KR102341123B1 - 약물 주입 장치 - Google Patents

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Abstract

카트리지 구동 모듈 및 약물 주입 장치를 개시한다. 일 실시 예에 따른 카트리지 구동 모듈은 모터 및, 상기 모터의 회전축에서 연장되는 샤프트; 상기 샤프트에 나사 연결되고, 상기 샤프트가 정 방향으로 회전하면 전진 운동하고, 상기 샤프트가 역 방향으로 회전하면 후진 운동하는 동력전달부; 상기 동력전달부에 연결되고, 상기 동력전달부가 전진 운동하면 약물이 보관된 약물 카트리지에 압력을 인가하는 푸셔; 및 상기 동력전달부가 설정된 정지 위치까지 후진 운동하면 상기 동력전달부에 전진하는 방향으로 외력을 작용하는 위치 유지부를 포함할 수 있다.

Description

약물 주입 장치{MEDICINE INJECTION DEVICE}
아래의 실시 예는 사용자의 편의를 도모하는 약물 주입 장치에 관한 것이다.
종래의 인슐린 의존 환자는, 자가 혈당 측정 기기(Self measurement blood glucose)로 공복, 점심 식후, 저녁 식전, 저녁 식후, 및 취침 전 등의 각 시점마다 혈당을 측정해야 했다. 인슐린 의존 환자는, 상술한 혈당 측정 결과에서 혈당조절이 필요한 경우, 인슐린 주사기를 이용하여 스스로 적절한 양의 인슐린을 결정하여 주입함으로써, 혈당을 관리했다.
상술한 혈당 관리를 위해서는 자가 혈당 측정 기기, 인슐린 카트리지, 인슐린 주입장치 등이 요구된다. 또한, 인슐린 의존 환자는 측정된 혈당수치와 주입한 인슐린의 양을 정확히 기록하고, 해당 기록을 전문의에게 보여주어 피드백을 받아야 했다.
예를 들어, 인슐린 의존 환자는, 현재 자신의 혈당수치를 확인하기 위해 란셋을 통해 피부를 뚫어서 채취된 혈액을 테스트 스트립에 떨어트려서 자가 혈당 측정 기기를 통해 현재 혈당수치를 확인할 수 있다. 그 후, 자가 혈당 측정 기기를 통해 혈당조절이 필요하다고 확인이 된 경우, 인슐린 의존 환자는 인슐린주입기를 준비할 수 있다. 인슐린 의존 환자는 의사가 권고한 만큼의 주입량을 인슐린주입기에 수동으로 설정해야 한다. 또한, 인슐린 의존 환자는 인슐린 주입기를 주사할 피부 부위에 올려놓은 후, 수동으로 주입해야 한다. 더 나아가, 인슐린 의존 환자는 혈당조절기록지 등에 측정된 혈당수치와 인슐린 주입량을 직접 기록해야 한다.
이와 관련하여, 공개특허공보 제10-2016-0027057호는 "안전 인터로크를 갖는 약물 주입 장치"에 대한 발명을 개시한다.
일 실시 예에 따른 목적은 작동 과정에서 과결합에 따른 로킹(locking) 현상을 방지하는 카트리지 구동 모듈 및 이를 포함하는 약물 주입 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은 약물 카트리지의 교체를 위해 설정된 위치로의 복귀가 용이한 카트리지 구동 모듈 및 이를 포함하는 약물 주입 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 카트리지 구동 모듈은, 모터 및, 상기 모터의 회전축에서 연장되는 샤프트; 상기 샤프트에 나사 연결되고, 상기 샤프트가 정 방향으로 회전하면 전진 운동하고, 상기 샤프트가 역 방향으로 회전하면 후진 운동하는 동력전달부; 상기 동력전달부에 연결되고, 상기 동력전달부가 전진 운동하면 약물이 보관된 약물 카트리지에 압력을 인가하는 푸셔; 및 상기 동력전달부가 설정된 정지 위치까지 후진 운동하면 상기 동력전달부에 전진하는 방향으로 외력을 작용하는 위치 유지부를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 샤프트의 외면에는 제1나사산이 형성되고, 상기 동력전달부는 상기 샤프트가 삽입되고, 내주면에 제1나사산과 맞물리는 제2나사산이 형성되는 삽입구를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 동력전달부의 전진 방향을 기준으로 상기 샤프트는 원형의 단면을 가지는 제1부분; 및 상기 제1부분의 단부로부터 연장되고 외면에 제1나사산이 형성되는 제2부분을 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 동력전달부의 전진 방향을 기준으로, 상기 삽입구는 상기 샤프트에 대응되는 단면을 가지고 내주면에 상기 제2나사산이 형성되는 제1삽입부분; 및 상기 제1삽입부분과 연통되고, 상기 제1삽입부분보다 큰 단면을 가지는 제2삽입부분을 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 동력전달부는 후진 운동을 하는 과정에서, 상기 샤프트의 제2부분이 상기 삽입구의 제2삽입부분에 위치하면, 상기 모터의 회전력의 전달이 차단될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 설정된 정지 위치는, 상기 샤프트의 제2부분이 상기 삽입구의 제1부분을 통과하여 상기 제2삽입부분에 도달한 위치일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 위치 유지부는 상기 동력전달부가 후진 운동에 의해 상기 설정된 정지 위치에 도달하면, 상기 동력전달부가 전진하는 방향으로 외력을 가해, 상기 동력전달부의 위치를 유지시킬 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 위치 유지부는 상기 샤프트의 제1부분에 감기고, 상기 동력전달부에 의해 압축되어 상기 동력전달부에 탄성력을 작용하는 탄성부재를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 약물 주입 장치는, 모터와, 상기 모터에 연결되어 회전하는 