KR20210096382A - 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 환자가 원하는 시간에 정량의 약물을 투여할 수 있는 수동제어 구동 펌프를 구비한 체내 이식형 약물전달 장치에 관한 것으로, 본 발명의 장치는 약물의 농도, 약물 챔버 내부 부피 및 구동횟수 등을 조정하여, 생체이식을 한 뒤 외부에서 약물을 정밀제어 전달할 수 있어서 약물투여 일정을 조정하기가 편리하다. 또한, 전지가 필요하지 않으며 전자기 제어를 위한 내부 조절장치들이 불필요해져서 보다 환자 친화적이며 경제적이다.

Description

체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치 {Implantable and Manually-controllable Drug Delivery Device}
본 발명은 체내 이식용 약물전달 기술에 관한 것으로, 특히 상세하게는 환자가 원하는 시간에 정량의 약물을 투여할 수 있는 수동 제어 구동 펌프를 구비한 체내 이식형 약물전달 장치에 관한 것이다.
암, 뇌질환, 당뇨병 또는 골다공증과 같은 만성 질환을 앓고 있는 환자들의 경우 치료를 위해 장기간의 지속적 약물요법(drug therapy)이 필요하다. 약물 요법 중에는 약물시간요법(chronotherapy)이라고 불리는, 특정 시간대에 약물을 정밀 주입하여 약물의 흡수를 높이고 부작용을 최소화 할 수 있는 방법이 사용되고 있다. 약물시간요법에서는 구체적으로 1) 경구투여 2) 주사제 3) 이식형 장치 등이 사용되고 있다.
이 중 경구투여는 만성 질환에 사용되는 약이 위장관계(gastrointestinal tract)를 통과하면서, 변성되거나 비활성 되는 문제로 인해 생체이용도가 낮고 위장관 약물 노출로 인한 부작용이 심한 단점이 있다. 주사제는 효과가 탁월하지만 혈중에서 오랫동안 약물 농도를 지속시키기 위해 증가된 투여횟수로 인해 환자가 많은 스트레스를 받게 된다. 또한 약물을 확산을 통해 서방전달하는 이식형 장치의 경우 장기간 약물전달이 가능하지만 이식 직후에 급격하게 약물이 방출되거나, 이식 후에는 약물의 방출량을 조절할 수 없는 문제가 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위한 이식형 디바이스는 약물 방출의 제어를 위해 배터리나 전자회로 등을 탑재하고 있어 부피가 증가하고 배터리 교체 문제로 추가적인 이식 수술이 필요하기도 한다.
미국 등록특허공보 제7052488호는 Implantable drug delivery device에 관한 것으로, 복수개의 약물 저장부 기반으로 조절가능한 펄스형 약물전달 기술을 개시한다. 각각의 약물 저장부에 약물이 채워지고 그 위를 금박으로 봉한 상태로, 상기 금박을 기계적으로 파열(rupturing)해 약물을 방출하는 방식이다. 그러나, 이 장치는 금박을 파열하기 위해 장치 내부에 제어기와 배터리 등 부피를 증가시키는 부품이 추가될 뿐 아니라, 약물 재주입이 불가능하다는 문제점을 가지고 있다.
따라서 이러한 문제점을 극복할 수 있도록, 내부 부가 장치와 배터리가 필요 없어 소형화 가능하고 생체 내 이식 후에도 외부에서 환자의 요구에 따라 약물 투여량 및 스케쥴을 정밀 제어할 수 있는 체내 이식형 약물전달 장치 개발이 요구된다.
