KR20070093910A - 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프 - Google Patents

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KR20070093910A
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에프. 호프만-라 로슈 아게
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Abstract

본 발명은
a) 벽 요소 (4) 를 가지며, 이 벽 요소 (4) 에 힘이 가해지면 적어도 일부분의 단면적이 변할 수 있는 1 이상의 유동 채널 (5), 그리고
b) 유동 채널의 일부분 (11, 12, 13) 에서 유동 채널 (5) 의 벽 요소 (4) 에 힘을 가하여 유동 채널의 일부분 (11, 12, 13) 의 단면적을 감소시킬 수 있도록 배치된 1 이상의 액츄에이터 (1, 15, 19) 를 포함하며,
유동 채널의 일부분 (11, 12, 13) 에서 액상 매체의 양을 검출하기 위한 1 이상의 센서 (6, 7, 8, 18, 22) 가 유동 채널 (5) 의 외측에 위치되는 것을 특징으로 하는 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프에 관한 것이다.

Description

액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프{MICROPUMP FOR PERISTALTIC PUMPING OF A LIQUID MEDIUM}
도 1a ~ 도 1d 는 핀형 액츄에이터를 갖는 본 발명에 따른 마이크로펌프의 작동 모드의 개략도이다.
도 2 는 원통형 액츄에이터를 갖는 본 발명에 따른 마이크로펌프의 개략도이다.
도 3 은 디스크형 액츄에이터를 갖는 본 발명에 따른 마이크로펌프의 개략도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 마이크로펌프에서 전자기 방사선의 흡수를 측정하기 위한 제 1 센서의 측정 원리의 개략도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 마이크로펌프에서 전자기 방사선의 흡수 또는 초음파의 반사를 측정하기 위한 제 2 센서의 개략도이다.
도 6 은 본 발명에 따른 마이크로펌프에서 전기용량 측정 또는 초음파 측정을 위한 센서의 개략도이다.
도 7 은 액상 약물의 계량 투여를 위한 본 발명에 따른 장치를 나타내는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1. 핀형 액츄에이터 2. 밸브 핀
3. 펌프 핀 4. 벽 요소
5. 유동 채널 6. 제 1 센서
7. 제 2 센서 8. 제 3 센서
9. 신호 리드 10. 평가 유닛
11. 제 1 유동 채널부 12. 제 2 유동 채널부
13. 제 3 유동 채널부 14. 구획 공간
15. 원통형 액츄에이터 16. 회전식 샤프트
17. 하우징 18. 센서
19. 액츄에이터 20. 블록
21. 운동 방향 22. 센서
23. 전자기 방사선-방출 요소 또는 초음파 방출기
24. 전자기 방사선-검출 요소 또는 초음파 수신기
25. 방출된 전자기 방사선 26. 전달된 전자기 방사선
27. 벽 영역 28. 캐패시터
29. 캐패시터 플레이트, 초음파 방출기, 초음파 수신기
30. 제 1 하우징 31. 저장기
32. 액상 약물 33. 제어 요소
34. 배터리 35. 연결 튜브
36. 제 2 하우징 37. 주사 바늘부
38. 마이크로펌프 39. 리드
40. 제 1 디스크 41. 튜브
42. 하우징 43. 편심 축선
44. 롤러 45. 원형 구간을 갖는 벽 요소
46. 센서 47. 유동 채널의 일부분
48. 편심 펌프 49. 주사 바늘
50. 제 2 디스크
본 발명은 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프, 및 연동 마이크로펌프를 포함하고 액상 약물의 계량 투여를 위한 장치에 관한 것이다.
액상 약물의 투여를 위해 사용되는 장치 중에 휴대용 주사 장치가 있다. 이러한 주사 장치는 주사기 또는 주사 펜에 의한 주사를 대체한다.
이러한 주사 장치의 일예로 인슐린의 투여를 위한 인슐린 펌프가 있는데, 이러한 펌프는 특히 강력한 인슐린 요법에 의해 치료되고, 혈액 포도당 레벨을 규칙적으로 측정하는 당뇨 환자가 사용한다. 인슐린 펌프는 예컨대, 벨트에서 환자의 몸의 외측에서 소지된다. 얇은 튜브 (주사 세트 또는 카테터), 환자의 피부 아래에 장착된 캐뉼러 (cannula) 에 의해, 주사 펌프는 환자의 기부 인슐린 요건에 만족하기 위해 몸에 인슐린을 연속해서 공급한다. 환자가 버튼을 누르면, 예컨 대 식사 시간에 요구되는 추가의 인슐린이 공급될 수 있다.
종래 기술에서 주사 장치는 펌프를 포함하는 것으로 공지되어 있으며, 투여될 액상 약물은 주사 장치로부터 펌프질 된다. 통상, 주사 장치는 액상 약물 저장기로서 컨테이너를 포함하며, 컨테이너로부터 약물이 플런저에 의해 변위되고 투여된다. 변위 플런저를 포함하는 이러한 펌프를 갖는 주사 장치가 예컨대, WO 98/47552 A1 또는 WO 01/24854 A1 에 공지되어 있다.
종래 기술에 공지된 변위 플런지로 펌프하는 대안으로 연동 펌프가 있다. US 2005/0123420 A1 은 세 막 영역을 갖는 연동 마이크로펌프에 관한 것으로, 각각의 막 영역은 해당 특정 막 영역을 조작하기 위해 피에조 액츄에이터를 갖는다. 제 1 및 제 3 막 영역으로 펌프 요소는 두 밸브를 형성하며, 이 밸브의 루멘은 연관 막 영역이 비활성 상태인 경우 개방되며, 막 영역을 작동시켜 폐쇄될 수 있다. 제 2 막 영역으로 펌프 요소는 펌프 챔버를 형성하며, 그 부피는 제 2 막 영역을 작동시켜 감소될 수 있다. 제 1 및 제 2 밸브는 펌프 챔버에 유동적으로 연결된다. 압전기 액츄에이터로 작동하는 다른 마이크로펌프가 예컨대, EP 0 949 418 B1 및 US 6,416,294 B1 에 공지되어 있다.
미량의 액체를 마이크로리터 또는 나노리터 수준으로 계량 투여하는 경우 예컨대, 분석 또는 환경 공학, 및 의학 기술과 같은 여러 적용 분야에서 점점 중요해지고 있다. 따라서, 요구되는 액체의 양이 전달되었는지를 자동으로 모니터링하는 펌프 설비가 개발되어야 한다. 전달된 양과 요구되는 양 사이의 불일치는 예컨대, 펌프의 기능 이상 또는 펌프 통로의 막힘에 의해 일어날 수 있다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 극복하는 것으로, 특히 마이크로펌프에 의해 전달된 액체의 양이 모니터링되도록 하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 더 신뢰성 있게 작동하는 연동 마이크로펌프를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라서, 이러한 목적은 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프에 의해 이루어지며, 이 마이크로펌프는
a) 벽 요소 (4) 를 가지며, 이 벽 요소 (4) 에 힘이 가해지면 적어도 일부분의 단면적이 변할 수 있는 1 이상의 유동 채널 (5), 그리고
b) 유동 채널의 일부분 (11, 12, 13) 에서 유동 채널 (5) 의 벽 요소 (4) 에 힘을 가하여 유동 채널의 일부분 (11, 12, 13) 의 단면적을 감소시킬 수 있도록 배치된 1 이상의 액츄에이터 (1, 15, 19) 를 포함한다.
