KR101656374B1 - 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치는 환자의 체내로 전달될 약물이 저장되는 복수개의 약물 저장부(110)를 포함하는 몸체부(100); 상기 약물 저장부(110)의 하부에 위치하며, 내부인덕터코일(121)을 포함하는 내부전력수신부(120); 상기 약물 저장부(110)의 상부에 위치하며, 약물 방출구(131)를 포함하는 이동막(130);및 환자의 체외에 위치하며, 상기 내부인덕터코일에 전류를 유도시키는 외부인덕터코일(141)을 포함하는 외부전력발신부(140);를 포함한다.

Description

인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치 및 방법 {Multi-controllable drug delivery system based on inductive coil}
본 발명은 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치 및 방법에 관한 것으로서, 서로 다른 주파수 특성을 갖는 인덕터 코일을 이용하여, 다양한 약물을 선택적으로 인체 내로 주입할 수 있는 복합약물전달장치 및 방법에 관한 것이다.
약물전달장치는 오랜 기간 동안 연속적 또는 간헐적인 약물 투여가 상시적으로 이루어져야 하는 질병을 앓고 있는 환자를 위해 개발된 장치로서, 환자의 신체 내부에 이식된 상태에서 장치 내부에 저장되어 있는 약물을 신체의 특정 부위로 원하는 때에 원하는 양만큼 주입할 수 있는 장치이다.
이러한 약물전달장치는 내부에 저장되는 약물의 종류에 따라 다양한 질병의 치료에 활용될 수 있다는 장점을 가지며, 약물 투여량 대비 치료 효과에 있어서도 기존의 투여 방법들, 예컨대, 주사, 마취, 경구 복용 등에 비해 매우 효율적인 것으로 알려져 있다.
기존의 약물전달장치는 고분자를 이용한 약물전달장치와 BT, IT, NT 융합기술을 활용한 약물전달디바이스로 크게 나눌 수 있다. 고분자를 이용한 약물전달시스템으로는 고분자-약물 접합체(Polymer-Drug Conjugate)와 같은 장기약효 지속제형과 고분자 나노/마이크로 입자 및 고분자 마이셀을 이용한 약물의 서방출성 제형으로 세분화 할 수 있다. 약물전달디바이스로는 반도체 칩을 이용한 약물전달 디바이스, 자기장을 이용하는 약물전달장치, 화학요법 웨이퍼(chemotherapy wafer), 마이크로니들(micro-needle) 등을 이용한 패치제형, 삼투막을 이용한 임플란트 시스템 등이 개발되어졌다.
본 발명은 자기장을 이용하는 약물전달장치를 개발한 것으로서, 기존의 자기장 이용한 약물전달장치는 한가지의 약물 또는 혼합되어 있는 약물 전체만을 체내에 전달할 수밖에 없는 문제점이 있었다.
본 발명의 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치 및 방법은 서로 다른 주파수 특성을 갖는 인덕터 코일을 이용하여, 다양한 약물을 선택적으로 인체 내로 주입할 수 있는 복합약물전달장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치는 환자의 체내로 전달될 약물이 저장되는 복수개의 약물 저장부를 포함하는 몸체부; 상기 약물 저장부의 하부에 위치하며, 내부인덕터코일을 포함하는 내부전력수신부; 상기 약물 저장부의 상부에 위치하며, 약물 방출구를 포함하는 이동막;및 환자의 체외에 위치하며, 상기 내부인덕터코일에 전류를 유도시키는 외부인덕터코일을 포함하는 외부전력발신부;를 포함한다.
또한, 상기 내부인덕터코일 및 외부인덕터코일은 사각형의 시트타입인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 내부인덕터코일 및 외부인덕터코일은 유연인쇄회로기판에 제조되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 복수개의 약물 저장부는 모두 동일한 크기로서, 상기 몸체부 내에서 n행 및 n열로 배치된다.
또한, 상기 복수개의 내부인덕터코일은 모두 서로 다른 주파수 특성을 갖는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 복수개의 약물 저장부에 저장되는 약물들은 각각의 약물 저장부마다 서로 다른 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 약물 방출구는 이동막상에서, 약물 저장부의 중앙에 위치한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터코일을 이용한 복합약물전달방법은 기 입력된 시간이 되었을 때, 외부 전력공급장치에 의해 외부 인덕터코일에 기 입력된 주파수(w)의 교류 전류(I1)가 흐르는 교류전류인가단계(S10); 상기 기 입력된 주파수(w) 특성을 갖는 내부 인덕터코일과 상기 외부 인덕터코일간 상호 인덕턴스로 인해 발생하는 자기 결합에 의해, 상기 기 입력된 주파수(w) 특성을 갖는 내부 인덕터코일에 유도 전류(I2)가 흐르는 유도전류형성단계(S20); 상기 유도 전류(I2)에 의해 유도 자기장(B)이 형성되는 자기장형성단계(S30); 상기 형성된 자기장에 의해, 상기 이동막이 상기 약물 저장부 내부로 함몰되는 이동막변형단계(S40); 및 상기 이동막의 함몰로 인해, 약물 저장부(110) 내부의 압력이 증가하여, 약물 방출구를 통해, 약물이 약물 저장부 내부에서 외부로 방출되는 약물방출단계(S50);를 포함한다.
