KR20190127009A

KR20190127009A - 유체의 급속 팽창에 의한 피스톤 구동 방식의 무침 주사 장치

Info

Publication number: KR20190127009A
Application number: KR1020180051027A
Authority: KR
Inventors: 함영복; 박중호; 윤소남
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2018-05-03
Filing date: 2018-05-03
Publication date: 2019-11-13
Also published as: KR102225578B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 약물을 주입하는 무침 주사 장치로서, 길이방향을 따라 제1 공간과 제2 공간을 갖는 통형상의 주사장치 본체부; 상기 주사장치 본체부의 제2 공간측의 단부에 형성된 노즐; 상기 제1 공간과 제2 공간 사이에 배치되며 상기 주사장치 본체부의 길이 방향을 따라 이동가능한 피스톤; 및 상기 제1 공간을 가열하여 제1 공간 내의 압력을 증가시키기 위한 피스톤 구동부;를 포함하고, 상기 피스톤 구동부에 의한 제1 공간 내의 압력의 증가에 의해 상기 피스톤을 가압함으로써 상기 제2 공간에 수용된 약물을 상기 노즐을 통해 분사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치를 개시한다.

Description

유체의 급속 팽창에 의한 피스톤 구동 방식의 무침 주사 장치 {Needle-free syringe with piston driven by rapid fluid expansion}

본 발명은 무침 주사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 약물 분사를 위해 피스톤을 구동하는 신규한 방식의 무침 주사 장치에 관한 발명이다.

종래부터 사람이나 동물의 생체 내에 약물을 주입하는 무침(needle-free) 주사 장치가 사용되고 있다. 무침 주사 장치는 바늘(needle)이 없기 때문에 주사 장치의 분사 노즐에서 약물이 짧은 시간에 높은 압력으로 분사되어 생체 내로 주입되어야 하고, 이를 위해 주사 장치 내의 피스톤을 움직여서 약물을 분사한다.

종래 무침 주사 장치는 피스톤을 움직이기 위해 예컨대 압전소자, 화약 폭발, 고압 가스 등을 사용한다. 화약 폭발 방식의 경우 한번 사용된 화약을 버리고 화약을 다시 공급해주어야 하며 고압 가스 방식의 경우에도 한번 사용된 가스를 배출하고 새로운 고압 가스를 공급받아야 하는 문제가 있다.

따라서 이러한 기존 방식의 문제를 해결한 신규한 방식으로 피스톤을 움직여 약물을 분사하는 무침 주사 장치의 필요성이 제기된다.

특허문헌1: 한국 공개특허공보 제2006-0061925호 (2006년 6월 8일 공개) 특허문헌2: 한국 등록특허 제10-1502752호 (2015년 3월 16일 공고)

본 발명의 일 실시예에 따르면, 단시간에 유체를 급속 가열하여 부피를 팽창시키고 이 팽창된 유체의 압력으로 피스톤을 움직여 약물을 분사할 수 있는 무침 주사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 생체 내에 주입할 약물의 주입량을 조절할 수 있는 구조를 갖는 무침 주사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유체를 저장하는 제1 탱크; 상기 제1 공간으로부터 배출되는 유체를 수용하는 제2 탱크; 상기 제1 공간과 상기 제1 탱크 사이의 제1 경로 및 상기 제1 공간과 상기 제2 탱크 사이의 제2 경로를 개폐하는 적어도 하나의 밸브; 및 상기 밸브의 개폐를 제어하는 제어부;를 포함하는 유체 공급 및 배출 시스템을 더 구비할 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 주사장치 본체부의 내측 표면에 설치되고 상기 주사장치 본체부의 중심축을 향해 돌출되어 상기 피스톤의 이동을 제한하는 제1 스토퍼; 상기 제1 스토퍼와 연결되고 상기 제1 스토퍼를 상기 주사장치 본체부의 내측 표면 안쪽으로 이동시키도록 동작하는 구동부; 및 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 주사장치 본체부가, 내부에 상기 피스톤의 이동 경로와 상기 제2 공간을 갖는 하부 하우징; 내부에 상기 제1 공간을 갖는 상부 하우징; 및 상기 하부 하우징과 하부 하우징을 연결하는 조절너트;를 포함하고, 상기 조절너트는 상기 하부 하우징의 상단의 적어도 일부 외주면과 상기 상부 하우징의 하단의 적어도 일부 외주면을 둘러싸도록 형성되되, 상기 하부 하우징 또는 상부 하우징 중 적어도 하나와의 결합 길이가 조절되도록 구성되고, 상기 결합 길이의 조절에 의해 상기 제2 공간의 부피가 증감하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 단시간에 유체를 급속 가열하여 부피를 팽창시키고 이 팽창된 유체의 압력으로 피스톤을 움직여 약물을 분사할 수 있는 신규한 방식의 무침 주사 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 한번 사용된 유체를 다시 재사용할 수 있으므로 유체를 낭비하지 않고 계속 사용할 수 있는 이점이 있고, 또한 유체를 단시간에 냉각시키는 냉각수단을 구비한 경우 팽창된 유체가 자연 냉각하기까지 기다릴 필요가 없으므로 약물 분사 동작을 연속적으로 수행할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 스토퍼를 구비한 무침 주사 장치의 경우 급속 가열되는 유체가 팽창하여 충분한 압력으로 피스톤을 가압할 때까지 기다렸다가 충분한 압력이 되었을 때 피스톤을 동작시킬 수 있으므로 높은 분사압력으로 약물을 생체 내로 주입할 수 있고 약물 분사 시점을 사용자가 조절할 수도 있는 이점이 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면 주사장치 본체부를 구성하는 상부 하우징과 하부 하우징을 조절너트로 결합하여 상부 하우징과 하부 하우징 사이의 간격을 조절할 수 있도록 구성함으로써 필요에 따라 약물의 주입량을 편리하게 조절할 수 있는 이점을 가진다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무침 주사 장치를 설명하기 위한 도면,
도2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무침 주사 장치를 설명하기 위한 도면,
도3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 무침 주사 장치를 설명하기 위한 도면,
도4 내지 도6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 무침 주사 장치를 설명하기 위한 도면,
도7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 무침 주사 장치를 설명하기 위한 도면,
도8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 무침 주사 장치를 설명하기 위한 도면이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무침 주사 장치(100)를 설명하기 위한 도면이다.

도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 무침 주사 장치(100)는 주사장치 본체부(110), 피스톤 구동부(130), 및 약물 챔버(140)를 포함할 수 있다. 주사장치 본체부(110)는 내부에 빈 공간을 갖는 통형상의 부재이며, 상단부는 개방되어 있고 하단부에는 약물을 분사하기 위한 노즐(114)이 형성되어 있을 수 있다. 일 실시예에서 주사장치 본체부(110)는 원형의 단면을 가질 수 있지만, 대안적으로 삼각형, 사각형 등 다각형의 단면을 가질 수 있다.

일 실시예에서 주사장치 본체부(110)는 길이 방향을 따라 상부의 제1 공간(111)과 하부의 제2 공간(112)을 포함한다. 제1 공간(111)과 제2 공간(112) 사이에는 피스톤(120)이 배치되며, 피스톤(120)은 주사장치 본체부(110) 내부에 길이 방향(즉 도면에서 상하 방향)을 따라 형성된 이동 공간 내에서 길이 방향으로 움직일 수 있다.

