KR20200092087A - 약물 주입 방법, 장치, 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 약물 주입 장치는 니들부로부터 대상 생체 물질과 연관된 전기 신호를 수신하도록 구성된 제1 커넥터를 포함하고, 상기 니들부와 연결가능한 헤더(header); 상기 니들부 및 상기 헤더가 연결될 시 상기 니들부와 연결되고, 약물을 저장하는 약물 저장부; 상기 약물 저장부에 대해 외력(external force)을 가하도록 구성되는 구동부(driving unit); 상기 제1 커넥터를 통해 수신된 전기 신호에 기초하여 대상 생체 물질의 양을 측정하고, 상기 측정이 완료되는 경우에 응답하여 주입량을 결정하며, 상기 결정된 주입량을 주입하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부; 및 상기 대상 생체 물질의 양과 연관된 생체 측정 정보 및 상기 주입량과 연관된 주입 정보를 상기 제어부로부터 전달받아 사용자에게 제공하는 알림부를 포함할 수 있다.

Description

약물 주입 방법, 장치, 및 시스템{SYSTEM, DEVICE AND METHOD TO INJECT MEDICINE}
이하, 약물을 주입하는 기술이 제공된다.
종래의 인슐린 의존 환자는, 자가 혈당 측정 기기(Self measurement blood glucose)로 공복, 점심 식후, 저녁 식전, 저녁 식후, 및 취침 전 등의 각 시점마다 혈당을 측정해야 했다. 인슐린 의존 환자는, 상술한 혈당 측정 결과에서 혈당조절이 필요한 경우, 인슐린 주사기를 이용하여 스스로 적절한 양의 인슐린을 결정하여 주입함으로써, 혈당을 관리했다.
상술한 혈당 관리를 위해서는 자가 혈당 측정 기기, 인슐린 카트리지, 인슐린 주입장치 등이 요구된다. 또한, 인슐린 의존 환자는 측정된 혈당수치와 주입한 인슐린의 양을 정확히 기록하고, 해당 기록을 전문의에게 보여주어 피드백을 받아야 했다.
예를 들어, 인슐린 의존 환자는, 현재 자신의 혈당수치를 확인하기 위해 란셋을 통해 피부를 뚫어서 채취된 혈액을 테스트 스트립에 떨어트려서 자가 혈당 측정 기기를 통해 현재 혈당수치를 확인할 수 있다. 그 후, 자가 혈당 측정 기기를 통해 혈당조절이 필요하다고 확인이 된 경우, 인슐린 의존 환자는 인슐린주입기를 준비할 수 있다. 인슐린 의존 환자는 의사가 권고한 만큼의 주입량을 인슐린주입기에 수동으로 설정해야 한다. 또한, 인슐린 의존 환자는 인슐린 주입기를 주사할 피부 부위에 올려놓은 후, 수동으로 주입해야 한다. 더 나아가, 인슐린 의존 환자는 혈당조절기록지 등에 측정된 혈당수치와 인슐린주입량을 직접 기록해야 한다.
일 실시예에 따른 약물 주입 장치는 혈당 측정 및 인슐린 주입을 한번에 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 약물 주입 장치는 약물을 안정적으로 정확하게 주입할 수 있다.
일 실시예에 따른 약물 주입 장치는 병원 방문 없이 적정량의 약물을 주입할 수 있다.
일 실시예에 따른 약물 주입 장치는, 니들부로부터 대상 생체 물질과 연관된 전기 신호를 수신하도록 구성된 제1 커넥터를 포함하고, 상기 니들부와 연결가능한 헤더(header); 상기 니들부 및 상기 헤더가 연결될 시 상기 니들부와 연결되고, 약물을 저장하는 약물 저장부; 상기 약물 저장부에 대해 외력(external force)을 가하도록 구성되는 구동부(driving unit); 상기 제1 커넥터를 통해 수신된 전기 신호에 기초하여 대상 생체 물질의 양을 측정하고, 상기 측정이 완료되는 경우에 응답하여 주입량을 결정하며, 상기 결정된 주입량을 주입하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부; 및 상기 대상 생체 물질의 양과 연관된 생체 측정 정보 및 상기 주입량과 연관된 주입 정보를 상기 제어부로부터 전달받아 사용자에게 제공하는 알림부를 포함할 수 있다.
상기 제1 커넥터는, 상기 헤더 및 상기 니들부가 연결될 시, 상기 니들부의 겉면에 배치된 제2 커넥터와 연결되면서 상기 니들부와 상기 약물 주입 장치 간의 전기적 연결을 형성하고, 상기 헤더의 겉면에 배치될 수 있다.
상기 약물 저장부는, 상기 약물을 저장하는 카트리지를 수용(accommodate)하고, 상기 구동부는, 상기 약물 저장부에 수용된 카트리지의 푸셔에 외력을 가하도록 구성될 수 있다.
상기 구동부는, 상기 약물 주입 장치의 길이 축을 따라 상기 약물 주입 장치의 말단부(back end)로부터 전단부(front end)로 상기 외력을 가하도록 구성된 가압부(press portion); 및 상기 약물 저장부로부터 상기 헤더에 결합된 상기 니들부로 배출되는 약물의 배출량을 상기 결정된 주입량에 따라 조절하는 토출 조절부(discharging regulator)를 포함할 수 있다.
상기 구동부는, 상기 제어부의 제어에 응답하여, 상기 결정된 주입량에 대응하는 거리만큼 상기 약물 저장부에 수용된 카트리지의 피스톤을 상기 약물 주입 장치의 말단부로부터 전단부로 이동시킬 수 있다.
상기 니들부는, 피부를 침습하여 체액 샘플을 흡입 가능하도록 구성되는 흡입 관통 부재; 피부를 침습하여 약물을 배출 가능하도록 구성되는 주입 관통 부재; 및 상기 흡입 관통 부재 및 상기 주입 관통 부재를 지지하고, 상기 헤더와 결합 가능한 제2 체결부를 포함할 수 있다.
상기 흡입 관통 부재는, 상기 체액 샘플에 포함된 대상 생체 물질을 센싱하는 바이오 센서가 형성되고, 상기 주입 관통 부재는, 상기 헤더와 상기 니들부가 결합될 시 상기 약물 저장부와 연결되며, 상기 약물 저장부로부터 전달되는 약물을 배출하며, 상기 제2 체결부는, 상기 제1 커넥터와 연결가능하도록 상기 제2 체결부의 겉면에 배치되고, 상기 바이오 센서와 전기적으로 연결된 제2 커넥터를 포함할 수 있다.
상기 제2 체결부는, 상기 흡입 관통 부재를 통해 흡입된 상기 체액 샘플에 포함된 대상 생체 물질을 센싱하는 바이오 센서가 형성된 센싱 부분; 및 상기 제1 커넥터와 연결가능하도록 상기 제2 체결부의 겉면에 배치되고, 상기 바이오 센서와 전기적으로 연결된 제2 커넥터를 포함할 수 있다.
상기 흡입 관통 부재 및 상기 주입 관통 부재 중 적어도 한 부재는 상기 제2 체결부에 대해 일축을 따라 슬라이드 가능하게(slidable) 구성될 수 있다.
상기 흡입 관통 부재가 상기 제2 체결부로부터 돌출되는 제2 길이는, 상기 주입 관통 부재가 상기 제2 체결부로부터 돌출되는 제1 길이보다 길 수 있다.
상기 제어부는, 상기 니들부가 피부를 침습한 경우에 응답하여 상기 니들부를 통해 포집된 체액 샘플로부터 대상 생체 물질의 양을 측정함으로써 생체 측정 정보를 생성하고, 상기 측정이 완료된 경우에 응답하여, 통신부를 통해 클라우드 서버로 상기 생체 측정 정보를 전달하며, 상기 클라우드 서버로부터 상기 생체 측정 정보에 대응하는 주입 정보를 수신하고, 상기 수신된 주입 정보에 기초하여 상기 주입량을 결정할 수 있다.
