KR101442023B1 - 약물 주입 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

약물을 주입하는 방법은 카트리지에 채워진 약물을 푸셔로 푸싱하여 상기 약물을 대상체에 주입하는 단계 및 상기 약물이 일정량 주입되는 시점에, 상기 푸셔를 상기 푸싱하는 방향과 반대 방향으로 일정 거리 후퇴시키는 단계를 포함한다.

Description

약물 주입 장치 및 방법{METHOD AND DEVICE FOR INJECTING MEDICAL FLUID}

본 발명은 약물 주입 장치 및 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 인슐린과 같이 주입량을 정밀하게 조절할 필요가 있는 약물을 휴대하면서 주입할 수 있는 약물 주입 장치 및 이를 이용하여 약물을 주입하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 당뇨 대사 질환 치료를 위한 약물인 인슐린의 종류에는 식사형 인슐린과 기초형 인슐린으로 구분할 수 있다. 상기 식사형 인슐린은 통상 식사전 공복시 인체에 1일 3회 주입하며 이는 식후 당뇨 대사 질환자의 혈당이 급속히 상승하는 것을 방지하기 위한 것이며, 상기 기초형 인슐린은 24시간 지속적으로 체내에서 인슐린의 작용이 서서히 유지되게 하는 인슐린이다.

여기서, 당뇨병이란 우리 몸이 인슐린을 충분히 만들지 못하거나 인슐린을 제대로 활용하지 못해 혈당 즉 포도당을 에너지로 전환시키지 못 할 때 나타나는 질환으로 제1형과 제2형 당뇨병으로 나뉘어진다.

상기 제1형 당뇨병은 면역체계가 췌장에서 인슐린을 만드는 베타세포를 외부침입자로 오인, 공격함으로써 발생하여 보통은 갑자기 증세가 나타난다. 아이들에게 주로 나타나는 소아 당뇨병으로 불리지만 성인에게도 나타날 수 있다.

상기 제2형 당뇨병은 베타세포가 인슐린을 넉넉히 생산해도 우리 몸이 이를 제대로 활용하는 능력을 상실할 때 나타난다. 서서히 발생하고 주로 중년에 나타나 성인 당뇨병으로 불리지만 과체중 아이들도 걸릴 수 있다.

이에, 당뇨병 환자는 치료제인 인슐린을 일상적인 생활을 하면서 언제든지 주사 받을 수 있도록 휴대용 주입 장치를 활용하고 있다. 이에, 상기 주입 장치는 내부에 인슐린이 채워지는 수용 공간 및 상기 수용 공간에 상기 인슐린을 실링하면서 푸싱 가능하도록 장착된 푸셔를 갖는 카트리지가 장착되며 상기 인슐린이 실질적으로 토출되는 토출부를 카트리지 장착부를 포함한다.

이때, 상기 푸셔가 상기 인슐린을 기본적으로 실링하기 위하여 고무와 같은 탄성 재질로 이루어지므로, 상기 푸셔가 상기 인슐린을 푸싱하여 이를 환자에게 일정량 주입한 다음에도 상기 푸셔의 형태 변형에 의해 소정의 량이 더 토출될 수 있다. 이럴 경우, 상기 인슐린이 불필요하게 낭비될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 토출부 주위의 공간이 습윤한 환경으로 조성되어 세균이 더 쉽게 번식할 수 있음에 따라 합병증에 더욱 위험한 당뇨병 환자에게 치명적인 결과를 초래할 수 있다.

본 발명의 목적은 인슐린과 같은 약물이 대상체인 환자에게 일정량 주입된 다음에도 푸셔의 형태 변형에 의해 상기 약물 더 토출되지 않도록 주입할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 방법이 적용되는 약물 주입 장치를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 일 특징에 따른 약물을 주입하는 방법은 카트리지에 채워진 약물을 탄성 재질 푸셔로 푸싱하여 상기 약물을 대상체에 주입하는 단계 및 상기 약물이 일정량 주입되는 시점에, 상기 푸셔를 상기 푸싱하는 방향과 반대 방향으로 일정 거리 후퇴시키는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따른 상기 일정 거리는 하기의 식1에 의해 정의되는 것을 특징으로 할 수 있다.