상기 마이크로펌프는 유동 채널의 일부분에서 액상 매체의 양을 검출하기 위한 1 이상의 센서를 포함하며, 이 센서는 유동 채널의 외측에 위치된다.
본 발명에 따른 펌프는 벽 요소를 갖는 1 이상의 유동 채널을 갖는다. 벽 요소는 예컨대, 튜브, 특히 주사 튜브이며, 또는 1 이상의 막 영역을 갖는다. 적어도 유동 채널의 일부분에서 유동 채널의 단면적은 벽 요소에 힘이 가해지면 변할 수 있다. 벽 요소는 적어도 이러한 일부분에서 바람직하게는 탄성 재료로 만들어진다. 본 발명에 따른 펌프는 또한, 유동 채널의 일부분에서 벽 요소에 힘을 가해 유동 채널의 상기 일부분에서 단면적을 감소시킬 수 있는 1 이상의 액츄에이터를 갖는다. 따라서, 유동 채널의 이러한 부분에 포함된 액상 매체는 유동 채널의 상기 일부분으로부터 적어도 부분적으로 변위될 수 있다. 벽 요소, 유동 채널 및 액츄에이터의 설계에 따라, 액상 매체의 소량 (특히, 최소 10 nL/min) 이 본 발명에 따른 마이크로펌프에 의해 펌핑될 수 있다. 이는 특히, 액상 매체 저장기에서 변위 플런저를 갖는 상기된 주사 펌프와 달리, 본 발명에 따른 마이크로펌프에서는 소량이 소량으로 펌프되는 사실에 의해 가능하다.
본 발명의 연동 펌프는 또한 유동 채널의 일부분에서 액상 매체의 양을 검출하는 센서를 가지며, 유동 채널의 상기 일부분의 단면적은 힘을 받으면 변할 수 있다. 이러한 센서는 유동 채널의 외측에 배치된다. 따라서, 액상 매체와 직접 접촉하지 않고 유동 채널의 일부분에서 액상 매체의 양을 검출한다.
본 발명은 또한, 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프를 모니터링하는 방법에 관한 것으로, 상기 마이크로펌프는
A) 벽 요소 (4) 를 가지며, 이 벽 요소 (4) 에 힘이 가해지면 적어도 일부분의 단면적이 변할 수 있는 1 이상의 유동 채널 (5), 그리고
B) 유동 채널의 일부분 (11, 12, 13) 에서 유동 채널 (5) 의 벽 요소 (4) 에 힘을 가하여 유동 채널의 일부분 (11, 12, 13) 의 단면적을 감소시킬 수 있도록 배치된 1 이상의 액츄에이터 (1, 15, 19) 를 포함한다.
본 발명에 따른 방법에서, 유동 채널 외측에 위치되는 1 이상의 센서가 유동 채널의 일부분에서 액상 매체의 양을 검출한다. 본 발명의 센서는 측정 신호 (예컨대, 흡수, 형광, 전기 용량) 을 측정하며, 예컨대 다른 파라미터 (예컨대, 유 동 채널 직경, 유동 채널의 상기 일부분의 길이, 액상 매체의 특성) 를 알면 유동 채널의 일부분의 액상 매체의 양을 산출할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로펌프의 센서, 및 본 발명에 따른 방법으로 액상 매체의 양을 측정하여, 펌프는 원하는 양의 액상 매체를 전달할 수 있게 되며, 전달 에러가 검출된다. 다수의 센서가 제공되면, 액상 매체의 양은 펌프의 개별 영역에서 측정되고, 추적될 수 있다. 마이크로펌프가 요구되는 바와 같이 작동되는 지를 확인하기 위한 모니터링과, 정확한 양의 액상 매체의 실질적인 전달이 펌프 기구에 상관없이 보장된다. 이러한 모니터링은 특히 액상 약물용 주사 펌프, 예컨대 인슐린 펌프에서 중요한데, 이는 약물이 잘못된 양으로 투여되면 건강에 해롭기 때문이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 2 이상의 액츄에이터는 유동 채널의 2 이상의 부분에서 유동 채널의 벽 요소에 힘을 가하여, 유동 채널의 해당 부분을 폐쇄하고 일시적으로 구획 공간을 유동 채널에서 고립시키며, 센서는 유동 채널의 외측에 배치되어 구획 공간에서 액상 매체의 양을 검출한다. 본 발명의 방법에 따라서, 2 이상의 액츄에이터는 유동 채널의 두 부분을 일시적으로 폐쇄하여, 계속 펌핑될 액상 매체를 포함할 수 있는 구획 공간을 유동 채널의 폐쇄가능한 두 부분 사이에서 고립시킨다. 구획 공간 내 액상 매체의 양은 유동 채널의 외측에 배치된 센서에 의해 검출된다.
이 실시예의 제 1 변형예는, 예컨대 회전 샤프트 (로터리 펌프에서) 을 중심으로 원주 방향으로 배치되는 다수의 원통형 액츄에이터를 갖는 마이크로펌프로서, 유동 채널은 원주방향 영역에서 곡선 구간으로 되어 있다. 두 원통형 액츄에이터는 동시에 외측으로부터 힘을 가해 현재 인접하고 있는 유동 채널 부에서 유동 채널을 일시적으로 폐쇄할 수 있다. 이는 원통형 액츄에이터가 현재 위치된 곳에서 벽 요소를 압축하여, 유동 채널의 해당 부분에서 유동 채널의 단면적을 실질적으로 0까지 감소시키기 때문이다. 유동 채널에서, 원통형 액츄에이터의 힘으로 폐쇄된 각 두 유동 채널부의 사이에는 예컨대 액상 매체 또는 공기를 포함할 수 있는 구획 공간이 있다. 펌프의 샤프트가 회전하면, 원통형 액츄에이터는 유동 채널의 곡선 구조를 따라 운동하여, 액츄에이터에 의해 폐쇄된 유동 채널부 및 이들 채널부 사이에 있는 유동 채널부 내 구획 공간도 유동 채널을 따라 운동한다. 유동 채널의 외측에는, 센서에 의해 검출될 수 있는 구획 공간에서 구획 공간의 액상 약물의 양을 검출하는 1 이상의 센서가 있다.
따라서, 이러한 제 1 변형예는 원통형 액츄에이터를 갖는 로터리 펌프인 마이크로펌프를 나타내며, 원통형 액츄에이터들은 회전 샤프트 주위에 원형으로 배치되고, 유동 채널은 원통형 액츄에이터에 인접한 영역을 따라서는 곡선 구간으로 되어 있다. 이러한 로터리 펌프는 상기한 바와 같이, 한정된 작은 구획 공간을 원통형 액츄에이터로 운동시켜 요구되는 양의 액상 매체를 펌핑한다.
본 실시예의 제 2 변형예는 예컨대, 유동 채널의 벽 요소에 서로의 옆에 배치된 세 핀형 액츄에이터를 갖는 마이크로펌프이다. 두 외부 액츄에이터 (밸브 핀) 는 힘을 가해 일시적으로 유동 채널을 폐쇄할 수 있어, 두 액츄에이터에 의해 폐쇄된 유동 채널부 사이의 유동 채널부에서 구획 공간이 고립된다. 유동 채널 의 이러한 중간부분에 할당된 센서는 구획 공간 내에 포함된 액상 매체의 양을 검출한다. 예컨대 중간 액츄에이터 (펌프 핀) 가 마찬가지로 유동 채널의 중간부분을 폐쇄하거나, 유동 채널의 중간부분이 공기를 포함하고 액상 매체는 포함하지 않으면, 이 양은 또한 0 일 수 있다.
