KR102451172B1 - 약물 주입 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시에에 따른 약물 주입 장치는 약액이 저장되는 약액 챔버; 상기 약액 챔버에 마련되어, 상기 약액이 배출되는 배출부; 및 상기 약액에 펄스 레이저를 공급하여 버블을 발생시키는 레이저 공급부를 포함하고, 상기 버블은 상기 약액의 부피 팽창을 유도하며 소멸하여 상기 약액을 상기 배출부로 푸싱하는 충격파를 발생시키며, 상기 약액은 상기 펄스 레이저에 의해 상기 버블이 발생하는 액체, 졸 또는 액상 물질일 수 있다.

Description

약물 주입 장치{DRUG INJECTION DEVICE USING LASER}

본 발명은 약물 주입 장치에 관한 것이다.

약물 주입 장치는 인체의 질병이나 상처의 치료를 위한 의약품의 사용 시, 기존 방식에서 발생하던 부작용을 최소화하고 의약품에 의한 치료 효과를 극대화시켜 필요한 양의 약물을 효율적으로 체내에 주입하는 장치이다.

약물 주입 장치에서 가장 많이 사용되고 있는 일반적인 주사기는 정확하고 효율적인 약물 투여가 가능하지만, 주사 시의 통증으로 인하여, 환자들에게 공포의 대상이 되어 왔으며 상처로 인한 감염의 우려 등의 피할 수 없는 문제점을 안고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 무침 주사기(Needle free injector)가 개발되었다.

예를 들어, 무침 주사기는 작동 유체가 저장되는 압력 챔버와, 압력 챔버와 결합되며 약액이 저장되는 악액 챔버와, 압력 챔버와 약액 챔버 사이에 개재되는 탄성막과, 약액 챔버에 마련되는 분사 노즐과, 작동 유체에 열에너지를 전달하는 열에너지 전달 유닛을 포함한다.

종래기술은 열에너지 전달 유닛이 압력 챔버에 저장된 작동 유체에 열에너지를 전달하여 버블을 발생시키고, 이러한 버블이 급격히 팽창 및 소멸함에 따라 발생하는 충격파에 의해 탄성막이 약액 챔버를 향해 신장 변형되고 이로 인해, 약물 챔버에 저장된 약액에 추진 압력이 가해져서 분사노즐을 통해 배출될 수 있다.

그런데, 종래기술은 압력 챔버, 탄성막, 약물 챔버, 분사 노즐 및 에너지 전달 유닛으로 구성되므로, 그 구조가 매우 복잡한 문제점이 있었다.

국내 등록특허공보 제10-2225578호(2021.03.03.)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 압력 챔버와 탄성막이 불필요하여 구조를 단순화할 수 있는 약물 주입 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 장치는 약액이 저장되는 약액 챔버; 상기 약액 챔버에 마련되어, 상기 약액이 배출되는 배출부; 및 상기 약액에 펄스 레이저를 공급하여 버블을 발생시키는 레이저 공급부를 포함하고, 상기 버블은 상기 약액의 부피 팽창을 유도하며 소멸하여 상기 약액을 상기 배출부로 푸싱하는 충격파를 발생시키며, 상기 약액은 상기 펄스 레이저에 의해 상기 버블이 발생하는 액체, 졸 또는 액상 물질이다.

또한, 상기 약액 챔버로 공급할 약액을 저장하는 약액 저장부; 및 상기 약액 저장부에 저장된 상기 약액을 상기 약액 챔버로만 전달되도록 하는 체크 밸브를 더 포함하고, 상기 배출부를 통해 상기 약액이 배출된 후 상기 약액 챔버에 발생하는 음압에 의해 상기 약액 저장부에 저장된 상기 약액이 상기 체크 밸브를 통해 상기 약액 저장부로 주입될 수 있다.

또한, 상기 약액 챔버에 저장된 상기 약액의 온도를 측정하는 온도 센서; 상기 배출부를 통해 배출되는 상기 약액의 유량을 측정하는 유량 센서; 상기 약액 챔버에 저장된 상기 약액의 압력을 측정하는 압력 센서; 및 상기 온도 센서에서 측정된 온도값, 상기 유량 센서에서 측정된 유량값 및 상기 압력 센서에서 측정된 압력값 중 적어도 하나가 설정된 기준값을 초과하는 경우, 상기 약액 저장부에 저장된 상기 약액이 상기 약액 챔버로 공급되도록 상기 체크 밸브를 강제로 개방하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 약액은 필러를 포함할 수 있다.

