KR101347640B1 - Cartridge-way infusion pump - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기로 작동하는 펌프기구와 그 제어회로를 사용하여 환자에 약물을 자동으로 주입하는 약물 주입기에 관한 것으로서, 특히 약물 저장 통과 펌프기구를 하나의 카트리지로 일체화하고, 본체에는 펌프기구의 제어회로를 내장하여, 본체에 대해 카트리지를 탈착시킬 수 있고, 그 결합상태에서 제어회로와 펌프기구가 전기접속되는 카트리지 방식 약물 주입기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
진통제, 항암제, 인슐린 등을 환자에 주입하기 위해 펌프기구를 사용하고 그 펌프기구를 마이크로컴퓨터로 제어하여 자동으로 주입하는 약물 주입기가 잘 알려져 있다. 이러한 약물 주입기는 작고 휴대할 수 있게 제공됨으로써 병원 내에서 뿐 아니라 병원 밖 환자가 일상 생활을 하는 중에도 약물 주입에 사용될 수 있는데, 이로써 환자들의 정상적인 경제활동을 보장하고 내원 횟수를 줄여준다.Drug injectors that use a pump mechanism to inject painkillers, anticancer drugs, insulin, etc. into a patient, and the pump mechanism is controlled by a microcomputer and automatically injected are well known. These drug injectors are small and portable, so they can be used for injecting drugs not only in hospitals but also outside of hospitals during their daily lives, thereby ensuring their normal economic activity and reducing the number of visits.
종래의 약물 주입기에 사용된 펌프기구로는 시린지 펌프(하기 특허문헌 1 및 2), 튜브압착 펌프(하기 특허문헌 3 내지 7), 실린더 펌프(하기 특허문헌 8), 그리고 본 발명자에 의한 압전 펌프(하기 특허문헌 9)가 제안되어 있다.Pump mechanisms used in conventional drug injectors include syringe pumps (
시린지 펌프는 약물이 충전된 시린지를 장착하고 모터와 이 모터의 회전동력을 직선운동으로 변환하는 전동기구를 사용하여 시린지의 플런저를 서서히 가압하는 구조이다. 시린지는 약물을 보충하거나 교체가능하다.The syringe pump has a structure in which a syringe filled with drugs is used to gradually pressurize the plunger of the syringe by using a motor and an electric mechanism that converts the rotational power of the motor into linear motion. Syringes can be supplemented or replaced with medication.
튜브압착 펌프는 수액세트의 일부분인 튜브를 쥐어 짜내는 형태로서 다시 하기 특허문헌 3 내지 5의 지압형(finger presure type)과 하기 특허문헌 6 및 7에 제안된 롤링형(rolling type)으로 구분될 수 있다. 지압형은 약물 주머니와 연결된 튜브가 끼워지는 일직선상의 튜브 지지홈과 그 튜브 지지홈에 끼워진 튜브를 차례로 누르도록 배열된 여러 개의 캠 공이(cam follower)와 캠 그리고 모터를 구비한다. 모터를 구동하면 캠이 회전되고, 캠이 1회전 주기마다 캠 공이들이 차례로 연동하여 튜브를 점진적으로 가압함으로써 튜브 내 약물이 밀려나온다. 한편, 롤링형은 약물 주머니와 연결된 튜브가 끼워지는 원호형 지지홈과 그 원호형 지지홈에 끼워진 튜브를 누르면서 공전하도록 간격을 두고 배치된 롤러들과 이를 구동하는 모터와 복잡한 전동기구를 구비한다. 모터를 구동하면 롤러들이 간격을 두고 튜브를 가압 롤링함으로써 튜브 내 약물이 밀려나온다.Tube compression pump is a form of squeezing the tube which is a part of the fluid set to be again divided into the finger type (finger presure type) of
하기 특허문헌 8에 제안된 실린더 펌프는 전술한 롤링형 튜브압착 펌프의 튜브 대신 약물을 직접 펌핑하는 원환형의 실린더를 구성한 것이다. 약물을 직접 펌핑하는 실린더는 1회용으로 본체에 탈착 가능한 별도의 작동 유니트로 제공된다. 본체에는 모터와 이 모터의 동력을 전달하는 동축 상에 결합된 두 개의 구동축을 가진 구동부가 장착된다. 작동 유니트에는 동일 축선 상에서 마주 대하는 2개의 회전체가 있고, 그 2개의 회전체와 케이싱 내벽 사이에 상기 원환형 실린더가 형성된다. 원환형 실린더에는 2개의 회전체에 각각 붙은 2개의 플런저가 수용된다. 실린더의 입구는 약물주머니와 연결되고 그 출구는 인체용 주사기구와 연결된다. 모터를 구동하면 1회전 주기의 처음 300°구간은 동축 상의 구동축 중 일측만 회전하고 타측은 회전하지 않은 상태로 유지되며, 다음 30°구간은 그 양측이 동시에 회전한다. 다시 다음 300°구간은 반대로 일측이 정지하고 타측만 회전하며, 다음 나머지 30°구간은 양측이 동시에 회전한다. 상기 입구와 출구 사이의 중심각은 30°에 맞추어져 있고, 상기 각 플런저의 길이는 중심각 15°를 이룬다. 즉, 2개의 플런저는 상기 30°구간에서 서로 만나며 그 구간의 전단과 후단에서 상기 입구와 출구중 하나가 막힌다. 따라서 전위에 위치한 플런저가 300°구간을 이동할 때 그것에 의해 막혀 있던 입구가 열리면서 약물이 실린더 내부로 유입되는 동시에 그 플런저 앞쪽에 있는 약물이 이미 열려있는 출구로 유출되며, 이러한 작용이 반복됨으로써 약물의 연속적 주입이 가능한 것이다.The cylinder pump proposed in the following
한편, 하기 특허문헌 9(대한민국 등록특허 10-1127126)는 본 발명자에 의한 것으로 약물 주머니와 연결된 펌프 백과 이 펌프 백을 팽창·수축시키는 압전 액튜에이터를 사용한 것이다.On the other hand, Patent Document 9 (Korean Patent Registration No. 10-1127126) is based on the present inventors and uses a pump bag connected to a drug bag and a piezoelectric actuator for expanding and contracting the pump bag.
