KR102281524B1 - 분말흡입기용 마우스피스 - Google Patents

Abstract

분말흡입기용 마우스피스가 개시된다. 본 발명에 따른 분말흡입기용 마우스피스는, 저장된 분말약제의 호흡기에 대한 직접 투약이 사용자의 흡기를 통해 이루어지는 분말흡입기에 부설되는 마우스피스로서, 상기 분말흡입기의 약제토출구에 결합되어 흡기에 의해 토출된 분말약제를 전달받는 유입부; 상기 유입부로부터 전달된 분말약제가 복수 개로 분리되어 각각 나선회전하며 유동하도록 안내하는 복수의 나선유로; 및 복수의 상기 나선유로로부터 전달된 분말약제가 서로 합쳐지며 균일하게 분산되도록 유도한 후 분말약제를 사용자의 구강으로 토출시키는 토출유로를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 호흡량이 약하거나 일정하지 못한 사용자라도 분말흡입기로부터 분말약제가 원활하게 흡인될 수 있고, 흡기과정에서 분말약제의 빠른 유동이 억제되며 분말약제에 대한 충분하고 균일한 분산이 효과적으로 유도될 수 있다.

Description

분말흡입기용 마우스피스{MOUTHPIECE FOR POWDER INHALER}

본 발명은, 분말흡입기용 마우스피스에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 분말흡입기에 선택적으로 탈부착되어 분말약제를 효과적으로 흡인할 수 있도록 구조화된 흡기유로가 형성된 마우스피스에 관한 것이다.

최근 천식 환자의 증대와 증상 악화에 대한 주요한 원인으로, 대기환경의 누적된 오염과 함께 호흡기 깊숙이 침투하는 미세먼지가 새롭게 대두됨에 따라 이를 저감시킬 수 있는 다양한 방안에 대하여 관심이 집중되고 있다.

특히, 대기 중 미세먼지 농도가 매우 나쁨 수준까지 측정되는 우리나라는, 미세먼지나 대기오염을 근본적으로 줄일 수 있는 효용성 있는 정책이나 기술의 제시 및 적용이 절실하게 필요한 실정이다.

위와 같은 미세먼지 저감과 관련된 근본적인 정책이나 대책 마련과 아울러 노약자를 중심으로 크게 증가하는 호흡기 질환 등을 효과적으로 치료하기 위한 다양한 약물적 처방, 적절하고 신속, 간편한 투약방법 또한 중요하게 고려되어야 하는 요소로서 인식되고 있다.

호흡기 질환의 치료를 위한 약물 투여방법 중에서 분말흡입기(DPI, Dry Powder Inhalation/inhaler)를 이용하여 폐 등의 호흡기에 분말약제를 직접 전달하는 방식은, 별도의 분무장치나 분사장치 없이 단지 사용자의 들숨(흡기)을 통해 분말약제의 투약이 이루어지기 때문에 휴대와 사용이 간편하고, 특별한 제약 없이 일정한 수준의 투약효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.

그러나 사용자가 정해진 정확한 흡기 호흡법을 준수하지 않거나 일반적으로 단면 직경이 작은 원통형 채널을 갖는 마우스피스를 통해 분말약제가 흡인되는 경우, 투약 지점인 호흡기에 정확하게 전달되지 않아 치료효과가 현저하게 저감될 수 있다는 점에서 주의가 요구되는 단점이 있다.

위와 같이 분말흡입기(DPI)를 사용할 때, 투약효과가 달라지는 주요한 이유는, 기본적으로 투약 지점인 기관, 기관지, 폐로 이어지는 하기도(down Airway,下氣道)에 도달하기 전에 분말약제가 구강에서 인두까지 'ㄱ'자 형태로 절곡된 구간인 상기도(Upper Airway,上氣道)를 통과하면서 대다수 흡착되기 때문이다.

여기서 상기도에 대한 분말약제의 흡착은, 분말흡입기(DPI)의 단면 직경이 작은 채널인 약제토출구를 통해 분말약제가 빠르게 토출된 후 연이어 마우스피스의 원통형 채널을 통과하는 동안 흡기량의 강도에 비례한 감속과 균일한 분산이 이루어지지 않은 채 덩어리 상태로 빠르게 유동하기 때문이다.

위와 같은 단점을 보완하기 위한 관련 선행기술 중 대한민국등록특허 제10-1035885호(공고일: 2011년05월20일)의 간소형 흡입기는, 사용자의 흡기시 몸체 전방 공기 유입구(105)를 통해 상대적으로 폭넓은 구획실 전방 유입구(120)로부터의 분말 전달을 감속시키는 방식으로 분말에 대한 분산을 강화하는 기술에 대하여 개시하고 있다.

