KR20090091132A - 일회용 안약 주입 장치 - Google Patents

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KR20090091132A
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disposable
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plunger
disposable infusion
interface
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KR20097010055A
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부르노 닥쿠에이
세사리오 도스 산토스
제임스 제이. 포스터
로버트 제이. 주니어 산체즈
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알콘 리서치, 리미티드
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Abstract

본원발명의 일회용 주입 장치는 투약 챔버 하우징(405), 플런저(415), 바늘(210), 그리고 온도 제어 장치(450)를 가진다. 투약 챔버 하우징은 내부 표면 및 외부 표면을 가진다. 내부 표면은 소정 양의 물질을 수용하기 위해 투약 챔버를 부분적으로 한정한다. 플런저는 투약 챔버 하우징의 내부 표면과 맞물리며, 상기 투약 챔버 하우징 내에서 슬라이딩 가능하며, 상기 투약 챔버 하우징의 내부 표면에 유체 소통에 있어 밀봉된다. 상기 플런저는 플런저 인터페이스를 가진다. 바늘은 상기 투약 챔버에 유체 소통 방식으로 결합한다. 온도 제어 장치는 상기 투약 챔버 하우징을 적어도 부분적으로 둘러싸서, 상기 투약 챔버 내의 물질의 온도를 변경시킨다. 상기 물질은 상기 물질의 온도가 변경된 이후에 주입된다.
주사기, 일회용, 안과

Description

일회용 안약 주입 장치 {DISPOSABLE OPHTHALMIC INJECTION DEVICE}
관련 출원
본원발명은 2006년 10월 16일에 출원된 미국 특허 출원 11/581,629, 2006년 10월 16일에 출원된 미국 특허 출원 11/581,630, 2006년 10월 16일에 출원된 미국 특허 출원 11/581,591, 2006년 5월 17일에 출원된 미국 특허출원 11/453,906호의 부분 계속 출원이다.
본원발명은 일회용 의학 기구에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 향상된 플런저 링크(plunger linkage) 및 시일(seal)을 포함하는 일회용 팁(tip)을 구비하는 2벌(two-piece) 안약 투입 장치에 관한 것이다.
눈의 배면 부분의 몇 가지 병 및 상태는 시력을 위협한다. 몇 가지 예로는, 연령 관련 황반부 변성(age related macular degeneration; ARMD), 맥락막 신생혈관(choroidal neovascularization; CNV), 망막증(예를 들어, 당뇨망막병증(diabetic retinopathy), 유리체망막병증(vitreoretinopathy), 망막염(예를 들어, 거대세포바이러스 (cytomegalovirus; CMV) 망막염), 포도막염(uveitis), 황반부종(macular edema), 녹내장, 그리고 신경장해(neuropathies)가 있다.
이와 같은 질병 및 기타의 질병은 눈에 약품을 주입함으로써 치료될 수 있다. 이러한 주입은 종래의 주사기 및 바늘을 사용하여 통상적으로 수동으로 이루어진다. 도 1은 눈에 약품을 주입하는데 사용되는 종래 기술의 주사기의 사시도를 도시한다. 도 1에서, 주사기는 바늘(105), 루어 허브(luer hub)(110), 챔버(115), 플런저(120), 플런저 샤프트(125), 엄지 지지부(130)를 포함한다. 일반적으로 알려진 바와 같이, 주입될 약품은 챔버(115) 내에 위치한다. 엄지 지지부(130)를 누르면 플런저(120)가 바늘(105)을 통해 약품을 분사하게 된다.
이러한 주사기를 사용하는데 있어서, 외과의사는 (간호사의 도움을 받거나 또는 간호사의 도움없이) 바늘로 눈의 조직을 찌르고, 주사기를 안정되게 유지하며, 주사기 플런저를 작동시켜서 눈 안으로 약물을 주입한다. 주사기 상의 버니어(vernier)가 작은 주입 용적에 비해 정확하지 않으므로, 주입된 용적은 보통 정밀한 방식으로 제어되지 않는다. 유체 유동 속도도 제어되지 않는다. 또한, 버니어의 판독에 있어서도 패럴랙스(parallax) 오차의 영향을 받는다. "불안정한(unsteady)" 주입으로 인하여 조직 손상이 일어날 수 있다. 바늘이 눈으로부터 제거될 때에 약물의 역류가 발생할 수도 있다.
작은 양의 액체를 전달하는 것을 제어하기 위한 노력이 있어왔다. 상업적으로 이용가능한 유체 분배기는 Rhode Island, Providence의 EFD Inc. 로부터 구입할 수 있는 ULTRATM 정변위 분배기(positive displacement dispenser)이다. ULTRA 분배기는 일반적으로 작은 용적의 공업용 접착제를 분배하는데 사용된다. 이는 종래 의 주사기 및 주문제작된 분배 팁(dispensing tip)을 이용한다. 주사기 플런저는 전기 스테퍼 모터 및 작동 유체를 사용하여 작동한다. Ohio, Cleveland의 Paker Hannifin Corporation 은 California, San Diego 의 Aurora Instruments LLC 에서 제조한 약품 발견 용도(drug discovery applications)를 위한 작은 용적의 액체 분배기를 배급한다. Parker/Aurora 분배기는 압전 분배 메커니즘을 이용한다. Switzerland 의 Ypsomed, Inc. 는 주로 환자가 인슐린이나 호르몬을 직접 주입하는데 사용하기 위한 자동식 주입기 및 주입 펜(injection pens)의 라인(line)을 선보였다. 이러한 제품 라인은 단순한 일회용 펜 및 전기적으로 제어되는 동력식 주입기를 포함한다.
미국 특허 6,290,690 호는 망막 박리 또는 망막 열공(retinal detachment or tear)을 치료하기 위한 수술과정 동안에 유체/유체 교환기에서 눈으로부터 제2 점성 유체(예를 들어, 퍼플루오르카본 액체)를 흡출하면서 동시에 눈으로 점성 유체(예를 들어, 실리콘 오일)를 주입하기 위한 안과용 시스템을 개시한다. 이러한 시스템은 플런저를 구비하는 종래의 주사기를 포함한다. 주사기의 한쪽 단부는 플런저를 작동시키기 위하여 일정한 공압을 제공하는 공압원에 유체 소통 방식으로(fluidly) 결합한다. 주사기의 다른 단부는 주입될 점성 유체를 전달하기 위하여 튜브를 통해 인퓨젼 캐뉼러(infusion cannula)에 유체 소통 방식으로 결합한다.
재사용가능한 조립체에 부착되거나 이로부터 제거될 수 있는 비교적 저렴한 팁 세그먼트를 포함하는, 눈에 약품을 주입하기 위한 휴대용 핸드피스(hand piece)를 가지는 것이 바람직할 것이다. 전자 장치나 구동 기기를 포함하는, 더욱 값비 싼 부품을 재사용가능한 조립체 내에 배치하면서 살균한 부품은 팁 조립체 내에 유지하게 되면 약품 전달 시스템의 효율 및 비용 효과를 높이게 된다. 주입 프로세스를 위한 기능 및 구성을 포함하는 재사용가능한 조립체를 가지는 것이 바람직할 것이다. 주입을 위해 재사용가능한 조립체에 쉽게 부착될 수 있고, 주입 이후에는 쉽게 제거되어 폐기될 수 있는 일회용 팁 세그먼트를 가지는 것도 역시 바람직할 것이다. 이러한 시스템은 종래 기술의 주입기에 대해 많은 장점을 제공한다.
본원발명의 원리에 따른 일 실시예에서, 본원발명은 투약 챔버 하우징, 플런저, 바늘, 그리고 온도 제어 장치를 가지는 일회용 주입 장치이다. 투약 챔버 하우징은 내부 표면 및 외부 표면을 가진다. 내부 표면은 소정 양의 물질을 수용하기 위해 투약 챔버를 부분적으로 한정한다. 플런저는 투약 챔버 하우징의 내부 표면과 맞물리며, 상기 투약 챔버 하우징 내에서 슬라이딩 가능하며, 상기 투약 챔버 하우징의 내부 표면에 대해 유체 소통에 있어 밀봉된다. 상기 플런저는 플런저 인터페이스를 가진다. 바늘은 상기 투약 챔버에 유체 소통 방식으로 결합한다. 온도 제어 장치는 상기 투약 챔버 하우징을 적어도 부분적으로 둘러싸서, 상기 투약 챔버 내의 물질의 온도를 변경시킨다. 상기 물질은 상기 물질의 온도가 변경된 이후에 주입된다.
본원발명의 원리에 따른 다른 실시예에서, 본원발명은 투약 챔버 하우징, 플런저, 바늘, 온도 제어 장치, 열적 센서, 인터페이스 커넥터 쌍, 그리고 하우징을 가지는 일회용 주입 장치이다. 투약 챔버 하우징은 내부 표면 및 외부 표면을 가진다. 내부 표면은 소정 양의 물질을 수용하기 위해 투약 챔버를 부분적으로 한정한다. 플런저는 투약 챔버 하우징의 내부 표면과 맞물리며, 상기 투약 챔버 하우징 내에서 슬라이딩 가능하며, 상기 투약 챔버 하우징의 내부 표면에 대해 유체 소통에 있어 밀봉된다. 상기 플런저는 플런저 인터페이스를 가진다. 바늘은 상기 투약 챔버에 유체 소통 방식으로 결합한다. 온도 제어 장치는 상기 투약 챔버 하우징을 적어도 부분적으로 둘러싸서, 상기 투약 챔버 내의 물질의 온도를 변경시킨다. 열적 센서는 투약 챔버 하우징 부근에 위치하여 투약 챔버 하우징 부근의 온도를 측정한다. 인터페이스 커넥터 쌍은 일회용 주입 장치의 접속 표면 상에 위치한다. 하우징은 플런저 및 투약 챔버 하우징을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 상기 물질은 상기 물질의 온도가 변경된 이후에 주입된다.
전술한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명은 예시적이며 설명을 위한 것일뿐이며 청구된 본원발명에 대한 설명을 제공하기 위한 것임을 이해해야 한다. 이하의 설명 및 본원발명의 실시예는 본원발명의 추가적인 장점 및 목적을 설명 및 제시한다.
본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본원발명의 몇 가지 실시예를 도시하며, 상세한 설명과 함께 본원발명의 원리를 설명하는데 사용된다.
도 1은 종래 기술의 주사기의 사시도이다.
도 2는 본원발명의 실시예에 따라 유한 재사용 조립체와 일회용 팁 세그먼트 를 포함하는 안과용 의료 장치를 도시한다.
도 3은 본원발명의 원리에 따른 유한 재사용 조립체의 다른 실시예를 도시한다.
도 4는 본원발명의 원리에 따른 유한 재사용 조립체의 다른 실시예에 대한 단면도를 도시한다.
도 5는 본원발명의 일 실시예에 따른 일회용 팁 세그먼트 및 유한 재사용 조립체의 단면을 도시한다.
도 6은 본원발명의 일 실시예에 따른 안과 의료 장치용 일회용 팁 세그먼트의 단면도이다.
도 7은 본원발명의 일 실시예에 따른 안과 의료 장치용 일회용 팁 세그먼트의 단면도를 도시한다.
도 8은 본원발명의 일 실시예에 따른 유한 재사용 조립체의 부분 도면 및 일회용 팁 세그먼트의 단면도를 도시한다.
도 9A는 본원발명의 일 실시예에 다른 안과 의료 장치용 일회용 팁 세그먼트의 단면도를 도시한다.
도 9B는 도 9A의 팁 세그먼트의 단부도이다.
도 10A-10D는 본원발명의 실시예들에 포함될 수 있는 4 개의 상이한 회로를 개략적으로 도시한다.
도 11은 본원발명의 원리에 따른 유한 재사용 조립체의 단부도이다.
도 12는 본원발명의 일 실시예에 따른 유한 재사용 조립체의 단면도를 도시 한다.
도 13은 본원발명의 일 실시예에 따른 유한 재사용 조립체의 단면도이다.
도 14 및 15는 본원발명의 원리에 따른 두 개의 부조립체(subassembly)의 단면도이다.
