KR20230157285A - 무침 주사기 - Google Patents

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KR20230157285A
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Abstract

본 발명은 무침 주사기에 관한 것으로, 전원부; 상기 전원부에서 전류를 인가받는 코일; 내부에 약물이 배치되는 약물 챔버; 상기 약물 챔버와 연결되는 하우징; 상기 분리막과 인접하는 금속 물질; 상기 하우징 및 상기 약물 챔버를 구분하는 분리막; 및 상기 약물 챔버에 배치되고, 상기 약물을 분사하는 분사부;를 포함하고, 상기 코일은 상기 하우징의 외부 또는 상기 약물 챔버의 외부에 배치된다.

Description

무침 주사기{NEEDLE FREE INJECTOR}
본 발명은 무침 주사기에 관한 것이다.
약물 전달 시스템(Drug Delivery System)은 인체의 질병이나 상처의 치료를 위한 의약품의 사용 시, 기존 방식 에서 발생하던 부작용을 최소화하고 의약품에 의한 치료 효과를 극대화시켜 필요한 양의 약물을 효율적으로 체 내에 전달할 수 있도록 설계한 시스템이다.
약물 전달 시스템에서 가장 많이 사용되고 있는 주사 방식은 정확하고 효율적인 약물 투여가 가능하지만 주사 시의 통증으로 인한 주사 공포증, 재사용으로 인한 감염 위험성, 그리고 많은 양의 의료 폐기물이 발생하는 등의 문제점들을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 무침 주사기(Needle free injector)와 같은 약물 전달 방식이 개발되고 있다.
예를 들어, 무침 주사 기술의 하나인 액체 주사 기술은 액체 안에 레이저 또는 전기파를 통한 충격파를 가하여 액체를 열 팽창시키고, 이 때 발생하는 압력을 이용하여 고속의 액체 줄기를 발생시켜 피부에 액체를 주입하는 기술이다.
다만 이러한 액체 주사 기술은 구조가 복잡하고, 소형화가 어려운 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2019-0122397호, 2019.10.30.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 금속 물질을 이용하여, 구조가 간단하고, 소형화가 쉬운 무침 주사기를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전류를 인가하면, 코일에 솔레노이드 전자석을 형성하여, 금속 물질과의 인력 또는 척력을 통해 약물을 주입할 수 있고, 분리막의 탄성에 의해 주입 전의 형태로 복원할 수 있는 무침 주사기를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 전원부; 상기 전원부에서 전류를 인가받는 코일; 내부에 약물이 배치되는 약물 챔버; 상기 약물 챔버와 연결되는 하우징; 상기 분리막과 인접하는 금속 물질; 상기 하우징 및 상기 약물 챔버를 구분하는 분리막; 및 상기 약물 챔버에 배치되고, 상기 약물을 분사하는 분사부;를 포함하고, 상기 코일은 상기 하우징의 외부 또는 상기 약물 챔버의 외부에 배치되는 무침 주사기에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 목적은 전류를 인가하는 전원부; 상기 전원부에서 상기 전류를 인가받아 전자석을 형성하는 코일; 상기 코일과 인접하는 분리막; 및 상기 분리막 및 상기 코일 사이에 제공되고, 상기 분리막에 위치한 영구 자석;을 포함하고, 상기 전원부에 상기 전류가 인가되면, 상기 전자석을 형성하는 상기 코일과 상기 영구 자석 사이에 척력이 작용하여, 약물을 분사하는 무침 주사기에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 금속 물질을 이용하여, 구조가 간단하고, 소형화가 쉬운 무침 주사기를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전류를 인가하면, 코일에 솔레노이드 전자석을 형성하여, 금속 물질과의 인력 또는 척력을 통해 약물을 주입할 수 있고, 분리막의 탄성에 의해 주입 전의 형태로 복원할 수 있는 무침 주사기를 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 무침 주사기에 전류가 인가되지 않았을 때를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무침 주사기에 전류가 인가되어, 약물이 분사되는 것을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 무침 주사기에 전류가 인가되지 않았을 때를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무침 주사기에 전류가 인가되어, 약물이 분사되는 것을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 무침 주사기에 전류가 인가되지 않았을 때를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무침 주사기에 전류가 인가되어, 약물이 분사되는 것을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 무침 주사기에 전류가 인가되지 않았을 때를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무침 주사기에 전류가 인가되어, 약물이 분사되는 것을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1a, 도 1b, 도 2a, 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무침 주사기(10)는 전원부(100), 코일(200), 금속 물질(300), 및 분리막(400)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무침 주사기(10)는 하우징(500), 약물 챔버(600), 및 분사 노즐(700)을 포함한다.