[식1]

상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 일 특징에 따른 약물 주입 장치는 카트리지 장착부, 구동부 및 구동 제어부를 포함한다. 상기 카트리지 장착부는 내부에 약물이 채워지는 수용 공간과 상기 수용 공간에 상기 약물을 실링하면서 푸싱 가능하도록 장착된 탄성 재질 푸셔를 갖는 카트리지가 장착되며, 일단에 상기 카트리지로부터 상기 약물이 토출되어 대상체에 주입되는 토출부를 갖는다. 상기 구동부는 상기 푸셔와 연결되며, 상기 푸셔가 상기 약물을 푸싱하기 위한 구동력을 제공한다. 상기 구동 제어부는 상기 구동부와 연결되며, 상기 약물이 일정량 주입되는 시점에, 상기 푸셔를 상기 푸싱하는 방향과 반대 방향으로 일정 거리 후퇴시키도록 상기 구동부를 제어한다.

일 실시예에 따른 상기 일정 거리는 하기의 식2에 의해 정의되는 것을 특징으로 할 수 있다.

[식2]

일 실시예에 따른 상기 구동부는 회전력을 발생하는 모터 및 상기 모터와 상기 푸셔 사이에 연결되며 상기 모터의 회전력에 의해 스크류 형태로 회전하면서 상기 푸셔에 상기 구동력을 정밀하게 전달하는 동력 전달부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 약물 주입 장치는 상기 토출부를 커버하면서 상기 카트리지 장착부에 결합되는 커버부를 더 포함할 수 있다.

이러한 약물 주입 장치 및 방법에 따르면, 카트리지에 채워진 약물을 이를 실링하는 푸셔로 푸싱하여 환자인 대상체에 주입한 다음, 상기 약물이 일정량 주입되는 시점에 상기 푸셔를 상기 푸싱하는 방향과 반대 방향으로 일정 거리 후퇴시킴으로써, 상기 약물을 실링하기 위하여 탄성 재질로 이루어진 푸셔가 상기 시점에 형태 변형이 이루어지더라도 상기 일정 거리 후퇴시키는 동작을 통해서 이를 보상할 수 있다. 이로써, 상기 푸셔의 형태 변형으로 인해서 상기 약물이 더 토출되는 것을 방지함으로써, 이에 따른 약물의 낭비를 방지할 수 있다.

또한, 상기 약물이 실질적으로 토출되는 토출부의 주위가 더 토출되는 약물에 의해서 습윤한 환경으로 조성되는 것을 방지함으로써, 여기에서 세균이 추가적으로 번식되지 않도록 할 수 있다. 이럴 경우, 상기 세균으로 인하여 발생되는 치명적인 질병으로부터 환자를 안전하게 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 약물 주입 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 약물 주입 장치의 카트리지 내부를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 카트리지 내부의 푸셔에 구동력을 제공하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 카트리지 내부에서 푸셔를 통해 약물을 주입하는 방법을 나타낸 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 약물 주입 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 약물 주입 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 약물 주입 장치의 카트리지 내부를 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 카트리지 내부의 푸셔에 구동력을 제공하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 장치(100)는 카트리지 장착부(200), 구동부(300) 및 구동 제어부(400)를 포함한다.

상기 카트리지 장착부(200)에는 카트리지(20)가 장착된다. 상기 카트리지(20)는 내부에 약물(10)이 채워지는 수용 공간(22) 및 상기 수용 공간(22)에 상기 약물(10)을 실링하면서 상기 약물(10)을 푸싱하는 푸셔(24)를 포함한다. 이러한 카트리지(20)는 내부에 피스톤(piston)이 장착되는 주사기(syringe)와 유사한 구조를 가질 수 있다.