또한, 상기 배출부에 마련되어, 상기 배출부를 통해 배출되는 상기 약액이 미세 입자 형태로 분무되도록 가이드하는 약액 가이드를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 약액 가이드는, 상기 배출부에 마련되어, 상기 배출부의 단면적을 축소하는 가이드 본체; 및 상기 가이드 본체의 외주면에 나선 형태로 형성되는 가이드 홈을 포함하고, 상기 배출부를 통해 배출되는 상기 약액이 상기 가이드 홈을 따라 유동하면서 와류가 발생하여 미세 입자 형태로 분무될 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 장치는 압력 챔버와 탄성막이 불필요하여 구조를 단순화할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 약물 주입 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 약물 주입 장치가 피부에 약물을 주입하는 과정을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 약물 주입 장치를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 약물 주입 장치를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 약물 주입 장치를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 발명의 설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해 설명하기로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 약물 주입 장치를 나타낸 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 약물 주입 장치는 약액 챔버(100), 배출부(200) 및 레이저 공급부(300)를 포함할 수 있다.

약액 챔버(100)는 약액(10)이 저장된다. 구체적으로, 약액 챔버(100)는 내부에 밀폐된 저장 공간을 가지며, 이러한 저장 공간에 약액(10)이 저장될 수 있다.

약액 챔버(100)는 원통형으로 형성될 수 있다. 약액 챔버(100)에는 후술할 배출부(200)가 마련될 수 있다.

배출부(200)는 약액 챔버(100)에 마련되며, 약액(10)이 배출된다. 여기서, 약액 챔버(100)로부터 배출부(200)를 통해 약액(10)이 배출되는 구동 원리는 후술하기로 한다. 예를들어, 배출부(200)는 직선 형태, 분무 노즐 형태, 니들 형태를 가질 수 있으나, 본 발명은 이에 특별히 한정되지 아니하며, 다른 형태로도 적용이 가능하다.

배출부(200)는 약액 챔버(100)의 하측에 홀 형태로 형성될 수 있다. 이러한 배출부(200)의 직경에 따라, 약물 배출 속도가 결정될 수 있다. 예를들어, 배출부(200)의 직경은 50 마이크로미터 내지 1000 마이크로미터일 수 있다. 단, 배출부(200)의 직경이 50 마이크로미터 미만일 경우, 배출부(200)에서 배출되는 약액(10)의 양이 상대적으로 적으므로, 약액(10)이 피부에 충분한 깊이로 주입되지 않을 수 있다. 또한, 배출부(200)의 직경이 1000 마이크로미터 초과일 경우, 배출부(200)에서 배출되는 약액(10)의 양이 상대적으로 많으므로 피부에 주입되지 못하고 튕겨져 나오는 약액(10)의 양이 증가할 수 있다. 따라서, 배출부(200)의 직경은 상술한 수치로 한정되는 것이 바람직하다.

레이저 공급부(300)는 약액(10)에 펄스 레이저를 공급하여 버블(20)을 발생시킨다. 이러한 버블(20)은 약액(10)의 부피 팽창을 유도하며 소멸하여 약액(10)을 배출부(200)로 푸싱하는 충격파를 발생시키며, 그 결과, 약액 챔버(100)로부터 배출부(200)를 통해 약액(10)이 배출될 수 있다.

예를들어, 레이저 공급부(300)는 1초에 10HZ 내지 40HZ로 발진하는 펄스 레이저를 약액(10)에 공급할 수 있다.

한편, 버블(20)이 발생하고 약액(10)의 부피 팽창이 발생하는 경우, 약액 챔버(100)에는 양압이 형성될 수 있다. 이 후, 버블(20)이 소멸하여 충격파가 발생하여 약액 챔버(100)로부터 배출부(200)를 통해 약액(10)이 배출된 후 약액 챔버(100)에는 음압이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 장치에 사용되는 약액(10)은 펄스 레이저에 의해 버블(20)이 발생하는 액체, 졸 또는 액상 물질일 수 있다. 다시 말해, 약액(10)은 펄스 레이저를 흡수하여 액체 분자 구조가 붕괴(breakdown)되어 버블이 발생하는 액체, 졸 또는 액상 물질일 수 있다. 예를들어, 약액(10)은 필러 또는 물일 수 있다. 여기서, 필러는 폴리머 계열의 필러일 수 있으며, 구체적으로, PLA(Poly Lactic Acid), PDLA(Poly-DL-lactic acid), PCL(Poly Caprolactone) 또는 PDO(polydioxanone)일 수 있다.