따라서, 이러한 제 2 변형예는 2 이상의 밸브 핀 및 1 이상의 펌프 핀을 포함하며, 유동 채널의 벽요소에서 서로의 옆에 배치되는 3 이상의 핀형 액츄에이터를 포함하는 마이크로펌프를 나타낸다. 연동 원리에 따라 작동하는 이 펌프는서로의 옆에 위치하며, 세 핀형 액츄에이터에 할당되는 세 유동 채널부를 순서대로 개방하고 폐쇄시켜 요구되는 양의 액상 매체를 펌프하여, 요구되는 양의 액상 매체의 양은 유동 체널에서 특정 방향으로 더 이송된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 2 이상의 다른 센서는 유동 채널의 외측에 놓여, 마이크로펌프는 유동 채널의 2 이상의 폐쇄부의 액상 매체의 양을 검출하는 2 이상의 다른 센서를 포함한다. 유동 채널 외측에 배치된 두 다른 센서는, 밸브 핀에 의해 폐쇄될 수 있는 두 유동 채널부의 액상 매체의 양을 검출한다. 이런 식으로, 유동 채널의 해당 부분에 현재 존재하는 액상 매체의 양을 검출하고, 유동 채널의 일부분을 통한 액상 매체의 운동을 추적할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로펌프의 액츄에이터는 예컨대, 피에조 액츄에이터, 바이메탈 액츄에이터, 또는 회전 샤프트 상의 편심기를 포함할 수 있다. 유동 채널의 벽 요소에 배치된 세 핀형 액츄에이터를 갖는 마이크로펌프는 예컨대, 세 피에조 액츄에이터, 세 바이메탈 액츄에이터, 또는 회전 샤프트 상의 세 편심기를 포함한다. 형상 기억 합금계 액츄에이터 또는 두 상태를 갖는 자기 펄스 스위치 또한, 본 발명의 마이크로펌프의 액츄에이터로서 사용될 수 있다. 액츄에이터는, 유동 채널의 벽 요소에 특히 힘을 가하거나 가하지 않는, 규정된 액츄에이터 효과로 온도 또는 전위와 같은 특정 파라미터의 제어된 변화로 반응하여, 유동 채널의 일부분의 단면적을 감소시킨다.
본 발명의 다른 실시예에서, 편심 축선을 중심으로 회전하는 회전 디스크가 액츄에이터로서 사용되고, 유동 채널은 회전 디스크, 또는 이 회전 디스크를 통해 작동될 수 있는 다른 디스크에 접한 영역에서 거의 원형의 구간으로 되어 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 마이크로펌프의 센서는 유동 채널의 벽 요소의 적어도 부분적인 방사선투과성인 영역쪽으로 배향되는 전자기 방사선-방출 요소, 그리고 유동 채널의 벽 요소의 적어도 부분적인 방사선투과성인 영역쪽으로 배향되는 전자기 방사선-검출 요소를 포함하며, 이 검출요소는 유동 채널을 가로지르고 벽 요소의 영역으로부터 나오는 전자기 방사선을 검출할 수 있도록 배치되어 있다. 이 센서에 의해 사용되는 측정 방법은 방사선-방출 요소가 전자기 방사선을 방출하는 유동 채널부에서 전자기 방사선의 흡수, 또는 형광의 발생을 토대로 한다. 흡수는 전자기 방사선-검출 요소가 방출된 전자기 방사선 중의 비흡수 (전달된) 부분을 측정하여 결정된다. 흡수된 부분은 채널 내부의 물질, 및 방사선이 이 물질을 통과하는 경로 (또한 벽 요소의 재료 및 방사선이 벽 요소를 통과하는 경로) 에 의존한다.
따라서, 액상 매체의 흡수 거동, 및 센서가 배치된 유동 채널부의 영역에서 유동 경로의 가능 치수를 알면, 유동 채널의 일부분에서 액상 매체의 양이 전달된 방사선의 측정된 세기, 또는 방출된 전자기 방사선에 의해 발생된 형광 방사선의 세기로부터 결정될 수 있다.
방출된 전자기 방사선은 바람직하게는 단색이며, 흡수 특성에 적합한 파장, 또는 경우에 따라서는 액상 매체의 형광 파장을 갖는다. 본 발명에 따른 마이크로펌프의 1 이상의 센서는 바람직하게는 이를 위해, 전자기 방사선을 방출하는 전자기 방사선-방출 요소를 포함하며, 상기 전자기 방사선의 파장은 액상 매체의 최대 흡수의 영역, 또는 액상 매체의 형광 파장 내에 있다. 액상 매체가 물을 포함하면, 방출된 전자기 방사선의 파장은 3 ㎛ 의 물의 최대 흡수 영역 (예컨대, 3 ㎛ ~ 15 ㎛ 파장) 에서 선택될 수 있다. 따라서, 전자기 방사선이 통과하는 유동 채널부 안에 물이 존재하면, 방출된 전자기 방사선 중 많은 부분이 흡수된다. 예컨대, 유동 채널의 일부분이 공기를 포함하면, 더 적게 흡수된다. 유동 채널의 일부분이 폐쇄되면 (유동 경로의 단면적이 실질적으로 0), 벽 요소의 재료에 의해 흡수된 부분을 제외하고는 실질적으로 방사선은 흡수되지 않는다.
그러나, 예컨대 방부제와 같이 액상 매체에 첨가되는 첨가제의 흡수 특성 또는 형광 특성 (가능하면 이 목적을 위해) 도 고려할 수 있다. 액상 매체의 첨가제의 농도는 검출될 전자기 방사선의 흡수 또는 형광을 위해 충분히 높아야 한다. 첨가제는 예컨대, 근자외선 (예컨대, 320 ㎚) 에서 최대 흡수를 가지며, 전자기 방사선-방출 요소는 이러한 파장의 영역에서 방사선을 방출할 수 있다.
본 발명에서, 벽 요소용으로 선택된 재료는 바람직하게는 가능한 작은 전자 기 방사선의 흡수를 일으키는 것이다. 본 발명에 따른 마이크로펌프가 액상 약물의 계량 투여를 위해 사용되면, 벽 요소의 재료 (예컨대, 주사 튜브) 는 생체적화성 (biocompatible) 이어야 한다. 인슐린-펌프 튜브에 대해서는, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 (EVA), 염화 폴리비닐 (PVC), 폴리우레탄 (PU), 및 폴리에틸렌 (PE) 기 중에서 선택된 1 종 이상의 재료가 본 발명에서 바람직하게 사용된다. 필요한 경우, 다른 재료로 만들어진 외부 튜브 및 내부 튜브가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 벽 요소는 적어도 부분적으로 반사성을 갖도록 형성된 벽 영역을 가질 수 있으며, 전자기 방사선-검출 요소는 전자기 방사선-방출 요소에 의해 방출되어 벽 영역에서 반사된 방사선을 검출할 수 있다. 이러한 구성으로, 전자기 방사선의 광로는 검출될 액상 매체가 들어 있는 유동 채널부의 유동 채널 검출 요소에 의해 검출되기 전에 두번 통과하게 된다.
