KR20210040757A - 약액 토출 어셈블리 및 이를 포함하는 약액 주입 장치 - Google Patents

약액 토출 어셈블리 및 이를 포함하는 약액 주입 장치 Download PDF

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KR20210040757A
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Abstract

본 발명은 약액 토출 어셈블리 및 이를 포함하는 약액 주입 장치를 제공하며, 일 방향을 따라 선형 왕복 운동하는 구동편과, 상기 구동편의 단부와 접촉하되, 상기 구동편의 선형 왕복 운동에 따라 일 방향으로 회전하는 회전 유닛과, 상기 회전 유닛에 인접하게 배치되며, 적어도 일부가 원주방향으로 연장된 커브 구간을 가지는 플렉서블한 튜브, 및 상기 회전 유닛에 장착되며, 상기 회전 유닛의 회전에 따라 상기 튜브를 가력하면서 회전하는 가력 유닛을 포함한다.

Description

약액 토출 어셈블리 및 이를 포함하는 약액 주입 장치{Drug discharge assembly and drug injection device comprising the same}
본 발명은 약액 토출 어셈블리와 이를 포함하는 약액 주입 장치에 관한 것이다.
일반적으로 인슐린 주입장치와 같은 약액 주입 장치는 환자의 몸 안에 약액을 주입하기 위해 사용된다. 이러한 약액 주입 장치는 의사나 간호사와 같은 전문 의료진에 의해 사용되기도 하지만, 대부분의 경우 환자 자신 또는 보호자와 같은 일반인에 의해 사용되고 있다. 당뇨 환자 특히, 소아 당뇨 환자의 경우에는 인슐린과 같은 약액을 정해진 간격을 두고 인체에 주입할 필요가 있다. 따라서 일정한 기간 동안 인체에 부착하여 사용하는 패치 형태의 약액 주입 장치가 개발되고 있다. 이러한 약액 주입 장치는 환자의 복부 또는 허리 등의 인체에 일정한 기간 동안 패치 형태로 부착한 상태로 사용될 수 있다.
약액 주입 장치는 인체에 부착될 경우 착용감이 우수하고 사용이 편리하며 내구성이 뛰어나고 저전력으로 구동될 필요성이 있다. 특히 약액 주입장치는 환자의 피부에 부착되어 사용되므로, 사용자가 간단하고 편리하게 니들이나 캐뉼러 등을 환자의 피부에 삽입시켜야 한다.
약액 주입 장치는 약액을 정량으로 주입하는 것이 중요하므로, 약액을 정량으로 주입하기 위해서는 장치의 내부에 약액을 정량으로 분배하는 장치가 필요하다. 기계적인 방법으로 약액을 정량으로 분배 및 토출하기 위한 연구가 지속적으로 진행되고 있다.
본 발명은 사용자가 간단하고 정확하게 작동할 수 있는 약액 토출 어셈블리와 약액 주입 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면은, 일 방향을 따라 선형 왕복 운동하는 구동편과, 상기 구동편의 단부와 접촉하되, 상기 구동편의 선형 왕복 운동에 따라 일 방향으로 회전하는 회전 유닛과, 상기 회전 유닛에 인접하게 배치되며, 적어도 일부가 원주방향으로 연장된 커브 구간을 가지는 플렉서블한 튜브, 및 상기 회전 유닛에 장착되며, 상기 회전 유닛의 회전에 따라 상기 튜브를 가력하면서 회전하는 가력 유닛을 포함하는 약액 토출 어셈블리를 제공한다.
또한, 상기 구동편은 바디와, 상기 바디에서 연장되되, 단부에 길이 방향에 대해서 기 설정된 각도로 절곡된 제1 절곡단을 가지는 제1 아암, 및 상기 제1 아암과 나란하게 배치되되, 단부에 상기 제1 절곡단과 다른 방향으로 절곡된 제2 절곡단을 가지는 제2 아암을 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 절곡단 및 상기 제2 절곡단은 상기 구동편이 선형 왕복 운동시에 교번하여 상기 회전 유닛을 가력할 수 있다.
또한, 상기 가력 유닛은 상기 튜브의 커브 구간에 접촉시에, 접촉지점에서 상기 튜브가 압착되도록 상기 튜브를 가력할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 니들 조립체와, 상기 니들 조립체로 토출되는 약액을 저장하는 레저버와, 구동 샤프트를 선형 왕복 운동시키는 구동 모듈와, 상기 구동 샤프트에 연결되어, 상기 구동 샤프트의 이동에 따라 선형 왕복 운동하는 구동편과, 상기 구동편의 단부와 접촉하되, 상기 구동편의 선형 왕복 운동에 따라 일 방향으로 회전하는 회전 유닛과, 상기 니들 조립체와 상기 레저버 사이에 배치되고, 적어도 일부가 원주방향으로 연장된 커브 구간을 가지는 플렉서블한 튜브, 및 상기 회전 유닛에 장착되며, 상기 회전 유닛의 회전에 따라 상기 튜브를 가력하면서 회전하는 가력 유닛을 포함하는 약액 주입 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 약액 토출 어셈블리와 약액 주입장치는 약액을 정량으로 대상체에 주입할 수 있다. 구동부의 구동 샤프트가 선형 왕복 운동하면, 회전 유닛의 회전각도를 조절하고, 커브 구간을 따라 이동하는 약액의 양을 제어하여 정량적으로 약액을 니들 조립체로 토출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 약액 토출 어셈블리와 약액 주입 장치는 약액을 복수 회로 분배하여, 소량의 약액을 정확하게 토출할 수 있다. 가력 유닛의 가력부는 튜브를 압착하므로, 한 쌍의 가력 지점 사이에는 기 설정된 양의 약액이 1차적으로 분배된다. 1차적으로 분배된 약액이 커브 구간을 이동하면서 2차적으로 분배되므로, 약액 토출 어셈블리는 소량의 약액을 정확하게 분배하고, 약액 주입 장치는 정량으로 약액을 대상체에 주입할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 약액 토출 어셈블리와 약액 주입 장치는 간단한 구동 매커니즘으로 약액을 정확하게 분배할 수 있다. 레저버에 추가적인 구동원을 제공하지 않더라도, 가력 유닛이 회전하는 동작으로 약액은 레저버에서 니들 조립체로 이동할 수 있다. 약액 토출 어셈블리는 약액을 분배하는 기능을 수행하면서 동시에 약액을 이동시키는 구동원으로 작동하므로, 약액 주입 장치의 구조를 간단하고 컴팩트하게 형성할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 주입 장치를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른약액 토출 어셈블리를 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 2의 약액 토출 어셈블리를 도시하는 평면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ를 따라 취한 단면도이다.
