KR20230102348A - 약물의 정량 주입 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 약물의 주입량 모니터링 디바이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주사기의 실린더가 거치되는 실린더 거치부, 상기 실린더 거치부와 독립적으로 구성되어 상기 주사기의 플런저 단부가 안착되도록 하는 플런저 안착부, 상기 실린더 거치부의 일측과 플런저 안착부의 일측에 각각 마련되어 나사산이 구비되는 가압이동스크류가 연결되는 제1 및 제2 가압이동스크류 지지부, 및 상기 제1 가압이동스크류 지지부의 일측에 연결되어 가압이동스크류를 회전시키는 모터를 포함하는 약물의 정량 주입 장치.그리고, 약물 주입량을 모니터링하며, 일측은 상기 주사기의 출수부에 연결되고, 반대측은 환자에게 약물이 공급되도록 하는 튜브에 연결되어 약물의 주입량을 모니터링하는 모니터링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물의 정량 주입 시스템을 제공한다.

Description

약물의 정량 주입 시스템{Device for homogeneous injection of medicine}
본 발명은 약물의 주입량 모니터링 디바이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주입량이 매우 엄격하게 조절되어야 하는 약물 주입 시스템을 면밀하게 제어함으로써, 정량 주입으로 약효를 높이고 비정량적 주입에 따라서 환자에게 초래되는 부담을 줄일 수 있도록 하기 위한 것이다.
주사기는 환자의 체내에 약물을 주입하기 위하여 첨부된 니들과, 니들이 지지되며 약물이 수용되는 실린더, 실린더 내에서 왕복운동하면서 실린더 내의 약물을 외부로 방출하거나 외부의 약물을 실린더 내부로 유입시키는 플런저를 포함한다. 다른 형태의 주입방식도 존재하는데, 예를 들어 수액백 세트는 환자의 체내에 주입하는 경우에는 환자에 침습하는 니들, 니들에 연결되는 튜브, 튜브를 통해 약물이 주입되도록 약물을 수용하는 파우치, 튜브에 연결되어 파우치로부터 약물의 주입량을 조절하도록 마련되는 밸브를 포함한다.
주사기에서 플런저의 경우, 플런저를 누르는 압력을 손가락 힘으로 제어하여 주입량을 조절하는데, 손가락 힘으로 조절하는 경우, 압력 제어가 일정하지 않아 약물 주입을 위한 단위 시간 기준으로 주입량의 정량화가 용이하지 않은 문제점이 존재한다. 한편, 수액백에서 밸브를 사용할 경우, 정량 주입이 가능하기는 하나, 정량을 정의하는 것이 용이하지 않다. 즉, 시간당 600ml를 주입하여야 한다고 가정할 때, 단위 시간, 예를 들어 1분당 10ml씩 주입하는 것으로 이론상 결정할 수는 있으나, 밸브 또한 다이얼을 이용하여 약물이 통과하는 튜브의 단면 크기를 조절하는 것이므로, 실제로 1분당 10ml를 정확하게 정량하는 것이 불가능에 가깝다.
한편, 대한민국등록실용신안 제0486792호 "주사기용 약물 주입 장치"에서는 주사기용 약물 주입 장치의 일 양태로서, 그 내부로 약물이 공급되는 실린더; 및 상기 실린더에 대하여 직선 이동하여 상기 실린더의 내부에 약물이 공급되거나 상기 실린더의 내부에 공급된 약물이 외부로 주입되도록 상기 실린더의 내부에 직선 이동 가능하게 설치되는 피스톤; 을 포함하는 주사기용 약물 주입 장치에 있어서: 상기 실린더가 안착되는 안착 공간, 및 상기 안착 공간과 구획되는 슬라이딩 공간이 형성되는 하우징; 상기 슬라이딩 공간을 따라서 직선 이동 가능하게 설치되고, 상기 피스톤에 고정되는 슬라이딩 부재; 상기 슬라이딩 부재가 상기 피스톤에 고정된 상태에서 상기 실린더의 내부로 약물이 공급되도록 상기 피스톤이 상기 실린더에 대하여 직선 이동하면 인장되어 상기 실린더의 내부에 공급된 약물을 상기 실린더의 외부로 주입하도록 상기 슬라이딩 부재를 통하여 상기 피스톤에 탄성력을 제공하는 주입용 탄성 부재; 및 상기 주입용 탄성 부재가 인장된 상태에서, 상기 하우징에 대한 상기 슬라이딩 부재의 이동을 선택적으로 허용하는 록킹부; 를 포함한다.