샤프트; 내부에 약물을 보관하고, 압력을 받으면 상기 약물을 외부로 토출하는 약물 카트리지; 상기 약물 카트리지에 압력을 인가하도록 연결되는 푸셔; 및 상기 샤프트 및 푸셔를 연결하고, 상기 샤프트가 정 방향으로 회전하면 상기 카트리지 방향으로 전진 이동하고, 상기 샤프트가 역 방향으로 회전하면 상기 모터 방향으로 후진 이동하는 동력 전달부를 포함하고, 상기 샤프트 및 동력 전달부는 나사 결합되되, 상기 나사 결합에 따른 잠김 현상이 발생하지 않도록 연결될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 샤프트는 외면에 형성되는 제1나사산을 포함하고, 상기 동력 전달부는 상기 샤프트가 삽입되는 삽입구와, 상기 삽입구의 내주면에 형성되고 상기 제1나사산에 맞물리는 제2나사산을 포함하고, 상기 제1나사산 및 제2나사산은 서로 동일한 피치(pitch)를 가지되, 나사산의 각도가 서로 상이할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 샤프트는 길이 방향에 수직한 단면을 기준으로, 원주를 따라, 외측으로 외면이 돌출된 복수의 돌출면 및 내측으로 외면이 함몰된 복수의 함몰면이 반복 형성되고, 상기 돌출면에는 나사산이 형성될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 동력 전달부가 후진 운동하는 과정에서, 상기 동력 전달부의 위치를 설정된 정지 위치로 유지시키는 위치 유지부를 더 포함하고,
상기 위치 유지부는 상기 모터 및 동력 전달부 사이에 배치되는 탄성부재를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 동력 전달부가 상기 설정된 정지 위치에 도달하면, 상기 동력 전달부 및 상기 샤프트의 나사 결합이 해제될 수 있다.
일 실시 예에 따른 카트리지 구동 모듈 및 이를 포함하는 약물 장치는, 나사 결합에 따른 로킹(locking) 현상을 방지함으로써 장치의 수명을 연장시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 카트리지 구동 모듈 및 이를 포함하는 약물 장치는, 약물 카트리지의 교체를 용이하게 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따른 카트리지 구동 모듈 및 약물 주입 장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 약물 주입 장치의 사용 상태도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 약물 주입 장치의 사시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 약물 주입 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 카트리지 구동 모듈의 사시도이다.
도 5는 도 4의 VII-VII 라인에 따른 카트리지 구동 모듈의 단면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 카트리지 구동 모듈의 작동도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 카트리지 구동 모듈의 작동도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 카트리지 구동 모듈의 사시도이다.
도 9는 도 8의 IV-IV 라인에 따른 카트리지 구동 모듈의 단면도이다.
도 10은 도 9의 A 부분의 확대도이다.
도 11은 도 9의 A 부분의 확대도이다.
도 12는 도 9의 A 부분의 확대도이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 샤프트의 사시도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 약물 주입 장치의 사용 상태도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 약물 주입 장치(1)는 사용자(U)의 신체 내 생체 물질의 정보를 센싱하고, 사용자(U) 신체에 약물을 주입하는데 사용될 수 있다. 약물 주입 장치(1)는 사용자(U)의 신체에 침습(Invasion)되는 방식, 다시 말해, 사용자(U)의 피부를 관통하여 체내로 삽입되는 방식으로 사용될 수 있다. 이하에서는 약물 주입 장치(1)가 삽입되는 사용자(U)의 피부 내 삽입 부위를 '침습 부위(A)'라 표현하도록 한다.
약물 주입 장치(1)는 침습 부위로 삽입되어 사용자(U) 체내의 생체 물질 정보를 센싱할 수 있다. 생체 물질은 사용자(U)의 체액 내 포함 성분일 수 있다. 예를 들어, 약물 주입 장치(1)는 사용자(U)의 체액으로부터 포도당을 검출하여, 사용자(U)의 혈당량(blood glucose concetration) 정보를 센싱할 수 있다. 약물 주입 장치(1)는 검출한 생체 물질 정보에 따라, 사용자(U)의 체내로 대상 약물을 주입할 수 있다. 예를 들어, 생체 물질 정보가 혈당량인 경우, 약물 주입 장치(1)가 주입하는 대상 약물은 혈당량을 감소시키는 인슐린(insulin)일 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 약물 주입 장치의 사시도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 약물 주입 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 약물 주입 장치(1)는 니들 헤드(11) 및 본체 하우징(15), 디스플레이(16), 조작부(17), 약물 카트리지(13), 및 카트리지 구동 모듈(10), 분석부(미도시) 및, 제어부(14)를 포함할 수 있다.