본 발명에 따른 마이크로펌프의 다른 실시예에서, 전자기 방사선-방출 요소와 전자기 방사선-검출 요소는 벽 요소 외측에서, 유동 채널의 서로 반대 측에 배치된다. 이러한 구성으로, 방출된 전자기 방사선은 전달된 부분이 검출되기 전에 한 방향으로만 유동 채널을 통과한다.
레이저, 특히 레이저 다이오드, 포토다이오드 또는 전자 중합체로 형성된 조명 요소는 본 발명에서 전자기 방사선-방출 요소로서 사용될 수 있다. 선택된 전자기 방사선-방출 요소는, 그 형상에 의해 유동 채널의 벽 요소 (예컨대, 튜브) 에 유익하게 연결될 수 있는 것이 바람직하다. 포토다이오드, 포토트랜지스터, 다른 반도체 검출기, 또는 단순 CMOS 멀티플 검출기 유닛이 본 발명에서 전자기 방사선-검출 요소로서 사용될 수 있다. 전자기 방사선-검출 요소는 전자 회로에 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 센서는 벽 요소 외측에서 유동 채널의 일부분의 두 측에 배치된 캐패시터 플레이터를 포함하는 캐패시터를 포함한다. 센서는 또한 캐패시터의 전기 용량을 측정하기 위해 측정기를 포함한다. 이 센서로, 유동 채널의 일부분에 포함된 액상 매체의 양이 전기 용량적으로 측정될 수 있다. 캐패시터의 전기 용량은 당업자에게 익숙한 측정기로, 예컨대 튜닝된 회로의 디튜닝을 통해 측정될 수 있다. 전기 용량은 캐패시터 플레이트 사이의 재료의 조성 및 양에 의해 결정된다. 예컨대, 캐패시터 플레이트 사이의 튜브를 물로 채우는 것은 물의 유전 상수가 약 90 이므로, 캐패시터의 전기 용량이 증가된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 센서는 초음파 방출기를 포함하는 초음파 센서, 및 벽 요소 외측에서 유동 채널의 일부분의 두 측 (예컨대, 서로의 옆에 또는 서로 반대편에) 에 배치되는 초음파 수신기를 포함한다. 초음파 방출기는 유동 채널 내로 벽 요소를 통과하는 초음파 신호 (예컨대, 피에조 재료에 의해) 를 발생시킨다. 초음파 센서는 유동 채널로부터 초음파 신호를 수신하며, 신호의 강도는 특히 유동 채널에서 반사된 또는 전달된 초음파 에너지에 따라 결정된다. 이 반사된 또는 전달된 초음파 에너지는 사용된 재료, 벽 요소 재료 및 유동 채널의 일부분에 함유된 물질의 음향 임피던스 불일치에 의해 결정된다. 음향 임피던스 불일치는 유동 채널의 일부분에 포함된 액상 매체의 양을 검출할 수 있는 근거 를 제공한다.
따라서, 본 발명에 따른 마이크로펌프를 모니터링하기 위한 본 발명에 따른 특히 바람직한 방법에서, 1 이상의 센서는 유동 채널의 일부분에서 전자기 방사선의 흡수 또는 투과, 형광, 투과된 또는 전달된 음향 신호, 또는 전기 용량의 변화를 측정한다.
본 발명은 또한 액상 약물의 계량 투여를 위한 장치에 관한 것으로,
ⅰ) 본 발명에 따른 마이크로펌프,
ⅱ) 액상 약물의 저장기, 및
ⅲ) 주사 바늘부를 포함하며,
저장기는 유동 채널에 의해 주사 바늘부에 연결된다.
이러한 장치는 예컨대, 바람직하게는 교체가능하거나 리필가능한 인슐린 저장기를 갖는 인슐린 펌프이다. 액상 약물은 저장기로부터 유동 채널을 통해 본 발명에 따른 장치의 마이크로펌프에 의해 주사 바늘부로 펌프되며, 그 후 주사 바늘을 통해 환자에게 계량된 복용량으로 투여된다. 펌핑된 액상 약물의 양 및 마이크로펌프의 기능 적절성은 마이크로펌프에 포함된 센서에 의해 처리 중에 모니터링된다.
액상 약물의 계량 투여를 위한 본 발명에 따른 장치는 바람직하게는, 마이크로펌프를 제어하는 제어 유닛을 포함한다. 제어 유닛은 예컨대, 공통 하우징 안에서 마이크로펌프의 바로 옆에 위치되거나, 또는 마이크로펌프로부터 떨어져 위치될 수 있다. 예컨대, 제어 유닛은 환자가 벨트에 부착할 수 있는 제 1 하우 징 안에 위치될 수 있고, 마이크로펌프는 주사 바늘부 가까이 위치될 수 있다. 제어 유닛 및 마이크로펌프 사이의 연통은 무선으로 또는 연결 신호 리드를 통해 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 장치에서, 마이크로펌프는 저장기와 동일한 하우징에, 주사 바늘부와 동일한 하우징에, 또는 저장기와 주사 바늘부 사이에서 유동 채널의 벽요소 외측에 별도로 위치될 수 있다.
마이크로펌프를 주사 바늘부 가까이 위치시키면 (제어 유닛의 위치에 상관없이), 마이크로펌프에 의해 펌핑된 액상 약물의 양을 센서로 모니터링하는 것이 주사 위치 가까이에서 이루어지며, 따라서 요구된 양이 투여되었는 지를 확인하는 모니터링이 신뢰성이 높게 이루어지는 이점이 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 1 이상의 센서에 의해 유동 채널의 일부분에서 검출된 액상 매체의 양이 예상 양에서 소정의 차 이상으로 벗어나는 경우 마이크로펌프의 제어 유닛이 반응을 시작하며, 이 반응은 마이크로펌프의 정지, 시각 경고 신호의 발생, 촉각 경고 신호의 발생, 청각 경고 신호의 발생, 그리고 원격 수신기에 수신된 경고 신호의 발생을 야기하는 신호의 발생 중에서 선택된 1 이상의 반응이다.
시각 경고 신호는 예컨대, 경고 섬광 또는 디스플레이 (제어 유닛에 있을 수 있음) 상에서 문제를 나타내는 텍스트 일 수 있다. 촉각 경고 신호는 예컨대, 환자의 몸에 소지 되는 휴대용 장치 (가능하게는 제어 유닛) 의 진동일 수 있다. 청각 경고 신호는 예컨대, 제어 유닛에 의해 발생되는 경고음일 수 있다. 제 어 유닛은 또한 원격 수신기에 신호를 보낼 수 있으며, 이 수신기에서 신호가 시각, 촉각, 및/또는 청각 경고 신호의 발생을 유발하게 된다. 원격 수신기는 예컨대, 환자 또는 다른 사람의 주목을 위한 경고 신호를 발생시키기 위해 제공될 수 있는 손목 시계 또는 휴대폰이 일 수 있다. 제어 유닛 및 수신기 사이의 연통은 신호 리드를 통해 또는 무선으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 유동 채널의 벽 요소는 마이크로펌프에 분리가능하게 장착된다. 이는 벽 요소 (예컨대 튜브) 가, 요구되는 경우 (필요하다면, 텅 빈 액상-매체 저장기 및/또는 사용된 주사 바늘로) 폐기될 수 있는 일회용 부품 (throw-away single-use part) 으로서 제공될 수 있으며, 마이크로펌프가 재사용될 수 있는 이점을 준다.