상기 주입 정보는, 상기 클라우드 서버에 의해 투여량 추정 모델에 기초하여 상기 생체 측정 정보로부터 산출될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 약물 주입 장치에 연결된 상기 니들부가 이전에 사용된 것인지 검증하고, 상기 니들부가 이전에 사용된 경우에 응답하여 주입을 방지할 수 있다.
상기 제어부는, 배터리의 충전량(SOC, state of charge)이 기준 임계(reference threshold)이하인 경우에 응답하여, 상기 알림부를 통해 사용자에게 주입 가능 횟수를 소리 신호, 시각 신호, 진동 신호 및 촉각 신호 중 적어도 하나를 이용하여 제공하고, 상기 충전량 중 최소 1회 주입이 가능한 백업 전력을 보존할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 약물 주입 장치의 전원 단자(power source socket)를 통해 외부 전력이 공급되는 동안, 배터리의 충전량이 기준 임계를 초과하는 경우에 응답하여, 충전 중 주입을 허용할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 약물 주입 장치의 전원 단자를 통해 외부 전력이 공급되는 동안, 배터리의 충전량이 기준 임계 이하이고 최소 임계를 초과하는 경우에 응답하여, 충전 중 주입을 허용할 수 있다.
약물 주입 장치는 배터리로부터 이격되어 배치되고, 온도를 측정하는 온도 측정부를 더 포함할 수 있다.
약물 주입 장치는 상기 약물 저장부, 상기 구동부, 상기 제어부, 및 상기 알림부를 수용하고, 상기 헤더를 통해 상기 니들부와 연결가능한 하우징을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 약물 주입 방법은, 니들부가 피부를 침습한 침습 시간 동안, 상기 니들부로부터 대상 생체 물질과 연관된 전기 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 전기 신호에 기초하여 대상 생체 물질의 양을 측정하는 단계; 상기 측정이 완료되는 경우에 응답하여 주입량을 결정하는 단계; 상기 침습 시간 동안 상기 약물 저장부에 대해 가해지는 외력을 이용하여 상기 결정된 주입량을 주입하는 단계; 및 상기 대상 생체 물질의 양과 연관된 생체 측정 정보 및 상기 주입량과 연관된 주입 정보를 사용자에게 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 약물 주입 장치는 대상 생체 물질의 양을 측정하는 동작 및 약물을 주입하는 동작은 한번의 침습을 통해 수행할 수 있다.
일 실시예에 따른 약물 주입 장치는 대상 생체 물질을 측정하는 시점과 약물을 주입하는 시점 사이의 간극이 없다.
일 실시예에 따른 약물 주입 장치는 약물 투여량을 자동으로 정확하게 설정하고, 주입량을 보다 미세하게 변화시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 약물 주입 장치는 피부와의 접촉 면적이 큰 하우징을 통해, 약물을 안정적으로 주입할 수 있다.
일 실시예에 따른 약물 주입 장치는 약물을 주입한 내역으로 자동으로 기록할 수 있다.
일 실시예에 따른 약물 주입 장치는 매번 병원에 방문하지 않고도 원격으로 처방 받거나, 생체 물질 측정 이력 및 약물 주입 이력을 원격으로 업로드할 수도 있다.
일 실시예에 따른 약물 주입 장치는 니들을 용이하게 교체할 수 있다.
일 실시예에 따른 약물 주입 장치는 니들의 재사용을 효과적으로 방지할 수 있다.
일 실시예에 따른 약물 주입 장치는 혈당 측정 및 인슐린 주입을 한번의 침습 동안 같이 수행하므로, 혈당 측정에 있어서 면역반응에 따른 오차를 보정할 필요가 없다.
도 1은 일 실시예에 따른 약물 주입 장치의 예시적인 외형을 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 약물 주입 장치의 개괄적인 구성을 설명하는 블록도이다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 니들부의 구성을 설명하는 도면이다.
도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른 구동부의 구성을 설명하는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 약물 주입 장치의 추가 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 약물 주입 방법을 개괄적으로 도시한 흐름도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 약물 주입 방법을 보다 상세히 도시한 흐름도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 일 실시예에 따른 약물 주입 장치의 예시적인 외형을 도시한 도면이다.
일 실시예에 따른 약물 주입 장치(100)는, 한번의 침습(invasion)을 통해, 대상 생체 물질의 양을 센싱하고, 그에 대응하는 양의 약물을 주입할 수 있다. 본 명세서에서 생체 물질은 생체(living body)와 연관된 물질(material)을 나타낼 수 있다. 생체 물질은 피분석물(analyte)라고도 나타낼 수 있다. 예를 들어, 생체 물질은 혈당일 수 있으나, 이로 한정하는 것은 아니다. 대상 생체 물질(target analyte)이 혈당인 경우, 그에 대응하는 약물은 인슐린일 수 있다.
약물 주입 장치(100)는 니들부(110)를 통해 생체의 체액 샘플을 수집하여 대상 생체 물질의 양을 센싱할 수 있다. 약물 주입 장치(100)는 니들부(110)를 통해 약물을 주입할 수도 있다. 니들부(110)는 피부를 침습 가능하게 구성되는 관통 부재를 포함할 수 있다. 니들부(110)는 아래 도 3 및 도 4에서 설명한다.
약물 주입 장치(100)는 하우징(190)을 포함할 수 있다. 하우징(190)은 니들부(110) 및 카트리지 등을 지지할 수 있다. 하우징(190)에는 다양한 정보를 제공하기 위한 출력 인터페이스(120) 및 사용자로부터 조작을 수신하기 위한 입력 인터페이스(130)가 배치될 수 있다.
출력 인터페이스(120)는, 예를 들어, 시각 정보를 제공하기 위한 디스플레이 및 소리 정보를 제공하기 위한 스피커를 포함할 수 있다. 입력 인터페이스(130)는, 예를 들어, 사용자의 조작 행위(control action)에 의해 작동하는 버튼 등을 포함할 수 있다. 다만, 도 1에 도시된 출력 인터페이스(120) 및 입력 인터페이스(130)는 단순한 예시로서, 이로 한정하는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 약물 주입 장치(100)는 니들부(110)의 피부에 대한 침습을 감지할 수 있고, 침습이 감지되는 경우에 응답하여 대상 생체 물질의 양에 대한 측정을 시작할 수 있다. 약물 주입 장치(100)는 대상 생체 물질의 양에 대한 측정이 종료되는 경우에 응답하여, 주입할 약물의 양을 결정할 수 있다. 이 때, 약물 주입 장치(100)는 결정된 양의 약물을 자동으로 주입할 수 있으나, 이로 한정하는 것은 아니다. 약물 주입 장치(100)는 주입 입력부(예를 들어, 주입 버튼)에 대한 사용자의 조작 행위(예를 들어, 버튼을 누르는 행위)에 의해 생성되는 주입 신호를 검출할 수 있다. 예를 들어, 주입 버튼은, 사용자에 의해 버튼이 눌리는(push) 경우, 유효한 주입 신호를 생성할 수 있다. 약물 주입 장치(100)는 주입 신호가 검출되는 동안, 결정된 양의 약물을 주입할 수 있다. 약물 주입 장치(100)는 결정된 양의 약물을 주입하던 도중(예를 들어, 일부만 주입된 상태)이더라도, 주입 신호가 중단되는 경우 약물 주입을 중단할 수 있다. 또한, 약물 주입 장치(100)는 주입 신호가 검출되더라도, 결정된 양의 약물이 모두 주입된 경우, 약물 주입을 종료할 수 있다. 따라서, 약물 주입 장치(100)는 측정된 생체 물질의 양에 기초하여 자동으로 결정된 양의 약물을, 사용자의 통제 하에서 안전하게 주입할 수 있다. 참고로, 주입 입력부를 기계식 버튼 스위치로 한정하는 것은 아니고, 주입 입력부는 터치 스위치와 같은 전자식 스위치로 구현될 수도 있다.