그러나 몸체 전방 공기 유입구(105)를 통과하는 구간의 거리가 협소하고, 마우스피스(103)의 채널 형태도 원통형에 가까운 것이어서 분말약제에 대한 충분한 감속과 효과적인 분산이 구조적으로 제한적일 수밖에 없다는 점에서 분말흡입기(DPI)를 통한 분말약제의 전달률을 향상시킬 수 있고, 소아, 노인, 중증환자와 같이 호흡량이 약하거나 일정하지 못한 사용자의 경우에도 손쉽게 범용적으로 사용할 수 있는 마우스피스의 구조에 대한 구체적인 연구개발이 필요한 실정이다.

대한민국등록특허 제10-1035885호(공고일: 2011년05월20일)

본 발명의 목적은, 호흡량이 약하거나 일정하지 못한 사용자라도 분말흡입기로부터 분말약제를 원활하게 흡인할 수 있고, 사용자의 흡기과정에서 분말약제의 빠른 유동을 억제하는 한편, 충분하고 균일한 분산을 유도할 수 있는 흡기유로 구조를 갖는 분말흡입기용 마우스피스를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 저장된 분말약제의 호흡기에 대한 직접 투약이 사용자의 흡기를 통해 이루어지는 분말흡입기에 부설되는 마우스피스로서, 상기 분말흡입기의 약제토출구에 결합되어 흡기에 의해 토출된 분말약제를 전달받는 유입부; 상기 유입부로부터 전달된 분말약제가 복수 개로 분리되어 각각 나선회전하며 유동하도록 안내하는 복수의 나선유로; 및 복수의 상기 나선유로로부터 전달된 분말약제가 서로 합쳐지며 균일하게 분산되도록 유도한 후 분말약제를 사용자의 구강으로 토출시키는 토출유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말흡입기용 마우스피스에 의해 달성된다.

상기 토출유로는, 복수의 상기 나선유로와 각각 연통된 반구형상으로 이루어져 전달된 분말약제의 나선회전이 각각 유지되도록 안내하는 제1 확장부; 각각 나선회전하는 분말약제가 수렴하여 서로 혼합되도록, 상기 제1 확장부에서 점진적으로 오목하게 형성되는 오목부; 및 혼합된 분말약제가 사용자의 구강으로 균일하게 분산되며 토출되도록, 상기 오목부에서 점진적으로 확장형성되는 제2 확장부를 포함하여, 전체적으로 가운데가 잘록한 호리병 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 유입부는, 가로로 긴 사용자의 입구조에 대응하는 타원기둥 형상의 유로로 이루어지되, 상기 약제토출구에서의 흡기속도를 저하시켜 구강 및 기도에 대한 분말약제의 흡착을 방지할 수 있도록, 상기 약제토출구의 유로단면보다 큰 유로단면을 갖도록 형성될 수 있다.

상기 유입부는, 상기 약제토출구에 탈착결합되는 결합돌기가 일단부에 구비되고, 상기 나선유로는, 타원기둥 형상인 상기 유입부의 타단부에서 장축방향으로 2개가 이격배치되어 이루어질 수 있다.

이격배치된 상기 나선유로 사이에는, 상기 유입부의 일단부를 향해 돌출형성되어 상기 나선유로로 각각 분말약제가 원활히 유입되도록 안내하는 가이드돌기가 더 구비될 수 있다.

상기 유입부에는, 분말약제의 호흡기에 대한 투약이 이루어지는 흡기량에 도달하게 되는 경우, 소정의 휘슬음을 발생시키는 알림부가 더 구비되되, 상기 알림부는, 외부에서 상기 유입부 내측으로 공기의 유입을 허용하는 관통공; 및 상기 관통공에 구비되어 외부 공기의 유입 정도에 따라 진동하는 리드를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 분말흡입기의 약제토출구에 결합되어 흡기에 의해 토출된 분말약제를 감속시키는 유입부와, 유입부로부터 전달된 분말약제를 복수 개로 분리하고 각각 나선회전시켜 방향성을 부여하는 나선유로와, 나선회전하는 분말약제가 서로 합쳐지며 균일하게 분산되도록 유도하는 토출유로가 하나의 통합된 흡기유로를 구성함에 따라 호흡량이 약하거나 일정하지 못한 사용자라도 분말흡입기로부터 분말약제가 원활하게 흡인될 수 있고, 흡기과정에서 분말약제의 빠른 유동이 억제되며 분말약제에 대한 충분하고 균일한 분산이 효과적으로 유도되는 효과가 있다.

이로 인해 호흡기에 대한 분말약제의 전달률 내지 도달률이 종래 마우스피스에 비해 일관성있게 향상될 수 있다.