본 발명은 또한 인슐린 또는 진통제를 펌핑하기 위한 본 발명에 따른 마이크로펌프의 용도, 펌핑된 액상 매체의 양을 모니터링하기 위한 본 발명에 따른 마이크로펌프에 사용되는 1 이상의 센서의 용도, 및/또는 막힘을 검출하기 위해 본 발명에 따른 마이크로펌프에 사용되는 1 이상의 센서의 용도에 관한 것이다.
막힘은 예컨대, 마이크로펌프의 액츄에이터가 유동 채널의 일부분을 폐쇄하거나, 특정한 시간에 적어도 그 단면적을 감소시키는 경우 검출될 수 있지만, 유동 채널의 일부분에 위치된 센서는 유동 채널의 일부분의 액상 매체의 양의 감소를 검출하지 못하거나 또는 액상 매체의 너무 작은 감소를 검출한다. 이는 유동 채널의 막힘을 나타낸다.
본 발명은 첨부된 도면에 의해 더 상세히 설명된다.
도 1a ~ 도 1d 는 본 발명에 따른 마이크로펌프의 핀형 액츄에이터의 운동 순서를 나타내고 있다.
마이크로펌프는 세 핀형 액츄에이터 (1), 두 밸브 핀 (2), 및 펌프 핀 (3) 을 갖는다. 세 액츄에이터 (1) 는 유동 채널 (5) 의 벽 요소의 외측에 서로의 옆에 배치된다. 벽 요소 (4) 는 (적어도 액츄에이터가 옆면에 있는 세 유동 채널부의 영역에서) 탄성이므로, 액츄에이터는 유동 채널의 해당 부분의 벽 요소에 힘을 가하여 유동 채널 (5) 의 단면적 (Q) 을 감소시킬 수 있다. 본 발명에 따른 마이크로펌프는 또한 세 센서 (6, 7, 8) 를 가지며, 이 센서 각각은 핀형 액츄에이터 (1) 의 옆에서 유동 채널부에 제공된다. 센서 (6, 7, 8) 는 유동 채널의 해당 부분에서 액상 매체의 양을 측정하기 위해 사용된다. 센서 (6, 7, 8) 는 신호 리드 (9) 를 통해, 해당 센서 (6, 7, 8) 에 의해 측정된 신호를 평가하는 평가 유닛 (10) 에 연결된다.
구획 공간을 펌핑시키기 위해 (도면의 오른쪽에서 왼쪽으로), 본 발명에 따른 마이크로펌프는 도 1a ~ 도 1d 에 도시된 일련의 운동을 하게 된다. 도 1a 에서, 세 핀형 액츄에이터 (1) 는 모두 유동 채널 (5) 의 벽 요소 (4) 에 힘을 가하며, 그 결과 유동 채널 (5) 의 단면적 (Q) 이 액츄에이터 (1) 에 할당된 세 유동 채널부 모두에서 감소되어, 바람직하게는 이 유동 채널부가 폐쇄된다. 따라서, 센서 (6, 7, 8) 는 해당 유동 채널부에서 액상 매체를 검출하지 못하거나 또는 소량의 액상 매체만을 검출한다.
도 1b 에서, 제 1 밸브 핀 (2) 및 펌프 핀 (3) 은 벽 요소 (4) 에 더 이상 힘을 가하지 않으며, 그 결과 해당 유동 채널부 (11, 12) 에서 유동 채널 (5) 이 개방되어 원래의 단면적 (Q) 을 갖게 된다. 액상 매체는 이제 두 유동 채널부 (11, 12) 로 들어간다. 제 2 밸브 핀 (2) 은 제 3 유동 채널부 (13) 의 벽 요소 (4) 에 힘을 계속 가하고, 이 유동 채널부 (13) 에서 유동 채널 (5) 을 폐쇄한다. 따라서, 처음의 두 센서 (6 및 7) 는 처음의 두 유동 채널부 (11, 12) 에 존재하는 액상 매체의 양을 검출하고, 제 3 센서 (8) 는 제 3 유동 채널부 (13) 에서 액상 매체를 검출하지 못하거나 또는 소량의 액상 매체만 검출한다.
도 1c 에서, 두 밸브 핀 (2) 은 벽 요소 (4) 에 힘을 가하여, 유동 채널 (5) 이 제 1 유동 채널부 (11) 및 제 3 유동 채널부 (13) 에서 적어도 크게 폐쇄된다. 펌프 핀 (3) 은 벽 요소 (4) 에 힘을 계속 가하지 않는다. 구획 공간 (14) 은 두 폐쇄된 유동 채널부 (11, 13) 에 의해 제 2 유동 채널부 (12) 에서 고립된다. 제 2 센서 (7) 는 구획 공간 (14) 에 있는 액상 매체의 양을 검출한다. 이 양은 무엇보다도 제 2 유동 채널부 (12) 의 치수에 따른다. 벽 요소 (4) 로서 바람직하게 사용되는 튜브는 예컨대, 0.1 ~ 0.3 ㎜ 의 내경을 가질 수 있다. 제 2 유동 채널부 (12) 및 그에 따른 구획 공간 (14) 이 1 ~ 3 ㎜ 의 길이를 가지면, 마이크로펌프에 의해 펌핑될 구획 공간 (14) 의 부피는 약 10 ~ 200 nl 이다. 제 1 및 제 3 센서 (6, 8) 는 제 1 및 제 3 유동 채널부 (11, 13) 에서 액상 매체를 검출하지 못하거나 또는 소량을 검출한다.
도 1d 에서, 제 2 밸브 핀 (2) 은 벽 요소 (4) 에 힘을 가하지 않으며, 제 3 유동 채널부 (13) 는 개방된다. 제 1 유동 채널부 (11) 는 제 1 밸브 핀 (2) 의 작용에 의해 폐쇄된 채로 남아있다. 펌프 핀 (3) 은 벽 요소 (4) 에 힘을 가해 제 2 유동 채널부 (12) 를 폐쇄하여, 액상 매체를 (구획 공간 (14) 로부터) 제 3 유동 채널부 (13) 및 그 다음의 유동 채널 (5) 로 변위시킨다. 제 1 및 제 2 센서 (6, 7) 는 제 1 및 제 2 유동 채널부 (11, 12) 에서 액상 매체를 검출하지 못하거나 또는 소량을 검출한다. 제 3 센서 (8) 는 제 3 유동 채널부 (13) 에 있는 액상 매체의 양을 검출한다.
그 후, 도 1a 에 도시된 바와 같이, 운동 과정이 다시 시작된다. 세 유동 채널부 (11, 12, 13) 를 통해 전달된 액상 매체는 세 센서 (6, 7, 8) 에 의해 신뢰성 있게 모니터링 될 수 있다.
도 2 는 원통형 액츄에이터를 갖는 본 발명에 따른 마이크로펌프의 개략도이다.