니들 헤드(11)는 침습 부위에 삽입될 수 있다. 니들 헤드(11)는 사용자(U)의 체내로 삽입되고, 침습 부위에 약물을 배출함으로써, 사용자(U) 체내로 약물을 주입할 수 있다.
니들 헤드(11)는 본체 하우징(15)에 분리 가능하게 연결될 수 있다. 다시 말하면, 니들 헤드(11)는 본체에 대해 선택적으로 체결됨으로써, 사용 상태에 따라 교체될 수 잇다. 다만, 이는 일 예시에 불과하며, 니들 헤드(11)는 본체 하우징(15)에 일체로 연결될 수도 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 니들 헤드(11)가 본체 하우징(15)에 분리 가능하게 연결되는 경우를 가정하여 설명하도록 한다.
니들 헤드(11)는 본체에 연결되는 지지부(111)와, 지지부(111)로부터 길이 방향으로 돌출되는 니들 부재(112)를 포함할 수 있다.
지지부(111)는 니들 부재(112)를 지지할 수 있다. 지지부(111)는 본체 하우징(15)에 분리 가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 본체 하우징(15) 및 지지부(111)는 서로 체결 가능한 구조로 형성될 수 있다. 본체 하우징(15) 및 지지부(111)는 체결된 상태에서 전기적으로 연결될 수 있도록, 전기적으로 연결되는 커넥터(미도시)를 각각 포함할 수 있다. 커넥터를 통한 연결을 통해, 니들 헤드(11)는 본체 하우징(15) 내부의 구성으로 인식 정보를 전달하거나, 본체 하우징(15) 내부의 구성으로부터의 작동 신호를 전달받을 수 있다.
니들 부재(112)는 사용자(U)의 체내로 직접 삽입될 수 있다. 니들 부재(112)는 지지부(111)로부터 돌출되는 길이 방향을 가지고, 단부가 사용자(U)의 피부를 관통할 수 있도록 뾰족한 형상, 예를 들어, 첨단 형상을 가질 수 있다.
니들 부재(112)는 길이 방향을 따라 내부를 관통하는 중공을 포함할 수 있다. 상기 중공을 통해 약물 카트리지(13) 내부의 약물이 사용자(U)의 체내로 주입될 수 있다.
이러한 구조에 의하면, 약물 주입 장치(1)는 니들 헤드(11)의 수명이 소진된 경우, 즉, 니들 헤드(11)의 사용이 완료된 경우에 본체 하우징(15)으로부터 니들 헤드(11)를 분리하여 교체할 수 있다. 니들 헤드(11)는 사용자(U)의 체내로 삽입되는 방식으로 사용되므로, 위생을 확보하기 위해 주기적으로 교체될 필요가 있다. 따라서, 약물 주입 장치(1)는 니들 헤드(11)의 교체 편이성을 가짐으로써, 유지보수성이 증가하고 반 영구적인 사용이 가능하다.
본체 하우징(15)은 약물 주입 장치(1)의 외관을 형성할 수 있다. 본체 하우징(15)은 내부에 약물 주입 장치(1)의 작동을 위한 부품들을 수용하고, 수용된 부품들이 설정된 위치에 위치하도록 지지할 수 있다. 본체 하우징(15)은 사용자(U)가 파지하기 용이한 형상, 예를 들어, 도 2와 같이 펜 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 도면에 표시된 본체 하우징(15)의 형태는 하나의 예시에 불과하며, 본체 하우징(15)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
디스플레이(16)는 본체 하우징(15) 외면에 배치되고, 사용자(U)에게 약물 주입 장치(1)에 대한 정보를 표시할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(16)는 약물 주입 장치(1)의 작동에 관련된 정보를 표시할 수 있다. 디스플레이(16)는 생체 정보 및 약물 주입 정보를 텍스트, 기호, 또는 그래프와 같은 다양한 시각적 정보로 표시할 수 있다.
조작부(17)는 본체 하우징(15) 외면에 배치되고, 사용자(U)에 의해 조작될 수 있다. 조작부(17)는 사용자(U)의 조작 행위(control action)에 의해 작동되고, 작동 정보를 후술하는 제어부(14)에 전달할 수 있다.
약물 카트리지(13)는 내부에 약물을 수용할 수 있다. 약물 카트리지(13)는 본체 하우징(15) 내부에 교체 가능하게 삽입되고, 단부가 니들 헤드(11)에 연결될 수 있다. 약물 카트리지(13)는 후술하는 카트리지 구동 모듈(10)에 연결되고, 카트리지 구동 모듈(10)의 작동에 따라 압력을 인가받을 수 있다. 약물 카트리지(13)는 단부에 형성되는 토출구를 포함할 수 있다. 약물 카트리지(13)는 압력을 인가받으면, 토출구를 통해 내부의 약물을 외부로 토출할 수 있다. 약물 카트리지(13) 외부로 토출된 약물은 니들 부재(112)의 중공을 통해 사용자(U)의 체내, 즉, 침습 부위로 주입될 수 있다.