도 1은 분말흡입기에 본 발명의 실시예에 따른 분말흡입기용 마우스피스가 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분말흡입기용 마우스피스의 평면도 및 저면도이다.
도 3은 도 1의 절단선 A-A에 따른 단면도 및 절단선 B-B에 따른 단면도이다.
도 4는 시뮬레이션에 사용된 비교예1, 비교예2 및 본 발명에 따른 분말흡입기용 마우스피스의 흡기유로 구조를 각각 보여주는 사진이다.
도 5a는 비교예1에 따른 분말약제의 분산도와 유동속도를 시간별로 나열한 시뮬레이션 결과 사진이다.
도 5b는 비교예2에 따른 분말약제의 분산도와 유동속도를 시간별로 나열한 시뮬레이션 결과 사진이다.
도 5c는 도 1에 따른 분말약제의 분산도와 유동속도를 시간별로 나열한 시뮬레이션 결과 사진이다.
도 6a는 비교예1에 따른 분말약제의 유동패턴과 유동속도를 시간별로 나열한 시뮬레이션 결과 사진이다.
도 6b는 비교예2에 따른 분말약제의 유동패턴과 유동속도를 시간별로 나열한 시뮬레이션 결과 사진이다.
도 6c는 도 1에 따른 분말약제의 유동패턴과 유동속도를 시간별로 나열한 시뮬레이션 결과 사진이다.
도 7은 비교예1, 비교예2 및 실시예를 이용하여 흡기가 이루어지는 시간 동안 분말 약제의 흡입량을 각각 순서대로 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 분말흡입기에 본 발명의 실시예에 따른 분말흡입기용 마우스피스가 결합된 상태를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분말흡입기용 마우스피스의 평면도 및 저면도이고, 도 3은 도 1의 절단선 A-A에 따른 단면도 및 절단선 B-B에 따른 단면도이고, 도 4는 시뮬레이션에 사용된 비교예1, 비교예2 및 본 발명에 따른 분말흡입기용 마우스피스의 흡기유로 구조를 각각 보여주는 사진이고, 도 5a는 비교예1에 따른 분말약제의 분산도와 유동속도를 시간별로 나열한 시뮬레이션 결과 사진이고, 도 5b는 비교예2에 따른 분말약제의 분산도와 유동속도를 시간별로 나열한 시뮬레이션 결과 사진이고, 도 5c는 도 1에 따른 분말약제의 분산도와 유동속도를 시간별로 나열한 시뮬레이션 결과 사진이고, 도 6a는 비교예1에 따른 분말약제의 유동패턴과 유동속도를 시간별로 나열한 시뮬레이션 결과 사진이고, 도 6b는 비교예2에 따른 분말약제의 유동패턴과 유동속도를 시간별로 나열한 시뮬레이션 결과 사진이고, 도 6c는 도 1에 따른 분말약제의 유동패턴과 유동속도를 시간별로 나열한 시뮬레이션 결과 사진이고, 도 7은 비교예1, 비교예2 및 실시예를 이용하여 흡기가 이루어지는 시간 동안 분말 약제의 흡입량을 각각 순서대로 나타낸 그래프이다.

발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정,앞쪽), 후(배,뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성 간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것으로, 특별히 다르게 한정하는 경우 외에는 이에 따른다.

본 발명에 따른 분말흡입기용 마우스피스(100)는, 사용자의 흡기(IH)에 의해 분말흡입기(10)의 약제토출구(12)로부터 빠른 속도로 토출된 분말약제(PM)가 감속된 후 복수 개로 분리되어 각각 나선회전한 다음 서로 합쳐지며 균일하게 분산되도록 안내하는 발명으로, 분말흡입기(10)에 탈착가능하게 부설되어 사용될 수 있다.

이러한 분말흡입기용 마우스피스(100)로 인해 호흡량이 약하거나 일정하지 못한 사용자라도 분말흡입기(10)로부터 분말약제(PM)가 원활하게 흡인될 수 있고, 호흡기에 대한 분말약제(PM)의 전달률이 종래 마우스피스에 비해 향상될 수 있게 된다.

위와 같은 작용 내지 기능을 구체적으로 구현하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 분말흡입기용 마우스피스(100)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 유입부(110), 나선유로(120), 토출유로(130) 및 알림부(140) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

이하에서는 상술한 각 구성들에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 유입부(110)는, 분말흡입기(10)의 약제토출구(12)에 결합되어 흡기(IH)에 의해 토출된 분말약제(PM)를 전달받게 되는 구성요소로서, 도 2의 (b) 및 도 3의 (a)에 도시된 본 발명의 실시예에 따르면, 사용자가 편안하게 마우스피스(100)를 입에 물 수 있도록 가로방향으로 길게 형성된 사용자의 입구조에 대응하는 타원기둥형 유로로 이루어져 질 수 있다.

다만, 타원기둥 형상의 유입부(110)는 일례일 뿐이므로, 도시된 바와 달리 원기둥형 유로로 이루어질 수도 있다.