미국 등록특허공보 제7052488호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이러한 문제점을 극복하기 위해 내부 부가 장치와 배터리가 필요없이 소형화 가능하고 생체 내 이식 후에도 외부에서 환자가 약물 투여량 및 일정을 제어할 수 있도록 수동으로 제어하는 방식의 약물전달 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치로, 상기 장치는, 약물을 충전 및 저장하는 약물 저장부; 상기 약물 저장부의 약물을 미리 정한 양씩 수동 제어버튼의 움직임을 통해 장치 밖으로 방출하는 약물 방출 구동부; 및 상기 약물 저장부와 상기 약물 방출 구동부를 내부에 적치하고 장치의 외부 형태를 구성하는 하우징을 포함하고, 상기 하우징의 상기 약물 저장부가 적치된 공간은 약물 주입구 및 약물 전달구가 형성되며, 상기 하우징의 상기 약물 방출 구동부가 적치된 공간은 약물을 펌핑하는 구동펌프의 상하운동용 개구부를 구비한 구동펌프 공간 및 상기 펌핑으로 약물을 미리 정한 양만큼 채웠다가 방출하는 약물 챔버 공간을 포함하고, 상기 약물 방출 구동부는, 상기 약물 저장부와 약물 챔버 공간을 연결하는 인렛 밸브, 상기 인렛 밸브의 일단과 연결된 약물 챔버, 상기 약물 챔버와 약물 배출구를 연결하는 아웃렛 밸브 및 상기 수동 제어버튼과 연결되고 약물 챔버에 압력을 가하는 구동펌프를 포함하고, 상기 구동펌프는 수동 제어버튼의 움직임으로 상기 약물 챔버의 약물을 상기 아웃렛 밸브와 상기 약물 배출구를 통해 장치 외부로 방출시키고, 상기 약물 저장부의 약물을 상기 인렛 밸브를 통해 상기 약물 챔버에 약물을 채우는, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 구동펌프는 상기 약물 챔버와 접촉하는 피스톤; 상기 피스톤이 상기 약물 챔버에 압력을 가하지 않는 위치로 복원력을 가하는 스프링; 상기 스프링의 복원력에 반하여 상기 스프링이 상기 약물 챔버로 압력을 가하는 위치로 이동하도록 움직이는 수동 제어 버튼을 포함하는, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 구동펌프는 피스톤 구동력제어부를 더 포함하고, 상기 피스톤 구동력제어부는, 피스톤을 지지하는 하우징 고정부에 형성된 노치; 상기 수동 제어 버튼에 경사지게 형성된 가이드 창; 상기 노치를 통과하여 상기 가이드 창을 따라 운동하며, 상기 피스톤에 피스톤 운동방향과 수직방향으로 형성되어 상기 피스톤의 운동을 상기 노치의 방향에 따라 제어하는 걸쇠; 상기 스프링을 구성하며, 상기 수동 제어 버튼을 누르면 상기 걸쇠가 상기 가이드 창을 따라 움직이며 상기 노치에서 수평운동 하다가 상기 노치의 꺾인 부분에 도달하면, 상기 피스톤을 밀어 내리는 내부 스프링; 및 상기 스프링을 구성하며, 상기 수동 제어 버튼에서 누르는 힘을 제거하면 상기 수동 제어 버튼의 위치를 원상 복귀시키고, 그 과정에서 상기 걸쇠가 상기 가이드창을 따라 움직이며 상기 노치에서 수직운동 하다가 상기 노치의 꺾인 부분에 도달하면 수평운동하여 상기 누르는 힘을 가하기 전의 위치로 걸쇠를 복귀시키는 외부 스프링을 포함하는, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 약물 저장부는 상기 약물 주입구로 주입된 약물을 상기 인렛 밸브로 전달하는 약물 저장통을 구비하는, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 하우징은 상기 약물 저장부 공간에 약물 저장통, 약물 주입구 연결관 및 인렛밸브 연결관을 일체형으로 포함하고, 상기 약물 방출 구동부 공간에 상기 인렛 밸브와 상기 아웃렛 밸브를 일체형으로 포함하는, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 스프링 구동펌프는 상하운동시 약물을 방출하는, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 약물 저장부와 상기 약물 방출 구동부는 상기 하우징 내부에서 서로 병렬로 배치되며, 상기 약물 전달구, 상기 인렛 밸브, 상기 약물 챔버 및 상기 아웃렛 밸브는 일직선상에 배열되는, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 약물 저장부와 상기 약물 방출 구동부는 상기 하우징 내부에서 서로 직렬로 배치되며, 상기 약물 전달구, 상기 인렛 밸브, 및 상기 약물 챔버는 일직선상에 배열되며, 상기 약물 챔버 및 상기 아웃렛 밸브를 연결하는 방향은 서로 다른 방향으로 형성되는,
체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치를 제공한다.