구체적으로, 상기 카트리지(20) 내부의 수용 공간(22)에서 상기 약물(10)을 푸싱하는 푸셔(24)는 상기 약물(10)을 완벽하게 실링하기위하여 고무(rubber) 또는 실리콘(silicon)과 같은 탄성 재질로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 약물(10)은 당뇨병 환자에게 생명의 보존을 위하여 절대적으로 필요한 인슐린을 예로 들 수 있다. 이와 달리, 상기 약물(10)은 보톡스 주사액과 같이 미용 또는 성형에 반드시 정밀 제어가 요구되는 다른 약물을 예로 들 수 있다.

또한, 상기 카트리지 장착부(200)는 일단에 상기 약물(10)이 토출되도록 상기 카트리지(20)와 연결된 토출부(210)를 갖는다. 이에, 상기 토출부(210)는 상기 카트리지(20)에 채워진 약물(10)이 실질적으로 토출되는 부분으로 상기 약물(10)이 대상체에 주입될 수 있도록 니들(needle) 형태를 가질 수 있다. 여기서, 상기 약물(10)이 인슐린 또는 보톡스 주사액을 포함할 경우, 상기 대상체는 상기 약물(10)의 접종이 필요한 환자로 한정될 수 있음을 이해할 수 있다.

상기 구동부(300)는 상기 푸셔(24)와 연결된다. 상기 구동부(300)는 상기 약물(10)이 상기 토출부(210)로 토출될 수 있도록 상기 푸셔(24)가 상기 약물(10)을 푸싱하기 위한 구동력을 제공한다. 이때, 상기 구동부(300)는 상기 약물(10)이 인슐린 또는 보톡스 주사액과 같이, 특히 과량이 주입될 경우 저혈당으로 쇼크가 발생될 수 있는 인슐린을 포함할 경우 그 토출량을 정밀하게 제어하기 위하여 직선 구동력을 직접 발생하는 실린더보다는 회전력을 발생하는 모터(310)와 이의 회전력을 직선 구동력으로 정밀하게 전환하여 상기 푸셔(24)에 전달하는 동력 전달부(320)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 동력 전달부(320)는 상기 모터(310)와 상기 푸셔(24) 사이에 연결되어 상기 모터(310)의 회전력(τ)을 통해 스크류 형태로 회전하면서 상기 푸셔(24)에 직선 구동력(F)을 전달한다. 이때, 상기 구동부(300)는 상기 동력 전달부(320)의 스크류 형태의 각도를 조절하여 상기 푸셔(24)의 이동 거리를 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.

상기 구동 제어부(400)는 상기 구동부(300)와 연결된다. 구체적으로, 상기 구동 제어부(400)는 상기 구동부(300)의 모터(310)에 구동 전력을 공급하거나 차단함으로써, 상기 약물(10)이 상기 토출부(210)로부터 토출되는 것을 제어할 수 있다. 또한, 상기 구동 제어부(400)는 상기 구동 전력의 전압을 제어하여 상기 모터(310)의 회전력을 제어함으로써, 상기 약물(10)이 토출되는 량도 제어할 수 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 약물 주입 장치(100)는 상기 약물(10)의 주입을 언제 어디서든지 용이하게 주입할 수 있도록 도 1에서와 같이 휴대가 간편한 펜(pen) 형태로 이루어질 수 있다. 이럴 경우, 상기 구동 제어부(400)에는 상기 모터(310)에 구동 전력을 제공하기 위해 배터리(미도시)가 장착될 수 있다. 상기 배터리는 상기 약물 주입 장치(100)의 활용을 용이하게 하기 위하여 충전이 가능한 이차 전지를 포함하는 것이 바람직하다. 이와 달리, 당뇨병 환자와 같이 인슐린을 접종해야하는 위급 상황 시 대부분의 사용자가 항상 휴대하면서 활용하고 있는 휴대폰의 배터리의 전기를 활용할 수 있도록 상기 구동 제어부(400)에는 상기 휴대폰의 배터리와 전기적으로 연결 가능한 연결잭(미도시)이 형성될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 약물 주입 장치(100)는 상기 카트리지(20)와 연통되어 약물을 상기 카트리지(20)의 수용 공간(22)에 공급할 수 있는 약물 저장부(reservoir; 미도시), 상기 카트리지(20) 및 상기 약물 저장부를 연통하는 연통 라인(미도시) 및 상기 연통 라인 상에 구비되어 상기 연통 라인을 개폐하는 밸브(미도시)를 더 포함할 수 있다.