이러한 유입부(110)는, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 약제토출구(12)의 유로단면(A1)보다 큰 유로단면(A2)을 갖도록 형성될 수 있다.

이때, 분말흡입기(10)의 약제토출구(12) 대비 유입부(110)의 유로단면(A2)을 상대적으로 크게 한 이유는, 약제토출구(12)에서의 흡기속도를 저하 내지 감속시킴으로써 구강에서 인두까지 'ㄱ'자 형태로 절곡된 구간인 상기도에 대한 분말약제(PM)의 흡착을 저감시켜 호흡기(하기도)에 대한 분말약제(PM)의 전달률을 향상시키기 위함이다.

위와 같은 유입부(110)에서의 흡기속도 저하는, 베르누이 정리 또는 연속의 정리에 의해 쉽게 이해될 수 있는 것으로, 약제토출구(12)와 유입부(110) 간의 유로단면(A1,A2) 비율의 조정을 통해 자유롭게 가변될 수 있다.

따라서 소아, 노인, 중증환자와 같이 호흡량이 약하거나 일정하지 못한 사용자는, 약제토출구(12)와 유입부(110) 간의 유로단면(A1,A2) 비율을 상대적으로 작게 하여 약한 호흡량에도 분말약제(PM)의 투약이 최적화될 수 있는 흡기속도로 조정될 수 있다.

반대로 호흡량이 양호한 건강한 사용자의 경우, 약제토출구(12)와 유입부(110) 간의 유로단면(A1,A2) 비율을 상대적으로 크게 하여 강한 호흡량에도 분말약제(PM)의 투약이 최적화될 수 있는 흡기속도로 제한될 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 호흡량이 약한 사용자와 호흡량이 양호한 건강한 사용자에 각각 대응한 유로단면(A1,A2)의 비율을 갖는 마우스피스(100)의 개별제작을 통해 본 발명은 모든 사용자에 대하여 범용적으로 사용될 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 유입부(110)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 결합돌기(112) 및 가이드돌기(114) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 결합돌기(112)는, 약제토출구(12)에 본 발명에 따른 마우스피스(100)가 탈착결합되도록 하기 위해 유입부(110)의 일단부에 마련되는 구성요소로서, 유입부(110)에서 약제토출구(12)의 주변을 향해 돌출되어 분말흡입기(10)에 끼움결합되는 구조로 이루어질 수 있다.

이때, 결합돌기(112)의 끝단에는 분말흡입기(10)로부터 의도되지 않은 결합돌기(112)의 이탈을 억제하는 후크형 걸림돌기가 형성될 수 있다.

한편, 내부 유로공간을 형성하는 유입부(110)에는, 도 2의 (b) 및 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 이격배치된 후술할 나선유로(120) 사이에서 유입부(110)의 일단부 즉, 결합돌기(112) 쪽을 향해 돌출형성된 가이드돌기(114)가 더 구비될 수 있다.

이러한 가이드돌기(114)는, 사용자의 흡기(IH)에 의해 약제토출구(12)에서 토출되어 유입부(110)로 감속 전달된 분말약제(PM)가 유입부(110)와 연통된 상태로 이격배치된 나선유로(120)로 각각 원활히 유입되도록 안내하기 위해 마련된 구성요소이다.

이때, 가이드돌기(114)의 형상은, 흡기(IH)와 함께 유동하는 분말약제(PM)와의 접촉저항을 감소시키기 위해, 도시된 바와 같이 나선유로(120)에 인접할수록 폭이 커지는 원뿔(원뿔대), 각뿔(각뿔대) 또는 타원뿔(타원뿔대) 형상일 수 있다.

물론, 도시된 바와 달리 가이드돌기(114)의 형상은, 이격배치된 나선유로(120)의 구조 등에 대응하여 나선유로(120)에 인접할수록 폭이 커지는 격벽 형태일 수 있다.

나선유로(120)는, 사용자의 흡기(IH)에 의해 약제토출구(12)에서 토출되어 유입부(110)로 감속 전달된 분말약제(PM)가 골고루 분산되지 못하고 덩어리 형태로 단순히 직선이동하여 사용자의 구강 내로 토출되는 것을 방지하는 한편, 후술할 토출유로(130)에 의한 분말약제(PM)의 균일하면서도 전체적인 분산을 유도하기 위해 마련된 구성요소이다.

이러한 나선유로(120)는, 기본적으로 유입부(110)로부터 전달된 분말약제(PM)가 복수 개로 분리된 상태로 각각 나선회전하며 유동하도록 안내하는 유로구조로 이루어지게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 나선유로(120)는, 위와 같이 분기된 분말약제(PM) 각각에 나선방향의 회전성을 부여하기 위해, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 타원기둥 형상인 유입부(110)의 타단부에서 장축방향으로 2개가 이격배치된 상태로 서로 겹치지 않게 나선형태로 관통형성된 한 쌍의 통기공으로 구현될 수 있다.

