KR20240010059A

KR20240010059A - 무바늘 주사기

Info

Publication number: KR20240010059A
Application number: KR1020240001825A
Authority: KR
Inventors: 이성헌; 김성현; 박종민; 고다인
Original assignee: 바즈바이오메딕 주식회사
Priority date: 2020-03-06
Filing date: 2024-01-05
Publication date: 2024-01-23
Also published as: KR20210112986A; WO2021177754A1; KR102165137B1; KR20230119080A; KR102623210B1; KR102568480B1

Abstract

본 발명에 따른 무바늘 주사기는, 운동 자성체와 고정 자석을 구비하고, 피스톤의 전진 이동시 고정 자석의 자기장 방향과 반대방향으로 자기장을 발생시켜 고정 자석의 자기장을 상쇄시켜 운동 자성체와 고정 자석을 분리하고, 피스톤의 후진 이동시 고정 자석의 자기장을 이용하여 운동 자성체를 끌어당기도록 구성됨으로써, 약물을 가압하여 주사하는 피스톤을 반복적으로 전,후진 왕복운동시킬 수 있도록 구성됨으로써, 소정의 약물을 고속으로 반복해서 주입할 수 있다. 또한, 본 발명은, 제1코일에 전류가 인가되는 시간을 조절하여, 별도의 반동 상쇄 구조를 추가할 필요 없이 반동을 최소화시킴으로써, 구조가 간단하면서도 사용 편의성을 향상시킬 수 있다.

Description

무바늘 주사기{Needleless syringe}

본 발명은 무바늘 주사기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주사바늘이 없으면서도 약물을 고속으로 반복하여 주사할 수 있는 무바늘 주사기에 관한 것이다.

일반적으로 주사기는 약액을 생물체의 조직 속에 주사하는 기구이다. 주사기는 체내에 꽂는 바늘(Needle)과, 약액이 수용되는 주사통과, 주사통의 내부에서 왕복운동하며 상기 바늘로 약액을 밀어 넣는 피스톤으로 구성된다. 바늘에는 구멍이 뚫려 있어서 주사할 때 약물이 주입되도록 한다.

최근에는 주사기의 바늘에 대한 공포심을 해소하고, 바늘로 인한 감염을 예방하기 위하여, 바늘이 없는 주사기에 대한 연구 개발이 활발해지고 있다.

그러나 기존의 무바늘 주사기는 소정량의 약물을 피부의 한 곳에만 한번에 주입하도록 구성되기 때문에 피부 조직의 손상 등이 발생할 수 있다.

또한, 1회 주입 후 재장전 등의 불편함이 따르기 때문에, 피부 미용 등의 분야에서 넓은 면적의 피부에 고르게 복수회 약물을 주입하는 데 사용할 수 없는 한계가 있다.

한국등록특허 제10-1945554

본 발명의 목적은, 소량의 약물을 고속으로 반복해서 주입하여 보다 넓은 면적의 피부에 고르게 주사할 수 있는 무바늘 주사기를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 무바늘 주사기는, 중공형상으로 형성된 바디와; 상기 바디의 외주면에 감긴 솔레노이드 코일과; 상기 바디의 개구된 전면에 연통되게 결합되고, 약물이 수용되는 약물 수용부와, 상기 약물 수용부에 수용된 약물을 전방으로 토출하는 노즐부가 형성된 실린더와; 상기 바디의 내부에 길이방향으로 길게 삽입되고, 상기 솔레노이드 코일에 전류 인가시 발생되는 자기력에 의해 전,후진 왕복운동하는 운동 자성체와; 상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 후방에 삽입되어 고정된 고정 자석과; 상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 전방에 삽입되고, 상기 운동 자성체의 전진 이동시 상기 운동 자성체가 가하는 충격력에 의해 전진 이동하여 상기 약물 수용부 내의 약물을 상기 노즐부로 가압하는 피스톤과; 상기 노즐부와 상기 약물 수용부 사이의 연통홀을 개폐하도록 구비되어, 상기 피스톤의 전진 이동시 상기 약물 수용부로부터 약물에 의해 가해지는 유압에 의해 밀려나서 상기 연통홀을 개방하고, 상기 유압의 해제시 탄성 복원되어 상기 연통홀을 차폐하는 노즐부 개폐밸브와; 상기 솔레노이드 코일에 미리 설정된 주기로 전류의 공급과 차단을 반복하여, 상기 피스톤의 전진 이동과 후진 이동을 반복시키는 전후진 구동수단을 포함하고, 상기 솔레노이드 코일은, 상기 바디의 외주면 전방에 감기고, 상기 피스톤의 전진 이동시 전류가 인가되어 상기 운동 자성체가 전진 이동하는 전진 방향으로 자기력을 발생시키는 제1코일과; 상기 바디의 외주면에서 상기 제1코일보다 후방에 감기고, 상기 피스톤의 전진 이동시 전류가 인가되어 상기 고정 자석의 자기장 방향과 반대방향으로 자기장을 발생시켜 상기 고정 자석의 자기장을 상쇄시키고, 상기 피스톤의 후진 이동시 전류가 차단되어 상기 고정 자석의 자기장을 회복시키는 제2코일을 포함하고, 상기 전후진 구동수단은, 상기 피스톤의 전진 이동시 상기 제1코일과 상기 제2코일에 각각 전류를 인가하여 상기 운동 자성체를 전진 이동시키고, 상기 피스톤의 후진 이동시 상기 제1코일과 상기 제2코일에 각각 전류를 차단하여 상기 운동 자성체를 상기 고정 자석의 자기장에 의해 후진 이동시키는 것을 반복하는 전류 공급부와; 상기 피스톤과 상기 실린더 사이에 설치되어, 상기 운동 자성체의 후진 이동시 상기 피스톤에 후진하는 방향으로 탄성력을 부여하는 탄성부재를 포함한다.

상기 전류 공급부는, 상기 제1코일에 미리 설정된 제1설정시간동안 전류를 인가한 후 전류를 차단하고, 상기 운동 자성체의 질량은 100g 이하이고, 상기 제1설정시간은 180ms 이하로 설정된다.

상기 전류 공급부는, 상기 제2코일에 전류를 인가한 후 미리 설정된 제2설정시간이 경과하면 상기 제1코일에 전류를 인가하고, 상기 피스톤의 후진 이동시 상기 제1코일에 전류를 차단한 후 미리 설정된 제3설정시간이 경과하면 상기 제2코일에 전류를 차단한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 무바늘 주사기는, 중공형상으로 형성된 바디와; 상기 바디의 외주면에 감긴 솔레노이드 코일과; 상기 바디의 개구된 전면에 연통되게 결합되고, 약물이 수용되는 약물 수용부와, 상기 약물 수용부에 수용된 약물을 전방으로 토출하는 노즐부가 형성된 실린더와; 상기 바디의 내부에 길이방향으로 길게 삽입되고, 상기 솔레노이드 코일에 전류 인가시 발생되는 자기력에 의해 전,후진 왕복운동하는 운동 자성체와; 상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 후방에 삽입되고, 상기 솔레노이드 코일에 전류 인가시 발생되는 자기력에 의해 자성을 띠는 고정된 고정 자성체와; 상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 전방에 삽입되고, 상기 운동 자성체의 전진 이동시 상기 운동 자성체가 가하는 충격력에 의해 전진 이동하여 상기 약물 수용부 내의 약물을 상기 노즐부로 가압하는 피스톤과; 상기 노즐부와 상기 약물 수용부 사이의 연통홀을 개폐하도록 구비되어, 상기 피스톤의 전진 이동시 상기 약물 수용부로부터 약물에 의해 가해지는 유압에 의해 밀려나서 상기 연통홀을 개방하고, 상기 유압의 해제시 탄성 복원되어 상기 연통홀을 차폐하는 노즐부 개폐밸브와; 상기 솔레노이드 코일에 미리 설정된 주기로 전류의 공급과 차단을 반복하여, 상기 피스톤의 전진 이동과 후진 이동을 반복시키는 전후진 구동수단을 포함하고, 상기 솔레노이드 코일은, 상기 바디의 외주면 전방에 감기고, 상기 피스톤의 전진 이동시 전류가 인가되어, 상기 운동 자성체가 전진 이동하는 방향으로 자기력을 발생시키는 제1코일과, 상기 바디의 외주면에서 상기 제1코일보다 후방에 감기고, 상기 피스톤의 후진 이동시 전류가 인가되어 자기력을 발생시켜 상기 고정 자성체를 자석화시키는 제2코일을 포함하고, 상기 전후진 구동수단은, 상기 피스톤의 전진 이동시 상기 제1코일에 전류를 공급하여 상기 운동 자성체를 전진 이동시키고 상기 제2코일에는 전류를 차단하고, 상기 피스톤의 후진 이동시 상기 제1코일에 전류를 차단하고 상기 제2코일에 전류를 공급하여 상기 운동 자성체를 상기 고정 자성체의 자기장에 의해 후진 이동시키는 것을 반복하는 전류 공급부와; 상기 피스톤과 상기 실린더 사이에 설치되어, 상기 운동 자성체의 후진 이동시 상기 피스톤에 후진하는 방향으로 탄성력을 부여하는 탄성부재를 포함하고, 상기 전류 공급부는, 상기 제1코일에 미리 설정된 제1설정시간동안 전류를 인가한 후 전류를 차단하고, 상기 운동 자성체의 질량은 100g 이하이고, 상기 제1설정시간은 80ms 이하로 설정된다.

