KR101970412B1 - 웨어러블 인퓨전 펌프 - Google Patents

웨어러블 인퓨전 펌프 Download PDF

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채빌리
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고려대학교 산학협력단
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Abstract

웨어러블 인퓨전 펌프가 개시된다. 웨어러블 인퓨전 펌프는, 액체가 채워지는 채널 레저부아(channel reservoir)가 형성된 펌프 몸체, 채널 레저부아의 내부에 삽입되는 전도성 필라멘트(filament), 채널 레저부아의 주입구로 가스를 공급하는 전기분해기 및 필라멘트와 직렬로 연결되는 직렬 저항을 포함하는 전압 분배기를 포함하되, 가스가 상기 채널 레저부아로 유입되어 액체를 가압하면, 액체는 채널 레저부아의 배출구를 통해 배출되고, 배출에 따라 액체 및 필라멘트에 의하여 생성되는 임피던스가 변화한다.

Description

웨어러블 인퓨전 펌프{Wearable infusion pump}
본 발명은 생체에 약물을 자동으로 주입하는 웨어러블 인퓨전 펌프에 관한 것이다.
웨어러블 인퓨전 펌프(Wearable infusion pump)는 적어도 반세기에 걸쳐 진화해 왔으며, 1960년대 초에 배낭 크기의 인퓨전 펌프가 시연된 바 있다. 그 이후로, 웨어러블 인퓨전 펌프에 대한 수많은 특허가 출원되어왔다.
오늘날, 웨어러블 인퓨전 펌프는 제1 타입 및 제2 타입 당뇨병의 성인, 청소년 및 어린이 모두에게 지속적인 피하 인슐린 주입을 통한 인슐린 요법으로 가장 잘 알려져 있다. 혈당 조절을 위한 지속적인 피하 인슐린 주입의 효과는 지금까지 매우 유망하다. 지속적인 포도당 모니터링 시스템으로 루프를 닫음으로써, 당뇨병 치료제의 성배인 엄격한 혈당 조절을 위하여 인공 췌장 역할이 수행될 수 있다. 2016년대 후반, 최초의 하이브리드 폐루프 시스템인 Medtronic Minimed 670G는 미국 식품의약국(FDA)로부터 승인을 받았다. 오늘날 인슐린 치료 시장이나 단순히 인슐린 펌프 시장을 위한 상업용 웨어러블 인퓨전 펌프는 약 90억 달러의 가치가 있다.
주목할 만한 인슐린 펌프에는 T:slim G4 Pump(Tandem Diabetes Care, USA), Accu-Chek Combo(Roche Insulin Delivery System, USA), Minimed Paradigm Reve(Medtronic Diabetes, USA), Vibe(Animas Corporation, USA) and Omnipod(Insulet Corporation, USA)가 있다.
이 펌프들에 사용되는 디스펜싱 메커니즘은 종종 주사기 플런저(syringe plunger)를 작동시키도록 수반되는 기계적 어셈블리와 주사기로 구성된다. 예를 들어, Omnipod에서는 주사기 플런저를 작동시키는 Nitinol(형상 기억 합금) 와이어 기반의 왕복 래칫(ratchet) 메커니즘이 사용된다. 그리고, 캐뉼라(cannula)의 폐쇄를 검출하기 위하여 압력 센서가 포함될 수 있다. 주사기/플런저 디스펜싱 메커니즘의 주요 장점은 디스펜싱된 투여량의 계산에 용이성에 있다. 예를 들어, Omnipod에서는 디스펜싱된 투여량이 왕복 래칫 메커니즘에 의한 클릭수와 직접적으로 관련된다. 결과적으로, 디스펜싱된 투여량을 모니터링하기 위하여 유량 센서 또는 질량 센서가 내장될 필요가 없다. 그러나, 이것은 펌프의 크기(특히, 두께)가 주사기 직경에 의하여 제한된다는 것을 의미한다. 타원형 주사기(200 유닛 또는 2mL 용량)를 사용하는 경우에도, Omnipod 펌프는 여전히 14mm이하의 두께를 가진다.