본 발명의 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치 및 방법은 서로 다른 주파수 특성을 갖는 인덕터 코일을 이용하여, 다양한 약물을 선택적으로 인체 내로 주입하여 약물 처방 효과를 극대화시킬 수 있다.
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치의 사시도이다.
도 1b은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치의 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치의 분해도이다.
도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치의 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치의 내부인덕터코일의 1 x 1, 2 x 2, 3 x 3 배열의 모습을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치의 개념도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치의 작동 원리를 도시한 것이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터코일을 이용한 복합약물전달방법의 순서도를 도시한 것이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
도 1 및 2는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치의 사시도 및 분해도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치는 환자의 체내로 전달될 약물이 저장되는 복수개의 약물 저장부(110)를 포함하는 몸체부(100), 약물 저장부(110)의 하부에 위치하며, 내부인덕터코일(121)을 포함하는 내부전력수신부(120), 약물 저장부(110) 상부에 위치하며, 약물 방출구(131)를 포함하는 이동막(130) 및 환자의 체외에 위치하며, 상기 내부인덕터코일(121)에 전류를 유도시키는 외부인덕터코일(141)을 포함하는 외부전력발신부(140)를 포함한다.
몸체부(100)는 다양한 형태가 가능하나, 여섯개의 면 중에서 하나의 면이 없는 육면체 형태인 것이 바람직하다. 육면체 내부에 복수의 약물 저장부(110)가 포함될 수 있도록, 몸체부(100)는 구획부(150)를 포함한다. 이 때, 구획부(150)로 인해 나뉜 복수개의 약물 저장부(110)는 모두 동일한 크기로서, 상기 몸체부 내에서 n행 및 n열로(여기서 n은 2이상의 정수) 배치된다.
내부전력수신부(120)는 복수개의 약물 저장부(110)의 하부에 위치하므로 약물 저장부(110)의 개수만큼 구비된다. 내부전력수신부(120)는 외부인덕터코일(141)에 의해 전류가 유도되는 내부인덕터코일(121)을 포함하며, 내부인덕터코일(121)로부터 전력을 공급받아 작동하는 다양한 장치들이 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치의 내부인덕터코일의 2 x 2, 3 x 3 배열의 모습을 도시한 것이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 내부인덕터코일(121)은 사각형의 시트타입형태로서 그 두께가 얇게 제작되고, 또한 유연인쇄회로기판에 제작되어, 인체 내에 삽입이 용이하도록 제조된다.
이동막(130)은 약물 저장부(110) 상부에 위치하며, 몸체부(100)에 부착된다. 도 1a, 2a에서 도시한 바와 같이, 이동막(130)으로서 PDMS (polydimethylsiloxane)에 산화철 나노입자를 분산시켜 제조한 복합 재료를 이용하여 제조된 마그네틱 멤브레인(132)가 사용될 수 있다. 또는, 도 1b, 2b에서 도시한 바와 같이, 이동막은(130)은 탄성필름(133) 및 금속판(134)으로 구성될 수 있다. 각각의 약물 저장부(110)의 외측 상부에 口 형태의 탄성필름(133)이 부착되며 중앙으로 금속판(134)이 연결된다.
이동막(130)은 약물 방출구(131)를 포함한다. 약물 방출구(131)는 각각의 약물 저장부(110)의 중앙에 위치하도록 이동막(130)상에 형성된다. 약물 방출구(131)는 IR 또는 UV 레이저를 사용하여 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치의 개념도를 도시한 것이다. 이 때, 발명의 이해를 돕기 위해 함몰 부위를 실제보다 크게 도시하였다.
이동막(130)은 자기장에 위치하게 되면 자기장의 방향과 반대 방향을 향해 이끌려 함몰된다. 이동막(130)이 약물 저장부(110)의 내부를 향해 함몰되면, 약물 저장부(110)의 압력이 증가하여, 저장된 약물이 약물 방출구(131)를 통해 외부로 방출된다.
외부전력발신부(140)는 내부인덕터코일(121)에 전류를 유도시키는 외부인덕터코일(141)을 포함한다. 외부인덕터코일(141)도 내부인덕터코일(121)과 마찬가지로 사각형의 시트타입형태로서 그 두께가 얇게 제작되고, 유연인쇄회로기판에 제작될 수 있다.