도 5 및 도 6은 약액 토출 어셈블리의 구동을 도시하는 도면이다.
도 7은 도 2의 약액 토출 어셈블리와 연결되는 레저버를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 약액 토출 어셈블리를 도시하는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 이하의 실시예는 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 주입 장치(1)를 도시하는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 약액 주입 장치(1)는 약액 주입 대상체에 부착되고, 내부에 저장된 약액을 사용자에게 설정된 정량으로 주입할 수 있다. 선택적 실시예로, 약액 주입 장치(1)는 사용자의 몸에 장착될 수 있다. 또한 다른 선택적 실시예로 약액 주입 장치(1)는 동물에도 장착되어 약액을 주입할 수 있다.
약액 주입 장치(1)는 주입되는 약액의 종류에 따라 다양한 용도로 사용될 수 있다. 예컨대, 약액은 당뇨병 환자를 위한 인슐린 계열 약액을 포함할 수 있고, 기타 췌장을 위한 약액, 심장용 약액 기타 다양한 종류의 약액을 포함할 수 있다.
약액 주입 장치(1)는 유선 또는 무선으로 연결된 원격 장치(2)와 연결될 수 있다. 사용자는 원격 장치(2)를 조작하여 약액 주입 장치(1)를 사용할 수 있으며, 약액 주입 장치(1)의 사용 상태를 모니터링 할 수 있다. 예컨대, 약액 주입 장치(1)로부터 주입되는 약액의 양, 약액의 주입 횟수, 레저버에 저장된 약액의 양, 사용자의 바이오 정보 등을 모니터링 할 수 있으며, 이를 기반으로 사용자가 약액 주입 장치(1)를 구동시킬 수 있다.
일 실시예로, 원격 장치(2)는 유무선 통신 환경에서 어플리케이션을 이용할 수 있는 통신 단말기를 의미한다. 여기서 원격 장치(2)는 사용자의 휴대용 단말일 수 있다. 이를 더욱 상세히 설명하면, 원격 장치(2)는 컴퓨터(예를 들면, 데스크톱, 랩톱, 태블릿 등), 미디어 컴퓨팅 플랫폼(예를 들면, 케이블, 위성 셋톱박스, 디지털 비디오 레코더), 핸드헬드 컴퓨팅 디바이스(예를 들면, PDA, 이메일 클라이언트 등), 핸드폰의 임의의 형태, 사용자의 몸에 부착 혹은 장착하여 사용 가능한 웨어러블(wearable) 디바이스의 형태, 또는 다른 종류의 컴퓨팅 또는 커뮤니케이션 플랫폼의 임의의 형태를 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
약액 주입 장치(1)와 원격 장치(2)는 통신망을 통해 통신할 수 있다. 이때, 통신망은 원격 장치(2)가 서비스 서버(미도시)에 접속한 후 데이터를 송수신할 수 있도록 접속 경로를 제공하는 통신망을 의미한다. 통신망은 예컨대 LANs(Local Area Networks), WANs(Wide Area Networks), MANs(Metropolitan Area Networks), ISDNs(Integrated Service Digital Networks) 등의 유선 네트워크나, 무선 LANs, CDMA, 블루투스, 위성 통신 등의 무선 네트워크를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 따르면, 원격 장치(2)는 단일의 디바이스인 것으로 도시되었으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 약액 주입 장치(1)와 통신할 수 있는 복수의 디바이스를 포함할 수 있다.
약액 주입 장치(1)는 외측을 커버하는 하우징(5), 사용자의 피부에 부착되는 부착부(6)를 구비할 수 있으며, 하우징(5)의 내부 공간에는 복수개의 부품이 배치된다. 도 3 및 도 7을 참조하면, 약액 주입 장치(1)는 레저버(10), 니들 조립체(20), 구동 모듈(30) 및 약액 토출 어셈블리(100)를 구비할 수 있다.
레저버(10)는 주입되는 약액이 저장되며, 약액 토출 어셈블리(100)와 연결된다. 레저버(10)는 하우징(5)의 내부에 장착될 수 있다. 다른 실시예로 레저버(10)는 하우징(5)의 외부에도 설치될 수 있다.
니들 조립체(20)은 하우징(5)의 일측에 배치된다. 니들 조립체(20)는 사용자의 피부에 삽입되므로, 토출되는 약액이 사용자에게 주입될 수 있다. 니들 조립체(20)와 레저버(10)의 사이에는 약액 토출 어셈블리(100)가 설치되어, 기 설정된 정량이나 기 설정된 주기로 약액이 분배되어 니들 조립체(20)로 배출될 수 있다.