다른 예를 들어, 약물 주입 장치(100)는 자동으로 결정된 양의 약물을 모두 주입한 후에도, 사용자의 제어에 따라 추가량을 더 주입할 수도 있다. 예를 들어, 약물 주입 장치(100)는 자동으로 결정된 주입량 만큼의 약물을 주입한 이후, 사용자로부터 추가 주입 명령이 획득된 경우에 응답하여, 추가량의 약물을 더 주입할 수 있다. 약물 주입 장치는, 사용자로부터 유효한 추가 주입 명령을 수신하는 동안, 추가 약물을 주입할 수 있다. 약물 주입 장치는 추가 주입 명령이 해제되는 경우 추가 약물 주입을 중단할 수 있다. 더 나아가, 약물 주입 장치는 추가 주입 명령에 의해 주입될 수 있는 추가량을 최대 임계량으로 제한할 수 있다. 최대 임계량은 자동 주입 후 추가 주입될 수 있는 최대 상한선을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 약물 주입 장치는 추가 주입 명령을 수신한 경우, 최대 임계량까지 약물을 추가 주입할 수 있다. 약물 주입 장치는 최대 임계량까지 약물이 주입된 이후에는, 추가 주입 명령이 계속해서 입력되더라도 약물 주입을 종료할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 약물 주입 장치의 개괄적인 구성을 설명하는 블록도이다.
약물 주입 장치(200)는 하우징(220), 약물 저장부(230), 구동부(240), 제어부(250), 및 알림부(260)를 포함할 수 있다.
하우징(220)의 헤더(221)는 니들부(210)와 연결가능할 수 있다. 헤더(221)는 니들부(210)와 결합 가능한 제1 체결부를 포함할 수 있다. 약물 주입 장치(200)는 제1 체결부를 통해 니들부(210)와 연결될 수 있다. 제1 체결부는 니들부(210)의 제2 체결부와 결합 가능한 구조로서, 나사식 구조 및 자석식 구조 등과 같은 체결 구조로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 체결부 및 제2 체결부 중 하나가 나사산(thread) 구조를 포함하고, 나머지 하나는 나사홈(thread groove) 구조를 포함하며, 해당 나사산 구조 및 나사홈 구조는 서로 맞물릴 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 체결부 및 제2 체결부에 배치되는 자석들은 서로 다른 자성을 가질 수 있고, 각 자석은 영구 자석 또는 전자석으로 구현될 수 도 있다. 또한, 하우징(220)의 헤더(221)는 니들부(210)로부터 대상 생체 물질과 연관된 전기 신호를 수신하도록 구성된 제1 커넥터를 포함할 수 있고, 제1 커넥터는 니들부(210)의 제2 커넥터와 연결 가능할 수 있다. 제1 커넥터 및 제2 커넥터는, 헤더(221)와 니들부(210)의 결합시, 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 커넥터 및 제2 커넥터의 배치는 아래 도 3 및 도 4에서 설명한다.
일 실시예에 따르면 헤더(221)는, 대상 생체 물질의 측정 및 약물 주입에 사용된 니들부(210)를 자동으로 분리할 수 있다. 예를 들어, 헤더(221)는 한번 사용된 니들부(210)로부터 에러 코드를, 예를 들어 커넥터를 통해, 수신할 수 있다. 약물 주입 장치(200)의 제어부(250)는 에러 코드가 수신되는 경우, 헤더(221)로부터 니들부(210)를 분리할 수 있다. 다만, 이로 한정하는 것은 아니고, 제어부(250)는 니들부(210)가 이미 사용되었다는 에러 코드를 수신한 경우, 측정 동작 및 주입 동작만 방지할 수도 있다.
하우징(220)은 약물 저장부(230), 구동부(240), 제어부(250), 및 알림부(260)를 지지하는 부재를 나타낼 수 있다. 하우징(220)은 길이가 너비보다 충분히 긴 펜 형태의 구조로 구현되거나, 길이 및 너비의 차이가 임계 길이보다 작은 박스 형태의 구조로 구현될 수도 있다. 하우징(220)의 형태는 내장되는 약물 저장부(230), 구동부(240), 제어부(250), 및 알림부(260)의 형태 등에 따라 달라질 수 있다.
약물 저장부(230)는 약물을 저장하는 부재로서, 약물을 저장하는 카트리지를 수용할 수 있다. 니들부(210) 및 약물 주입 장치의 헤더(221)가 연결될 시, 약물 저장부(230)는 니들부(210)와 연결될 수 있고, 약물 전달 경로가 형성될 수 있다. 예를 들어, 니들부(210)의 전단부는 니들부(210)의 체결부로부터 노출되어 연장되고, 니들부(210)의 말단부는 하우징(220)의 헤더(221)를 관통하여 약물 저장부(230)와 직접적으로 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 약물 저장부(230)는 니들부(210)로 약물을 전달할 수 있다. 참고로, 카트리지는 약물 저장부(230)로부터 탈착될 수 있다. 따라서, 사용자는 의사의 처방에 따른 카트리지를 약물 주입 장치(200)에 장착할 수 있다.
구동부(240)(driving unit)는 약물 저장부(230)에 대해 외력(external force)을 가하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 구동부(240)는 약물 저장부(230)의 말단부에 외력을 가함으로써, 약물 저장부(230)의 전단부로부터 니들부(210)에 대해 형성된 유체 경로(fluid path)를 통해 약물을 배출할 수 있다. 구동부(240)는 아래 도 5 및 도 6에서 상세히 설명한다.
제어부(250)는 제1 커넥터를 통해 수신된 전기 신호에 기초하여 대상 생체 물질의 양을 측정하고, 측정이 완료되는 경우에 응답하여 주입량을 결정하며, 결정된 주입량을 주입하도록 구동부(240)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(250)는 커넥터를 통해 대상 생체 물질의 양을 지시하는 전기 신호를 센싱하고, 센싱된 전기 신호로부터 대상 생체 물질의 양을 결정할 수 있다. 제어부(250)는 구동부(240)를 제어함으로써, 정밀한 양의 약물을 약물 저장부(230)로부터 니들부(210)로 배출할 수 있다.
알림부(260)는 대상 생체 물질의 양과 연관된 생체 측정 정보 및 주입량과 연관된 주입 정보를 제어부(250)로부터 전달받아 사용자에게 제공할 수 있다. 알림부(260)는 다양한 수단을 이용하여, 사용자에게 생체 측정 정보 및 주입 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 알림부(260)는 소리 출력부, 및 디스플레이 등을 포함할 수 있다.
소리 출력부는, 생체 측정 정보 및 주입 정보를 안내하는 비프음 및 음성을 출력할 수 있다. 예를 들어, 소리 출력부는 측정된 혈당량 및 주입량 등을 지시하는 컨텐츠를 음성 형태로 출력할 수 있다. 참고로, 니들부(210)가 이미 이전에 사용된 경우, 제어부(250)는 니들부(210)로부터 에러 코드를 수신할 수 있고, 제어부(250)는 에러 코드가 수신된 경우 비프음의 형태로 경고음을 출력할 수 있다.
디스플레이는 생체 측정 정보 및 주입 정보를 안내하는 텍스트 정보, 및 기호 정보 등을 그래픽 표현으로 시각화할 수 있다.
또한, 알림부(260)는, 하우징(220)의 외주면에 배치된 광 출력부를 더 포함할 수 있다. 광 출력부는, 예를 들어, LED(light emitting diode)를 포함할 수 있고, LED로부터 방출되는 광의 색상, LED가 지시하는 기호, LED를 점멸하는 방식(예를 들어, 점멸 횟수, 시간 길이 등)을 통해 혈당량 및 주입량 등을 지시하는 컨텐츠를 출력할 수 있다. 광 출력부는, 약물 주입 장치(200)에 장착되는 카트리지의 색상에 매칭하는 색상의 광을 출력할 수 있다. 따라서, 사용자는 미리 전문가로부터 처방 받은 카트리지의 종류를 약물 주입 장치(200)에 삽입할 수 있고, 약물 주입 장치(200)는 삽입된 카트리지의 종류를 상술한 광의 색상을 통해 직관적으로 사용자에게 안내할 수 있다.