외부인덕터코일(141)은 외부 전력공급장치와 전기적으로 연결된다. 외부인덕터코일(141)에 흐르는 전류는 외부 전력공급장치에 의해 다양한 주파수를 가질 수 있다. 내부인덕터코일(121)은 코일의 권선수와 두께 등의 파라미터의 조절을 통해 주파수 특성을 미리 결정지을 수 있다. 본 발명의 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치에 포함된 내부인덕터코일(121)은 모두 다른 주파수 특성을 갖도록 제조되어진다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치의 작동 원리를 도시한 것이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제 1, 2, 3, 4 내부인덕터코일(121a,b,c,d)이 각각 주파수 특성 w1, w2, w3, w4를 갖도록 결정되어있다. 외부 전력공급장치를 통해 외부인덕터코일(141)에 주파수 w1을 갖는 교류 전류(I1)가 흐를 때, 외부인덕터코일(141)과 제 1 내부인덕터코일(121a) 사이에 상호 인덕턴스(Mutual inductance, M)가 발생한다. 즉, 제 1 내부인덕터코일(121a)에는 상호 인덕턴스로 인해 발생하는 자기결합에 의해 유도 전류(I2)가 발생한다. 상기 유도 전류(I2)에 의해, 발생되는 자기장(B)에 의해 제 1 내부인덕터코일(121a)이 위치한 약물 저장부(110)의 이동막(130)이 약물 저장부(110)의 내부로 함몰된다. 따라서 제 1 내부인덕터코일(121a)이 위치한 약물 저장부(110)의 약물 A가 복합약물전달장치 외부로 방출되는 것이 가능하다.
마찬가지로, 외부 전력공급장치를 통해 외부인덕터코일(141)에 주파수 w2, w3, w4의 교류 전류를 흘려주면, 차례로 약물 B, C, D를 복합약물전달장치 외부로 방출시키는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합약물전달시스템은 체외에 위치하는 외부인덕터코일에 흐르는 전류의 주파수를 조절함에 따라, 체내로 다양한 약물 방출 여부를 조절하며, 약물을 목표 부위에 효율적으로 전달할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터코일을 이용한 복합약물전달방법의 순서도를 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터코일을 이용한 복합약물전달방법은 기 입력된 시간이 되었을 때, 외부 전력공급장치에 의해 외부 인덕터코일에 기 입력된 주파수(w)의 교류 전류(I1)가 흐르는 교류전류인가단계(S10); 상기 기 입력된 주파수(w) 특성을 갖는 내부 인덕터코일과 상기 외부 인덕터코일간 상호 인덕턴스로 인해 발생하는 자기 결합에 의해, 상기 기 입력된 주파수(w) 특성을 갖는 내부 인덕터코일에 유도 전류(I2)가 흐르는 유도전류형성단계(S20); 상기 유도 전류(I2)에 의해 유도 자기장(B)이 형성되는 자기장형성단계(S30); 상기 형성된 자기장에 의해, 상기 이동막이 상기 약물 저장부 내부로 함몰되는 이동막변형단계(S40); 및 상기 이동막의 함몰로 인해, 약물 저장부(110) 내부의 압력이 증가하여, 약물 방출구를 통해, 약물이 약물 저장부 내부에서 외부로 방출되는 약물방출단계(S50);를 포함한다.
발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
100 : 몸체부 110 : 약물 저장부
120 : 내부전력수신부 121 : 내부인덕터코일
130 : 이동막 131 : 약물 방출구
132 : 마그네틱 멤브레인 133 : 탄성 필름
134 : 금속판 140 : 외부전력발신부
141 : 외부인덕터코일 150 : 구획부

Claims (14)

  1. 약물이 저장되는 복수개의 약물 저장부(110)를 포함하는 몸체부(100);
    상기 약물 저장부(110)의 하부에 위치하며, 내부인덕터코일(121)을 포함하는 내부전력수신부(120);
    상기 약물 저장부(110)의 상부에 위치하며, 약물 방출구(131)를 포함하는 형상이 가변 가능한 이동막(130);및
    상기 몸체부(100)와 이격된 곳에 위치하며, 상기 내부인덕터코일에 전류를 유도시키는 외부인덕터코일(141)을 포함하는 외부전력발신부(140);를 포함하되,
    상기 외부 인덕터코일(141)에 기 입력된 주파수(w)에 해당하는 교류 전류(I1)가 흐르면, 상기 기 입력된 주파수(w)에 동기하여 상기 내부인덕터코일(121)에 상호 인덕턴스에 따른 유도 전류(I2)가 형성되며,
    상기 유도 전류(I2)에 의해 형성된 유도 자기장(B)이 상기 이동막(130)을 상기 약물저장부(110)의 하부 측으로 함몰시킴으로써 약물 저장부(110) 내부의 압력이 증가하면,
    약물 방출구(131)를 통해 약물이 약물 저장부(110) 내부에서 외부로 방출하게 되는 것을 특징으로 하는 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부인덕터코일(121) 및 외부인덕터코일(141)은 사각형의 시트타입인 것을 특징으로 하는 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내부인덕터코일(121) 및 외부인덕터코일(141)은 유연인쇄회로기판에 제조되는 것을 특징으로 하는 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 약물 저장부(110)는 모두 동일한 크기로서, 상기 몸체부 내에서 n행 및 n열로 배치되는 것을 특징으로 하는 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치. (여기서 n은 2이상의 정수)
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 내부인덕터코일(121)은 모두 서로 다른 주파수 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 약물 저장부에 저장되는 약물들은 각각의 약물 저장부마다 서로 다른 것을 특징으로 하는 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 약물 방출구(131)는 이동막상에서, 약물 저장부의 중앙에 위치하는 것을 특징으로 하는 인덕터코일을 이용한 복합약물전달장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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