도 16은 본원발명의 원리에 다른 유한 재사용 조립체, 팁 세그먼트, 그리고 충전 베이스의 단면도이다.
도 17A 및 17B는 본원발명의 원리에 따라 눈으로 물질을 주입하는 한 가지 방법의 순서도이다.
도 18은 본원발명의 원리에 따라 눈으로 물질을 주입하는 것과 관련된 한 가지 방법의 순서도이다.
도 19는 본원발명의 원리에 따라 눈으로 물질을 주입하는 것과 관련된 한 가지 방법의 순서도이다.
도 20은 본원발명의 원리에 따라 눈으로 물질을 주입하는 것과 관련된 한 가지 방법의 순서도이다.
이제 본원발명의 예시적인 실시예를 자세히 참조한다. 이러한 실시예들의 예가 첨부된 도면에 도시되어 있다. 가능한 경우, 전체 도면을 통해 동일하거나 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하였다.
도 2는 본원발명의 실시예에 따라 유한 재사용 조립체와 일회용 팁 세그먼트를 포함하는 안과용 의료 장치를 도시한다. 도 2에서, 이러한 의료장치는 팁 세그 먼트(205) 및 유한 재사용 조립체(250)를 포함한다. 팁 세그먼트(205)는 바늘(210), 하우징(215), 및 선택적인(optional) 광원(275)을 포함한다. 유한 재사용 조립체(250)는 하우징(255), 스위치(270), 잠금 기기(265), 그리고 나사부(260)를 포함한다.
팁 세그먼트(205)는 유한 재사용 조립체(250)에 연결되고 이로부터 제거될 수 있다. 이러한 실시예에서, 팁 세그먼트(205)는 유한 재사용 조립체(250)의 나사부(260) 상에 나사식으로 조여지는, 하우징(215) 내부 표면 상의 나사부를 가진다. 또한, 잠금 기기(265)는 유한 재사용 조립체(250)에 팁 세그먼트(205)를 고정시킨다. 잠금 기기(265)는 버튼, 슬라이딩 스위치, 또는 외팔보 방식의 기기(cantilevered mechanism)의 형태일 수 있다. 서로 정합하는 구조적 특징을 수반하는 것들과 같이, 팁 세그먼트(205)를 유한 재사용 조립체(250)에 연결하기 위한 다른 메커니즘은 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있으며, 이는 본원발명의 범위 내에 속한다.
바늘(210)은 눈에 약품과 같은 물질을 전달하도록 구성된다. 바늘(210)은 일반적으로 알려진 형상의 것일 수 있다. 바람직하게, 바늘(210)은 그 열적 특성이 특정 약품 전달에 사용하는 데 있어 유리하도록 구성된다. 예를 들어, 가열된 약품이 전달되어야 하면, 바늘(210)은 약품의 올바른 전달을 돕기 위하여 (열적인 목적을 위해) 비교적 짧은(수 밀리미터) 길이일 수 있다.
스위치(270)는 시스템에 입력부를 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 스위치(270)는 시스템을 작동시키거나 온도 제어 장치를 켜기 위해 사용될 수 있다. 다른 스위치, 버튼, 또는 사용자를 위한 제어 입력부가 일반적으로 알려져 있으며, 유한 재사용 조립체(250) 및/또는 팁 세그먼트(205)와 함께 사용될 수 있다.
팁 세그먼트(205)가 사용될 준비가 되면, 선택적인 광원(275)이 조명된다. 선택적인 광원(275)은 하우징(215)으로부터 돌출할 수 있거나, 하우징(215) 내에 내장될 수 있으며 이러한 경우에 선택적인 광원(275)이 하우징(215)의 투명한 부분을 통해 확인될 수 있다. 다른 실시예에서, 선택적인 광원(275)은, 액정 디스플레이, 세그먼트형 디스플레이(segmented display), 또는 일 회용 팁 세그먼트(205)의 상태나 조건을 지시하는 기타의 장치와 같은 인디케이터(indictor)로 대체될 수 있다. 예를 들어, 선택적인 광원(275)은, 이에 제한되는 것은 아니지만 시스템 에러, 배터리의 완전 충전, 배터리의 충전 부족 또는 팁 세그먼트(205)와 유한 재사용 조립체(250) 사이의 연결불량과 같은 다른 상태를 표시하기 위해 펄스 온(pulse on) 또는 펄스 오프(pulse off)될 수 있다. 팁 세그먼트(205) 상에 도시되어 있으나, 선택적인 광원(205) 또는 추가 인디케이터가 유한 재사용 조립체(250) 상에 위치할 수도 있다.
도 3은 본원발명의 원리에 따른 유한 재사용 조립체의 다른 실시예를 도시한다. 유한 재사용 조립체(250)는 버튼(308), 디스플레이(320), 및 하우징(330)을 포함한다. 일회용 팁 세그먼트(205)는 유한 재사용 조립체(250)의 단부(340)에 부착된다. 버튼(308)은 시스템에 입력을 제공하도록 작동한다. 스위치(270)에서처럼, 버튼(308)은 온도 제어 장치를 작동시키거나 플런저의 작동을 개시시킬 수 있다. 디스플레이(320)는 액정 디스플레이, 세그먼트형 디스플레이, 또는 일 회용 팁 세그먼트(205)나 유한 재사용 조립체(250)의 상태나 조건을 지시하는 기타의 장치이다.
도 4는 본원발명의 원리에 따른 유한 재사용 조립체의 다른 실시예에 대한 단면도를 도시한다. 도 4에서, 전력원(505), 인터페이스(517), 액추에이터(515), 및 액추에이터 축(510)은 하우징(255) 내에 위치한다. 하우징(255)의 상부는 나사부(260)를 구비한다. 잠금 장치(265), 스위치(270), 버튼(308), 및 인디케이터(306, 307)는 모두 하우징(255) 상에 위치한다.
전력원(505)은 통상적으로 리튬 이온 배터리와 같은 재충전가능한 배터리이나 다른 유형의 배터리가 사용될 수도 있다. 또한, 임의의 유형의 전지(power cell)도 전력원(505)으로서 적당하다. 전력원(505)은 시스템, 보다 구체적으로는 액추에이터(515)에 전력을 제공한다. 전력원(505)은 또한 유한 재사용 조립체(250)에 연결되는 팁 세그먼트에 전력을 제공하기도 한다. 이러한 경우에, 전력원(505)은 팁 세그먼트 내에 위치한 온도 제어 장치(도시되지 않음)에 전력을 제공할 수 있다. 선택적으로, 전력원(505)은 도어(door)나 기타 유사한 형상(도시되지 않음)을 통해서 하우징(255)으로부터 제거될 수 있다.
인터페이스(517)는 통상적으로 전력원(505)으로부터 액추에이터(515)로 전력이 흐르게 하는 전기 전도체이다. 인터페이스(517)와 마찬가지로, 다른 인터페이스가 시스템의 다른 부분으로 전력을 제공하기 위하여 배치될 수도 있다.
액추에이터 축(510)은 액추에이터(515)에 연결되어 이에 의해 구동된다. 액추에이터(515)는 통상적으로 스테퍼 모터(stepper motor) 또는 액추에이터 축(510) 을 정밀한 거리로 이동시킬 수 있는 다른 유형의 모터이다. 일 실시예에서, 액추에이터 축(510)은 기계식 링크(mechanical linkage)를 통해 눈으로 약품을 전달하는 팁 세그먼트에 연결된다. 이러한 경우에, 액추에이터(515)는 정확한 양의 약품을 눈으로 전달하기 위해 축(510)을 정밀하게 이동시킬 수 있는 스테퍼 모터이다. 액추에이터(515)는 예를 들어 액추에이터(515)의 외부 표면에 맞물리는 탭(tabs)에 의하여 하우징(255)의 내부 표면에 고정된다.
다른 실시예에서, 액추에이터(515)는 선형 액추에이터 또는 선형 드라이버이다. 이러한 경우에, 액추에이터(515)는 스프링 또는 스프링 구동식 메커니즘, 선형 드라이버에 연결되는 회전식 센서를 구비하는 기어형 DC 모터 또는 선형 센서를 구비하는 선형 드라이브에 결합되는 DC 모터, 또는 선형 스테퍼 모터일 수 있다. 회전식 영구 자석 모터와 같은 다른 유형의 모터가 액추에이터(515)로서 사용될 수도 있다.
잠금 장치(265), 스위치(270), 및 버튼(308)은 모두 하우징(255) 상에 배치되어 손으로 조작될 수 있다. 마찬가지로, 인디케이터(306, 307)도 하우징(255) 상에 배치되어 관찰될 수 있다. 잠금 장치(265), 스위치(270), 버튼(308), 및 인디케이터(306, 307)는 하우징(255) 내에 위치한 인터페이스(도시되지 않음)를 통해 제어기(도시되지 않음)에 연결될 수도 있다.
도 5는 본원발명의 일 실시예에 따른 일회용 팁 세그먼트 및 유한 재사용 조립체의 단면을 도시한다. 도 5는 팁 세그먼트(205)가 어떻게 유한 재사용 조립체(250)에 접속하는가를 보여준다. 도 5의 실시예에서, 팁 세그먼트(205)는 조립 체(555), 플런저 인터페이스(420), 플런저(415), 투약 챔버 하우징(425), 팁 세그먼트 하우징(215), 온도 제어 장치(450), 열적 센서(460), 바늘(210), 투약 챔버(405), 인터페이스(530), 그리고 팁 인터페이스 커넥터(453)를 포함한다. 유한 재사용 조립체(250)는 기계식 링크 인터페이스(545), 액추에이터 축(510), 액추에이터(515), 전력원(505), 제어기(305), 유한 재사용 조립체 하우징(255), 인터페이스(535), 그리고 유한 재사용 조립체 인터페이스 커넥터(553)를 포함한다.
팁 세그먼트(205)에서, 플런저 인터페이스(420)는 플런저(415)의 일 단부 상에 위치한다. 플런저(415)의 다른 단부는 투약 챔버(405)의 일단부를 형성한다. 플런저(415)는 투약 챔버(405) 내에서 슬라이드 하도록 구성된다. 플런저(415)의 외부 표면은 투약 챔버 하우징(425)의 내부 표면에 유체-밀봉(fluid seal)된다. 투약 챔버 하우징(425)은 투약 챔버(405)를 둘러싼다. 통상적으로, 투약 챔버 하우징(425)은 원통형상을 가진다. 따라서 투약 챔버(405)도 원통형상을 가진다. 팁 세그먼트(205)에서, 조립체(555)는 이하에 기술되는 바와 같이 임의 개수의 부품을 포함한다.
바늘(210)은 투약 챔버(405)에 유체 소통 방식으로 결합한다. 이러한 경우에, 투약 챔버(405) 내에 저장된 물질은 바늘(210)을 통과하여 눈으로 들어갈 수 있다. 온도 제어 장치(450)는 적어도 부분적으로 투약 챔버 하우징(425)을 둘러싼다. 이러한 경우에, 온도 제어 장치(450)는 투약 챔버 하우징(425) 및 투약 챔버(405)에 저장된 임의의 물질을 냉각 및/또는 가열하도록 구성된다. 인터페이스(530)는 온도 제어 장치(450)를 팁 인터페이스 커넥터(453)에 연결한다.
투약 챔버 하우징(425), 온도 제어 장치(450), 및 플런저(415)를 포함하여, 팁 세그먼트(205)의 부품은 적어도 부분적으로 팁 세그먼트 하우징(215)에 의하여 둘러싸인다. 본원발명의 원리에 따른 일 실시예에서, 플런저(415)는 투약 챔버 하우징(425)의 내부 표면에 밀봉된다. 이러한 밀봉은 투약 챔버(405) 내에 저장된 임의의 물질의 오염을 방지한다. 의학적인 목적에서, 이러한 밀봉은 바람직하다. 이러한 밀봉은 투약 챔버 하우징(425) 또는 플런저(415)의 임의의 위치에 배치될 수 있다.