구동 모듈(30)은 하우징(5)의 내부공간에 배치되며, 약액 토출 어셈블리(100)에 구동력을 전달 할 수 있다. 일 실시예로, 구동 모듈(30)과 약액 토출 어셈블리(100)는 각각 별도의 구성으로 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 구동 모듈(30)이 약액 토출 어셈블리(100)를 이루는 부품으로 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 구동 모듈(30)은 일 방향으로 선형 왕복 운동하는 구동 샤프트(31)를 구비할 수 있다. 구동 모듈(30)이 구동되면, 구동 샤프트(31)가 일 방향, 즉 길이 방향을 따라 전진 및 후퇴를 반복적으로 수행할 수 있다. 구동 샤프트(31)의 일측에는 조인트(32)가 설치될 수 있다. 조인트(32)는 구동편(150)에 연결되어, 구동 샤프트(31)의 선형 왕복 운동으로 구동편(150)이 선형 왕복 운동될 수 있다.
구동 모듈(30)는 전기에 의해 약액 흡입력과 약액 토출력을 갖는 모든 종류의 장치가 사용될 수 있다. 예를 들면, 기계 변위형 마이크로펌프와 전자기운동형 마이크로펌프 등의 모든 종류의 펌프가 사용될 수 있다. 기계변위형 마이크로펌프는 유체의 흐름을 유도하기 위해 압력차를 일으키도록 기어나 다이어그램과 같은 고체 혹은 유체의 운동을 이용하는 펌프로서, 다이어프람 변위 펌프(Diaphragm displacement pump), 유체 변위 펌프(Fluid displacement pump), 회전 펌프(Rotary pump) 등이 있다. 전자기운동형 마이크로펌프는 전기적 또는 자기적 형태의 에너지를 바로 유체의 이동에 이용하는 펌프로서, 전기유체역학 펌프(Electro hydrodynamic pump, EHD), 전기삼투식 펌프(Electro osmotic pump), 자기유체역학 펌프(Magneto hydrodynamic pump), 전기습식 펌프(Electro wetting pump)등이 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 토출 어셈블리(100)를 도시하는 사시도이고, 도 3은 도 2의 약액 토출 어셈블리(100)를 도시하는 평면도이며, 도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ를 따라 취한 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 약액 토출 어셈블리(100)는 베이스(110), 회전 유닛(120), 가력 유닛(130), 튜브(140), 구동편(150)을 포함하고, 구동 모듈(30)은 구동편(150)과 연결될 수 있다.
베이스(110)는 약액 토출 어셈블리(100)를 지지하며, 외관을 형성할 수 있다. 베이스(110)는 회전 유닛(120), 가력 유닛(130), 튜브(140) 및 구동편(150) 중 적어도 하나가 설치 및 지지될 수 있다. 베이스(110)가 하우징(5)에 장착되어, 약액 토출 어셈블리(100)는 약액 주입 장치(1)의 내부 공간에 설치될 수 있다.
베이스(110)는 가이드부(115)를 구비할 수 있다. 가이드부(115)는 제2 회전 부재(122)의 원주 방향을 따라 연장되며, 튜브(140)를 지지할 수 있다. 가이드부(115)의 일부는 베이스(110)의 일면에서 돌출되되, 튜브(140)의 커브 구간(C)을 따라 연장될 수 있다. 또한, 가이드부(115)의 다른 일부는 튜브(140)의 직선 구간(L)에도 연장될 수 있다.
가이드부(115)는 가력 유닛(130)에서 가해지는 힘을 지지하여, 약액의 이동을 안내할 수 있다. 가력 유닛(130)이 튜브(140)를 가력하면, 가이드부(115)는 가력 유닛(130)의 반대측에서 튜브(140)를 지지한다. 가력 유닛(130)이 커브 구간(C)에서 튜브(140)를 가력하면, 튜브(140)와 가력부가 접촉하는 가력 지점(H1, H2)에서 튜브(140)는 약액이 흐르는 내부 단면적이 제로가 되도록 압착될 수 있다. 이때, 가력 유닛(130)이 회전하면, 튜브(140)의 약액도 함께 이동한다. 일 실시예로, 가이드부(115)는 커브 구간(C)의 외측에 배치되고, 가력 유닛(130)이 튜브(140)를 가력하는 영역은 커브 구간(C)의 내측에 배치될 수 있다.
도면에서는 가이드부(115)가 튜브(140)의 외측에 배치되고, 가력 유닛(130)이 튜브(140)의 내측에 배치된 실시예를 도시하나, 이에 한정되지 않으며, 다른 실시예로 가이드부가 튜브의 내측에 배치되고, 가력 유닛이 튜브의 외측에 배치될 수 있다.
가이드부(115)는 베이스(110)에서 돌출되어, 튜브(140)의 위치를 정렬할 수 있다. 가이드부(115)는 커브 구간(C)을 따라 형성되고, 튜브(140)가 가이드부(115)를 따라 연장되므로, 가이드부(115)는 커브 구간(C)을 형성 및 정렬할 수 있다.
베이스(110)는 안내 돌기(116)를 구비할 수 있다. 안내 돌기(116)는 베이스(110)의 일면에서 돌출되며, 구동편(150)의 안내 홀(154)이 삽입될 수 있다. 일 실시예로, 안내 돌기(116)는 한 쌍으로 구비되고, 한 쌍의 안내 홀(154)이 각각 삽입되어, 구동편(150)의 이동을 안내할 수 있다.