이때, 유입부(110)의 타단부에서 타원기둥의 장축방향으로 나선유로(120) 2개를 이격배치한 이유는, 상술한 유입부(110)와 마찬가지로 사용자가 편안하게 마우스피스(100)를 입에 물었을 때 가로방향으로 길게 형성된 사용자의 입구조에 대응하여 소정 크기의 나선유로(120)가 공간상의 여유를 두고 최적으로 배치될 수 있기 때문이다.

다만, 위와 같은 나선유로(120)의 장축방향 이격배치 구조는 일례일 뿐이므로, 더욱 원활한 분말약제(PM)의 나선유동을 위해 필요에 따라서는 도시된 바와 달리 타원기둥 형상의 유입부(110)에서 단축방향으로 이격배치된 별개의 나선유로(120)가 더 형성될 수도 있음은 물론이다.

상술한 바와 같은 나선유로(120)의 직경이나 크기, 나선유로(120)의 개수, 나선의 턴수 등이 적절하게 변경되면, 분말약제(PM)의 나선 회전속도, 사용자의 흡기(IH)시 난이도 또는 분말약제(PM)의 흡입량 등도 이에 대응하여 증감될 수 있으므로, 본 발명의 마우스피스(100)를 통한 분말약제(PM)의 투약 또한 사용자 맞춤식으로 최적화될 수 있다.

토출유로(130)는, 분리된 형태로 각각 나선유동을 하는 복수의 분말약제(PM) 그대로를 전달받아 토출하기 위한 것이 아니라 개별적으로 나선유동하는 분말약제(PM)가 전체적으로 서로 합쳐지며 균일하게 분산된 상태로 토출되도록 하기 위해 마련된 구성요소로서, 이로 인해 균일한 수준으로 분산 내지 분포된 분말약제(PM)는 적정한 흡기속도로 구강 내부에 토출될 수 있게 된다.

위와 같은 기능 내지 작용을 구체적으로 구현하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 토출유로(130)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 확장부(132), 오목부(134) 및 제2 확장부(136) 등을 포함하여 전체적으로 가운데가 잘록한 호리병 형상으로 이루어지게 된다.

여기서 제1 확장부(132)는, 상술한 나선유로(120)로부터 전달된 분말약제(PM)의 나선회전이 각각 특별한 저항 없이 자연스럽게 유지되도록 하기 위해 마련된 구성요소로서, 복수의 나선유로(120)와 각각 연통된 반구형상으로 이루어지게 된다.

그리고 오목부(134)는, 나선회전이 유지된 상태로 이동된 각각의 분말약제(PM)가 수렴하여 서로 간에 혼합이 이루어지도록 강제 유도하는 구성요소로서, 제1 확장부(132)에서 점진적으로 오목하게 형성되어 이루어지게 된다.

이러한 오목부(134)로 인해 분리된 상태로 각각 나선회전하던 복수의 분말약제(PM)는, 단순히 메인 유동 주변의 부분적인 와류나 난류에 의해 불충분한 혼합이 이루어지는 것이 아니라 전체적인 규모에서 연속적으로 상호 교차되며 혼합이 이루어지는 결과 분말약제(PM)의 분산과 속도는 균일성과 일관성을 갖고 유동하게 된다.

그리고 제2 확장부(136)는, 상술한 오목부(134)를 통해 혼합된 분말약제(PM)가 사용자의 구강으로 균일하게 분산되며 토출되도록 안내하는 구성요소로서, 오목부(134)에서 점진적으로 확장형성되어 이루어지게 된다.

한편, 유입부(110)에는, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 분말약제(PM)의 호흡기에 대한 투약이 이루어지는 흡기량에 도달하게 되는 경우, 소정의 휘슬음을 발생시키는 알림부(140)가 더 구비될 수 있다.

이러한 알림부(140)는, 분말약제(PM)의 투약이 이루어지게 되는 바람직한 들숨 즉, 흡기(IH)의 정도가 사용자에게 청각을 통해 인지되도록 하기 위해 마련된 구성요소로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 관통공(142) 및 리드(144) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 관통공(142)은, 외부에서 유입부(110) 내측으로 공기의 유입을 허용하기 위해 본 발명에 따른 마우스피스(100)의 측면부를 관통하여 형성된 미세 유로로서, 사용자가 마우스피스(100)를 물고 들숨을 쉬게 되면 외부 공기는 관통공(142)을 통해 유입부(110)로 유동하게 된다.