카트리지 구동 모듈(10)은 약물 카트리지(13)로부터 약물이 토출되도록, 약물 카트리지(13)에 압력을 인가할 수 있다. 카트리지 구동 모듈(10)은 약물 카트리지(13)와 연결되고, 약물 카트리지(13)의 일측에 외력(external force)을 가함으로써, 약물 카트리지(13) 내부의 약물을 니들 헤드(11) 방향으로 배출시킬 수 있다.
분석부는 약물 주입 장치를 통한 약물 주입 정보를 분석할 수 있다. 분석부는 사용자의 체내로 주입되는 약물양에 따라, 약물 카트리지(13) 내부의 잔여 약물양을 분석할 수 있다. 분석부 약물 카트리지(13)와 연결되고, 약물 카트리지(13)로부터 배출된 약물양에 대한 정보를 통해, 사용자 체내로 주입된 약물 주입량을 분석할 수 있다.
제어부(14)는 약물 주입 장치(1)의 작동을 제어할 수 있다. 제어부(14)는 예를 들어, 분석부를 통해 결정된 약물 주입량에 따라, 카트리지 구동 모듈(10)의 작동을 제어하여, 약물 카트리지(13)로부터 니들 헤드(11)로 토출되는 약물의 양을 조절할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 카트리지 구동 모듈의 사시도이고, 도 5는 도 4의 VII-VII 라인에 따른 카트리지 구동 모듈의 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 카트리지 구동 모듈(10)은 약물 카트리지(13)와 연결될 수 있다. 카트리지 구동 모듈(10)은 약물 카트리지(13) 내부의 약물이 배출되도록, 약물 카트리지(13)에 압력을 인가할 수 있다. 카트리지 구동 모듈(10)은 모터(101), 샤프트(102), 동력전달부(103), 푸셔(104) 및 위치 유지부(105)를 포함할 수 있다.
모터(101)는 전력을 공급받아 작동할 수 있다. 샤프트(102)는 모터(101)의 회전축에서 연장되는 길이 방향을 가지고, 모터(101)의 작동에 따라 회전할 수 있다. 샤프트(102)는 모터(101)의 작동에 따라 회전 방향이 조절될 수 있다. 즉, 샤프트(102)는 회전 축을 중심으로 양 방향으로 회전할 수 있다.
동력 전달부(103)는 샤프트(102)에 나사 연결될 수 있다. 동력 전달부(103)는 샤프트(102)의 길이 방향과 나란한 길이 방향을 가지고, 샤프트(102)의 회전에 따라 길이 방향으로 병진 운동할 수 있다. 동력 전달부(103)의 이동 방향은 샤프트(102)의 회전 방향에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 동력 전달부(103)는 샤프트(102)가 정 방향(R1)으로 회전하면 샤프트(102)로부터 멀어지는 방향(D1)으로 이동하고, 샤프트(102)가 역 방향(R2)으로 회전하면 샤프트(102)에 인접해지는 방향(D2)으로 이동할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 샤프트(102)가 정 방향(R1)으로 회전할 때 동력 전달부(103)의 운동을 '전진 운동'이라 표현하고, 샤프트(102)가 역 방향(R2)으로 회전할 때 동력 전달부(103)의 운동을 '후진 운동'이라 표현하도록 한다.
샤프트(102) 및 동력 전달부(103)는 나사 연결될 수 있다. 샤프트(102)의 외면에는 제1나사산(1023)이 형성되고, 동력 전달부(103)에는 제1나사산(1023)과 맞물리는 제2나사산(1033)이 형성될 수 있다. 동력 전달부(103)는 샤프트(102)가 삽입되도록, 길이 방향을 따라 형성되는 삽입구를 포함할 수 있다. 삽입구의 내주면에는 제1나사산(1023)에 맞물리는 제2나사산(1033)이 형성될 수 있다.
동력 전달부(103)의 전진 방향(D1)을 기준으로, 샤프트(102)는 원형의 단면을 가지는 제1부분(1021)과, 제1부분(1021)의 단부로부터 연장되고, 외면에 제1나사산(1023)이 형성되는 제2부분(1022)을 포함할 수 있다. 즉, 샤프트(102)는 모터(101)에 인접한 제1부분(1021)의 외주면은 평탄면으로 형성되고, 제1부분(1021)으로부터 연장된 제2부분(1022)의 외주면에는 제1나사산(1023)이 형성될 수 있다.
마찬가지로, 동력 전달부(103)의 전진 방향(D1)을 기준으로, 동력 전달부(103)의 삽입구는 제1삽입부분(1031)과, 제1삽입부분(1031)과 연통되는 제2삽입부분(1032)을 포함할 수 있다. 제1삽입부분(1031)은 샤프트(102)가 최초 삽입되는 부분으로, 내주면에 제2나사산(1033)이 형성될 수 있다. 반면, 제2삽입부분(1032)은 제1삽입부분(1031)과 연통되되 제1삽입부분(1031)보다 단면이 크게 형성될 수 있다. 따라서, 제2삽입부분(1032)으로 샤프트(102)가 삽입되는 경우, 제2삽입부분(1032)의 내주면 및 샤프트(102)의 외면은 접촉이 차단될 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 샤프트(102) 및 동력 전달부(103)는 설정된 범위 내에서만 모터(101)의 동력을 전달받도록 연결될 수 있다. 다시 말하면, 동력 전달부(103)가 샤프트(102)의 회전에 따라 병진 운동 하는 과정에서, 동력 전달부(103)의 위치가 설정 위치에 도달하는 경우, 샤프트(102) 및 동력 전달부(103) 사이의 동력 전달이 차단될 수 있다.
