KR20220167076A - Needleless microjet injection device - Google Patents

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KR20220167076A
KR20220167076A KR1020210076156A KR20210076156A KR20220167076A KR 20220167076 A KR20220167076 A KR 20220167076A KR 1020210076156 A KR1020210076156 A KR 1020210076156A KR 20210076156 A KR20210076156 A KR 20210076156A KR 20220167076 A KR20220167076 A KR 20220167076A
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김중경
압둘모히진
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국민대학교산학협력단
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Abstract

The present invention provides a needle-free jet injection device comprising: a syringe in which a nozzle hole with a micro-sized diameter is formed, a receiving space communicating with the nozzle hole receives pressurized effective drug, and the nozzle hole is opened by the rise of an opening and closing needle provided in the nozzle hole, wherein the syringe releases the effective drug contained in the receiving space; an injection chamber provided on one side of the syringe, connected to a drug channel, and receiving an effective drug in an internal space; a pressurizing means provided in the injection chamber and pressurizing the effective drug by providing pressure to the internal space of the injection chamber; a spray speed control means that is physically connected to the opening and closing needles and controls the raising and lowering of the opening and closing needles selectively by an externally applied control signal to adjust the spraying speed of the microjet water stream in multiple stages; and a control unit electrically connected to the spray speed control means and electrically controlling the spray speed control means. By controlling the opening and closing needle that opens and closes the micro-sized diameter nozzle hole using an actuator using piezoelectric or Lorentz force that is dynamically controlled by an electrical signal, skin puncturing is performed by spraying a high-speed microjet water stream of over 100 m/s for a short period of time, and then immediately sprayed is a relatively low-speed microjet water stream for a longer period of time. Thus, a drug injected through punctured skin causes spherical dispersion.

Description

무침 마이크로젯 주사장치{Needleless microjet injection device}Needleless microjet injection device {Needleless microjet injection device}

본 발명은 무침 마이크로젯 주사장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기적 신호에 의해 동적 제어되는 압전 또는 로렌츠 힘을 이용한 액추에이터를 이용하여, 마이크로 사이즈 직경의 노즐공을 개폐하는 개폐니들을 조절함으로써, 상기 노즐공을 통해 분사되는 마이크로젯의 속도를 해당 시간별로 다단 제어하여 피부를 통해 약물을 주입하는 무침 제트 주사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a needle-free microjet injection device, and more particularly, by controlling an opening/closing needle for opening and closing a nozzle hole having a micro-sized diameter using an actuator using a piezoelectric or Lorentz force dynamically controlled by an electrical signal, A needle-free jet injection device for injecting a drug through the skin by controlling the speed of a microjet sprayed through a nozzle hole in multiple steps for each corresponding time.

체내에 약물을 주입하는 약물 전달 시스템(Drug Delivery System)으로는, 전통적으로 바늘을 가진 주사기를 사용하여 왔다. 그러나 이러한 전통적인 주사기는 주사 시의 통증으로 인해 환자들에게 공포의 대상이 되어 왔으며, 상처로 인한 감염의 우려 등의 피할 수 없는 문제점을 안고 있다.As a drug delivery system for injecting drugs into the body, a syringe with a needle has traditionally been used. However, these traditional syringes have been feared by patients due to pain during injection, and have unavoidable problems such as fear of infection due to wounds.

이러한 문제점을 해결하기 위해 바늘 없는 주사기(Needle-free injector)와 같은 약물 전달 시스템의 개발이 진행되고 있으며, 이러한 연구의 일환으로 약물을 마이크로젯 방식으로 고속 분사하여 피부의 표피를 통해 직접 체내에 침투시키는 방식의 약물 전달 시스템이 제시되고 있다.In order to solve these problems, drug delivery systems such as needle-free injectors are being developed, and as part of this research, drugs are sprayed at high speed in a microjet method to directly penetrate the body through the epidermis. A drug delivery system of the method is presented.

이와 같은 마이크로젯 방식의 고속 분사를 일으키기 위해서는 약물을 정밀하고 강력하게 외부(즉, 피부)로 분사할 필요가 있다. 이러한 분사 방식은, 1930년대 이래로 다양하게 개발되어 왔는데, 최근 들어 압전 세라믹 소자를 이용한 분사 방식, 알루미늄 포일에 레이저 빔을 가함으로써 유발되는 충격파를 통한 분사방식, 로렌츠 힘(Lorentz force)을 이용한 분사방식 등의 다양한 분사방식이 개발되었다.In order to generate such high-speed injection of the microjet method, it is necessary to accurately and powerfully inject the drug to the outside (ie, the skin). This spraying method has been developed in various ways since the 1930s. Recently, a spraying method using a piezoelectric ceramic element, a spraying method using a shock wave caused by applying a laser beam to an aluminum foil, and a spraying method using the Lorentz force Various spraying methods have been developed.