본 발명의 장치는 약물의 농도, 약물 챔버 내부 부피 및 구동횟수 등을 조절하여, 생체이식을 한 뒤 외부에서 약물을 정밀 제어전달할 수 있어서 약물투여 일정을 조절하기가 편리하다. 또한, 전지 등 외부 전원이 필요하지 않으며 전자기 제어를 위한 내부 조절장치들이 불필요해져서 보다 경제적이다. 또한 일정 깊이 이상으로 누르기만 하면 항상 같은 압력으로 피스톤을 밀어내는 것이 가능하여 정량으로 약물을 방출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 약물방출 구동을 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 실제 형상을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 외관을 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 다른, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 부품 분해상태를 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 내부 단면을 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 개념도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 약물방출 구동을 나타내는 개념도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른, 피스톤 구동력제어기능을 가진 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 약물방출 구동을 나타내는 개념도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른, 피스톤 구동력제어기능부의 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 사용횟수별 약물 전달량의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
여기서, 본 발명의 실시 형태를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서, 동일한 기능을 갖는 것은 동일한 부호를 붙이고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른, 병렬구조의 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 개념도이다. 도 1은 본 발명의 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 약물 저장부와 약물 방출 구동부가 병렬로 위치하는 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 개념도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 약물방출 구동을 나타내는 개념도이다. 본 발명의 일 구현예에 따른 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치는, 약물을 충전하고 배출하는 약물 저장부(10); 상기 약물 저장부의 약물을 미리 정한 양씩 장치 밖으로 방출하는 약물 방출 구동부(20); 및 상기 약물 저장부와 상기 약물 방출 구동부를 공간적으로 분리하여 내부에 인접하게 적치하고 장치의 외부 형태를 구성하는 하우징(30)을 포함한다. 본 발명의 일 구현예에서, 상기 약물 저장부(10)와 상기 약물 방출 구동부(20)는 상기 하우징 내부에서 서로 병렬로 배치되며, 상기 약물 전달구, 상기 인렛 밸브, 상기 약물 챔버 및 상기 아웃렛 밸브는 일직선상에 배열될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 하우징(30)의 상기 약물 저장부(10)는 약물을 충전 및 저장하는 공간으로, 외벽면에 약물 주입구(11)와 상기 약물 방출 구동부를 향한 내부 벽면에 약물 전달구(15)를 구비할 수 있다. 상기 하우징의 상기 약물 방출 구동부(20)가 적치된 공간은 상기 약물 전달구(15)로부터 전달받은 약물을 펌핑하는 상하운동용 개구부를 구비한 구동펌프 공간과 상기 펌핑으로 약물을 미리 정한 양만큼 채웠다가 외부로 방출하는 약물 챔버(22) 공간을 포함한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 약물 주입구(11)는 장치가 체내에 이식된 뒤에도 약물주입이 가능하도록 상기 하우징(30)에서 돌출될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 약물 저장부(10)는 상기 약물 주입구(11)로부터 약물을 공급받아 상기 약물 전달구(15)로 약물을 전달하는 약물 저장통(reservoir)(13), 상기 약물 주입구(11)와 상기 약물 저장통(13)을 연결하는 약물 주입구 연결관(12), 및 상기 약물 저장통(13)과 상기 약물 전달구(15)를 연결하는 약물 전달구 연결관(14)을 포함한다.