위 선행기술이 피스톤에 가해지는 압력을 균일하게 한다는 점에서 종래기술의 문제점을 해결하는데 적합하기는 하나, 장비상 오류가 발생될 수 있으며, 이러한 오류가 발생하는지의 여부를 확인할 수 없다는 문제점이 존재한다. 즉, 엄격한 정량 주입이 필요한 경우, 만일 장비상 오류에 의하여 정량 주입에 실패하게 되면 경우에 따라서 환자에게 치명적인 결과를 초래할 수 있다는 문제점이 존재한다. 아울러, 탄성부재에 의한 압력을 일정하게 유지하면 주입량이 일정하게 유지될 것이라는 가정의 오류를 범할 위험성이 존재한다.
대한민국등록실용신안 제0486792호(2018. 6. 25)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 약물의 정량 주입을 위하여 주사기의 플런저의 이동거리를 일정하게 유지할 수 있도록 정량주입을 모니터링할 수 있는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 주입량의 정량성을 엄격하게 유지하기 위하여 제공된 모니터링 수단을 통해 측정된 약물의 주입량 정보를 설정된 주입펌프의 총량 혹은 단위 시간당 주입량과 비교하고, 필요시 플런저의 이동거리를 조절하여 주입량을 보정하는 것을 다른 목적으로 한다.
즉, 플런저의 균일한 이동거리와 압력이 주입량을 반드시 정량화하지 않는다는 가정에 기초하여 주입량을 기준으로 플런저의 이동거리와 속도를 세밀하게 조절할 수 있도록 모니터링 수단을 제공하는 것이다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 주사기의 실린더가 거치되는 실린더 거치부, 상기 실린더 거치부와 독립적으로 구성되어 상기 주사기의 플런저 단부가 안착되도록 하는 플런저 안착부, 상기 실린더 거치부의 일측과 플런저 안착부의 일측에 각각 마련되어 나사산이 구비되는 가압이동스크류가 연결되는 제1 및 제2 가압이동스크류 지지부, 상기 제1 가압이동스크류 지지부의 일측에 연결되어 가압이동스크류를 회전시키는 모터를 포함하는 약물의 정량 주입 장치, 그리고 약물 주입량을 모니터링하며, 일측은 상기 주사기의 니들 또는 주사기 실린더의 약물 출수부에 연결되고, 반대측은 환자에게 약물이 공급되도록 하는 튜브에 연결되어 약물의 주입에 관련된 물리량을 모니터링하는 모니터링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물의 정량 주입 시스템을 제공한다.
상기 모터 또는 제1 가압이동스크류 지지부의 일측에 연결되거나, 제1 가압이동스크류 지지부 내부에 마련되는, 가압이동스크류의 회전을 제어하는 기어세트,를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기어세트의 기어는 주동기어와 종동기어로 구성되어 종동기어의 직경이 주동기어의 직경보다 크고, 상기 가압이동스크류는 종동기어에 연결되어 종동기어의 회전수에 따라서 회전되어 상하 또는 좌우 유동가능하도록 구성됨으로써 스크류 회전을 정밀하게 제어하는 것이 바람직하다.
상기 모니터링부는 상기 약물의 정량 주입 장치에 장착되는 것이 바람직하다.
상기 모니터링부는 상기 약물의 정량 주입 장치의 약물 주입 상황에 따라서 상기 약물의 정량 주입 장치에 마련된 모터의 회전을 제어하는 제어부와 연결되는 것이 바람직하다.