웨어러블 인퓨전 펌프의 크기가 중요하다는 것은 과소 평가된다. 사용자의 편안함, 의류의 잠재적 걸림쇠 및 미학(착용한 의료 기기가 보이는 오명)은 모두 유효한 고려 사항이다. 디스펜싱을 위한 설계 패러다임이 주사기/플런저 메커니즘에 국한되어있는 한, 크기를 줄이는 것은 상당히 어렵다. 전기 분해와 같은 대안의 디스펜싱 메커니즘이 아주 작은 량(0.05μL/min 또는 3μL/hr)을 정확하게 디스펜싱할 수 있는 것으로 알려져 있다. 특히, 이는 주사기/플런저보다 더 작은 크기로 구현될 수 있다는 것이다. 그러나, 이것이 채택된 상업용 인퓨전 펌프는 존재하지 않았으며, 이것은 아마도 비용 효과가 높은 투여량 모니터링 방법이 수반되지 않았기 때문인 것으로 보인다. 웨어러블 인퓨전 펌프에 정밀한 MEMS 기반 유량 센서가 사용되면, 센서는 액체와 직접 접촉하기 때문에 일회용으로 사용되므로 가격이 매우 비싸진다.
본 발명은 주사기 기반의 인퓨전 펌프보다 소형되면서도 주사기 기반의 인퓨전 펌프처럼 투여량 모니터링이 용이한 웨어러블 인퓨전 펌프를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 생체에 약물을 주입하는 웨어러블 인퓨전 펌프(wearable infusion pump)가 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 인퓨전 펌프는, 액체가 채워지는 채널 레저부아(channel reservoir)가 형성된 펌프 몸체, 상기 채널 레저부아의 내부에 삽입되는 전도성 필라멘트(filament), 상기 채널 레저부아의 주입구로 가스를 공급하는 전기분해기 및 상기 필라멘트와 직렬로 연결되는 직렬 저항을 포함하는 전압 분배기를 포함하되, 상기 가스가 상기 채널 레저부아로 유입되어 상기 액체를 가압하면, 상기 액체는 상기 채널 레저부아의 배출구를 통해 배출되고, 상기 배출에 따라 상기 액체 및 상기 필라멘트에 의하여 생성되는 임피던스가 변화한다.
상기 임피던스의 변화에 따라 상기 직렬 저항 양단에 걸리는 출력 전압이 변화하며, 상기 출력 전압의 변화를 관찰하여 투여량 모니터링이 수행된다.
상기 출력 전압은 상기 액체의 배출량에 반비례한다.
상기 배출에 따라 상기 필라멘트의 젖은 표면이 감소하면, 상기 필라멘트와 상기 액체의 전체 임피던스가 증가하며, 상기 증가가 상기 직렬 저항의 전압 감소로 나타난다.
상기 필라멘트와 상기 액체의 등가 회로는 상기 필라멘트의 저항, 상기 액체의 커패시터 및 상기 액체의 저항이 병렬로 연결되어 구성되며, 상기 전체 임피던스는 상기 등가 회로로부터 산출된다.
상기 펌프 몸체는, 하부 커버, 상기 하부 커버 상부에 부착되는 가스층 판, 상기 가스층 판 상부에 부착되는 레저부아층 판 및 상기 레저부아층 판 상부에 부착되는 상부 커버를 포함하되, 상기 레저부아층 판에 긴 홈이 지그재그로 파여진 형태로 상기 채널 레저부아가 형성된다.
상기 전기분해기는 전기분해 전극(electrolysis electrode), 소수성 가스 투과성막(hydrophobic gas permeable membrane), 전기분해 챔버 및 가스 전달 챔버를 포함한다.
상기 가스층 판에 형성된 홀의 상하부 각각이 상기 소수성 가스 투과성막과 상기 하부 커버에 의하여 폐쇄됨으로써, 상기 가스 전달 챔버가 형성되고, 상기 레저부아층 판에 형성된 홀의 상하부 각각이 상기 전기분해 전극과 상기 소수성 가스 투과성막에 의하여 폐쇄됨으로써, 상기 전기분해 챔버가 형성된다.
