇｌｙｃｏｌｉｃ ａｃｉｄ）、プテロイルグルタミン酸（ＰＧＡ：ｐｔｅｒｏｙｌｇｌｕｔａｍｉｃ ａｃｉｄ）、ポリ−γ−グルタミン酸（ｐｏｌｙ−ｇａｍｍａ−ｇｌｕｔａｍｉｃ ａｃｉｄ）、リン脂質、デオキシコール酸（ｄｅｏｘｙｃｈｏｌｉｃ ａｃｉｄ）、ミノキシジル（ｍｉｎｏｘｉｄｉｌ）、フィナステリド（ｆｉｎａｓｔｅｒｉｄｅ）、デュタステリド（ｄｕｔａｓｔｅｒｉｄｅ）、成長因子、ボツリヌス毒素（ｂｏｔｕｌｉｎｕｍ Ｔｏｘｉｎ）、アルギン酸（ａｌｇｉｎｉｃ ａｃｉｄ）、キトサン（ｃｈｉｔｏｓａｎ）、硫酸コンドロイチン（ｃｈｏｎｄｒｏｉｔｉｎ ｓｕｌｆａｔｅ）、デルマタン硫酸（ｄｅｒｍａｔａｎ ｓｕｌｆａｔｅ）、ヒアルロン酸分解酵素、抗体、鎮痛剤成分、及び痲酔剤成分からなる群より選ばれる一種以上を含むものであってよいが、必ずしもこれらに制限されるものではなく、本技術分野において用いられる多様な物質を含んでいてよい。
前記液体は、溶液、懸濁液、有効成分が含まれた粒子が分散された形態のいずれかにて提供されていてよいおが、必ずしもこれらに制限されるものではなく、本技術分野において用いられ得る多様な状態にて提供されていてよい。
図５は、本発明の第４の実施形態に係る最小侵襲型注入装置４を示す断面図である。
図５を参照すると、最小侵襲型注入装置４は、ノズル部１００と圧力供給部２００を含む。
本発明の第４の実施形態に係る最小侵襲型注入装置４のノズル部１００は、第１の貯留部１０１、流出口１０３及びこれに連結された注入部１０５を含み、前記第１の貯留部１０１には、第３の加圧部１０９が配置され前記第１の貯留部１０１を加圧するように形成される。そして、前記第１の貯留部１０１には第１の供給連結部１０７が形成され、液体供給源、若しくは手動または自動方式の圧力供給部を使用して液体を供給するように形成される。
前記圧力供給部２００は、直線運動をし且つ前記第３の加圧部１０９に連結される第１の加圧部を含む。前記第１の加圧部は、前記第３の加圧部１０９へと圧力を伝達する一連の連結ロード２１１ａ、２１１ｂから構成されていてよい。
本発明の第４の実施形態に係る一連の連結ロード２１１ａ、２１１ｂは、第１の圧力発生装置（図示せず）に連結され直線往復運動をするように形成されていてよく、具体的に、前記第１の圧力発生装置（図示せず）は、２つの空気供給部２１３ａ、２１３ｂへの空気の流入または放出を行うことで前記連結ロード２１１ａ、２１１ｂを高速前進させるように形成されていてよい。
図６は、本発明の第５の実施形態に係る最小侵襲型注入装置５を示す斜視図である。
図６を参照すると、本発明の第５の実施形態に係る最小侵襲型注入装置５は、ノズル部１００、圧力供給部２００、及び液体供給部３００を含む。本発明の第５の実施形態の場合、ノズル部１００、圧力供給部２００、及び液体供給部３００が一つのハウジングに搭載された状態で提供されることを示し、一体型の最小侵襲型注入装置５とした場合、ユーザに対して携帯性や操作性に優れたものとすることができる。
本発明の第５の実施形態に係る最小侵襲型注入装置５のノズル部１００は、第１の貯留部、流出口及びこれに連結された注入部１０５を含み、前記第１の貯留部には第３の加圧部が配置されて前記第１の貯留部を加圧するように形成される。そして、前記第１の貯留部は、第１の供給連結部１０７が第２の供給連結部３０７に連結されて自動方式の液体供給部３００から液体の供給が受けられるように形成されていてよい。
前記圧力供給部２００は、前記ノズル部１００に圧力を供給できるように形成されていてよく、それにより、ノズル部１００からマイクロジェットを吐出することができる。本発明の一実施形態によれば、予め設定された面積内に複数の注入部１０５及び流出口１０３が形成されるため、所望の面積内で同時に複数のマイクロジェットを形成することができ、所望の面積内に一遍に液体を吐出することが可能になる。