베이스(110)는 가이드 벽(117)을 구비할 수 있다. 가이드 벽(117)은 베이스(110)의 일면에서 돌출되며, 구동편(150)의 이동을 안내할 수 있다. 가이드 벽(117)은 안내 돌기(116)에 인접하게 배치되며, 구동편(150)의 제1 아암(152)과 제2 아암(153)을 지지할 수 있다.
안내 돌기(116)와 가이드 벽(117)에 의해서, 구동편(150)은 선형 왕복 운동이 안내될 수 있다. 안내 홀(154)이 안내 돌기(116)에 삽입되고, 제1 아암(152)과 제2 아암(153)이 각각 이동 방향으로 연장되는 가이드 벽(117)에 삽입되는바, 구동편(150)이 선형 운동시에 기 설정된 궤적을 따라 이동할 수 있다.
회전 유닛(120)은 베이스(110)의 일측에 장착되며, 구동 모듈(30)로부터 구동력을 전달받아 회전할 수 있다. 회전 유닛(120)은 구동편(150)의 단부와 접촉하되, 구동편(150)의 선형 왕복 운동에 따라 일 방향으로 회전할 수 있다. 회전 유닛(120)은 구동 모듈(30)에서 구동력을 전달받아, 적어도 일부 구성이 회전하여 가력부(130)를 회전할 수 있는 구성으로 정의할 수 있다.
일 실시예로, 회전 유닛(120)은 복수개의 부재가 구동적으로 연결될 수 있다. 회전 유닛(120)은 제1 회전 부재(121)와 제2 회전 부재(122)를 구비할 수 있다.
제1 회전 부재(121)는 구동편(150)의 단부와 접촉하여, 구동편(150)의 선형 왕복 운동에 따라 회전 할 수 있다. 제2 회전 부재(122)는 제1 회전 부재(121)와 연결되어 제1 회전 부재(121)의 회전에 따라 회전할 수 있다.
제1 회전 부재(121)는 구동편(150)의 제1 아암(152) 및 제2 아암(153) 중 적어도 하나와 접촉하도록 배치되는 제1 회전단(121a)을 구비할 수 있다. 제1 회전단(121a)은 구동편(150)으로부터 구동력을 전달받아 제1 축(AX1)을 중심으로 회전할 수 있다.
제1 회전단(121a)은 복수개의 제1 티스(T1)를 구비할 수 있다. 제1 티스(T1)는 제1 회전단(121a)의 원주 방향으로 배치되며, 서로 다른 길이를 가지는 제1 표면(S1)과 제2 표면(S2)을 가질 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 상세하게 설명하기로 한다.
제1 회전 부재(121)는 제1 회전단(121a)의 반대측에 배치된 제2 회전단(121b)을 구비할 수 있다. 제1 회전단(121a)과 제2 회전단(121b)은 일체로 형성되며, 제1 회전단(121a)에서 구동력을 전달받아, 제2 회전단(121b)도 함께 제1 축(AX1)을 중심으로 회전할 수 있다.
제2 회전 부재(122)는 플레이트 형상을 가지며, 제2 축(AX2)을 중심으로 회전할 수 있다. 제2 회전 부재(122)는 제2 회전단(121b)과 연결된다. 제2 회전단(121b)의 제2 티스와 제2 회전 부재(122)의 제3 티스가 서로 연결되어, 제2 회전단(121b)의 회전에 의해서, 제2 회전 부재(122)가 회전할 수 있다.
제2 회전 부재(122)의 회전각도는 구동 샤프트(31)의 이동 횟수, 제1 티스의 개수, 제2 티스의 개수 및 제3 티스의 개수에 의해서 결정될 수 있다. 상세하게, 제1 티스의 개수에 의해서 구동 샤프트(31)의 구동에 따른 제1 회전 부재(121)의 회전각도가 설정된다. 또한, 제1 티스의 개수와 제2 티스의 개수의 비과, 제2 티스의 개수와 제3 티스의 개수의 비에 의해서 구동 샤프트(31)의 구동에 따른 제2 회전 부재(122)의 회전각도가 결정될 수 있다. 따라서, 제1 티스, 제2 티스 및 제3 티스의 개수를 조절하여, 구동 모듈(30)의 1회 구동에 따른 약액의 토출량을 조절할 수 있다.
다른 실시예로, 회전 유닛은 하나의 회전 부재로 구비되며, 구동 모듈에서 직접 구동력을 전달 받을 수 있다. 구동편이 가력부가 설치된 회전 부재를 가력하여, 직접 회전 부재를 회전 시킬 수 있다. 구동 모듈의 구동 샤프트가 선형운동하면, 구동편이 함께 선형 운동하여 회전부재를 회전시킬 수 있다. 회전 부재 위에 설치된 가력부가 튜브를 가력하여 약액을 토출시킬 수 있다.
가력 유닛(130)은 회전 유닛(120)에 장착되며, 회전 유닛(120)과 함께 회전할 수 있다. 가력 유닛(130)은 제2 축(AX2)을 중심으로 회전하면서, 튜브(140)를 가력할 수 있다. 가력 유닛(130)은 튜브(140)의 커브 구간(C)에 접촉시에, 접촉 지점에서 튜브(140)가 압착되도록 튜브(140)를 가력할 수 있다.
