KR101834773B1 - 마이크로젯 약물 주사 장치 - Google Patents

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KR101834773B1
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전진우
김정국
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제이에스케이바이오메드(주)
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Abstract

본 발명은 마이크로젯 약물 주사 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피부와 밀착되는 흡반부를 포함하여 약물의 낭비를 방지하고, 노즐을 피부와 일정거리로 이격하여 노즐의 오염을 방지하며, 약물을 피부에 일정한 간격으로 주입할 수 있는 마이크로젯 약물 주사 장치에 관한 것이다.

Description

마이크로젯 약물 주사 장치{Micro-jet Injector}
본 발명은 마이크로젯 약물 주사 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 피부와 밀착되는 흡반부를 포함하여 약물의 낭비를 방지하고, 노즐을 피부와 일정거리로 이격하여 노즐의 오염을 방지하며, 약물을 피부에 일정한 간격으로 주입할 수 있는 마이크로젯 약물 주사 장치에 관한 것이다.
환자의 체내에 치료용 약물을 비경구 투여하기 위한 방법으로서 예로부터 다양한 약물전달 방식(Drug delivery system)들이 적용되고 있다. 이러한 약물전달 시스템으로서 종래에 가장 보편적으로 사용되는 방식은 주사기를 이용하는 방식으로서, 주사기는 주사 시의 통증으로 인해 환자들에게 공포의 대상이 되어 왔으며 상처로 인한 감염의 우려 등의 피할 수 없는 문제점을 안고 있다.
이러한 문제점을 해결학 위해 바늘없는 주사기 (Needle-less injector)와 같은 약물 전달 방식이 개발되고 있으며, 이러한 연구의 일환으로 약물을 마이크로젯 방식으로 고속 분사하여 피부의 표피를 통해 직접 체내에 침투시키는 방식의 약물 전달 방식이 제시되고 있다.
이와 같은 마이크로젯 방식의 고속 분사를 일으키기 위해서는 약물을 정밀하고 강력하게 외부 (즉, 피부) 로 분사할 필요가 있다. 이러한 분사 방식으로는, 1930년대 이래로 다양하게 개발되어 왔는데, 최근 들어 압전 세라믹 소자를 이용한 분사 방식, 알루미늄 포일에 레이저 빔을 가함으로써 유발되는 충격파를 통한 분사 방식, 로렌츠 힘 (Lorentz force) 을 이용한 분사 방식 등의 다양한 분사 방식이 개발되었다. 또한, 최근에는 기존의 마이크로젯 방식의 분사와는 달리, 분사되는 약물의 양, 약물의 분사 속도 (즉, 약물의 침투 깊이) 를 미세하게 조절할 수 있으면서도, 연속적인 주사가 가능하며, 재사용이 가능한 레이저-버블 (laser-bubble) 방식의 마이크로젯 분사 방식이 개발되었다.
레이저-버블 (laser-bubble) 방식의 마이크로젯 분사 방식은 밀폐된 챔버 안의 액체에 레이저와 같은 강한 에너지를 집중시키면 액체 구조의 붕괴(breakdown)에 의해 버블이 발생한다는 현상을 응용한 것으로서, 상기와 같이 밀폐된 공간 내에서 액체에 버블이 발생하여 성장하면 전체 부피가 증가하고, 이에 따라 챔버 일측면을 형성하는 탄성막이 급격히 외측으로 신장되어 약물 용액을 노즐 밖으로 밀어냄으로써 마이크로젯 분사가 일어날 수 있도록 한 것이다.
이러한 레이저-버블 (laser-bubble) 방식의 마이크로젯 분사 방식의 약물 주사 장치를 이용하여 체내에 약물 주입 시, 노즐과 피부를 접촉한 상태에서 주입할 경우 노즐의 입구가 오염되고, 탄성막이 내측으로 수축 시 피부 표면의 노폐물과 오염물이 노즐을 통해 약물 챔버로 유입될 우려가 있으며, 노즐과 피부 사이를 이격하여 약물을 주입할 경우 약물의 되튀김 현상으로 약물이 낭비되는 문제점과 노즐과 피부 사이에 일정한 간격을 유지하기 어렵다는 문제점이 있다.