상기 모니터링부는, 상기 약물의 정량 주입 장치에 의하여 발생되는 플런저에 대한 압력 또는 약물의 토출압력을 측정하는 압력 측정부, 상기 약물 정량 주입 장치에 의하여 주입되는 약물의 주입량을 측정하는 주입량 측정부, 및 상기 약물 내에 공기가 포함되어 있는지 측정하기 위한 공기 측정부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 모니터링부는 상기 약물의 정량 주입 장치에 탈착 가능하게 장착되는 것이 바람직하다.
상기 실린더 거치부와 플런저 안착부는 가이드에 의하여 연결되며, 상기 플런저 안착부는 상기 스크류의 회전에 따라서 가이드를 매개로 가이드의 종축과 수평방향으로 유동되는 것이 바람직하다.
상기 모니터링부에는 통신모듈이 더 장착되어 상기 통신모듈을 통하여 외부의 디바이스와 데이터를 전송 및 수신할 수 있는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 약물의 정량 주입을 위하여 주사기의 플런저에 가해지는 압력을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 정량주입장치를 면밀하게 모니터링할 수 있다.
또한, 본 발명은 주입량의 기준을 설정한 경우, 주입량의 정량성을 엄격하게 유지하기 위하여 필요시 플런저에 대한 이동거리와 압력을 조절하도록 하는 효과가 인정된다. 즉, 플런저에 균일한 압력이 미치더라도 주입량이 반드시 정량화되지 않는다는 가정에 기초하여 주입량을 기준으로 플런저의 이동속도를 세밀하게 조절할 수 있도록 모니터링 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 약물의 정량 주입 시스템을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 약물의 정량 주입 장치를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 약물의 정량 주입 시스템을 구성하는 모니터링부를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 기어세트와 각 기어의 연결구조를 나타내는 도면이다.
이하에서는 본 발명을 첨부되는 도면과 바람직한 실시예를 기초로 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 약물의 정량 주입 시스템을 나타내는 도면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 약물의 정량 주입 장치를 나타내는 도면, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 약물의 정량 주입 시스템을 구성하는 모니터링부를 나타내는 도면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 기어세트와 각 기어의 연결구조를 나타내는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 약물의 정량주입 시스템은 주사기의 실린더(110)가 거치되는 실린더 거치부(580), 상기 실린더 거치부(580)와 독립적으로 구성되어 상기 주사기의 플런저(130) 단부가 안착되도록 하는 플런저 안착부(560), 상기 실린더 거치부(580)의 일측과 플런저 안착부(560)의 일측에 각각 마련되어 나사산이 구비되는 가압이동스크류(540)가 연결되는 제1 및 제2 가압이동스크류 지지부(530, 550), 상기 제1 가압이동스크류 지지부(530)의 일측에 연결되어 가압이동스크류(540)를 회전시키는 모터(520),를 포함하는 약물의 정량 주입 장치(500)의 약물 주입량을 모니터링하며, 일측은 상기 주사기의 니들에 연결되고, 반대측은 환자에게 약물이 공급되도록 하는 튜브(300)에 연결되어 약물의 주입량을 모니터링하는 모니터링부(200),를 포함한다.
즉, 본 발명은 약물의 주입량을 설정한 값과 정확하게 일치시키기 위하여 다중의 수단을 유기적으로 운용하였다. 그 중 하나의 부분이 약물의 정량 주입 장치(500)이고, 또 다른 하나가 모니터링부(200)이다. 그간 약물의 정량 주입 장치는 다양하게 고안되어 왔으며, 주로 이러한 약물의 정량 주입 장치에만 의존하여 약물을 정량 주입하여 왔다.