일반적으로 약물 주입기는 예를 들면 수액세트 등 환자의 혈액 역류에 의해 교차 오염될 수 있는 부분을 제외하고는 재사용할 수 있게 함으로써 그 경제성을 높일 수 있다. 또한 약물 주입기에 대해 수액세트를 장착 또는 교체하거나 작동 조건 설정 등 그 취급성을 높임으로써 의료진이나 환자에 의한 사용 오류를 줄일 수 있다. 또한 사용자인 환자의 휴대나 사용에 불편이 없어야 함은 물론이다.In general, the drug injector can be economically improved by making it reusable except for a portion which may be cross-contaminated by blood flow of the patient such as a fluid set. In addition, it is possible to reduce the use error by the medical staff or patients by increasing the handleability, such as installing or replacing the infusion set for the drug injector or setting operating conditions. In addition, of course, there should be no inconvenience in carrying or using the patient.
전술한 특허문헌 1이나 2의 시린지 펌프는 약물의 양을 미세하게 조절할 수 있고 정밀도가 꽤 높으나, 한 번에 연속 주사할 수 있는 양이 적어 시린지를 자주 교체해 주어야 함은 물론 그 교체하는 과정이 복잡하다.The above-mentioned syringe pumps of
전술한 특허문헌 3 내지 5에 개시된 지압형 튜브 압착 펌프와 전술한 특허문헌 6 및 7에 개시된 롤링형 튜브 압착 펌프는 사용된 튜브의 재질과 구경 및 두께가 제조회사마다 다르기 때문에 모터의 동일 구동 조건에서 약물 주입량 조절에 오차가 발생할 수 있고, 특히 튜브가 반복적으로 가압 또는 롤링으로 손상될 수 있는데, 이 경우 약물 오염이나 주입 중단 사고 등 위험하다.The acupressure tube crimping pumps disclosed in the above-mentioned
전술한 특허문헌 8에 제안된 실린더 펌프는 전술한 튜브 사용에 비해 안정적이지만, 일회용으로 사용하는 작동 유니트가 정밀 가공이 필요한 부품으로 환자의 부담이 아주 크다.Although the cylinder pump proposed in the above-mentioned
한편, 전술한 종래기술들에 의한 제품은 대체로 부피가 커서 휴대에 불편할 뿐만 아니라, 사용 중 소음이 많고 고장으로 인한 약물 주입 오류 등 안전성을 보장할 수 없는 공통된 문제점을 안고 있는데, 그 원인은 각 펌프의 구동원으로 모터를 사용하는 데 있다. 모터는 그 회전동력의 감속과 전달 또는 직선운동으로의 변환 등 복잡한 기어트레인(gear train)이나 캠 등 많은 기계요소들로 조합된 전동기구를 필요로 하여, 부품 간 조립공차 증가와 마모로 인한 불량과 고장, 그리고 외부 충격 등에 의한 오동작을 자주 일으키기 때문이다. 게다가 모터와 그 전동기구는 초기에는 소음도 크지 않으나, 그 시간이 지날수록 소음이 점차 커져 오히려 환자에게 스트레스를 줄 수 있고, 고장 요인도 많아져 그만큼 사고의 위험성도 커진다. 뿐만 아니라 모터는 복잡한 전동기구와 함께 설치되어야 함은 물론, 전력소모도 커서 용량이 큰 배터리를 사용하는 등 제품의 소형화가 어렵고 가격 상승 요인도 커지는 것이다.On the other hand, the products according to the above-mentioned conventional techniques are not only inconvenient to carry because they are large in volume, but also have a common problem in that they are noisy during use and cannot guarantee safety, such as a drug injection error due to a failure. It is to use a motor as a driving source of. The motor requires an electric machine composed of many mechanical elements such as a complex gear train or cam, such as decelerating and transmitting the rotational power or converting it into a linear motion. This is because it often causes malfunction due to overload, breakdown and external shock. In addition, the motor and its powertrain are not too loud at first, but as time passes, the noise gradually increases, which may cause stress to the patient, and also increase the risk of an accident. In addition, the motor must be installed with a complex powertrain, as well as the power consumption is large, it is difficult to miniaturize the product, such as the use of a large capacity battery, which will increase the price increase.