한국등록특허 10-1207977에는 마이크로젯 약물 전달 시스템이 게시되어 있다.
대한민국 등록특허 10-1207977 (2012년 11월 28일)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 피부와 밀착되고 피부와 노즐을 일정한 거리로 이격시키는 흡반부를 구비하여, 노즐의 오염을 방지하면서 피부에서 튕겨져 나오는 약물의 낭비를 최소화하고, 약물을 피부에 일정한 간격으로 여러 번 주입할 수 있는 마이크로젯 약물 주사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로젯 약물 주사 장치는, 압력발생용 액체(111)로 채워지고 밀폐된 압력발생실(110); 상기 압력발생실(110)과 인접하게 구비되며 약물(121)로 채워지는 약물저장실(120); 상기 압력발생실(110)과 상기 약물저장실(120)을 분리함과 동시에 상기 압력발생실(110)의 한 면 및 상기 약물저장실(120)의 한 면을 형성하는 탄성막(130); 상기 압력발생실(110) 내에 저장된 압력발생용 액체(111)에 에너지를 집중시켜 버블을 발생시키는 에너지 집중 장치(140); 상기 약물저장실(120)의 하부에 형성되며, 약물저장실(120)의 내부와 연통되도록 분사통로(122)가 형성된 마이크로젯 노즐(124); 및 상기 약물저장실(120)의 마이크로젯 노즐(124)측 하부에 형성되며, 하측의 상부방향으로 오목한 홈이 형성된 흡반부(160)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 흡반부(160)는 하단의 피부와 접촉되는 부분에 고무로 제작된 흡반부 패드(161)가 구비된 것을 특징으로 한다.
또, 상기 흡반부(160)는 상기 약물저장실(120)의 하부로 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분사통로(122)는 복수로 구비된 것을 특징으로 한다.
또, 상기 분사통로(122)는 정다각형 배열로 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분사통로(122) 4개가 정사각형 배열로 구비되고, 인접한 두 분사통로(122) 사이의 간격과 상기 흡반부(160) 하단의 바깥 테두리 반지름이 동일한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 분사통로(122)를 형성하는 내벽은 지르코늄 계열의 세라믹 소재로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분사통로(122)의 직경은 50 내지 250 마이크로미터인 것을 특징으로 한다.
또, 상기 약물저장실(120)의 내부는 일부 또는 전체구간에서 상측 방향으로 갈수록 수평 단면적이 커지는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 약물저장실(120)의 내부는 미리 정해진 구간마다 내벽의 기울기가 일정하되, 상측 방향으로 갈수록 내벽의 기울기가 작아지는 다수의 구간을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로젯 약물 주사 장치에 의하면, 피부에 밀착되고 피부와 노즐 사이를 일정한 거리로 이격시키는 흡반부를 구비하여, 체내에 약물 주입 시 노즐의 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 흡반부 내부에 위치한 피부를 볼록하게 상승된 형태로 만들어, 피부 세포 사이의 간격을 넓힘으로서 마이크로젯 약물이 더 원활하게 체내로 주입되도록 하는 효과가 있다.
또한, 피부와 노즐 사이의 거리가 일정하게 유지되어, 체내에 주입되는 약물의 깊이를 용이하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
또, 흡반부의 피부 밀착에 의해 노즐과 피부 사이의 거리를 좁혀, 체내에 약물 주입 시 피부 표면에서 튕겨나가는 약물의 양을 감소시키는 효과가 있다.
또한, 흡반부의 바깥 테두리가 외접하도록 연속하여 주사 시 약물을 피부에 일정한 간격으로 주입할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로젯 약물 주사 장치의 단면도.
도 2는 도 1의 약물저장실, 마이크로젯 노즐 및 흡반부의 투영사시도.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 마이크로젯 약물 주사 장치의 원리를 설명한 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로젯 약물 주사 장치의 단면도.