주사장치 본체부(110)는 상단에 결합되는 상부 케이스(113)를 포함할 수 있다. 상부 케이스(113)가 주사장치 본체부(110)의 상단부에 결합됨으로써 제1 공간(111)은 본체부(110)의 내측면, 상부 케이스(113) 및 피스톤(120)에 의해 둘러싸인 밀폐공간이 될 수 있다.

일 실시예에서 제1 공간(111)에는 적어도 부분적으로 유체가 채워질 수 있다. 일 실시예에서 이 유체는 가열에 의해 부피가 급격히 팽창할 수 있는 액체나 기체일 수 있다. 일 실시예에서 이 유체는 비등점이 낮은 액체일 수 있으며, 예를 들어 물, 에탄올, 벤젠 중 적어도 하나의 액체를 포함할 수 있다. 제1 공간(111)이 이러한 액체로 채워질 경우, 액체가 제1 공간(111)의 일부 영역에만 채워지고 나머지 영역은 공기 등 임의의 기체로 채워질 수 있다.

대안적 실시예에서 제1 공간을 채우는 유체는 기체일 수 있다. 일 실시예에서 이 기체로서 가열에 의해 급격히 팽창할 수 있는 비열이 낮은 기체가 사용될 수 있다.

피스톤 구동부(130)는 제1 공간(111)에 수용된 유체를 가열하여 유체를 팽창시키기 위한 장치이다. 피스톤 구동부(130)에 의한 유체의 가열에 의해 유체의 부피를 팽창시키고 이 팽창된 유체가 이에 따라 피스톤(120)을 가압함으로써 제2 공간(112)의 약물을 외부로 분사할 수 있다.

일 실시예에서 피스톤 구동부는 고전압 구동부(131), 가열부(133), 및 배터리(135)를 포함할 수 있다. 고전압 구동부(131)는 배터리(135)로부터 공급받은 전원으로부터 고전압을 생성하여 가열부(133)로 공급할 수 있다. 가열부(133)는 제1 공간(111) 내에 배치되며 고전압 구동부(131)로부터 고전압 또는 고전류의 전원을 공급받아 열에너지를 발생하는 가열소자로 구현될 수 있다. 가열부(133)는 제1 공간(111)에 수용된 액체와 직접 접촉하며 가열할 수 있도록 예컨대 제1 공간(111) 내의 본체부(110)의 내측면에 부착되어 설치될 수도 있고 제1 공간(111) 상에 배치될 수도 있다.

상술한 구성에 따라 주사장치 본체부의 제1 공간(111)이 밀폐되어 있고 이 제1 공간(111)에 예컨대 물이나 에탄올과 같은 액체가 일부 공간에 채워져 있는 경우, 고전압 구동부(131)가 고전압 또는 고전류의 전원을 가열부(133)에 공급하여 제1 공간(111) 내의 액체를 급속 가열한다. 급속 가열된 액체는 단시간에 기화하며 부피가 팽창한다. 기화되며 팽창된 유체는 피스톤(120)을 가압하고, 이에 따라 피스톤(120)이 제2 공간(112)으로 움직이면서 제2 공간(112) 내에 수용되어 있는 약물을 분사노즐(114)을 통해 분사할 수 있다.

도면에 도시하지 않았지만 고전압 구동부(131)는 제1 공간(111)에 채워진 유체의 종류나 양에 따라 가열부(133)로 공급하는 전원의 전압 또는 전류량, 및/또는 인가시간을 조절할 수 있으며, 이에 의해 제1 공간(111) 내의 유체의 팽창속도 및/또는 팽창 압력을 제어할 수 있다.

한편 일 실시예에서 피스톤 구동부(130)는 제1 공간(111) 내의 유체를 냉각시키기 위한 냉각수단(137)을 더 포함할 수 있다. 도시한 일 실시예에서 냉각수단(137)은 제1 공간(111) 내에 배치되며 배터리(135)로부터 전원을 공급받아 제1 공간(111)을 냉각할 수 있다. 냉각수단(137)으로 예컨대 펠티어 효과를 이용하는 열전소자가 사용될 수 있다. 따라서 제1 공간(111) 내의 유체를 가열부(133)와 냉각수단(137)에 의해 급속 가열하고 급속 냉각할 수 있기 때문에 단시간에 연속동작으로 약물 분사를 수행할 수 있다.

일 실시예에서 주사장치 본체부(110) 내부에 피스톤(120)을 원래 위치로 복귀시키기 위한 탄성부재(117)를 더 포함할 수 있다. 도시한 실시예에서 탄성부재(117)는 코일 스프링으로 구현되었지만 대안적 실시예에서 다른 탄성 구조의 구성요소로 구현될 수도 있다. 탄성부재(117)는 제1 공간(111)과 제2 공간(112) 사이의 공간에 배치될 수 있다. 피스톤(120)은 제1 공간(111)을 채우는 액체 및/또는 기체의 압력과 탄성부재(117)의 반발력이 균형을 이루는 지점까지 복귀할 수 있다.

주사장치 본체부(110)의 측면부에는 공기 배출구(115)가 형성될 수 있다. 즉 피스톤(120)이 왕복 운동을 함에 따라 탄성부재(117)가 배치된 공간의 부피가 변하게 되는데, 피스톤(120)의 왕복 운동이 이 공간의 부피 변화에 의해 방해 받지 않도록 하기 위해 공기 배출구(115)를 형성하였고, 이 공기 배출구(115)를 통해 외부의 공기가 탄성부재(117)가 배치된 공간으로 자유롭게 출입할 수 있다.

주사장치 본체부(110)의 제2 공간(112)은 피스톤(120)의 하부에 위치하며, 본체부(110)의 내측면과 피스톤(120)의 하부면에 의해 둘러싸여 있다. 제2 공간(112)의 하단부에는 약물을 분사하기 위한 노즐(114)이 형성되어 있다. 제2 공간(112)은 생체 내로 주입할 약물을 수용한다. 본 명세서에서 "생체"는 사람이나 동물, 식물 등 임의의 생물체를 포함하는 의미로 사용되며, "약물"은 생물체에 대한 질병의 예방, 진단, 또는 치료의 목적으로 이용되는 액상 물질뿐만 아니라 생물체에 주입 가능한 임의의 액체를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

일 실시예에서 약물은 약물 챔버(140)에 저장된다. 약물 챔버(140)는 주사장치 본체부(110)와 별개로 독립된 구성요소로 구현될 수 있고, 대안적 실시예에서, 약물 챔버(140)가 주사장치 본체부(110)에 일체로 결합되어 구성될 수도 있다.

주사장치 본체부(110)와 약물 챔버(140)는 약물을 공급하는 공급관(150)에 의해 연결될 수 있다. 공급관(150)은 약물 챔버(140)와 본체부(110)의 제2 공간(112)을 연결하며, 약물 챔버(140) 내의 약물을 제2 공간(112)으로 공급한다. 약물 챔버(140)의 약물은 예컨대 공급 펌프와 같은 별도의 공급장치(도시 생략)에 의해 제2 공간(112)으로 공급될 수도 있지만 이러한 공급장치가 필요하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 도시한 실시예의 경우 피스톤(120)이 팽창된 유체의 가압에 의해 제2 공간(112)측으로 이동하며 제2 공간(112)의 약물을 노즐(114)을 통해 분사한 후, 피스톤(120)이 탄성부재(117)에 의해 제1 공간(111)측으로 다시 복귀하며 제2 공간(112)의 부피가 다시 증가하고, 이에 따라 대기압에 의해 약물 챔버(140) 내의 약물이 제2 공간(112)으로 주입될 수 있다.