본 발명자는 상기 문제점들을 일거에 해결하기 위해 전술한 특허문헌 9의 선등록특허를 통해 모터 사용을 배제한 압전 액튜에이터를 구동원으로 하는 약물 주입기(infusion pump)를 제공한 바 있다. 그러나 그 압전 액튜에이터는 약물 주머니와 연결된 별도의 펌프 백을 수축·팽창시키도록 의도된 것이고, 그 압전 액튜에이터에 대해 펌프 백을 교체하는 작업이 여전히 불편하여 그 개선이 필요하였다.The present inventors have provided a drug infusion pump (infusion pump) using a piezoelectric actuator excluding the use of a motor through the pre-registered patent of
따라서 본 발명의 주된 목적은 하나의 카트리지에 약물 공급을 위한 수액세트와 펌프기구를 일체화하여 그 펌프기구를 반복 사용으로 인한 고장요인을 없애는 동시에 취급의 안전성 및 편리성을 높이고, 나아가 펌프기구로서 압전 액튜에이터를 응용, 상기 카트리지에 적합하게 디자인된 압전펌프를 사용함으로써, 기존 전기 모터와 그 전동기구를 배제하여 훨씬 저렴하고, 소음이 없고, 소형화할 수 있는 카트리지 방식 약물 주입기를 제공하는 것이다.Therefore, the main object of the present invention is to integrate the infusion set and pump mechanism for supplying drugs in one cartridge to eliminate the trouble caused by the repeated use of the pump mechanism and at the same time to increase the safety and convenience of handling, furthermore piezoelectric as a pump mechanism By applying an actuator and using a piezoelectric pump designed to be suitable for the cartridge, it is possible to provide a cartridge type drug injector that can be much cheaper, noiseless, and miniaturized by excluding an existing electric motor and its power mechanism.
상기 목적을 달성하는 본 발명에 따른 카트리지 방식 약물 주입기는 약물 저장 공간을 가지는 카트리지와 이 카트리지가 탈착 가능하고 결합 상태에서 함께 휴대할 수 있는 본체로 이루어지고, 상기 카트리지에는 그 약물 저장 공간에 저장된 약물을 외부의 주사기구로 뿜어내도록 전기적 신호로 작동하는 펌프기구가 일체적으로 장착돼 있고, 상기 본체에는 그 펌프기구의 작동을 제어하기 위한 제어회로가 내장돼 있으며, 상기 카트리지와 본체에는 그 결합시 상호 접촉하여 상기 펌프기구와 제어회로를 전기적으로 접속시키는 접촉단자가 설치되고, 상기 펌프기구로서 상기 약물 저장 공간과 연결되는 흡입용 포트, 상기 외부의 주사기구를 연결할 수 있는 토출용 포트가 있고, 압전 액튜에이터로 약물을 그 흡입용 포트로부터 토출용 포트로 펌핑하는 압전펌프 패키지가 구비되고, 이 압전펌프 패키지의 상기 토출용 포트에 설치되어 그 압전펌프의 정상적인 토출 압력 이상에서만 개방하도록 작동하고 그 작동 압력을 조절할 수 있는 압력식 구조의 체크밸브가 구비된 구성을 그 특징으로 한다.Cartridge-type drug injector according to the present invention for achieving the above object is made of a cartridge having a drug storage space and the main body that is removable and can be carried together in a combined state, the cartridge is a drug stored in the drug storage space The pump mechanism that operates as an electrical signal to eject the to the external syringe port is integrally mounted, the main body has a built-in control circuit for controlling the operation of the pump mechanism, the cartridge and the main body when the coupling A contact terminal for contacting and electrically connecting the pump mechanism and the control circuit is provided, and as the pump mechanism there is a suction port connected to the drug storage space, a discharge port for connecting the external syringe port, and a piezoelectric Actuators can be used to pump drugs from their suction ports to their discharge ports. A piezoelectric pump package is provided, which is installed at the discharge port of the piezoelectric pump package, operates to open only above the normal discharge pressure of the piezoelectric pump package, and is provided with a check valve having a pressure structure capable of adjusting the operating pressure. It is characterized by.