상기 약물 방출 구동부(20)는 상기 약물 전달구(15)와 연결되고 약물이 일방향으로 진행되도록 인렛 밸브(inlet valve)(21), 상기 인렛 밸브의 약물 출구와 일단이 연결된 약물 챔버(22), 상기 약물 챔버로부터 상기 장치 외부로 약물이 방출되는 약물 배출구(16)를 연결하는 아웃렛 밸브(outlet valve)(23), 및 상기 약물 챔버(22)에 압력을 가해 상기 약물 챔버의 약물을 상기 아웃렛 밸브(23)로 방출하고 상기 챔버에 가한 압력을 제거해 상기 인렛 밸브(21)로부터 상기 약물 챔버(22)에 약물을 채우는 스프링 구동펌프(25)를 포함한다. 상기 구동펌프는 수동 제어버튼의 움직임으로 상기 약물 챔버(22)의 약물을 상기 아웃렛 밸브(23)와 상기 약물 배출구(16)를 통해 장치 외부로 방출시키고, 상기 약물 저장부(10)의 약물을 상기 인렛 밸브(21)를 통해 상기 약물 챔버(22)에 약물을 채울 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 인렛 밸브(21) 및 상기 아웃렛 밸브(23)는, 약물이 일방향으로 흐르도록 깔때기 형상이고, 약물 출구에 약물이 진행방향과 반대방향으로 흐르지 않도록 막아주는 역진방지막을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 하우징은, 상기 약물 저장부(10) 공간에 상기 약물 저장통(13), 상기 약물 주입구 연결관(12) 및 상기 약물 배출구 연결관(14)을 일체형으로 포함하고, 상기 약물 방출 구동부 공간에 상기 인렛 밸브(21)와 상기 아웃렛 밸브(23)를 일체형으로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 스프링 구동펌프(actuator)(25)는 상기 약물 챔버(22)와 접촉하는 피스톤(26), 상기 피스톤이 상기 약물 챔버에 압력을 가하지 않는 위치로 복원력을 가하는 스프링(27), 및 상기 스프링의 복원력에 반하여 상기 스프링이 상기 약물 챔버로 압력을 가하는 위치로 이동하도록 움직이는 수동 제어 버튼(28)을 포함한다. 상기 스프링 구동펌프(25)의 작동을 통한 약물방출 과정은 다음과 같다. ①수동 제어 버튼(28)을 누르면, ②스프링 구동펌프(25) 내부의 피스톤(26)이 아래로 움직이면서 약물 챔버(22)에 채워진 약물을 밀어내고, ③아웃렛 밸브(23)에 의해 약물 배출구(16)로 약물이 외부 방출된다. 이후 ④스프링(27)의 복원력으로 피스톤(26)이 다시 원위치로 돌아가며 이때 약물 저장통(13)에 있던 약물이 인렛 밸브(21)를 통해 약물 챔버(22)에 재충전된다.
본 발명의 제1 실시예에서 있어서 상기 구동펌프는 피스톤 구동력제어부를 더 포함하고, 상기 피스톤 구동력제어부는, 피스톤을 지지하는 하우징 고정부에 형성된 노치; 상기 수동 제어 버튼에 경사지게 형성된 가이드 창; 상기 노치를 통과하여 상기 가이드 창을 따라 운동하며, 상기 피스톤에 피스톤 운동방향과 수직방향으로 형성되어 상기 피스톤의 운동을 상기 노치의 방향에 따라 제어하는 걸쇠; 상기 스프링을 구성하며, 상기 수동 제어 버튼을 누르면 상기 걸쇠가 상기 가이드 창을 따라 움직이며 상기 노치에서 수평운동 하다가 상기 노치의 꺾인 부분에 도달하면, 상기 피스톤을 밀어내리는 내부 스프링; 및 상기 스프링을 구성하며, 상기 수동 제어 버튼에서 누르는 힘을 제거하면 상기 수동 제어 버튼의 위치를 원상복귀시키고, 그 과정에서 상기 걸쇠가 상기 가이드창을 따라 움직이며 상기 노치에서 수직운동 하다가 상기 노치의 꺾인 부분에 도달하면 수평운동하여 상기 누르는 힘을 가하기 전의 위치로 걸쇠를 복귀시키는 외부 스프링을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 실제 형상이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 외관을 나타낸다. 또한, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 다른, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 부품 분해상태를 나타내고, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 내부 단면을 나타낸다. 상기 도 1 및 도 2의 각 구성부분과 대응되는 실물구조를 도면부호와 함께 표시하였다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 개념도로 직렬형 약물 전달 장치에 관한 것이다. 