도시한 실시예에서는 이러한 약물 주입 동작을 위해 약물 챔버(140)와 외부 공기가 통하도록 공기 흡입구(145)를 포함할 수 있다. 공기 흡입구(145)에는 약물이 외부로 누설되지 않도록 체크 밸브를 설치할 수 있다. 또한 공급관(150)에도 체크 밸브(155)가 설치될 수 있으며, 이 체크 밸브(155)는, 피스톤(120)의 이동에 의해 제2 공간(112)이 가압될 때 제2 공간(112)의 약물이 약물 챔버(140)로 역류하지 않도록 한다.

도2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무침 주사 장치(200)를 설명하기 위한 도면이다.

도면을 참조하면, 제2 실시예에 따른 무침 주사 장치(200)는 주사장치 본체부(210), 피스톤 구동부(230), 및 약물 챔버(240)를 포함할 수 있다. 주사장치 본체부(210)는 내부에 제1 공간(211)과 제2 공간(212)을 가지며 그 사이에 피스톤(220)이 배치되어 있다.

주사장치 본체부(210)의 상부에는 피스톤 구동부(230)가 결합되어 있고, 피스톤 구동부(230)는 고전압 구동부(231), 가열부(233), 및 배터리(235)를 포함할 수 있다. 제1 공간(211)의 적어도 일부는 가열에 의해 급속팽창 가능한 유체로 채워져 있다. 약물 챔버(240)에 수용된 약물은 공급관(250)을 통해 주사장치 본체부(210)의 제2 공간(212)으로 공급될 수 있고, 제2 공간(212) 내의 약물은 제1 공간(211)의 유체의 팽창에 의한 피스톤(220)의 가압에 의해 노즐(214)을 통해 외부로 분사될 수 있다.

이와 같이 제2 실시예에 따른 주사장치 본체부(210), 피스톤 구동부(230), 및 약물 챔버(240)는 각각 도1의 주사장치 본체부(110), 피스톤 구동부(130), 및 약물 챔버(140)와 동일 또는 유사한 구성과 기능을 가지므로 자세한 설명을 생략한다.

제1 실시예와 비교할 때, 제2 실시예의 무침 주사 장치(200)는 급속팽창을 위한 유체 공급 및 배출 시스템(260)을 더 구비한 점에 차이가 있다. 일 실시예에서 유체 공급 및 배출 시스템(260)은 제1 탱크(261), 제2 탱크(262), 및 하나 이상의 밸브(263)를 포함할 수 있다.

제1 탱크(261)는 주사장치 본체부(210)의 제1 공간(211)으로 공급할 유체를 수용하는 탱크이고, 제2 탱크(262)는 제1 공간(211)으로부터 배출되는 유체를 수용하는 탱크이다. 밸브(263)는 제1 공간(211)과 제1 탱크(261) 사이의 경로("제1 경로") 및 제1 공간(211)과 제2 탱크(262) 사이의 경로("제2 경로")를 각각 개폐하는 동작을 한다. 밸브(263)는 하나 이상의 개폐밸브를 포함할 수 있으며, 도시한 일 실시예에서 밸브(263)는 하나의 2-way 밸브로 구현될 수 있다.

도면에 도시하지 않았지만 무침 주사 장치(200)는 밸브(263)의 개폐 동작을 제어하는 제어부(도시 생략)을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서 이 제어부는, 제1 공간(211)의 유체의 팽창에 의해 피스톤(220)이 제2 공간측으로 이동하는 동안 상기 제1 경로와 제2 경로를 폐쇄하도록 밸브(263)를 제어할 수 있다. 또한 일 실시예에서 제어부는, 제2 공간측으로 움직였던 피스톤(220)이 제1 공간측으로 복귀하는 동안 제1 공간(211)과 제2 탱크(262) 사이의 제2 경로를 개방하고 피스톤(220)이 제1 공간측으로 복귀한 이후에는 제1 공간(211)과 제1 탱크(261) 사이의 제1 경로를 개방하여 제1 탱크(261)의 유체를 제1 공간(211)으로 주입하도록 밸브(263)를 제어할 수 있다.

구체적으로, 제2 실시예에 따른 유체 공급 및 배출 시스템(260)을 구비한 무침 주사 장치(200)는 아래와 같이 약물 분사 동작을 복수회 반복할 수 있다.

먼저, 피스톤 구동부(230)가 동작하기 직전, 즉 피스톤(220)이 제1 공간(211)에 충전된 유체의 압력과 탄성부재(217)의 탄성력이 균형을 이루는 위치에 위치한다. 피스톤 구동부(230)가 동작을 개시하여 가열부(233)가 유체를 가열하여 (예컨대 액체의 기화에 의해) 유체를 급속 팽창시키고, 피스톤(220)을 제2 공간(212)측으로 밀어낸다.

피스톤(220)이 제2 공간(212)측으로 최대로 이동하여 약물을 분사한 후, 탄성부재(217)의 탄성력에 의해 피스톤(220)이 제1 공간(211)측으로 복귀한다. 이 때 피스톤(220)이 복귀하는 동안 밸브(263)의 동작에 의해 제2 탱크(262)와 제1 공간(211)의 경로가 개방되고, 팽창되었던 유체의 적어도 일부가 밸브(263)를 통과하여 제2 탱크(262)로 배출된다.

피스톤(220)이 복귀했을 때 밸브(263)의 동작에 의해 제2 탱크(262)와 제1 공간(211) 사이의 경로를 폐쇄하고 제1 탱크(261)와 제1 공간(211) 사이의 경로를 개방하여 제1 탱크(261)의 유체를 제1 공간(211)으로 주입할 수 있다. 제1 공간(211)은 이 주입된 유체로 적어도 부분적으로 다시 채워지고, 그 후 상술한 약물 분사 동작이 다시 개시될 수 있다.

이와 같이 유체 공급 및 배출 시스템(260)을 구비한 제2 실시예에 따르면 유체의 급속 팽창에 의해 약물을 분사한 후 이 유체를 배출하고 새로운 유체를 공급받을 수 있기 때문에, 예컨대 한번 사용된 기화된 유체가 냉각수단(237)에 의해 완전히 액화하지 않았더라도 완전 액화할 때까지 기다릴 필요가 없으므로 약물 분사 동작을 연속적으로 수행할 수 있는 이점이 있다. 또한 이 실시예에서, 제2 탱크(262)와 제1 탱크(261)를 연결하도록 구성할 수 있고 한번 사용된 기화된 유체를 제2 탱크(262)에서 액화시킨 후 제1 탱크(261)로 다시 공급하여 반복 사용할 수도 있으므로, 유체의 낭비 없이 약물 분사의 연속 동작을 수행하는 이점이 있다.

도3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 무침 주사 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도면을 참조하면, 제3 실시예에 따른 무침 주사 장치(300)는 주사장치 본체부(310), 피스톤 구동부(330), 및 약물 챔버(340)를 포함할 수 있으며, 이러한 구성요소들은 각각 도1 또는 도2의 주사장치 본체부(110,210), 피스톤 구동부(130,230), 및 약물 챔버(140,240)와 동일 또는 유사한 구성과 기능을 가지므로 자세한 설명을 생략한다.