상기 본체에 구비되는 접속기구는 의료진이나 환자가 다룰 때 손가락 등이 접촉하여 감전되는 일이 없게끔 그 주위가 인체와의 접촉을 방지할 수 있는 구조물로 보호되는 형태가 바람직하다.
또한 바람직하게는, 상기 압전펌프 패키지에 상기 흡입용 포트와 연통하는 주입용 포트가 구비되어, 그 주입용 포트를 통해 상기 약물 저장 공간으로 약물을 충전하거나 보충할 수 있게 구성될 수 있다.The connection mechanism provided in the main body is preferably in a form that is protected by a structure that prevents contact with the human body so that a finger or the like does not touch when handled by a medical staff or a patient.
Also preferably, the piezoelectric pump package may be provided with an injection port communicating with the suction port, and may be configured to fill or replenish the drug in the drug storage space through the injection port.
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상기한 바와 같은 본 발명에 따른 카트리지 방식 약물 주입기에 있어서, 본체는 영구 사용되는 것이고, 본체에 탈착 가능한 카트리지는 일회용으로 사용됨으로써 간편하며, 환자의 혈액 역류에 의한 교차 오염 없이 안전하게 사용할 수 있다. 특히 카트리지에는 펌프기구가 일체로 장착되어 함께 교체 사용되므로 그 펌프기구의 반복 사용으로 인한 고장에 의한 사고의 위험이 없어 그만큼 안전성이 높다.In the cartridge-type drug injector according to the present invention as described above, the main body is to be used permanently, the cartridge detachable to the main body is easy to use by disposable, it can be used safely without cross contamination by blood backflow of the patient. In particular, the cartridge is equipped with a pump mechanism is integrally mounted and used together, so there is no risk of accidents due to the repeated use of the pump mechanism, the safety is high.
상기 펌프기구는 종래에 알려진 전기 모터와 그 전동기구를 포함하는 어떠한 형태의 펌프도 사용될 수 있으나, 상기에 언급한 압전펌프를 사용함으로써 가격부담이 없고, 소음이 없어 쾌적한 사용환경을 제공하고, 소형화로 그 휴대성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 압전 소자의 일정한 전기-기계적 특성을 이용하여 약물 주입의 정밀도를 높이는 등 제품의 신뢰도 향상에 효과적이며, 아울러 본체와 카트리지만의 외관으로 다양한 디자인 창출이 가능하여 사용자 다양한 욕구를 충족시킬 수 있는 것이다.The pump mechanism may be any type of pump including a conventionally known electric motor and its electric mechanism, but by using the above-mentioned piezoelectric pump, there is no cost burden, there is no noise, it provides a comfortable use environment, and miniaturization In addition to improving the portability of the product, it is also effective in improving the reliability of the product by increasing the precision of drug injection by utilizing the constant electro-mechanical characteristics of the piezoelectric element. To meet the various needs of the user.
도 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태인 카트리지 방식 약물 주입기의 전체 외관을 보인 입체도형이다.
도 2는 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태인 카트리지 방식 약물 주입기의 본체에 대해 카트리지가 분리된 상태를 보인 입체 도형이다.
도 3은 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태인 카트리지 방식 약물 주입기의 본체와 카트리지의 결합 상태를 보인 횡단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태인 카트리지 방식 약물 주입기의 카트리지에 일체화된 펌프기구 배치를 보인 주요부 부분 종단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태인 카트리지 방식 약물 주입기의 본체에 내장된 제어회로를 나타낸 블록다이어그램이다.
도 6은 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태인 카트리지 방식 약물 주입기의 카트리지에 일체로 장착된 펌프기구로서 구성한 압전펌프의 패키지의 단면도이다.
도 7은 도 6에 보인 압전펌프 패키지의 약물 흡입 동작 상태 단면도이다.
도 7은 도 6에 보인 압전펌프 패키지의 약물 토출 동작 상태 단면도이다.1 is a stereogram showing the overall appearance of a cartridge type drug injector which is a preferred embodiment according to the present invention.
Figure 2 is a three-dimensional figure showing a state in which the cartridge is separated with respect to the main body of the cartridge type drug injector according to the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view showing a coupling state of the cartridge and the main body of the cartridge type drug injector according to the preferred embodiment of the present invention.
Figure 4 is a partial longitudinal sectional view of the main portion showing the arrangement of the pump mechanism integrated into the cartridge of the cartridge type drug injector which is a preferred embodiment according to the present invention.
5 is a block diagram showing a control circuit embedded in the main body of the cartridge type drug injector according to the preferred embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view of a package of a piezoelectric pump configured as a pump mechanism integrally mounted to a cartridge of a cartridge type drug injector which is a preferred embodiment according to the present invention.
7 is a cross-sectional view of the drug inhalation operation state of the piezoelectric pump package shown in FIG.
7 is a cross-sectional view of the drug discharge operation state of the piezoelectric pump package shown in FIG.