도 5는 도 4의 약물저장실, 마이크로젯 노즐 및 흡반부의 투영사시도.
도 6은 도 4의 약물저장실 내벽의 일부 및 마이크로젯 노즐이 지르코늄 계열의 세라믹 소재로 형성된 개념도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로젯 약물 주사 장치의 단면도.
도 8은 분사통로가 복수로 구비된 경우 피부에 약물이 일정한 간격으로 주입되는 원리를 설명한 개념도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로젯 약물 주사 장치의 단면도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로젯 약물 주사 장치의 단면도 이고, 도 2는 도 1의 약물저장실, 마이크로젯 노즐 및 흡반부의 투영사시도이며, 도 3a 및 도 3b는 도 1의 마이크로젯 약물 주사 장치의 원리를 설명한 단면도이다.
도 1을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로젯 약물 주사 장치(100)의 구성에 대해 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로젯 약물 주사 장치는 압력발생실(110), 약물저장실(120), 탄성막(130), 에너지 집중 장치(140), 마이크로젯 노즐(124) 및 흡반부(160)를 포함한다.
상기 압력발생실(110)은 밀폐된 수용 공간을 가지며, 내부에 상기 압력발생용 액체(111)를 저장하고 있다. 상기 압력발생실(110)은 대략 원통형으로 구성될 수 있으며, 상기 압력발생실(110)의 상단은 레이저 광을 투과시킬 수 있는 투명한 소재로 형성되고, 하부는 상기 탄성막(130)으로 막혀 있다.
이러한 상기 압력발생실(110)의 내부를 채우는 압력발생용 액체(111)로는 일반적인 물이 사용될 수 있으며, 알코올이나 폴리에틸렌글리콜과 같은 고분자 졸(sol) 및 젤(gel) 등 다양한 액상 물질이 사용될 수 있다. 또한, 압력발생용 액체(111)로는 버블의 생성 시 잔여 버블의 최소화를 위해 가스 제거된 (degassed) 액체를 사용함이 바람직하다. 또한, 압력발생용 액체 (111)로 순수(純水)에 전해질(소금 등)을 첨가하게 되면 분자들이 이온화되어 액체의 분자 구조 붕괴에 필요한 에너지가 작아지므로 더 좋은 효율로 버블을 형성할 수 있어서, 더욱 바람직하다.
상기 약물저장실(120)은 상기 압력발생실(110)의 하측에 위치하며, 내부에 상기 약물(121)을 저장하게 된다. 상기 약물저장실(120)의 하부에 상기 탄성막(130)과 대향되도록 상기 마이크로젯 노즐(124)이 형성되며, 상기 탄성막(130)과 인접한 측부에는 상기 약물보충구(123)가 형성된다.
상기 약물저장실(120)은 상기 마이크로젯 노즐(124)과 약물보충구(123)에 의해 밀폐되지 않은 상태로 형성되며, 상기 약물보충구(123)를 통해 상기 약물공급부(150)로부터 약물(121)이 약물저장실(120) 내부로 유입되고, 상기 마이크로젯 노즐(124)을 통해 약물저장실(120) 내부의 약물(121)이 외부로 유출되면서 마이크로젯 형태로 분사된다.
또한, 상기 약물저장실(120)의 내부는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 탄성막(130) 측으로부터 마이크로젯 노즐(124) 측으로 가면서 수평 단면적이 작아지는 테이퍼 형상으로 형성된다. 이를 통해 상기 탄성막(130)의 압력이 상기 분사통로(122)로 집중되어 마이크로젯의 분사속도를 높일 수 있다.
상기 분사통로(122)의 직경은 50 마이크로미터 내지 250 마이크로미터로 설정될 수 있으며, 상기 분사통로(122)의 직경이 50 마이크로미터 미만일 경우, 분사되는 약물(121)의 양이 적고 약물(121)이 체내에 충분한 깊이로 주입되지 않으며, 상기 분사통로(122)의 직경이 250 마이크로미터를 초과할 경우, 분사되는 마이크로젯의 직경이 커져서 피부의 표면에서 튕겨져 나오는 약물(121)의 양이 증가하고 약물(121)의 낭비가 심해질 수 있다.