상기 바디의 외측에서 상기 솔레노이드 코일의 외측을 둘러싸도록 구비되어, 상기 솔레노이드 코일에서 발생하는 열을 냉각 유체를 통해 흡수하여 냉각시키는 냉각 챔버를 더 포함한다.

상기 피스톤의 외주면에서 반경방향으로 돌출 형성된 플랜지부와, 상기 피스톤과 상기 실린더 사이에 구비되어, 상기 피스톤의 전진 이동시 상기 플랜지부가 걸림되어 상기 피스톤의 전진 이동 거리를 제한하는 블로커를 더 포함하고, 상기 블로커는, 상기 실린더의 내주면에 고정 설치되고, 내주면에 암 나사산이 형성된 링 형상의 고정 블로커와, 상기 고정 블로커의 내주면에 나사 결합되고 상기 플랜지부가 걸림되게 형성되고, 상기 고정 블로커에 나사결합되는 결합 길이가 조절 가능한 길이 조절 블로커를 포함한다.

상기 약물 수용부는, 전방으로 갈수록 단면적이 감소하는 축소부와, 상기 축소부에서 연장되어 단면적이 다시 증가하는 확대부를 포함하는 발산 노즐 형상으로 형성되고, 상기 축소부에는 상기 피스톤의 후진 이동시 발생하는 압력차에 의해 외부로부터 약물을 공급받는 약물 공급홀이 형성된다.

상기 노즐부 개폐밸브는, 상기 연통홀에 설치된 볼과, 상기 노즐부에 설치되어 상기 볼을 지지하는 탄성부재를 포함한다.

상기 전류 공급부는, 상기 제1코일에 연결되어, 외부 전력 공급원으로부터 공급되는 전류를 저장하고, 상기 피스톤의 전진 이동시 저장된 전류를 상기 제1코일에 공급하고, 상기 피스톤의 후진 이동시 상기 제1코일에 전원 공급을 차단하는 축전기와, 상기 제2코일에 연결되어, 상기 피스톤의 전진 이동시 상기 외부 전력 공급원으로부터 공급되는 전류를 상기 제2코일에 공급하는 DC 전원 공급부를 포함한다.

상기 실린더의 내부에 구비되어 상기 피스톤의 단부를 가리도록 형성되고, 상기 피스톤의 전,후진 이동시 신축가능하도록 신축 가능한 소재로 형성된 피스톤 커버를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 무바늘 주사기는, 중공형상으로 형성된 바디와; 상기 바디의 외주면에 감긴 솔레노이드 코일과; 상기 바디의 개구된 전면에 연통되게 결합되고, 약물이 수용되는 약물 수용부와, 상기 약물 수용부에 수용된 약물을 전방으로 토출하는 노즐부가 형성된 실린더와; 상기 바디의 내부에 길이방향으로 길게 삽입되고, 상기 솔레노이드 코일에 전류 인가시 발생되는 자기력에 의해 전,후진 왕복운동하는 운동 자성체와; 상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 후방에 삽입되어 고정된 고정 자석과; 상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 전방에 삽입되고, 상기 운동 자성체의 전진 이동시 상기 운동 자성체가 가하는 충격력에 의해 전진 이동하여 상기 약물 수용부 내의 약물을 상기 노즐부로 가압하는 피스톤과; 상기 노즐부와 상기 약물 수용부 사이의 연통홀을 개폐하도록 구비되어, 상기 피스톤의 전진 이동시 상기 약물 수용부로부터 약물에 의해 가해지는 유압에 의해 밀려나서 상기 연통홀을 개방하고, 상기 유압의 해제시 탄성 복원되어 상기 연통홀을 차폐하는 노즐부 개폐밸브와; 상기 솔레노이드 코일에 미리 설정된 주기로 전류의 공급과 차단을 반복하여, 상기 피스톤의 전진 이동과 후진 이동을 반복시키는 전후진 구동수단을 포함하고, 상기 솔레노이드 코일은, 상기 바디의 외주면 전방에 감기고, 상기 피스톤의 전진 이동시 전류가 인가되어 상기 운동 자성체가 전진 이동하는 전진 방향으로 자기력을 발생시키는 제1코일과; 상기 바디의 외주면에서 상기 제1코일보다 후방에 감기고, 상기 피스톤의 전진 이동시 전류가 인가되어 상기 고정 자석의 자기장 방향과 반대방향으로 자기장을 발생시켜 상기 고정 자석의 자기장을 상쇄시키고, 상기 피스톤의 후진 이동시 전류가 차단되어 상기 고정 자석의 자기장을 회복시키는 제2코일을 포함하고, 상기 전후진 구동수단은, 상기 피스톤의 전진 이동시 상기 제1코일과 상기 제2코일에 각각 전류를 인가하여 상기 운동 자성체를 전진 이동시키고, 상기 피스톤의 후진 이동시 상기 제1코일과 상기 제2코일에 각각 전류를 차단하여 상기 운동 자성체를 상기 고정 자석의 자기장에 의해 후진 이동시키는 것을 반복하는 전류 공급부와; 상기 피스톤과 상기 실린더 사이에 설치되어, 상기 운동 자성체의 후진 이동시 상기 피스톤에 후진하는 방향으로 탄성력을 부여하는 탄성부재와; 상기 실린더의 내부에 구비되어 상기 피스톤의 단부를 가리도록 형성되고, 상기 피스톤의 전,후진 이동시 신축가능하도록 신축 가능한 소재로 형성된 피스톤 커버를 포함하고, 상기 전류 공급부는, 상기 제1코일에 미리 설정된 제1설정시간동안 전류를 인가한 후 전류를 차단하고, 상기 운동 자성체의 질량은 100g 이하이고, 상기 제1설정시간은 180ms 이하로 설정되고, 상기 전류 공급부는, 상기 제2코일에 전류를 인가한 후 미리 설정된 제2설정시간이 경과하면 상기 제1코일에 전류를 인가하고, 상기 피스톤의 후진 이동시 상기 제1코일에 전류를 차단한 후 미리 설정된 제3설정시간이 경과하면 상기 제2코일에 전류를 차단한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 무바늘 주사기는, 중공형상으로 형성된 바디와; 상기 바디의 외주면에 감긴 솔레노이드 코일과; 상기 바디의 개구된 전면에 연통되게 결합되고, 약물이 수용되는 약물 수용부와, 상기 약물 수용부에 수용된 약물을 전방으로 토출하는 노즐부가 형성된 실린더와; 상기 바디의 내부에 길이방향으로 길게 삽입되고, 상기 솔레노이드 코일에 전류 인가시 발생되는 제1자기력에 의해 전진 이동하는 운동 자성체와; 상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 후방에 삽입되어, 상기 솔레노이드 코일에 전류 차단시 상기 운동 자성체를 당겨 후진 이동시키도록 제2자기력을 갖는 고정 자석과; 상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 전방에 삽입되고, 상기 운동 자성체의 전진 이동시 상기 운동 자성체가 가하는 충격력에 의해 전진 이동하여 상기 약물 수용부 내의 약물을 상기 노즐부로 가압하는 피스톤과; 상기 노즐부와 상기 약물 수용부 사이의 연통홀을 개폐하도록 구비되어, 상기 피스톤의 전진 이동시 상기 약물 수용부로부터 약물에 의해 가해지는 유압에 의해 밀려나서 상기 연통홀을 개방하고, 상기 유압의 해제시 탄성 복원되어 상기 연통홀을 차폐하는 노즐부 개폐밸브와; 상기 솔레노이드 코일에 미리 설정된 주기로 전류의 공급과 차단을 반복하여, 상기 피스톤의 전진 이동과 후진 이동을 반복시키는 전후진 구동수단을 포함하고, 상기 전후진 구동수단은, 상기 피스톤의 전진 이동시 상기 솔레노이드 코일에 전류를 공급하여 상기 제2자기력보다 큰 상기 제1자기력을 발생시키고, 상기 피스톤의 후진 이동시 상기 솔레노이드 코일에 전류를 차단하는 것을 반복하는 전류 공급부와; 상기 피스톤과 상기 실린더 사이에 설치되어, 상기 운동 자성체의 후진 이동시 상기 피스톤에 후진하는 방향으로 탄성력을 부여하는 탄성부재를 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 무바늘 주사기는, 중공형상으로 형성된 바디와; 상기 바디의 외주면에 감긴 솔레노이드 코일과; 상기 바디의 개구된 전면에 연통되게 결합되고, 약물이 수용되는 약물 수용부와, 상기 약물 수용부에 수용된 약물을 전방으로 토출하는 노즐부가 형성된 실린더와; 상기 바디의 내부에 길이방향으로 길게 삽입되고, 상기 솔레노이드 코일에 미리 설정된 제1방향의 전류 인가시 발생되는 제1자기력에 의해 전진 이동하는 운동 자성체와; 상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 후방에 삽입되어, 상기 운동 자성체를 당겨 후진 이동시키도록 제2자기력을 갖는 고정 자석과; 상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 전방에 삽입되고, 상기 운동 자성체의 전진 이동시 상기 운동 자성체가 가하는 충격력에 의해 전진 이동하여 상기 약물 수용부 내의 약물을 상기 노즐부로 가압하는 피스톤과; 상기 노즐부와 상기 약물 수용부 사이의 연통홀을 개폐하도록 구비되어, 상기 피스톤의 전진 이동시 상기 약물 수용부로부터 약물에 의해 가해지는 유압에 의해 밀려나서 상기 연통홀을 개방하고, 상기 유압의 해제시 탄성 복원되어 상기 연통홀을 차폐하는 노즐부 개폐밸브와; 상기 솔레노이드 코일에 미리 설정된 주기로 전류의 공급과 차단을 반복하여, 상기 피스톤의 전진 이동과 후진 이동을 반복시키는 전후진 구동수단을 포함하고, 상기 전후진 구동수단은, 상기 피스톤의 전진 이동시 상기 솔레노이드 코일에 상기 제1방향의 전류를 공급하여 상기 제2자기력보다 큰 상기 제1자기력을 발생시키고, 상기 피스톤의 후진 이동시 상기 솔레노이드 코일에 상기 제1방향과 반대방향의 제2방향의 전류를 공급하는 것을 반복하는 전류 공급부와; 상기 피스톤과 상기 실린더 사이에 설치되어, 상기 운동 자성체의 후진 이동시 상기 피스톤에 후진하는 방향으로 탄성력을 부여하는 탄성부재를 포함한다.