첨부 도면은 본 발명에 따른 카트리지 방식 약물 주입기의 바람직한 실시 형태를 예시한다. 이들 도면의 예시는 어디까지나 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 일부 구성요소가 과장되거나 생략되는 등 실제와는 차이가 있을 수 있다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명에 관해 상술한다.The accompanying drawings illustrate preferred embodiments of a cartridge type drug injector according to the present invention. Examples of these drawings are only to help the understanding of the present invention to the last, there may be a difference from the actual, such as some components are exaggerated or omitted. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1에 나타난 본 발명에 따른 카트리지 방식 약물 주입기는 본체(1)와 카트리지(2)로 이루어지고, 부가적으로 목걸이 줄(3)이 제공된다. 즉, 본체(1)는 상단 고리부(4)에 목걸이 줄(3)을 매달고, 목걸이 줄(3)을 목에 걸어서 간편하게 휴대할 수 있다.The cartridge type drug injector according to the present invention shown in FIG. 1 is composed of a
본체(10)에는 전면에 투명한 창(5)이 있고, 창(5) 안쪽에 표시기(6)의 화면에 보이며, 전면 하단에 설치된 전원 스위치(7)와, 한쪽 옆면에 설치된 모드(mode) 스위치(8)와, 반대편 옆면에 걸게 된 볼러스 스위치(9)가 구비돼 있다. 여기서 표시기(6)의 화면에는 예컨대 약물의 주입 상태, 주입량, 볼러스 주입량, 배터리 잔량 등 사용이나 진단에 필요한 정보가 실시간으로 표시되는 사용자 인터페이스가 제공된다. 전원 스위치(7)는 예컨대 길게 눌러 주전원을 켜거나 끄는 조작, 그리고 주전원을 켠 상태에서 짧게 눌러 약물 주입 작동의 개시와 종료 조작에 이용된다. 모드 스위치(8)는 스윙(swing) 조작형으로 환자 상태나 약물 종류에 따라 미리 설정된 몇 가지 작동 모드를 선택하기 위한 것이다. 그리고 볼러스(bolus) 스위치(9)는 긴급할 때 환자 스스로 조작하여 약물 주입량을 일시적으로 늘리기 위해 사용된다. 이 볼러스 스위치(9)는 바람직한 형태로서 클립(10)이 있는 형태로 제공되고, 본체(1) 내부로부터 인출된 코일형 전선(11)에 연결돼 있다. 즉, 전선(11)을 길게 늘여서 사용자인 환자의 상의 안주머니 깃 등에 걸어 놓고, 긴급할 때 신속 편리하게 조작할 수 있게 한 것이다.The
카트리지(2)는 약물을 저장하고, 옆으로 인출된 튜브 커넥터(12)를 통해 도시하지 않은 외부의 공지된 주사기구와 연결될 수 있다. 카트리지(2) 몸통은 투명하여 내부에 저장된 약물이 투시되며, 몸통 전면에 약물 양을 가름할 수 있는 눈금(13)이 표시돼 있다.The
도 2를 참조하면, 카트리지(2)는 본체(1)에 탈착 가능하며, 이를 위해 본체(1)에는 지지부(14)와 소켓(15)이 형성되고, 카트리지(2)에는 몸통의 좌,우 및 상측면을 따라 단차부(16)가 형성되고, 몸통 하부에 플러그(17)가 설치돼 있다. 즉, 카트리지(2)는 플러그(17)가 본체(1)의 소켓(15)에 꼭 맞게 끼워지고(도 4 참조), 동시에 그 몸통의 단차부(16) 후반 부위가 본체(1)의 지지부(13)에 꼭 맞게 수용된 상태로 본체(1)와 결합하며, 결합 상태에서는 도 3에 보인 바와 같이 본체(1) 지지부(14) 좌우의 양 지지편(14a,14b)이 카트리지(2) 몸통의 좌우 측면을 탄력적으로 압박하여 카트리지(2)가 의도하지 않게 요동하거나 탈락하지 못하게 구속되는 것이다.Referring to FIG. 2, the
본체(1)의 소켓(15)과 카트리지(2)의 플러그(17)에는 대응하는 위치에서 서로 접촉하여 전기적으로 접속하는 접속단자(18,19)가 각각 설치돼 있다. 본체(1)의 소켓(15)에 설치된 접속단자(18)는 상용되고 있는 제품을 사용한 것으로, 본체(1) 내부에 고정돼 있고 그 일부가 소켓(15) 바닥면을 통과하여 돌출한다. 접속단자(18)의 돌출 부분에는 금속으로 된 수개의 탄성 접촉편(부호 생략)이 노출되는데, 각 접촉편은 인접한 것과의 사이에 위치하는 리브(rib) 구조물(20)로 보호돼 있다. 이는 손가락 등 인체의 접촉을 방지하기 위한 것이다. 리브 구조물(20)은 플라스틱 사출 성형물인 본체(1)의 지지부(14) 면과 소켓(14) 바닥면에서 일체로 돌출 성형시킨 것이다.The
카트리지(2)의 플러그(17)는 별도 사출 성형물로서 몸통 하부에 일체적으로 고정 부착된 것이며, 거기에 설치된 접속단자(19)는 상용 제품을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 사출 성형물인 카트리지(1)의 플러그(17) 일부분을 본체(1)의 설치된 접속단자(18)에 대응한 모양으로 하여 거기에 수개의 금속 접촉편(부호 생략)을 직접 삽입 성형(insert mold)하는 방식으로 구성하는 것도 가능할 것이다.The
한편, 본체(1)의 지지부 한 쪽 측면과 카트리지(2) 몸통의 대응하는 측면에는 각각 형성된 반할 고리(21,22)는 그 결합시 하나의 고리를 형성하여, 전술한 볼러스 스위치(9)를 걸어 둘 수 있게 한 것이다(도 3 참조).On the other hand, half rings (21, 22) formed on one side of the support of the main body (1) and the corresponding side of the body of the cartridge (2), respectively, form one ring at the time of engagement, so that the aforementioned bolus switch (9) It is possible to hang (see Figure 3).