예를 들어, 공개특허 10-2009-0051246에는 주사될 물질을 유지하기 위한 챔버와, 상기 챔버와 유체 연통되는 노즐, 및 상기 챔버로 이송될 물질을 저장하는 약제 저장기를 포함하는 무침 경피성 이송 장치가 개시되어 있다.For example, Patent Publication No. 10-2009-0051246 discloses a needle-free transdermal delivery device comprising a chamber for holding a substance to be injected, a nozzle in fluid communication with the chamber, and a drug reservoir for storing the substance to be delivered to the chamber. is disclosed.

이 무침 경피성 이송 장치는 또한, 상기 챔버와 연통되는 제어 가능한 자석과 코일 전자석 작동기를 포함한다.The needle-free transdermal delivery device also includes a controllable magnet and coil electromagnet actuator in communication with the chamber.

작동기는 전기적 인풋을 수용하며 그에 응답하여 힘을 생성한다. 상기 힘은 물질을 챔버로부터 생체로 무침 이송되게 한다.The actuator accepts electrical input and generates force in response. The force causes needle-free transfer of the material from the chamber to the living body.

또한, 최근에는 기존의 마이크로젯 방식의 분사와는 달리, 분사되는 약물의 양, 약물의 분사속도를 미세하게 조절할 수 있으면서도 연속적인 주사가 가능하며, 재사용이 가능한 레이저-버블(Laser-Bubble) 방식의 마이크로젯 분사 방식이 개발되었다.In addition, recently, unlike the conventional microjet injection, the amount of drug injected and the injection speed of the drug can be finely controlled, continuous injection is possible, and the laser-bubble method is reusable. of microjet injection method was developed.

예를 들어, 등록특허 10-1500568, 등록특허 10-1834773 등에는 레이저를 이용하여 압력 발생용 액체를 급격하게 기화시켜서 압력을 증가시킴으로써 약물과 압력 발생용 액체를 사이에 배치되는 탄성막을 약물 방향으로 변형시키는 레이저 버블 방식의 마이크로젯 약물 전달 장치가 개시되어 있다. 하지만, 레이저 장비의 크기와 비용의 문제로 소형화 및 보급화에 있어 제한이 있다.For example, in Registered Patent No. 10-1500568 and Registered Patent No. 10-1834773, the liquid for pressure generation is rapidly vaporized using a laser to increase the pressure so that the elastic membrane disposed between the drug and the liquid for pressure generation is directed toward the drug. A deformable laser bubble-type microjet drug delivery device is disclosed. However, there are limitations in miniaturization and popularization due to the size and cost of laser equipment.

종래의 무침 주사장치는 압축 공기나 스프링에 의한 기계적인 작동방식을 이용하였다. 이러한 시스템은 한번 주입을 시작하면 주입 특성을 도중에 바꿀 수 없다. 따라서 피에조 소자를 이용한 전기 작동장치가 대안이지만, 피에조 소자가 발생하는 물줄기는 피스톤의 움직임이 적어 관통시키기 위한 충분한 힘이 부족한 문제점이 있었다.A conventional needle-free injection device used a mechanical operation method by compressed air or a spring. In these systems, once injection is started, the injection characteristics cannot be changed midway through. Therefore, an electric operating device using a piezo element is an alternative, but there is a problem in that the water stream generating the piezo element lacks sufficient force to penetrate the piston due to the small movement of the piston.

본 발명은 전기적 신호에 의해 동적 제어되는 압전 또는 로렌츠 힘을 이용한 액추에이터를 이용하여, 마이크로 사이즈 직경의 노즐공을 개폐하는 개폐니들을 조절함으로써, 상기 노즐공을 통해 분사되는 마이크로젯의 속도를 해당 시간별로 다단 제어하여 피부를 통해 약물을 주입하는 무침 제트 주사장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention adjusts the opening and closing needles that open and close nozzle holes having micro-sized diameters using actuators using piezoelectricity or Lorentz force dynamically controlled by electrical signals, thereby controlling the speed of the microjet jetted through the nozzle holes at each corresponding time. Its object is to provide a needle-free jet injection device for injecting drugs through the skin by multi-stage control.