예를 들어, 동력 전달부(103)가 후진 운동을 하는 과정에서, 동력 전달부(103)는 설정된 정지 위치에 도달하면 샤프트(102)로부터의 동력 전달이 차단될 수 있다. 상기 정지 위치는 예를 들어, 삽입구의 제1삽입부분(1031)에 상기 샤프트(102)의 제1부분(1021)이 삽입된 위치일 수 있다. 구체적으로, 샤프트(102)는 삽입구의 제1부분(1021)을 지나 제2부분(1022)으로 진입하게 되는데, 제1나사산(1023)이 형성된 샤프트(102)의 제2부분(1022)이 삽입구의 제1부분(1021)을 넘어 제2부분(1022)으로 완전히 진입하게 되면, 제1나사산(1023) 및 제2나사산(1033)의 체결이 해제됨으로서, 동력 전달부(103) 및 샤프트(102) 사이의 동력 전달이 차단될 수 있다. 즉, 샤프트(102)의 제2부분(1022)이 삽입구의 제1삽입부분(1031)을 완전히 통과하여 제2삽입부분(1032)에 위치하게 되면, 삽입구의 제1삽입부분(1031)에는 샤프트(102)의 제1부분(1021)이 삽입되므로, 제1나사산(1023) 및 제2나사산(1033)의 위치가 서로 엇갈려 샤프트(102)의 회전력이 동력 전달부(103)에 전달되는 것이 차단될 수 있다.
카트리지 구동 모듈(10)은 동력 전달부(103)의 전진 운동을 통해 약물 카트리지(13)에 압력을 인가하기 때문에, 약물 카트리지(13)가 교체되면 동력 전달부(103)가 후진 운동을 통해 초기 위치로 복귀될 필요가 있다. 모터(101)의 회전력에 따라 동력 전달부(103)를 후진하는 경우, 모터(101)의 과회전으로 인해 동력 전달부(103)가 설정된 정지 위치를 넘어 후진 운동하게 되면 동력 전달부(103) 및 샤프트(102)가 과결합되어 로킹(locking) 현상이 발생하거나, 약물 카트리지(13) 및 카트리지 구동 모듈(10)의 결합이 해제되는 문제가 발생할 수 있다. 일 실시 예에 따른 카트리지 구동 모듈(10)의 구조에 의하면, 동력 전달부(103)의 후진 운동에서 동력 전달부(103)의 움직임을 설정된 정지 위치로 제한하기 때문에, 상술한 로킹(locking) 현상 또는 결합 해제의 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
푸셔(104)는 동력 전달부(103) 및 약물 카트리지(13)를 연결할 수 있다. 푸셔(104)는 동력 전달부(103)의 단부에 연결되고, 동력 전달부(103)가 전진 운동하면 약물 카트리지(13)에 압력을 직접 인가함으로써, 약물 카트리지(13) 내부의 약물을 토출시킬 수 있다. 예를 들어, 푸셔(104)는 약물 카트리지(13) 내부에 삽입될 수 있다. 따라서, 약물 카트리지(13)는 동력 전달부(103)의 전진 운동에 의해 주사기와 같은 원리로 내부에 약물을 토출구를 통해 배출할 수 있다. 푸셔(104)는 약물 카트리지(13) 내부에서 이동하는 과정에서, 약물 카트리지(13) 내부의 약물이 외부로 누출되지 않도록, 연결부위를 밀폐시킬 수 있다. 예를 들어, 푸셔(104)는 압축 가능한 탄성재질을 포함할 수 있다.
위치 유지부(105)는 동력 전달부(103)의 전진 운동을 위해, 동력 전달부(103)에 외력을 작용할 수 있다. 위치 유지부(105)는 동력 전달부(103)가 설정된 정지 위치까지 후진 운동하면, 동력 전달부(103)가 전진하는 방향으로 동력 전달부(103)에 외력을 작용할 수 있다. 위치 유지부(105)는 샤프트(102)의 제1부분(1021)에 감기는 탄성부재를 포함할 수 있다. 탄성부재는 동력전달부가 후진하게 되면 동력전달부에 의해 압축되고, 동력 전달부(103)가 전진하는 방향으로 동력 전달부(103)에 탄성력을 작용할 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 위치 유지부(105)는 동력 전달부(103)의 후진 과정에서 동력 전달부(103)의 위치를 설정된 정지 위치로 유지시킬 수 있다. 동력 전달부(103)는 설정된 정지 위치까지 샤프트(102)의 회전에 따라 후진 이동하게 되는데, 동력 전달부(103)는 설정된 정지 위치에 도달하면 샤프트(102)로부터의 동력 전달이 차단될 수 있다. 이 경우, 동력 전달부(103)는 동력 전달이 차단되어도 관성력에 의해 후진 방향으로 계속 이동하게 되므로, 위치 유지부(105)는 동력 전달부(103)를 전진 방향으로 가압함으로써 동력 전달부(103)의 위치를 설정된 정지 위치로 유지시킬 수 있다.