상기 전기분해 전극에 전압이 인가되면, 상기 전기분해 전극에 가스가 발생하고, 상기 발생된 가스는 상기 소수성 가스 투과성막을 통과하여 상기 가스 전달 챔버를 가압하고, 상기 가스 전달 챔버와 연결된 상기 채널 레저부아를 가압하며, 이에 따라 상기 채널 레저부아에 채워진 상기 액체가 상기 배출구를 통해 배출된다.
본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 인퓨전 펌프는 주사기 기반의 인퓨전 펌프보다 소형되면서도 주사기 기반의 인퓨전 펌프처럼 투여량 모니터링이 용이할 뿐만 아니라, 매우 저비용으로 제작될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 인퓨전 펌프의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 다른 웨어러블 인퓨전 펌프의 분해도.
도 3은 본 발명의 실시예에 다른 웨어러블 인퓨전 펌프의 채널 레저부아(channel reservoir)를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 인퓨전 펌프가 제작된 모습을 나타낸 도면.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 인퓨전 펌프를 이용한 투여량 모니터링 방법을 설명하기 위한 도면.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 인퓨전 펌프의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 다른 웨어러블 인퓨전 펌프의 분해도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 다른 웨어러블 인퓨전 펌프의 채널 레저부아(channel reservoir)를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 인퓨전 펌프가 제작된 모습을 나타낸 도면이고, 도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 인퓨전 펌프를 이용한 투여량 모니터링 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 1을 중심으로 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 인퓨전 펌프에 대하여 설명하되, 도 2 내지 도 8을 참조하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 인퓨전 펌프는 펌프 몸체(10), 전기분해기(20) 및 전압 분배기(30)를 포함한다.
펌프 몸체(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 커버(11), 가스층 판(12), 레저부아층 판(13) 및 상부 커버(14)가 결합되어 형성될 수 있다.
레저부아층 판(13)에는 채널 레저부아(channel reservoir)(16)가 형성된다. 채널 레저부아(16)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 레저부아층 판(13)에 긴 홈이 지그재그로 파여진 형태로 형성될 수 있다.
예를 들어, 채널 레저부아(16)는 단면적이 1×1.3mm2이고, 총 용량이 1200㎕ 이하가 되도록 형성될 수 있다.
채널 레저부아(16)의 배출구(17)에는 1mm이하의 직경을 가지는 barbed 커넥터(40)가 부착되고, barbed 커넥터(40)는 인퓨전 캐뉼라(infusion cannula)와 연결될 수 있다.
한편, 채널 레저부아(16)의 주입구(미도시)는 가스관(gas conduit)(26) 및 가스 전달 챔버(gas transfer chamber)(24)를 통해 전기분해 챔버(electrolysis chamber)(23)와 연결된다.
예를 들어, 전기분해 챔버(23)는 크기가 17.5×18×1.3mm3 이하일 수 있다.
전기분해기(20)는 전기분해 전극(electrolysis electrode)(21), 소수성 가스 투과성막(hydrophobic gas permeable membrane)(22), 전기분해 챔버(23) 및 가스 전달 챔버(24)를 포함하여 구성된다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 가스층 판(12)에 형성된 홀의 상하부 각각이 소수성 가스 투과성막(22)과 하부 커버(11)에 의하여 폐쇄됨으로써, 가스 전달 챔버(24)가 형성될 수 있다.
또한, 레저부아층 판(13)에 형성된 홀의 상하부 각각이 전기분해 전극(21)과 소수성 가스 투과성막(22)에 의하여 폐쇄됨으로써, 전기분해 챔버(23)가 형성될 수 있다.
이에 따라, 전기분해 챔버(23)와 가스 전달 챔버(24)는 소수성 가스 투과성막(22)에 의하여 분리될 수 있다.
전기분해 전극(21)은 연결하기 쉽도록 알루미늄 호일로 감싼 니켈 도금된 두 개의 스틸 심(shim)과 자기 전극 접점(25)으로 구성된다. 예를 들어, 스틸 심은 5×15mm2의 전극 영역에 구성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 전도성 PLA 필라멘트(Conductive polylactic acid filament)(50)는 채널 레저부아(16)를 따라 채널 레저부아(16) 내부에 삽입되고, 전도성 PLA 필라멘트(50)의 양단은 리드 아웃(lead-out)(51)이 된다.