본 발명에 따른 무침 마이크로젯 주사장치는 마이크로 사이즈의 직경을 갖는 노즐공을 형성하고, 상기 노즐공과 연통하는 수용공간에는 가압된 유효 약물을 수용하며, 상기 노즐공에 구비된 개폐니들의 상승으로 상기 노즐공이 개방되어, 상기 수용공간에 수용된 유효 약물을 방출하는 실린지; 상기 실리지의 일측에 구비되면서 약물채널로 연결되고, 유효 약물을 내부공간에 수용하는 주입챔버; 상기 주입챔버에 구비되고, 상기 주입챔버의 내부공간에 압력을 제공하여 유효 약물을 가압하는 가압수단; 상기 개폐니들과 물리적으로 연결되고, 외부에 인가되는 제어신호에 의해 선택적으로 개폐니들의 승강을 제어하여, 마이크로젯 물줄기의 분사 속도를 연속하여 다단으로 조절하는 분사속도조절수단; 및 상기 분사속도조절수단과 전기적으로 연결되어, 상기 분사속도조절수단을 전기적으로 제어하는 제어부;를 포함한다.In the needle-free microjet injection device according to the present invention, a nozzle hole having a micro-sized diameter is formed, a pressurized effective drug is accommodated in an accommodation space communicating with the nozzle hole, and an opening/closing needle provided in the nozzle hole rises to a syringe having a nozzle hole opened to release an effective drug contained in the accommodation space; an injection chamber provided on one side of the syringe, connected to a drug channel, and accommodating an effective drug in an internal space; a pressurizing means provided in the injection chamber and providing pressure to an inner space of the injection chamber to pressurize an effective drug; an ejection speed adjusting means physically connected to the opening/closing needle and selectively controlling the elevation of the opening/closing needle according to a control signal applied to the outside to continuously adjust the ejection speed of the microjet stream in multiple stages; and a control unit that is electrically connected to the jet speed control unit and electrically controls the jet speed control unit.

이때 본 발명에 따른 상기 분사속도조절수단은 상기 개폐니들과 물리적으로 연결되어, 상기 개폐니들에 하강하는 방향으로 탄성을 제공하는 스프링과, 상기 개폐니들과 물리적으로 연결되어, 상기 제어부에서 인가하는 전기적 신호에 대응하여 상기 개폐니들을 변위시키는 액추에이터를 포함한다.At this time, the injection speed adjusting means according to the present invention is physically connected to the opening and closing needles, and a spring that provides elasticity to the opening and closing needles in a descending direction, and a spring physically connected to the opening and closing needles and electrical power applied by the control unit. and an actuator for displacing the opening/closing needle in response to a signal.

그리고 본 발명에 따른 외부에서 인가되는 전기적 신호로 상기 개폐니들을 변위시키는 압전 액추에이터 또는 로렌츠 힘 액추에이터 중 어느 하나의 액추에이터로 구비된다.And it is provided as an actuator of any one of a piezoelectric actuator or a Lorentz force actuator that displaces the opening/closing needle with an electrical signal applied from the outside according to the present invention.

또한, 본 발명에 따른 상기 제어부는 해당 시간동안 100m/s 이상 속도의 마이크젯 물줄기와, 상대적으로 낮은 속도의 마이크젯 물줄기가 분사되도록, 상기 분사속도조절수단을 다단 제어하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the controller according to the present invention multistagely controls the spraying speed adjusting means so that a micjet water stream with a speed of 100 m/s or more and a micjet water stream with a relatively low speed are jetted during a corresponding time period.

더불어 본 발명에 따른 상기 실린지는 일정한 간격으로 서로 이격된 복수 개의 노즐공을 형성하고, 상기 복수 개의 노즐공 각각에는 상기 노즐공들을 개폐하는 개폐니들을 구비하여, 상기 복수 개의 노즐공이 서로 같거나, 다른 분사 속도로 마이크젯 물줄기를 분사할 수 있다.In addition, the syringe according to the present invention forms a plurality of nozzle holes spaced apart from each other at regular intervals, and each of the plurality of nozzle holes has an opening and closing needle for opening and closing the nozzle holes, so that the plurality of nozzle holes are identical to each other, It can fire a stream of micjets at different jetting speeds.

본 발명에 따른 무침 마이크로젯 주사장치에 나타나는 효과는 다음과 같다.The effects of the needle-free microjet injection device according to the present invention are as follows.