또한, 설정된 정지 위치에서 샤프트(102)의 제1나사산(1023)과 동력 전달부(103)의 제2나사산(1033)은 결합이 해제되게 되므로, 동력 전달부(103)가 정지 위치에서 전진 운동하기 위해서는 제1나사산(1023) 및 제2나사산(1033)이 맞물려야 한다. 이 경우, 위치 유지부(105)는 동력 전달부(103)를 전진 방향으로 가압함으로써, 샤프트(102)의 회전에 의해 제1나사산(1023)이 제2나사산(1033)과 체결되는 것을 보조할 수 있다.
도 6 및 도 7은 일 실시 예에 따른 카트리지 구동 모듈의 작동도이다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 카트리지 구동 모듈(10)의 작동 과정을 설명하도록 한다.
도 6과 같이, 모터(101)의 작동에 따라 샤프트(102)가 정 방향(R1)으로 회전하면, 동력 전달부(103)는 카트리지 방향(D1)으로 전진 이동하게 된다. 정지 위치를 기준으로, 샤프트(102)가 회전하게 되면 샤프트(102)의 제1부분(1021)에 형성된 제1나사산(1023)은 삽입구의 제1삽입부분(1031)에 형성된 제2나사산(1033)과 체결될 수 있다. 이 경우, 위치 유지부(105)는 제1나사산(1023) 및 제2나사산(1033)의 최초 체결을 위해 동력 전달부(103)가 전진하는 방향(D1)으로 외력을 가할 수 있다.
이후, 동력 전달부(103)는 샤프트(102)의 정 회전(R1)에 따라 전진하는 방향으로 이동하게 되며, 동력 전달부(103)의 단부에 연결된 푸셔(104)는 약물 카트리지(13)로부터 약물이 토출되도록 약물 카트리지(13)에 압력을 인가하게 된다.
도 7과 같이, 모터(101)에 의해 샤프트(102)가 역 방향(R2)으로 회전하면, 동력 전달부(103)는 모터(101) 방향(D2)으로 후진 이동하게 된다. 동력 전달부(103)의 후진 과정에서, 제1나사산(1023)이 형성된 샤프트(102)의 제1부분(1021)은 삽입구의 제1삽입부분(1031)을 지나 제2삽입부분(1032)으로 이동하게 된다. 동력 전달부(103)가 정지 위치에 도달하게 되면, 즉, 샤프트(102)의 제1부분(1021)이 삽입구의 제2삽입부분(1032)에 완전히 위치하게 되면, 제1나사산(1023) 및 제2나사산(1033)의 체결이 해제되기 때문에, 샤프트(102)의 회전력이 동력 전달부(103)로 전달되는 것이 물리적으로 차단되게 된다. 이 과정에서, 위치 유지부(105)는 동력 전달부(103)에 의해 압축되면서 동력 전달부(103)가 전진하는 방향(D1)으로 탄성력을 가하게 되므로, 동력 전달부(103)가 관성에 의해 정지 위치보다 더 후진 이동하는 것을 방지하고, 결과적으로 동력 전달부(103)의 위치를 정지 위치로 유지시킬 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 카트리지 구동 모듈의 사시도이고, 도 9는 도 8의 IV-IV 라인에 따른 카트리지 구동 모듈의 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 일 실시 예에 따른 카트리지 구동 모듈(20)은 모터(201), 샤프트(202), 동력 전달부(203) 및 푸셔(204)를 포함할 수 있다.
샤프트(202)는 모터(201)에 연결되어 모터(201)의 회전축을 중심으로 회전 작동할 수 있다. 샤프트(202)는 모터(201)의 작동에 따라 정 방향 또는 역 방향으로 회전할 수 있다.
동력 전달부(203)는 샤프트(202)에 연결되고, 샤프트(202)의 회전 방향에 따라 전진 이동 및 후진 이동할 수 있다. 예를 들어, 동력 전달부(203)는 샤프트(202)가 정 방향으로 회전하면 카트리지 방향으로 전진 이동하고, 샤프트(202)가 역 방향으로 회전하면 모터(201) 방향으로 후진 이동할 수 있다.
푸셔(204)는 동력 전달부(203) 및 약물 카트리지(23)를 연결할 수 있다. 푸셔(204)는 동력 전달부(203)가 전진하는 경우 약물 카트리지(23)를 압박함으로써, 약물 카트리지(23)에 압력을 인가할 수 있다.
샤프트(202) 및 동력 전달부(203)는 나사 결합되되, 나사 결합에 따른 잠김(locking) 현상이 발생하지 않도록 연결될 수 있다. 예를 들어, 샤프트(202)는 외면에 형성되는 제1나사산(2023)을 포함하고, 동력 전달부(203)는 샤프트(202)가 삽입되고 내주면에 제1나사산(2023)과 맞물리는 제2나사산(2033)이 형성된 삽입구를 포함할 수 있다. 이에 따라, 샤프트(202) 및 동력 전달부(203)는 서로 맞물리는 제1나사산(2023) 및 제2나사산(2033)을 통해 연결될 수 있다. 제1나사산(2023) 및 제2나사산(2033)의 체결을 통해 샤프트(202)의 회전 동력이 동력 전달부(203)의 병진 운동으로 전환될 수 있다.