도 7은 약물 저장부와 약물 방출 구동부가 직렬로 배치된 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 개념도이다. 본 발명의 일 구현예에서, 상기 약물 저장부(110)와 상기 약물 방출 구동부(120)는 상기 하우징(130) 내부에서 서로 직렬로 배치되며, 상기 약물 전달구(115), 상기 인렛 밸브(121), 및 상기 약물 챔버(122)는 일직선상에 배열되며, 상기 약물 챔버(122) 및 상기 아웃렛 밸브(123)를 연결하는 방향은 서로 다른 방향으로 형성 될 수 있다. 한 구현예에서 상기 약물 전달구(115), 상기 인렛 밸브(121), 및 상기 약물 챔버(122)를 연결하는 방향과 상기 약물 챔버(122) 및 상기 아웃렛 밸브(123)를 연결하는 방향은 서로 직교하여, 상기 인렛 밸브(121)와 상기 아웃렛 밸브(123)의 약물 출구 방향도 서로 직교할 수 있다. 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른, 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 약물방출 구동을 나타내는 개념도이다. 본 발명의 일 구현예에 따른 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치는, 약물을 충전하고 배출하는 약물 저장부(110); 상기 약물 저장부의 약물을 미리 정한 양씩 장치 밖으로 방출하는 약물 방출 구동부(120); 및 상기 약물 저장부와 상기 약물 방출 구동부를 공간적으로 분리하여 내부에 인접하게 적치하고 장치의 외부 형태를 구성하는 하우징(130)을 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 하우징(130)의 상기 약물 저장부(110)가 적치된 공간은 외벽면에 약물 주입구(111)와 상기 약물 방출 구동부를 향한 내부 벽면에 약물 전달구(115)를 구비하고, 상기 하우징의 상기 약물 방출 구동부(120)가 적치된 공간은 상기 약물 전달구(115)로부터 전달받은 약물을 펌핑하는 상하운동용 개구부를 구비한 구동펌프 공간과 상기 펌핑으로 약물을 미리 정한 양만큼 채웠다가 방출하는 약물 챔버(122) 공간을 포함한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 약물 주입구(111)는 장치가 체내에 이식된 뒤에도 약물주입이 가능하도록 상기 하우징(130)에서 돌출될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 약물 저장부(110)는 상기 약물 주입구(111)로부터 약물을 공급받아 상기 약물 전달구(115)로 약물을 전달하는 약물 저장통(reservoir)(113), 상기 약물 주입구(111)와 상기 약물 저장통(113)을 연결하는 약물 주입구 연결관(112), 및 상기 약물 저장통(113)과 상기 약물 전달구를 연결하는 약물 전달구 연결관(114)을 포함한다. 상기 약물 방출 구동부(120)는, 상기 약물 전달구(115)와 직렬 연결되고 약물이 일방향으로 진행되도록 인렛 밸브(inlet valve)(121), 상기 인렛 밸브의 약물 출구와 일단이 연결된 약물 챔버(122), 상기 약물 챔버와 약물 배출구(116)를 연결하는 아웃렛 밸브(outlet valve)(123), 및 스프링 구동펌프(125)를 포함한다. 상기 스프링 구동펌프는 상기 약물 챔버(122)에 압력을 가해 상기 약물 챔버의 약물을 상기 아웃렛 밸브(123)로 전달되어 약물 배출구(116)을 통해 장치 외부로 방출하고 상기 챔버에 가한 압력을 제거해 상기 인렛 밸브(121)로부터 상기 약물 챔버(122)에 약물을 채울 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 인렛 밸브(121) 및 상기 아웃렛 밸브(123)는, 약물이 일방향으로 흐르도록 깔때기 형상이고, 약물 출구에 약물이 진행방향과 반대방향으로 흐르지 않도록 막아주는 역진방지막을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 하우징은, 상기 약물 저장부(110) 공간에 상기 약물 저장통(113), 상기 약물 주입구 연결관(112) 및 상기 약물 전달구 연결관(114)을 일체형으로 포함하고, 상기 약물 방출 구동부 공간에 상기 인렛 밸브(121)와 상기 아웃렛 밸브(123)를 일체형으로 포함할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 스프링 구동펌프(actuator)(125)는 상기 약물 챔버(122)와 접촉하는 피스톤(126), 상기 피스톤이 상기 약물 챔버에 압력을 가하지 않는 위치로 복원력을 가하는 스프링(127), 및 상기 스프링의 복원력에 반하여 상기 스프링이 상기 약물 챔버로 압력을 가하는 위치로 이동하도록 움직이는 수동 제어 버튼(128)을 포함한다.