전기적 신호에 의해 동적 제어되는 압전 또는 로렌츠 힘을 이용한 액추에이터를 이용하여, 마이크로 사이즈 직경의 노즐공을 개폐하는 개폐니들을 조절함으로써, 100m/s이상 고속의 마이크로젯 물줄기를 짧은 시간 동안 분사하여 피부를 천공한 후, 즉시 상대적으로 저속의 마이크로젯 물줄기를 보다 긴 시간 동안 분사하여 천공된 피부를 통해 주입된 약물이 구형의 분산을 일으키도록 한다.Using an actuator using piezoelectricity or Lorentz force dynamically controlled by an electrical signal, by adjusting the opening and closing needles that open and close the micro-sized nozzle ball, the microjet water stream at a high speed of 100 m/s or more is sprayed for a short time to treat the skin. After the puncture, a relatively low-velocity microjet stream is immediately jetted for a longer period of time to cause a spherical dispersion of the drug injected through the punctured skin.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무침 마이크로젯 주사장치를 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무침 마이크로젯 주사장치의 해당 시간동안 분사되는 마이크로젯 물줄기의 속도를 보인 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무침 마이크로젯 주사장치의 노즐공을 복수 개로 형성한 상태를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분사속도조절수단에 의해 해당 시간동안 분사되는 마이크로젯 물줄기의 속도와 개폐니들의 변위를 보인 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분사속도조절수단에 의해 해당 시간동안 개폐니들의 변위 정도에 따라 마이크로젯 물줄기의 속도 변화를 보인 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분사속도조절수단에 펄스형태로 마이크로젯 물줄기를 분사하는 상태를 보인 그래프이다.
1 is an exemplary view showing a needle-free microjet injection device according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the speed of a microjet water stream injected during a corresponding time of a needle-free microjet injection device according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary view showing a state in which a plurality of nozzle holes of a needle-free microjet injection device according to an embodiment of the present invention are formed.
Figure 4 is a graph showing the displacement of the opening and closing needle and the speed of the microjet water stream sprayed during the corresponding time by the spraying speed adjusting means according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a change in speed of a water stream of a microjet according to a degree of displacement of an opening/closing needle for a corresponding time by means of an injection speed adjusting unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing a state in which a water jet of a microjet is jetted in a pulse form to an jetting speed adjusting means according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to the usual or dictionary meaning, and the inventor appropriately uses the concept of the term in order to explain his/her invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical spirit of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical ideas of the present invention, so at the time of this application, they are equivalent alternatives that can be replaced. It should be understood that variations may exist.

본 발명은 전기적 신호에 의해 동적 제어되는 압전 또는 로렌츠 힘을 이용한 액추에이터를 이용하여, 마이크로 사이즈 직경의 노즐공을 개폐하는 개폐니들을 조절함으로써, 100m/s이상 고속의 마이크로젯 물줄기를 짧은 시간 동안 분사하여 피부를 천공한 후, 즉시 상대적으로 저속의 마이크로젯 물줄기를 보다 긴 시간 동안 분사하여 천공된 피부를 통해 주입된 약물이 구형의 분산을 일으키도록 하는 무침 제트 주사장치에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.The present invention uses an actuator using piezoelectricity or Lorentz force dynamically controlled by an electrical signal to control the opening and closing needles that open and close the micro-sized nozzle ball, thereby spraying a microjet water stream at a high speed of 100 m/s or more for a short period of time. After perforating the skin, immediately spraying a relatively low-speed microjet water stream for a longer period of time so that the drug injected through the perforated skin causes a spherical dispersion. Referring to the drawings, Looking at it:

도 1을 참조한 본 발명의 일 실시 예에 따른 무침 제트 주사장치는 실린지(100)와, 주입챔버(200), 가압수단(300), 분사속도조절수단(400) 및 제어부(500)를 포함하는데, 먼저 상기 실린지(100)는 원주형의 몸체(110)를 구비하고, 상기 실린지(100)의 몸체(110) 내부에는 가압된 유효 약물을 해당 정량으로 수용하는 수용공간(111)을 형성한다.Referring to FIG. 1, the needle-free jet injection device according to an embodiment of the present invention includes a syringe 100, an injection chamber 200, a pressurizing means 300, an injection speed adjusting means 400, and a controller 500. First, the syringe 100 has a cylindrical body 110, and inside the body 110 of the syringe 100, an accommodation space 111 accommodating a pressurized effective drug in a corresponding amount is provided. form

이때 상기 몸체(110) 중 수용공간(111) 하측에는 마이크로 사이즈의 직경을 갖는 노즐공(112)을 형성하며, 상기 노즐공(112)은 상측에서 하측으로 갈수록 좁아지는 원추형을 이룬다.At this time, a nozzle hole 112 having a micro-sized diameter is formed on the lower side of the accommodation space 111 of the body 110, and the nozzle hole 112 has a conical shape that becomes narrower from the upper side to the lower side.

그리고 상기 노즐공(112)에는 선택적으로 승강하여 상기 노즐공(112)을 개폐하는 개폐니들(120)을 구비한다.The nozzle hole 112 is provided with an opening/closing needle 120 that selectively moves up and down to open and close the nozzle hole 112 .

여기서 상기 개폐니들(120)의 하단 역시, 상기 노즐공(112)에 대응하도록 상측에서 하측으로 갈수록 좁아지는 원추형을 이루는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the lower end of the opening/closing needle 120 also forms a conical shape that becomes narrower from the upper side to the lower side to correspond to the nozzle hole 112 .