전원부(100)는 전류를 인가한다. 전원부(100)는 (+)극 및 (-)극을 포함할 수 있다. 전원부(100)는 예를 들어 전지일 수 있다.
전류는 예를 들어, 펄스 전류일 수 있다. "펄스 전류"란 "펄스드 파워(Pulsed Power)" 일 수 있으며, 이는 에너지를 축적한 후 짧은 시간에 다량의 에너지를 방출하여, 순간 전력을 증가 시키는 기술일 수 있다. 이때, 방출되는 펄스의 폭은 수 밀리 초 단위에서 수 나노 초 단위일 수 있다. 바람직하게는 수 마이크로 초에서 수 나노 초 단위인 것이 좋다.
도시하지는 않았으나, 전원부(100)는, 전압과 전류를 공급하는 전원 공급부, 전원 공급부로부터 공급된 전기를 저장하는 전기 저장부, 전기 저장부로부터 저장된 전기 에너지를 펄스드 파워(Pulsed power)로 인가시켜주는 스위치;를 포함할 수 있다. 전원부(100)는 생성된 펄스(Pulse)의 형성(form)을 유지시켜주는 전기 회로를 더 포함할 수 있으며, 전기 회로는 펄스포밍 네트워크(Pulse forming network, PFN)일 수 있다.
전기 저장부는 바람직하게 커패시터 및 인덕터 중 선택되는 하나이 상일 수 있으며, 펄스 포밍 네트워크(pulse forming network, PFN)는 스퀘어 펄스(square pulse)의 폼(form)이 기생 인덕턴스(inductance)로 인해 무너지는 것을 방지하여, 펄스(Pulse)의 형성(form)을 유지시켜줄 수 있다.
도시하지는 않았으나, 스위치를 켜면, 전원부(100)에서 코일(200)로 전류가 인가될 수 있다. 스위치를 끄면, 전원부(100)에서 코일(200)로 인가되는 전류가 차단될 수 있다.
코일(200)은 전원부(100)에서 전류를 인가받아 전자석을 형성한다. 코일(200)은 전기 전도성이 좋은 선형 재료를 감은 것일 수 있다. 전원부(100)에서 전류가 인가되면, 코일(200)의 주위에는 자기장이 형성된다.
예를 들어, 코일(200)의 왼쪽 부분은 전원부(100)의 (+)극과 연결될 수 있고, 오른쪽 부분은 전원부(100)의 (-)극과 연결될 수 있다.
코일(200)은 하우징(500)의 외부 또는 약물 챔버(600)의 외부에 배치된다.
도 1a, 및 1b를 참조하면, 코일(200)은 약물 챔버(600)의 외부에 배치된다. 코일(200)은 분리막(400)의 하부에 배치된다.
도 2a, 및 도 2b를 참조하면, 코일(200)은 하우징(500)의 외부에 배치된다. 코일(200)은 분리막(400)의 상부에 배치된다.
다시 도 1a, 도 1b, 도 2a, 및 도 2b를 참조하면, 금속 물질(300)은 분리막(400) 및 코일(200) 사이에 제공된다. 금속 물질(300)은 분리막(400)에 위치한다. 금속 물질(300)은 영구 자석 및 도체 중 선택되는 하나 이상일 수 있다.
코일(200)에 전류가 인가되면, 솔레노이드 전자석이 형성되고, 코일(200) 및 금속 물질(300) 사이에 인력 또는 척력이 발생할 수 있다. 이에 따라, 분리막(400) 및 금속 물질(300)이 하우징(400)에서 약물 챔버(500) 방향으로 이동할 수 있고, 이에 따라 약물(800)이 분사부(700)로 분사될 수 있다.
금속 물질(300)이 영구 자석일 때, 코일(200)에 전류가 인가되면, 솔레노이드 전자석이 형성되고, 로렌츠 힘에 의해 코일(200) 및 영구 자석 사이에 척력이 발생할 수 있다. 이에 따라, 분리막(400) 및 영구 자석이 하우징(400)에서 약물 챔버(500) 방향으로 이동할 수 있고, 이에 따라 약물(800)이 분사부(700)로 분사될 수 있다.
분리막(400)은 코일(200)과 근접하여 위치한다. 분리막(400)은 하우징(500) 및 약물 챔버(600) 사이에 제공된다. 예를 들어, 하우징(500)이 약물 챔버(600)와 일체일 때, 분리막(400)은 하우징(500) 및 약물 챔버(600)를 구분할 수 있다.
분리막(400)은 코일(200)과 금속 물질(300)의 척력에 의해 변질 또는 파손되지 않는다. 분리막(400)은 코일(200)과 금속 물질(300)의 척력에 의해 움직일 수 있다.