제1 또는 제2 실시예와 비교할 때, 제3 실시예의 무침 주사 장치(300)는 피스톤(320)의 움직임을 제한하는 두 개의 스토퍼(318,360)를 더 구비하는 점에 차이가 있다.

도시한 실시예에서 무침 주사 장치는 제1 공간(311) 내에 형성된 상부 스토퍼(318)를 포함한다. 상부 스토퍼(318)는 주사장치 본체부(310)의 내측면 중 제1 공간(311)의 내측면에서 돌출되어 형성된다. 이에 따라 상부 스토퍼(318)는 피스톤(320)의 상방향으로의 최대 상승 위치를 제한할 수 있으며, 피스톤(320)의 복귀시 과도한 상승을 방지할 수 있다.

무침 주사 장치(300)는 피스톤(320)의 이동을 제한하는 하부 스토퍼(360) 및 하부 스토퍼(360)를 움직이는 구동부(365)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서 하부 스토퍼(360)는 주사장치 본체부(310)의 내측 표면에 설치되어 주사장치 본체부(310)의 중심축을 향해 돌출되도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 하부 스토퍼(360) 위치는, 무침 주사 장치(300)가 약물을 분사하기 전의 준비 상태에서 피스톤(320)의 피스톤 헤드의 하부를 지지할 수 있는 위치에 배치된다. 즉 도시한 것처럼 약물분사 준비 상태에서 피스톤(320)의 피스톤 헤드는 상부 스토퍼(318)와 하부 스토퍼(360)의 사이에 위치할 수 있다.

구동부(365)는 하부 스토퍼(360)와 연결되어 있으며, 하부 스토퍼(360)를 주사장치 본체부(310)의 내측 표면 안쪽으로 이동시키도록 동작할 수 있다. 일 실시예에서 구동부(365)는 예컨대 직선운동을 하는 리니어 모터나 유압 액추에이터 등의 공지의 기술로 구현될 수 있다. 또한 도면에 도시하지 않았지만 무침 주사 장치(300)는 구동부(365)의 동작을 제어하는 제어부(도시 생략)를 더 포함할 수 있다.

이러한 제3 실시예에 따르면, 피스톤 구동부(330)가 가열부(333)에 고전압 또는 고전류를 공급하는 동작을 개시하여 소정 시간이 경과하기 전까지 하부 스토퍼(360)가 본체부(310)의 내측 표면으로 돌출되어 위치하여 피스톤(320)이 아래로 움직이지 못하도록 한다. 그 후 피스톤 구동부(330)의 동작 개시로부터 소정 시간이 경과하면 제어부가 구동부(365)를 제어하여 하부 스토퍼(360)를 주사장치 본체부(310)의 내측 표면 안쪽으로 이동시키고, 이에 따라 피스톤(320)이 팽창된 유체의 압력에 의해 제2 공간측으로 움직여서 약물을 분사하게 된다.

대안적 실시예에서 무침 주사 장치(300)는 제1 공간(311) 내의 유체의 팽창에 의한 압력을 측정하는 압력센서(도시 생략)를 더 포함할 수 있고, 제어부가 이 압력센서의 측정 결과에 따라 구동부(365)의 동작을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 피스톤 구동부(330)가 가열부(333)에 전원을 공급하기 시작하면 압력센서가 제1 공간 내의 압력을 측정하여 이 측정값을 제어부로 전달하고, 제어부는 이 측정값이 기설정된 소정 압력보다 크면 제어부가 구동부(365)를 동작시켜 하부 스토퍼(360)를 주사장치 본체부(310)의 내측 표면 안쪽으로 이동시키고 이에 따라 피스톤(320)이 팽창된 유체의 압력에 의해 제2 공간측으로 움직여서 약물을 분사할 수 있다.

또한 다른 대안적 실시예에서, 무침 주사 장치(300)는 하부 스토퍼(360) 및 이 스토퍼(360)를 수동으로 조작하는 장치를 구비할 수도 있다. 즉 이 대안적 실시예에서 무침 주사 장치(300)는 구동부(365)가 없으며, 하부 스토퍼(360)를 사용자가 필요에 따라 수동으로 조작할 수 있도록 구성할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 전원 인가에 의해 제1 공간(311)의 유체가 충분히 팽창한 것을 예컨대 압력센서 등으로 확인한 후 또는 피스톤 구동부(330)의 동작 개시 시점으로 소정 시간의 경과를 확인한 후 사용자가 원하는 임의의 시점에 하부 스토퍼(360)를 움직여서 피스톤(320)을 작동시킬 수 있고, 따라서 약물 분사 시점을 사용자가 조절할 수 있는 이점이 있다.

상기와 같이 하부 스토퍼(360)를 구비한 제2 실시예에 따르면 제1 공간(311) 내의 유체가 팽창하여 충분한 압력으로 피스톤(320)을 가압할 수 있을 때까지 피스톤(320)의 움직임을 제한하였다가 충분히 높은 압력이 되었을 때 피스톤(320)을 동작시키기 때문에 높은 분사압력으로 약물을 생체 내로 주입할 수 있다.

이제 도4 내지 도6을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 무침 주사 장치를 설명하기로 한다. 도4 내지 도6은 제4 실시예에 따른 무침 주사 장치의 개략도로서, 도4와 도5는 각각 약물 장전 상태와 약물 발사 상태의 무침 주사 장치의 단면을 개략적으로 도시하였고, 도6은 무침 주사 장치의 외관을 개략적으로 도시하였다.

도4와 도5를 참조하면, 제4 실시예에 따른 무침 주사 장치(400)는 하부 하우징(410), 상부 하우징(420), 및 조절너트(430)로 이루어진 본체부를 포함한다. 도1 내지 도3과 같이 무침 주사 장치(400)도 피스톤 구동부(130,230,330) 및 약물 챔버(140,240,340)를 구비할 수 있으나 설명의 편의를 위해 생략하였다.

도시한 실시예에서, 주사장치 본체부는 하부 하우징(410), 상부 하우징(420), 및 조절너트(430)를 포함한다. 상부 하우징(420)은 내부에 제1 공간(401)을 포함한다. 제1 공간(401)은 유체가 적어도 부분적으로 충전된다. 도1을 참조하여 설명한 것처럼 유체는 급속 가열에 의해 부피가 팽창하여 피스톤(450)을 아래 방향으로 가압할 수 있다.

하부 하우징(410)은 내부에 피스톤(450)의 이동 경로 및 제2 공간(402)을 포함한다. 제2 공간(402)은 약물이 충전되는 공간이며, 약물은 약물 주입구(414)를 통해 제2 공간(402)로 주입될 수 있다. 도4에 도시하지 않았지만 약물 주입구(414)는 약물 챔버(140,240,340)에 연결될 수 있다.

도시한 실시예에서 상부 하우징(420) 내부의 제1 공간(401)의 아래쪽에는 피스톤(450)의 헤드가 움직일 수 있는 공간이 있으며, 이 피스톤 헤드의 이동 공간과 제1 공간(401) 사이에는 단차(428)가 형성될 수 있다. 단차(428)는 예컨대 도3의 상부 스토퍼(318)와 유사한 기능을 가질 수 있다. 즉 피스톤(450)의 복귀시 과도한 상승을 방지하여 제1 공간(401)을 확보할 수 있다.