이하, 도 4를 추가적으로 참조하여 상기 약물 주입 장치(100)를 이용하여 실질적으로 약물(10)을 주입하는 방법에 대해서 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 4는 도 2에 도시된 카트리지 내부에서 푸셔를 통해 약물을 주입하는 방법을 나타낸 순서도이다.

도 4를 추가적으로 참조하면, 우선 상기 카트리지 장착부(200)의 토출부(210)를 대상체인 환자에게 삽입시킨다(S100).

이어, 상기 카트리지(20)에 채워진 약물(10)을 상기 구동부(300)의 동력 전달부(320)로부터 제공되는 직선 구동력(F)을 통해 상기 푸셔(24)로 푸싱하여 환자에게 주입한다(S200). 이럴 경우, 상기 푸셔(24)와 상기 카트리지(20)의 내벽 사이에서는 최초 제1 크기를 갖는 정마찰력이 작용하다가 상기 푸셔(24)가 상기 약물(10)을 푸싱하면서 상기 제1 크기보다 작은 제2 크기를 갖는 동마찰력이 작용하게 되고, 이후 상기 푸셔(24)가 상기 약물(10)을 푸싱하는 도중에는 상기 약물(10)의 윤활 작용에 의해서 상기 제2 크기보다 작은 제3 크기의 윤활 마찰력이 작용하게 된다. 이때, 가장 작은 제3 크기의 윤활 마찰력이 작용하다가 상기 푸셔(24)가 정지하게 되면, 상기 제1 크기를 갖는 정마찰력의 작용에 의해 상기 푸셔(24)는 상기 약물(10) 방향으로 형태 변형이 이루어질 수 있다. 이는, 상기 푸셔(24)가 정지하여도 그 형태 변형에 의해서 상기 약물(10)을 더 푸싱할 수 있다는 의미이다.

이어, 상기 약물(10)이 일정량 주입되는 시점, 구체적으로 환자에게 필요한 량이 주입되는 시점에, 상기 구동부(300)의 모터(310)를 상기 구동 제어부(400)를 통해 역회전시켜 상기 푸셔(24)를 상기 푸싱하는 방향과 반대 방향으로 일정 거리(PB) 후퇴시킨다(S300).

이는, 상기에서 언급한 푸셔(24)의 형태 변형에 의해서 상기 약물(10)을 더 푸싱하는 것을 보상하여 상기 토출부(210)로부터 상기 약물(10)이 더 토출되는 것을 방지하기 위해서이다. 이러면, 상기 약물(10)이 낭비되는 것을 방지할 수 있음에 따라 상기 카트리지(20)를 최대한 오래 사용할 수 있다.

이럴 경우, 상기 푸셔(24)를 후퇴시키는 일정 거리(PB)는 하기의 수식을 통해서 정의될 수 있다.

[수식]

상기의 수식에 따르면, 상기 일정 거리(PB)는 상기 카트리지(20)의 내부 단면적(A)과 상기 푸셔(24)의 탄성계수에 반비례하고, 상기 구동부(300)의 토크(τ)과 상기 푸셔(24)의 이동거리(PF)에 비례한 값보다 작거나 같은 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서, 상기 구동부(300)의 토크(τ)는 상기 구동부(300)에 포함된 모터(310)의 토크에 대응된다.