본 발명에 따른 무바늘 주사기는, 운동 자성체와 고정 자석을 구비하고, 피스톤의 전진 이동시 고정 자석의 자기장 방향과 반대방향으로 자기장을 발생시켜 고정 자석의 자기장을 상쇄시켜 운동 자성체와 고정 자석을 분리하고, 피스톤의 후진 이동시 고정 자석의 자기장을 이용하여 운동 자성체를 끌어당기도록 구성됨으로써, 약물을 가압하여 주사하는 피스톤을 반복적으로 전,후진 왕복운동시킬 수 있도록 구성됨으로써, 소정의 약물을 고속으로 반복해서 주입할 수 있다.

또한, 본 발명은, 제1코일에 전류가 인가되는 시간을 조절하여, 별도의 반동 상쇄 구조를 추가할 필요 없이 반동을 최소화시킴으로써, 구조가 간단하면서도 사용 편의성을 향상시킬 수 있다.

또한, 운동 자성체가 피스톤에 충돌하여 피스톤을 전진 이동시킴으로써, 보다 적은 에너지를 이용하여 보다 고속으로 약물을 주사할 수 있는 이점이 있다.

또한, 피부 미용 등의 분야에서 얼굴 등과 같은 보다 광범위한 피부에 한 번 시술시 1회가 아닌 복수회 주사가 가능한 이점이 있다.

또한, 사용자가 별도로 장전할 필요가 없이 소량의 약물을 고속으로 자동 반복 주사할 수 있는 이점이 있다.

또한, 솔레노이드 코일에 가해지는 전압과 길이 조절 블로커의 결합 길이를 변화시켜, 1회 약물 주입량을 조절할 수 있다.

또한, 솔레노이드 코일 주변에 냉각 챔버를 구비함으로써, 솔레노이드 코일에서 발생된 열에 의해 자기력이 약해지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 실린더와 피스톤 사이에 피스톤 커버가 구비됨으로써, 약물이 피스톤의 단부에 묻는 것이 방지되어 사용자가 피스톤의 단부를 닦아낼 필요가 없는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 무바늘 주사기를 나타낸 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 무바늘 주사기의 피스톤의 전진 이동 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 무바늘 주사기의 피스톤의 후진 이동 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 무바늘 주사기의 노즐 개폐 밸브를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 무바늘 주사기의 제1코일과 제2코일에 각각 가해지는 전류 공급 파형을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 무바늘 주사기에서 제1코일에 전류가 인가되는 시간에 따른 다른 반동 힘(Force)을 비교 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 무바늘 주사기에서 제1코일에 전류가 인가되는 시간에 따른 반동 거리(Displacement)를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 무바늘 주사기를 나타낸 종단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 무바늘 주사기의 제1코일과 제2코일에 각각 가해지는 전류 공급 파형을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 무바늘 주사기에서 제1코일에 전류가 인가되는 시간에 따른 반동 거리(Displacement)를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 무바늘 주사기에 냉각 챔버가 구비된 구성을 나타낸 종단면도이다.
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 무바늘 주사기에 피스톤 커버가 구비된 구성을 나타낸 종단면도이다.
도 13은 본 발명의 제5실시예에 따른 무바늘 주사기의 피스톤의 전진 이동 상태를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 제5실시예에 따른 무바늘 주사기의 피스톤의 후진 이동 상태를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 제5실시예에 따른 무바늘 주사기의 솔레노이드 코일에 가해지는 전류 공급 파형의 다른 예를 나타낸 그래프이다.
도 16은 본 발명의 제6실시예에 따른 무바늘 주사기의 솔레노이드 코일에 가해지는 전류 공급 파형의 다른 예를 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 무바늘 주사기를 나타낸 종단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 무바늘 주사기(100)는, 바디(10), 실린더(20), 솔레노이드 코일(30), 운동 자성체(90), 고정 자석(92), 피스톤(40), 노즐부 개폐밸브(50), 전후진 구동수단(60), 블로커(70) 및 탄성부재(80)를 포함한다.

상기 무바늘 주사기(100)는, 상기 솔레노이드 코일(30)에 의해 발생된 자기력에 의해 상기 운동 자성체(90)가 전진 이동시, 상기 운동 자성체(90)가 상기 피스톤(40)에 충돌하여 상기 피스톤(40)을 전진 이동시키는 임팩트 방식 주사기이다.

상기 바디(10)는, 중공형상으로 형성되고, 길이방향으로 길게 형성된다. 상기 바디(10)의 전면의 개구되게 형성된다.

상기 실린더(20)는, 상기 바디(10)의 전방에 나사 결합된다. 상기 실린더(20)는 상기 바디(10)의 개구된 전면에 연통되게 결합된다.

상기 실린더(20)는 중공형으로 형성되며, 실린더 메인홀(21), 약물 수용부(22) 및 노즐부(23)가 연통되게 형성된다.

상기 실린더 메인홀(21)은, 상기 실린더(20)의 내측 후방에 형성되고, 적어도 일부분에 상기 바디(10)의 전단이 삽입되어 나사결합되도록 나사산이 형성된다.

상기 약물 수용부(22)는, 상기 바디 결합홀(21)보다 단면적이 축소되게 형성된다. 상기 약물 수용부(22)는, 상기 피스톤(40)이 밀착되어 이동하는 통로이고, 약물이 수용되는 수용 공간이다.

상기 약물 수용부(22)는 전방으로 갈수록 단면적이 점차 감소하는 축소부(22a)와, 상기 축소부(22a)에서 연장되어 단면적이 다시 증가하는 확대부(22b)를 포함하는 발산 노즐 형상으로 형성된다. 상기 축소부(22a)에는 상기 피스톤(40)의 후진 이동시 발생하는 압력차에 의해 외부로부터 약물을 공급하는 약물 공급홀(22c)이 형성된다. 상기 약물 공급홀(22c)에는 약물 충전기(25)가 결합된다.