분리막(400)은 탄성을 갖는다. 분리막(400)은 코일(200)과 금속 물질(300)의 척력에 의해 하우징(500)에서 약물 챔버(600) 방향으로 움직여, 약물 챔버(600)의 내부에 압력을 가할 수 있다.
분리막(400)은 예를 들어, 인체에 무해한 천연 고무 또는 합성 고무 등으로 제작된 것일 수 있다.
하우징(500)은 밀폐된 수용 공간을 갖는다. 전원부(100)에서 전원이 인가되지 않을 때, 하우징(500)의 내부에는 금속 물질(300)이 배치될 수 있다.
하우징(500)은 예를 들어, 개략적으로 원통형일 수 있다. 하우징(500)의 하단은 약물 챔버(600)와 연결될 수 있다. 하우징(500)의 하단에는 분리막(400)이 배치될 수 있다.
약물 챔버(600)은 밀폐된 수용 공간을 갖는다. 약물 챔버(600)의 내부에는 약물(800)이 배치된다. 약물 챔버(600)은 예를 들어, 개략적으로 원통형일 수 있다. 약물 챔버(600)의 상단에는 분리막(400)이 배치될 수 있다. 약물 챔버(600)의 하단은 분사 노즐(700)과 연결될 수 있다. 약물 챔버(600)의 일측은 약물 공급부와 연결될 수 있다.
약물 챔버(600)에 수용되는 약물(800)은 예를 들어, 1회 주입할 양인 것일 수 있다. 전류를 인가하여, 분사 노즐(700)을 통해 약물 챔버(600)에 수용되는 약물(800)이 모두 주입되면, 약물 챔버(600)는 약물 공급부에서 다음 1회 주입할 양을 다시 공급받을 수 있다. 다만 이에 한정하는 것은 아니고, 약물 챔버(600)에 수용되는 약물(800)은 2회 이상 주입할 양인 것일 수도 있다.
하우징(500)의 내부의 압력이 증가하면, 약물 챔버(600)의 내부에 압력이 가해진다. 즉, 약물 챔버(600) 내부의 압력이 증가할 수 있다. 이에 따라 약물(800)에 압력이 가해질 수 있다. 이에 따라 약물(800)은 분사 노즐(700)로 분사되어 사용자에게 주입될 수 있다. 이에 대해서는 보다 구체적으로 후술한다.
분사 노즐(700)은 약물 챔버(600)에 배치된다. 예를 들어, 분사 노즐(700)은 약물 챔버(600)의 하단에 홀 형태로 정의될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 분사 노즐(700)은 약물을 분사할 수 있다면, 약물 챔버(600)에 연결되어, 약물 챔버(600)의 상단에서 하단 방향으로 돌출된 것일 수도 있다. 분사 노즐(700)은 약물(800)을 분사한다. 분사 노즐(700)은 하우징(500)에서 약물 챔버(600) 방향으로 약물(800)을 분사할 수 있다.
분사 노즐(700)의 직경은 50 마이크로미터 내지 1000 마이크로미터일 수 있다. 분사 노즐(700)의 직경이 50 마이크로미터 미만일 경우, 분사되는 약물(800)의 양이 적고 약물(800)이 약물(800)을 주입받는 사용자의 체내에 충분한 깊이로 주입되지 않을 수 있다. 분사 노즐(700)의 직경이 1000 마이크로미터 초과인 경우, 분사되는 마이크로젯의 직경이 커져서 피부의 표면에서 튕겨져 나오는 약물(800)의 양이 증가하고 약물(800)의 낭비가 심해질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무침 주사기(10)는 전원부(100)에 전류가 인가되면, 전자석을 형성하는 코일(200)과 금속 물질(300) 사이에 척력이 작용하여, 약물(800)을 분사한다. 이에 대해서는 보다 구체적으로 후술한다.
도시하지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 무침 주사기(10)는 약물 공급부를 더 포함할 수 있다. 약물 공급부는 약물 저장부(500)에서 약물(800)을 제공받아 약물 챔버(600)에 약물(800)을 제공한다. 약물 공급부는 예를 들어, 약물 챔버(600)의 측면과 연결될 수 있다.
도시하지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 무침 주사기(10)는 약물 저장부 및 체크 밸브를 더 포함할 수 있다.
약물 저장부는 약물 챔버(600)에 제공되는 약물(800)을 저장할 수 있다. 약물 저장부는 약물 공급부와 연결될 수 있다.