두 리드 아웃(51)은 전기적으로 전압 분배기(30)에 연결된다.
전압 분배기(30)는 전도성 PLA 필라멘트(50)와 직렬로 연결되는 저항(예를 들어, 1MΩ)을 포함하여 구성된다. 전압 분배기(30)는 분리형 전자장치를 위한 자리 표시자 역할을 한다.
또한, 전압 분배기(30)는 입력 전압(Vin)이 인가되는 입력 전극(31) 및 출력 전압(Vout)이 나타나는 출력 전극(32)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 전도성 PLA 필라멘트(50), 1MΩ 저항 및 입력 전극(31)이 직렬로 연결되고, 1MΩ 저항의 양단에 출력 전극(32)이 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 인퓨전 펌프는 두꺼운 아크릴 시트를 레이저 가공하여 제작될 수 있다.
예를 들어, 레저부아층 판(13)은 1.3mm의 아크릴 시트를 이용하여 제작될 수 있고, 하부 커버(11), 가스층 판(12) 및 상부 커버(14)는 1.0mm의 아크릴 시트를 이용하여 제작될 수 있다.
우선, 하부 커버(11), 가스층 판(12) 및 레저부아층 판(13)이 의료용 양면 접착제(AR90445, Adhesives Research Inc, USA)를 이용하여 부착된다. 전기분해 챔버(23)와 가스 전달 챔버(24)는 UV 경화 접착제를 통해 부착되는 소수성 가스 투과성막(22)에 의하여 분리된다. 채널 레저부아(16)는 얇은 실리콘 층(Sylgardㄾ 184 Silicone Elastomer, Dow Corning, USA)으로 코팅된다. 전도성 PLA 필라멘트(Proto-pasta Conductive PLA Filament, 1.75mm diameter, ProtoPlant Inc, USA)(50)는 3D 프린터(Micro, M3D LLC, USA)를 이용하여 수동으로 압출된다. 전도성 PLA 필라멘트(50)가 채널 레저부아(channel reservoir)(16) 내부에 삽입된 후, 상부 커버(14)가 얇은 실리콘 층을 통해 부착된다. 마지막으로, 웨어러블 인퓨전 펌프의 외부 가장자리가 UV 경화 접착제를 이용하여 밀봉된다. 웨어러블 인퓨전 펌프의 전체 치수는 50×70×4.5mm 이하가 될 수 있다.
웨어러블 인퓨전 펌프의 동작에 앞서, 채널 레저부아(16)는 우선, 액체로 채워지고, 배출구(40)는 임시로 밀봉된다. 다음으로, 전기분해 챔버(23)는 0.01mol/L의 인산완충 생리식염수(PBS: phosphate buffered saline)로 반이 채워지고(400ㅅL 이하), 밀봉된다. 전압 분배기(30)에는 정현파 전압이 입력된다.
웨어러블 인퓨전 펌프가 동작하는 동안에는, 전기분해 전압(VDC)이 적용되고, 전기분해 전극(21)에서 가스(수소 및 산호)가 발생한다. 가스는 소수성 가스 투과성막(22)을 통과하여 가스 전달 챔버(24)를 가압한다. 또한, 가스는 가스 전달 챔버(24)와 연결된 채널 레저부아(16)를 가압하며, 이에 따라 배출구(40)를 통해 액체가 배출된다.
액체가 디스펜싱된 용적이 증가함에 따라 채널 레저부아(16)에서의 액체 컬럼(column)의 길이 즉, 전도성 PLA 필라멘트(50)의 젖은 표면이 감소된다. 이것은 전도성 PLA 필라멘트(50)와 액체 컬럼의 조합된 임피던스를 변화시키며, 이에 따라 전압 분배기(30)에서 직렬 저항 양단의 전압이 변화한다. 즉, 액체가 디스펜싱된 용적의 변화는 직렬 저항 양단의 전압 변화로 나타날 수 있다.
도 4는 제작된 웨어러블 인퓨전 펌프의 모습과 전도성 PLA 필라멘트(50)를 확대한 모습을 나타낸다.