유한 재사용 조립체(250)에서, 전력원(505)은 액추에이터(515)에 전력을 제공한다. 전력원(505)과 액추에이터(515) 간의 인터페이스(도시되지 않음)는 액추에이터(515)에 전력을 제공하기 위한 도관(conduit)으로서 작동한다. 액추에이터(515)는 액추에이터 축(510)에 연결된다. 액추에이터(515)가 스테퍼 모터인 경우, 액추에이터 축(510)은 액추에이터(515)와 일체이다. 기계식 링크 인터페이스(545)는 액추에이터 축(510)에 연결된다. 이러한 구성에서, 액추에이터(515)가 바늘(210)을 향해서 위로 액추에이터 축(510)을 이동시킴에 따라, 기계식 링크 인터페이스(545)도 바늘(210)을 향해 위로 이동한다. 본원발명의 다른 구성에서는, 기계식 링크 인터페이스(545) 및 액추에이터 축(510)이 단일 부품이다. 즉, 액추에이터(515)에 연결된 축은 액추에이터 축(510) 및 기계식 링크 인터페이스(545)를 단일 조립체로서 모두 포함한다.
제어기(305)는 인터페이스(535)를 통해 유한 재사용 조립체 인터페이스 커넥터(553)에 연결된다. 유한 재사용 조립체 인터페이스 커넥터(553)는 기계식 링크 인터페이스(545)에 인접한 유한 재사용 조립체 하우징(255)의 상부 표면에 위치한다. 이러한 방식에서는, 유한 재사용 조립체 인터페이스 커넥터(553) 및 기계식 링크 인터페이스(545) 모두가 각각 플런저 인터페이스(420) 및 팁 인터페이스 커넥터(453)에 연결되도록 구성된다.
제어기(305) 및 액추에이터(515)는 (도시되지 않은) 인터페이스에 의하여 연결된다. (도시되지 않은) 이 인터페이스는 제어기(305)가 액추에이터(515)의 작동을 제어할 수 있게 한다. 또한, 전력원(505) 및 제어기(305) 간의 인터페이스(도시되지 않음)는 제어기(305)가 전력원(505)의 작동을 제어할 수 있게 한다. 이러한 경우에, 제어기(305)는 전력원(505)이 재충전가능한 배터리일 경우 전력원(505)의 충전 및 방전을 제어할 수 있다.
제어기(305)는 통상적으로 논리 기능을 수행할 수 있는 전력, 입력, 및 출력 핀을 가지는 집적 회로이다. 여러 실시예에서, 제어기(305)는 목표 장치 제어기(targeted device controller)이다. 이러한 경우에, 제어기(305)는 온도 제어 장치나 전력 공급기와 같은 특정 자이나 부품을 목표로 하는 특정 제어 기능을 실행한다. 예를 들어 온도 제어 장치 제어기는 온도 제어 장치를 제어하는 기본 기능을 가진다. 다른 실시예에서, 제어기(305)는 마이크로프로세서이다. 이러한 경우에, 제어기(305)는 자치의 하나 보다 많은 부품을 제어하는 기능을 할 수 있도록 프로그램밍할 수 있다. 다른 경우에는, 제어기(305)가 프로그래밍 가능한 마이크로프로세서가 아니지만, 대신에 상이한 기능을 수행하는 상이한 부품을 제어하도록 구성된 특정 용도의 제어기이다. 도 5에는 하나의 부품으로 도시되어 있으나, 제 어기(305)는 많은 상이한 부품 또는 집적 회로들로 이루어질 수 있다.
팁 세그먼트(205)는 유한 재사용 조립체(250)에 부착되거나 또는 이와 정합(mate)하도록 구성된다. 도 5의 실시예에서, 플런저(415)의 하부 표면에 위치한 플런저 인터페이스(420)는 유한 재사용 조립체 하우징(255)의 상부 표면 근방에 위치한 기계식 링크 인터페이스(545)와 정합하도록 구성된다. 또한, 팁 인터페이스 커넥터(453)는 유한 재사용 조립체 인터페이스 커넥터(533)와 연결되도록 구성된다. 팁 세그먼트(205)가 이러한 방식으로 유한 재사용 조립체(250)에 연결되면, 액추에이터(515) 및 액추에이터 축(510)은 플런저(415)를 바늘(210)을 향해 위로 구동하도록 조정된다. 또한, 제어기(305)와 온도 제어 장치(450) 사이에 인터페이스가 형성된다. 인터페이스(535), 유한 재사용 조립체 인터페이스 커넥터(553), 팁 인터페이스 커넥터(453), 및 인터페이스(530)를 통해서 제어기(305)로부터 온도 제어 장치(450)로 신호가 전달될 수 있다.
작동에 있어서, 팁 세그먼트(205)가 유한 재사용 조립체(250)에 연결되면, 제어기(305)는 액추에이터(515)의 작동을 제어한다. 액추에이터(515)가 작동하면, 액추에이터 축(510)이 바늘(210)을 향해 위로 이동한다. 계속해서, 플런저 인터페이스(420)와 정합하는 기계식 링크 인터페이스(540)가 바늘(210)을 향해 플런저(415)를 위로 이동시킨다. 이후 투약 챔버(405)에 위치하는 물질이 바늘(210)을 통해 방출된다.
또한, 제어기(305)는 온도 제어 장치(450)의 작동을 제어한다. 온도 제어 장치(450)는 투약 챔버 하우징(425) 및 그 함유물을 냉각 및/또는 가열하도록 구성 된다. 투약 챔버 하우징(425)은 적어도 부분적으로는 열적으로 전도성이 있으므로, 투약 챔버 하우징(425)을 가열하거나 냉각하게 되면 투약 챔버(405) 내에 위치하는 물질을 가열 또는 냉각하게 된다. 인터페이스(530), 팁 인터페이스 커넥터(453), 유한 재사용 조립체 인터페이스 커넥터(553), 및 인터페이스(535)를 통하여 열적 센서(460)로부터 다시 제어기(305)로 온도 정보가 전달될 수 있다. 이 온도 정보는 온도 제어 장치(450)의 작동을 제어하는데 사용될 수 있다. 온도 제어 장치(450)가 히터인 경우, 제어기(305)는 온도 제어 장치(450)로 들어가는 전류의 양을 제어한다. 온도 제어 장치(450)로 더 많은 전류가 들어갈수록, 온도 제어 장치는 더 뜨거워지게 된다. 이러한 방식에서, 제어기(305)는 온도 제어 장치(450)의 작동을 제어하기 위해 열적 센서(460)로부터의 정보를 활용하는 피드백 루프를 사용할 수 있다. 비례 적분 미분(PID) 알고리즘과 같은 임의의 적절한 제어 알고리즘이 온도 제어 장치(450)의 작동을 제어하는데 사용될 수 있다.
도 6은 본원발명의 일 실시예에 따른 안과 의료 장치용 일회용 팁 세그먼트의 단면도이다. 도 6에서, 일회용 팁 세그먼트(205)는 하우징(215), 바늘(210), 플런저(415), 플런저 인터페이스(420), 투약 챔버(405), 투약 챔버 하우징(425), 조립체(555), 온도 제어 장치(450), 열적 센서(460), 선택적인 루어(luer)(430), 팁 인터페이스 커넥터(451, 452, 453), 그리고 인터페이스(461, 462, 463)를 포함한다. 일회용 팁 세그먼트(205)는 일회용 주입 장치와 같이 작동한다.
도 6의 실시예에서, 플런저(415)는 투약 챔버 하우징(425) 내에 위치한다. 투약 챔버(405)는 플런저(415) 및 투약 챔버 하우징(425)에 의해 둘러싸인다. 플 런저(415)는 투약 챔버 하우징(425)의 내부 표면과 유체-밀봉을 형성한다. 바늘(210)은 투약 챔버(405)에 유체 소통 방식으로 결합한다. 이러한 방식에서, 투약 챔버(405) 내에 위치한 물질은 플런저(415)에 접촉하여 바늘(210) 바깥으로 밀려나간다. 바늘(210)은 선택적인 루어(430)에 의하여 일회용 팁 세그먼트(205)에 고정되거나 영구적으로 부착될 수 있다. 온도 제어 장치(450)는 투약 챔버 하우징(425) 상에 배치되며 적어도 부분적으로는 투약 챔버(405)를 둘러싼다. 하우징(215)은 일회용 팁 세그먼트(205) 상의 외부 스킨(skin)을 형성한다.
본원발명의 다양한 실시예에서, 온도 제어 장치(450)는 가열 및/또는 냉각장치이다. 온도 제어 장치(450)는 투약 챔버 하우징(425)과 열적으로 접촉한다. 이로써 온도 제어 장치(450)는 투약 챔버(405) 내의 물질의 온도를 변경시킬 수 있다.
도 6에서, 플런저(415)는 O-링을 포함한다. O-링은 투약 챔버 하우징(425)의 내부 표면에 대해 밀봉을 한다. 이러한 방식에서, 기밀한 밀봉이 유지되어 투약 챔버(405) 내의 물질의 오염을 방지하게 된다. 플런저(415)는 예를 들어 유리, 스테인리스 스틸, 또는 폴리머와 같이 임의의 적절한 물질로 제조될 수 있다. O-링은 통상적으로 고무나 폴리머로 제조된다. 다른 유형의 밀봉이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 플런저(415)는 환형 링이 투약 챔버 하우징(425)의 내부 표면과 접촉하도록 플런저(415)의 둘레 주위에 배치되는 환형 링을 포함할 수 있다. 이러한 환형 링은 투약 챔버 하우징(425)의 내부 표면에 대해 플런저를 밀봉할 수 있다. 이러한 경우에, 환형 링은 플런저(415)와 일체일 수 있으며, 플런저(415)는 고무나 폴리머로 제조될 수 있다. 플런저 인터페이스(420)는 임의의 적절한 형상으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 플런저 인터페이스는 도시된 바와 같이 실질적으로 접시 형태일 수 있거나, 실질적으로 평평하거나, 원뿔형이거나, 또는 구형일 수 있다. 또한, 립(lip)이나 다른 유사한 형상부(feature)를 포함할 수도 있다.
팁 인터페이스 커넥터(451, 452, 453)는 일회용 팁 세그먼트(205)와 유한 재사용 조립체 간의 연결을 제공하는데 사용된다. 인터페이스(461)는 열적 센서(460)를 팁 인터페이스 커넥터(451)에 연결한다. 인터페이스(462)는 온도 제어 장치(450)를 팁 인터페이스 커넥터(452)에 연결한다. 인터페이스(463)는 조립체(555)를 팁 인터페이스 커넥터(453)에 연결한다.
조립체(555)는 임의 개수의 상이한 부품을 포함할 수 있다. 일 실시예에서 조립체(555)는 일회용 팁 세그먼트(205)가 사용되고 난 이후나 히트 버튼(heat button)이 작동될 때 끊어지는 퓨즈를 포함한다. 이러한 방식에서 퓨즈는 일회용 팁 세그먼트(205)의 재사용을 방지한다. 다른 실시예에서, 조립체(555)는 일회용 팁 세그먼트(205)의 유형에 관한 정보, 투약 정보(dosage information), 온도 정보, 플런저 이동 정보, 또는 일회용 팁 세그먼트(205)가 작동하는 방식이나 일회용 팁 세그먼트(205)의 특성을 식별하는 임의 유형의 정보를 저장하는 메모리 장치를 포함한다. 다른 실시예에서는, 조립체(555)가 NAND 플래시 IC, RFID 태그와 같은 배선방식(hard-wired) 메모리 장치, 병렬로 연결된 일련의 퓨즈 및 저항과 같은 데이터의 표시(representation)를 저장할 수 있는 배선방식 회로 또는 다른 유형의 장치를 포함한다.
눈으로 전달될 물질, 통상적으로는 약품은 투약 챔버(405) 내에 위치한다. 이러한 방식에서, 약품은 플런저(415)의 일면과 투약 챔버 하우징(425)의 내부 표면에 접촉한다. 온도 제어 장치(450)는 투약 챔버 하우징(425)과 열적으로 접촉한다. 이러한 방식에서 온도 제어 장치(450)는 투약 챔버(405)의 함유물의 온도를 제어하도록 구성된다.