상기 마이크로젯 노즐(124)의 분사통로(122)를 포함하는 상기 약물저장실(120)의 하부와 약물저장실(120)의 측부는 스텔라이트, 알루미늄 합금, 및 지르코늄 계열의 세라믹 등 본 발명의 기능을 달성함에 지장이 없는 한에서 다양한 재질을 선택할 수 있으며, 상기 마이크로젯 노즐(124)의 분사통로(122)를 포함하는 상기 약물저장실(120)의 하부 일부분만 인서트 사출을 통해 지르코늄 계열의 세라믹 소재로 제작될 수 있다.
지르코늄 계열의 세라믹 소재 중 산화지르코늄(지르코니아)는 낮은 열전도율을 가지므로 레이저 조사 시 열전달에 의한 약물의 변질을 방지할 수 있으며, 높은 파열 인성을 가지고, 균열 전파에 매우 높은 저항성을 가지기 때문에 마이크로젯 분사 시 상기 분사통로(122)의 내벽과 끝단이 파손되거나 변형되는 현상을 방지할 수 있으므로 상기 약물저장실(120)과 마이크로젯 노즐(124)을 형성하는 데 있어서 바람직하다.
상기 탄성막(130)은 탄성 복원력을 가진 얇은 막으로서, 상기 압력발생실(110)과 약물저장실(120) 사이에 구비되어 상기 압력발생실(110)과 약물저장실(120)을 구획하며, 상기 탄성막(130)의 상측에 압력발생용 액체(111)가 채워지는 밀폐된 공간이 형성된다.
즉, 상기 압력발생실(110)과 약물저장실(120)은 상기 탄성막(130)에 의해 분리됨과 동시에, 상기 압력발생실(110)의 한 면 및 상기 약물저장실(120)의 한 면은 상기 탄성막(130)으로 형성되어, 상기 압력발생실(110) 내부의 팽창은 탄성막(130)의 변형을 통해 약물저장실(120)의 내부의 압력 증가를 야기할 수 있게 된다.
상기 탄성막(130)은 레이저나 기체 버블에 의해 변질 또는 파열되지 않으며, 압력발생용 액체(111)의 압력만을 약물저장실(120)의 약물(121)로 전달하는 것이 바람직하고, 상기 압력발생용 액체(111)와 약물(121)의 투과, 레이저 광의 투과, 열의 전달은 차단하는 것이 바람직하다. 분자의 전달 및 열의 전달이 발생되면 상기 약물이 (121)이 변질될 수 있기 때문이다.
상기 탄성막(130)은 상기의 조건을 만족하며, 인체에 무해한 천연고무 또는 합성고무 등으로 제작되는 것이 바람직하다.
상기 에너지 집중 장치(140)은 마이크로 웨이브, 레이저 등을 이용하여 압력발생용 액체(111)가 채워진 밀폐된 공간의 특정 지점을 향하여 에너지를 집중시킬 수 있는 장치이다. 상기 에너지 집중 장치(140)는 상기 압력발생용 액체(111)에 레이저 등의 에너지를 집중시켜, 상기 압력발생용 액체(111)의 증발로 인한 순간적인 부피팽창(압력 증가)과 충격파들의 전달로, 약물(121)을 상기 마이크로젯 노즐(124)의 분사통로(122)로 밀어내어 마이크로젯을 발생시킨다.
상기 흡반부(160)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 약물저장실(120)의 마이크로젯 노즐(124)측 하부에 형성되며, 하측의 상부방향으로 오목한 홈이 형성된 것이다.
상기 흡반부(160)는 피부(200)와 밀착되어 흡반부(160) 내측에 위치한 피부(200)를 모아 올리고, 상기 마이크로젯 노즐(124)과 피부(200) 사이의 거리를 일정하게 유지할 수 있도록 하여 마이크로젯 노즐(124)이 피부(200)에 접촉되어 오염되는 것을 방지한다.