마이크로펌프는 회전 샤프트 (16) 주위에 원형으로 배치된 다섯 원통형 액츄에이터 (15) 를 갖는다. 벽 요소 (4) 를 갖는 유동 채널 (5) 은 하우징 (17) 의 반원형 홈을 따라서는 곡선 구간으로 되어 있다. 적어도 곡선 영역에서, 벽 요소 (4) 는 탄성 재료로 만들어지고, 원통형 액츄에이터 (1) 에 의해 하우징에 대해 압축될 수 있으므로, 내부 단면적은 사실상 0까지 감소될 수 있다. 벽 요소 (4) 의 외측에서, 다섯 유동 채널부 상에는 센서 (18) 가 있으며, 이 센서는 신호 리드 (9) 를 통해 평가 유닛 (10) 에 연결된다. 서로의 옆에 위치된 두 원통형 액츄에이터 (15) 모두가 벽 요소 (4) 에 힘을 가하여 유동 채널 (5) 을 동시에 폐쇄하면, 부피 세스먼트 (14) 가 고립된다. 회전 샤프트 (16) 가 회전하면, 원 통형 액츄에이터 (15) 는 샤프트 (16) 주위를 회전하여, 곡선 유동 채널을 따라 운동되며, 그 결과 두 액츄에이터 (15) 사이에서 고립된 구획 공간 (14) 이 유동 채널 (5) 에서 더 운송된다. 로터리 펌프의 펌프 작용은 이러한 원리에 따른다. 센서는 인접한 유동 채널부 내의 액상 매체의 양을 검출한다. 샤프트 (16) 의 회전과 이에 따른 원통형 액츄에이터 (15) 의 운동에 의해, 각 센서 (18) 에서 검출된 액상 매체의 양은 주기적으로 증가했다 다시 감소하게 된다. 펌프의 작동 이상 또는 막힘시, 펌프는 검출되는 이상 신호를 발생시킨다.
도 3 은 디스크형 액츄에이터를 갖는 본 발명에 따른 마이크로펌프의 개략도이다.
본 발명의 실시예에서, 제 1 회전 디스크 (40) 가 액츄에이터로서 사용된다. 튜브 (41) 는 유동 채널 (5) 을 포함하는 벽 요소 (4) 로서 사용된다. 하우징 (42) 내에서 제 1 디스크 (40) 에 인접한 영역에 제 2 디스크 (50) 가 있으며, 거의 원형 구간으로 형성되는 유동 채널 (5) 이 상기 제 2 디스크 (50) 에 인접해 있다. 디스크 (40) 는 편심 축선 (43) 을 중심으로 회전하여, 액상 매체를 펌핑시킨다. 제 1 디스크 (40) 에는 롤러 (44) 가 있으며, 축선 (43) 을 중심으로 한 제 1 디스크 (40) 의 회전시 상기 롤러는 원형 경로를 따르면서 제 2 디스크 (50) 에 대해 가압되고, 제 2 디스크는 원형 경로를 따르면서 유동 채널 (5) 의 벽 요소 (45) (원형 구간을 가짐) 에 대해 가압되며, 이리하여 원형 구간을 갖는 탄성 벽 요소 (45) 의 단면적은 원형 경로를 따라 감소되어, 이를 액상 매체가 펌핑된다. 제 1 디스크 (40) 를 구동하기 위해, 하우징 (42) 은 바람직하게는 표준 기어를 갖는 마이크로모터 또는 스핀들을 갖는 마이크로모터 (도시되지 않음) 를 포함한다. 또한 하우징 (42) 안에는 센서 (46) 가 벽 요소 (45) 외부에서, 유동 채널부 (47) 상에 제공되어 있으며, 이 센서는 유동 채널부 (47) 내의 액상 매체의 양을 검출할 수 있다. 편심의 기계적 원리에 의해, 신뢰성이 높은 마이크로펌프가 얻어진다. 자유롭고, 비제어적인 액상 매체의 유동은 불가능하다. 편심 축선 (43) 을 중심으로 운동하는 제 1 디스크 (40) 및 그에 따른 연속 펌핑에 의해, 펌핑은 실질적으로 제 1 디스크 (40) 의 위치 (회전 위치) 의 영향을 받지 않는다. 따라서, 이러한 편심 펌프 (48) 에서, 센서 (46) 에 의한 모니터링은 양질의 펌프 성능을 보장한다. 그러나, 여러 개의 센서를 사용한 모니터링도 가능하다. 편심 펌프 (48) (예컨대, 스핀들 드라이브를 갖음) 는 아주 작게 만들어질 수 있기 때문에, 예컨대 액상 약물의 계량 투여를 위한 장치의 주사 바늘부 (37) 를 갖는 하우징 내에 쉽게 형성하기 위해 아주 작게 만들어질 수 있으며, 이때 작용 환자에 대한 주사 바늘 (37) 의 편안함에 어떠한 부작용도 없고, 또한 전체 신뢰성도 동시에 증가된다.
도 4 는 본 발명에 따른 마이크로펌프에서 전자기 방사선의 흡수 또는 형광을 측정하기 위한 제 1 센서의 측정 원리의 개략도이다.
유동 채널 (5) 의 벽 요소 (4) 에는 액츄에이터 (19) (예컨대, 핀 또는 편심기) 및 그 반대쪽의 블록 (20) 이 있다. 액츄에이터 (19) 는 표시된 운동 방향 (21) 으로 운동될 수 있으므로, 유동 채널 (5) 의 단면적을 변화시키기 위해 벽 요소 (4) 에 힘을 가할 수 있다. 센서 (22) 는 전자기 방사선-방출 요소 (23) (예컨대 LED) 및, 반대편에서 벽 요소 (4) 의 옆에 위치하는 전자기 방사선-검출 요소 (24) (예컨대, 포토다이오드 또는 포토다이오드에 연결된 광안내부의 단부) 를 포함한다. 필요하면, 검출 요소 (24) 는 예컨대, 형광 측정을 위해 또는 자연 배경 방사를 줄이기 위해 필터 요소 (도시되지 않음) 를 포함한다. 방출 요소 (23) 는 벽 요소 (4) 쪽으로 배향되어, 방출된 전자기 방사선 (25) 은 일 측의 벽 요소 (4), 유동 채널 (5), 및 타 측에서 벽 요소 (4) 를 통과한다. 방출된 전자기 방사선 (25) 은 유동 채널 (5) 안에 있는 액상 매체의 양에 따라 유동 채널 (5) 에서 흡수되거나 형광을 일으킨다. 방사선 중 흡수되지 않거나 형광을 일으키는 잔여 부분은 벽 요소 (4) 로부터 빠져나오고 (투과된 전자기 방사선 (26)), 검출 요소 (24) 에 의해 검출되어, 평가 유닛에 의해 평가될 수 있다.
도 5 는 본 발명에 따른 마이크로펌프에서 전자기 방사선의 흡수 또는 형광, 또는 초음파의 반사를 측정하기 위한 제 2 센서의 개략도이다.
유동 채널 (5) 의 벽 요소 (4) 에는 액츄에이터 (19) 가 있고, 및 그 반대편에는 블록 (20) 이 있다. 액츄에이터 (19) (예컨대, 핀, 롤러, 또는 편심기) 는 표시된 운동 방향 (21) 으로 운동될 수 있으므로, 벽 요소 (4) 에 힘을 가하여 유동 채널 (5) 의 단면적을 변화시킬 수 있다.