이하에서는, 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 다른 웨어러블 인퓨전 펌프의 전도성 PLA 필라멘트(50)를 이용한 투여량 모니터링 방법을 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 투여량 모니터링은 원래의 컬럼 길이(L)에 대하여 액체 컬럼 길이(l)의 변화를 측정하여 달성된다. 액체 컬럼 길이(l)가 디스펜스 용적에 따라 변함에 따라, 젖지 않은 전도성 PLA 필라멘트(50)의 저항(R2) 및 전도성 PLA 필라멘트(50)와 액체 컬럼의 조합된 임피던스(Z)가 또한 변화한다. 정현파 입력 전압(Vin)이 인가되면, R2와 Z의 변화가 1MΩ 직렬 저항(R1)의 전압에 반영된다. 이 전압은 출력 전압(Vout)가 된다.
도 6은 도 5를 등가 회로로 나타낸 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 조합된 임피던스(Z)는 두 개의 가변 저항(R3 및 RLM) 및 하나의 가변 커패시터(CLM)로 간단하게 나타낼 수 있다. 젖은 전도성 PLA 필라멘트(50)의 저항은 R3로 주어지고, 액체 컬럼의 임피던스는 RLM 및 CLM에 의하여 기술된다.
분석적으로 출력 전압(Vout)은 하기 수학식으로 주어질 수 있다.
Figure 112017116825915-pat00001
여기서, 조합된 임피던스(Z)는 하기 수학식으로 주어진다.
Figure 112017116825915-pat00002
Figure 112017116825915-pat00003
Figure 112017116825915-pat00004
Figure 112017116825915-pat00005
Figure 112017116825915-pat00006
여기서, ω는 입력 전압(Vin)의 주파수이고, ρp는 전도성 PLA 필라멘트(50)의 고유저항이고, ρLM 는 액체의 고유 저항이고, Ap는 전도성 PLA 필라멘트(50)의 단면적이고, ALM은 액체 컬럼의 유효 단면적이고, ε는 액체의 전기적 유전율(electrical permittivity)이다. CLM은 전하 분리 거리가 액체 컬럼 길이로 근사화되어 단순하게 표현된다.
Diameter of Conductive PLA Filament 150 ㎛
Conductive PLA Filament Cross Sectional Area 0.0177 mm2
Overall Conductive PLA Filament Resistance 13 MΩ
Total Length of Conductive PLA Filament 891 mm
Calculated Resistivity of Conductive PLA Filament 258 Ω.mm
Channel Reservoir Cross Sectional Area 1.3 mm2
Electrical Permittivity of Liquid Medium (0.1 mol/L PBS) 80
Electrical Conductivity of Liquid Medium (0.1 mol/L PBS) 1.874 × 10-4 S/mm
Effective Cross Sectional Area of Liquid Medium 1.28 mm2
표 1의 치수 및 컴포넌트 값을 이용하면, 분석되는 출력 전압(Vout)은 1kHz에서 5V의 정현파 입력 전압(Vin)을 이용하여 디스펜싱 용적에 대하여 0에서 1000㎕까지 계산된다. 계산에 사용되는 액체의 특성은 0.01mol/L의 인산완충 생리식염수(PBS)의 특성이다.
도 7을 참조하면, 예상대로, 전도성 PLA 필라멘트(50)와 액체 컬럼은 입력 전압(Vin)의 주파수가 증가함에 따라 출력 전압(Vout)이 감소하는 로우 패스 필터처럼 동작한다.