본원발명의 다양한 실시예에서는, 온도 제어 장치(450)가 투약 챔버(405) 내에 위치하는 상 변이 화합물(phase transition compound)을 가열한다. 이러한 상 변이 화합물은 눈으로 주입될 약품을 운반한다. 상 변이 화합물은 낮은 온도에서는 고체 또는 반고체(semi-solid) 상태이며 더 높은 온도에서는 보다 액체(more liquid)의 상태에 있게 된다. 이러한 물질은 온도 제어 장치(450)에 의하여 보다 액체의 상태로 가열되어 눈으로 주입될 수 있으며 여기서 시간이 흐름에 따라 녹는(erode) 알약(bolus)을 형성하게 된다. 마찬가지로, 역 겔화 화합물(reverse gelation compound)이 사용될 수 있다. 역 겔화 화합물은 높은 온도에서는 고체 또는 반고체 상태이며 낮은 온도에서는 보다 액체의 상태가 된다. 이러한 화합물은 온도 제어 장치(450)에 의하여 보다 액체의 상태로 냉각되어 눈으로 주입될 수 있으며, 여기서 시간이 흐름에 따라 녹는 알약을 형성하게 된다. 이와 같이, 온도 제어 장치(450)는 투약 챔버(405) 내의 물질을 가열하는 장치이거나 투약 챔버(405) 내의 물질을 냉각하는 장치(또는 이들의 조합된 장치)일 수 있다. 상 변이 화합물 또는 역 겔화 화합물은 눈으로 전달된 이후에 시간에 따라 녹게 되어 연장된 시간에 걸쳐 소정 양의 약품을 제공하게 된다. 상 변이 화합물이나 역 겔화 화합물을 사용하면 더 적은 주입으로 더 나은 약품 투약을 제공하게 된다.
열적 센서(460)는 온도 제어 장치(450)의 작동을 제어하는 것을 보조하기 위한 온도 정보를 제공한다. 열적 센서(460)는 투약 챔버 하우징(425) 부근에 위치할 수 있으며 투약 챔버 하우징(425) 부근의 온도를 측정한다. 열적 센서(460)는 투약 챔버 하우징(425)과 열적으로 접촉하여 위치할 수도 있으며, 이러한 경우에 열적 센서는 투약 챔버 하우징(425)의 온도를 측정하게 된다. 다른 실시예에서는, 열적 센서(460)가 측정하는 온도가 투약 챔버(405) 내의 물질의 온도와 상관될 수 있다. 즉, 투약 챔버 하우징(425)의 온도의 측정이 투약 챔버(405) 내에 위치하는 물질의 온도를 계산하는데 사용될 수 있다. 투약 챔버 하우징(425) 및 그 내부의 물질의 열적 특성이 알려지고 온도 제어 장치(450)의 온도가 제어가능하므로, 특정된 시간 동안 온도 제어 장치를 적용하게 되면 투약 챔버(405) 내의 물질의 온도 변화를 계산할 수 있게 된다. 열적 센서(460)는 온도 정보를 제공할 수 있는 임의의 개수의 상이한 장치일 수 있다. 예를 들어, 열적 센서(460)는 그 저항이 온도에 따라 변하는 서모커플(thermocouple) 또는 저항성 장치일 수 있다.
본원발명의 일 실시예에서는, 투약 챔버(405) 내의 물질이 투약 챔버로 사전 투입(preload)되는 약품이다. 이러한 경우에, 일회용 팁 세그먼트(205)는 단용 소비 제품(single use consumable product)으로서 적합하다. 이러한 일회용 제품은 일회 투약량의 약품을 비치하여 공장에서 조립될 수 있다.
약품이 투약 챔버(405)로 사전 투입될 때, 설정된 양의 약품이 사전 투입될 수 있다. 예를 들어, 100 마이크로리터의 약품이 투약 챔버(405)에 투입될 수 있 으며, 100 마이크로리터 이하의 임의의 양이 투약될 수 있다. 투약 챔버(405) 내의 약품의 양에 관한 정보 및 다른 투약 정보가 조립체(555) 내에 저장될 수 있다. 이러한 경우에, 플런저(415)는 투약 챔버(405)로부터 바늘(210)을 통해 눈으로 정확한 투약량의 약품을 전달하기 위해 정확한 거리로 이동할 수 있다. 이는 투약량의 유연성(flexibility) 및 조립의 용이성을 제공하게 된다.
도 7은 본원발명의 일 실시예에 따른 안과 의료 장치용 일회용 팁 세그먼트의 단면도를 도시한다. 도 7에서, 일회용 팁 세그먼트(205)는 하우징(215), 바늘(210), 플런저(415), 플런저 인터페이스(420), 투약 챔버(405), 투약 챔버 하우징(425), 조립체(555), 온도 제어 장치(450), 열적 센서(460), 선택적인 루어(430), 팁 인터페이스 커넥터(452, 453), 인터페이스(462, 463), 및 잠금 기구(471)를 포함한다.
도 7의 실시예는 도 6의 실시예와 마찬가지로 기능한다. 도 7의 팁 세그먼트(205)의 여러 부품은 도 6의 부품들과 동일한 특성을 가지며 이와 실질적으로 동일한 방식으로 작동한다. 잠금 기구(471)는 팁 세그먼트(205)를 유한 재사용 조립체에 부착하는데 사용된다. 잠금 기구(265)와 같은, 유한 재사용 조립체 상의 정합 기구는 잠금 기구(471)에 부착되어 팁 세그먼트(205)를 유한 재사용 조립체에 고정시킨다.
도 8은 본원발명의 일 실시예에 따른 유한 재사용 조립체의 부분 도면 및 일회용 팁 세그먼트의 단면도를 도시한다. 도 8에서는, 일회용 팁 세그먼트(205)가 하우징(215), 바늘(210), 플런저(415), 플런저 인터페이스(420), 투약 챔버(405), 투약 챔버 하우징(425), RFID 태그(1110), 온도 제어 장치(450), 팁 인터페이스 커넥터(452), 및 인터페이스(462)를 포함한다. 유한 재사용 조립체의 부분도는 기계식 링크 인터페이스(545), 액추에이터 축(510), 인터페이스(535), 유한 재사용 조립체 인터페이스 커넥터(552), RFID 판독기(reader)(1120), 그리고 RFID 인터페이스(1130)를 도시하고 있다.
도 8의 실시예는 도 6 및 도 7의 실시예와 같이 기능한다. 도 8의 팁 세그먼트(205)의 여러 부품은 도 6 및 도 7의 부품들과 동일한 특성을 가지며 이와 실질적으로 동일한 방식으로 작동한다. 그러나 도 8의 실시예는 정보를 저장하고 전달하기 위해 배선방식의 조립체(555)를 사용하기보다는 RFID 시스템을 사용한다. RFID 판독기(1120)는 기계식 링크 인터페이스(545)에 인접한 유한 재사용 조립체의 상부 근방에 위치한다. RFID 태그는 팁 세그먼트(205)의 하부에 위치한다. RFID 판독기(1120)는 RFID 태그(1110)로부터의 정보를 판독하도록 구성된다. RFID 인터페이스(1130)는 제어기(305)(도시되지 않음)에 연결된다.
RFID 태그(1110)는 조립체(555)가 도 5-7의 실시예에서 유지하는 정보와 동일한 유형의 정보를 유지하도록 구성된다. 이러한 방식에서는, RFID 태그(1110)가 또 다른 유형의 메모리이다. 그러나 일반적으로 알려져 있듯이, RFID 태그(1110)는 RFID 판독기(1120)에 배선방식으로 연결될 필요가 없다. 이러한 방식에서는, 팁 세그먼트(205)(RFID 태그(1110))와 유한 재사용 조립체(RFID 판독기(1120)) 사이의 무선 연결이 이루어질 수 있다.
RFID 시스템의 한가지 유형인 수동(passive) RFID 시스템에서는, RFID 태 그(1110)가 전력 공급부를 갖지 않는다. 대신, 수동 RFID 태그는 RFID 판독기에 의해 생성되는 전자기장에 그 전력을 의존한다. RFID 판독기(1120)에 의해 생성되고 RFID 판독기 안테나(도시되지 않음)로부터 방출되는 전자기장은 RFID 태그(1110) 내에 작은 전류를 유도한다. 이러한 작은 전류는 RFID 태그(1110)가 작동할 수 있게 한다. 이러한 수동 시스템에서 RFID 태그는 RFID 판독기(1120)에 의해 방출되는 전자기장으로부터의 전력을 받아들이고 RFID 판독기(1120)에서 수신되는 발송 신호를 전송하도록 구성된다.
작동에 있어서 RFID 판독기 안테나(도시되지 않음)는 RFID 판독기(1120)가 생성한 신호를 전송한다. RFID 태그 안테나(도시되지 않음)는 이러한 신호를 수신하여 작은 전류가 RFID 태그(1110) 내에 유도된다. 이러한 작은 전류는 RFID 태그(1110)에 전력을 공급한다. 이후 RFID 태그(1110)는 그 RFID 태그 안테나를 통해 RFID 판독기 안테나 및 RFID 판독기(1120) 자체로 신호를 전송할 수 있다. 이러한 방식에서, RFID 태그(1110) 및 RFID 판독기(1120)는 무선 주파수 링크를 통해 서로 통신이 가능하다. RFID 태그(1110)는 RFID 태그 안테나를 통해 RFID 판독기(1120)로 투약 정보나 팁 세그먼트 정보와 같은 정보를 전송한다. 이러한 정보는 RFID 판독기(1120)에 수신된다. 이러한 방식으로, 팁 세그먼트(205)로부터 유한 재사용 조립체로 정보가 전송될 수 있다. RFID 판독기(1120)는 유사한 방식으로 RFID 태그(1110)에 정보를 전송할 수 있다. 예를 들어, RFID 판독기(1120)는 RFID 판독기(1120)가 방출한 무선 주파수 신호를 통해 투약 정보와 같은 정보를 전송할 수 있다. RFID 태그(1110)는 정보를 구비한 상기 무선 주파수 신호를 수신한 다. RFID 태그(1110)는 이후 이러한 정보를 저장할 수 있다.
도 8의 실시예가 RFID 시스템을 구비하는 것으로 도시되어 있으나, 임의의 다른 유형의 무선 시스템도 팁 세그먼트(205)와 유한 재사용 조립체(250) 간에 정보를 전달하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 팁 세그먼트(205)와 유한 재사용 조립체(250) 사이의 통신 링크를 이루기 위해 블루투스 프로토콜(Bluetooth protocol)이 사용될 수 있다. 이러한 통신 링크를 통해 팁 세그먼트(205)와 유한 재사용 조립체(250) 사이에서 정보가 전달될 수 있다. 정보를 전달하는데 사용되는 다른 실시예로는 적외선 프로토콜, 802.11, 파이어 와이어(fire wire), 또는 기타의 무선 프로토콜 등이 있다.
일 실시예에서, RFID 태그(1110)(또는 조립체(555))는 투약 정보를 포함한다. 투약 챔버(405) 내에 저장된 약품에 대한 적절한 투약 정보가 RFID 태그(1110)(또는 조립체(555)) 내에 포함될 수 있다. 이러한 경우에, 제어기(305)는 RFID 태그(1110)(또는 조립체(555))로부터 투약 정보를 판독할 수 있으며 적당한 투약량을 전달하기에 적합한 방식으로 액추에이터(515)를 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 100 마이크로리터가 투약 챔버(405)에 저장될 수 있다. 20 마이크로리터의 투약량이 눈으로 전달되어야 한다는 정보가 RFID 태그(1110)(또는 조립체(555))에 저장될 수 있다. 이러한 경우에, 제어기(305)는RFID 태그(1110)(또는 조립체(555))로부터 (눈으로 20 마이크로리터의 투약량이 전달되어야 한다는) 투약 정보를 판독한다. 이후 제어기(305)는 20 마이크로리터의 투약량을 전달하도록 액추에이터(515)를 작동시킬 수 있다. 제어기(305)는 액추에이터(515)가 액추에이터 축(510) 및 기계식 링크 인터페이스(545)를 20 마이크로리터의 투약량과 관련된 설정 거리로 이동시키도록 할 수 있다. 이러한 경우에, 플런저(415)는 이러한 설정된 거리로 이동하여 정확히 20 마이크로리터의 약품이 바늘(210)로부터 눈으로 방출된다.