또한, 상기 흡반부(160) 내측에서 상승된 피부(200)는 피부 세포들 사이의 간격이 벌어지며, 이에 따라 마이크로젯 약물이 체내로 더욱 효과적으로 주입되어질 수 있다.
상기 흡반부(160)의 내측은 반구형 또는 타원형 반구형으로 형성될 수 있으며, 반구형으로 형성되었을 시 반구의 반지름은 2 밀리미터 내지 5 밀리미터로 형성되는 것이 바람직하다.
반구의 반지름이 2 밀리미터 미만인 경우, 상기 흡반부(160) 내측에서 볼록하게 상승된 피부와 상기 마이크로젯 노즐(124)이 닿아 마이크로젯 노즐(124)이 오염될 수 있으며, 반구의 반지름이 5 밀리미터를 초과하는 경우, 마이크로젯 노즐(124)과 피부(200) 사이의 거리가 멀어지고, 이에 따라 피부(200)를 통과하지 못하고 피부의 표면에서 반사되어 나오는 약물의 양이 많아질 수 있다.
상기 마이크로젯 노즐(124)과 피부(200) 사이의 거리는 체내에 약물(121) 주입 시, 약물(121)이 피부(200)의 표면에서 튕겨져 나오는 현상을 최소화할 수 있도록 가깝게 조절되는 것이 바람직하다.
상기 흡반부(160)는 하단의 피부(200)와 접촉되는 부분에 흡반부 패드(161)를 구비할 수 있다. 상기 흡반부 패드(161)는 도 1에 도시한 바와 같이 단면이 하측 방향으로 볼록한 호 형태로 구비되어 흡반부(160) 내측에 위치한 피부(200)를 볼록하게 상승시키는 데 도움을 준다.
상기 흡반부 패드(161)는 합성수지로 형성되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 인체에 무해한 고무로 제작되는 것이 바람직하다. 고무로 제작된 흡반부 패드(161)는 피부(200)에 접촉되었을 때 고무의 탄성이 쿠션감을 주어 환자가 편안하게 시술을 받을 수 있도록 하고, 고무와 피부(200) 사이에 큰 마찰력 때문에 마이크로젯 약물 주사 시 주사장치가 피부(200)의 표면에서 미끄러지는 것을 방지해 주어 시술의 안정성을 높일 수 있다.
또한, 상기 흡반부 패드(161)는 상기 흡반부(160)로부터 분리되어 교체가 가능한 형태로 형성될 수 있으며, 이는 여러 환자에게 마이크로젯 약물 주사 시 피부(200)와 접촉되는 상기 흡반부 패드(161)를 교체함으로서 더욱 위생적으로 시술할 수 있어 바람직하다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 마이크로젯 약물 주사 장치의 원리를 설명한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 흡반부(160) 하단의 흡반부 패드(161)가 피부와 접촉하여 밀착됨과 동시에 흡반부(160) 내측에 위치한 피부(200)의 표면이 상승하게 되며, 상기 마이크로젯 노즐(124)과 피부(200)사이의 거리가 일정한 거리로 이격된다.
상기 에너지 집중 장치(140)는 레이저 발생장치와 집광장치를 포함하여, 도 3a와 같이 레이저 광의 초점이 압력발생용 액체(111) 내에서 맺히도록 설정되고, 초점에 집중된 에너지는 압력발생용 액체(111)의 분자 구조를 붕괴시켜 급격한 기체 버블을 생성시키게 된다. 밀폐된 압력발생실(110) 내에서 버블이 발생함에 따라 압력발생실(110) 내의 압력이 증가하게 되며, 이로 인하여 탄성막(130)은 압력을 받게 된다. 이에 따라 도 3b와 같이 탄성막(130)은 버블에 의해 약물저장실(120) 방향으로 변형하게 되며, 약물저장실(120) 내에 있던 약물(121)이 마이크로젯 노즐(124)의 분사통로(122)를 통해 외부로 분사되어 피부(200)로 주입되게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로젯 약물 주사 장치의 단면도이며, 도 5는 도 4의 약물저장실, 마이크로젯 노즐 및 흡반부의 투영사시도이고, 도 6은 도 4의 약물저장실 내벽의 일부 및 마이크로젯 노즐이 지르코늄 계열의 세라믹 소재로 형성된 개념도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 마이크로젯 약물 주사 장치(100a)는 도 1의 마이크로젯 약물 주사 장치(100)와 약물저장실(120a)에 대해서만 차이가 있을 뿐, 나머지 구성은 동일하므로, 차이를 중심으로 설명하고, 나머지 부분의 설명은 생략한다.