일 실시예에서, 약액 챔버(100)에 저장되는 약액(10)이 폴리머 계열의 필러 인 경우, 폴리머 계열의 필러에 펄스 레이저가 순간적으로 인가되어도, 폴리머 계열의 필러 특성상 온도가 쉽게 상승하여 물러지고 폴리머 계열의 필러의 신속한 분해가 유발됨에 따라, 폴리머 계열의 필러가 피부에 쉽게 주입되어 피부 내부 조직에 콜라겐 재생 효과를 부여할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 약물 주입 장치가 피부에 약물을 주입하는 과정을 설명하기로 한다. 이하의 과정을 제어부(600)가 시행할수도 있다. 또한, 이하의 과정은 제2실시예 내지 제4실시예에도 적용이 가능하다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 약물 주입 장치가 피부에 약물을 주입하는 과정을 나타낸 단면도이다.

우선, 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저 공급부(300)가 약액 챔버(100)에 채워진 약액(10)의 특정 지점에 펄스 레이저를 공급한다.

다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 펄스 레이저를 흡수한 약액(10)의 분자 구조가 붕괴되며 버블(20)이 발생한다.

이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 약액 챔버(100)에 발생한 버블(20)이 약액(10)의 부피 팽창을 유도하며 및 소멸하여 약액(10)을 배출부(200)로 푸싱하는 충격파를 발생시킨다. 그 결과, 약액 챔버(100)로부터 배출부(200)로 약액(10)이 배출될 수 있다.

종래에는 열에너지 전달 유닛이 압력 챔버에 저장된 작동 유체에 열에너지를 전달하여 버블을 발생시키고, 이러한 버블이 급격히 팽창 및 소멸함에 따라 발생하는 충격파에 의해 탄성막이 약액 챔버를 향해 신장 변형되고 이로 인해, 약물 챔버에 저장된 약액에 추진 압력이 가해져서 분사노즐을 통해 배출되는 것으로, 압력 챔버, 탄성막, 약물 챔버, 분사 노즐 및 에너지 전달 유닛으로 구성됨에 따라, 그 구조가 매우 복잡하였다.

반면, 본 발명의 본 발명의 제1실시예에 따른 약물 주입 장치는 압력 챔버와 탄성막이 없어도, 레이저 공급부(300)가 펄스 레이저를 약액 챔버(100)에 저장된 약액(10)에 바로 공급하여 버블(20)을 발생시키고, 이러한 버블(20)이 약액의 부피 팽창을 유도하며 소멸함에 따라 발생하는 충격파에 의해 약액 챔버(100)에 저장된 약액(10)이 배출되는 것으로, 압력 챔버와 탄성막이 불필요하여 구조를 단순화할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 약물 주입 장치를 나타낸 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 약물 주입 장치는 제1실시예와 달리, 약액 저장부(400), 체크 밸브(500) 및 제어부(600)를 더 포함할 수 있다.

약액 저장부(400)는 약액 챔버(100)로 공급할 약액(10)이 저장된다. 예를들어, 약액 저장부(400)는 약액(10)이 저장되는 약액 탱크가 사용될 수 있다.

체크 밸브(500)는 약액 저장부(400)에 저장된 약액(10)이 약액 챔버(100)로만 전달되도록 할 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 배출부(200)를 통해 약액이 배출된 후 약액 챔버(100)에 발생하는 음압에 의해 약액 저장부(400)에 저장된 약액(10)이 체크 밸브(500)를 통해 약액 저장부(400)로 주입될 수 있다.

본 발명의 제2실시예에 따른 약물 주입 장치는 온도 센서(710), 유량 센서(720), 압력 센서(730) 및 제어부(600)를 더 포함할 수 있다.

온도 센서(710)는 약액 챔버(100)에 저장된 약액(10)의 온도를 측정할 수 있다. 이러한 온도 센서(710)는 약액 챔버(100)에 마련될 수 있다.

유량 센서(720)는 배출부(200)를 통해 배출되는 약액(10)의 유량을 측정할 수 있다. 이러한 유량 센서(720)는 배출부(200)에 마련될 수 있다.

압력 센서(730)는 약액 챔버(100)에 저장된 약액(10)의 압력을 측정할 수 있다. 이러한 압력 센서(730)는 약액 챔버(100)에 마련될 수 있다.

제어부(600)는 온도 센서(710)에서 측정된 온도값, 유량 센서(720)에서 측정된 유량값 및 압력 센서(730)에서 측정된 압력값 중 적어도 하나가 설정된 기준값을 초과하는 경우, 약액 저장부(400)에 저장된 약액(10)이 약액 챔버(100)로 공급되도록 체크 밸브(500)를 강제로 개방할 수 있다. 여기서, 제어부(600)에 있어서, 온도값에 대한 설정 기준값은 37 내지 40도일 수 있고, 유량값에 대한 설정 기준값은 3ml 내지 4ml일 수 있으며, 압력값에 대한 설정 기준값은 1 기압일 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 약물 주입 장치를 나타낸 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 약물 주입 장치는 제1실시예와 달리, 약액 가이드(800)를 더 포함할 수 있다.