상기 노즐부(23)는, 상기 약물 수용부(22)에 연통되고 단면적이 점차 감소하게 형성되어, 상기 약물 수용부(22)내에 수용된 약물을 분사한다.

본 실시예에서는, 상기 실린더(20)는, 상기 바디 결합홀(21)과 상기 약물 수용부(22)가 형성된 제1블럭과, 상기 노즐부(23)가 형성된 제2블럭이 서로 결합된 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제1블럭과 상기 제2블럭은 일체로 형성되는 것도 물론 가능하다.

상기 솔레노이드 코일(30)은, 제1코일(31)과 제2코일(32)을 포함한다. 상기 제1코일(31)과 상기 제2코일(32)은 상기 바디(10)의 길이방향을 따라 서로 소정간격 이격되게 배치된다.

상기 제1코일(31)은, 상기 바디(10)의 외주면 전방측에 감기어, 상기 피스톤(40)의 전진 이동시 전류가 인가되는 코일이다. 상기 제1코일(31)은, 전류 인가시 상기 운동 자성체(90)가 전진 이동하는 방향으로 자기력을 발생시켜, 상기 운동 자성체(90)를 전진 이동시키는 역할을 한다.

상기 제2코일(32)은, 상기 바디(10)의 외주면 후방측, 즉 상기 제1코일(31)보다 후방에 감기어, 상기 피스톤(40)의 전진 이동시 전류가 인가되는 코일이다.

상기 제2코일(32)은, 상기 피스톤(40)의 전진 이동시, 상기 고정 자석(92)의 자기장 방향과 반대방향으로 자기장을 발생시키도록 전류가 인가되어, 상기 고정 자석(92)의 자기장을 상쇄시킨다.

상기 제2코일(32)은, 상기 피스톤(40)의 후진 이동시 전류가 차단되어, 상기 고정 자석(92)의 자기장을 회복시킨다.

상기 피스톤(40)은, 상기 바디(10)와 상기 실린더(20)의 내부에 길이방향으로 길게 삽입되어 상기 약물 수용부(22)에 수용된 약물을 밀어내는 역할을 한다.

상기 피스톤(40)은, 상기 바디(10)의 내부에서 상기 운동 자성체(90)와 별도로 구비되고, 상기 운동 자성체(90)보다 전방에 삽입된다.

상기 피스톤(40)의 외주면에는 반경방향으로 돌출 형성되어, 상기 피스톤(40)의 이동 거리를 제한하기 위한 플랜지부(43)가 형성된다.

상기 플랜지부(43)는 상기 피스톤(40)의 전진 이동시 후술하는 길이 조절 블로커(72)에 걸림되어, 상기 피스톤(40)의 전진 이동 거리를 제한한다.

상기 실린더(20)와 상기 피스톤(40) 사이에는 블로커(70)가 착탈가능토록 결합된다.

상기 블로커(70)는, 상기 실린더 메인홀(21)에 결합되어 고정된 고정 블로커(71)와, 상기 고정 블로커(71)의 내주면에 나사결합되고 상기 고정 블로커(71)에 결합되는 길이를 조절 가능한 길이 조절 블로커(72)를 포함한다.

상기 고정 블로커(71)는 내주면에 암 나사산이 형성되고, 링 형상으로 형성된다.

상기 길이 조절 블로커(72)는 외주면에 수 나사산이 형성되고, 링 형상으로 형성된다. 상기 길이 조절 블로커(72)와 상기 피스톤(40)사이에는 소정의 간격이 형성되어, 상기 피스톤(40)은 상기 길이 조절 블로커(72)의 내부를 통과하여 전,후진 이동할 수 있다.

상기 길이 조절 블로커(72)는 상기 고정 블로커(72)의 후방에서 나사결합되는 바, 상기 길이 조절 블로커(72)가 나사 결합되는 결합 길이는 약물의 1회 주입량에 따라 다르게 조절할 수 있다.

상기 길이 조절 블로커(72)가 상기 고정 블로커(71)에 나사결합되는 결합 길이가 길어질수록, 상기 길이 조절 블로커(72)가 후방으로 돌출되는 길이가 짧아진다. 상기 길이 조절 블로커(72)가 후방으로 돌출된 길이가 짧아지면, 상기 길이 조절 블로커(72)와 상기 플랜지부(43)사이의 거리(d)가 길어지므로, 상기 피스톤(40)의 전진 이동 거리(d)가 길어진다. 상기 피스톤(40)의 전진 이동 거리(d)가 길수록 약물의 1회 주입량이 증가된다.

상기 길이 조절 블로커(72)가 상기 고정 블로커(71)에 나사결합되는 결합 길이가 짧아질수록, 상기 길이 조절 블로커(72)가 후방으로 돌출되는 길이가 길어진다. 상기 길이 조절 블로커(72)가 후방으로 돌출된 길이가 길어질수록, 상기 길이 조절 블로커(72)와 상기 플랜지부(43)사이의 거리(d)가 짧아지므로, 상기 피스톤(40)의 전진 이동 거리(d)가 짧아진다. 상기 피스톤(40)의 전진 이동 거리(d)가 짧을수록 약물의 1회 주입량이 감소된다.

따라서, 사용자는 상기 길이 조절 블로커(72)가 상기 고정 블로커(71)에 결합되는 길이를 조절함으로써, 약물의 1회 주입량을 미세하게 조절할 수 있다.

상기 운동 자성체(90)는, 상기 바디(10)의 내부에 길이방향으로 길게 삽입되고, 상기 제1코일(31)에 전류 인가시 발생되는 자기력에 의해 전,후진 왕복운동한다.

상기 운동 자성체(90)는, 영구자석이 아니라 상기 제1코일(31)에 전류 인가시 발생되는 자기장에 의해 일시적으로 자성을 가지고, 외부 자기장이 사라지면 자성이 사라지는 소재로 형성된다. 상기 운동 자성체(90)는 철심인 것으로 예를 들어 설명한다.

상기 고정 자석(92)은, 상기 바디(10)의 내부에서 상기 운동 자성체(90)보다 후방에 길이방향으로 길게 삽입되어 고정된다.

상기 고정 자석(92)은 영구자석이다. 상기 고정 자석(92)은 외부 자기장이 사라져도 자성이 남아있는 소재이다.

상기 고정 자석(92)은, 상기 피스톤(40)의 전진 이동시 상기 제2코일(32)에 전류가 인가되면 상기 제2코일(32) 주변에 발생된 자기장 방향이 상기 고정 자석(92)의 자기장 방향과 반대방향이 되어 자기장이 상쇄되어 자성을 잃게 되어 자석 기능을 하지 않으며, 상기 피스톤(40)의 후진 이동시 상기 제2코일(32)에 전류가 차단되면 다시 자석 기능을 회복한다. 상기 고정 자석(92)은, 상기 운동 자성체(90)를 전기적 인력에 의해 후진 이동하는 방향으로 잡아당기어 상기 피스톤(40)을 후진 이동시킬 수 있다.

상기 노즐부 개폐밸브(50)는, 상기 노즐부(23)와 상기 약물 수용부(22) 사이의 연통홀을 개폐하도록 구비된다. 상기 노즐부 개폐밸브(50)는, 상기 피스톤(40)의 전진 이동시 상기 약물 수용부(22)에 수용된 약물에 의해 가해지는 유압에 의해 밀려나서 상기 연통홀을 개방하고, 상기 유압의 해제시 탄성복원되어 상기 연통홀을 차폐한다.

상기 노즐부 개폐밸브(50)는, 상기 연통홀에 설치된 볼(51)과, 상기 노즐부(23)에 설치되어 상기 볼이 상기 약물 수용부(22)를 향한 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재(52)를 포함한다. 상기 볼(51)은 상기 확대부(22b)에 끼워지도록 형성된다. 본 실시예에서 상기 노즐부 개폐밸브(50)는 볼 밸브인 것으로 예를 들어 설명하였다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 노즐부 개폐밸브(50)는 덕빌(Duckbill) 밸브, 판체크밸브, 전기제어 밸브 등 다양한 밸브를 사용가능하다.

상기 전후진 구동수단은, 상기 제1코일(31)과 상기 제2코일(32)에 미리 설정된 주기로 전류의 공급과 차단을 반복하여, 상기 운동 자성체(90)의 전진 이동과 후진 이동을 복수회 반복시킬 수 있다.

상기 전후진 구동수단은, 전류 공급부(미도시)와 상기 탄성부재(80)를 포함한다.