여기서, 상기 푸셔(24)의 탄성계수는 그 재질에 따라 통상적으로 정해진 값으로써, 고무의 경우 약 2㎫의 값을 가질 수 있다. 이에, 상기 푸셔(24)가 일 예로 고무보다 탄성계수가 작을 경우, 즉 형태 변형이 더 잘 이루어질 경우에는 상기 일정 거리(PB)가 반비례적으로 증가하게 될 수 있다.

이후, 상기 푸셔(24)를 상기 일정 거리(PB)만큼 후퇴시킨 상태에서 상기 토출부(210)를 상기 환자로부터 분리시킨다. 이와 달리, 상기 푸셔(24)를 통해 상기 약물(10)을 일정량 주입한 시점, 즉 상기 푸셔(24)를 후퇴시키기 전에 상기 토출부(210)를 상기 환자로부터 분리시켜 상기 약물(10)이 더 토출되어 상기 환자에 주입될 가능성을 원천적으로 방지할 수 있다.

한편, 상기 약물 주입 장치(100)는 상기 니들 형태의 토출부(210)를 외부로부터 보호하기 위하여 상기 토출부(210)를 커버하면서 상기 카트리지 장착부(200)에 결합되는 커버부(500)를 더 포함할 수 있다. 이럴 경우, 상기 푸셔(24)의 후퇴 동작을 통해서 상기 토출부(210)에서 상기 약물(10)이 더 토출되는 것을 방지함으로써, 상기 커버부(500)의 내부 공간인 상기 토출부(210)의 주위가 습윤한 환경으로 조성되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 커버부(500) 내부 공간에서 세균이 추가적으로 번식되지 않도록 함으로써, 상기의 세균으로 인하여 발생되는 치명적인 질병으로부터 환자를 안전하게 보호할 수 있다. 특히, 상기 약물(10)이 당뇨병 환자에게 주입되는 인슐린일 경우, 상기 세균 번식의 억제는 합병증에 치명적인 당뇨병 환자에게 더욱 효과적일 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 약물 20 : 카트리지
22 : 수용 공간 24 : 푸셔
100 : 약물 주입 장치 200 : 카트리지 장착부
210 : 토출부 300 : 구동부
310 : 모터 320 : 동력 전달부
400 : 구동 제어부 500 : 커버부

Claims (6)

1. 카트리지에 채워진 약물을 탄성재질 푸셔로 푸싱하여 상기 약물을 대상체에 주입하는 단계; 및
   상기 약물이 일정량 주입되는 시점에, 상기 푸셔를 상기 푸싱하는 방향과 반대 방향으로 일정 거리 후퇴시키는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하되,
   상기 일정 거리는 하기의 식1에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 약물 주입 방법.
   [식1]
   

   

   
   
2. 삭제
3. 내부에 약물이 채워지는 수용 공간과 상기 수용 공간에 상기 약물을 실링하면서 푸싱 가능하도록 장착된 탄성 재질 푸셔를 갖는 카트리지가 장착되며, 일단에 상기 카트리지로부터 상기 약물이 토출되어 대상체에 주입되는 토출부를 갖는 카트리지 장착부;
   상기 푸셔와 연결되며, 상기 푸셔가 상기 약물을 푸싱하기 위한 구동력을 제공하는 구동부; 및
   상기 구동부와 연결되며, 상기 약물이 일정량 주입되는 시점에, 상기 푸셔를 상기 푸싱하는 방향과 반대 방향으로 일정 거리 후퇴시키도록 상기 구동부를 제어하는 구동 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하되,
   상기 일정 거리는 하기의 식2에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 약물 주입 장치.
   [식2]
   

   

   
   
4. 삭제
5. 제3항에 있어서, 상기 구동부는
   회전력을 발생하는 모터; 및
   상기 모터와 상기 푸셔 사이에 연결되며, 상기 모터의 회전력에 의해 스크류 형태로 회전하면서 상기 푸셔에 상기 구동력을 전달하는 동력 전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 주입 장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 토출부를 커버하면서 상기 카트리지 장착부에 결합되는 커버부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 주입 장치.

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