따라서 상기 노즐공(112)은 개폐니들(120)의 하강으로, 상기 개폐니들(120)의 하단이 상기 노즐공(112)의 상측과 맞닿아 상기 노즐공(112)의 폐쇄 상태를 이루고, 상기 개폐니즐(120)의 상승으로 상기 노즐공(112)에서 개폐니들(120)이 이격됨에 따라 상기 몸체(110)의 수용공간(111)에 수용된 유효 약물이 상기 노즐공(112)을 통해 방출되기에 상기 노즐공(112)의 개방 상태를 이룬다. Therefore, when the opening/closing needle 120 descends, the lower end of the opening/closing needle 120 comes into contact with the upper side of the nozzle hole 112 to form the closed state of the nozzle hole 112. As the opening and closing needle 120 is separated from the nozzle hole 112 by the rising of the opening and closing needle 120, the effective drug contained in the accommodation space 111 of the body 110 is released through the nozzle hole 112. to form the open state of the nozzle hole 112.

그리고 상기 실린지(100)의 일측에는 주입챔버(200)를 구비하는데, 상기 주입챔버(200)는 상기 실린지(100)의 일측에서 가압된 약물이 유동하는 약물채널(201)로 연결되고, 유효 약물을 내부공간에 수용한다.In addition, one side of the syringe 100 is provided with an injection chamber 200, and the injection chamber 200 is connected to a drug channel 201 through which the drug pressurized on one side of the syringe 100 flows, The effective drug is accommodated in the inner space.

여기서 상기 주입챔버(200)에는 가압수단(300)을 구비하는데, 상기 가압수단(300)은 선택적으로 상기 주입챔버(200)의 내부공간에 수용된 유효 약물을 가압한다.Here, the injection chamber 200 is provided with a pressurizing means 300, and the pressurizing means 300 selectively pressurizes the effective drug accommodated in the inner space of the injection chamber 200.

이때 상기 가압수단(300)은 압축 공기 또는 스프링 구동식 액추에이터로 사용할 수 있다. At this time, the pressurizing means 300 may be used as compressed air or a spring-driven actuator.

본 발명의 일 실시 예에 따른 무침 제트 주사장치는 상기 노즐공(112)에서 분사되는 마이크로젯 물줄기의 속도를 선택적으로 다단 조절하는 분사속도 조절수단(400)을 포함하는데, 상기 분사속도 조절수단(400)은 상기 개폐니들(120)과 물리적으로 연결되고, 제어부(500)에 인가되는 전기적 신호(제어신호)에 의해 선택적으로 개폐니들(120)의 승강을 제어하여 마이크로젯 물줄기의 분사속도를 조절한다. The needle-free jet injection device according to an embodiment of the present invention includes a jetting speed adjusting means 400 for selectively adjusting the speed of the microjet water stream ejected from the nozzle hole 112 in multiple stages, the jetting speed adjusting means ( 400) is physically connected to the opening/closing needle 120 and selectively controls the elevation of the opening/closing needle 120 by an electrical signal (control signal) applied to the control unit 500 to adjust the spraying speed of the microjet stream. do.

여기서 상기 분사속도 조절수단(400)을 더욱 상세하게 살펴보면, 상기 개폐니즐(120)의 상단과 일측이 연결되는 수평바(121)를 포함하고, 상기 수평바(121)의 타측 하부에는 액추에이터(410)를 구비하며, 상기 액추에이터(410)와 대향진 상기 수평바(121)의 타측 상부에는 스프링(420)을 구비한다.Here, looking at the injection speed adjusting means 400 in more detail, it includes a horizontal bar 121 to which the upper end and one side of the opening and closing nozzle 120 are connected, and an actuator 410 at the bottom of the other side of the horizontal bar 121 ), and a spring 420 is provided on the upper part of the other side of the horizontal bar 121 facing the actuator 410.

이때 상기 실린지(100)의 몸체(110) 타측에는 지지부(113)가 연장형성되는데, 상기 지지부(113)는 '['형태로 연장형성되어, 하측은 상기 몸체(110)의 타측과 일체로 연결되고, 상측에는 상기 스프링(420)이 지지된다.At this time, a support part 113 is extended on the other side of the body 110 of the syringe 100, and the support part 113 is extended in a '[' shape, and the lower side is integrally formed with the other side of the body 110. connected, and the spring 420 is supported on the upper side.

따라서 상기 스프링(420)은 그 탄성으로 상기 수평바(121)와 연결된 상기 개폐니즐(120)에 하강하는 방향으로 탄성을 제공한다.Accordingly, the spring 420 provides elasticity to the opening/closing nozzle 120 connected to the horizontal bar 121 in a descending direction.

상기 액추에이터(410)는 압전 액추에이터 또는 로렌츠 힘 액추에이터 중 어느 하나로 구비되는 것이 바람직하고, 상기 액추에이터(410)는 상기 제어부(500)와 전기적으로 연결되어, 상기 제어부(500)에서 인가하는 전기적 신호(제어신호)에 의해 동적(길이 신장)으로 구동하여, 상기 개폐니들(120)의 변위(승강)를 제어한다.The actuator 410 is preferably provided with either a piezoelectric actuator or a Lorentz force actuator, and the actuator 410 is electrically connected to the controller 500, and an electrical signal applied by the controller 500 (control signal) to control the displacement (elevation) of the opening/closing needle 120 by being driven dynamically (length extension).