그러나, 약물을 주입하는 과정에서의 변수가 존재하게 마련이며, 이러한 변수는 예를 들어서 장치의 오류(고장)이고, 또 하나는 약물 주입 환경의 변화이다. 약물 주입 환경의 변화는 예를 들어 실내 온도라고 할 수 있는데, 계절별 차이가 발생될 수 있고, 환자가 현재 위치하는 공간에 따른 차이가 발생될 수도 있다. 이러한 실내 온도에 따라서 약물의 주입량이나 주입속도는 미세하게 차이가 발생될 수 있으나, 이러한 차이를 상쇄하여 정량 주입을 유지하는데 있어서 기존의 장치로는 한계가 존재할 수 밖에는 없다. 이들은 주로 플런저(130)에 가해지는 압력의 크기를 일정하게 유지하는 방법으로 장치를 운용할 뿐이기 때문이다.
본 발명의 약물의 정량 주입 시스템(100)은 주사기 또는 수액백을 이용한 정량 주입 시스템이며, 주사기 또는 수액백에 연결된 튜브(300)는 약물의 정량 주입 장치(500)에 거치되며, 상기 장치는 미리 정해진 주입량을 기준으로 주사기의 플런저(130)를 이동시키거나 수액백에 연결된 튜브(300)를 짜내는 방식으로 약물을 정량 주입하게 된다. 주사기의 일 구성인 실린더(110)와 플런저(130)는 서로 분리된 두개의 구성, 즉, 실린더 거치부(580)와 플런저 안착부(560)에서 각각 지지되며, 실린더 거치부(580)와 플런저 안착부(560)는 서로 가이드(570)에 의하여 연결되어 플런저 안착부(560)가 가이드(570)를 따라서 미리 정해진 압력에 의하여 평활이동하고, 이로써 플런저(130)를 가압하게 된다. 이 때, 실린더 거치부(580)는 고정된 상태이며, 이동하지 않는다.
본 발명에서는 플런저 안착부(560)의 이동을 가능하게 하는 수단으로서, 회전운동을 직선운동으로 전환하는 가압이동스크류(540)를 적용하였다. 가압이동스크류(540)는 플런저(130)를 가압하기 위하여 구동되는 스크류라는 의미에서 명명된 것이다.
가압이동스크류(540)는 실린더 거치부(580)와 플런저 안착부(560) 일측에 각각 마련되는 제1, 제2 가압이동스크류(540) 지지부(550) 사이에 지지 고정되며, 제1 가압이동스크류(540) 일측에 마련되는 모터(520)에 연결되어 모터(520)의 회전에 의하여 가압이동스크류(540)가 회전하면서 플런저 안착부(560)를 유동시킨다. 가압이동스크류(540)의 회전에 의하여 플런저 안착부(560)가 플런저(130)가 실린더(110) 내부에서 출수부(토출구, 니들 등) 방향으로 이동되도록 플런저(130)를 가압할 수 있으며, 이로써 약물이 주사기의 출수부(토출구, 니들 등)를 통해 정량 토출된다.
본 발명에서는 이러한 약물의 정량 토출에 의하여 환자의 체내에 약물을 더욱 정량적으로 주입하기 위하여, 상기 모터(520) 또는 제1 가압이동스크류 지지부(530)의 일측에 연결되거나, 제1 가압이동스크류 지지부(530)의 내부에 마련되어 가압이동스크류(540)의 회전을 제어하는 기어세트가 더 포함될 수 있다.
도 4에서 도시된 바와 같이, 기어세트의 기어는 주동기어(532)와 종동기어(533)로 구성될 수 있는데, 예를 들어 기어의 크기를 기준으로 주동기어(532)의 크기와 종동기어(533)의 크기가 1 : 50 또는 1 : 100 등으로 구성될 수 있다. 물론 크기 비율은 예시적인 것으로서, 위 크기 비율로 한정되는 것은 아니다. 이 때, 주동기어(532)가 한바퀴 돌 때, 종동기어(533)는 1/50바퀴 또는 1/100바퀴 회전하는데, 모터(520)가 주동기어(532)에, 가압이동스크류(540)가 종동기어(533)에 각각 연결되어, 주동기어(532) 및 상기 주동기어(532) 보다 더 정밀하게 회전수 제어가 가능한 종동기어(533)의 회전에 따라서 가압이동스크류(540)가 회전하며, 이로써 가압이동스크류(540)의 회전에 따른 플런저 안착부(560)의 이동을 더욱 정밀하게 제어할 수 있다. 그러므로 기어세트가 부착된 약물의 정량 주입 장치(500)는 기어세트가 부착되지 않은 것에 비하여 약물의 주입량을 더욱 정량화할 수 있다.