체크 밸브는 약물(800)이 약물 공급부에서 약물 챔버(600) 방향으로만 전달될 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 체크 밸브는 약물(800)이 약물 챔버(600)에서 약물 공급부 방향으로 전달되는 것을 방지한다. 체크 밸브는 예를 들어, 약물 공급부의 내부에 배치될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 무침 주사기에서 약물을 주사하는 방법에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.
도 1a, 및 도 1b를 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이, 코일(200)은 약물 챔버(500)의 외부에 배치될 수 있다. 전원부(100)에서 전류가 인가되면, 코일(200)의 주위에는 자기장이 형성된다. 코일(200)은 전원부(100)에서 전류를 인가받아 솔레노이드 전자석을 형성한다.
솔레노이드 전자석이 형성되면, 분리막(400)과 근접한 코일(200)의 일단(220)과 금속 물질(300) 사이에 인력이 발생한다. 이에 따라, 금속 물질(300)과 금속 물질(300)과 인접한 분리막(400)이 하우징(500)에서 약물 챔버(600) 방향으로 이동한다. 약물 챔버(600) 내부에 수용된 약물(800)은 압력을 받아, 분사 노즐(700)로 분사된다.
전원부(100)에서 전류가 차단되면, 분리막(400)의 탄성에 의해, 금속 물질(300) 및 분리막(400)은 전류가 인가되기 전의 위치로 복원된다. 금속 물질(300) 및 분리막(400)이 원래 위치로 복원되면, 약물 공급부에서 약물 챔버(600)로 약물(800)이 공급될 수 있다.
도 2a, 및 도 2b를 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이, 코일(200)은 하우징(400)의 외부에 배치될 수 있다. 전원부(100)에서 전류가 인가되면, 코일(200)의 주위에는 자기장이 형성된다. 코일(200)은 전원부(100)에서 전류를 인가받아 솔레노이드 전자석을 형성한다.
솔레노이드 전자석이 형성되면, 분리막(400)과 근접한 코일(200)의 일단(210)과 금속 물질(300) 사이에 척력이 발생한다. 이에 따라, 금속 물질(300)과 금속 물질(300)과 인접한 분리막(400)이 하우징(500)에서 약물 챔버(600) 방향으로 이동한다. 약물 챔버(600) 내부에 수용된 약물(800)은 압력을 받아, 분사 노즐(700)로 분사된다.
전원부(100)에서 전류가 차단되면, 분리막(400)의 탄성에 의해, 금속 물질(300) 및 분리막(400)은 전류가 인가되기 전의 위치로 복원된다. 금속 물질(300) 및 분리막(400)이 원래 위치로 복원되면, 약물 공급부에서 약물 챔버(600)로 약물(800)이 공급될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무침 주사기(10)는 금속 물질을 이용하여, 구조가 간단하고, 소형화가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무침 주사기(10)는 금속 물질을 이용하여, 대형 장치 구조, 고가의 시설비를 요구하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무침 주사기(10)는 고전압인 펄스드 파워(Pulsed Power)에 의해 전류를 인가하면, 순간적으로 코일에 솔레노이드 전자석을 형성하여, 금속 물질과의 인력 또는 척력을 통해 용이하게 약물을 주입할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무침 주사기(10)는 분리막의 탄성에 의해 별도의 설비 또는 외력을 가하지 않아도, 주입 전의 형태로 복원될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 무침 주사기
100: 전원부
200: 코일
300: 금속 물질
400: 분리막
500: 하우징
600: 약물 챔버
700: 분사 노즐
800: 약물

Claims (6)

  1. 코일;
    내부에 약물이 배치되는 챔버;
    상기 챔버와 연결되는 하우징;
    상기 하우징 및 상기 챔버를 구분하며, 탄성을 갖는 분리막; 및
    상기 코일에 형성되는 자성에 의해 상기 분리막을 향해 이동되어 상기 약물의 배출을 유도하는 금속 물질을 포함하는, 무침 주사기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분리막은 상기 코일에 형성된 자성이 형성 해제되면 탄성 복원에 의해 상기 금속 물질이 상기 코일에 자성이 형성되기 전의 위치로 되돌아오는, 무침 주사기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 물질은 영구 자석 또는 도체인, 무침 주사기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 챔버로 제공되는 약물이 저장되는 저장부;
    상기 저장부에 저장된 상기 약물을 상기 챔버로 공급하는 공급부; 및
    상기 공급부에 마련되어, 상기 공급부로부터 상기 챔버로 공급된 약물을 상기 챔버로만 전달시키는 체크 밸브를 포함하는, 무침 주사기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 챔버에는 상기 분리막의 가압에 의해 상기 약물이 배출되는 홀이 형성되는, 무침 주사기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 홀은 상기 챔버의 하단부에 형성되는, 무침 주사기.
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