도 2에서의 미설명 부호 23은 전술한 튜브 커넥터(12)의 인출 안내홈이고, 부호 24는 약물 주입용 구멍이다.
도 4를 참조하면, 전술한 본체(1)에는 회로기판(25)이 내장된다. 회로기판(25)에는 카트리지(2)에 일체로 장착되는 펌프기구의 작동을 제어하기 위한 회로로서 예컨대 도 5와 같은 회로의 구성부품들이 전술한 표시기(6)와 스위치들(7,8,10) 및 접속단자(18)와 함께 직접 실장되거나 또는 배선으로 접속된다. 카트리지(2)에 일체로 장착되는 펌프기구는 상기 제어회로의 제어 신호를 접속단자(18,19)를 통해 인가받아 작동하는데, 바람직한 형태로서 도 6과 같은 구성의 압전펌프 패키지(28)가 사용되었다. 압전펌프 패키지(28)는 플러그(17) 내 마련된 기계실(27)에 고정 장착되었고, 기계실(27)은 카트리지(2) 몸통 내 약물 저장 공간(26)과 구별돼 있다. 압전펌프 패키지(28)는 약물의 흡입용 포트(28a)와 토출용 포트(28b) 및 주입용 포트(28c)를 가진다. 그 흡입용 포트((28a)는 약물 저장 공간(26)과 직접 또는 거기에 수용된 약물 주머니(29)와 연결돼 있다. 토출용 포트(28b)는 별도의 관로인 튜브(30)를 통해 전술한 튜브 커넥터(12)와 접속돼 있다. 그리고 주입용 포트(28c)는 전술한 약물 주입용 구멍(24)과 인접해 있다. 도 4에서 실선 화살표는 압전펌프 패키지(28)에 의하여 약물 저장 공간(26)으로부터 외부로 향하는 약물의 흐름을 나타낸 것이고, 외부로부터 그 약물 저장 공간(26)으로 충전 주입되는 약물의 흐름을 나타낸 것이다.Referring to FIG. 4, a circuit board 25 is embedded in the aforementioned
전술한 본체(1)에 내장된 회로기판(25)에 실장된 제어회로는 전술한 카트리지(2)에 일체로 장착되는 펌프기구의 구동원에 따라 다양하게 구성될 수 있다. 도 5는 전술한 압전펌프 패키지(28)에 대응한 것이다.The control circuit mounted on the circuit board 25 embedded in the above-described
도 5에 있어서, 부호 31은 전원공급용 배터리이다. 배터리(31)는 모든 형태의 1차 전지 또는 2차 전지를 사용할 수 있으나, 소형화를 위해 동전 모양의 납작한 이를테면 수은전지가 바람직하다. 제어부(32)는 마이크로컴퓨터의 처리기구를 이용하여 입력부(34)를 통해 입력되는 조건에 따라 전술한 압전펌프 패키지(28)의 작동과 정지를 명령하고 표시정보를 실시간으로 출력하도록 프로그램된다. 프로그램 루틴(program routine)은 통상적인 기술 수준에서 작성 및 로드(load)될 수 있는 것이므로 그 자세한 설명은 편의상 생략한다. 전원부(33)는 배터리(31) 전원으로부터 제어부(32) 등 회로 각부에 필요한 전력을 공급하고 관리하기 위한 것으로, 예컨대 잘 알려진 PMIC(power management IC)를 사용할 수 있다. 입력부(34)는 전술한 전원 스위치(7)와 모드 스위치(8) 및 볼러스 스위치(9)의 신호를 제어부(32)에 입력한다. 표시부(35)는 제어부(32) 명령에 따라 그로부터 출력되는 실시간 표시정보를 전술한 표시기(6)에 표시한다. 승압부(36)는 배터리(31)의 전압을 전술한 압전펌프 패키지(28) 작동에 필요한 전압으로 승압하기 위한 것으로서, 예컨대 잘 알려진 부스터(booster)와 플라백 컨버터(flyback converter)를 사용할 수 있다. 구동부(37)는 제어부(32) 명령에 따라 승압부(36)를 통해 인가되는 전압을 단속하여 전술한 압전펌프 패키지(28)의 작동을 제어하는 신호, 예컨대 펄스 신호를 전술한 접속단자(18)로 출력하기 위한 것으로, 예컨대 잘 알려진 발진기와 브리지회로를 이용한다. 이와 같은 제어회로의 각 부는 이미 압전 소자를 구동하는 분야에서 잘 알려져 있고, 또 쉽게 구현될 수 있는 것이므로 더 이상의 구체적인 설명은 편의상 생략한다.In Fig. 5,