본 발명에서는 주사기에 의한 약물의 주입량, 주입속도, 압력의 크기, 공기의 함유량 등을 모니터링할 수 있는 모니터링부(200)가 더 포함되도록 함으로써, 약물의 주입량(또는 토출량)을 더욱 정량화할 수 있는데, 상기 모니터링부(200)는 일측이 상기 주사기의 니들 또는 실린더(110)의 약물 출수부에 연결될 수 있으며, 반대측은 튜브(300)에 연결되어 튜브(300)를 통해 환자에게 약물을 주입할 수 있게 된다. 즉, 모니터링부(200)는 주사기로부터 토출되는 약물의 다양한 물리량을 모니터링하고, 궁극적으로는 모니터링 결과를 이용하여 약물의 정량 주입 장치(500)를 제어할 수 있다. 예를 들어 약물의 정량 주입 장치(500) 중 모터(520)를 제어하여 그 회전수를 제한함으로써 가압이동스크류(540)의 회전 및 가압이동스크류(540)에 의하여 플런저 안착부(560)에 작용하는 압력을 조절할 수 있다. 이와 같은 약물의 정량 주입 장치(500)의 제어를 위하여 모니터링부(200)는 약물의 정량 주입 장치(500)에 탑재된 제어부와 통신하면서 제어부로 하여금 장치의 동작을 제어할 수 있게 된다. 즉, 모니터링부(200)에는 통신모듈이 장착되어 외부의 다양한 디바이스와 신호데이터를 주고받을 수 있다.
상기 모니터링부(200)는 상기 약물의 정량 주입 장치(500)에 탈착가능하게 연결될 수 있으며, 고정된 형태로 연결될 수도 있다.
상기 모니터링부(200)는 상기 약물의 정량 주입 장치(500)에 의하여 발생되는 플런저(130)에 대한 압력이나 약물의 토출압력을 측정하는 압력 측정부(220), 상기 약물 정량 주입 장치에 의하여 주입되는 약물의 주입량을 측정하는 주입량 측정부(230), 및 상기 약물 내에 공기가 포함되어 있는지 특정하기 위한 공기 측정부(210)를 포함할 수 있다.
상기 주입량은 주입속도의 측정과도 연관될 수 있다. 도시된 바와 같이, 약물이 통과하는 채널(inlet과 outlet으로 연결)의 경로의 양단에 전극이 형성되고, 양 전극을 연결하는 히터가 채널의 구간에 마련되도록 구성되는 모듈에 의하여 측정될 수 있다. 해당 구조는 포인트마다 액체에 열변화를 주고 온도를 측정하면 액체의 질량에 따라 열전이 속도가 변하기 때문에　각 포인트마다 온도를 측정하여 온도의 변화값을 질량으로 환산하고 질량 변화를 속도로 환산하여 약물주입량을　계산하는 방식이다. 이로써, 약물의 온도가 민감하게 변화하는 경우에도 주입량의 변화를 모니터링하여 이를 제어부에 의하여 약물의 정량 주입 장치(500)를 제어하게 되며, 따라서, 보다 정밀한 약물 정량 주입이 가능하게 된다. 여기서 주입량은 가압이동스크류(540)의 이동속도와도 연관된다. 즉, 가압이동스크류(540)의 이동속도에 비례하여 약물의 주입량 또는 주입속도는 증가하거나 감소한다.
압력 측정부(220)는 주입속도로부터 측정될 수 있다. 즉, 일정 주입속도를 갖는 유체가 가상의 면에 부딪친다고 가정할 때, 가상의 면에 대한 압력을 환산할 수 있다. 이로써, 약물에 의하여 작용하는 압력을 측정할 수 있다.