그리고, 도 8을 참조하면, 디스펜스 용적이 0에서 1000㎕로 변할 때, 분석 출력 전압(Vout)은 1.9V에서 0.4V로 감소한다. 이는, 출력 전압(Vout)의 변화를 관찰하면, 투여량 모니터링이 수행될 수 있음을 보여준다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10: 펌프 몸체
11: 하부 커버
12: 가스층 판
13: 레저부아층 판
14: 상부 커버
16: 채널 레저부아(channel reservoir)
20: 전기분해기
21: 전기분해 전극(electrolysis electrode)
22: 소수성 가스 투과성막(hydrophobic gas permeable membrane)
23: 전기분해 챔버(electrolysis chamber)
24: 가스 전달 챔버(gas transfer chamber)
30: 전압 분배기

Claims (9)

  1. 생체에 약물을 주입하는 웨어러블 인퓨전 펌프(wearable infusion pump)에 있어서,
    액체가 채워지는 채널 레저부아(channel reservoir)가 형성된 펌프 몸체;
    상기 채널 레저부아의 내부에 삽입되는 전도성 필라멘트(filament);
    상기 채널 레저부아의 주입구로 가스를 공급하는 전기분해기; 및
    상기 필라멘트와 직렬로 연결되는 직렬 저항을 포함하는 전압 분배기를 포함하되,
    상기 가스가 상기 채널 레저부아로 유입되어 상기 액체를 가압하면, 상기 액체는 상기 채널 레저부아의 배출구를 통해 배출되고,
    상기 배출에 따라 상기 액체 및 상기 필라멘트에 의하여 생성되는 임피던스가 변화하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 인퓨전 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 임피던스의 변화에 따라 상기 직렬 저항 양단에 걸리는 출력 전압이 변화하며, 상기 출력 전압의 변화를 관찰하여 투여량 모니터링이 수행되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 인퓨전 펌프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 출력 전압은 상기 액체의 배출량에 반비례하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 인퓨전 펌프.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배출에 따라 상기 필라멘트의 젖은 표면이 감소하면, 상기 필라멘트와 상기 액체의 전체 임피던스가 증가하며, 상기 증가가 상기 직렬 저항의 전압 감소로 나타나는 것을 특징으로 하는 웨어러블 인퓨전 펌프.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 필라멘트와 상기 액체의 등가 회로는 상기 필라멘트의 저항, 상기 액체의 커패시터 및 상기 액체의 저항이 병렬로 연결되어 구성되며,
    상기 전체 임피던스는 상기 등가 회로로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 인퓨전 펌프.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 펌프 몸체는,
    하부 커버;
    상기 하부 커버 상부에 부착되는 가스층 판;
    상기 가스층 판 상부에 부착되는 레저부아층 판; 및
    상기 레저부아층 판 상부에 부착되는 상부 커버를 포함하되,
    상기 레저부아층 판에 긴 홈이 지그재그로 파여진 형태로 상기 채널 레저부아가 형성되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 인퓨전 펌프.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전기분해기는 전기분해 전극(electrolysis electrode), 소수성 가스 투과성막(hydrophobic gas permeable membrane), 전기분해 챔버 및 가스 전달 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 인퓨전 펌프.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가스층 판에 형성된 홀의 상하부 각각이 상기 소수성 가스 투과성막과 상기 하부 커버에 의하여 폐쇄됨으로써, 상기 가스 전달 챔버가 형성되고,
    상기 레저부아층 판에 형성된 홀의 상하부 각각이 상기 전기분해 전극과 상기 소수성 가스 투과성막에 의하여 폐쇄됨으로써, 상기 전기분해 챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 인퓨전 펌프.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전기분해 전극에 전압이 인가되면, 상기 전기분해 전극에 가스가 발생하고, 상기 발생된 가스는 상기 소수성 가스 투과성막을 통과하여 상기 가스 전달 챔버를 가압하고, 상기 가스 전달 챔버와 연결된 상기 채널 레저부아를 가압하며, 이에 따라 상기 채널 레저부아에 채워진 상기 액체가 상기 배출구를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 인퓨전 펌프.


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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130184640A1 (en) * 2010-04-20 2013-07-18 Minipumps, Llc Accurate flow control in drug pump devices
KR20170122582A (ko) * 2016-04-27 2017-11-06 서강대학교산학협력단 체내 이식형 튜브리스 약물 주입 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130184640A1 (en) * 2010-04-20 2013-07-18 Minipumps, Llc Accurate flow control in drug pump devices
KR20170122582A (ko) * 2016-04-27 2017-11-06 서강대학교산학협력단 체내 이식형 튜브리스 약물 주입 시스템

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Saloomeh Saati et al. Transctions of the American Ophthalmological Society, 2009 Dec, 107:60-70 *
Yi, Y. et al. Biomicrofluidics, 2015 Sep, 9(5):052608 *

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