그리고 상기 분사속도 조절수단(400)와 전기적으로 연결된 상기 제어부(500)는 상기 노즐공(112)에서 해당 속도의 마이크로젯 물줄기가 분사되도록 상기 분사속도 조절수단(400)에 선택적으로 전기적 신호인 전압 또는 주파수를 발생하여, 그 발생된 전압 및 주파수를 상기 분사속도 조절수단(400)에 인가하여 상기 분사속도 조절수단(400)를 제어한다.In addition, the control unit 500 electrically connected to the spraying speed adjusting unit 400 selectively sends a voltage as an electrical signal to the spraying speed adjusting unit 400 so that the microjet water stream at the corresponding speed is sprayed from the nozzle hole 112. Alternatively, by generating a frequency, the generated voltage and frequency are applied to the injection speed control means 400 to control the injection speed control means 400.

이때 상기 제어부(500)는 마이크로젯 물줄기의 분사속도를 다단으로 이루어지도록 전기적 신호를 발생하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the control unit 500 generates an electrical signal so that the ejection speed of the microjet stream is multi-stage.

따라서, 도 2를 참조한 본 발명의 일 실시 예에 따른 무침 마이크로젯 주사장치의 마이크로 물줄기는 상기 주입챔버(200)의 내부공간에서 가압수단(300)에 의해 가압된 유효 약물의 에너지 이동에 의하여 마이크로 사이즈의 직경을 갖는 노줄공(112)을 통해 발생하고, 상기 실린지(100)의 노즐공(112)은 100m/s 이상 고속의 마이크로젯 물줄기를 발생시킨다. Therefore, the micro water stream of the needle-free microjet injection device according to an embodiment of the present invention with reference to FIG. 2 is micro-water by the energy movement of the effective drug pressurized by the pressurizing means 300 in the inner space of the injection chamber 200. The nozzle hole 112 of the syringe 100 generates a microjet water stream at a high speed of 100 m/s or more.

상기한 마이크로젯 물줄기는 정체압력(사람 피부의 경우 약 15MPa)을 넘었을 때 피부를 뚫게 되는데, 상기 마이크로젯 물줄기는 100m/s 이상 고속의 속도에 의해 에너지를 분출하여 일정 깊이의 피부망을 뚫을 수 있다.(이 현상은 주입 초기에 나타나게 되고, 정체 압력 값의 최고점에 따라 나타난다.)The microjet water stream penetrates the skin when the stagnant pressure (about 15 MPa in the case of human skin) is exceeded. (This phenomenon appears at the beginning of the injection and appears according to the peak of the stagnation pressure value.)

이어서 상대적으로 저속의 마이크로젯 물줄기를 계속 분사하여 피부층 안에 주입된 액체의 구 모양의 분산을 일으킨다.Subsequently, a relatively low-velocity microjet stream is continuously jetted to cause a spherical dispersion of the injected liquid within the skin layer.

기계 시스템의 에너지 효율과 전기 시스템의 동적 제어의 결합은 전에 없었던 새로운 접근 방식이다. 전기적 제어는 노즐공(112)의 열리는 정도를 제어할 수 있고 이로 인하여 분사의 속도를 제어할 수 있다. Combining the energy efficiency of mechanical systems with the dynamic control of electrical systems is an unprecedented approach. The electrical control can control the degree of opening of the nozzle hole 112 and thereby control the speed of injection.

그러므로 맥 주사(Pulse Injection)나 two-velocity injection 등에 사용할 수 있다. Therefore, it can be used for pulse injection or two-velocity injection.

더불어 도 3을 참조한 본 발명의 일 실시 예에 따른 무침 마이크로젯 주사장치는 상기 실린지(100)는 일정한 간격으로 서로 이격된 복수 개의 노즐공(112)을 형성하고, 상기 복수 개의 노즐공(112) 각각에는 상기 노즐공(112)들을 개폐하는 개폐니들(120)을 구비하여, 상기 복수 개의 노즐공(112)이 서로 같은 분사 속도로 마이크젯 물줄기를 분사할 수도 있다. In addition, in the needle-free microjet injection device according to an embodiment of the present invention with reference to FIG. 3, the syringe 100 forms a plurality of nozzle holes 112 spaced apart from each other at regular intervals, and the plurality of nozzle holes 112 ) Each nozzle hole 112 may be provided with an opening/closing needle 120 that opens and closes the nozzle holes 112, so that the plurality of nozzle holes 112 may spray the mic jet stream at the same spraying speed.