이상과 같이 본 발명을 바람직한 실시예를 기초로 상세히 설명하였으나, 위 실시예로부터 본 발명의 특허청구범위가 한정되는 것으로 해석되어서는 아니됨은 명백하다고 할 것이다.
100 : 약물의 정량 주입 시스템 110 : 실린더
130 : 플런저 200 : 모니터링부
210 : 공기 측정부 220 : 압력 측정부
230 : 주입량 측정부 240 : 연결부
300 : 튜브 500 : 약물의 정량 주입 장치
520 : 모터 530 : 제1가압이동스크류 지지부
531 : 주동기어축 532 : 주동기어
533 : 종동기어 540 : 가압이동스크류
550 : 제2가입이동스크류 지지부 560 : 플런저 안착부
570 : 가이드 580 : 실린더 거치부

Claims (9)

  1. 주사기의 실린더가 거치되는 실린더 거치부,
    상기 실린더 거치부와 독립적으로 구성되어 상기 주사기의 플런저 단부가 안착되도록 하는 플런저 안착부,
    상기 실린더 거치부의 일측과 플런저 안착부의 일측에 각각 마련되어 나사산이 구비되는 가압이동스크류가 연결되는 제1 및 제2 가압이동스크류 지지부,
    상기 제1 가압이동스크류 지지부의 일측에 연결되어 가압이동스크류를 회전시키는 모터,
    를 포함하는 약물의 정량 주입 장치, 그리고
    약물 주입량을 모니터링하며, 일측은 상기 주사기의 니들 또는 주사기 실린더의 약물 출수부에 연결되고, 반대측은 환자에게 약물이 공급되도록 하는 튜브에 연결되어 약물의 주입에 관련된 물리량을 모니터링하는 모니터링부,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물의 정량 주입 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터 또는 제1 가압이동스크류 지지부의 일측에 연결되거나, 제1 가압이동스크류 지지부 내부에 마련되는, 가압이동스크류의 회전을 제어하는 기어세트,
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약물의 정량 주입 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기어세트의 기어는 주동기어와 종동기어로 구성되어 종동기어의 직경이 주동기어의 직경보다 크고, 상기 가압이동스크류는 종동기어에 연결되어 종동기어의 회전수에 따라서 상하 또는 좌우 유동가능하도록 구성됨으로써 가압이동스크류 회전을 정밀하게 제어하는 것을 특징으로 하는 약물의 정량 주입 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링부는 상기 약물의 정량 주입 장치에 장착되는 것을 특징으로 하는 약물의 정량 주입 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 모니터링부는 상기 약물의 정량 주입 장치의 약물 주입 상황에 따라서 상기 약물의 정량 주입 장치에 마련된 모터의 회전을 제어하는 제어부와 연결되는 것을 특징으로 하는 약물의 정량 주입 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 모니터링부는
    상기 약물의 정량 주입 장치에 의하여 발생되는 플런저에 대한 압력 또는 약물의 토출압력을 측정하는 압력 측정부,
    상기 약물 정량 주입 장치에 의하여 주입되는 약물의 주입량을 측정하는 주입량 측정부, 그리고
    상기 약물 내에 공기가 포함되어 있는지 측정하기 위한 공기 측정부,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물의 정량 주입 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 모니터링부는 상기 약물의 정량 주입 장치에 탈착 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 약물의 정량 주입 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 실린더 거치부와 플런저 안착부는 가이드에 의하여 연결되며, 상기 플런저 안착부는 상기 스크류의 회전에 따라서 가이드를 매개로 가이드의 종축과 수평방향으로 유동되는 것을 특징으로 하는 약물의 정량 주입 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링부에는 통신모듈이 더 장착되어 상기 통신모듈을 통하여 외부의 디바이스와 데이터를 전송 및 수신할 수 있는 것을 특징으로 하는 약물의 정량 주입 시스템.
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