이 경우, 제1나사산(2023) 및 제2나사산(2033)은 서로 맞물릴 수 있도록 동일한 피치(pitch)를 가지되, 과결합으로 인한 잠김 현상을 최소화하도록 체결상태에서의 접촉 면적을 감소시키는 형태를 포함할 수 있다.
도 10 내지 도 12는 도 9의 A부분을 확대한 제1나사산(2023) 및 제2나사산(2033)의 단면도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 제1나사산(2023) 및 제2나사산(2033)은 서로 맞물려 동력 전달을 할 수 있도록 동일한 피치(pitch)를 가질 수 있다. 즉, 제1나사산(2023)을 형성하는 복수의 봉우리 사이의 간격(d)과 제2나사산(2033)을 형성하는 복수의 봉우리 사이의 간격(d)은 서로 동일할 수 있다. 따라서, 샤프트(202)의 회전에 따라, 제2나사산(2033)은 제1나사산(2023)을 타고 움직임으로써 동력 전달부(203)의 병진 운동이 수행될 수 있다.
반면, 제1나사산(2023) 및 제2나사산(2033)은 동력 전달 효율을 의도적으로 감소시키는 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 10과 같이, 제1나사산(2023) 및 제2나사산(2033)은 플랭크의 각도가 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1나사산(2023)의 각(thread angle)과, 제2나사산(2033)의 각은 서로 상이할 수 있다. 즉, 제1나사산(2023)의 플랭크(flank)의 각도(α)와, 제2나사산(2033)의 플랭크의 각도(β)는 서로 상이할 수 있다. 이 경우, 제1나사산(2023) 및 제2나사산(2033)의 체결 상태를 기준으로, 제1나사산(2023) 및 제2나사산(2033)의 플랭크의 접촉 면적이 감소하기 때문에, 제1나사산(2023)으로부터 제2나사산(2033) 사이의 동력 전달 효율이 감소될 수 있다.
또한, 도 11과 같이, 제1나사산(2023') 및 제2나사산(2033')은 동일한 피치를 가지되, 서로 상이한 나사산 높이(thread height)를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2나사산(2033')은 제1나사산(2023')보다 낮은 나사산 높이를 가짐으로써, 제1나사산(2023')의 동력을 약하게 전달받을 수 있다.
도 12를 참조하면, 제1나사산(2023'') 및 제2나사산(2033'')은 각 나사산의 양 플랭크(flank)중 하나의 플랭크만 접촉하는 구조를 가질 수도 있다. 즉, 나사산은 봉우리를 중심으로 하는 한 쌍의 플랭크를 가지게 되는데, 도 12와 같이 제1나사산(2023)이 비대칭 한 플랭크 각(flank angle)을 가지는 나사산 형상을 가지게 되면, 제1나사산(2023'') 및 제2나사산(2033'')은 하나의 플랭크 면만을 통해 접촉하게 되므로, 동력 전달 효율이 감소될 수 있다.
정리하면, 제1나사산(2023) 및 제2나사산(2033)은 동력 전달을 위해 맞물리는 것이 가능하면서도, 플랭크의 접촉 면적을 의도적으로 감소시키는 구조를 포함할 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 동력 전달부(203)가 최대 후진 위치까지 이동한 상태에서, 제1나사산(2023) 및 제2나사산(2033) 사이에 과결합이 발생하는 것이 방지될 수 있다.
도 13은 일 실시 예에 따른 샤프트(302)의 사시도이다.
도 13을 참조하면, 일 실시 예에 따른 샤프트(302)는 동력 전달부(203)와 나사 결합 가능하도록 외면에 형성되는 제1나사산(3023)을 포함할 수 있다. 샤프트(302)는 길이 방향에 수직한 단면을 기준으로, 원주를 따라 외측으로 외면이 돌출되는 복수의 돌출면(3025)과, 돌출면(3025)에 비해 내측으로 외면이 함몰된 복수의 함몰면(3024)을 포함할 수 있다.