상기한 본 발명의 일 실시 예에 따른 무침 마이크로젯 주사장치의 노즐공(112)은 상기 분사속도 조절수단(400)인 압전 또는 Lorentz 힘 액추에이터로 작동되는 개폐니들(120)의 변위를 조절하여 필요한 동적 제어를 얻을 수 있습니다.The nozzle hole 112 of the needle-free microjet injection device according to an embodiment of the present invention described above adjusts the displacement of the opening/closing needle 120 operated by a piezoelectric or Lorentz force actuator, which is the jetting speed adjusting means 400, to obtain the necessary Dynamic control can be obtained.

도 4 내지 도 6은 개폐니들(120)의 변위에 따른 마이크로젯 물줄기의 속도 변화를 보인 것으로, 유효 노즐 변경의 매개 변수로는 수평선상을 기준으로 상기 노즐공(112)의 외주변 기울기 각도(

Figure pat00001
), 수직선상을 기준으로 상기 개폐니들(120)의 하단 외주변 각도(
Figure pat00002
), 상기 개폐니들(120) 끝단의 변위(s), 및 상기 노즐공의 길이(h)를 갖고, 상기 노즐공(112)의 외주변 기울기 각도(
Figure pat00003
), 수직선상을 기준으로 상기 개폐니들(120)의 하단 외주변 각도(
Figure pat00004
) 및 상기 노즐공의 길이(h)는 고정된 값으로 상기 개폐니들(120) 끝단의 변위(s)로 상기 노즐공을 통해 분사되는 마이크로젯 물줄기의 속도를 조절할 수 있다.4 to 6 show the change in speed of the microjet water stream according to the displacement of the opening and closing needle 120, and the effective nozzle change parameter is the inclination angle of the outer periphery of the nozzle hole 112 with respect to the horizontal line (
Figure pat00001
), the outer peripheral angle of the lower end of the opening and closing needle 120 based on the vertical line (
Figure pat00002
), the displacement (s) of the end of the opening and closing needle 120, and the length (h) of the nozzle hole, and the outer peripheral inclination angle of the nozzle hole 112 (
Figure pat00003
), the outer peripheral angle of the lower end of the opening and closing needle 120 based on the vertical line (
Figure pat00004
) and the length (h) of the nozzle hole is a fixed value, and the speed of the microjet stream sprayed through the nozzle hole can be controlled by the displacement (s) of the tip of the opening/closing needle 120.

여기서 상기 개폐니들(120) 끝단의 변위(s)는 상기 분사속도조절수단(400)의 액추에이터(410: 압전 / 로렌츠 힘 액추에이터)에 인가되는 전압에 따라 달라진다. Here, the displacement (s) of the end of the opening/closing needle 120 varies depending on the voltage applied to the actuator 410 (piezoelectric/Lorentz force actuator) of the jetting speed adjusting means 400.

상기 제어부(500)가 전압 또는 주파수를 변경한 전기적 신호를 상기 분사속도조절수단(400)의 액추에이터(410: 압전 / 로렌츠 힘 액추에이터)에 인가하면, 상기 개폐니들(120) 끝단의 변위(s)는 그에 해당하는 변위로 변경되어, 마이크로젯 물줄기가 다단 분사 및 펄스 분사가 가능하다.When the control unit 500 applies an electric signal having a changed voltage or frequency to the actuator (410: piezoelectric / Lorentz force actuator) of the injection speed adjusting means 400, the displacement (s) of the tip of the opening and closing needle 120 is changed to a corresponding displacement, so that the microjet water stream can perform multi-stage injection and pulse injection.

그러므로 본 발명의 일 실시 예에 따른 무침 제트 주사장치는 전기적 신호에 의해 동적 제어되는 압전 또는 로렌츠 힘을 이용한 액추에이터를 이용하여, 마이크로 사이즈 직경의 노즐공을 개폐하는 개폐니들을 조절함으로써, 주입 초기의 침투 단계에서는 마이크로젯 물줄기의 최고 속도로 제어하고, 이후 마이크로젯 물줄기의 속도를 평균 속도로 제어하여 주입 특성을 제어할 수 있습니다.Therefore, the needle-free jet injection device according to an embodiment of the present invention uses an actuator using piezoelectricity or Lorentz force dynamically controlled by an electrical signal to adjust the opening and closing needles that open and close the micro-sized nozzle hole, In the penetration step, the maximum speed of the microjet stream is controlled, and then the injection characteristics can be controlled by controlling the speed of the microjet stream as the average speed.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100: 실린지
110: 몸체
111: 수용공간
112: 노즐공
113: 지지부
120: 개폐니들
121: 수평바
200: 주입챔버
201: 약물채널
300: 가압수단
400: 분사속도조절수단
410: 액추에이터
420: 스프링
500: 제어부
100: syringe
110: body
111: accommodation space
112: nozzle ball
113: support
120: opening and closing needle
121: horizontal bar
200: injection chamber
201: drug channel
300: pressurization means
400: injection speed control means
410: actuator
420: spring
500: control unit