가력 유닛(130)은 복수개의 롤러를 구비될 수 있다. 약액 토출 어셈블리(100)가 구동시에, 커브 구간(C)에는 적어도 하나 이상의 가력부가 배치될 수 있다. 더 바람직하게, 가력 유닛(130)이 회전시에는 커브 구간(C)에서 적어도 2개 이상의 가력부가 가력 지점(H1, H2)을 형성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 가력 유닛(130)의 가력부와 튜브(140)가 접촉하는 지점에서, 튜브는 가력부에 의해서 압착되어, 튜브(140)의 내부 단면적은 제로로 형성된다. 커브 구간(C)에서 적어도 2개 이상의 가력 지점(H1, H2)이 형성되므로, 제2 회전 부재(122)의 회전 각도에 따라 정량의 약액을 배출할 수 있다. 상세히, 커브 구간(C)에서 가력부에 의해 형성된 2개의 가력 지점(H1, H2) 사이에서 약액의 양은 변화하지 않으므로 1차적으로 정량 분배된다. 이후, 제2 회전 부재(122)가 회전에 의해서, 1차적으로 분배된 약액은 2차적으로 정량 토출될 수 있다.
가력 유닛(130)은 커브 구간(C)의 길이에 따라 가력부의 개수가 설정될 수 있다. 가력부는 커브 구간의 중심각(central angle)에 의해서 결정될 수 있다. 가력부의 개수는 아래의 수학식에 따라 설정될 수 있다.
[수학식]
N > 360°/ 커브 구간의 중심각(degree)
N은 가력 유닛(130)이 구비하는 가력부의 개수이며, 커브 구간의 중심각은 제2 축(AX2)을 중심으로 커브 구간(C)이 가지는 중심각으로 정의한다.
일 실시예로, 도 3과 같이 커브 구간(C)의 중심각이 180도 라면, 가력 유닛(130)을 형성하는 가력부의 개수는 3개 이상으로 설정될 수 있다. 커브 구간(C)의 중심각이 180도로 형성되면, 가력부가 3개 이상으로 구비될 경우에 커브 구간(C)에서 적어도 2개의 가력 지점(H1, H2)이 항상 형성될 수 있다. 따라서, 커브 구간(C)에서 가력 지점(H1, H2)에 의해서 1차적으로 약액을 분배하기 위해서, 상기와 수학식에 따라 가력부의 개수가 설정될 수 있다.
일 실시예로, 가력 유닛(130)은 제1 가력부(131), 제2 가력부(132) 및 제3 가력부(133)를 구비할 수 있다. 등 간격으로 배치된 제1 가력부(131), 제2 가력부(132) 및 제3 가력부(133)는 튜브(140)와 가력 지점을 형성하고, 제2 회전 부재(122)가 회전하면 상기 가력 지점(H1, H2)은 커브 구간(C)을 따라 이동한다.
일 실시예로, 가력 유닛(130)은 각 가력부들의 외측에는 소정의 경도를 가지는 접촉 커버(134)를 구비할 수 있다. 접촉 커버(134)는 소정의 쿠션을 가지는 재질로 형성될 수 있으며, 플렉서블한 튜브(140)를 부드럽게 가력하고, 튜브(140)를 완전하게 압착시킬 수 있다.
튜브(140)는 회전 유닛(120)에 인접하게 배치되며, 적어도 일부가 원주방향으로 연장된 커브 구간을 가지질 수 있다. 튜브(140)는 플렉서블한 재료로 형성되어, 가력 유닛(130)의 가력부에 의해서 압착될 수 있다.
튜브(140)는 레저버(10)와 니들(20) 사이에 설치되고, 회전 유닛(120)을 통과하도록 설치될 수 있다. 튜브(140)는 일부가 제2 회전 부재(122)의 원주 방향으로 연장될 수 있다.
튜브(140)는 레저버(10)와 제1 도관(P1)으로 연결되는 입구단(141), 제2 도관(P2)로 니들 조립체(20)와 연결되는 출구단(142)을 구비할 수 있다. 또한, 입구단(141)과 출구단(142) 사이에는 커브부(143)가 형성되며, 커브부(143)는 제2 회전 부재(122)의 원주 방향을 따라 연장될 수 있다. 입구단(141)과 출구단(142)은 직선 구간(L)을 형성하고, 커브부(153)는 커브 구간(C)을 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 도 3를 참조하면 커브부(153)는 제2 축(AX2)을 중심으로 180도의 중심각을 가질 수 있다. 다만, 커브부(153)의 중심각은 이에 한정되지 않으며, 약액의 토출량, 가력부의 개수 등으로 다양하게 설정될 수 있다.
커브 구간(C)에서는 가력부에 의해서 튜브(140)가 압착되어, 가력 지점(H1, H2)에서의 튜브(140) 내부 단면적은 제로로 형성될 수 있다. 반면, 직선 구간(L)에서는 가력부와 튜브(140)의 접촉 또는 가력이 해제되면서, 가력부의 이동에 따라 약액이 출구단(152)으로 배출될 수 있다.
튜브(140)는 베이스(110)에 장착되는 고정 블럭(144)을 구비할 수 있다. 고정 블럭(144)은 입구단(141)과 출구단(142)에 각각 배치되고, 고정 블럭(144)이 베이스(110)에 장착되어 튜브(140)의 위치가 고정될 수 있다.
구동편(150)은 구동 모듈(30)과 회전 유닛(120) 사이에 배치되어, 구동 모듈(30)에서 생성된 구동력을 회전 유닛(120)으로 전달할 수 있다. 구동편(150)은 구동 샤프트(31)에 연결되어, 구동 샤프트(31)의 이동에 따라 선형 왕복 운동할 수 있다.
구동편(150)은 바디(151), 제1 아암(152), 제2 아암(153) 및 안내 홀(154)을 구비할 수 있다.