제 1 실시예에서, 센서 (22) 는 전자기 형광방출 요소 (23) (예컨대 LED) 및, 그 옆에서 벽 요소 (4) 에 위치하는 전자기 형광검출 요소 (24) (예컨대, 필요한 경우, 예컨대, 필터를 갖는 광섬유 광안내부 또는 포토다이오드) 를 포함한다. 벽 요소 (4) 는 (적어도 부분적으로) 반사선인 벽 영역 (27) (예컨대, 광반사 층) 을 갖는다. 방출 요소 (23) 에 의해 방출된 전자기 방사선 (도시되지 않음) 이 벽 요소 (4) 및 유동 채널 (5) 을 통과하고, 반사벽 영역 (27) 을 때리며, 일부 방사선은 이 영역에서 반사되어 검출 요소 (24) 로 가게 된다. 전자기 방사선은 유동 채널 (5) 안에 함유된 액상 매체의 양에 따라 유동 채널 (5) 에서 흡수되거나 형광을 일으킨다. 방사선 중 흡수되지 않았거나 형광을 일으키는 잔여 부분은 벽 요소 (4) 로부터 빠져나오고, 검출 요소 (24) 에 의해 검출되어, 평가 유닛에 의해 평가될 수 있다.
제 2 실시예에서, 센서 (22) 는 초음파 방출기 (23) (예컨대 피에조전기 요소를 토대로 함) 및, 그 옆에서 벽 요소 (4) 에 위치하는 초음파 수신기 (24) 를 포함한다. 적어도 도시된 유동 채널부에 인접한 영역에서, 벽 요소 (4) 는 특정 음향 임피던스를 갖는 재료를 포함하며, 이 재료는 액상 매체의 음향 임피던스와 관련하여 선택된다. 초음파 방출기 (23) 에 의해 방출된 초음파는 벽 요소 (4) 및 유동 채널 (5) 을 통과하고, 유동 채널 (5) 내에 포함된 물질과 벽 요소 재료 사이의 음향 임피던스의 불일치에 의해 초음파 수신기 (24) 를 향해 반사된다. 초음파 중 반사된 부분은 벽 요소 (4) 로부터 나오며, 초음파 수신기 (24) 에 의해 검출되고, 평가 유닛에 의해 평가되어 유동 채널부 내의 액상 매체의 양을 결정할 수 있다.
도 6 은 본 발명에 따른 마이크로펌프에서 전기용량 측정 또는 초음파 측정을 위한 센서의 개략도이다.
유동 채널 (5) 의 벽 요소 (4) 에는 액츄에이터 (19) 가 있으며, 그 반대편 에는 블록 (20) 이 있다. 액츄에이터 (19) 는 표시된 운동 방향 (21) 으로 운동될 수 있으며, 벽 요소 (4) 에 힘을 가하여 유동 채널 (5) 의 단면적을 변화시킬 수 있다.
제 1 실시예에서, 센서 (22) 는 벽 요소 (4) 의 외측에서, 유동 채널 (5) 의 일부분의 양 측에 배치된 캐패시터 플레이트 (29) 를 포함하는 캐패시터 (28) 를 포함한다. 캐패시터 (28) 의 전기 용량은 무엇보다도 캐패시터 플레이트 (29) 사이에서 유동 채널 (5) 안에 포함된 액상 매체의 양에 따라 결정된다. 측정기 (도시되지 않음) 는 양을 결정하기 위해 캐패시터 (28) 의 전기 용량을 측정한다.
제 2 실시예에서, 센서 (22) 는 벽 요소 (4) 의 외측에서 유동 채널 (5) 의 일부분의 양 측에 배치된 초음파 방출기 (29), 및 초음파 수신기 (29) 를 포함한다. 초음파 중에서 유동 채널 (5) 을 통해 초음파 방출기 (29) 에서 초음파 수신기 (29) 로 전달되는 부분은 무엇보다도 초음파 방출기 (29) 와 초음파 수신기 (29) 사이에서 유동 채널 (5) 안에 포함된 액상 매체의 양에 의존한다.
도 7 은 액상 약물의 계량 투여를 위한 본 발명에 따른 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 장치는 제 1 하우징 (30) 안에서 유지되며, 액상 약물 (32) 을 담고 있는 저장기 (31) 를 포함한다. 예컨대, 이 저장기는 비워지면 접힐 수 있는 블리스터 팩으로 형성된 인슐린 용기이다. 제 1 하우징 (30) 에는 베터리 (34) 를 갖는 제어 유닛 (33) 도 있다. 사용자는 예컨대, 수동 조작 요소 (도시되지 않음) 을 통해서, 또는 전체적으로나 부분적으로 원격 조작 요소 (도시되지 않음) 를 통해 제어 유닛 (33) 에 요구사항을 전달할 수 있다. 연결 튜브 (35) 가 저장기 (31) 에 연결된다. 연결 튜브 (35) 는 저장기 (31) 로부터 제 2 하우징 (36) 에 액상 약물 (32) 을 전달한다. 전기를 공급하고 신호를 전달하는 리드 (39) 가 연결 튜브 (35) 를 따라 존재하며, 이러한 리드는 제어 유닛 (33) 에 연결된다. 제 2 하우징 (36) 에는, 벽 요소 (4) 의 유동 채널 (5) 을 통해 연결 튜브 (35) 와 저장기 (31) 에 연결된 주사 바늘부 (37) 가 있다. 주사 바늘부 (37) 는 주사 바늘 (49) 을 포함하는데, 필요에 따라 이 주사 바늘은 제 2 하우징 (36) 에서 "플로트 (float)" 할 수 있어, 환자측의 운동, 및 그에 따른 주사 바늘 (49) 과 하우징 (36) 의 상대 운동은 통증을 일으키지 않는다. 제 2 하우징 (36) 에는 또한 본 발명에 따른 마이크로펌프 (38) 가 있으며, 이는 유동 채널의 벽 요소 (4) 에 작용하며, 액상 약물 (32) 을 펌핑한다. 마이크로펌프 (38) 에는 리드 (39) 를 통해 전력 및 제어 신호를 제공받으며, 마이크로펌프 (38) 에 포함된 센서 (도시되지 않음) 의 측정 신호를 제어 유닛 (33) 에 보낸다. 유동 채널 (5) 의 벽 요소 (4) 는 바람직하게는 마이크로 펌프 내에 또는 펌프 상에 분리가능하게 장착되므로, 마이크로펌프는 유동 채널 (5) 없이 제 2 하우징 (36) 으로부터 제거할 수 있고, 본 발명에 따른 장치의 나머지를 폐기될 수 있다. 마이크로펌프는 액상 약물 (32) 의 계량 투여를 위한 본 발명에 따른 새로운 장치를 얻기 위해, 예컨대 마이크로펌프 상에/내에 유동 채널 (5) 의 새로운 벽 요소 (4) 를 고정시켜 재사용될 수 있다.
본 발명의 구성에 따라서, 종래 기술의 단점을 극복할 수 있으며, 특히 마이크로펌프에 의해 전달된 액체의 양이 모니터링 되도록 하고, 더 신뢰성 있게 작동하는 연동 마이크로펌프를 제공할 수 있다.

Claims (22)

  1. a) 벽 요소 (4) 를 가지며, 이 벽 요소 (4) 에 힘이 가해지면 적어도 일부분의 단면적이 변할 수 있는 1 이상의 유동 채널 (5), 그리고
    b) 유동 채널의 일부분 (11, 12, 13) 에서 유동 채널 (5) 의 벽 요소 (4) 에 힘을 가하여 유동 채널의 일부분 (11, 12, 13) 의 단면적을 감소시킬 수 있도록 배치된 1 이상의 액츄에이터 (1, 15, 19) 를 포함하며,
    유동 채널의 일부분 (11, 12, 13) 에서 액상 매체의 양을 검출하기 위한 1 이상의 센서 (6, 7, 8, 18, 22) 가 유동 채널 (5) 의 외측에 위치되는 것을 특징으로 하는 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프.