전술한 압전펌프 패키지(28)에는 그 바람직한 형태를 보인 도 6과 같이 하나의 하우징(38)에 구동용 기판(39), 압전작동 지지판(40), 압전소자(42)와 금속인 압전작동판(43)이 접합된 압전 액튜에이터(41), 챔버 형성판(44), 관로형성판(45)을 차례로 적층하여 소위 압전펌프를 구성하고, 그 압전펌프의 하우징(38)에 약물용 연결관로의 일부로서 전술한 흡입용과 토출용 및 주입용 포트(28a, 28b, 28c)를 직접 형성하고, 그 토출용과 주입용 포트(28b,28c) 안쪽에 약물의 흐름을 각각 한 방향으로 제어하는 체크밸브(46,47)를 일체적으로 구성한 것이다. 여기서 구동용 기판(39)은 전술한 접속단자(19)와 전기 배선으로 접속되어 그로부터 입력되는 제어신호를 압전 액튜에이터(41)의 압전소자(42) 양면에 전계신호로서 인가하기 위한 것이다. 압전작동 지지판(40)은 압전 액튜에이터(41)의 압전작동판(43) 양단을 고정 지지한다. 챔버 형성판(44)은 압전 작동판(43)과의 사이에 챔버(48)과 이 챔버(48)에 대한 흡입구(49) 및 토출구(50)를 형성한다. 압전펌프의 흡입구(49)와 토출구(50)는 전술한 흡입용 포트(28a)와 토출용 포트(28b)와 각각 연통하며, 그 흡입구(49)의 챔버(48) 쪽 개구와 토출구(50)의 챔버(48) 반대 쪽 개구에는 약물의 흐름을 한 방향, 즉 그 흡입구(49)로부터 챔버(48)로, 그리고 챔버(48)에서 토출구(50)로 향하는 방향으로만 열리고, 그 역방향으로는 닫히는 체크밸브(51,52)가 각각 설치된다. 한편, 토출용 포트(28b)에 설치된 체크밸브(47)는 압력식 구조로서 지지구(53)에 지지돼 있고, 그 지지구(53)는 하우징(38)에 나사결합돼 있다. 지지구(53)는 도시하지 않은 드라이버 공구를 사용하여 죄거나 풀 수 있으며, 이로써 체크밸브(47)의 작동압력을 조절할 수 있는 것이다. 이같이 구성한 이유는, 압전 액튜에이터(41)의 전계신호가 차단된 상태, 즉 비작동 상태에서, 비록 흡입구(49)와 토출구(50)에 설치된 체크밸브(51,52)에도 불구하고, 전술한 약물 저장 공간(26)에 약물의 수압에 의해 약물이 저절로 흘러가는 소위 주입 오류를 일으킬 수 있기 때문이다. 즉, 압력식 체크밸브(47)가 압전펌프에 의한 정상적인 토출 압력 이상에서만 작동하도록 그 작동압력을 조절함으로써 상기 주입 오류를 방지할 수 있는 것이다.In the above-described
이와 같이 구성된 압전펌프는 전계신호 주기가 바뀌거나 그 위상이 반전되는 매 순간마다 약물의 흡입작동(도 7)과 토출작동(도 8)을 반복하여 약물을 연속적으로 뿜어낼 수 있으며, 그 전계신호의 입력 주기나 그 위상반전 주기에 따라 약물을 일정량으로 조절하여 인체에 주입할 수 있는 것이다.The piezoelectric pump configured as described above may continuously eject the drug by repeating the suction operation (Fig. 7) and the discharge operation (Fig. 8) of the drug at every moment when the electric field signal cycle is changed or its phase is reversed. Depending on the input cycle or phase reversal cycle of the drug to be adjusted to a certain amount will be injected into the human body.