상기 스프링 구동펌프(25)의 작동을 통한 약물방출 과정은 다음과 같다. ①수동 제어 버튼(128)을 누르면, ②스프링 구동펌프(125) 내부의 피스톤(126)이 아래로 움직이면서 약물 챔버(122)에 채워진 약물을 밀어내고, ③아웃렛 밸브(123)를 통해 외부로 약물이 방출된다. 이후 ④스프링(127)의 복원력으로 피스톤(126)이 다시 원위치로 돌아가며 이때 약물 저장통(113)에 있던 약물이 인렛 밸브(121)를 통해 약물 챔버(122)에 재충전된다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른, 피스톤 구동력제어기능을 가진 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 약물 방출 구동을 나타내는 개념도이며, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른, 피스톤 구동력제어기능부의 분해 사시도이다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 스프링 구동펌프는 피스톤 구동력제어부를 더 포함하며, 상기 피스톤 구동력제어부는, 피스톤을 지지하는 하우징 고정부에 ㄱ-자 형상으로 형성된 노치(220); 상기 수동 제어 버튼에 경사지게 형성된 가이드 창(200); 상기 노치를 통과하여 상기 가이드 창을 따라 운동하며, 상기 피스톤에 피스톤 운동방향과 수직방향으로 형성되어 상기 피스톤의 운동을 상기 노치의 방향에 따라 제어하는 걸쇠(210); 상기 스프링을 구성하며, 상기 수동 제어 버튼을 누르면 상기 걸쇠가 상기 가이드 창을 따라 움직이며 상기 노치에서 수평운동 하다가 상기 노치의 꺾인 부분에 도달하면, 상기 피스톤을 밀어내리는 내부 스프링(127-2); 및 상기 스프링을 구성하며, 상기 수동 제어 버튼에서 누르는 힘을 제거하면 상기 수동 제어 버튼의 위치를 원상복귀시키고, 그 과정에서 상기 걸쇠가 상기 가이드창을 따라 움직이며 상기 노치에서 수직운동 하다가 상기 노치의 꺾인 부분에 도달하면 수평운동하여 상기 누르는 힘을 가하기 전의 위치로 걸쇠를 복귀시키는 외부 스프링(127-1)을 포함한다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 스프링 구동펌프(125)의 수동 제어 버튼(128)은 미리 정한 깊이 이상으로 누르지 않으면 구동되지 않고, 상기 미리 정한 깊이 이상으로 누를 경우에만 항상 같은 힘으로 피스톤(126)을 밀어낼 수 있다. 이를 위해 상기 스프링 구동펌프(125)의 스프링(127)은 외부 스프링(127-1)과 내부 스프링(127-2)을 포함하고, 상기 외부 스프링(127-1)은 상기 수동 제어 버튼(128)을 원상복귀시키며 상기 내부 스프링(127-2)은 상기 피스톤(126)을 밀어내린다. 상기 피스톤(126)에는 피스톤 운동방향과 수직방향으로 형성된 걸쇠(210)가 있으며, 피스톤이 구동하지 않을 때 상기 걸쇠(210)는 피스톤을 지지하는 하우징 고정부의 노치(notch)(220)에 걸려 있어서 상기 내부 스프링(127-2)이 피스톤을 밀고 있어도 피스톤은 움직이지 않아서 약물 챔버(122)에 압력을 가하지 않는다. 이하 작동원리를 설명한다.
도 9에 피스톤 구동력제어기능을 가진 체내이식형 수동제어 약물전달 장치의 약물방출 구동과정이 상세히 도시되어 있다. 상기 걸쇠(210)는 상기 노치(220)를 지나 돌출되어, 상기 수동 제어 버튼(128)에 경사지게 형성된 가이드 창(200)을 따라서만 움직일 수 있도록 위치가 제한되어 있다. ⓐ수동 제어 버튼(128)을 누르면 ⓑ내부 스프링(127-2)은 압착되지만 ⓒ걸쇠(210)가 가이드 창(200)을 따라 움직이지만 노치(220)의 수평방향을 벗어날 수 없어서 피스톤(126)이 약물 챔버(122)에 압력을 가하지는 못한다. 피스톤(126)은 수동 제어 버튼(128)의 상면 위치가 A에서 B까지 이동할때까지 걸쇠 때문에 약물 챔버(122)에 압력을 가하지 못하는 상태가 계속된다. ⓓ걸쇠(210)가 가이드 창(200)을 따라 움직이는 동작이 계속되어 수동 제어 버튼(128)의 상면 위치가 B를 통과하면 걸쇠(210)가 노치의 수직개방부에 도달하게 되어 내부 스프링의 이동제한이 풀려서 피스톤(126)의 운동이 시작되어 피스톤은 항상 같은 힘으로 약물 챔버(122)에 균일한 압력을 가하게 된다. ⓔ약물 챔버가 압력을 받으면 아웃렛 밸브(123)로 정량의 약물을 방출한다. ⓗ수동 제어 버튼(128)에서 손을 떼면 ⓖ외부 스프링(127-1)이 눌려 있다가 복원되는 힘으로 피스톤(126)이 복귀하고, ⓕ인렛 밸브(121)가 열리면서 약물이 다시 채워진다. 이 과정에서 ⓘ걸쇠(210)가 가이드 창(200)을 따라 움직이면서 노치(200)의 수평방향을 따라 이동한다. 이상의 작동을 통해 구동력제어기능을 가진 스프링 구동펌프(125)는 일정 깊이 이상으로 눌러야 작동이 되며, 또한 일정 깊이 이상으로 누르기만 하면 항상 같은 압력으로 피스톤을 밀어내는 것이 가능하여 정량으로 약물을 방출할 수 있다.