상기 탄성부재(80)는, 상기 바디(10)와 상기 피스톤(40)의 플랜지부(43)사이에 설치된다.

상기 탄성부재(80)는, 상기 피스톤(40)의 전진 이동시 압축되고, 상기 제1코일(31)에 전류 공급이 차단되면 상기 피스톤(40)이 후진하는 방향으로 탄성력을 부여하는 스프링이다.

상기 전류 공급부(미도시)는, 상기 피스톤(40)의 전진 이동시 상기 제1코일(31)과 상기 제2코일(32)에 각각 전류를 인가하여 상기 운동 자성체(90)를 전진 이동시킨다. 상기 피스톤(40)의 후진 이동시에는 상기 제1코일(31)과 상기 제2코일(32)에 각각 전류를 차단하여, 상기 운동 자성체(90)를 상기 고정 자석(92)의 자기장에 의해 후진 이동시킨다.

상기 전류 공급부(미도시)는, 상기 제1코일(31)에 연결되어, 외부 전력 공급원으로부터 공급되는 전류를 저장하는 축전기(미도시)와, 상기 제2코일(32)에 연결되어 상기 외부 전력 공급원으로부터 공급되는 전류를 상기 제2코일에 공급하는 DC 전원 공급부(미도시)를 포함한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 제1코일(31)과 상기 제2코일(32)에 모두 상기 축전기(미도시)가 연결되거나, 상기 제2코일(32)에 상기 축전기(미도시)가 연결되고 상기 제1코일(31)에 상기 DC 전원 공급부(미도)가 연결되는 것도 물론 가능하다.

상기 축전기(미도시)는, 상기 운동 자성체(90)의 전진 이동시 저장된 전류를 상기 제1코일(31)에 공급하여 방전하고, 상기 운동 자성체(90)의 후진 이동시는 상기 제1코일(31)에 전류를 공급하지 않고 저장하여 축전한다. 따라서, 상기 운동 자성체(90)의 전진 이동시 가해지는 전기 에너지가 후진 이동시 가해지는 전기 에너지보다 크기 때문에, 전진 속도를 증가시킬 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 무바늘 주사기(100)의 작동을 설명하면, 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 무바늘 주사기의 피스톤의 전진 이동 상태를 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 무바늘 주사기의 피스톤의 후진 이동 상태를 나타낸 도면이다.

먼저, 상기 피스톤(40)을 전진 이동시키는 작동을 설명한다.

도 2를 참조하면, 상기 전류 공급부(미도시)는 상기 제1코일(31)과 상기 제2코일(32)에 모두 전류를 인가한다.

이 때, 상기 제1코일(31)과 상기 제2코일(32)에 전류가 인가되는 시점은 서로 다르게 설정된다.

도 5는 상기 제1코일(31)과 제2코일(32)에 각각 가해지는 전류 공급 파형을 나타낸다.

도 5를 참조하면, 상기 전류 공급부(미도시)는, 상기 제2코일(32)에 먼저 전류를 인가한 후, 미리 설정된 제2설정시간(t2-t1)이 경과하면 상기 제1코일(31)에 전류를 인가한다.

도 5에서, t1은 상기 제2코일(32)에 전류를 인가하는 제1시점, t2는 상기 제1코일(31)에 전류를 인가하는 제2시점, t3은 상기 제1코일(31)에 전류를 차단하는 제3시점, t4는 상기 제2코일(31)에 전류를 차단하는 제4시점을 나타낸다.

상기 제1시점(t1)에 상기 제2코일(32)에 전류가 인가되면, 상기 제2코일(32) 주변에는 상기 고정 자석(92)의 자기장과 반대방향의 자기장이 발생된다. 즉, 상기 제2코일(32)에는 상기 고정 자석(92)의 자기장과 반대방향의 자기장을 발생시키도록 전류의 방향이 미리 설정된다.

상기 제2코일(32)에 전류가 인가되어 상기 고정 자석(92)의 자기장과 반대방향의 자기장이 발생되면, 상기 고정 자석(92)의 자기장과 상기 제2코일(32)의 자기장은 방향이 서로 다르므로 서로 상쇄된다.

따라서, 상기 고정 자석(92)은 자성을 일시적으로 잃게 되므로, 상기 고정 자석(92)과 상기 운동 자성체(90)사이에 전기적 인력이 사라지게 된다. 상기 고정 자석(92)이 상기 운동 자성체(90)를 잡아당기는 힘이 사라지므로, 상기 운동 자성체(90)는 전진 이동할 수 있는 상태가 된다. 상기 제2설정시간(t2-t1)은 상기 운동 자성체(90)가 전진 이동할 수 있도록 준비할 수 있는 시간에 해당한다.

상기 제1시점(t1)으로부터 상기 제2설정시간(t2-t1)이 경과되면, 상기 전류 공급부(미도시)는 상기 제2시점(t2)에 상기 제1코일(31)에 전류를 인가한다. 이 때, 상기 제2코일(32)에도 전류가 공급되는 상태가 유지된다.

상기 제2코일(32)에 전류의 공급이 시작되는 시점(t1)과 상기 제1코일(31)에 전류의 공급이 시작되는 시점(t2)의 시간차를 두어, 상기 고정 자석(92)의 자성을 잃게 하여 상기 고정 자석(92)으로부터 상기 운동 자성체(90)를 분리한 이후에 상기 운동 자성체(90)를 전진 이동시킬 수 있다. 따라서, 상기 제1코일(31)과 상기 제2코일(32)에 동시에 전류를 인가하여 상기 운동 자성체(90)를 전진 이동시키는 경우에 비해 상기 제1코일(31)에 가해지는 전류를 줄일 수 있으면서 상기 운동 자성체(90)의 전진 이동에 보다 용이하다.

상기 제1코일(31)에 전류가 인가되면, 상기 제1코일(31)과 상기 운동 자성체(90)사이에 자기력이 발생된다.

상기 제1코일(31)에 의해 발생된 자기력에 의해 상기 운동 자성체(90)가 전진 이동을 하게 된다.

상기 운동 자성체(90)가 소정 거리 이상 전진 이동하면, 상기 운동 자성체(90)가 상기 피스톤(40)에 충돌하게 된다.

상기 피스톤(40)은 상기 운동 자성체(90)가 충돌하면서 가한 충격력에 의해 전진 이동하게 된다.

상기 충격력은, 상기 운동 자성체(90)의 질량과 이동 속도에 비례한다. 상기 이동 속도는 상기 제1코일(31)에 가해지는 전압과 상기 운동 자성체(90)의 이동 거리에 따라 조절될 수 있다. 상기 전압을 조절하여 상기 충격력을 변화시키면, 1회 약물 주입량을 조절할 수 있다.

본 실시예에서는, 상기 피스톤(40)이 충격력에 의해 전진 이동하므로, 상기 피스톤(40)과 상기 운동 자성체(90)가 일체로 전진 이동하는 경우보다 더 고속으로 전진이동할 수 있다. 따라서, 상기 피스톤(40)을 전진 이동시키는 데 드는 전기 에너지가 보다 감소될 수 있다.

상기 피스톤(40)의 전진 이동시 상기 탄성부재(80)는 압축된다.

상기 피스톤(40)은, 상기 플랜지부(43)가 상기 길이 조절 블로커(72)에 걸림될 때까지만 전진 이동할 수 있다.

상기 피스톤(40)이 전진 이동하면, 상기 피스톤(40)이 상기 약물 수용부(22)내의 약물을 가압하게 된다.

도 4a를 참조하면, 상기 약물 수용부(22)내의 약물이 가압되면, 유압에 의해 상기 노즐부 개폐 밸브(50)가 개방된다.

상기 노즐부 개폐밸브(50)가 개방되면, 상기 약물 수용부(22)내의 약물은 상기 노즐부(23)를 통해 전방으로 분사될 수 있다.

상기와 같이 상기 피스톤(40)의 전진 이동시, 상기 피스톤(40)은 상기 플랜지부(43)가 상기 길이 조절 블로커(72)에 걸림될 때까지만 전진 이동할 수 있기 때문에, 상기 피스톤(40)의 전진 이동 거리가 제한된다.

따라서, 상기 길이 조절 블로커(72)가 상기 고정 블로커(71)에 결합되는 결합길이를 조절하여, 상기 플랜지부(43)를 향한 후방으로 돌출되는 길이를 조절함으로써, 상기 피스톤(40)의 전진 이동 거리를 조절가능하다. 상기 피스톤(40)의 전진 이동 거리를 조절하면, 한번에 주입되는 약물의 양을 조절할 수 있다.