리드(144)는, 관통공(142)의 외측부에 구비되어 관통공(142)과 미세한 간격을 형성하며 외부 공기의 유입 정도에 따라 진동하게 되는 구성요소로서, 사용자의 들숨 즉, 흡기(IH)의 정도가 호흡기에 대한 적절하고 바람직한 투약이 이루어지는 수준에 도달할 경우 상하로 떨리며 소정의 휘슬음(공진)을 발생시키는 판재로 제작될 수 있다.

이때, 리드(144)의 재질, 두께 및 길이, 관통공(142)의 형성위치, 길이, 두께나 형상, 등에 의해 결정되는 휘슬음(공진) 조건은, 본 발명에 따른 마우스피스(100)를 이용할 때, 분말약제(PM)의 바람직한 투약이 이루어지는 최적의 흡기량을 고려하여 다양하게 변경될 수 있다.

이하에서는 도 5a 내지 도 5c에 나타난 분말약제(PM)의 분산도와 유동속도, 도 6a 내지 도 6b에 나타난 분말약제(PM)의 유동패턴과 유동속도의 측면에서, 본 발명의 실시예에 따른 마우스피스(100)로 인해 도출되는 효과를 비교예1 및 비교예2의 마우스피스와 각각 비교하여 설명하기로 한다.

먼저, 도 5a 내지 도 6c에 도시된 일련의 시뮬레이션 결과 사진은, 동일한 시험조건에서 각 마우스피스에 대한 흡기(IH)시 공기 흐름을 CFD(전산유체역학)를 통해 입자화 및 패턴화하여 단위시간 동안 순차적(좌에서 우, 위에서 아래 순서)으로 나타낸 것이다.

이때, 도 4의 (a)에 도시된 비교예 1의 마우스피스는 아무런 흡기유로 구조가 없이 단지 약제토출구(12)에 대응하는 흡기유로만이 구현된 경우이고, 도 4의 (b)에 도시된 비교예 2의 마우스피스는 본 발명의 유입부(110) 및 나선유로(120)에 대응하는 흡기유로만이 구현된 경우이며, 도 4의 (c)에 도시된 본 발명에 따른 마우스피스(100)는, 유입부(110), 나선유로(120) 및 토출유로(130)가 모두 구현된 흡기유로 구조를 갖는 경우이다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 비교예1의 마우스피스를 이용하여 분말약제(PM)의 분산도와 유동속도를 시뮬레이션한 결과를 전체적으로 살펴보면, 분말약제(PM)는 토출 이후 좌우로 넓게 분산되지 못하고 하나의 덩어리로 뭉쳐진 상태에서 감속되지 않고 빠르게 이동하고 있음을 알 수 있다.

위와 같은 비교예1의 불충분한 분산, 불충분한 감속, 불충분한 와류형성은, 도 6a에 도시된 바와 같이 중앙부에서 상하방향의 일직선 형태로 배치된 고속 유동패턴(하늘색)과 주변의 유동패턴을 통해 확인할 수 있다.

이러한 비교예1의 시뮬레이션 결과에 비추어 볼 때, 분말약제(PM)는 투약 지점인 기관, 기관지, 폐로 이어지는 하기도에 도달하기 전에 'ㄱ'자 형태로 절곡된 구간인 상기도를 통과하면서 대다수 흡착되는 것으로 예상 내지 해석될 수 있다. 따라서 비교예1을 분말흡입기(10)에 부착 사용하게 되면, 투약효과가 온전히 발현되기 어렵다고 할 수 있다.

그리고 도 5b에 도시된 바와 같이, 비교예2의 마우스피스를 이용하여 분말약제(PM)의 분산도와 유동속도를 시뮬레이션한 결과를 전체적으로 살펴보면, 분말약제(PM)는 좌우로 이격배치된 나선유로(120)의 토출방향을 따라 각각 분리된 상태로 토출된 후 좌우 양측 간의 활발한 혼합 없이 각각이 점진적으로 확장되며 좌우로 넓게 펼쳐지는 형태로 이동하게 됨을 알 수 있다.

이때, 비교예2는 비교예1과 대비하여 볼 때, 전체적인 분말약제(PM)의 이동이 느려진 것을 확인할 수 있는데, 이는 유입부(110)로 인해 분말약제(PM)의 유동속도가 감속됨에 따라 이루어진 것으로 이해될 수 있다.

그리고 비교예2에서의 분말약제(PM)는 이격배치된 나선유로(120)로 인해 좌우방향으로 각각 분리된 형태로 넓게 분산되기는 하지만, 좌측과 우측의 분말약제(PM) 사이에는 입자가 거의 분포하지 않는 불균일한 분산을 나타내게 되는데, 이는 분말약제(PM)가 좌우로 분리되는 유동패턴의 주변에서 와류의 작용이 활발하게 이루어지지 못하기 때문인 것으로 이해될 수 있다.