니들부(210)는 피부에 침습 가능하고, 피부에 침습한 동안 대상 생체 물질을 수집하고 약물을 배출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 니들부(210)는 약물 주입 장치(200)와 연결가능하고, 관통 부재 및 제2 체결부를 포함할 수 있다. 관통 부재는 제2 체결부에 의해 지지되고, 관통 부재의 일단(예를 들어, 전단부)은 피부를 침습 가능하게 형성될 수 있고, 관통 부재의 내부에는 관통 부재의 길이 축을 따라 유체가 이동 가능한 통로가 형성될 수 있다. 제2 체결부는, 예를 들어, 흡입 관통 부재 및 주입 관통 부재를 지지하고, 약물 주입 장치로부터 탈착 가능한 구조를 통해 약물 주입 장치의 하우징과 결합 가능한 체결부일 수 있다. 니들부(210)는 아래 도 3 및 도 4에서 보다 상세히 설명한다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 니들부의 구성을 설명하는 도면이다.
일 실시예에 따른 니들부(310)는 한번의 침습으로 대상 생체 물질 측정 및 약물 주입이 가능한 구조로 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4에서 니들부(310)는 주입 관통 부재(311), 흡입 관통 부재(312), 및 제2 체결부(313)를 포함할 수 있다.
우선, 주입 관통 부재(311)는 피부를 침습하여 약물을 배출 가능하도록 구성되는 부재를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 주입 관통 부재(311)의 전단부는 피부를 침습 가능한 형태로 형성될 수 있고, 주입 관통 부재(311)의 말단부는, 약물 주입 장치의 헤더와 니들부(310)가 결합할 시, 약물 저장부(330)와 연결될 수 있다.
흡입 관통 부재(312)는 피부를 침습하여 체액 샘플을 흡입 가능하도록 구성되는 부재를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 흡입 관통 부재(312)의 전단부는 피부를 침습 가능한 형태로 형성될 수 있다. 흡입 관통 부재(312)는 모세관 현상 및 말단부에서 가해지는 음압 등을 통해 체액 샘플을 흡입할 수 있다.
제2 체결부(313)는 흡입 관통 부재(312) 및 주입 관통 부재(311)를 지지하고, 헤더와 결합 가능할 수 있다. 제2 체결부(313)의 겉면에는 약물 주입 장치로 전기 신호를 전달하기 위한 제2 커넥터(319)가 형성될 수 있다. 니들부(310)의 제2 커넥터(319)는, 헤더 및 니들부(310)가 연결될 시, 헤더의 겉면에 배치된 제1 커넥터(321)와 연결되면서, 니들부(310)와 약물 주입 장치 간의 전기적 연결을 형성할 수 있다. 유사하게, 약물 주입 장치의 제1 커넥터(321)는 헤더 및 니들부(310)가 연결될 시, 니들부(310)의 겉면에 배치된 제2 커넥터(319)와 연결되면서 니들부(310)와 약물 주입 장치 간의 전기적 연결을 형성할 수 있다. 제1 커넥터(321)는 헤더의 겉면에 배치될 수 있다. 제1 커넥터(321) 및 제2 커넥터(319)는 금속 전극일 수 있으나, 이로 한정하는 것은 아니다.
참고로, 제2 체결부(313)는 나사식 구조 및 자석식 구조 등과 같은 체결 구조로 구현될 수 있다. 제1 체결부 및 제2 체결부(313) 간의 체결이 완료될 시, 제2 체결부(313) 상에 형성된 제2 커넥터(319) 및 제1 체결부 상에 형성된 제1 커넥터(321)가 연결될 수 있다.
예를 들어, 제1 체결부 및 제2 체결부(313)가 나사산 및 나사홈 구조로 구현될 수 있다. 나사 결합이 완료될 시, 제1 커넥터(321)는 헤더의 외주면에서 제1 커넥터(321) 및 제2 커넥터(319)가 전기적으로 연결될 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 제2 커넥터(319)도, 나사 결합이 완료될 시, 니들부(310)의 겉면에서 제1 커넥터(321) 및 제2 커넥터(319)가 전기적으로 연결될 수 있는 위치에 배치될 수 있다.
다른 예를 들어, 제1 체결부 및 제2 체결부(313)가 자석으로 구현될 수도 있다. 이 경우, 제1 체결부 및 제2 체결부(313)의 각각에서 서로 마주하는 지점들에 서로 다른 자성의 자석이 배치될 수 있다. 따라서, 자성에 의한 결합시, 제1 체결부에 형성된 제1 커넥터(321) 및 제2 체결부(313)에 형성된 제2 커넥터(319)가 연결되도록 자석들이 배치될 수 있다. 자성의 자기력은 최소 자기력보다는 크고, 최대 자기력보다는 작을 수 있다. 최대 자기력은 니들부(310)는 제거하고자 하는 사람에 의해 유발되는 힘보다 작을 수 있다. 최소 자기력은 약물을 주입하는 동안 침습된 생체 및 피부가 니들부(310)를 잡아당기는 힘보다 클 수 있다.
일 실시예에 따르면 니들부(310)에는 대상 생체 물질의 양, 구체적으로 대상 생체 물질의 수준이나 레벨을 측정하기 위한 바이오 센서(314)가 형성될 수 있다. 바이오 센서(314)는 생체 물질을 임의의 신호로 변환하는 센서를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 바이오 센서(314)는, 생체물질과의 반응(reaction)에 응답하여 생체물질의 양에 대응하는 전기신호로 변환시키는 일종의 트랜스듀서(transducer)일 수 있다. 본 명세서에서는 바이오 센서(314)가 혈액 내 혈당과 반응하여 전기화학적 반응을 일으키는 효소를 포함하는 구성을 주로 설명한다. 이 때, 효소가 도포된 부분을 바이오 센서(314)라고 지칭하였으나, 이로 한정하는 것만은 아니다.
도 3에서는 니들부(310)가 2개의 관통 부재들을 포함하면서, 바이오 센서(314)가 제2 체결부(313) 내의 임의의 공간에 형성된 구조를 도시한다.
예를 들어, 제2 체결부(313)는, 센싱 부분 및 제2 커넥터(319)를 포함할 수 있다. 센싱 부분에는 바이오 센서(314)가 형성될 수 있다. 바이오 센서(314)는 흡입 관통 부재(312)를 통해 흡입된 체액 샘플에 포함된 대상 생체 물질을 센싱할 수 있다. 센싱 부분은 체액 샘플이 확보될 수 있는 공간으로서, 효소가 도포된 공간일 수 있다. 약물 주입 장치는 흡입 관통 부재(312)의 전단부로부터 말단부로 향하는 압력을 생성함으로써, 흡입 관통 부재(312)의 전단부로부터 말단부로 체액 샘플을 전달할 수 있다. 예를 들어, 약물 주입 장치는 흡입 관통 부재(312)의 말단부에 음압을 걸 수 있다. 또한, 흡입 관통 부재(312)가 피부로 침습할 시, 모세관 현상을 통해 체액 샘플이 추출될 수도 있다. 체액 샘플은 예를 들어, 간질액을 나타낼 수 있으나, 이로 한정하는 것은 아니다.
제2 커넥터(319)는 제1 커넥터(321)와 연결가능하도록 제2 체결부(313)의 겉면에 배치되고, 바이오 센서(314)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 커넥터(319)는 바이오 센서(314)와 전기적으로 연결되고 바이오 센서(314)에서 생성된 전기 신호를 제어부(350)로 전달하도록 구성되는 커넥터일 수 있다. 센싱 부분에서 측정된 전기 신호는 제2 커넥터(319) 및 제1 커넥터(321)를 통해, 약물 주입 장치의 제어부(350)로 전달될 수 있다.