본원발명의 원리에 따른 다른 실시예에서는, 제어기(305)가 원하는 투약량을 전달하기 위해 플런저(415)가 이동해야 하는 거리를 계산할 수 있다. 예를 들어, 제어기(305)가 20 마이크로리터의 약품 투약량에 관한 투약량 정보를 RFID 태그(1110)(또는 조립체(555))로부터 판독하면, 제어기(305)는 이러한 정보를 이용하여 플런저(415)가 이동해야 하는 적당한 거리를 계산한다. 투약 챔버(405)의 용적 및 투약 챔버(405)에 투입된 약품의 용적을 알고 있으므로, 필요한 투입량을 전달하기 위해 플런저(415)가 이동해야 하는 거리가 제어기(305)에서 계산될 수 있다. 투약 챔버(405)가 원통형 형상을 가지는 경우, 투약 챔버의 용적은 원기둥의 단면적(원의 면적)에 투약 챔버의 높이를 곱함으로써 계산될 수 있다. 이러한 간단한 수학 공식은 투약 챔버(405)의 총 용적을 계산하는데 이용될 수 있다. 투약 챔버(405)의 단면적은 주어진 임의의 상황에 대해 일정하므로, 플런저(415)가 이동하는 거리에 해당하는 높이가 임의의 투약량에 대해 계산될 수 있다.
예를 들어, 100 마이크로리터의 약품이 투약 챔버(405)에 투입되고 투약 챔버(405)의 단면적이 10이라고 가정하자. 투약 챔버(405)가 원통형상이면, 실린더의 높이도 10이 된다. 투약 챔버(405) 전체 용적의 20%에 상응하는 20 마이크로리터의 투약량을 전달하기 위해서는 플런저(415)를 바늘(210)을 향해 위로 2의 거리 만큼 이동시켜야 한다. 즉, 20 마이크로리터의 투약량은 투약 챔버(405)의 총 용적의 20%에 상응한다. 이러한 경우에, 플런저(415)는 바늘(210)을 향해 위로 투약 챔버(405)의 전체 높이의 20%에 해당하는 거리만큼 이동하여야 한다. 따라서 제어기(305)는 액추에이터 축(510)이 투약 챔버(405)의 전체 높이의 20%의 거리만큼 위로 플런저(415)를 이동시키도록 액추에이터(515)를 제어한다.
또한, 제어기(305)는 1회 투약량을 적절히 전달하기 위하여 플런저(415)가 이동해야 하는 속도에 관한 정보를 판독할 수 있다. 이러한 경우에, 제어기(305)는 RFID 태그(1110)(또는 조립체(555))로부터 약품 전달 속도에 관한 정보를 판독하고, 이러한 정보를 이용하여 액추에이터(515)가 상기 속도에서 플런저(415)를 구동시키도록 작동시킨다. 플런저(415)가 이동하는 속도는 고정되거나 가변적일 수 있다. 일부의 경우에서는, 다른 경우에서보다 플런저(415)를 더 빠르게 이동시킬 필요가 있을 수 있다. 예를 들어, 투약 챔버(405)에 저장된 약품이 눈으로 주입되기 전에 가열되어야 하는 약품인 경우에, 가열된 약품이 냉각되지 않고 바늘(210)을 막지 않도록 하는 속도로 플런저(415)를 구동시키는 것이 바람직할 것이다. 다른 경우에는, 투약 챔버(405)에 저장된 약품의 전달을 향상시키기 위하여 플런저(415)를 느리게 이동시킬 필요가 있을 것이다.
RFID 태그(1110)(또는 조립체(555))는 약품의 전달과 관련된 임의의 다른 유형의 정보도 포함할 수 있다. 예를 들어, RFID 태그(1110)(또는 조립체(555))는 투약 챔버(405) 내에 포함된 약품의 유형, 상기 약품의 다양한 특성, 또는 상기 약품의 적당한 전달이나 적당한 투약량의 기타 특성에 관한 정보를 포함할 수 있다. 또한, RFID 태그(1110)(또는 조립체(555))는 안전 정보, 팁 세그먼트(205)의 적절한 작동에 관한 정보, 또는 팁 세그먼트나 유한 재사용 조립체에 관한 기타 임의의 정보를 포함할 수 있다.
본원발명의 원리에 따른 다른 실시예에서는, 약품을 복용시키는 의료 전문가가 투약량을 선택할 수 있다. 이러한 경우에, 유한 재사용 조립체(250) 또는 팁 세그먼트(205) 상에 위치한 입력 장치(도시되지 않음)에 의해 의사가 원하는 약품 투약량을 선택할 수 있다. 이러한 경우에, 제어기(305)는 원하는 약품 투약량을 수신하여 원하는 투약량을 전달하기 위해 필요한 거리로 플런저(415)를 이동시키도록 액추에이터(515)를 작동시킨다. 이와 같은 사용자가 선택가능한 투약량 방식은 추가의 입력 장치를 추가함으로써 간단히 실행될 수 있다.
투약 에러가 발생하지 않도록 하기 위해 RFID 태그(1110)(또는 조립체(555))에 투약량 정보를 포함시키는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우에, 다수의 상이한 약품 전달 팁 세그먼트(205)가 공장에서 약품이 투입되어 제조될 것이다. 투약 정보는 공장에서 RFID 태그(1110)(또는 조립체(555)) 상에 실릴 수도 있다. 이러한 경우에, 각각 동일한 양의 약품이 투약 챔버(405) 내에 저장되면서도 상이한 투약 정보가 RFID 태그(1110)(또는 조립체(555))에 저장되어 있는 다수의 상이한 팁 세그먼트가 제조되어 운송될 수 있다. 이후 의사는 RFID 태그(1110)(또는 조립체(555)) 상에 필요한 투약 정보를 구비한 일회용 팁 세그먼트(205)를 주문할 수 있다. 적절한 투약량이 환자에게 복용되도록 투약량 정보를 확인하기 위하여 포장과정(packaging)이 명확하게 분류될 수 있다.
도 9A는 본원발명의 일 실시예에 다른 안과 의료 장치용 일회용 팁 세그먼트의 단면도를 도시한다. 도 9에서, 일회용 팁 세그먼트(205)는 하우징(215), 바늘(210), 플런저(415), 플런저 축(417), 플런저 인터페이스(420), 투약 챔버(405), 투약 챔버 하우징(425), 조립체(555), 온도 제어 장치(450), 열적 센서(460), 선택적인 루어(430), 팁 인터페이스 커넥터(452, 453), 인터페이스(462, 463), 및 탭(tab)(472, 473)을 포함한다.
도 9의 팁 세그먼트(205)의 여러 부품은 도 5-8의 부품들과 동일한 특성을 가지며 이와 실질적으로 동일한 방식으로 작동한다. 도 9의 실시예는 두 개의 탭(472, 473)을 포함하는데, 이는 유한 재사용 조립체의 슬롯과 맞물린다. 이러한 두 개의 탭(472, 473)이 슬롯에 삽입된 이후에, 팁 세그먼트(205)는 유한 재사용 조립체 상의 위치로 팁 세그먼트를 잠그기 위해 회전한다. 두 개의 탭(472, 473)은 팁 세그먼트(205)와 유한 재사용 조립체 간의 적절한 인터페이스를 제공하기 위하여 상이한 형태나 크기를 가질 수 있다. 이러한 두 개의 탭(472, 473)이 서로 상이한 형상이나 크기를 가지면, 팁 세그먼트(205)는 한 방향에서만 유한 재사용 조립체 상에 끼워진다. 본원발명의 다른 실시예에서, 상이한 형상이나 크기의 탭이 상이한 유한 재사용 조립체 상의 상이한 형상이나 크기의 슬롯과 함께 사용될 수 있다. 이러한 방식에서, 다수의 상이한 유한 재사용 조립체가 상이한 형상이나 크기의 슬롯을 구비하여 제조되어 상보적인 형상이나 크기의 탭을 구비하는 팁 세그먼트(205)를 수용할 수 있다.
또한, 도 9의 실시예는 플런저(415)에 연결되는 플런저 축(417)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 플런저(415)는 플런저 축(417) 상에 오버 몰딩(over-mold)될 수 있다. 플런저 축(417)은 그 중심부 지름이 그 기부(proximal) 및 원위(distal) 단부 상의 지름보다 작은 대체로 원통형 형상이다. 플런저 인터페이스(420)는 플런저 축(417)의 기부 단부 상의 표면이다. 플런저 축(417)은 통상적으로 스테인리스 스틸과 같은 강성(rigid) 물질로 제조된다. 플런저(415)는 고무나 폴리머 재료로 제조된다. 본원발명의 다른 실시예에서는, 플런저 축(417)의 원위 단부가 그 위에 플런저(415)가 붙여질 수 있는 립(lip)을 구비한다. 플런저(415)는 플런저 축(417) 상에 강제-형상결합(press-fitted)될 수 있으며, 플런저 축(417)의 원위 단부 상의 립에 의하여 제 위치에 유지된다. 이로써 조립이 용이하게 된다. 축 상에 플런저(415)를 오버 몰딩하는 대신에, 플런저(415)는 별도의 부품으로 제조되어 플런저 축(417)의 원위 단부 위로 밀어 넣어질 수 있다. 플런저 인터페이스(420)는 임의의 적절한 형상일 수 있다.
도 9B는 도 9A의 팁 세그먼트의 단부도이다. 도 9B는 팁 세그먼트(205)의 바늘(210)로부터 가장 멀리 떨어진 단부를 도시한다. 이 단부는 유한 재사용 조립체와 접속한다. 하우징(215), 플런저 인터페이스(420), 팁 인터페이스 커넥터(451, 452, 453, 454, 455, 456), 탭(472, 473), 그리고 정렬 슬롯(481)이 도시되어 있다.
도 9B의 실시예에서, 플런저 인터페이스(420)의 일 단부는 완전한 원형이 아니다. 이는 유사한 단면 형상을 가지는 기계식 링크 인터페이스와 정렬되도록 구성된 평평한 부분이다. 이러한 선택적인 형상은 팁 세그먼트와 유한 재사용 조립 체의 적절한 정렬이 이루어질 수 있도록 설계된다. 본원발명의 다른 실시예에서는, 플런저 인터페이스(420)의 일 단부의 횡단면이 원형이다.
도 9B의 실시예는 또한 팁 세그먼트와 유한 재사용 조립체 사이의 적절한 정렬을 보조하기 위하여 선택적인 정렬 슬롯(481)을 포함한다. 정렬 슬롯(481)은 유한 재사용 조립체 상의 정렬 핀(도 11에 581로 도시됨)과 접속한다. 본원발명의 다른 실시예에서는, 탭(472, 473)이 상이한 크기를 갖는다. 대안적으로, 탭(472, 473)은 상이한 형상을 가질 수 있다. 두 개의 탭(472, 473)은 또한 도 11의 슬롯(572, 573)과 접속함으로써 유한 재사용 조립체와 팁 세그먼트의 정렬을 보조한다.
본원발명의 원리에 따른 일 실시예에서는, 탭(472, 473)이 슬롯(572, 573)에 삽입되도록 팁 세그먼트가 유한 재사용 조립체 상에 배치된다. 이후 팁 세그먼트는 유한 재사용 조립체에 대해 회전하여 탭(472, 473)이 슬롯(572, 573) 내에 유지된다. 정렬 핀(581) 및 정렬 슬롯(481)은 이후 적절하게 정렬된다.
커넥터(451, 452, 453, 454, 455, 456)는 팁 세그먼트를 유한 재사용 조립체에 전기적으로 링크시킨다. 커넥터(451, 452, 453, 454, 455, 456)는 유한 재사용 조립체 상의 유사한 커넥터(551, 552, 553, 554, 556, 557) 각각에 접속한다(도 11 참조). 이러한 커넥터들은 팁 세그먼트와 유한 재사용 조립체 사이에서 신호가 이동하도록 하기 위한 통로를 제공한다.