복수의 돌출면(3025) 및 함몰면(3024)은 샤프트(202)의 단면을 기준으로 반복 형성될 수 있다. 이 경우, 제1나사산(2023)은 돌출면(3025)에만 형성될 수 있다. 즉, 제1나사산(2023)은 함몰면(3024)에 형성되지 않기 때문에, 제1나사산(2023)이 동력 전달부(203)의 제2나사산(2033)과 나사 결합되는 상태에서, 제1나사산(2023) 및 제2나사산(2033)의 접촉 면적이 감소될 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
1: 약물 주입 장치
10: 카트리지 구동 모듈
11: 니들 헤드
13: 약물 카트리지

Claims (13)

  1. 모터 및, 상기 모터의 회전축에서 연장되는 샤프트;
    상기 샤프트에 나사 연결되고, 상기 샤프트가 정 방향으로 회전하면 전진 운동하고, 상기 샤프트가 역 방향으로 회전하면 후진 운동하는 동력전달부;
    상기 동력전달부에 연결되고, 상기 동력전달부가 전진 운동하면 약물이 보관된 약물 카트리지에 압력을 인가하는 푸셔; 및
    상기 동력전달부가 설정된 정지 위치까지 후진 운동하면 상기 동력전달부에 전진하는 방향으로 외력을 작용하는 위치 유지부를 포함하고,
    상기 샤프트는, 상기 동력전달부의 전진 운동 방향을 기준으로, 원형의 단면을 가지는 제1부분과, 상기 제1부분의 단부로부터 연장되고 외면에 제1나사산이 형성되는 제2부분을 포함하고,
    상기 동력전달부는, 상기 동력전달부의 전진 운동 방향을 기준으로, 상기 샤프트에 대응하는 단면을 가지고 상기 제1나사산에 맞물리는 제2나사산이 형성되는 제1삽입부분과, 상기 제1삽입부분과 연통되고 상기 제1삽입부분보다 큰 단면을 가지는 제2삽입부분을 포함하는 삽입구를 포함하고,
    상기 동력전달부가 상기 후진 운동을 하는 과정에서, 상기 샤프트의 제2부분이 상기 삽입구의 제2삽입부분에 위치하면 상기 샤프트로부터 상기 동력전달부로의 회전력 전달이 차단되는, 카트리지 구동 모듈
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 설정된 정지 위치는, 상기 삽입구의 제1삽입부분에 상기 샤프트의 제1부분이 삽입된 위치인, 카트리지 구동 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 위치 유지부는,
    상기 동력전달부가 후진 운동에 의해 상기 설정된 정지 위치에 도달하면,
    상기 동력전달부가 전진하는 방향으로 외력을 가해, 상기 동력전달부의 위치를 유지시키는, 카트리지 구동 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 위치 유지부는,
    상기 샤프트의 제1부분에 감기고, 상기 동력전달부에 의해 압축되어 상기 동력전달부에 탄성력을 작용하는 탄성부재를 포함하는, 카트리지 구동 모듈.
  9. 모터와, 상기 모터에 연결되어 회전하는 샤프트;
    내부에 약물을 보관하고, 압력을 받으면 상기 약물을 외부로 토출하는 약물 카트리지;
    상기 약물 카트리지에 압력을 인가하도록 연결되는 푸셔;
    상기 샤프트 및 푸셔를 연결하고, 상기 샤프트가 정 방향으로 회전하면 상기 약물 카트리지 방향으로 전진 이동하고, 상기 샤프트가 역 방향으로 회전하면 상기 약물 카트리지로부터 멀어지는 방향으로 후진 이동하는 동력 전달부; 및
    상기 모터 및 동력 전달부 사이에 배치되는 탄성부재를 포함하고, 상기 동력전달부가 후진 이동하는 과정에서, 상기 동력 전달부의 위치를 설정된 정지 위치로 유지시키는 위치 유지부를 포함하고,
    상기 샤프트는 외면에 형성되는 제1나사산을 포함하고,
    상기 동력 전달부는 상기 샤프트가 삽입되는 삽입구와, 상기 삽입구의 내주면에 형성되고 상기 제1나사산에 맞물리는 제2나사산을 포함하고,
    상기 제1나사산 및 제2나사산은 서로 동일한 피치(pitch)를 가지되, 나사산의 각도가 서로 상이함으로써, 나사 결합에 따른 잠김 현상이 발생하지 않도록 연결되는, 약물 주입 장치.
  10. 삭제
  11. 모터와, 상기 모터에 연결되어 회전하는 샤프트;
    내부에 약물을 보관하고, 압력을 받으면 상기 약물을 외부로 토출하는 약물 카트리지;
    상기 약물 카트리지에 압력을 인가하도록 연결되는 푸셔; 및
    상기 샤프트 및 푸셔를 연결하고, 상기 샤프트가 정 방향으로 회전하면 상기 약물 카트리지 방향으로 전진 이동하고, 상기 샤프트가 역 방향으로 회전하면 상기 약물 카트리지로부터 멀어지는 방향으로 후진 이동하는 동력 전달부; 및
    상기 모터 및 동력 전달부 사이에 배치되는 탄성부재를 포함하고, 상기 동력전달부가 후진 이동하는 과정에서, 상기 동력 전달부의 위치를 설정된 정지 위치로 유지시키는 위치 유지부를 포함하고,
    상기 샤프트는 길이 방향에 수직한 단면을 기준으로, 원주를 따라 외측으로 외면이 돌출된 복수의 돌출면과, 내측으로 외면이 함몰된 복수의 함몰면이 반복 형성되며, 상기 돌출면에 형성된 제1나사산을 포함하고,
    상기 동력 전달부는 상기 샤프트가 삽입되는 삽입구와, 상기 삽입구의 내주면에 형성되고 상기 제1나사산에 맞물리는 제2나사산을 포함하는, 약물 주입 장치.
  12. 삭제
  13. 제9항에 있어서,
    상기 동력 전달부가 상기 설정된 정지 위치에 도달하면, 상기 동력 전달부 및 상기 샤프트의 나사 결합이 해제되는, 약물 주입 장치.
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