약액 가이드(800)는 배출부(200)에 마련되어, 배출부(200)를 통해 배출되는 약액(10)이 미세 입자 형태로 분무되도록 가이드할 수 있다. 이러한 약액 가이드(800)는 가이드 본체(810) 및 가이드 홈(820)을 포함할 수 있다.

가이드 본체(810)는 배출부(200)에 마련되어, 배출부(200)의 단멱적을 축소하는 역할을 한다.

가이드 홈(820)은 가이드 본체(810)의 외주면에 나선 형태로 형성될 수 있다.

따라서, 배출부(200)를 통해 배출되는 약액(10)은 가이드 홈(820)을 따라 유동하면서 와류가 발생하여 미세 입자 형태로 분무될 수 있는 것이다.

이렇게 배출부(200)를 통해 분무되는 미세 입자는 직경이 매우 작고 유속이 매우 느린편으로, 피부 표면을 쉽게 통과하여 피부 심부에 쉽게 주입될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 약물 주입 장치를 나타낸 단면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 약물 주입 장치는 제1실시예와 달리, 약액 챔버(100)의 하측에 복수의 돌출부(110)가 형성되고, 복수의 돌출부(110)에 각각 복수의 배출부(200)가 마련될 수 있다.

돌출부(110)는 피부에 가까워질수록 직경이 감소하는 형태를 가질 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 복수의 배출부(200)를 통해 약물이 배출됨에 따라, 피부의 약물 주입 범위가 확장될 수 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 주입 장치는 압력 챔버와 탄성막이 불필요하여 구조를 단순화할 수 있는 효과가 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 약액
20: 버블
100: 약액 챔버
110: 돌출부
200: 배출부
300: 레이저 공급부
400: 약액 저장부
500: 체크 밸브
600: 제어부
710: 온도 센서
720: 유량 센서
730: 압력 센서
800: 약액 가이드
810: 가이드 본체
820: 가이드 홈

Claims (6)

1. 약액이 저장되는 약액 챔버;
   상기 약액 챔버에 마련되어, 상기 약액이 배출되는 배출부;
   상기 약액에 펄스 레이저를 공급하여 버블을 발생시키는 레이저 공급부;
   상기 약액 챔버로 공급할 약액을 저장하는 약액 저장부;
   상기 약액 저장부에 저장된 상기 약액이 상기 약액 챔버로만 전달되도록 하는 체크 밸브;
   상기 약액 챔버에 저장된 상기 약액의 온도를 측정하는 온도 센서;
   상기 배출부를 통해 배출되는 상기 약액의 유량을 측정하는 유량 센서;
   상기 약액 챔버에 저장된 상기 약액의 압력을 측정하는 압력 센서; 및
   상기 온도 센서에서 측정된 온도값, 상기 유량 센서에서 측정된 유량값 및 상기 압력 센서에서 측정된 압력값 중 적어도 하나가 설정된 기준값을 초과하는 경우, 상기 약액 저장부에 저장된 상기 약액이 상기 약액 챔버로 공급되도록 상기 체크 밸브를 강제로 개방하는 제어부를 포함하고,
   상기 버블은 상기 약액의 부피 팽창을 유도하며 소멸하여 상기 약액을 상기 배출부로 푸싱하는 충격파를 발생시키며,
   상기 약액은 상기 펄스 레이저에 의해 상기 버블이 발생하는 액체, 졸 또는 액상 물질이며,
   상기 배출부를 통해 상기 약액이 배출된 후 상기 약액 챔버에 발생하는 음압에 의해 상기 약액 저장부에 저장된 상기 약액이 상기 체크 밸브를 통해 상기 약액 저장부로 주입되는, 약물 주입 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 약액은 필러를 포함하는, 약물 주입 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 배출부에 마련되어, 상기 배출부를 통해 배출되는 상기 약액이 미세 입자 형태로 분무되도록 가이드하는 약액 가이드를 더 포함하는, 약물 주입 장치.
   
6. 제5항에 있어서
   상기 약액 가이드는,
   상기 배출부에 마련되어, 상기 배출부의 단면적을 축소하는 가이드 본체; 및
   상기 가이드 본체의 외주면에 나선 형태로 형성되는 가이드 홈을 포함하고,
   상기 배출부를 통해 배출되는 상기 약액이 상기 가이드 홈을 따라 유동하면서 와류가 발생하여 미세 입자 형태로 분무되는, 약물 주입 장치.

Images