도 10A-10D는 본원발명의 실시예들에 포함될 수 있는 4 개의 상이한 회로를 개략적으로 도시한다. 도 10A는 온도 제어 장치(450)에 대한 여러 상이한 구성 중 하나를 도시한다. 도 10A에서, 온도 제어 장치(450)는 커넥터(452, 455)에 연결된다. 전력 및/또는 제어 신호는 커넥터(452, 455)를 통해 온도 제어 장치(450)에 제공된다.
도 10B는 열적 센서(460)에 대한 여러 상이한 구성 중 하나를 도시한다. 도 10B에서, 열적 센서(460)는 커넥터(451, 454)에 연결된다. 커넥터(451, 454)를 통해 열적 센서(460)로부터 신호가 수신된다.
도 10C는 퓨즈(1011)에 대한 여러 상이한 구성 중 하나를 도시한다. 퓨즈(1011)는 조립체(555) 내에 포함되어 있거나 또는 도 10C에 도시된 바와 같이 실시될 수 있다. 도 10C에서, 퓨즈(1011)는 커넥터(453, 456) 사이에 연결된다. 이러한 실시예에서, 퓨즈(1011)는 팁 세그먼트가 단용 장치(single-use device)인 것을 보장하도록 작동한다. 퓨즈(1011)는 가열 버튼이 작동하거나 일회용 팁 세그먼트(205)가 사용된 이후에 끊어진다. 전술한 바와 같이, 유한 재사용 조립체 내의 제어기는 연결된 팁 세그먼트가 언제 사용되었는지를 탐지하여 증가된 전류를 퓨즈(1011)를 통해 흘려 퓨즈가 끊어지도록 한다. 퓨즈(1011)가 끊어지면, 팁 세그먼트는 더 이상 작동하지 않으며 폐기되어야 한다.
도 10D는 조립체(555)에 대한 여러 상이한 구성 중 하나를 도시한다. 도 10D에서, 조립체(555)는 커넥터(453, 456)에 연결된다. 전력 및/또는 제어 신호는 커넥터(453, 456)를 통해 조립체(555)에 제공된다.
기타 여러 구성의 커넥터(451, 452, 453, 454, 455, 456)가 실시될 수 있다. 예를 들어, 6개의 커넥터가 도시되어 있으나 임의의 개수의 커넥터가 실시될 수 있 다. 또한, 임의 조합의 상이한 회로가 팁 세그먼트 내에 포함될 수 있다.
도 11은 본원발명의 원리에 따른 유한 재사용 조립체의 단부도이다. 도 11에 도시된 유한 재사용 조립체의 단부는 도 9B에 도시된 팁 세그먼트의 단부와 접속한다. 도 11에 도시된 유한 재사용 조립체의 단부도는 유한 재사용 조립체 하우징(255), 기계식 링크 인터페이스(545), 유한 재사용 조립체 인터페이스 커넥터(551, 552, 553, 554, 556, 557), 슬롯(572, 573), 그리고 정렬 핀(581)을 도시한다.
도 11의 실시예에서, 기계식 링크 인터페이스(545)의 일 단부는 완전한 원형이 아니다. 이는 유사한 단면 형상을 가지는 플런저 인터페이스와 정렬하도록 설계된 평평한 부분을 가진다. 이러한 선택적인 형상은 팁 세그먼트와 유한 재사용 조립체 간의 적절한 정렬을 가능하게 하도록 설계된다. 본원발명의 다른 실시예에서는, 기계식 링크 인터페이스(545)의 일 단부의 횡단면이 원형이다.
도 11의 실시예는 또한 팁 세그먼트와 유한 재사용 조립체의 적절한 정렬을 보조하기 위하여 선택적인 정렬 핀(581)을 포함한다. 정렬 핀(581)은 팁 세그먼트 상의 정렬 슬롯(도 9B에 481로 도시됨)과 접속한다. 본원발명의 다른 실시예에서는, 슬롯(572, 573)이 상이한 크기를 가진다. 대안적으로, 슬롯(572, 573)은 상이한 형상을 가질 수 있다. 두 개의 슬롯(572, 573)은 또한 도 9B에 도시된 팁 세그먼트의 탭(472, 473)과 접속함으로써 유한 재사용 조립체와 팁 세그먼트의 정렬을 보조한다.
커넥터(551, 552, 553, 554, 556, 557)는 팁 세그먼트를 유한 재사용 조립체 에 전기적으로 링크시킨다. 커넥터(551, 552, 553, 554, 556, 557)는 (도 9B에 도시된 바와 같은) 팁 세그먼트 상의 커넥터(451, 452, 453, 454, 455, 456)와 접속한다. 이러한 커넥터는 팁 세그먼트와 유한 재사용 조립체 사이에서 신호가 통과할 수 있는 통로를 제공한다.
도 12는 본원발명의 일 실시예에 따른 유한 재사용 조립체의 단면도를 도시한다. 도 12에서, 유한 재사용 조립체(250)는 기계식 링크 인터페이스(545), 액추에이터 축(510), 액추에이터(515), 전력원(505), 제어기(305), 유한 재사용 조립체 하우징(255), 인터페이스(535), 유한 재사용 조립체 인터페이스 커넥터(551), 변위 센서(1215), 전력원 제어기(444), 그리고 유도성 부재(1225)를 포함한다.
변위 센서(1215)는 액추에이터 축(510)의 이동을 측정한다. 변위 센서는 특히 광학 회전 인코더(optical rotary encoder), 선형 인코더, 전류 감지 회로(홀 센서(Hall sensor)), 회전 전위차계(rotary potentiometer), 또는 선형 전위차계일 수 있다. 다른 실시예에서, 변위 센서는 액추에이터(515)가 멈추는가를 탐지할 수 있다. 예를 들어, 홀 센서는 멈춰진 상태를 나타내는, 액추에이터(515)의 전류 소비 증가를 탐지할 수 있다. 또한, 변위 센서(1215)는 액추에이터(515)로부터의 후방 EMP(back EMP)를 측정할 수 있다. 변위 센서(1215)는 단일 부품이나 다수의 부품으로 이루어질 수 있다. 본원발명의 원리에 따른 일 실시예에서는, 변위 센서(1215)가 액추에이터 축(510)이 이동하는 거리를 측정하기 위한 장치 및 액추에이터(515)가 멈추었는지를 탐지하기 위한 장치를 포함한다.
변위 센서(1215)는 액추에이터 축(510)의 위치를 측정한다. 기계식 링크 인 터페이스(545)가 액추에이터 축(510)에 연결되므로, 변위 센서(1215)는 기계식 링크 인터페이스(545)의 위치도 측정한다. 이러한 변위 센서(1215)는 전체 투입량이 전달되었는가를 결정하는데 사용될 수 있다. 액추에이터 축(510)이 기계식 링크 인터페이스(545) 및 플런저(415)의 이동에 상응하는 일정 거리를 이동한 것을 변위 센서(1215)가 탐지하게 되면, 바늘(210)로부터 일정 투약량이 방출된 것을 알 수 있다. 약품이 눈으로 전달되어야 하는 경우에, 변위 센서(1215)는 액추에이터 축(510)의 이동에 관한 정보를 제공하는데, 이러한 정보는 전체 투약량이 전달되었는가를 결정하는데 사용될 수 있다.
일부의 경우에, 액추에이터(515)가 멈추어 액추에이터 축(510), 기계식 링크 인터페이스(545), 및 플런저(415)를 눈으로 전체 투입량을 전달하기 위한 적당한 거리로 구동시키지 못하게 될 수 있다. 이러한 경우에, 변위 센서(1215)는 액추에이터 축(510), 기계식 링크 인터페이스(545), 및 플런저(415)가 이동한 거리를 측정한다. 이러한 거리 정보로부터, 전달된 약품의 량이 계산될 수 있다. 예를 들어, 투약 챔버(405)가 원통형상일 경우, 그 원형의 단면적을 알 수 있다. 그러면, 변위 센서(1215)에 의해 측정된 거리는 원통의 높이가 되며, 변위 용적이 (예를 들어 제어기(305)에서) 쉽게 계산될 수 있다. 이와 같이 전달된 양은 정지 표시(stall indication)와 함께, (도 3의) 디스플레이(320)와 같은 디스플레이 장치를 통해 표시될 수 있다.
변위 센서(1215)는 또한 약품 전달 프로세스에 유용한 다른 정보도 제공할 수 있다. 예를 들어, 팁 세그먼트가 유한 재사용 조립체에 연결될 때, 액추에이터 축(510)은 팁 세그먼트의 연결을 위해 본래 위치(homed position)로 철수하거나 옮겨질 수 있다. 변위 센서(1215)는 이러한 본래 위치까지의 액추에이터 축(510)의 이동을 측정할 수 있다. 액추에이터 축(510)은 팁 세그먼트가 유한 재사용 조립체에 부착될 수 있도록 또는 약품의 전달 이전에 본래 위치에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 변위 센서(1215)로부터 판독된 정보는 눈으로 약품을 전달하기 위해 액추에이터(515)가 작동하기 이전에 액추에이터 축(510)이 본래 위치에 있다는 것을 확인하는데 사용된다.
도 12의 실시예는 또한 전력원 제어기(444) 및 유도성 부재(1225)를 포함한다. 이러한 두 개의 부품은 전력원(505)이 예를 들어 재충전가능한 배터리일 경우 전력원(505)의 충전을 제어한다. 전력원 제어기(444)는 전력원(505)의 유지, 모니터링, 및 충전과 관련된 임의 개수의 상이한 기능을 실행할 수 있는 회로소자를 포함한다. 다른 실시예에서는, 전력원 제어기(444)가 제어기(305) 내에서 실행되거나 제어기(305) 내에 통합될 수 있다.
본원발명의 일 실시예에서, 전력원 제어기(444)(또는 사정에 따라서는 제어기(305))는 유한 재사용 조립체(250)가 사용된 횟수를 계수한다. 이러한 계수 횟수가 예정된 안전 사용 횟수에 도달한 이후에는, 유한 재사용 조립체(250)가 작동하지 않게 된다. 대안적으로, 전력원 제어기(444)(또는 사정에 따라서는 제어기(305))는 전력원(505)이 충전된 횟수(전력원(505)이 겪은 충전 사이클 횟수)를 계수한다. 이러한 계수 횟수가 예정된 한계치에 도달하면, 유한 재사용 조립체(250)가 작동하지 않게 된다. 본원발명의 일 실시예에서, 전력원 제어기 (444)(또는 사정에 따라서는 제어기(305))는 전력원(505)의 이상 상태(fault condition)나 기타 불안정 상태를 탐지한다.
전력원(505)을 충전하기 위하여, 유동성 부재(1225)가 충전 베이스(charging base)(도시되지 않음)에 있는 다른 유도성 부재 근방에 배치될 때 유도성 부재(1225) 내에 전류가 유도된다. 이 유도된 전류는 전력원(505)을 충전시킨다.
도 13은 본원발명의 일 실시예에 따른 유한 재사용 조립체의 단면도이다. 도 12에서, 유한 재사용 조립체(250)는 기계식 링크 인터페이스(545), 액추에이터 축(510), 액추에이터(515), 전력원(505), 제어기(305), 유한 재사용 조립체 하우징(255), 인터페이스(535), 유한 재사용 조립체 인터페이스 커넥터(551), 변위 센서(1215), 전력원 제어기(444), 충전 접촉부(1235)를 포함한다.
도 13의 실시예에서, 충전 접촉부(1235)는 충전 베이스(도시되지 않음) 상에 접촉하여 전력원(505)에 전력을 제공한다. 일 실시예에서, 충전 접촉부(1235)는 도킹 스테이션(docking stations)을 구비하는 휴대용 전자장치에서 사용되는 것과 같은 USB 유형의 연결부이다. 일 실시예에서는, Molex® CradleConTM 커넥터가 사용된다. 다른 유형의 커넥터가 사용될 수도 있다.