본 실시예의 마이크로젯 약물 주사 장치(100a)는 압력발생실(110), 약물저장실(120a), 탄성막(130), 에너지 집중 장치(140), 마이크로젯 노즐(124) 및 흡반부(160)를 포함한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 약물저장실(120a)의 내부는 상기 탄성막 측(130)을 큰 밑면으로 하고, 상기 마이크로젯 노즐(124) 측을 작은 밑면으로 하는 원뿔대와 상기 원뿔대의 작은 밑면을 큰 밑면으로 하는 또 다른 원뿔대가 연결된 형상이며, 마이크로젯 노즐(124)측에 위치한 원뿔대 형상의 모선의 기울기(A1)는 탄성막(130) 측에 위치한 원뿔대 형상의 모선의 기울기(A2)보다 크도록 형성된다(A1 > A2). 또한, 상기 약물저장실(120a)의 내부는 상기와 같은 방식으로 복수의 원뿔대가 연결된 형상일 수 있다.
즉, 상기 약물저장실(120a)의 내부는 일부 또는 전체구간에서 상측으로 갈수록 수평 단면적이 커지며, 미리 정해진 구간마다 내벽의 기울기가 일정하되, 상측 방향으로 갈수록 내벽의 기울기가 작아지는 다수의 구간을 포함할 수 있다.
또한, 상기 약물저장실(120a)의 내부는 일부 또는 전체구간에서 상기 마이크로젯 노즐(124)의 분사통로(122) 측에서 상기 탄성막(130) 측으로 갈수록 곡선형으로 확관되는 나팔형상으로 구비될 수 있다.
이러한 상기 약물저장실(120a) 내부의 형상은 상기 탄성막(130)의 압력과 약물(121)을 상기 마이크로젯 노즐(124)의 분사통로(122)로 더욱 집중시킬 수 있고, 이에 따라 마이크로젯 노즐(124)로 분사되는 약물(121)은 더 큰 분사속도를 얻을 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 약물저장실(120a) 내부에서 상기 분사통로(122)와 연결된 원뿔대 형상의 내벽 일부 및 상기 마이크로젯 노즐(124a)의 분사통로(122)를 형성하는 내벽은 지르코늄 계열의 세라믹 소재로 형성될 수 있으며, 산화지르코늄(지르코니아)으로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 산화지르코늄은 높은 파열 인성을 가지고, 균열 전파에 매우 높은 저항성을 가지기 때문에 마이크로젯 분사 시 분사통로(122)의 내벽과 끝단이 파손되거나 변형되는 현상을 방지할 수 있기 때문이다.
상기 지르코늄 계열의 세라믹 소재로 형성된 마이크로젯 노즐(124a)은 상기 약물저장실(120a)로부터 탈착이 가능하도록 구비되어, 상기 마이크로젯 노즐(124a)이 파손되었거나 직경의 변경이 필요한 경우 상기 약물저장실(120a)로부터 분리되어 교체가 가능하도록 구비될 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로젯 약물 주사 장치의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 마이크로젯 약물 주사 장치(100b)는 도 1의 마이크로젯 약물 주사 장치(100)와 약물저장실(120b)과 분사통로(122b)에 대해서만 차이가 있을 뿐, 나머지 구성은 동일하므로, 차이를 중심으로 설명하고, 나머지 부분의 설명은 생략한다.