실시예
도 11은 본 발명의 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치의 사용횟수별 약물 전달량의 상관관계를 나타내는 그래프이다. 본 장치의 성능검사를 위하여 체내 삽입상태가 아닌 실험 상황(in vitro)에서 약물 주입 성능을 시험하였다. 수동으로 제어하는 가압 횟수에 따른 주입량을 검사해본 결과, 1회 압축시 10 ± 1 μl의 약물이 주입되는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명에 따른 장치는 동물, 예를 들면 포유류의 다양한 신체 부위 또는 조직에 이식 될 수 있으며, 치료가 필요한 신체 부위 자체 또는 신체의 기능을 통해 다른 부위로의 전달이 가능한 부위, 예를 들면 피하, 근육 내에 이식될 수 있거나, 또는 장기 내, 복부, 팔뚝 부분에 이식될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 장치는 동물의 다양한 부위에 이식되어 약물을 전달 할 수 있는 것으로, 다른 측면에서 본 발명은 또한 본 발명에 따른 약물 전달 장치를 사용한 동물의 신체 부위 또는 조직으로의 약물 전달 방법에 관한 것이다.
이상에서 본 발명의 예시적인 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다.
10, 110. 약물 저장부
11, 111. 약물 주입구
12, 112. 약물 주입구 연결관
13, 113. 약물 저장통
14, 114. 약물 전달구 연결관
15, 115. 약물 전달구
16, 116. 약물 배출구
20, 120. 약물 방출 구동부
21, 121. 인렛 밸브
22, 122. 약물 챔버
23, 123. 아웃렛 밸브
25, 125. 스프링 구동펌프
26, 126. 피스톤
27, 127. 스프링
127-1. 외부 스프링
127-2. 내부 스프링
200. 가이드 창
210. 걸쇠
220. 노치
28, 128. 수동 제어 버튼
30, 130. 하우징
① 수동 제어 버튼(28, 128) 누름
② 피스톤(26, 126)이 아래로 움직임
③ 아웃렛 밸브(23, 123)로 약물 방출
④ 스프링(27, 127)의 복원력으로 약물 챔버(22, 122) 재충전
ⓐ수동 제어 버튼(128)을 누름
ⓑ내부 스프링(127-2)은 함께 압착됨
ⓒ걸쇠(210)가 가이드 창(200)을 따라 움직이지만 노치(220)의 수평방향을 벗어날 수 없어서 피스톤(126)이 약물 챔버(122)에 압력을 가하지 못함
ⓓ걸쇠(210)가 가이드 창(200)을 따라 움직이는 동작이 계속되어 수동 제어 버튼(128)의 상면 위치가 B를 통과하면 걸쇠(210)가 노치의 수직개방부에 도달하게 되어 내부 스프링의 이동제한이 풀려서 피스톤(126)의 운동이 시작되어 피스톤은 항상 같은 힘으로 약물 챔버(122)에 균일한 압력을 가함
ⓔ약물 챔버가 압력을 받으면 아웃렛 밸브(123)로 정량의 약물을 방출
ⓕ인렛 밸브(121)가 열리면서 약물이 다시 채워짐
ⓖ외부 스프링(127-1)이 눌려 있다가 복원되는 힘으로 피스톤(126)이 복귀
ⓗ수동 제어 버튼(128)에서 손을 뗌
ⓘ걸쇠(210)가 가이드 창(200)을 따라 움직이면서 노치(200)의 수평방향을 따라 이동

Claims (8)

  1. 체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치로,
    상기 장치는, 약물을 충전 및 저장하는 약물 저장부;
    상기 약물 저장부의 약물을 미리 정한 양씩 수동 제어버튼의 움직임을 통해 장치 밖으로 방출하는 약물 방출 구동부; 및
    상기 약물 저장부와 상기 약물 방출 구동부를 내부에 적치하고 장치의 외부 형태를 구성하는 하우징을 포함하고,
    상기 하우징의 상기 약물 저장부가 적치된 공간은 약물 주입구 및 약물 전달구가 형성되며,