하부 하우징(410)의 상단부(412)의 내경은 상부 하우징(420)의 하단부(422)의 내경 보다 작도록 구성된다. 이 때 피스톤(450)의 피스톤 헤드의 직경이 상부 하우징(420)의 하단 영역의 내경과 같도록 구성하였으므로, 피스톤 헤드는 하우징(410)의 상단부(412)까지만 하강할 수 있다. 따라서 도시한 실시예에서 피스톤(450)은 상부 하우징(420)의 단차(428)와 하부 하우징(410)의 상단부(412) 사이의 이격 거리에 따라 상하 방향의 움직임이 제한될 수 있다.

조절너트(430)는 하부 하우징(410)과 상부 하우징(420)을 연결하는 역할을 한다. 조절너트(430)는 예컨대 통형상(또는 링(ring) 형상)의 부재일 수 있다. 도시한 실시예에서, 조절너트(430)는 하부 하우징(410)의 상단의 적어도 일부 외주면과 상부 하우징(420)의 하단의 적어도 일부 외주면을 둘러싸도록 형성될 수 있다.

도시한 실시예에서 상부 하우징(420)의 하단부에 플랜지(421)가 형성되고, 조절너트(430)의 내주면에는 이 플랜지(320)와 맞물리는 체결홈(431)이 형성되어 있다. 이에 따라 플랜지(420)가 체결홈(431)에 안착되어 체결됨으로써, 조절너트(430)가 상부 하우징(420)에 회전가능하게 체결될 수 있다.

조절너트(430)의 내주면 중 체결홈(431) 아래쪽의 내주면에는 하부 하우징(410)과 결합하기 위한 구조가 형성되어 있다. 도시한 실시예에서 조절너트(430)와 하부 하우징(410)은 나사 결합 또는 이와 유사한 방식의 결합에 의해 체결된다. 일 실시예에서 하부 하우징(410)의 상부의 외주면에 나사산과 같은 요철 형상(413)이 형성되어 있고, 조절너트(430)의 내주면에는 이에 맞물리면서 결합하도록 볼(433)과 같은 돌출부가 형성되어 있다. 볼(433)은 조절너트(430)의 내주면을 따라 복수개 설치될 수 있고, 하부 하우징(410)의 요철 형상(413)의 오목한 영역(그루브)에 안착되면서 조절너트(430)와 하부 하우징(410)이 체결될 수 있다. 대안적 실시예에서, 하부 하우징(410)의 상부의 외주면에 나사산과 같은 요철 형상이 형성되고, 조절너트(430)의 내주면에는 이에 맞물리는 요철 형상이 형성될 수 있다.

이와 같이 조절너트(430)와 하부 하우징(410)을 나사 결합 또는 이와 유사한 방식의 결합에 의해 체결하도록 구성하여, 조절너트(430)를 하부 하우징(410)에 대해 회전하면서 조절 너트(430)와 하부 하우징(410)이 결합하는 결합 길이를 가변으로 조절할 수 있다.

대안적 실시예에서, 조절 너트(430)와 상부 하우징(420)이 결합하는 결합 길이를 가변으로 조절하도록 구성할 수도 있다. 예를 들어, 상술한 나사결합 또는 이와 유사한 방식의 결합 구조를 조절너트(430)와 상부 하우징(420)에 적용할 수 있다. 이 경우, 하부 하우징(410)의 상단부에 플랜지를 형성하고 조절너트(430)의 체결홈(431)과 하부 하우징의 플랜지와 결합하도록 함으로써 조절너트(430)가 하부 하우징에 대해 회전가능하게 체결시킬 수 있다.

또 다른 대안적 실시예에서는, 예컨대 조절너트(430)와 하부 하우징(410) 사이 및 조절너트(430)와 상부 하우징(420) 사이를 각각 나사결합 또는 이와 유사한 방식의 결합 구조로 체결할 수 있고, 이에 따라 조절너트(430)와 하부 하우징(410)과의 결합 길이 및 조절너트(430)와 상부 하우징(420)과의 결합 길이를 각각 개별적으로 조절할 수도 있다.

조절너트(430)와 하부 하우징(410) 또는 상부 하우징(420) 중 적어도 하나와의 결합 길이를 조절하면 조절너트(430)에 의해 하부 하우징(410)과 상부 하우징(420) 사이의 간격이 달라지며, 따라서 피스톤(450)이 탄성부재(417)의 탄성력에 의해 제2 공간(402) 쪽으로 더 이동하거나 제2 공간(402)에서 멀어지는 방향으로 이동하여 위치한다. 따라서 조절너트(430)와 하부 또는 상부 하우징(410,420) 중 적어도 하나와의 결합 길이를 조절함으로써 제2 공간(402)의 부피를 증감시킬 수 있으므로, 생체 내로 한번에 주입하는 약물의 주입량을 조절할 수 있다.

일 실시예에서, 도3에 도시한 하부 스토퍼(360) 및 구동부(365)가 도4의 실시예에 적용될 수도 있다. 이 경우 상부 하우징(420)은 피스톤(450)이 아래로 움직이지 않도록 움직임을 제한하는 하부 스토퍼 및 이 스토퍼를 구동하는 구동부 또는 수동으로 하부 스토퍼를 움직이는 장치를 더 포함할 수 있다. 하부 스토퍼 및 구동부는 도3의 하부 스토퍼(360) 및 구동부(365)와 동일 또는 유사한 기능을 하므로 설명을 생략한다.

하부 하우징(410)은 측면에 공기 배출구(415)를 포함할 수 있다. 공기 배출구(415)는 예컨대 도1의 공기 배출구(115)와 동일 또는 유사한 기능을 하기 위한 것이며 상세한 설명은 생략한다.

하부 하우징(410)의 하단부에는 제2 공간(402) 내의 약물을 외부로 분사하기 위한 노즐 구조를 포함할 수 있다. 일 실시예에서 노즐 구조는 예컨대 도1 내지 도3에 도시한 구조와 유사하게 하부 하우징(410)의 하부면에 소정 직경을 갖는 노즐(114,214,314)을 포함할 수 있다.

도4에서는 대안적 실시예에 따른 노즐 구조를 도시하였다. 이 대안적 실시예에 따르면 하부 하우징(410)은 하단부에 이동가능하게 결합된 캡(cap) 형상의 노즐부(440)를 포함한다. 노즐부(440)는 상하 방향으로 소정 범위 내에서 움직일 수 있도록 하부 하우징(410)에 결합된다. 이 때 노즐부(440)와 하부 하우징(410)의 하부면 사이에 하나 이상의 탄성부재(445)가 배치될 수 있다. 따라서 노즐부(440)에 소정 크기 이상의 힘을 가하면 노즐부(440)가 하부 하우징(410)쪽으로 움직여서 도5에 도시한 것처럼 하부 하우징(410)의 하단부와 밀착되고, 외부의 힘이 없어지면 탄성부재(445)의 탄성력에 의해 도4와 같이 하부 하우징(410)으로부터 소정 거리 이격된다.