본 실시예의 마이크로젯 약물 주사 장치(100b)는 압력발생실(110), 약물저장실(120b), 탄성막(130), 에너지 집중 장치(140), 마이크로젯 노즐(124) 및 흡반부(160)를 포함한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 분사통로(122b)는 상기 약물저장실(120b)의 하부에 복수로 구비되며, 상기 약물저장실(120b)의 내부와 연통되도록 형성된다. 또한, 상기 분사통로(122b) 각각의 상부는 상측에서 하측으로 갈수록 수평 단면적이 좁아지는 테이퍼 형상으로 형성될 수 있다.
상기 분사통로(122b)를 복수로 구비하는 경우, 2~9 개 정도의 수량이 구비되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 복수의 분사통로(122b)를 구비한 마이크로젯 약물 주사장치(100b)는 넓은 환부에 여러 번 주사가 필요한 경우, 한 번의 마이크로젯 분사로 넓은 부위에 약물(121)을 주입함으로서 시술의 시간을 단축할 수 있어 매우 바람직하다.
복수로 구비된 상기 분사통로(122b)의 배열형태는 이웃한 분사통로(122b) 사이의 거리가 일정하도록 정다각형 배열로 구비되어, 마이크로젯 주사 시 약물(121)이 균등한 간격으로 체내에 주입되도록 할 수 있다.
도 8은 분사통로가 복수로 구비된 경우 피부에 약물이 일정한 간격으로 주입되는 원리를 설명한 개념도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 분사통로(122b) 4개가 정사각형 배열로 구비되고, 인접한 두 분사통로(122b) 사이의 간격(L)과 상기 흡반부 하단의 바깥 테두리 반지름(R)이 동일하게 구비될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이 분사통로(122b)가 배열된 경우, 상기 흡반부(160)를 피부에 밀착시켜 주사 후 상기 흡반부 패드(161)에 의해 피부에 남는 원형의 눌림 자국에 상기 흡반부(160) 하단의 바깥 테두리가 외접하도록 수직 또는 수평으로 이동하여 주사하면, 여러 번 위치를 이동하여 주사할 때에도 약물(121)이 체내에 균등한 간격으로 주입되도록 할 수 있다.
또한, 상기 분사통로(122b)가 정다각형 또는 마름모 형태로 구비된 경우에도, 분사통로(122b) 사이의 간격과 흡반부 바깥 테두리 반지름의 길이를 적절히 조절하면, 상기 흡반부(160) 하단의 바깥 테두리에 외접하도록 이동하면서 약물(121)이 체내에 균등한 간격으로 주입되도록 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로젯 약물 주사 장치의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예의 마이크로젯 약물 주사 장치(100c)는 도 1의 마이크로젯 약물 주사 장치(100)와 약물저장실(120c), 분사통로(122c), 흡반부(160c), 흡반연결부(170c)에 대해서만 차이가 있을 뿐, 나머지 구성은 동일하므로, 차이를 중심으로 설명하고, 나머지 부분의 설명은 생략한다.
본 실시예의 마이크로젯 약물 주사 장치(100c)는 압력발생실(110), 약물저장실(120c), 탄성막(130), 에너지 집중 장치(140), 마이크로젯 노즐(124), 흡반부(160c) 및 흡반연결부(170c)를 포함한다.
상기 흡반부(160c)는 상기 약물저장실(120c)의 하부로 돌출 형성되며, 상기 약물저장실(120c)의 하부 및 상기 흡반부(160c)의 상부에 상기 흡반연결부(170c)를 구비하여, 상기 흡반부(160c)가 상기 약물저장실(120c)로부터 탈착이 가능하도록 구비될 수 있다.
상기 흡반연결부(170c)는 본 발명의 기능을 달성함에 지장이 없는 한에서 상기 흡반부(160c)를 상기 약물저장실(120c)로부터 탈착이 가능하도록 하는 다양한 연결 형태로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 나선형의 나사형태로 형성될 수 있다.