다만, 바이오 센서(314)가 체결부(313)에 구현되는 것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 흡입 관통 부재(312)가, 체액 샘플에 포함된 대상 생체 물질을 센싱하는 바이오 센서(314)를 포함할 수 있다. 바이오 센서(314)는 흡입 관통 부재(312)의 내부에 형성될 수 있다. 예를 들어, 모세관 현상에 의해 체액 샘플이 흡입 관통 부재(312)로 흡입되면, 흡입 관통 부재(312) 내부에 형성된 바이오 센서(314)는 대상 생체 물질과 반응하여 전기 신호를 생성할 수 있다. 제2 체결부(313)는 제2 커넥터(319)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 커넥터(319)는 바이오 센서(314)와 전기적으로 연결되고, 바이오 센서(314)에서 생성된 전기 신호를 제어부(350)로 전달하도록 구성되는 커넥터일 수 있다. 흡입 관통 부재(312) 내부에 형성된 바이오 센서(314)에 의해 생성된 전기 신호는, 제2 커넥터(319) 및 제1 커넥터(321)를 통해 제어부(350)로 전달될 수 있다.
참고로, 도 3에서 흡입 관통 부재(312)가 제2 체결부(313)로부터 돌출되는 제2 길이(392)는, 주입 관통 부재(311)가 제2 체결부(313)로부터 돌출되는 제1 길이(391)보다 길 수 있다. 피부로부터 생체 샘플이 추출될 수 있는 깊이가 약물이 주입되어야 하는 깊이보다 깊기 때문이다. 이러한 관통 부재의 길이 구조는 피부 내 면역효과를 최소화하고, 혈당 센싱 중 니들부(310)와 인접한 생체에 발생할 수 있는 신체적 저항을 최소화할 수 있다. 다만, 각 관통 부재가 제2 체결부(313)로부터 노출되는 길이를 이로 한정하는 것은 아니다.
추가적으로 흡입 관통 부재(312) 및 주입 관통 부재(311) 중 적어도 한 부재는 제2 체결부(313)에 대해 일축을 따라 슬라이드 가능하게(slidable) 구성될 수 있다. 따라서, 흡입 관통 부재(312) 및 주입 관통 부재(311)는 제2 체결부(313)로부터 노출되는 길이가 조절가능하게 구현될 수도 있다.
더 나아가, 주입 관통 부재(311) 및 흡입 관통 부재(312)의 직경, 너비, 또는 두께는 설계에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 주입 관통 부태(311) 및 흡입 관통 부재(312)의 내부 직경 및 두께는 서로 동일할 수 있으나, 이로 한정하는 것은 아니고, 서로 다를 수도 있다.
도 4에서는 니들부가 2개의 관통 부재들을 포함하면서, 바이오 센서가 관통 부재에 형성된 구조를 도시한다.
니들부는 하나 이상의 관통 부재들(411, 412)를 포함할 수 있다. 관통 부재들(411, 412) 중 한 관통 부재(412)는 체액 샘플에 포함된 대상 생체 물질을 센싱하는 바이오 센서(414)를 포함할 수 있다. 바이오 센서(414)는 해당 관통 부재(412)의 내부에 형성될 수 있다. 예를 들어, 체액 샘플이 흡입 관통 부재(412) 내에 형성된 바이오 센서(414)의 효소와 직접적으로 디퓨전을 형성하여 반응하게 되고, 바이오 센서(414)는 효소와 대상 생체 물질 간의 반응에 따른 전기 신호를 생성할 수 있다. 참고로, 도 4에서는 니들부가 2개의 관통 부재들(411, 412)을 포함하는 것으로 도시하였으나, 이로 한정하는 것은 아니고, 관통 부재의 개수는 설계에 따라 달라질 수 있다.
제2 체결부(413)는 제2 커넥터(419)를 포함할 수 있다. 제2 커넥터(419)는 제1 커넥터(321)와 연결가능하도록 제2 체결부(413)의 겉면에 배치될 수 있다. 또한, 제2 커넥터(419)는 바이오 센서(414)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 커넥터(419)는 바이오 센서(414)와 전기적으로 연결되고, 바이오 센서(414)에서 생성된 전기 신호를 제어부(350)로 전달하도록 구성되는 커넥터일 수 있다. 흡입 관통 부재(412) 내부에 형성된 바이오 센서(414)에 의해 생성된 전기 신호는, 제2 커넥터(419) 및 제1 커넥터(321)를 통해 제어부(350)로 전달될 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 바이오 센서(314, 414)가 니들부(310, 410)에 직접 구현되는 대신, 테스트 스트립이 니들부(310, 410)에 삽입 가능할 수도 있다. 예를 들어, 테스트 스트립은 혈당 스트립을 포함할 수 있고, 혈당 스트립은 혈액이 묻혀지도록 화학적으로 제조된 검사지를 나타낼 수 있다. 니들부(310, 410)의 삽입구로 테스트 스트립이 삽입될 경우, 삽입된 테스트 스트립에서 효소가 도포된 일단은 니들부(310, 410)의 흡입 관통 부재(312, 412)의 말단부와 연결될 수 있다. 테스트 스트립의 다른 일단에는 효소 반응에 의해 생성되는 전기 신호를 전달하기 위한 전극이 형성될 수 있다. 해당 전극은 니들부(310, 410)의 제2 커넥터(319, 419) 또는 약물 주입 장치의 제1 커넥터와 연결되거나, 그 외 다른 구조를 통해 제어부와 전기적인 연결을 형성할 수 있다.
도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른 구동부의 구성을 설명하는 도면이다.
상술한 바와 같이, 약물 저장부는, 약물을 저장하는 카트리지를 수용(accommodate)할 수 있다. 구동부는 약물 저장부에 수용된 카트리지의 푸셔에 외력을 가하도록 구성될 수 있다. 아래 도 5 및 도 6에서는 각각 다른 방식으로 카트리지의 푸셔에 외력을 가하는 구조를 설명한다.
도 5는 구동부가 제어부의 제어에 따라 푸셔를 직접 전진시키는 기계적인 구조를 설명한다.
일 실시예에 따르면, 구동부(540)는 제어부(550)의 제어에 응답하여, 결정된 주입량에 대응하는 거리만큼 약물 저장부(530)에 수용된 카트리지(531)의 피스톤(541)을 약물 주입 장치의 말단부로부터 전단부로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 구동부(540)는 모터 및 리니어 기어를 포함할 수 있다. 모터는 제어부(550)에 의해 결정된 회전량만큼 샤프트(shaft)를 회전시킬 수 있다. 리니어 기어는 기어박스와 맞물려서 모터의 샤프트(shaft)와 연결될 수 있다. 모터가 샤프트를 회전시키면, 리니어 기어는 약물 주입 장치의 길이 축을 따라 약물 주입 장치의 말단부로부터 전단부로 전진하도록 구성될 수 있다. 제어부(550)는 사용자에 의해 약물을 주입하라는 주입 신호가 생성된 경우에 응답하여, 결정된 주입량에 대응하는 길이만큼 리니어 기어를 전진시킬 수 있다. 리니어 기어의 전단부는 피스톤(541)의 말단부와 결합될 수 있고, 피스톤(541)의 전단부는 푸셔(532)의 말단부와 연결될 수 있다. 따라서, 제어부(550)는 모터의 회전을 조절함으로써, 푸셔(532)가 전진하는 거리를 제어할 수 있다. 제어부(550)는 구동부(540)를 통해 피스톤(541) 및 푸셔(532)를 결정된 양에 대응하는 거리만큼 전진시킴으로써, 니들부(510)의 제2 체결부(519) 및 하우징(520)의 제1 체결부(529)를 통해 약물 주입 장치와 연결된 니들부(510)로 결정된 양의 약물을 토출할 수 있다.
도 6은 구동부가 제어부의 제어에 따라 약물 저장부의 전단부에서 토출되는 약물의 양을 조절하는 구조를 설명한다.
일 실시예에 따르면 구동부(640)는 가압부(642)(press portion) 및 토출 조절부(643)(discharging regulator)를 포함할 수 있다.
가압부(642)는 약물 주입 장치의 길이 축을 따라 약물 주입 장치의 말단부(back end)로부터 전단부(front end)으로 외력을 가하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 가압부(642)는 하우징(620) 내부에 고정된 탄성 부재로 구현될 수 있고, 탄성 부재의 일단은 하우징(620)의 말단부로부터 전단부를 향하는 방향으로, 피스톤(641)에 대해 외력을 전달할 수 있다. 피스톤(641)은 푸셔(632)와 연결되도록 구현될 수 있으므로, 약물 저장부(630)에 수납된 카트리지(631)의 푸셔(632)는 가압부(642)에 의해 압력을 받을 수 있다. 달리 말해, 가압부(642)는 피스톤(641)을 통해 푸셔(632)로 외력을 전달함으로써, 약물 저장부(630) 내에 저장된 약물을 약물 저장부(630)의 전단부로 배출하는 압력을 생성할 수 있다.