위와 같은 비교예2의 불균일한 분산과 불충분한 와류형성은, 도 6b에 도시된 바와 같이 좌우로 명확하게 분리된 고속의 유동패턴(하늘색)과 그 주변의 촘촘하지 못한 와류(루프형상)형태의 유동패턴을 통해 확인할 수 있다.

이러한 비교예2의 시뮬레이션 결과에 비추어 볼 때, 분말약제(PM)는 'ㄱ'자 형태로 절곡된 구간인 상기도를 통과하는 과정에서 흡착되는 빈도는 현저히 감소되기는 하나, 투약 지점인 기관, 기관지, 폐로 이어지는 하기도에 불균일한 분산 상태로 도달하기 때문에 비교예2를 분말흡입기(10)에 부착 사용하게 되면, 최선의 투약효과가 발현되기는 어렵다고 할 수 있다.

그리고 도 5c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마우스피스(100)를 이용하여 분말약제(PM)의 분산도와 유동속도를 시뮬레이션한 결과를 살펴보면, 분말약제(PM)는 유입부(110)를 통해 유동속도가 감속된 다음 좌우로 이격배치된 나선유로(120)를 각각 유동한 후 토출유로(130)에 의해 자연스럽게 수렴되며 활발하게 혼합되어 전체적으로 균일한 분포와 속도로 이동하고 있음 알 수 있다.

본 발명의 실시예는 비교예2와 대비하여 볼 때, 동일시간을 기준으로 분말약제(PM)의 이동거리가 미소하게 짧다는 점에서 유동속도가 더 느려진 것을 확인할 수 있다.

그리고 실시예의 분말약제(PM)는 이격배치된 나선유로(120)를 통해 분리된 형태로 각각 토출된 후 제1 확장부(132)를 통해 회전성을 유지한 상태로 오목부(134)에서 수렴되며 서로 혼합되어 결국 제2 확장부(136)를 통과하면서 비교예2와 현저하게 구별되는 균일한 분산 형태로 유동하게 된 것임을 알 수 있다.

여기서 좌우방향의 일정한 폭을 갖는 형태로 분산되면서도 비교예2에서 입자가 분포하지 않던 사이 영역에도 분말약제(PM)가 비교적 균일한 수준으로 분산되는 이유는, 유동하는 분말약제(PM)의 주변에서 입자 간의 강한 혼합을 촉진하는 와류의 작용이 활발하게 이루어지기 때문인 것으로 이해될 수 있다.

위와 같은 실시예의 균일한 수준의 분산과 강한 와류의 혼합 작용은, 도 6c에 도시된 바와 같이 중앙부에서 상하방향의 장축을 갖는 타원형의 고속 유동패턴(하늘색)과 이를 중심으로 좌우에서 부분적으로 중첩 내지 교차되는 와류형(루프형상) 유동패턴을 통해서 분명하고 명확하게 확인할 수 있다.

이러한 실시예의 시뮬레이션 결과에 비추어 볼 때, 분말약제(PM)는 'ㄱ'자 형태로 절곡된 구간인 상기도를 통과하는 과정에서 분말약제(PM)의 흡착빈도는 현저히 감소되는 한편, 투약 지점인 하기도에 균일한 분산 상태로 전달될 수 있기 때문에 실시예를 분말흡입기(10)에 부착 사용하게 되면, 의도된 투약효과가 충분히 발현될 수 있음을 예상할 수 있다.

한편, 도 7에 도시된 그래프는, 상술한 바와 같은 비교예1, 비교예2 및 실시예를 이용하여 흡기(IH)가 이루어지는 시간 동안 분말 약제의 흡입량을 각각 순서대로 나타낸 것이다.

이러한 도 7의 (a)에 따르면, 비교예1의 경우 마우스피스의 단부에서 1mm, 5mm 및 10mm 이격된 위치에서 분말입자량을 측정했을 때, 대량의 분말약제(PM)가 1.5ms(=0.0015초)이라는 짧은 시간 동안 집중적으로 토출되고, 이후의 시간에서는 전혀 분말약제(PM)가 토출되지 않게 된다.

이러한 시간축을 기준으로 한 분말입자량의 분포를 통해서도 앞서 언급한 바와 같은 분말약제(PM)의 빠른 유동속도, 주변으로 분산되지 않고 덩어리 형태로의 유동, 이에 따른 상기도에서의 분말약제(PM) 흡착 및 투약효과의 미발현 등과 같은 결론이 쉽게 도출 내지 예상될 수 있다.

또한, 도 7의 (b)에 따르면, 비교예2의 경우 마우스피스의 단부에서 1mm, 5mm 및 10mm 이격된 위치에서 분말입자량을 측정했을 때, 비교예1과 대비시 분말약제(PM)는 대략 0.5ms 동안 토출이 지연된 후 4ms(=0.004초)이라는 긴 시간 동안 전반부에 집중된 형태로 분산되어 토출되는 것으로 확인된다.