도시한 실시예에서 하부 하우징(410)의 하부면에는 수직 방향의 관통구(411)가 형성되고, 캡 형상의 노즐부(440) 중앙부에는 관통구(411)에 끼워맞춤되어 관통구(411)를 따라 수직 방향으로 움직일 수 있는 돌출부(442)가 형성된다. 노즐부(440)와 돌출부(442)는 일체로 형성될 수도 있고 개별적으로 형성된 후 노즐부(440)에 결합될 수도 있다. 돌출부(442)는 상하 방향으로 약물이 통과하는 유로(443)를 포함한다. 유로(443)의 상부 끝은 돌출부(442)의 측면에 형성되고 유로(443)의 하부 끝은 노즐부(440)의 하부면에 형성된 노즐(441)과 정렬되도록 구성될 수 있다. 따라서 도4에 도시한 것처럼 노즐부(440)가 하부 하우징(410)에서 이격된 상태에서, 유로(443)의 상부 끝이 하부 하우징(410)의 관통구(411) 내에 위치하고 있어 유로(443)가 폐쇄되어 있으며 따라서 제2 공간(402)의 약물이 외부로 배출되지 못한다.

그러나 외부로부터 힘이 작용하여 도5와 같이 노즐부(440)가 하부 하우징(410)의 하단부에 밀착하게 되면 유로(443)의 상부 끝이 제2 공간(402) 중에 개방되고, 따라서 이 상태에서 피스톤(450)이 아래로 움직이면 제2 공간(402) 내의 약물이 유로(443)와 노즐(441)을 통과하여 외부로 분사될 수 있다. 따라서, 예를 들어 동물의 생체 내로 약물을 분사하고자 할 경우, 노즐부(440)의 하부면을 동물의 피부에 대고 무침 주사 장치(400)의 본체부를 누르면 이 누르는 힘에 의해 노즐부(440)가 도5에서와 같이 하부 하우징(410)의 하단부에 밀착하게 되고, 이 상태에서 유체의 급속 가열에 의한 부피 팽창으로 피스톤(450)을 구동하여 약물을 생체 내로 주입할 수 있다.

한편 도시한 실시예에서 제2 공간(402)의 내부에 볼(447)을 더 포함할 수 있다. 볼(447)의 예컨대 금속 재질의 금속구일 수 있고 볼(447)의 직경은 관통구(411)보다 큰 것이 바람직하다. 이러한 구성에 따른 볼(447)은 제2 공간(402)의 약물이 유로(443)를 통해 외부로 배출되는 것을 방지한다. 즉 도4에서와 같이 노즐부(440)가 하부 하우징(410)에서 이격된 경우 볼(447)이 관통구(411)를 막게 되므로 제2 공간(402)의 약물이 관통구(411)을 통해 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다.

일 실시예에서 볼(447)은 제2 공간(402) 내에서 자유롭게 움직일 수 있도록 배치될 수 있다. 대안적 실시예에서 볼(447)이 임의의 탄성부재나 와이어 등에 의해 제2 공간(402)을 구성하는 하부 하우징(410)의 내부 벽면이나 또는 돌출부(442) 등에 연결되어 있을 수 있고, 이 경우 무침 주사 장치(400)를 거꾸로 위치시키거나 움직이더라도 볼(447)이 제2 공간(402) 내에서 움직이는 범위를 제한할 수 있다.

한편 도6은 도4와 도5의 무침 주사 장치의 외관을 개략적으로 도시하였다. 상술한 바와 같이 무침 주사 장치의 본체부가 하부 하우징(410), 상부 하우징(420), 및 조절너트(430)로 구성된다. 하부 하우징(410)의 하부에는 노즐부(440)가 상하방향으로 이동가능하게 부착된다.

조절너트(430)와 하부 하우징(410)은 도4에 도시한 것처럼 나사결합 또는 이와 유사한 방식의 결합으로 체결되어 있으며, 따라서 조절너트(430)를 회전함에 따라 조절너트(430)와 하부 하우징(410) 사이의 체결 길이가 달라지고 제2 공간(402)의 부피를 증감할 수 있다. 이 때 도시한 것처럼 하부 하우징(410)의 표면에 조절 눈금(419)이 새겨져 있으며, 각 눈금은 조절너트(430)의 하단부가 이 눈금과 일치한 높이에 왔을 때의 제2 공간(402)의 체적을 나타낼 수 있다. 따라서 사용자가 필요한 약물 주입량에 따라 조절너트(430)를 회전하여 해당 눈금에 맞출 수 있으므로 약물 주입량을 사용자가 쉽고 편리하게 조절할 수 있다.

한편 도시한 실시예에 따르면 노즐부(440)가 의도치 않게 상부로 움직여서 제2 공간(402)이 개방되는 것을 방지하는 잠금장치 구조를 포함할 수 있다. 도시한 실시예에서 노즐부(440)는 표면에 소정 형상의 홈이나 관통구로 형성된 가이드홈(448)을 포함한다. 가이드홈(448)은 예를 들어 수평 및 수직 방향으로 소정 길이로 형성될 수 있고 예컨대 도면에 도시한 것처럼 "ㄱ"자 형태의 홈일 수 있다. 또한 하부 하우징(410)의 외부 표면에는 돌출편(418)이 돌출되어 있고, 돌출편(418)은 가이드홈(448)의 홈에 끼워져서 가이드된다.

이러한 구성에 따르면 돌출편(418)이 도6에 도시한 잠금 위치, 즉 가이드홈(448)의 수평방향의 홈에 위치하고 있으면 돌출편(418)이 상하로 움직일 수 없으므로 노즐부(440)가 상하방향으로 움직이는 것을 방지할 수 있다. 무침 주사 장치를 사용하고자 할 경우 돌출편(418)이 가이드홈(448)의 수직 방향의 홈에 위치하도록 노즐부(440)를 왼쪽으로 회전시켜 잠금해제한다. 이 잠금해제 위치에서 노즐부(440)가 상하방향으로 움직일 수 있으므로, 예컨대 사용자가 노즐부(440)를 동물이나 신체의 피부에 접촉한 채 무침 주사 장치의 본체부를 누르면 도5에 도시한 것처럼 노즐부(440)가 하부 하우징(410)에 밀착하면서 유로(443)가 개방되어 약물을 분사할 수 있다.

상술한 제4 실시예의 무침 주사 장치(400)를 사용하는 예시적인 약물 분사 방법을 설명하기로 한다.

우선, 앞선 약물 분사 이후 피스톤(450)이 탄성부재(417)의 탄성력에 의해 상방향으로 복귀하면서 약물이 약물 주입구(414)를 통해 제2 공간(402)으로 흡입되어 채워진다. 그 후 다음번 약물 분사를 위해 가열부(433)를 가열한다. 한편 약물을 충전하고 가열부를 가열하는 동안 사용자는 가이드홈(448)을 따라 노즐부(440)를 회전시켜 노즐부(440)가 상하 방향으로 움직이지 않도록 잠금 상태로 설정할 수 있다.

가열부(433)의 가열에 의해 팽창된 제1 공간(401)의 유체는 피스톤(450)을 하방으로 가압한다. 그러나 도4에 도시한 것처럼 제2 공간(402)의 볼(447)이 관통구(411)를 막고 있으므로 제2 공간(402)의 압력이 상승되지만 피스톤(450)은 움직이지 않는 대기상태에 놓이게 된다

그 후 사용자가 노즐부(440)를 회전시켜 잠금해제 상태로 두고 동물이나 신체의 피부에 노즐부(440)를 접촉하여 무침주사 장치 본체를 누르면 도5에서와 같이 노즐부(440)가 상부로 이동하여 하부 하우징(410)에 밀착하면서 유로(443)가 제2 공간(402)과 연통하게 되고, 이에 따라 피스톤(450)이 하방으로 움직이면서 제2 공간(402)의 약물을 노즐(441)을 통해 분사할 수 있다.