また、前記ノズル部１００は、自動方式の液体供給部３００に連結されていてよく、前記液体供給部３００は、第２の貯留部３１１とこれに圧力を加える一連の流動ロッド３１３ａ、３１３ｂを含む第２の加圧部を含んでいてよい。そして、前記加圧部は、直線往復運動を生じさせる圧力を供給するモータ方式または油圧方式などの多様なメカニズムによって作動する第２の圧力発生装置（図示せず）に連結されていてよい。
本発明の一実施形態によれば、液体の供給及び注入が一連の自動化した過程によって行われる最小侵襲型注入装置を提供することができ、真皮層以下のターゲット位置にも安定的に液体を供給し得る装置を提供することができる。
本発明の一実施形態によれば、投与したい有効物質、すなわち液体の物性に影響を受けることなく所望のターゲット深さにて液体を投与することができる最小侵襲型注入装置を提供することができる。特に、高粘性の液体の場合、高い粘性によって皮膚の角質または表皮層を突き破ることができない、または十分な速度のジェット形成できないことから、皮膚中に迅速に拡散することができずに跳ね返る現象が生じていたが、本発明に係る最小侵襲型注入装置の場合、最小限の深さまで注入部にて案内してからマイクロジェットを吐出するため、跳ね返る現象など生じることなくターゲット深さに有効物質を吸収させることができる。
また、本発明の一実施形態によれば、対象体に加えられる痛みや出血を最小化することができ、且つ大きなニードル穴が形成されないため、投与された液体が漏れ出したりすることがないため、液体の損失がなく浸透能及び効率が向上した最小侵襲型注入装置を提供することができる。
マイクロジェットが皮膚を突き破って浸透される際に皮膚中への注入損失率を最小化するとともに痛みや出血による患者の拒否感を解消することができるノズル装置及び最小侵襲型注入装置を提供することができる。また、多様な物性の有効成分を含む液体を注入する際にも、個体の皮膚特性によらず均一な量の液体を均一な深さにて伝達することができるノズル装置及び最小侵襲型注入装置を提供することができる。

Claims (20)

  1. 注入したい液体が貯留される第１の貯留部と、前記液体のマイクロジェットを形成する流出口と、及び前記流出口に連結され、前記液体が前記マイクロジェットによって真皮層以下へと投入されるために、角質層または表皮層へと突き破り及び挿入されるように形成されたマイクロサイズの注入部とを含むノズル部、並びに、
    第１の加圧部と、前記第１の加圧部に連結され、前記第１の貯留部に圧力を加える第３の加圧部と、前記第１の加圧部に圧力を供給する第１の圧力発生装置とを備えた圧力供給部を含み、
    複数の流出口とこれに連結された注入部とが、前記第１の貯留部に連結され、前記複数の流出口に対応する複数の突起部が前記第３の加圧部に形成され、
    リングまたは係止突起が前記第３の加圧部に形成され、前進距離に対応する位置において、前記リングが嵌まり込むように溝、または前記係止突起が嵌まり込むように溝部が、前記第１の貯留部に形成されることを特徴とする最小侵襲型注入装置。
  2. 前記第１の貯留部に連結され、予め設定された量の液体を供給する手動方式または自動方式の液体供給部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の最小侵襲型注入装置。
  3. 前記流出口が、注入したい液体が貯留される第１の貯留部に脱着自在に連結されることを特徴とする請求項１に記載の最小侵襲型注入装置。
  4. 前記流出口と前記第１の貯留部とにはそれぞれ、互いに係合できるように係止構造物が形成されたことを特徴とする請求項３に記載の最小侵襲型注入装置。
  5. 前記第１の貯留部から吐出される１回の注入量が１〜１０００μｌであることを特徴とする請求項１に記載の最小侵襲型注入装置。
  6. 前記自動方式の液体供給部は、