이러한 시간축을 기준으로 한 분말입자량의 분포를 통해서도 앞서 언급한 바와 같은 분말약제(PM)의 불충분한 감속, 상기도에서의 부분적인 흡착, 하기도에서의 불균일한 분말약제(PM) 전달 및 양호한 투약효과 미발현 등과 같은 결론이 도출 내지 예상될 수 있다.

마지막으로, 도 7의 (c)에 따르면, 실시예의 경우 마우스피스(100)의 단부에서 1mm, 5mm 및 10mm 이격된 위치에서 분말입자량을 측정했을 때, 분말약제(PM)는 대략 0.5ms 동안 토출이 지연된 후 5ms(=0.005초)이라는 시간 동안 특별히 어느 한 시간영역에 집중되는 것이 아니라 전체적으로 균일한 분포로 분산되어 토출되는 것으로 확인된다.

위에서 살펴본 바와 같이, 시간축을 기준으로 한 분말입자량의 분포를 통해서도 분말약제(PM)의 충분한 감속, 상기도에서의 현저한 흡착빈도 감소, 투약 지점인 하기도에서의 균일하고 연속적인 분말약제(PM)의 전달, 의도된 투약효과의 충분한 발현 등과 같은 결론이 유의미하게 도출되거나 이해될 수 있다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10: 분말흡입기 12: 약제토출구
A1: 약제토출구의 유로단면 PM: 분말약제
IH: 흡기
100: 분말흡입기용 마우스피스
110: 유입부 A2: 유입부의 유로단면
112: 결합돌기 114: 가이드돌기
120: 나선유로 130: 토출유로
132: 제1 확장부 134: 오목부
136: 제2 확장부 140: 알림부
142: 관통공 144: 리드

Claims (6)

1. 저장된 분말약제의 호흡기에 대한 직접 투약이 사용자의 흡기를 통해 이루어지는 분말흡입기에 부설되는 마우스피스로서,
   상기 분말흡입기의 약제토출구에 결합되어 흡기에 의해 토출된 분말약제를 전달받는 유입부; 상기 유입부로부터 전달된 분말약제가 복수 개로 분리되어 각각 나선회전하며 유동하도록 안내하는 복수의 나선유로; 및 복수의 상기 나선유로로부터 전달된 분말약제가 서로 합쳐지며 균일하게 분산되도록 유도한 후 분말약제를 사용자의 구강으로 토출시키는 토출유로를 포함하고,
   상기 토출유로는,
   복수의 상기 나선유로와 각각 연통된 반구형상으로 이루어져 전달된 분말약제의 나선회전이 각각 유지되도록 안내하는 제1 확장부;
   각각 나선회전하는 분말약제가 수렴하여 서로 혼합되도록, 상기 제1 확장부에서 점진적으로 오목하게 형성되는 오목부; 및
   혼합된 분말약제가 사용자의 구강으로 균일하게 분산되며 토출되도록, 상기 오목부에서 점진적으로 확장형성되는 제2 확장부를 포함하여,
   전체적으로 가운데가 잘록한 호리병 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 분말흡입기용 마우스피스.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 유입부는,
   가로로 긴 사용자의 입구조에 대응하는 타원기둥 형상의 유로로 이루어지되,
   상기 약제토출구에서의 흡기속도를 저하시켜 구강 및 기도에 대한 분말약제의 흡착을 방지할 수 있도록, 상기 약제토출구의 유로단면보다 큰 유로단면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 분말흡입기용 마우스피스.
4. 제3항에 있어서,
   상기 유입부는,
   상기 약제토출구에 탈착결합되는 결합돌기가 일단부에 구비되고,
   상기 나선유로는,
   타원기둥 형상인 상기 유입부의 타단부에서 장축방향으로 2개가 이격배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 분말흡입기용 마우스피스.
5. 제4항에 있어서,
   이격배치된 상기 나선유로 사이에는,
   상기 유입부의 일단부를 향해 돌출형성되어 상기 나선유로로 각각 분말약제가 원활히 유입되도록 안내하는 가이드돌기가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 분말흡입기용 마우스피스.
6. 제1항에 있어서,
   상기 유입부에는,
   분말약제의 호흡기에 대한 투약이 이루어지는 흡기량에 도달하게 되는 경우, 소정의 휘슬음을 발생시키는 알림부가 더 구비되되,
   상기 알림부는,
   외부에서 상기 유입부 내측으로 공기의 유입을 허용하는 관통공; 및
   상기 관통공에 구비되어 외부 공기의 유입 정도에 따라 진동하는 리드를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말흡입기용 마우스피스.

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