도7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 무침 주사 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도면을 참조하면, 제5 실시예에 따른 무침 주사 장치(500)는 하부 하우징(410), 상부 하우징(420), 및 조절너트(430)로 이루어진 본체부, 피스톤 구동부(530), 및 약물 챔버(140)를 포함할 수 있다.

하부 하우징(410), 상부 하우징(420), 및 조절너트(430)로 이루어진 본체부의 구성 및 기능은 도4 내지 도6을 참조하여 설명하였으며 약물 챔버(140)는 도1을 참조하여 설명하였으므로 이하에서 설명을 생략한다. 도7의 실시예의 피스톤 구동부(530)는 수소저장합금을 이용하여 제1 공간(401) 내의 유체의 부피를 팽창시켜 피스톤(450)을 가압하도록 구성된 점에서 도1 내지 도6의 실시예와 상이하다.

도시한 실시예에서 피스톤 구동부(530)는 수소저장합금(531), 가열수단(532), 냉각수단(533), 및 배터리(535)를 포함할 수 있다.

수소저장합금(hydrogen storage alloy)(531)은 냉각 또는 가압하면 수소를 흡수하여 금속수소화물이 되면서 발열하고 반대로 가열 또는 감압하면 다시 수소를 방출하면서 흡열하는 성질을 갖는 합금으로, 마그네슘 합금(예컨대 마그네슘과 니켈의 합금), 티탄계 합금, 및 희토류계 합금 등이 이러한 수소저장 성질을 가지고 있음이 알려져 있다. 본 발명의 일 실시예에서 이러한 수소저장 특성을 갖는 임의의 수소저장합금을 사용할 수 있다. 수소저장합금(531)은 상부 하우징(420) 내의 제1 공간(401)에 부분적으로 채워질 수 있고, 제1 공간(401)의 나머지는 공기나 임의의 기체로 채워질 수 있다.

가열수단(532)은 수소저장합금(531)을 가열하기 위한 장치이다. 가열수단(532)이 수소저장합금(531)을 가열함에 따라 수소저장합금(531)이 수소를 방출하고 방출된 수소는 제1 공간(401)으로 방출되면서 제1 공간(401) 및 이 공간에 존재하는 유체를 가압함으로써 피스톤(450)을 가압하여 제2 공간(402)측으로 밀어낼 수 있다. 냉각수단(533)은 수소저장합금(531)을 냉각하기 위한 장치이다. 냉각수단(533)이 수소저장합금(531)을 냉각함에 따라 수소저장합금(531)이 수소를 흡수하며 피스톤(450)은 스프링(417)의 복원력에 의해 제1 공간(401)측으로 복귀할 수 있다.

도시한 것처럼 가열수단(532)은 배터리(535)에 의해 전원을 공급받아 발열하는 전열기로 구성될 수 있고, 냉각수단(533)은 배터리(535)로부터 전원을 공급받아 흡열반응을 일으키는 열전소자로 구성될 수 있다. 그러나 이것은 예시적인 구성이며 수소저장합금(531)을 가열하고 냉각하기 위한 다른 방식의 가열수단 및/또는 냉각수단이 사용될 수 있음은 물론이다.

일 실시예에서 가열수단(532)과 냉각수단(533)의 각각은 제1 공간(401) 내에서 또는 상부 하우징(420)의 내부 측면을 따라 수소저장합금(531)을 둘러싸도록 배치될 수 있으며 가열수단(532)과 냉각수단(533)의 배치나 구조는 구체적 실시 형태에 따라 달라질 수 있다.

도면에 도시하지 않았지만 배터리(535)에서 가열수단(532)이나 냉각수단(533)으로 공급하는 전원의 전압 또는 전류량, 및/또는 인가시간 등은 제어부(도시 생략)에 의해 제어될 수 있으며, 이에 의해 제1 공간(401) 내의 팽창 기체의 팽창 속도나 팽창 압력을 제어할 수 있다.

이러한 구성에 따른 제5 실시예의 무침 주사 장치의 약물 분사 동작은 도1 내지 도6을 참조하여 설명한 것과 동일 내지 유사하므로 설명을 생략한다.

도8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 무침 주사 장치를 설명하기 위한 도면이다

도면을 참조하면, 제6 실시예에 따른 무침 주사 장치(600)는 주사장치 본체부(610) 및 본체부(610)의 하부에 결합된 노즐부(640)를 포함한다. 본체부(610)는 상부에 제1 공간(601) 및 하부에 제2 공간(602)를 갖는다.

제1 공간(601)에 배치되는 수소저장합금을 이용한 피스톤 구동부는 도7을 참조하여 설명한 피스톤 구동부(530)와 동일하므로 설명을 생략한다. 또한 제2 공간(602) 하부에 결합되는 노즐부(640)는 도4 내지 도6을 참조하여 설명한 노즐부(440)와 동일하므로 설명을 생략한다.

제6 실시예에 따른 무침 주사 장치(600)는 제1 및 제2 공간(601, 602) 사이에 탄성체로 이루어진 피스톤(620)을 포함하는 점에서 제1 내지 제5 실시예와 차이가 있다. 탄성체의 피스톤(620)은 제1 내지 제5 실시예의 강성을 갖는 피스톤(120, 220, 320, 450)을 대체하여 이와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 피스톤(620)은 순간 압력에 의해 형상이 자유롭게 변형될 수 있는 탄성체의 겔 또는 고무 재질로 만들어질 수 있다.

도8(a)와 같이 제2 공간(602)에 약물을 장전한 대기상태에 있을 때 피스톤(620)은 원래의 최초 형상을 가지며 제1 공간(601)과 제2 공간(602) 사이에 배치되어 있다가, 제1 공간(602) 내에 순간팽창 압력이 발생하면 도7(b)와 같이 피스톤(620)의 형상이 변형되며 제2 공간(602)으로 움직이고 제2 공간(602) 내의 약물을 노즐(641)을 통해 방출할 수 있다. 그 후 제1 공간(601)의 팽창 압력이 사라지면 피스톤(620)은 자체의 탄성력에 의해 다시 도8(a)와 같은 형상으로 되돌아가서 복귀할 수 있다.