    注入したい液体を貯留する第２の貯留部と、前記第２の貯留部に圧力を加える第２の加圧部、及び前記第２の加圧部に圧力を供給する第２の圧力発生装置と、を含むことを特徴とする請求項２に記載の最小侵襲型注入装置。
  7. 前記第２の圧力発生装置に連結され、前記第２の圧力発生装置の移動距離を制御する制御部をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の最小侵襲型注入装置。
  8. 前記第１の圧力発生装置に連結され、前記第１の圧力発生装置で発生される圧力の大きさ、圧力発生時間の少なくとも一方を制御する制御部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の最小侵襲型注入装置。
  9. 前記制御部が、前記第１の圧力発生装置に連結され前記第１の加圧部の前進距離または後退距離を制御することを特徴とする請求項８に記載の最小侵襲型注入装置。
  10. 前記制御部が、前記第１の圧力発生装置に連結されて前記第１の加圧部が連続して前進または前進と後退とを繰り返すように制御することを特徴とする請求項８に記載の最小侵襲型注入装置。
  11. 前記流出口の直径を調節することで噴射されるマイクロジェットの噴射力を調節することを特徴とする請求項１に記載の最小侵襲型注入装置。
  12. 前記流出口の最短直径が０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の最小侵襲型注入装置。
  13. 前記注入部の内部直径が５０〜４５０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の最小侵襲型注入装置。
  14. 前記注入部が、０．１〜２０ｍｍの深さにて皮膚組織に挿入されることを特徴とする請求項１に記載の最小侵襲型注入装置。
  15. 前記第１の圧力発生装置または前記第２の圧力発生装置は、圧縮ばね、圧縮ガス、爆発性化学物質、圧電素子、電気駆動モータ、リニアローレンツ力駆動モータ、電気シリンダ、及び直線運動ガイドからなる群より選ばれる一つ以上を含むことを特徴とする請求項６に記載の最小侵襲型注入装置。
  16. 前記第１及び第２の圧力発生装置は、第１の加圧部と第２の加圧部に連結された一体型圧力発生装置であることを特徴とする請求項６に記載の最小侵襲型注入装置。
  17. マイクロジェットの流出面積を調節するように前記複数の流出口とこれに連結された注入口とが配置される面積を調節することを特徴とする請求項１に記載の最小侵襲型注入装置。
  18. 前記第１の圧力発生装置または第２の圧力発生装置は、１〜１００ｂａｒの圧力を発生させるように形成されたことを特徴とする請求項６に記載の最小侵襲型注入装置。
  19. 前記液体は、ヒアルロン酸、コラーゲン、幹細胞、幹細胞培養液、脂肪細胞、脂肪、シリコン、ビタミン、胎盤抽出物、血漿、トラネキサム酸、食塩水、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレングリコール、架橋されたヒアルロン酸、カルシウムハイドロキシアパタイト、ポリ乳酸、ポリ（乳酸−コー−グリコール酸）、プテロイルグルタミン酸、ポリ−γ−グルタミン酸、リン脂質、デオキシコール酸、ミノキシジル、フィナステリド、デュタステリド、成長因子、ボツリヌス毒素、アルギン酸、キトサン、硫酸コンドロイチン、デルマタン硫酸、ヒアルロン酸分解酵素、抗体、鎮痛剤成分、及び痲酔剤成分からなる群より選ばれる一種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の最小侵襲型注入装置。
  20. 前記液体は、溶液、懸濁液、有効成分が含まれた粒子が分散された形態のいずれかにて提供されることを特徴とする請求項１に記載の最小侵襲型注入装置。
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