즉, 1회 약물 주입량은 상기 제1코일(31)에 가해지는 전압의 크기와 상기 피스톤(40)의 전진 이동 거리에 따라 조절가능하다.

이후, 상기 전류 공급부는 상기 제1코일(31)에 미리 설정된 제1설정시간(△t)동안 전류를 공급한 후, 상기 제1설정시간(△t)이 경과하면 상기 제1코일(31)에 전류 공급을 차단한다.

도 5를 참조하면, 상기 전류 공급부(미도시)는, 상기 제1코일(31)에 먼저 전류를 차단한 후, 미리 설정된 제3설정시간(t4-t3)이 경과하면 상기 제2코일(32)에 전류를 차단한다.

상기 제1설정시간(△t)이 경과하여 상기 제3시점(t3)이 되면, 상기 제1코일(31)에 전류를 차단한다.

상기 제1설정시간(△t)은, 약 180ms 이하로 설정된다. 상기 제1설정시간(△t)에 대한 설명은 뒤에서 상세히 설명하기로 한다.

상기 제1코일(31)에 전류를 차단하면, 상기 제1코일(31)에 의한 자기장이 사라지게 되어, 상기 운동 자성체(90)를 전진 이동시키는 힘이 사라진다.

상기 제3설정시간(t4-t3)이 경과하여 상기 제4시점(t4)이 되면, 상기 제2코일(32)에 전류를 차단한다.

상기 제2코일(32)에 전류를 차단하면, 상기 제2코일(32) 주변에 자기장이 사라지게 되고, 상기 고정 자석(92)의 자기장은 회복되어 상기 고정 자석(92)은 상기 운동 자성체(90)를 후진 이동시키는 방향으로 자기력을 발생시킨다.

따라서, 상기 운동 자성체(90)는 상기 고정 자석(92)이 당기는 힘에 의해 후진 이동하여, 상기 고정 자석(92)에 붙게 된다.

상기 운동 자성체(90)가 후진하게 되면, 상기 운동 자성체(90)가 상기 피스톤(40)에 가하는 힘이 없어지게 된다.

따라서, 상기 피스톤(40)은 상기 탄성부재(80)의 탄성 복원력에 의해 원위치로 후진 이동할 수 있다.

도 4b를 참조하면, 상기 피스톤(40)이 후진 이동하면, 상기 약물 수용부(22)내의 압력이 낮아지게 되므로, 상기 노즐부 개폐 밸브(50)는 탄성 복원되어 닫히게 된다.

또한, 상기 약물 수용부(22)내의 압력이 낮아지게 되면, 상기 약물 충전기(25)로부터 상기 약물 공급홀(22c)을 통해 상기 약물 수용부(22)에 약물이 충전될 수 있다. 즉, 상기 피스톤(40)의 후진 이동시 약물이 자동 충전될 수 있다.

한편, 상기 전류 공급부는 상기 제1코일(31)에 미리 설정된 제1설정시간(△t)동안 전류를 공급한 후, 상기 제1설정시간(△t)이 경과하면 전류를 차단한다.

상기 제1설정시간(△t)은, 상기 제1코일(31)에 전류를 인가하는 시점(t2)으로부터 상기 제1코일(31)에 전류를 차단하는 시점(t3)까지의 시간차이다.

상기 제1설정시간(△t)은 상기 운동 자성체(90)의 전진 이동시 발생하는 1차 반동 충격량(I1)과 상기 운동 자성체(90)가 상기 피스톤(40)에 충돌시 발생하는 2차 반동 충격량(I2)을 서로 상쇄시킬 수 있는 시간으로 설정된다.

상기 운동 자성체(90)의 전진 이동시, 작용 반작용의 법칙에 의해 상기 무바늘 주사기(100)나 상기 무바늘 주사기(100)를 잡고 있는 사용자의 손에는 상기 전진 방향과 반대방향인 후진 이동 방향으로 1차 반동이 발생된다.

상기 운동 자성체(90)가 상기 피스톤(40)에 충돌시에는 작용 반작용의 법칙에 의해 상기 무바늘 주사기(100)나 상기 무바늘 주사기(100)를 잡고 있는 사용자의 손에는 상기 전진 이동 방향으로 2차 반동이 발생된다.

도 6을 참조하면, I1은 상기 1차 반동시 발생하는 1차 반동 충격량이고, I2는 상기 2차 반동시 발생하는 2차 반동 충격량을 나타낸다.

상기 제1설정시간(△t) 차이로 발생되는 상기 1차 반동 충격량(I1)과 상기 2차 반동 충격량(I2)은 서로 동일하다.

따라서, 상기 제1설정시간(△t)을 줄이면, 사용자는 상기 1차 반동 충격량(I1)과 상기 2차 반동 충격량(I2)이 거의 동시에 발생하는 것으로 느끼므로, 상기 1차 반동 충격량(I1)과 상기 2차 반동 충격량(I2)을 상쇄시킨 효과를 볼 수 있다. 즉, 도 6b와 같이, 상기 제1설정시간(△t)을 감소시키되 반동을 상쇄시킬 수 있는 최적의 시간으로 도출하여, 반동 상쇄 효과를 얻을 수 있다.

도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 무바늘 주사기에서 제1코일에 전류가 인가되는 시간에 따른 반동 거리(Displacement)를 나타낸 그래프이다.

도 7을 참조하면, 상기 제1설정시간(△t)의 최적값을 도출하기 위해 상기 제1설정시간을 변화시키면서 반동 거리를 측정하는 실험을 실시하였다.

상기 실험에서는 상기 제1설정시간(△t)을 800ms에서 점차 감소시키고, 상기 운동 자성체의 이동 거리는 60mm로 고정하여 실험하였다. 상기 운동 자성체의 무게는 상기 제1설정시간(△t)의 감소에 따라 감소시켜서 상기 운동 자성체(90)의 충격량은 일정하게 유지하였다.

여기서, 상기 반동 거리는 1회 약물 주입시 상기 무바늘 주사기의 이동 거리이다. 상기 반동 거리가 짧을 수록 사용자가 느끼는 반동 충격이 줄어든다.

상기 제1코일(31)에 가해지는 전압을 증가시키면, 상기 운동 자성체(90)의 이동 속도가 빨라지므로 상기 제1설정시간(△t)을 감소시킬 수 있다.

이 때, 상기 운동 자성체(90)의 이동 속도가 빨라지면, 상기 피스톤(40)에 가해지는 충격량이 증가하기 때문에, 상기 충격량을 일정하게 유지하기 위하여 상기 이동 속도 대비 상기 운동 자성체(90)의 질량을 감소시켜야 한다. 상기 운동 자성체(90)의 질량은 길이 조절이나 단면적 축소가 가능한 바, 길이 조절보다 내부에 홀을 형성하여 질량을 조절하는 것이 바람직하다.

본 실험에서는 상기 제1코일(31)에 가해지는 전압을 증가시켜 상기 제1설정시간을 감소시키되, 상기 피스톤(40)에 가해지는 충격량을 유지하기 위하여 상기 운동 자성체(90)의 질량을 감소시키며 실험하였다.

상기 실험 결과, 도 7을 참조하면, 상기 제1설정시간이 180ms 이하에서는 반동 거리의 변화가 거의 없는 것을 알 수 있다.

따라서, 상기 제1설정시간은 180ms 이하이고, 상기 제1설정시간의 감소에 따른 상기 운동 자성체(90)의 최적 무게는 30g이다.

상기 제1코일(31)에 전류가 가해지는 시간을 180ms 이하로 설정함으로써, 상기 무바늘 주사기(100)의 사용시 사용자가 느끼는 반동이 상쇄되어, 사용 편의성이 향상될 수 있다.

상기와 같이, 본 발명에서는, 상기 제1코일(31)과 상기 제2코일(32)에 선택적으로 전류를 공급 또는 차단함으로써, 상기 피스톤(40)의 전진 이동과 후진 이동을 반복할 수 있다.

또한, 소량의 약물을 고속으로 반복해서 주입할 수 있으므로, 피부 미용 등의 분야에서 피부 전체에 여러번 약물을 소량씩 주사할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에서는, 상기 피스톤(40)이 충격력에 의해 전진 이동하므로, 상기 피스톤(40)과 상기 운동 자성체(90)가 일체로 전진 이동하는 경우보다 더 고속으로 전진이동할 수 있다. 따라서, 상기 피스톤(40)을 전진 이동시키는 데 드는 전기 에너지가 보다 감소될 수 있다.