토출 조절부(643)는 가압부(642)에 의해 생성된 압력에 대하여, 제어부의 제어에 따라, 적절한 양의 약물이 니들부(610)로 전달되도록, 유체 흐름을 제어할 수 있다. 일 실시에에 따르면 토출 조절부(643)는 약물 저장부(630)로부터 헤더에 결합된 니들부(610)로 배출되는 약물의 배출량을 결정된 주입량에 따라 조절할 수 있다. 예를 들어, 토출 조절부(643)는 마이크로 펌프 또는 압전 펌프 등으로 구현될 수 있고, 약물 저장부(630)로부터 니들부(610)로 전달되는 약물의 양을 조절할 수 있다. 토출 조절부(643)는 압력 등을 조절함으로써, 정밀한 양의 약물을 카트리지(631)로부터 니들부(610)로 배출할 수 있다.
예를 들어, 사용자에 의해 약물을 주입하라는 주입 신호가 생성된 경우에 응답하여, 제어부(650)는 카트리지(631) 전단부에 위치한 토출 조절부(643)를 제어하여, 정밀한 유닛(unit) 단위로 약물의 토출량을 조절할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 6에 도시된 구조는 박스 형태로 구현될 수 있다. 약물 주입 장치가 박스 형태로 구현될 경우, 니들부(610)가 피부를 침습하는 동안 피부 및 하우징(620)이 접촉하는 표면적이 비교적 넓으므로 흔들림이 감소되어 안전성이 확보될 수 있다. 또한, 박스 형태는 폼 팩터가 증가하므로, 약물 주입 장치는 내외부 요인에 따른 온도 영향을 최소화할 수 있다. 아울러, 이러한 약물 주입 장치는 보다 간소화된 공정으로 제조 가능하다.
도 7은 일 실시예에 따른 약물 주입 장치의 추가 구성을 도시한 도면이다.
일 실시예에 따른 하우징은 약물 저장부(730), 구동부(740), 제어부(750), 및 알림부를 수용하고, 헤더를 통해 니들부(710)와 연결가능할 수 있다. 추가적으로 하우징은 통신부(760), 배터리(770), 및 온도 측정부(780)를 더 포함할 수 있다.
온도 측정부(780)는 배터리(770)로부터 이격되어 배치되고, 온도를 측정할 수 있다. 따라서, 온도 측정부(780)는, 배터리(770)의 충전 등에 따른 배터리(770)의 온도 상승에 의한 영향을 최소화할 수 있다.
통신부(760)는 외부 서버 및 모바일 단말과 통신을 수립할 수 있다. 예를 들어, 통신부(760)는 모바일 단말과 무선 통신을 수립할 수 있고, 모바일 단말을 경유하여 외부 서버(예를 들어, 클라우드 서버)와 통신을 수립할 수 있다. 통신부(760)는 모바일 단말을 경유하여 외부 서버로 생체 측정 정보를 송신하고, 외부 서버로부터 주입 정보를 수신할 수 있다.
배터리(770)는 단자(771)(예를 들어, 5핀 단자 또는 C타입 단자)를 통해 공급되는 전력을 이용하여 충전될 수 있다. 또한, 단자(771)를 통해 제어부(750)는 데이터를 주고받을 수도 있다. 아래에서는 배터리(770)에 저장된 충전량(SOC, state of charge)을 관리하는 기법을 설명한다.
일 실시예에 따르면 제어부(750)는, 배터리(770)의 충전량이 기준 임계(reference threshold)이하인 경우에 응답하여, 알림부를 통해 사용자에게 주입 가능 횟수를 소리 신호 및 시각 신호 중 적어도 하나를 이용하여 제공할 수 있다. 제어부(750)는 사용시점으로부터 최대 주입가능횟수를 LED의 색상, 기호, 및 점멸횟수를 통해 출력하거나, 소리 및 텍스트 등으로 출력할 수도 있다. 또한, 제어부(750)는 충전량 중 최소 1회 주입이 가능한 백업 전력을 보존할 수 있다. 제어부(750)는 사용자로부터 긴급 주사 명령을 획득하는 경우에 응답하여 보존된 백업 전력을 이용한 주입 동작을 개시할 수 있다.
또한, 제어부(750)는, 약물 주입 장치의 전원 단자(power source socket)를 통해 외부 전력이 공급되는 동안, 배터리(770)의 충전량이 기준 임계를 초과하는 경우에 응답하여, 충전 중 주입을 허용할 수 있다. 따라서, 제어부(750)는 충전 중이더라도 배터리(770)에 일정량 이상 충전된 경우에는, 약물 주입 동작을 수행할 수 있다. 기준 임계는 배터리(770) 충전 안내의 기준이 되는 값을 나타낼 수 있다. 배터리(770)의 충전량이 기준 임계 이하이면, 배터리(770)의 충전량이 적은 것이므로, 제어부(750)는 사용자에게 배터리(770) 충전량 부족 상태, 잔여 주입 횟수, 및 배터리(770) 충전 유도 등의 정보를 알림부를 통해 제공할 수 있다.
제어부(750)는, 약물 주입 장치의 전원 단자를 통해 외부 전력이 공급되는 동안, 배터리(770)의 충전량이 기준 임계 이하이고 최소 임계를 초과하는 경우에 응답하여, 충전 중 주입을 허용할 수 있다. 따라서 제어부(750)는 충전 중에 충전량이 적더라도, 최소 1회 이상의 주입이 가능한 전력이 배터리(770)에 충전된 경우, 주입 동작을 수행할 수 있다. 이 때, 제어부(750)는 충전량이 기준 임계 이하이면, 현재 잔여 충전량으로 가능한 주입 횟수를 산정할 수 있고, 산정된 주입 횟수를 사용자에게 안내할 수 있다. 최소 임계는, 1회 주입 동작 동안 약물 주입 장치에 의해 소모되는 전력량을 나타낼 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 약물 주입 방법을 개괄적으로 도시한 흐름도이다.
우선, 단계(810)에서 약물 주입 장치는 니들부가 피부를 침습한 침습 시간 동안, 니들부로부터 대상 생체 물질과 연관된 전기 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이, 니들부가 피부를 침습하게 되면, 니들부는 모세관 현상을 통해 체액 샘플을 흡입할 수 있다. 니들부는 센싱에 요구되는 양만큼의 체액 샘플을 추출할 수 있고, 바이오 센서로 전달할 수 있다. 바이오 센서는 니들부에 형성될 수 있으나, 이로 한정하는 것은 아니다. 바이오 센서는 약물 주입 장치의 헤더 또는 헤더에 인접한 부분에 형성될 수 있고, 니들부의 흡입 관통 부재와 연결되어, 니들부에 의해 흡입된 체액 샘플을 수신할 수 있다. 바이오 센서는 체액 샘플 내의 대상 생체 물질과 반응하여 전기 신호를 생성할 수 있다. 약물 주입 장치는 커넥터를 통해 니들부로부터 전기 신호를 수신할 수 있다.
그리고 단계(820)에서 약물 주입 장치는 수신된 전기 신호에 기초하여 대상 생체 물질의 양을 측정할 수 있다. 약물 주입 장치는 바이오 센서에 의해 생성된 전기 신호를 아날로그-디지털 변환(ADC, analog to digital converting)함으로써, 대상 생체 물질의 양을 지시하는 디지털 값을 획득할 수 있다. 약물 주입 장치는 디지털 값을 보정함으로써, 최종 생체 측정 정보를 결정할 수 있다. 생체 측정 정보는 예를 들어, 혈당 수치일 수 있다.