도 14 및 15는 본원발명의 원리에 따른 두 개의 부조립체(subassembly)의 단면도이다. 이러한 부조립체 각각은 액추에이터(515)로부터 바늘(210)로의 경로를 도시한다. 도 14는 액추에이터 축(510)에 단단하게(rigidly) 연결된 기계식 링크 인터페이스(545)를 도시하는 반면, 도 15는 볼 조인트(805)를 구비하는 기계식 링 크 인터페이스(545)를 도시한다. 볼 조인트(805)를 사용함으로써 기계식 링크 인터페이스(545)와 플런저 인터페이스(420)와의 정렬을 보조하게 된다.
도 14에서, 액추에이터(515)는 기계식 링크 인터페이스(545)에 단단하게(rigidly) 연결된 액추에이터 축(510)을 구비한다. 기계식 링크 인터페이스는 플런저 인터페이스(420)와 정합한다. 플런저(415)는 투약 챔버 하우징(425) 내에 배치되며 투약 챔버 하우징(425)의 내부 표면에 대해 밀봉된다. 투약 챔버(405)는 플런저(415)의 원위 면(distal face)과 투약 챔버 하우징(425)의 내부 표면에 의해 한정된다. 온도 제어 장치(450)는 투약 챔버 하우징(425)을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 바늘(210)은 투약 챔버(405)에 유체 소통 방식으로 결합한다.
도 15에서, 액추에이터(515)는 볼 조인트를 통해 축(810)에 연결되는 액추에이터 축(510)을 가진다. 기계식 링크 인터페이스(545)는 볼 조인트(805)를 통해 축(810)에 회전가능하게 연결된다. 기계식 링크 인터페이스는 플런저 인터페이스(420)와 정합한다. 플런저(415)는 투약 챔버 하우징(425) 내에 배치되며 투약 챔버 하우징(425)의 내부 표면에 대해 밀봉된다. 투약 챔버(405)는 플런저(415)의 원위 면(distal face)과 투약 챔버 하우징(425)의 내부 표면에 의해 한정된다. 온도 제어 장치(450)는 투약 챔버 하우징(425)을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 바늘(210)은 투약 챔버(405)에 유체 소통 방식으로 결합한다.
도 14 및 15에서, 액추에이터(515)는 액추에이터 축(510)을 위로(바늘(210)을 향한 방향으로) 구동한다. 계속해서, 기계식 링크 인터페이스(545)도 위로 구동된다. 기계식 링크 인터페이스(545)가 플런저 인터페이스(420)와 정합하게 되 면, 플런저(410)도 위로 이동하게 된다. 투약 챔버(405) 내에 저장된 물질은 바늘(210)을 통해 방출된다. 이러한 방식으로, 액추에이터 축(510)으로부터 기계식 링크 인터페이스(545)를 거쳐 플런저(415)로 힘과 운동이 전달된다.
투약 챔버(405)가 눈으로 전달될 약품을 저장하면, 도 14-15의 구성은 바늘이 눈으로부터 제거될 때 역류(reflux)를 방지하게 된다. 플런저(415)의 운동은 단일 방향(투약 챔버(405) 내의 약품을 방출하는 방향)에서 이루어진다. 기계식 링크 인터페이스(545)가, 예를 들어 약품이 눈으로 주입된 이후에, 바늘(210)로부터 멀어지는 방향으로 이동하게 되면, 플런저(415)는 그 자리에 남아 있게 된다. 플런저(415)가 기계식 링크 인터페이스(545)에 단단하게 연결되어 있지 않으므로, 기계식 링크 인터페이스(545)가 후퇴할 때 플런저(415)는 후퇴하지 않는다.
도 16은 도 13의 유한 재사용 조립체 및 충전 베이스의 단면 다이어그램이다. 도 16에서, 유한 재사용 조립체(250)의 하부 표면은 충전 베이스(1615)와 접속한다. 유한 재사용 조립체(250)가 충전 베이스(1615) 내에 놓이면, 전력원(505)이 충전될 수 있다. 충전된 이후에, 유한 재사용 조립체(250)는 충전 베이스(1615)로부터 제거될 수 있다. 본원발명의 일 실시예에서, 팁 세그먼트(205)가 부착된 유한 재사용 조립체(250)는 충전 베이스(1615) 내에 배치되며 투약 챔버(405) 내에 위치한 물질은 온도 제어 장치(450)에 의하여 가열되거나 냉각된다. 이러한 방식에서, 충전 베이스(1615)는 온도 제어 장치(450)에 대한 전력을 제공한다. 투약 챔버(405) 내에 위치하는 물질이 (열적 센서(460)로부터의 정보로부터 결정된 바와 같이) 적당한 온도에 도달하면, 팁 세그먼트(205)가 부착된 유한 재사 용 조립체(250)는 충전 베이스로부터 제거될 수 있다. 이는 유한 재사용 조립체(250) 및 부착된 팁 세그먼트(205)가 충전 베이스(1615)로부터 제거될 때 주입 프로세스에 대해 전력원(505)을 아끼게 한다.
도 17A 및 17B는 본원발명의 원리에 따라 눈으로 물질을 주입하는 한 가지 방법의 순서도이다. 단계(1705)에서, 팁 세그먼트와 유한 재사용 조립체 간의 연결이 인식된다. 단계(1710)에서, 유한 재사용 조립체에 연결된 팁 세그먼트의 유형이 식별된다. 예를 들어, 약품 전달 팁 세그먼트 또는 약품 전달 팁 세그먼트의 유형이 식별될 수 있다. 이러한 식별 과정은 예를 들어 메모리 또는 RFID 태그로부터의 정보를 판독함으로써, 팁 세그먼트로부터의 정보 판독에 의해 이루어질 수 있다. 단계(1715)에서는 투약 정보가 팁 세그먼트로부터 수신된다. 팁 세그먼트 유형에 관한 정보와 마찬가지로, 투약 정보는 제어기, RFID 판독기, 또는 유한 재사용 조립체 내의 유사한 장치에 의해 팁 세그먼트 내의 메모리 장치로부터 판독될 수 있다.
단계(1720)에서, 온도 제어 장치가 작동하여 투약 챔버 내에 위치하는 물질의 온도를 변경시킨다. 이러한 물질은 전술한 바와 같이 가열되거나 냉각될 수 있다. 또한, 가열이나 냉각은 팁 세그먼트와 유한 재사용 조립체가 충전 베이스 상에 위치할 때에만 이루어진다. 단계(1725)에서는, 물질이 위치하는 투약 챔버 근방의 열적 센서로부터 온도 정보가 수신된다. 단계(1730)에서는, 이러한 온도 정보가 물질의 온도를 조절하도록 온도 제어 장치를 제어하는데 사용된다.
단계(1735)에서, 액추에이터 축이 본래 위치(homed position)로 이동한다. 예를 들어, 액추에이터 축은 본래 위치를 형성하도록 완전히 후퇴할 수 있다. 본래 위치는 변위 센서에 대한 기준점을 형성한다. 즉, 변위 센서는 이 기준 위치로부터 액추에이터 축의 이동에 대한 측정을 개시한다. 단계(1740)에서, 액추에이터 축은 (액추에이터 축과 일체이거나 이에 연결된) 기계식 링크 인터페이스가 플런저 인터페이스와 접촉할 때까지 이동한다. 이러한 위치에서, 액추에이터 축이 조금이라도 더 이동하게 되면 투약 챔버로부터 물질이 배출되게 된다. 기계식 링크 인터페이스가 플런저 인터페이스와 접촉하면, 장치는 눈으로 물질을 주입하는데 사용될 준비가 된다. 이러한 단계는, 물질이 주입에 적당한 온도로 유지될 수 있도록, 눈으로 물질을 주입하기 이전에 이루어진다. 예를 들어, 물질은 팁 세그먼트와 유한 재사용 조립체가 충전 베이스 상에 위치하는 동안 가열되거나 냉각될 수 있다. 팁 세그먼트와 유한 재사용 조립체가 충전 베이스로부터 제거되면, 의사는 제한된 시간 내에 주입을 실행하여 물질의 온도가 적당한 온도 범위 밖으로 떨어지지 않도록 해야 한다. 기계식 링크 인터페이스가 플런저 인터페이스와 접촉하게 되면 주입은 짧은 시간 내에 실행되어야 한다.
단계(1745)에서, 물질이 눈에 전달되었다는 것을 나타내는 입력이 수신된다. 예를 들어, 의사는 제어기에 신호를 보내는 버튼을 눌러 물질을 전달하기 위해 액추에이터가 작동될 것을 나타낼 수 있다. 단계(1750)에서는, 투약 정보가 적당한 속도에서 적당한 투약량을 전달하기 위해 액추에이터의 작동을 제어하는데 사용된다. 물질은 오직 적당한 온도 범위 내에 있게 된 이후에야 비로소 눈으로 전달된다. 단계(1755)에서는 변위 센서로부터 정보가 수신된다. 이러한 정보는 액추에 이터 축이 이동한 거리를 나타낸다. 액추에이터 축이 이동한 거리는 투약량과 상관된다. 축이 더 멀리 이동할수록, 플런저는 더 많이 이동하게 되며, 더 많은 투약량이 전달되게 된다. 단계(1760)에서는, 전달된 투약량의 표시가 제공된다. 예를 들어, 전체 투약량이 성공적으로 전달되는 성공적인 주입은 초록색 빛이나 (전달된 물질의 양을 마이크로리터 단위로 나타내는) 숫자에 의해서 표시될 수 있다. 잘못된 주입에 있어서는, 실제로 전달된 물질의 양이 표시된다. 단계(1765)에서는, 예를 들어 팁 세그먼트 내의 퓨즈를 끊음으로써 팁 세그먼트의 재사용이 방지된다.
도 18은 본원발명의 원리에 따라 눈으로 물질을 주입하는 것과 관련된 한 가지 방법의 순서도이다. 도 18은 팁 세그먼트와 유한 재사용 조립체가 충전 스테이션에 위치하는 동안 투약 챔버에 위치하는 물질을 가열하거나 냉각하기 위해 온도 제어 장치를 작동시키는 방법을 설명한다. 단계(1805)에서는, 팁 세그먼트와 유한 재사용 조립체 사이의 연결이 인식된다. 단계(1810)에서는, 팁 세그먼트의 유형이 식별된다. 단계(1815)에서는, 팁 세그먼트로부터 투약 정보가 수신된다. 단계(1820)에서는, 팁 세그먼트 및 유한 재사용 조립체가 충전 베이스 상에 위치하는지 여부가 결정된다. 이들이 충전 베이스 상에 위치하지 않는다면, 단계(1825)에서, 시스템은 대기하고 단계(1820)로 복귀한다. 팁 세그먼트와 유한 재사용 조립체가 충전 베이스 상에 위치하면, 단계(1830)에서, 온도 제어 장치가 작동하여 투약 챔버 내에 저장된 물질의 온도를 변경시킨다. 단계(1835)에서는, 열적 센서로부터 온도 정보가 수신된다. 단계(1840)에서는, 이러한 온도 정보가 온도 제어 장 치를 제어하는데 사용된다.
도 19는 본원발명의 원리에 따라 눈으로 물질을 주입하는 것과 관련된 한 가지 방법의 순서도이다. 도 19는 적당한 투약량이 전달되었는가를 결정하는 것과 관련된 방법을 설명한다. 단계(1910)에서, 액추에이터가 투약량 및 투약 속도 정보에 기초하여 제어된다. 액추에이터는 물질을 전달하도록 플런저를 이동시킨다. 단계(1920)에서, 액추에이터 축이 이동한 거리를 나타내는 정보가 변위 센서로부터 수신된다. 단계(1930)에서, 이러한 거리 정보는 적절한 투약량이 전달되었는가를 결정하는데 사용된다. 액추에이터 축이 적절한 투약량을 전달하는데 필요한 거리를 이동했다면, 단계(1940)에서, 적당한 투약량이 전달되었다는 표시가 제공된다. 액추에이터 축이 적절한 투약량을 전달하는데 필요한 거리를 이동하지 않았다면, 단계(1950)에서, 액추에이터 축이 이동한 거리에 기초하여 전달된 투약량이 계산된다. 단계(1960)에서는, 전달된 투약량의 표시가 제공된다.