구체적으로, 도 6의 비 작동상태 또는 도 8과 같은 토출 작용 이후에 비반전 전계신호가 인가되면 압전 액튜에이터(41)의 압전소자(42) 길이가 신장되고, 압전작동판(43)이 도 7과 같이 아래로 볼록한 모양으로 변형되어, 챔버(48)가 팽창하여 그 내부 압력이 낮아진다. 이때 흡입구(49)와 토출구(50) 양측 모두에서 챔버(48)로의 흡입력이 작용하나, 체크밸브(51,52) 작용에 의해 흡입구(49)는 열리고 토출구(50)는 닫힌다. 따라서 전술한 카트리지(2)의 약물 저장 공간(26)에 저장된 약물은 흡입포트(28a)와 흡입구(49)를 경유하여 챔버(48)로 흡입되고, 이로써 챔버(48)이 약물로 채워지게 된다.Specifically, when the non-inverting electric field signal is applied after the non-operating state of FIG. 6 or the ejection action of FIG. 8, the length of the
챔버(48)의 약물로 가득 채워진 상태에서 압전소자(42)에 인가된 전계신호가 차단되거나 그 위상이 반전되면, 도 8과 같이 압전 액튜에이터(41)의 압전소자(33) 및 압전 작동판(35)이 원래의 모습으로 복원되고 챔버(48)가 다시 수축되어 그 내부 압력이 높아진다. 이때는 흡입구(49)와 토출구(50) 양측 모두에 토출압력이 작용하나, 체크밸브(51,52) 작용에 의해 앞의 경우와는 반대로 흡입구(49)가 닫히고, 토출구(50)가 열린다. 결과적으로 챔버(48)에 가득 채운 약물은 토출구(52)로 토출되고, 이어 압력식 체크밸브(47)를 개방시키면서 전술한 튜브(30)를 경유하여 외부, 즉 인체로 주입된다.When the electric field signal applied to the
도 8과 같은 토출작용 이후, 챔버(48) 압력이 감소하여 외부와 평형으로 되면 비작동 상태, 즉 도 6과 같이 되며, 이때에는 압력식 체크밸브(47)가 닫혀, 약물이 누출되지 않는다.After the discharge operation as shown in FIG. 8, when the pressure of the
한편, 전술한 카트리지(2)의 몸통 내 비어 있는 약물 저장 공간(26)이나 거기에 수용된 약물 주머니(29)는 주입용 포트(28c)를 통해 주입되는 약물에 의해 충전되거나 보충될 수 있는데, 이때 그 약물 저장 공간(26)의 압력은 챔버(48) 압력보다 낮으므로, 그 충전이나 보충을 위해 주입되는 약물이 챔버(48)을 통해 외부로 누출될 염려는 없다.Meanwhile, the empty
1: 본체, 2: 카트리지, 3: 목걸이 줄, 4: 고리부, 5; 창, 6: 표시기, 7: 전원 스위치, 8: 모드 스위치, 9: 볼러스 스위치, 10: 전선, 11: 클립, 12: 튜브 커넥터, 13; 눈금, 14; 지지부, 15: 소켓, 16: 단차부, 17: 플러그, 18;19: 접속단자, 20: 리브 구조물, 21;22: 반할고리, 23: 튜브 커넥터 인출 안내 구멍, 24: 약물 주입용 구멍, 25: 회로기판, 26: 약물 저장 공간, 27: 기계실, 28: 압전펌프 패키지, 28a: 흡입용 포트, 28b: 토출용 포트, 28c: 주입용 포트, 29: 약물 주머니, 30: 튜브, 31: 배터리, 32: 제어부, 33: 전원부, 34: 입력부, 35: 표시부, 36: 승압부, 37: 구동부, 38: 하우징, 39: 구동용 기판, 40: 압전작동 지지판, 41: 압전 액튜에이터, 42: 압전소자, 43: 압전 작동판, 44: 챔버 형성판, 45: 튜브 형성판, 46;47;51;52: 체크밸브, 48: 챔버, 49: 흡입구, 50: 토출구, 53: 지지구1: main body, 2: cartridge, 3: necklace cord, 4: hook portion, 5; Window, 6: indicator, 7: power switch, 8: mode switch, 9: bolus switch, 10: wires, 11: clip, 12: tube connector, 13; Graduation, 14; Support, 15: socket, 16: step, 17: plug, 18; 19: connection terminal, 20: rib structure, 21; 22: half ring, 23: tube connector lead-out hole, 24: drug injection hole, 25 : Circuit board, 26: drug storage space, 27: machine room, 28: piezo pump package, 28a: suction port, 28b: discharge port, 28c: injection port, 29: drug bag, 30: tube, 31: battery 32: control part, 33: power supply part, 34: input part, 35: display part, 36: boosting part, 37: driving part, 38: housing, 39: driving substrate, 40: piezoelectric actuating support plate, 41: piezoelectric actuator, 42: piezoelectric Element: 43: piezoelectric actuating plate, 44: chamber forming plate, 45: tube forming plate, 46; 47; 51; 52: check valve, 48: chamber, 49: inlet, 50: outlet, 53: support
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