이와 같이 제6 실시예에 따르면 고체의 강성을 갖는 피스톤 대신 탄성체의 피스톤(620)을 사용함으로써 피스톤(120, 220, 320, 450) 및 스프링(117, 217, 317, 417)을 대체할 수 있으므로 무침 주사 장치의 구조를 더 간단화 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 것이다. 예를 들어 도1 내지 도3의 무침주사 장치 본체부(110,210,310)를 도4와 같이 하부 하우징(410), 상부 하우징(420), 및 조절너트(430)로 구성하여 약물 주입량을 조절할 수 있도록 구성할 수도 있고, 도1 내지 도3의 본체부(110,210,310)의 하단부를 도4에서와 같이 노즐부(440)로 구성할 수도 있을 것이다. 또한 도1 내지 도3의 실시예에 도5의 피스톤 구동부(530)를 적용하여 무침 주사 장치를 구성할 수도 있고, 도1 내지 도7의 실시예에 도8의 탄성체 피스톤(620)을 적용할 수도 있을 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100, 200, 300, 400, 500: 무침 주사 장치
110, 210, 310: 주사장치 본체부
120, 220, 320, 450, 620: 피스톤
130, 230, 330, 530: 피스톤 구동부
140, 240, 340: 약물 챔버

Claims

약물을 주입하는 무침 주사 장치로서,
길이방향을 따라 제1 공간(111)과 제2 공간(112)을 갖는 통형상의 주사장치 본체부(110);
상기 주사장치 본체부의 제2 공간측의 단부에 형성된 노즐(114);
상기 제1 공간과 제2 공간 사이에 배치되며 상기 주사장치 본체부의 길이 방향을 따라 이동가능한 피스톤(120); 및
상기 제1 공간(111)을 가열하여 제1 공간 내의 압력을 증가시키기 위한 피스톤 구동부(130);를 포함하고,
상기 피스톤 구동부에 의한 제1 공간 내의 압력의 증가에 의해 상기 피스톤을 가압함으로써 상기 제2 공간(112)에 수용된 약물을 상기 노즐을 통해 분사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 피스톤 구동부가,
배터리;
상기 제1 공간 내에 배치되며 전원을 공급받아 열에너지를 발생하는 가열부; 및
상기 배터리로부터 공급받은 전원으로부터 고전압을 생성하여 상기 가열부로 공급하는 고전압 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 피스톤 구동부가, 상기 제1 공간 내에 배치되며 전원을 공급받아 제1 공간을 냉각하는 냉각수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유체가 물, 에탄올, 벤젠 중 적어도 하나의 액체를 포함하는 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 피스톤 구동부가,
배터리;
상기 제1 공간 내에 배치되는 수소저장합금;
상기 배터리로부터 전원을 공급받아 상기 수소저장합금을 가열하는 가열수단; 및
상기 배터리로부터 전원을 공급받아 상기 수소저장합금을 냉각하는 냉각수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유체의 팽창에 의해 제2 공간측으로 이동된 피스톤을 제1 공간측으로 복귀시키도록 동작하는 탄성부재(117);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치.
제 1 항에 있어서,
약물을 저장하는 약물 챔버(140);
상기 약물 챔버(140)에서 상기 제2 공간(112)으로 약물을 공급하는 공급관(150); 및
상기 공급관에 설치되고, 상기 제2 공간으로 공급되는 약물이 상기 약물 챔버로 역류하지 않도록 구성된 체크 밸브(155);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유체를 저장하는 제1 탱크(261);
상기 제1 공간으로부터 배출되는 유체를 수용하는 제2 탱크(262);
상기 제1 공간과 상기 제1 탱크 사이의 제1 경로 및 상기 제1 공간과 상기 제2 탱크 사이의 제2 경로를 개폐하는 적어도 하나의 밸브(263); 및
상기 밸브(263)의 개폐를 제어하는 제1 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 제1 제어부가, 상기 유체의 팽창에 의해 상기 피스톤이 상기 제2 공간측으로 이동하는 동안 상기 제1 경로와 상기 제2 경로를 폐쇄하도록 상기 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 제1 제어부가, 상기 피스톤이 상기 제1 공간측으로 복귀하는 동안 상기 제2 경로를 개방하고, 상기 피스톤이 상기 제1 공간측으로 복귀한 후 상기 제1 경로를 개방하여 상기 제1 탱크의 유체를 액체를 상기 제1 공간으로 주입하도록 상기 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 주사장치 본체부의 내측 표면에 설치되고 상기 주사장치 본체부의 중심축을 향해 돌출되어 상기 피스톤의 이동을 제한하는 제1 스토퍼(360);
상기 제1 스토퍼와 연결되고 상기 제1 스토퍼를 상기 주사장치 본체부의 내측 표면 안쪽으로 이동시키도록 동작하는 구동부(365); 및
상기 구동부의 동작을 제어하는 제2 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제2 제어부가, 상기 피스톤 구동부의 동작 개시로부터 소정 시간이 경과한 후 상기 제1 스토퍼를 상기 주사장치 본체부의 내측 표면 안쪽으로 이동시키도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제1 공간 내부의 압력을 측정하는 압력센서를 더 포함하고,
상기 제2 제어부가, 상기 압력센서의 측정값이 기설정된 소정 압력보다 클 때 상기 제1 스토퍼를 상기 주사장치 본체부의 내측 표면 안쪽으로 이동시키도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제1 공간의 내측 표면에 제1 공간을 향해 돌출 형성되어 상기 피스톤의 상방향으로의 최대 상승 위치를 제한하도록 구성된 제2 스토퍼(318)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 주사장치 본체부가,
내부에 상기 피스톤의 이동 경로와 상기 제2 공간을 갖는 하부 하우징(410);
내부에 상기 제1 공간을 갖는 상부 하우징(420); 및
상기 하부 하우징과 하부 하우징을 연결하는 조절너트(430);를 포함하고,
상기 조절너트(430)는 상기 하부 하우징의 상단의 적어도 일부 외주면과 상기 상부 하우징의 하단의 적어도 일부 외주면을 둘러싸도록 형성되되, 상기 하부 하우징 또는 상부 하우징 중 적어도 하나와의 결합 길이가 조절되도록 구성되고,
상기 결합 길이의 조절에 의해 상기 제2 공간의 부피가 증감하도록 구성된 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 조절너트(430)가 상기 상부 하우징(420)에 회전가능하게 결합되고 상기 하부 하우징(410)과는 나사결합 방식으로 결합됨으로써, 상기 조절너트와 상기 하부 하우징과의 결합 길이가 조절가능한 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 조절너트(430)가 상기 하부 하우징(410)에 회전가능하게 결합되고 상기 상부 하우징(420)과는 나사결합 방식으로 결합됨으로써, 상기 조절너트와 상기 상부 하우징과의 결합 길이가 조절가능한 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 하부 하우징(410)은 하단부에 상하 방향으로 이동가능하게 겹합되며 내부에 유로(443)를 갖는 노즐부(440)를 포함하고,
상기 노즐부(440)는, 하부면에 형성된 노즐(441); 및 상기 노즐부(440) 내부에 상하방향으로 약물이 통과하기 위한 유로(443);를 포함하고,
상기 유로(443)의 상단은 상기 제2 공간과 연통하고 하단은 상기 노즐(441)과 연통하되, 상기 노즐부(440)가 하부로 이동하여 상기 하부 하우징으로부터 이격되었을 때 상기 유로가 폐쇄되고 상기 노즐부(440)가 상부로 이동하여 상기 하부 하우징에 밀착하였을 때 상기 유로가 개방되도록 구성된 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치.
제 18 항에 있어서,
수평 및 수직 방향으로 상기 노즐부(440)의 표면에 형성된 가이드홈(448); 및
상기 가이드홈(448)에 대응하는 상기 하부 하우징(410)의 외부 표면에 돌출 형성된 돌출편(418);을 더 포함하고,
상기 돌출편(418)이 상기 가이드홈(448)을 따라서 움직이도록 구성함으로써, 상기 노즐부(440)가 수직방향으로 이동할 수 없는 잠금 위치 및 수직방향으로 이동할 수 있는 잠금해제 위치 사이에서 움직이도록 구성한 것을 특징으로 하는 무침 주사 장치.