이어서 단계(830)에서 약물 주입 장치는 측정이 완료되는 경우에 응답하여, 주입량을 결정할 수 있다. 일 실시예에 따르면 약물 주입 장치는 최종 생체 측정 정보를 결정하면, 측정이 완료된 것으로 결정할 수 있다. 약물 주입 장치는 생체 측정 정보에 기초하여, 주입량을 결정할 수 있다. 예를 들어, 약물 주입 장치는 혈당량 및 인슐린 주입량에 연관된 다양한 알고리즘을 이용하여, 측정된 혈당량으로부터 인슐린 주입량을 결정할 수 있다. 약물 주입 장치는 서버로부터 전달 받은 데이터를 참조하여, 혈당 수치로부터 특정 알고리즘을 이용하여 주입할 약액량을 계산할 수 있다. 다른 예를 들면, 약물 주입 장치는 생체 측정 정보를 서버로 전송하고, 서버로부터 투입할 약액량을 전달받을 수 있다.
그리고 단계(840)에서 약물 주입 장치는 침습 시간 동안, 약물 저장부에 대해 가해지는 외력을 이용하여 결정된 주입량을 주입할 수 있다. 예를 들어, 약물 주입 장치는 도 5 및 도 6에서 상술한 바와 같이, 구동부를 제어하여, 결정된 주입량의 유닛만큼의 약물을 토출할 수 있다.
이어서 단계(850)에서 약물 주입 장치는 대상 생체 물질의 양과 연관된 생체 측정 정보 및 주입량과 연관된 주입 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 약물 주입 장치는 생체 측정 정보 및 주입 정보를 소리로 소리 형태로 출력하거나, 텍스트 및 기호 형태로 시각화할 수 있다. 약물 주입 장치는 혈당량을 지시하는 음성 신호를 출력하거나, 혈당량을 지시하는 텍스트를 디스플레이로 출력할 수 있다. 또한, 약물 주입 장치는 인슐린을 투여한 시점, 투여한 량을 지시하는 음성 신호를 출력하거나, 주입양을 지시하는 텍스트를 디스플레이로 출력할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 약물 주입 방법을 보다 상세히 도시한 흐름도이다.
일 실시예에 따른 약물 주입 장치는 인슐린 카트리지가 장착될 수 있도록 설계되고, 인슐린 주입 장치(901)라고 나타낼 수 있다.
우선, 인슐린 주입 장치(901)는 단계(910)에서 생체 측정 정보를 생성하고, 니들부의 재사용 여부를 검증할 수 있다. 예를 들어, 인슐린 주입 장치(901)는 인슐린 주입 장치(901)의 헤더에 연결된 니들부가 이전에 사용된 것인지 검증하고, 니들부가 이전에 사용된 경우에 응답하여 주입을 방지할 수도 있다. 인슐린 주입 장치(901)는 알림부를 통해, 경고음 등을 제공함으로써, 사용자에게 기사용된 니들부라는 것을 안내할 수 있다. 따라서, 인슐린 주입 장치(901)는 니들부의 재사용을 방지할 수 있다. 인슐린 주입 장치(901)는 니들부가 피부를 침습한 경우에 응답하여 니들부를 통해 포집된 체액 샘플로부터 대상 생체 물질의 양을 측정함으로써 생체 측정 정보(예를 들어, 혈당 수치) 를 생성할 수 있다.
그리고 단계(920)에서 인슐린 주입 장치(901)는 혈당 측정 관련 정보를 클라우드 서버(903)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 인슐린 주입 장치(901)는 측정이 완료된 경우에 응답하여, 통신부를 통해 클라우드 서버(903)로 생체 측정 정보를 전달할 수 있다. 클라우드 서버(903)는 생체 측정 정보(931)를 저장할 수 있다. 생체 측정 정보(931)는, 생체 측정과 연관된 정보로서, 예를 들어, 사용자 인덱스(예를 들어, 아이디 등), 혈당 측정값, 측정 시각, 및 그 외 생체 관련 정보를 포함할 수 있다. 아울러, 인슐린 주입 장치(901)는 부가 정보(932)를 생성하여 클라우드 서버(903)로 전달할 수도 있다. 부가 정보(932)는 인슐린 주입 장치(901)에 장착된 약물 종류(예를 들어, 인슐린 타입), 측정 시점에서 온도, 인슐린 주입 장치(901)의 기기 정보, 및 모바일 단말(902)의 기기 정보 등을 포함할 수 있다. 기기 정보는 기기의 하드웨어 사양(spec)을 포함할 수 있다. 여기서, 인슐린 주입 장치(901)는 무선 통신(예를 들어, WiFi, 블루투스, 지그비 등)을 모바일 단말(902)과 수립할 수 있고, 모바일 단말(902)은 클라우드 서버와 통신 연결을 수립할 수 있다. 인슐린 주입 장치(901)는 모바일 단말(902)을 경유하여 클라우드 서버(903)로 생체 측정 정보(931)를 전달할 수 있다.
이어서 단계(930)에서 클라우드 서버(903)는 투여량 추정 모델(939)에 기초하여 생체 측정 정보(931)로부터 주입 정보(933)를 산출할 수 있다. 투여량 추정 모델(939)은 복수의 입력 데이터로부터 미리 정한 함수를 이용하여 주입 정보(933)를 산출하기 위한 모델을 나타낼 수 있다. 복수의 입력 데이터는, 예를 들어, 생체 측정 정보(931) 및 부가 정보(932)일 수 있다.
또한, 다른 예를 들어, 투여량 추정 모델(939)은 임의의 생체 측정 정보(931)로부터 투여되어야 하는 약물의 주입량을 출력하도록 설계된 기계 학습 구조로서, 예를 들어, 뉴럴 네트워크를 포함할 수도 있다. 투여량 추정 모델(939)은, 예를 들어, 기준 혈당 수치로부터 해당 수치에 대해 주어진 기준 주입량을 출력하도록 트레이닝될 수 있다. 더 나아가, 투여량 추정 모델(939)은, 생체 측정 정보(931) 및 부가 정보(932)를 입력 받을 수 있고, 그로부터 주입 정보(933)를 출력할 수 있다. 주입 정보(933)는 예를 들어, 정상 혈당 범위 및 인슐린 투여량을 포함할 수 있다. 투여량 추정 모델(939)은, 다양한 정보를 입력 받아, 보다 정확한 정상 혈당 범위 및 인슐린 투여량을 산출하도록 트레이닝될 수 있다.
그리고 단계(940)에서 클라우드 서버(903)는 정상 혈당 정보 및 투여량을 인슐린 주입 장치(901)로 전달할 수 있다. 인슐린 주입 장치(901)는 클라우드 서버(903)로부터 생체 측정 정보(931)에 대응하는 주입 정보를 수신하고, 수신된 주입 정보에 기초하여 주입량을 결정할 수 있다. 정상 혈당 정보는 측정된 혈당 수치가 용인될 만한 수준인 지를 나타내는 기준 범위를 포함할 수 있다. 투여량은 현재 시점에서 사용자에게 약물이 주입되어야 하는 주입량을 나타낼 수 있다.
이어서 단계(950)에서 인슐린 주입 장치(901)는 전달된 정보를 제공하고, 인슐린을 주입할 수 있다. 예를 들어, 인슐린 주입 장치(901)는 클라우드 서버(903)로부터 수신된 정상 혈당 정보에 기초하여, 현재 사용자의 혈당이 정상 범위 내인지 또는 정상 범위를 벗어났는지 여부를 안내할 수 있다. 인슐린 주입 장치(901)는 인슐린 주입이 요구되는 경우에 응답하여, 클라우드 서버(903)에 의해 결정된 주입 정보가 지시하는 주입량만큼 인슐린을 주입할 수 있다.