    상기 하우징의 상기 약물 방출 구동부가 적치된 공간은 약물을 펌핑하는 구동펌프의 상하운동용 개구부를 구비한 구동펌프 공간 및 상기 펌핑으로 약물을 미리 정한 양만큼 채웠다가 방출하는 약물 챔버 공간을 포함하고,
    상기 약물 방출 구동부는, 상기 약물 저장부와 약물 챔버 공간을 연결하는 인렛 밸브, 상기 인렛 밸브의 일단과 연결된 약물 챔버, 상기 약물 챔버와 약물 배출구를 연결하는 아웃렛 밸브 및 상기 수동 제어버튼과 연결되고 약물 챔버에 압력을 가하는 구동펌프를 포함하고,
    상기 구동펌프는 상기 수동 제어버튼의 움직임으로 상기 약물 챔버의 약물을 상기 아웃렛 밸브와 상기 약물 배출구를 통해 장치 외부로 방출시키고, 상기 약물 저장부의 약물을 상기 인렛 밸브를 통해 상기 약물 챔버에 약물을 채우는,
    체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동펌프는 상기 약물 챔버와 접촉하는 피스톤;
    상기 피스톤이 상기 약물 챔버에 압력을 가하지 않는 위치로 복원력을 가하는 스프링;
    상기 스프링의 복원력에 반하여 상기 스프링이 상기 약물 챔버로 압력을 가하는 위치로 이동하도록 움직이는 수동 제어 버튼을 포함하는,
    체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동펌프는 피스톤 구동력제어부를 더 포함하고,
    상기 피스톤 구동력제어부는, 피스톤을 지지하는 하우징 고정부에 형성된 노치;
    상기 수동 제어 버튼에 경사지게 형성된 가이드 창;
    상기 노치를 통과하여 상기 가이드 창을 따라 운동하며, 상기 피스톤에 피스톤 운동방향과 수직방향으로 형성되어 상기 피스톤의 운동을 상기 노치의 방향에 따라 제어하는 걸쇠;
    상기 스프링을 구성하며, 상기 수동 제어 버튼을 누르면 상기 걸쇠가 상기 가이드 창을 따라 움직이며 상기 노치에서 수평운동 하다가 상기 노치의 꺾인 부분에 도달하면, 상기 피스톤을 밀어내리는 내부 스프링; 및
    상기 스프링을 구성하며, 상기 수동 제어 버튼에서 누르는 힘을 제거하면 상기 수동 제어 버튼의 위치를 원상복귀시키고, 그 과정에서 상기 걸쇠가 상기 가이드창을 따라 움직이며 상기 노치에서 수직운동 하다가 상기 노치의 꺾인 부분에 도달하면 수평운동하여 상기 누르는 힘을 가하기 전의 위치로 걸쇠를 복귀시키는 외부 스프링을 포함하는,
    체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 약물 저장부는 상기 약물 주입구로 주입된 약물을 상기 인렛 밸브로 전달하는 약물 저장통을 구비하는,
    체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 약물 저장부 공간에 약물 저장통, 약물 주입구 연결관 및 인렛밸브 연결관을 일체형으로 포함하고,
    상기 약물 방출 구동부 공간에 상기 인렛 밸브와 상기 아웃렛 밸브를 일체형으로 포함하는,
    체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스프링 구동펌프는 상하운동시 약물을 방출하는,
    체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 약물 저장부와 상기 약물 방출 구동부는 상기 하우징 내부에서 서로 병렬로 배치되며,
    상기 약물 전달구, 상기 인렛 밸브, 상기 약물 챔버 및 상기 아웃렛 밸브는 일직선상에 배열되는,
    체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 약물 저장부와 상기 약물 방출 구동부는 상기 하우징 내부에서 서로 직렬로 배치되며,
    상기 약물 전달구, 상기 인렛 밸브, 및 상기 약물 챔버는 일직선상에 배열되며, 상기 약물 챔버 및 상기 아웃렛 밸브를 연결하는 방향은 서로 다른 방향으로 형성되는,
    체내 이식형 수동 제어 약물전달 장치.
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