바디(151)는 구동 샤프트(31)와 연결될 수 있다. 상세하게, 바디(151)와 구동 샤프트(31) 사이에 조인트(32)가 배치되어, 구동 샤프트(31)가 선형 왕복 운동시에, 바디(151)도 함께 선형 왕복 운동할 수 있다.
제1 아암(152)은 바디(151)의 일측에서 연장될 수 있다. 제1 아암(152)의 단부에는 길이 방향에 대해서 기 설정된 각도로 절곡된 제1 절곡단(152a)이 형성될 수 있다. 도 5를 보면, 제1 절곡단(152a)은 구동 모듈(30)을 향하여 절곡되되, 제1 아암(152)의 길이 방향에서 90도 보다 작은 절곡각도를 가질 수 있다.
제2 아암(153)은 바디(151)의 타측에서 연장되며, 제1 아암(152)과 나란하게 배치될 수 있다. 제2 아암(153)의 단부에는 제1 절곡단(152a)과 다른 방향으로 절곡된 제2 절곡단(153a)을 가질 수 있다. 도 5를 보면, 제2 절곡단(153a)은 구동 모듈(30)에서 멀어지는 방향으로 연장되되, 제2 아암(153)의 길이 방향에서 90도를 초과하는 절곡각도를 가질 수 있다.
제1 아암(152)과 제2 아암(153)은 소정의 탄성을 가질 수 있으므로, 구동편(150)이 전후 방향으로 선형 왕복 운동시에 제1 절곡단(152a)과 제2 절곡단(153a)이 제1 티스(T1)의 제1 표면(S1)을 가력하거나, 제1 티스(T1)의 제2 표면(S2)을 따라 이동할 수 있다.
안내 홀(154)은 바디(151)에 설치될 수 있으며, 안내 돌기(116)의 단면보다 큰 개구 면적을 가질 수 있다. 안내 홀(154)은 장공형상을 가지므로, 구동편(150)이 선형 왕복 운동시에 안내 돌기(116)를 따라 이동할 수 있다.
도 5 및 도 6은 약액 토출 어셈블리(100)의 구동을 도시하는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 약액 토출 어셈블리(100)는 구동 샤프트(31)가 전후 방향으로 선형 왕복 운동하여 약액을 정량적으로 토출할 수 있다.
이하에서는 전진은 구동 샤프트(31)가 제1 축(AX1)을 향하여 이동하는 것으로 정의하고, 후진은 구동 샤프트(31)가 구동 모듈(30)을 향해 이동하는 것으로 정의한다.
제1 티스(T1)는 경사방향으로 길이가 서로 다른 제1 표면(S1)과 제2 표면(S2)을 가질 수 있다. 제1 표면(S1)의 길이는 제2 표면(S2)의 길이보다 작게 형성된다. 즉, 제2 표면(S2)이 제1 표면(S1)보다 경사가 더 완만하게 형성될 수 있다.
제1 표면(S1)은 제1 절곡단(152a)이나 제2 절곡단(153a)이 가력하여, 제1 회전 부재(121)가 일 방향으로 회전할 수 있다. 반면, 제2 표면(S2)은 제1 절곡단(152a)이나 제2 절곡단(153a)이 제2 표면(S2)을 넘어 이동할 수 있다. 구동편(150)이 제1 표면(S1)으로만 구동력을 전달하므로, 일 방향으로만 제1 회전 부재(121)가 회전할 수 있다.
도 5와 같이, 구동 샤프트(31)가 후진하면, 제1 절곡단(152a)은 제1 표면(S1)에 접촉한 상태로 후진하여 제1 회전 부재(121)가 하나의 티스 각도만큼 회전할 수 있다. 이때, 제2 절곡단(153a)은 제2 표면(S2)을 따라 이동한다.
도 6과 같이, 구동 샤프트(31)가 전진하면, 제2 절곡단(153a)은 제1 표면(S1)에 접촉한 상태로 전진하여 제1 회전 부재(121)가 하나의 티스 각도만큼 회전할 수 있다. 이때, 제1 절곡단(152a)은 제2 표면(S2)을 따라 이동한다.
제1 절곡단(152a)과 제2 절곡단(153a)은 서로 다른 방향으로 절곡되고, 제1 티스(T1)는 제1 표면(S1)과 제2 표면(S2)이 다른 경사를 가지므로, 구동편(150)의 선형 왕복 운동으로 제1 회전 부재(121)가 일 방향으로만 이동할 수 있다.
회전 유닛(120)은 제1 절곡단(152a) 및 제2 절곡단(153a) 중 어느 하나와 항상 구동적으로 연결된다. 제1 절곡단(152a)과 제2 절곡단(153a)은 구동편(150)이 선형 왕복 운동시에 교번하여 회전 유닛(120)을 가력한다. 구동편(150)이 전후 방향으로 선형 왕복 운동하면, 제1 절곡단(152a) 또는 제2 절곡단(153a)이 항상 제1 티스(T1)의 제1 표면(S1)을 가력하고 있으므로, 제1 회전 부재(121)는 연속적으로 회전할 수 있다.
제1 회전 부재(121)가 회전하면, 제2 회전 부재(122)도 함께 회전할 수 있다. 제2 회전 부재(122)의 회전에 따라, 가력 유닛(130)은 튜브(140)를 가력하여, 1차적으로 약액을 분배할 수 있다. 가력 유닛(130)의 가력부와 튜브(140)가 접촉 및 가력하는 지점에서는 튜브(140)의 단면적이 제로가 되므로, 한 쌍의 가력 지점(H1, H2)의 사이의 공간에는 약액이 1차적으로 분배된다.