일 실시예에 따른 인슐린 주입 장치(901)는, 사용자에게 혈당 측정 뿐만 아니라, 인슐린 주입 등의 직접 처치를 제공할 수 있다. 또한, 인슐린 주입 장치(901)의 혈당측정시점과 인슐린주입시점이 동일하다. 아울러, 인슐린 주입 장치(901)는 바늘 재사용 시도 시, 사용이 불가능하도록 제약할 수 있다. 인슐린 주입 장치(901)는 혈당 측정 및 인슐린 주입을 한번의 침습 동안 같이 수행하므로, 혈당 측정에 있어서 면역반응에 따른 오차를 보정할 필요가 없다. 인슐린 주입 장치(901)의 니들부에서 주입 동작 및 혈당 측정 동작을 하는 두 관통 부재들이 동시 또는 연속적으로 피부를 관통할 수 있다. 인슐린 주입 장치(901)는 다이얼 방식이나 기존의 수동 인슐린 주입을 위한 기계식 버튼과 달리 전자식 버튼을 통해 자동으로 정해진 양만큼의 인슐린을 손쉽고 정확하게 주입할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
200: 약물 주입 장치
210: 니들부
221: 헤더
220: 하우징
230: 약물 저장부
240: 구동부
250: 제어부
260: 알림부

Claims (20)

  1. 약물 주입 장치에 있어서,
    니들부로부터 대상 생체 물질과 연관된 전기 신호를 수신하도록 구성된 제1 커넥터를 포함하고, 상기 니들부와 연결가능한 헤더(header);
    상기 니들부 및 상기 헤더가 연결될 시 상기 니들부와 연결되고, 약물을 저장하는 약물 저장부;
    상기 약물 저장부에 대해 외력(external force)을 가하도록 구성되는 구동부(driving unit);
    상기 제1 커넥터를 통해 수신된 전기 신호에 기초하여 대상 생체 물질의 양을 측정하고, 상기 측정이 완료되는 경우에 응답하여 주입량을 결정하며, 상기 결정된 주입량을 주입하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부; 및
    상기 대상 생체 물질의 양과 연관된 생체 측정 정보 및 상기 주입량과 연관된 주입 정보를 상기 제어부로부터 전달받아 사용자에게 제공하는 알림부
    를 포함하는 약물 주입 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커넥터는,
    상기 헤더 및 상기 니들부가 연결될 시, 상기 니들부의 겉면에 배치된 제2 커넥터와 연결되면서 상기 니들부와 상기 약물 주입 장치 간의 전기적 연결을 형성하고, 상기 헤더의 겉면에 배치되는,
    약물 주입 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 약물 저장부는,
    상기 약물을 저장하는 카트리지를 수용(accommodate)하고,
    상기 구동부는,
    상기 약물 저장부에 수용된 카트리지의 푸셔에 외력을 가하도록 구성되는,
    약물 주입 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 약물 주입 장치의 길이 축을 따라 상기 약물 주입 장치의 말단부(back end)로부터 전단부(front end)로 상기 외력을 가하도록 구성된 가압부(press portion); 및
    상기 약물 저장부로부터 상기 헤더에 결합된 상기 니들부로 배출되는 약물의 배출량을 상기 결정된 주입량에 따라 조절하는 토출 조절부(discharging regulator)
    를 포함하는 약물 주입 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 제어부의 제어에 응답하여, 상기 결정된 주입량에 대응하는 거리만큼 상기 약물 저장부에 수용된 카트리지의 피스톤을 상기 약물 주입 장치의 말단부로부터 전단부로 이동시키는,
    약물 주입 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 니들부는,
    피부를 침습하여 체액 샘플을 흡입 가능하도록 구성되는 흡입 관통 부재;
    피부를 침습하여 약물을 배출 가능하도록 구성되는 주입 관통 부재; 및
    상기 흡입 관통 부재 및 상기 주입 관통 부재를 지지하고, 상기 헤더와 결합 가능한 제2 체결부
    를 포함하는 약물 주입 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 흡입 관통 부재는,
    상기 체액 샘플에 포함된 대상 생체 물질을 센싱하는 바이오 센서가 형성되고,
    상기 주입 관통 부재는,
    상기 헤더와 상기 니들부가 결합될 시 상기 약물 저장부와 연결되며, 상기 약물 저장부로부터 전달되는 약물을 배출하며,
    상기 제2 체결부는,
    상기 제1 커넥터와 연결가능하도록 상기 제2 체결부의 겉면에 배치되고, 상기 바이오 센서와 전기적으로 연결된 제2 커넥터를 포함하는,
    약물 주입 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 체결부는,
    상기 흡입 관통 부재를 통해 흡입된 상기 체액 샘플에 포함된 대상 생체 물질을 센싱하는 바이오 센서가 형성된 센싱 부분; 및
    상기 제1 커넥터와 연결가능하도록 상기 제2 체결부의 겉면에 배치되고, 상기 바이오 센서와 전기적으로 연결된 제2 커넥터
    를 포함하는 약물 주입 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 흡입 관통 부재 및 상기 주입 관통 부재 중 적어도 한 부재는 상기 제2 체결부에 대해 일축을 따라 슬라이드 가능하게(slidable) 구성되는,
    약물 주입 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 흡입 관통 부재가 상기 제2 체결부로부터 돌출되는 제2 길이는, 상기 주입 관통 부재가 상기 제2 체결부로부터 돌출되는 제1 길이보다 긴,
    약물 주입 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 니들부가 피부를 침습한 경우에 응답하여 상기 니들부를 통해 포집된 체액 샘플로부터 대상 생체 물질의 양을 측정함으로써 생체 측정 정보를 생성하고,
    상기 측정이 완료된 경우에 응답하여, 통신부를 통해 클라우드 서버로 상기 생체 측정 정보를 전달하며,
    상기 클라우드 서버로부터 상기 생체 측정 정보에 대응하는 주입 정보를 수신하고,
    상기 수신된 주입 정보에 기초하여 상기 주입량을 결정하는,
    약물 주입 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 주입 정보는,
    상기 클라우드 서버에 의해 투여량 추정 모델에 기초하여 상기 생체 측정 정보로부터 산출된,
    약물 주입 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 약물 주입 장치에 연결된 상기 니들부가 이전에 사용된 것인지 검증하고, 상기 니들부가 이전에 사용된 경우에 응답하여 주입을 방지하는,
    약물 주입 장치.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    배터리의 충전량(SOC, state of charge)이 기준 임계(reference threshold)이하인 경우에 응답하여, 상기 알림부를 통해 사용자에게 주입 가능 횟수를 소리 신호, 시각 신호, 진동 신호 및 촉각 신호 중 적어도 하나를 이용하여 제공하고,
    상기 충전량 중 최소 1회 주입이 가능한 백업 전력을 보존하는,
    약물 주입 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 약물 주입 장치의 전원 단자(power source socket)를 통해 외부 전력이 공급되는 동안, 배터리의 충전량이 기준 임계를 초과하는 경우에 응답하여, 충전 중 주입을 허용하는,
    약물 주입 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 약물 주입 장치의 전원 단자를 통해 외부 전력이 공급되는 동안, 배터리의 충전량이 기준 임계 이하이고 최소 임계를 초과하는 경우에 응답하여, 충전 중 주입을 허용하는,
    약물 주입 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    배터리로부터 이격되어 배치되고, 온도를 측정하는 온도 측정부
    를 더 포함하는 약물 주입 장치.
  18. 제7항에 있어서,
    상기 약물 저장부, 상기 구동부, 상기 제어부, 및 상기 알림부를 수용하고, 헤더를 통해 상기 니들부와 연결가능한 하우징
    을 더 포함하는 약물 주입 장치.
  19. 약물 주입 방법에 있어서,
    니들부가 피부를 침습한 침습 시간 동안, 상기 니들부로부터 대상 생체 물질과 연관된 전기 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 전기 신호에 기초하여 대상 생체 물질의 양을 측정하는 단계;
    상기 측정이 완료되는 경우에 응답하여 주입량을 결정하는 단계;
    상기 침습 시간 동안, 약물 저장부에 대해 가해지는 외력을 이용하여 상기 결정된 주입량을 주입하는 단계; 및
    상기 대상 생체 물질의 양과 연관된 생체 측정 정보 및 상기 주입량과 연관된 주입 정보를 사용자에게 제공하는 단계
    를 포함하는 약물 주입 방법.
  20. 제19항의 방법을 수행하기 위한 명령어를 포함하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
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