상기 탈착이 가능한 흡반부(160c)는 오염되었을 시 상기 약물저장실(120c)로부터 분리하여 세척과 소독을 용이하게 할 수 있고, 마이크로젯 주사를 시술하는 부위에 따라 다양한 크기의 흡반부(160c)를 구비하고 적절하게 교체하여 사용할 수 있어 바람직하다.
상기 분사통로(122c)는 하나 또는 복수로 구비될 수 있으며, 상기 흡반부(160c)에 형성되어 탈착이 가능하도록 구비될 수 있다. 상기 마이크로젯 노즐(124)이 상기 흡반부(160c)와 함께 탈착이 가능하도록 구비된 경우, 상기 마이크로젯 노즐(124)이 파손 또는 오염되거나 막혔을 때, 상기 약물저장실(120c) 전체를 교체하지 않고 상기 흡반부(160c)의 교체를 통해 간단히 해결할 수 있어 비용적인 측면에서도 유리하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100, 100a, 100b, 100c : 본 발명의 마이크로젯 약물 주사 장치
110 : 압력발생실
111 : 압력발생용 액체
120, 120a, 120b, 120c : 약물저장실
121 : 약물
122, 122b, 122c : 분사통로
123 : 약물보충구
124 : 마이크로젯 노즐
124a : 지르코늄 계열의 세라믹 소재로 형성된 마이크로젯 노즐
130 : 탄성막
140 : 에너지 집중 장치
150 : 약물공급부
160, 160c : 흡반부
161 : 흡반부 패드
170c : 흡반연결부
200 : 피부
A1 : 약물저장실 내부에서 마이크로젯 노즐 측에 위치한 원뿔대 형상 내벽의 모선 기울기
A2 : 약물저장실 내부에서 탄성막 측에 위치한 원뿔대 형상 내벽의 모선 기울기
L : 분사통로 4개가 정사각형 배열로 구비되어 있을 때 이웃한 분사통로 사이의 거리
R : 흡반부 하단의 바깥테두리 반지름

Claims (10)

  1. 압력발생용 액체(111)로 채워지고 밀폐된 압력발생실(110);
    상기 압력발생실(110)과 인접하게 구비되며 약물(121)로 채워지는 약물저장실(120);
    상기 압력발생실(110)과 상기 약물저장실(120)을 분리함과 동시에 상기 압력발생실(110)의 한 면 및 상기 약물저장실(120)의 한 면을 형성하는 탄성막(130);
    상기 압력발생실(110) 내에 저장된 압력발생용 액체(111)에 에너지를 집중시켜 버블을 발생시키는 에너지 집중 장치(140);
    상기 약물저장실(120)의 하부에 형성되며, 약물저장실(120)의 내부와 연통되도록 분사통로(122)가 형성된 마이크로젯 노즐(124); 및
    상기 약물저장실(120)의 마이크로젯 노즐(124)측 하부에 형성되며, 하측의 상부방향으로 오목한 홈이 형성된 흡반부(160)를 포함하되,
    상기 흡반부(160)의 내측은 반지름이 2 밀리미터 내지 5 밀리미터인 반구형으로 형성되고,
    상기 분사통로(122)는 4개가 정사각형 배열로 구비되고, 인접한 두 분사통로(122) 사이의 간격과 상기 흡반부(160) 하단의 바깥 테두리 반지름이 동일하며,
    상기 약물저장실(120)의 내부는 일부 또는 전체구간에서 상측 방향으로 갈수록 수평 단면적이 커지고, 미리 정해진 구간마다 내벽의 기울기가 일정하되, 상측 방향으로 갈수록 내벽의 기울기가 작아지는 다수의 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로젯 약물 주사 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 흡반부(160)는
    하단의 피부와 접촉되는 부분에 고무로 제작된 흡반부 패드(161)가 구비된 것을 특징으로 하는 마이크로젯 약물 주사 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 흡반부(160)는
    상기 약물저장실(120)의 하부로 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로젯 약물 주사 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 분사통로(122)를 형성하는 내벽은
    지르코늄 계열의 세라믹 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로젯 약물 주사 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 분사통로(122)의 직경은
    50 내지 250 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 마이크로젯 약물 주사 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
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