  2. 제 1 항에 있어서, 2 이상의 액츄에이터는 유동 채널의 2 이상의 부분에서 유동 채널 (5) 의 벽 요소 (4) 에 힘을 가하여 유동 채널의 해당 부분을 일시적으로 폐쇄하고 구획 공간 (14) 을 유동 채널 (5) 에서 고립시키며, 센서 (6, 7, 8, 18, 22) 는 유동 채널 (5) 의 외측에 배치되어 구획 공간 (14) 내의 액상 매체의 양을 검출하는 것을 특징으로 하는 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프.
  3. 제 2 항에 있어서, 2 이상의 다른 센서 (6, 7, 8, 18, 22) 가 유동 채널 (5) 의 외측에 배치되어 유동 채널의 2 이상의 폐쇄가능한 일부분에서 액상 매체의 양을 검출하는 것을 특징으로 하는 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 3 이상의 핀형 액츄에이터 (1) 가 유동 채널 (5) 의 외측에서 서로의 옆에 배치되며, 2 이상의 밸브 핀 (2) 및 1 이상의 펌프 핀 (3) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 마이크로펌프는 원통형 액츄에이터 (15) 를 갖는 로터리 펌프이며, 이 원통형 액츄에이터 (15) 는 회전 샤프트 (16) 주위에 원형으로 배치되며, 유동 채널 (5) 은 원통형 액츄에이터 (15) 에 인접한 영역을 따라서는 곡선 구간으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 편심 축선 (43) 을 중심으로 회전하는 회전 디스크 (40) 가 액츄에이터로서 사용되며, 유동 채널 (5) 은 회전 디스크 (40), 또는 이 회전 디스크 (40) 를 통해 작동될 수 있는 다른 디스크 (50) 에 인접한 영역에서 거의 원형인 구간으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 센서 (6, 7, 8, 18, 22) 는 유동 채널 (5) 의 벽 요소 (4) 의 적어도 부분적으로 방사선투과성인 영역쪽으로 배향되는 전자기 방사선-방출 요소 (23) 를 포함하며, 센서 (6, 7, 8, 18, 22) 는 또한 유동 채널 (5) 의 벽 요소 (4) 의 적어도 부분적으로 방사선투과성인 영역쪽으로 배향되는 전자기 방사선-검출 요소 (24) 를 포함하며, 이 검출 요소는 유동 채널 (5) 를 가로질러서, 벽 요소 (4) 의 상기 영역으로부터 나오는 전자기 방사선을 검출할 수 있도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프.
  8. 제 7 항에 있어서, 벽 요소 (4) 는 적어도 부분적으로 반사성을 갖도록 형성된 벽 영역 (27) 을 가지며, 전자기 방사선-검출 요소 (24) 는 전자기 방사선-방출 요소 (23) 에 의해 방출되어 벽 영역 (27) 에서 반사되는 방사선을 검출할 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 센서 (6, 7, 8, 18, 22) 는 벽 요소 (4) 의 외측에서 유동 채널 (5) 의 일부분의 양 측에 배치되는 캐패시터 플레이트 (29) 를 포함하는 캐패시터 (28) 를 포함하며, 센서 (6, 7, 8, 18, 22) 는 캐패시터 (28) 의 전기 용량을 측정하기 위한 측정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 센서 (6, 7, 8, 18, 22) 는 벽 요소 (4) 외측에서 유동 채널 (5) 의 일부분의 양측에 배치된 초음파 방출기 및 초음파 수신기를 갖는 초음파 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프.
  11. ⅰ) 제 1 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로펌프 (38),
    ⅱ) 액상 약물 (32) 의 저장기 (31), 및
    ⅲ) 주사 바늘부 (37) 를 포함하며,
    저장기 (31) 는 유동 채널 (5) 에 의해 주사 바늘부 (37) 에 연결되는, 액상 약물 (32) 의 계량 투여 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 유동 채널 (5) 의 벽 요소 (4) 는 마이크로펌프 (38) 에 분리가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 액상 약물의 계량 투여 장치.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 마이크로펌프 (38) 는 저장기 (31) 와 동일한 하우징에, 주사 바늘부 (37) 와 동일한 하우징에, 또는 저장기 (31) 와 주사 바늘부 (37) 사이에서 유동 채널 (5) 의 벽 요소 (4) 외측에 별도로 배치되는 것을 특징으로 하는 액상 약물의 계량 투여 장치.
  14. 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프를 모니터링하는 방법으로서, 상기 마이크로펌프는,
    A) 벽 요소 (4) 를 가지며, 이 벽 요소 (4) 에 힘이 가해지면 적어도 일부분 의 단면적이 변할 수 있는 1 이상의 유동 채널 (5), 그리고
    B) 유동 채널의 일부분 (11, 12, 13) 에서 유동 채널 (5) 의 벽 요소 (4) 에 힘을 가하여 유동 채널의 일부분 (11, 12, 13) 의 단면적을 감소시킬 수 있도록 배치된 1 이상의 액츄에이터 (1, 15, 19) 를 포함하며,
    유동 채널 외측에 위치되는 1 이상의 센서가 유동 채널의 상기 일부분에서 액상 매체의 양을 검출하는 것을 특징으로 하는 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프를 모니터링하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 2 이상의 액츄에이터는 유동 채널의 두 부분을 일시적으로 폐쇄하여, 계속 펌핑될 액상 매체를 포함할 수 있는 구획 공간을 유동 채널의 두 폐쇄가능한 부분 사이에서 고립시키고, 유동 채널의 벽 요소 외측에 배치되는 센서는 구획 공간 내의 액상 매체의 양을 검출하는 것을 특징으로 하는 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프를 모니터링하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 유동 채널의 벽 요소 외측에 배치되는 두 다른 센서는 유동 채널의 폐쇄가능한 두 부분에서 액상 매체의 양을 검출하는 것을 특징으로 하는 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프를 모니터링하는 방법.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 1 이상의 센서는 유동 채널의 일부분에서 전자기 방사선의 흡수, 형광, 또는 전기 용량의 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프를 모니터링하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 1 이상의 센서는 전자기 방사선을 방출하는 전자기 방사선-방출 요소를 포함하며, 상기 전자기 방사선의 파장은 액상 매체의 최대 흡수 영역 또는 액상 매체의 형광 파장 내에 있는 것을 특징으로 하는 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프를 모니터링하는 방법.
  19. 제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 1 이상의 센서에 의해 유동 채널의 일부분에서 검출된 액상 매체의 양이 예상 양에서 소정의 차 이상으로 벗어나는 경우 마이크로펌프의 제어 유닛이 반응을 시작하며, 이 반응은 다음 중에서 선택된 1 이상의 반응인 것을 특징으로 하는 액상 매체의 연동 펌핑용 마이크로펌프를 모니터링하는 방법.
    · 마이크로펌프의 정지,
    · 시각 경고 신호의 발생,
    · 촉각 경고 신호의 발생,
    · 청각 경고 신호의 발생, 그리고
    · 원격 수신기에 수신되어 경고 신호의 발생을 야기하는 신호의 발생
  20. 인슐린 또는 진통제를 펌핑하는데 사용되는 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로펌프의 용도.
  21. 펌핑된 액상 매체의 양을 모니터링하기 위해 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로펌프에 사용되는 1 이상의 센서의 용도.
  22. 막힘을 검출하기 위해 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로펌프에 사용되는 1 이상의 센서의 용도.
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