제2 회전 부재(122)가 회전하면, 가력 유닛(130)도 함께 이동하여 1차적으로 분배된 약액을 니들 조립체(20)로 이동시켜서 최종적으로 정량 토출 시킬 수 있다. 상기와 같은 구동 매커니즘에 따라 약액은 약액 토출 어셈블리(100)를 통과하면서 2회에 걸쳐 분배되므로, 정량의 약액을 니들 조립체(20)로 토출할 수 있다.
가력 유닛(130)은 가력부의 개수를 조절하여 1차적으로 분배되는 약액의 양을 조절할 수 있다. 예컨대, 가력부의 개수가 증가되면, 1차적으로 분배되는 약액의 양을 적게 설정할 수 있으며, 최종적으로 배출되는 약액을 정확하게 정량 주입시킬 수 있다.
약액 토출 어셈블리(100)는 회전 유닛(120)의 회전각도와 회전 유닛(120)의 반경방향의 길이에 의해서 토출되는 약액의 양을 제어할 수 있다. 회전 유닛(120)의 회전 각도와 회전 유닛(120)의 반경방향의 길이는 커브 구간(C)에서 약액이 이동한 거리를 설정한다. 제2 회전 부재(122)의 회전 각도와 제2 회전 부재(122)가 제2 축(AX2)에서 반경방향의 거리는 약액이 이동거리를 설정하므로, 약액을 정량적으로 토출할 수 있다.
도 3을 참조하여, 제2 회전 부재(122)가 θ만큼 회전하면, 제2 가력부(132)도 함께 회전하여 A의 위치로 이동한다. 제2 회전 부재(122)의 회전한 각도를 조절하면, 제2 가력부(132)의 가력지점을 이동시켜서 토출되는 약액의 양을 정확하게 제어할 수 있다.
도 7은 도 2의 약액 토출 어셈블리(100)와 연결되는 레저버(10)를 도시하는 도면이다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 약액 토출 어셈블리(100)의 구동에 의해서 약액이 레저버(10)에서 니들 조립체(20)로 이동되므로, 레저버(10)에 약액을 배출시키기 위한 추가적인 구동원이 불필요하다.
레저버(10)는 내부에 약액을 저장하는 공간을 가진다. 레저버(10)의 일측은 제1 도관(P1)에 의해서 튜브(140)와 연결되고, 타측은 플런저(11)가 배치된다. 플런저(11)는 레저버(10)의 내벽과 접촉하는 부분에 실링부재(12)가 배치되어, 플런저(11)를 통해서 약액이 누설되는 것을 방지할 수 있다.
종래에는 레저버에서 약액을 니들 조립체로 토출시키기 위해서, 구동 모듈이 플런저를 정확하게 밀어서, 플런저의 이동으로 약액이 니들 조립체로 배출되었다. 그러나, 약액을 정량으로 토출하기 위해서 플런저를 정밀하게 이동시키는 매커니즘을 구현하기에는 한계가 있다.
약액 토출 어셈블리(100)는 레저버(10)에 추가적인 구동원을 제공하지 않으면서도, 레저버(10)에 저장된 약액을 니들 조립체(20)로 정량 토출할 수 있다.
구동 모듈(30)의 가력부들이 튜브(140)를 압착한 상태로 회전하면서, 튜브(140)에 존재하는 약액은 니들 조립체(20)로 이동하게 된다. 튜브(140)에 존재하는 약액이 니들 조립체(20)로 배출되면, 튜브(140)의 비어진 공간으로 레저버(10)에 저장된 약액이 다시 유입되게 된다. 따라서, 레저버(10)에 추가적인 구동력을 제공하지 않더라도, 레저버(10)의 약액은 제1 도관(P1)을 따라 튜브(140)로 이동하고, 약액 토출 어셈블리(100)에서 정량적으로 분배된 약액은 제2 도관(P2)으로 이동하여 니들 조립체(20)로 배출된다.
본 발명의 실시예에 따른 약액 토출 어셈블리(100)와 약액 주입 장치(1)는 약액을 정량으로 대상체에 주입할 수 있다. 구동 모듈(30)의 구동 샤프트(31)가 선형 왕복 운동하면, 회전 유닛(120)의 회전각도를 조절하고, 커브 구간(C)을 따라 이동하는 약액의 양을 제어하여 정량적으로 약액을 니들 조립체(20)로 토출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 약액 토출 어셈블리(100)와 약액 주입 장치(1)는 약액을 복수 회로 분배하여, 소량의 약액을 정확하게 토출할 수 있다. 가력 유닛(130)의 가력부는 튜브(140)를 압착하므로, 한 쌍의 가력 지점(H1, H2) 사이에는 기 설정된 양의 약액이 1차적으로 분배된다. 1차적으로 분배된 약액이 커브 구간(C)을 이동하면서 2차적으로 분배되므로, 약액 토출 어셈블리(100)는 소량의 약액을 정확하게 분배하고, 약액 주입 장치(1)는 정량으로 약액을 대상체에 주입할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 약액 토출 어셈블리(100)와 약액 주입 장치(1)는 간단한 구동 매커니즘으로 약액을 정확하게 분배할 수 있다. 레저버(10)에 추가적인 구동원을 제공하지 않더라도, 가력 유닛(130)이 회전하는 동작으로 약액은 레저버(10)에서 니들 조립체(20)로 이동할 수 있다. 약액 토출 어셈블리(100)는 약액을 분배하는 기능을 수행하면서 동시에 약액을 이동시키는 구동원으로 작동하므로, 약액 주입 장치(1)의 구조를 간단하고 컴팩트하게 형성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 약액 토출 어셈블리(100A)를 도시하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 약액 토출 어셈블리(100A)는 구동 모듈(300)이 구동편(250)을 선형이동시킬 수 있다.