또한, 상기 제1코일(31)에 전류가 인가되는 시간을 조절함으로써, 상기 무바늘 주사기(100)의 반동을 최소화시킬 수 있기 때문에, 별도의 반동 상쇄 구조를 추가할 필요가 없으므로 구조가 간단하면서도 사용 편의성을 향상시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 무바늘 주사기를 나타낸 종단면도이다. 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 무바늘 주사기의 제1코일과 제2코일에 각각 가해지는 전류 공급 파형을 나타낸 그래프이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 무바늘 주사기(200)는, 상기 바디(10)의 내부에 운동 자성체(290)와 고정 자성체(292)가 구비되고, 운동 자성체(290)와 상기 고정 자성체(292)는 상기 제1코일(31)과 상기 제2코일(32)에 전류 인가시에만 자성을 가지는 점과, 이로 인해 상기 피스톤(40)의 전진 이동시 상기 제1코일(31)에만 전류가 인가되고 상기 제2코일(32)에는 전류가 차단되는 점이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 유사 구성에 대한 상세한 설명은 생략하고, 상이한 구성을 중심으로 상세히 설명한다.

상기 운동 자성체(290)는, 상기 바디(10)의 내부에 길이방향으로 길게 삽입되고, 상기 제1코일(31)에 전류 인가시 발생되는 자기력에 의해 전,후진 왕복운동한다. 상기 운동 자성체(290)는, 영구자석이 아니라 상기 제1코일(31)에 전류 인가시 발생되는 자기장에 의해 일시적으로 자성을 가지고, 외부 자기장이 사라지면 자성이 사라지는 소재로 형성된다. 상기 운동 자성체(290)는 철심인 것으로 예를 들어 설명한다.

상기 고정 자성체(292)는, 상기 바디(10)의 내부에서 상기 운동 자성체(90)로부터 후방으로 이격된 위치에 삽입되어 고정된다.

상기 고정 자성체(292)는, 상기 제2코일(32)에 전류 인가시 발생되는 자기력에 의해 자석화되어 극성을 띠게 된다. 상기 고정 자성체(292)가 극성을 띠게 되면, 상기 운동 자성체(290)를 전기적 인력에 의해 후진 이동하는 방향으로 잡아 당기게 된다. 상기 고정 자성체(292)는, 영구자석이 아니라 상기 제2코일(32)에 전류 인가시 발생되는 자기장에 의해 일시적으로 자성을 가지고, 외부 자기장이 사라지면 자성이 사라지는 소재로 형성된다. 상기 고정 자성체(292)는 철심인 것으로 예를 들어 설명한다.

상기 전류 공급부(미도시)는, 상기 피스톤(40)의 전진 이동시 상기 제1코일(31)에만 전류를 공급하고 상기 제2코일(32)에는 전류를 차단하고, 상기 피스톤(40)의 후진 이동시 상기 제1코일(31)에는 전류를 차단하고 상기 제2코일(32)에는 전류를 공급한다.

상기 전류 공급부(미도시)는, 상기 제1코일(31)에 연결되어, 외부 전력 공급원으로부터 공급되는 전류를 저장하는 축전기(미도시)와, 상기 제2코일(32)에 연결되어 상기 외부 전력 공급원으로부터 공급되는 전류를 상기 제2코일에 공급하는 DC 전원 공급부(미도시)를 포함한다.

상기 축전기(미도시)는, 상기 운동 자성체(290)의 전진 이동시 저장된 전류를 상기 제1코일(31)에 공급하여 방전하고, 상기 운동 자성체(290)의 후진 이동시는 상기 제1코일(31)에 전류를 공급하지 않고 저장하여 축전한다. 따라서, 상기 운동 자성체(290)의 전진 이동시 가해지는 전기 에너지가 후진 이동시 가해지는 전기 에너지보다 크기 때문에, 전진 속도를 증가시킬 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 무바늘 주사기의 작동을 설명하면 다음과 같다.

상기 피스톤(40)의 전진 이동시, 상기 전류 공급부는, 상기 제1코일(31)에 전류를 인가하고, 상기 제2코일(32)에는 전류 공급을 차단한다.

상기 제1코일(31)에 전류가 공급되면, 상기 제1코일(31)과 상기 운동 자성체(290)사이에 자기력이 발생된다.

상기 제1코일(31)에 의해 발생된 자기력에 의해 상기 운동 자성체(290)가 전진 이동을 하게 된다.

상기 운동 자성체(290)가 소정 거리 이상 전진 이동하면, 상기 운동 자성체(290)가 상기 피스톤(40)에 충돌하게 된다.

상기 피스톤(40)은 상기 운동 자성체(290)가 충돌하면서 가한 충격력에 의해 전진 이동하게 된다.

상기 충격력은, 상기 운동 자성체(290)의 질량, 이동속도에 따라 다르게 조절할 수 있다. 상기 자기력은 상기 제1코일(31)에 가해지는 전압에 따라 조절될 수 있다. 상기 자기력을 변화시켜 1회 약물 주입량을 조절할 수 있다.

본 실시예에서는, 상기 피스톤(40)이 충격력에 의해 전진 이동하므로, 상기 피스톤(40)과 상기 운동 자성체(290)가 일체로 전진 이동하는 경우보다 더 고속으로 전진이동할 수 있다. 따라서, 상기 피스톤(40)을 전진 이동시키는 데 드는 전기 에너지가 보다 감소될 수 있다.

상기 약물 수용부(22)내의 약물이 가압되면, 유압에 의해 상기 노즐부 개폐 밸브(50)가 개방된다.

상기 제1설정시간(△t)이 경과하면, 상기 전후진 구동수단은 상기 제1코일(31)에 전류 공급을 차단하고, 상기 제2코일(32)에 전류를 공급하여, 상기 피스톤(40)을 후진 이동시킨다.

상기 제1설정시간(△t)은 약 80ms이하로 설정된다.

상기 제1설정시간(△t)은 상기 운동 자성체(90)의 전진 이동시 발생하는 1차 반동 충격량(I1)과 상기 운동 자성체(290)가 상기 피스톤(40)에 충돌시 발생하는 2차 반동 충격량(I2)을 서로 상쇄시킬 수 있는 시간으로 설정된다.

도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 무바늘 주사기에서 제1코일에 전류가 인가되는 시간에 따른 반동 거리(Displacement)를 나타낸 그래프이다.

도 10을 참조하면, 상기 무바늘 주사기(200)에 대해 상기 제1설정시간(△t)의 최적값을 도출하기 위해 상기 제1설정시간을 변화시키면서 반동 거리를 측정하는 실험을 실시하였다.

상기 실험 조건은 상기 제1실시예의 실험 조건과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 실험 결과, 도 10을 참조하면, 상기 제1설정시간(△t)이 80ms 이하에서는 반동 거리의 변화가 거의 없으므로, 상기 제1설정시간(△t)은 80ms로 설정한다. 이 때, 상기 제1설정시간(△t)의 감소에 따른 상기 운동 자성체(290)의 최적 무게는 100g이다.

따라서, 상기 제1코일(31)에 전류가 가해지는 시간을 80ms 이하로 설정하고, 상기 운동 자성체(290)의 무게를 100g로 설정함으로써, 상기 무바늘 주사기(100)의 사용시 사용자가 느끼는 반동이 상쇄되어, 사용 편의성이 향상될 수 있다.

상기 제1설정시간(△t)이 경과하면, 상기 제1코일(31)에 전류 공급을 차단하고 상기 제2코일(32)에 전류를 공급한다.

상기 제2코일(32)에 전류가 공급되면, 상기 제2코일(32)과 상기 고정 자성체(292)사이에 자기력이 발생된다.

상기 고정 자성체(292)는 자기력에 의해 극성을 띠면서 자석화된다.

또한, 상기 제1코일(31)에 전류가 차단되면, 상기 제1코일(31)에 의한 자기력은 사라지므로 상기 운동 자성체(290)는 일시적으로 극성을 잃으나, 상기 제2코일(32)에 의해 발생된 자기력에 의해 다시 극성을 띠게 된다.

이 때, 상기 운동 자성체(290)는 상기 제2코일(31)에 의한 자기력에 영향을 받으므로 상기 고정 자성체(292)와 동일한 극성을 띠게 된다.

상기 고정 자성체(292)와 상기 운동 자성체(290) 사이에 전기적 인력이 발생하여, 상기 고정 자성체(292)가 상기 운동 자성체(290)를 끌어당기게 된다. 상기 고정 자성체(292)는 고정 설치된 상태이므로, 움직이지 않는다.

따라서, 상기 운동 자성체(290)는 상기 고정 자성체(292)가 당기는 힘에 의해 후진 이동하게 된다.

상기 운동 자성체(290)가 후진하게 되면, 상기 운동 자성체(290)가 상기 피스톤(40)에 가하는 힘이 없어지게 된다.