Claims (5)

마이크로 사이즈의 직경을 갖는 노즐공을 형성하고, 상기 노즐공과 연통하는 수용공간에는 가압된 유효 약물을 수용하며, 상기 노즐공에 구비된 개폐니들의 상승으로 상기 노즐공이 개방되어, 상기 수용공간에 수용된 유효 약물을 방출하는 실린지;
상기 실리지의 일측에 구비되면서 약물채널로 연결되고, 유효 약물을 내부공간에 수용하는 주입챔버;
상기 주입챔버에 구비되고, 상기 주입챔버의 내부공간에 압력을 제공하여 유효 약물을 가압하는 가압수단;
상기 개폐니들과 물리적으로 연결되고, 외부에 인가되는 제어신호에 의해 선택적으로 개폐니들의 승강을 제어하여, 마이크로젯 물줄기의 분사 속도를 연속하여 다단으로 조절하는 분사속도조절수단; 및
상기 분사속도조절수단과 전기적으로 연결되어, 상기 분사속도조절수단을 전기적으로 제어하는 제어부;를 포함하는 무침 마이크로젯 주사장치.
A nozzle hole having a micro-sized diameter is formed, and a pressurized effective drug is accommodated in an accommodation space communicating with the nozzle hole, and the nozzle hole is opened by lifting of an opening/closing needle provided in the nozzle hole, so that the accommodation space accommodated in the accommodation space a syringe that releases an effective drug;
an injection chamber provided on one side of the syringe, connected to a drug channel, and accommodating an effective drug in an internal space;
a pressurizing means provided in the injection chamber and providing pressure to an inner space of the injection chamber to pressurize an effective drug;
an ejection speed adjusting means physically connected to the opening/closing needle and selectively controlling the elevation of the opening/closing needle according to a control signal applied to the outside to continuously adjust the ejection speed of the microjet stream in multiple stages; and
A needle-free microjet injection device comprising: a control unit electrically connected to the jet speed control unit and electrically controlling the jet speed control unit.
청구항 1에 있어서,
상기 분사속도조절수단은
상기 개폐니들과 물리적으로 연결되어, 상기 개폐니들에 하강하는 방향으로 탄성을 제공하는 스프링과;
상기 개폐니들과 물리적으로 연결되어, 상기 제어부에서 인가하는 전기적 신호에 대응하여 상기 개폐니들을 변위시키는 액추에이터를 포함하는 무침 마이크로젯 주사장치.
The method of claim 1,
The spray speed control means
a spring physically connected to the opening and closing needles to provide elasticity to the opening and closing needles in a descending direction;
and an actuator physically connected to the opening/closing needle to displace the opening/closing needle in response to an electrical signal applied by the control unit.
청구항 2에 있어서,
상기 액추에이터는
외부에서 인가되는 전기적 신호로 상기 개폐니들을 변위시키는 압전 액추에이터 또는 로렌츠 힘 액추에이터 중 어느 하나의 액추에이터로 구비되는 무침 마이크로젯 주사장치.
The method of claim 2,
the actuator
A needle-free microjet injection device provided with either a piezoelectric actuator or a Lorentz force actuator for displacing the opening/closing needle with an electrical signal applied from the outside.
청구항 2에 있어서,
상기 제어부는
해당 시간동안 100m/s 이상 속도의 마이크젯 물줄기와, 상대적으로 낮은 속도의 마이크젯 물줄기가 분사되도록, 상기 분사속도조절수단을 다단 제어하는 무침 마이크로젯 주사장치.
The method of claim 2,
The control unit
A needle-free microjet injector that controls the ejection speed adjusting means in multiple stages so that a micjet stream of 100 m/s or more and a micjet stream of relatively low speed are jetted during a corresponding time.
청구항 1에 있어서,
상기 실린지는
일정한 간격으로 서로 이격된 복수 개의 노즐공을 형성하고,
상기 복수 개의 노즐공 각각에는 상기 노즐공들을 개폐하는 개폐니들을 구비하여, 상기 복수 개의 노즐공이 서로 같거나, 다른 분사 속도로 마이크젯 물줄기를 분사하는 무침 마이크로젯 주사장치.
The method of claim 1,
The syringe is
Forming a plurality of nozzle holes spaced apart from each other at regular intervals,
Each of the plurality of nozzle holes has an opening/closing needle for opening and closing the nozzle holes, so that the plurality of nozzle holes spray the micjet water stream at the same or different spraying speeds.
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JP2006524120A (en) * 2003-04-21 2006-10-26 ストラテージェント ライフ サイエンシズ Apparatus and method for repetitively delivering drug by microjet
US20180056004A1 (en) * 2015-05-10 2018-03-01 Kolorpen Ltd. Device and method for repetitive needleless injection

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