구동편(250)은 전술한 일 실시예의 구동편(150)과 유사하며, 구동편(250)은 바디(251), 제1 아암(252), 제2 아암(253) 및 안내 홀(254)을 구비할 수 있다. 또한, 제1 아암(252)의 단부는 제2 절곡단(252a)가 구비되고, 제2 아암(253)의 단부는 제1 절곡단과 반대방향으로 절곡된 제2 절곡단(253a)을 구비할 수 있다.
구동편(250)은 구동 모듈(300)과 연결되는 커넥터(250a)를 구비할 수 있다. 커넥터(250a)는 구동 모듈(300)의 와이어(310)와 연결되어, 와이어(310)의 이동에 따라 일 방향으로 선형이동 할 수 있다.구동 모듈(300)은 구동편(250)에 구동력을 전달하여, 구동편(250)을 선형 왕복이동 시킬 수 있다. 구동 모듈(300)은 와이어(310), 접속단(320), 제어부(330)를 구비할 수 있다.
와이어(310)는 구동편(250)과 연결되고, 와이어(310)의 수축 및 신장에 따라 구동편(250)을 이동시킬 수 있다. 와이어(310)는 제어부(330)에서 인가되는 제어신호에 따라, 길이가 수축 또는 신장될 수 있다.
일 실시예로, 와이어(310)는 형상기억합금(Shape-memory alloy; SMA)으로 형성될 수 있다. 와이어(310)는 주지의 형상기억소재로 형성될 수 있으며 특정 소재에 한정되지 않는다. 예컨대, 니켈과 티타늄의 합금으로 형성될 수 있다.
접속단(320)은 와이어(310)의 양단에 배치되고, 제어부(330)에서 전기 신호를 전달받는다. 접속단(320)은 전기 전도성을 가지는 소재로 형성될 수 있다.
제어부(330)는 전류 신호를 생성 및 제어할 수 있다. 제어부(330)는 접속단(320)에 인가되는 전류를 제어할 수 있다. 제어부(330)는 배터리(미도시)와 연결되어, 상기 배터리에서 접속단(320)으로 전류 인가 여부를 제어할 수 있다.
예컨대, 제어부(330)는 접속단(320)에 교번하여 전기적 신호를 인가할 수 있으며, 이로써, 와이어(310)는 일 방향을 따라 선형 왕복 운동할 수 있다. 즉, 접속단(320) 중 어느 하나에만 전류가 인가되면, 와이어(310) 일단의 수축 또는 신장에 의해서, 구동편(250)은 전진한다. 또한, 접속단(320) 중 다른 하나에만 전류가 인가되면, 와이어(310) 타단의 수축 또는 신장에 의해서, 구동편(250)은 원래 위치로 후퇴한다. 제어부(330)가 접속단(320)으로 인가되는 전류 신호를 제어하므로써, 와이어(310)는 수축 또는 신장하며, 이로써 구동편은 전후 방향으로 왕복 운동할 수 있다.
본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1: 약액 주입 장치
100: 약액 토출 어셈블리
110: 베이스
120: 회전 유닛
130: 가력 유닛
140: 튜브
150: 구동편

Claims (5)

  1. 일 방향을 따라 선형 왕복 운동하는 구동편;
    상기 구동편의 단부와 접촉하되, 상기 구동편의 선형 왕복 운동에 따라 일 방향으로 회전하는 회전 유닛;
    상기 회전 유닛에 인접하게 배치되며, 적어도 일부가 원주방향으로 연장된 커브 구간을 가지는 플렉서블한 튜브; 및
    상기 회전 유닛에 장착되며, 상기 회전 유닛의 회전에 따라 상기 튜브를 가력하면서 회전하는 가력 유닛;을 포함하는, 약액 토출 어셈블리.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 구동편은
    바디;
    상기 바디에서 연장되되, 단부에 길이 방향에 대해서 기 설정된 각도로 절곡된 제1 절곡단을 가지는 제1 아암; 및
    상기 제1 아암과 나란하게 배치되되, 단부에 상기 제1 절곡단과 다른 방향으로 절곡된 제2 절곡단을 가지는 제2 아암;을 가지는, 약액 토출 어셈블리.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 절곡단 및 상기 제2 절곡단은
    상기 구동편이 선형 왕복 운동시에 교번하여 상기 회전 유닛을 가력하는, 약액 토출 어셈블리.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 가력 유닛은
    상기 튜브의 커브 구간에 접촉시에, 접촉지점에서 상기 튜브가 압착되도록 상기 튜브를 가력하는, 약액 토출 어셈블리.
  5. 니들 조립체;
    상기 니들 조립체로 토출되는 약액을 저장하는 레저버;
    구동 샤프트를 선형 왕복 운동시키는 구동 모듈;
    상기 구동 샤프트에 연결되어, 상기 구동 샤프트의 이동에 따라 선형 왕복 운동하는 구동편;
    상기 구동편의 단부와 접촉하되, 상기 구동편의 선형 왕복 운동에 따라 일 방향으로 회전하는 회전 유닛;
    상기 니들 조립체와 상기 레저버 사이에 배치되고, 적어도 일부가 원주방향으로 연장된 커브 구간을 가지는 플렉서블한 튜브; 및
    상기 회전 유닛에 장착되며, 상기 회전 유닛의 회전에 따라 상기 튜브를 가력하면서 회전하는 가력 유닛;을 포함하는, 약액 주입 장치.
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