도 20은 본원발명의 원리에 따라 눈으로 물질을 주입하는 것과 관련된 한 가지 방법의 순서도이다. 도 20은 액추에이터 축이 멈춘 상태와 관련된다. 단계(2010)에서, 액추에이터가 투약량 및 투약 속도 정보에 기초하여 제어된다. 액추에이터는 물질을 전달하도록 플런저를 이동시킨다. 단계(2020)에서, 멈춤 센서(stall sensor)로부터 데이터가 수신된다. 단계(2030)에서, 이러한 데이터는 액추에이터가 멈추었는지를 결정하는데 사용된다. 축이 멈추었다면, 단계(2040)에서, 멈춤 상태의 표시가 제공된다. 단계(2050)에서, 액추에이터 축이 이동한 거리를 나타내는 신호가 변위 센서로부터 수신된다. 단계(2060)에서는, 전달된 투약량 의 표시가 거리 정보에 기초하여 제공된다. 축이 멈추지 않았다면, 단계(2070)에서, 적당한 투약량이 전달되었다는 표시가 제공된다.
이상으로부터, 본원발명이 눈으로 정확한 용적의 물질을 전달하기 위한 향상된 시스템 및 방법을 제공한다는 것을 알 수 있을 것이다. 본원발명은 정확한 투약량을 전달할 수 있는, 단용의, 일회용 전달 장치 팁 세그먼트를 제공한다. 팁 세그먼트는 유한 재사용 조립체와 접속한다. 본원발명은 본 명세서에서 예에 의해서 도시되었으며, 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정이 이루어질 수 있다.
본원발명이 단용 약품 전달 장치와 관련하여 기술되었지만, 본원발명은 전기 전력원과 접속하는 임의의 단용 의료 장치를 모두 포함한다. 본원발명의 다른 실시예들은 본 명세서에 개시된 발명의 실시 및 설명 내용을 고려할 때, 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 본원발명의 설명 및 예들은 단지 예로서만 고려하기 위한 것이며, 본원발명의 진정한 범위와 사상은 이하의 청구범위에 의해 나타날 것이다.

Claims (50)

  1. 일회용 주입 장치로서,
    내부 표면 및 외부 표면을 가지는 투약 챔버 하우징으로서, 상기 내부 표면이 소정 양의 물질을 유지하기 위한 투약 챔버를 부분적으로 형성하는, 투약 챔버 하우징;
    상기 투약 챔버 하우징의 내부 표면과 맞물리는 플런저로서, 상기 투약 챔버 하우징 내에서 슬라이딩 가능하며, 상기 투약 챔버 하우징의 내부 표면에 대해 유체 소통에 있어 밀봉되며, 플런저 인터페이스를 가지는 플런저;
    상기 투약 챔버에 유체 소통 방식으로 결합하는 바늘; 및
    상기 투약 챔버 하우징을 적어도 부분적으로 둘러싸는 온도 제어 장치로서, 상기 투약 챔버 내의 물질의 온도를 변경시키기 위한 온도 제어 장치; 를 포함하고,
    상기 물질의 온도가 변경된 이후에 상기 물질이 주입되는,
    일회용 주입 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투약 챔버 하우징 근방에 위치하는, 온도 측정용 열적 센서를 더 포함하는,
    일회용 주입 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열적 센서가 상기 물질의 온도를 측정하는,
    일회용 주입 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 물질의 온도가 상기 투약 챔버 하우징 부근에서 측정된 온도로부터 외삽(extrapolate)되는,
    일회용 주입 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 일회용 주입 장치의 접속 표면 상에 위치하는 팁 인터페이스 커넥터 쌍을 더 포함하는,
    일회용 주입 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인터페이스 커넥터 쌍이 상기 일회용 주입 장치를 유한 재사용 조립체에 전기적으로 결합시키는,
    일회용 주입 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 인터페이스 커넥터 쌍에 전기적으로 연결된 퓨즈를 더 포함하는,
    일회용 주입 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 일회용 주입 장치의 추가 사용을 방지하도록 상기 퓨즈가 끊어지는,
    일회용 주입 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 온도 제어 장치가 상기 인터페이스 커넥터 쌍에 전기적으로 결합하는,
    일회용 주입 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 온도 제어 장치가 히터인,
    일회용 주입 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 온도 제어 장치가 냉각 장치인,
    일회용 주입 장치.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 인터페이스 쌍에 전기적으로 결합하는 열적 센서를 더 포함하는,
    일회용 주입 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 열적 센서가 서모커플인,
    일회용 주입 장치.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 전기 커넥터 쌍에 전기적으로 연결되는 조립체를 더 포함하고, 상기 조립체가 메모리 장치를 구비하는,
    일회용 주입 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 메모리 장치는 상기 일회용 주입 장치의 특성에 관한 정보를 가지는,
    일회용 주입 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 메모리 장치는 투약 정보를 가지는,
    일회용 주입 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 메모리 장치는 투약 속도 정보를 가지는,
    일회용 주입 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 일회용 주입 장치의 접속 표면 부근에 위치하는 RFID 태그로서, 상기 일회용 주입 장치의 특성에 관한 정보를 가지는 RFID 태그를 더 포함하는,
    일회용 주입 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 일회용 주입 장치의 접속 표면 부근에 위치하는 RFID 태그로서, 투약 정보 및 전달 속도 정보로 이루어진 그룹으로부터 선택된 정보를 가지는 RFID 태그를 더 포함하는,
    일회용 주입 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 플런저는 강성 축 상에 강제-형상결합되며, 상기 플런저 인터페이스는 상기 축의 기부 단부 상에 위치하는,
    일회용 주입 장치.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 플런저는 강성 축 상에 오버 몰딩되며, 상기 플런저 인터페이스는 상기 축의 기부 단부 상에 위치하는,
    일회용 주입 장치.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 일회용 주입 장치의 접속 표면 상에 위치하는 제1 탭으로서, 상기 일회용 주입 장치를 유한 재사용 조립체에 고정시키는 제1 탭을 더 포함하는,
    일회용 주입 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 일회용 주입 장치의 접속 표면 상에 위치하는 제2 탭으로서, 상기 일회용 주입 장치를 유한 재사용 조립체에 고정시키는 제2 탭을 더 포함하는,
    일회용 주입 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 탭이 상이한 크기를 가지는,
    일회용 주입 장치.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 탭이 상이한 형상을 가지는,
    일회용 주입 장치.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 바늘을 상기 투약 챔버 하우징에 고정시키기 위한 루어를 더 포함하는,
    일회용 주입 장치.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 플런저 및 상기 투약 챔버 하우징을 적어도 부분적으로 둘러싸는 하우징을 더 포함하는,
    일회용 주입 장치.
  28. 제1항에 있어서,
    상기 플런저 인터페이스는 상기 일회용 주입 장치를 유한 재사용 조립체와 정렬시키도록 설계된 형상을 가지는,
    일회용 주입 장치.
  29. 제1항에 있어서,
    상기 물질이 눈의 상태를 치료하기 위한 약품인,
    일회용 주입 장치.
  30. 제1항에 있어서,
    상기 물질의 초기 양이 상기 투약 챔버 내에 사전 투입되고, 상기 투약 챔버 내의 플런저의 이동에 의해 상기 초기 양보다 적은 양을 포함하는 상기 물질의 투약량이 전달되는,
    일회용 주입 장치.
  31. 일회용 주입 장치로서,
    내부 표면 및 외부 표면을 가지는 투약 챔버하우징으로서, 상기 내부 표면이 소정 양의 물질을 유지하기 위한 투약 챔버를 부분적으로 형성하는, 투약 챔버 하우징;
    상기 투약 챔버 하우징의 내부 표면과 맞물리는 플런저로서, 상기 투약 챔버 하우징 내에서 슬라이딩 가능하며, 상기 투약 챔버 하우징의 내부 표면에 대해 유체 소통에 있어 밀봉되며, 플런저 인터페이스를 가지는 플런저;
    상기 투약 챔버에 유체 소통 방식으로 결합하는 바늘;
    상기 투약 챔버 하우징을 적어도 부분적으로 둘러싸는 온도 제어 장치로서, 상기 투약 챔버 내의 물질의 온도를 변경시키기 위한 온도 제어 장치;
    상기 투약 챔버 하우징 부근에 위치하는 열적 센서로서, 상기 투약 챔버 하우징 부근의 온도를 측정하기 위한 열적 센서;
    상기 일회용 주입 장치의 접속 표면 상에 위치하는 팁 인터페이스 커넥터 쌍; 및
    상기 플런저와 상기 투약 챔버 하우징을 적어도 부분적으로 둘러싸는 하우징; 을 포함하고,
    상기 물질의 온도가 변경된 이후에 상기 물질이 주입되는,
    일회용 주입 장치.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 인터페이스 커넥터 쌍은 상기 일회용 주입 장치를 유한 재사용 조립체 에 전기적으로 결합시키는,
    일회용 주입 장치.
  33. 제31항에 있어서,
    상기 인터페이스 커넥터 쌍에 전기적으로 연결되는 퓨즈를 더 포함하는,
    일회용 주입 장치.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 일회용 주입 장치의 추가 사용을 방지하도록 상기 퓨즈가 끊어지는,
    일회용 주입 장치.
  35. 제31항에 있어서,
    상기 온도 제어 장치가 상기 인터페이스 커넥터 쌍에 전기적으로 결합하는,
    일회용 주입 장치.
  36. 제31항에 있어서,
    상기 온도 제어 장치가 히터인,
    일회용 주입 장치.
  37. 제31항에 있어서,
    상기 온도 제어 장치가 냉각 장치인,
    일회용 주입 장치.
  38. 제31항에 있어서,
    상기 열적 센서가 상기 인터페이스 커넥터 쌍에 전기적으로 결합하는,
    일회용 주입 장치.
  39. 제31항에 있어서,
    상기 열적 센서가 서모커플 및 서미스터(thermistor)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 장치인,
    일회용 주입 장치.
  40. 제31항에 있어서,
    상기 전기 커넥터 쌍에 전기적으로 연결되는 조립체로서, 메모리 장치를 구비하는 조립체를 더 포함하는,
    일회용 주입 장치.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 메모리 장치는 상기 일회용 주입 장치의 특성에 관한 정보를 가지는,
    일회용 주입 장치.
  42. 제40항에 있어서,
    상기 메모리 장치는 투약 정보를 가지는,
    일회용 주입 장치.
  43. 제41항에 있어서,
    상기 메모리 장치는 투약 속도 정보를 가지는,
    일회용 주입 장치.
  44. 제31항에 있어서,
    상기 일회용 주입 장치의 접속 표면 부근에 위치하는 RFID 태그로서, 상기 일회용 주입 장치의 특성에 관한 정보를 가지는 RFID 태그를 더 포함하는,
    일회용 주입 장치.
  45. 제31항에 있어서,
    상기 일회용 주입 장치의 접속 표면 부근에 위치하는 RFID 태그로서, 투약 정보 및 전달 속도 정보로 이루어진 그룹으로부터 선택된 정보를 가지는 RFID 태그를 더 포함하는,
    일회용 주입 장치.
  46. 제31항에 있어서,
    상기 플런저는 강성 축 상에 강제-형상결합되며, 상기 플런저 인터페이스는 상기 축의 기부 단부 상에 위치하는,
    일회용 주입 장치.
  47. 제31항에 있어서,
    상기 플런저는 강성 축 상에 오버 몰딩되며, 상기 플런저 인터페이스는 상기 축의 기부 단부 상에 위치하는,
    일회용 주입 장치.
  48. 제31항에 있어서,
    상기 일회용 주입 장치의 접속 표면 상에 위치하는 제1 및 제2 탭으로서, 상기 일회용 주입 장치를 유한 재사용 조립체에 고정시키는 제1 및 제2 탭을 더 포함하는,
    일회용 주입 장치.
  49. 제31항에 있어서,
    상기 물질이 눈의 상태를 치료하기 위한 약품인,
    일회용 주입 장치.
  50. 제31항에 있어서,
    상기 플런저 인터페이스에 결합하는 기계식 링크 인터페이스; 및
    상기 기계식 링크 인터페이스를 구동하기 위한 액추에이터; 를 더 포함하는,
    일회용 주입 장치.
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