상기 피스톤(40)이 후진 이동하면, 상기 약물 수용부(22)내의 압력이 낮아지게 되므로, 상기 노즐부 개폐 밸브(50)는 탄성 복원되어 닫히게 된다.

한편, 상기 전류 공급부는, 상기 제2코일(32)에 미리 설정된 제2설정시간동안 전류를 공급한 후, 상기 제2설정시간이 경과하면 전류를 차단한다.

상기 제2코일(32)은 상기 피스톤(40)을 후진 이동시키기 위해 전류가 인가되는 것이므로, 상기 제2코일(32)에 의해 생성되는 자기력은 상기 제1코일(31)에 의해 생성되는 자기력보다 작게 설정된다. 따라서, 상기 제2코일(32) 주변에는 보다 약한 자기력이 생성되기 때문에, 상기 피스톤(40)을 후진 이동시키기 위해 전류가 인가되는 시간은 상기 제1코일(31)에 전류가 인가되는 시간보다 길게 설정된다. 또한, 상기 제2코일(32)에 인가되는 시간은 약물의 초당 반복 분사 횟수에 따라 증감시킬 수 있다. 예를 들어, 초당 반복 분사 횟수를 50 내지 100Hz 이상으로 증가시킬 경우, 상기 제2코일(32)에 인가되는 시간을 보다 짧게 설정할 수 있다.

상기 제2설정시간이 경과하면, 상기 전류 공급부는 상기 제2코일(32)에 전류 공급을 차단하고, 상기 제1코일(31)에 전류를 공급하여, 상기 운동 자성체(290)를 다시 전진 이동시킨다.

상기와 같이, 상기 제1코일(31)과 상기 제2코일(32) 중 하나에 선택적으로 전류를 공급 또는 차단함으로써, 상기 피스톤(40)의 전진 이동과 후진 이동을 반복할 수 있다.

따라서, 소량의 약물을 고속으로 반복해서 주입할 수 있으므로, 피부 미용 등의 분야에서 피부 전체에 여러번 약물을 소량씩 주사할 수 있게 된다.

도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 무바늘 주사기에 냉각 챔버가 구비된 구성을 나타낸 종단면도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 무바늘 주사기(300)는, 솔레노이드 코일(30)에서 발생되는 열을 냉각 유체를 통해 냉각시키는 냉각 챔버(210)를 더 포함하는 것이 상기 제1,2실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 이하 유사 구성에 대한 설명은 생략하고 상이한 구성을 중심으로 설명한다.

상기 냉각챔버(210)는, 상기 바디(10)의 외측에 착탈가능토록 결합된다.

상기 냉각챔버(210)는, 상기 바디(10)의 외주면에서 상기 제1코일(31)을 둘러싸도록 설치된 제1냉각챔버(211)와, 상기 바디(10)의 외주면에서 상기 제2코일(32)을 둘러싸도록 설치된 제2냉각챔버(212)를 포함한다.

상기 제1냉각챔버(211)에는 제1냉각유체 공급관(211a)과 제1냉각유체 배출관(211b)이 결합된다.

상기 제1냉각유체 공급관(211a)은, 외부로부터 상기 제1냉각챔버(211)로 냉각 유체를 공급하는 유로이다.

상기 제1냉각유체 배출관(211b)은, 상기 제1냉각챔버(211)의 냉각 유체를 외부로 배출하기 위한 유로이다.

상기 제1냉각유체 공급관(211a)과 상기 제1냉각유체 배출관(211b)에는 각각 개폐 밸브(미도시)가 구비될 수 있다.

상기 제2냉각챔버(212)에는 제2냉각유체 공급관(212a)과 제2냉각유체 배출관(212b)이 결합된다.

상기 제2냉각유체 공급관(212a)은, 외부로부터 상기 제2냉각챔버(212)로 냉각 유체를 공급하는 유로이다.

상기 제2냉각유체 배출관(212b)은, 상기 제2냉각챔버(212)의 냉각 유체를 외부로 배출하기 위한 유로이다.

상기 제2냉각유체 공급관(212a)과 상기 제2냉각유체 배출관(212b)에는 각각 개폐 밸브(미도시)가 구비될 수 있다.

본 실시예에서는, 상기 냉각 챔버(210)가 2개가 구비된 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 1개의 냉각 챔버(210)가 상기 제1코일(31)과 상기 제2코일(32)을 모두 둘러싸도록 구비되는 것도 물론 가능하다.

또한, 본 실시예에서는 상기 솔레노이드 코일(30)을 냉각시키기 위하여 냉각유체를 이용하고, 냉각 유체는 물 또는 공기가 사용될 수 있는 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고, 전도 냉각 방식 등을 사용하는 것도 물론 가능하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제3실시예에 따른 무바늘 주사기(300)는, 상기 솔레노이드 코일(30)을 냉각시키기 위한 상기 냉각 챔버(210)가 구비됨으로써, 상기 솔레노이드 코일(30)의 열을 흡수하여 일정 온도로 유지시킬 수 있으므로, 상기 솔레노이드 코일(30)에서 발생된 열에 의해 자기력이 약해지는 것을 방지할 수 있다.

도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 무바늘 주사기에 피스톤 커버가 구비된 구성을 나타낸 종단면도이다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 무바늘 주사기(400)는, 실린더(20)와 피스톤(40) 사이에 피스톤 커버(810)가 구비된 것이 상기 실시예들과 상이하며, 그 외 나머지 구성 및 작용은 상기 실시예들과 유사하므로, 상이한 구성에 대해서만 설명한다.

상기 피스톤 커버(810)는 상기 제1,2,3실시예에 모두 적용 가능하다.

상기 피스톤 커버(810)는, 상기 실린더(20)에 고정 설치된다. 상기 피스톤 커버(810)는 상기 실린더(20)의 내부에 구비되고 상기 피스톤(40)의 단부를 가리도록 배치된다. 상기 피스톤 커버(810)는, 상기 실린더(20)의 내부에 끼워져 결합되는 것도 가능하고, 상기 실린더(20)의 내주면에 접착이나 결합 등의 방식으로 고정되는 것도 가능하다.

상기 피스톤 커버(810)는 상기 피스톤(40)의 전진 이동시 상기 피스톤(40)에 의해 전방으로 늘어나고, 상기 피스톤(40)의 후진 이동시 복원되도록 신축 가능한 소재로 형성된다. 본 실시예에서는, 상기 피스톤 커버(810)는 고무막인 것으로 예를 들어 설명한다.

상기 피스톤 커버(810)는, 상기 피스톤(40)의 단부에 약물이 직접 묻는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 사용자가 상기 피스톤(40)의 단부를 닦아낼 필요가 없다.

또한, 상기 피스톤 커버(810)는 상기 실린더(20)에 구비됨으로써, 상기 실린더(20)의 교체시 상기 피스톤 커버(810)도 함께 교체 가능하다.

도 13은 본 발명의 제5실시예에 따른 무바늘 주사기의 피스톤의 전진 이동 상태를 나타낸 도면이다. 도 14는 본 발명의 제5실시예에 따른 무바늘 주사기의 피스톤의 후진 이동 상태를 나타낸 도면이다. 도 15는 본 발명의 제1실시예에 따른 무바늘 주사기의 솔레노이드 코일에 가해지는 전류 공급 파형의 일 예를 나타낸 그래프이다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 무바늘 주사기(500)는, 솔레노이드 코일(530)이 1개만 구비되고, 상기 피스톤(40)을 전,후진 이동시키는 전후진 이동수단은 상기 피스톤(40)의 전진 이동시 상기 솔레노이드 코일(530)에 전류를 공급하여 고정 자석(92)의 자기력보다 큰 자기력을 발생시키는 전류 공급부(미도시)를 포함하는 것이 상기 실시예들과 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 이하 유사 구성에 대한 상세한 설명은 생략하고 상이한 점을 중심으로 상세히 설명한다.

상기 전류 공급부는, 상기 피스톤(40)의 전진 이동시 상기 솔레노이드 코일(530)에 전류를 공급한다.

상기 전류 공급부는, 상기 솔레노이드 코일(530)에 전류를 공급하여, 상기 솔레노이드 코일(530)과 상기 운동 자성체(90) 주변에 발생되는 제1자기력이 상기 고정 자석(92)이 가지는 제2자기력보다 크게 발생된다. 상기 솔레노이드 코일(530)에 가해지는 전류를 증가시키면, 상기 제1자기력이 상기 제2자기력보다 크게 할 수 있다. 상기 솔레노이드 코일(530)에 가해지는 전류는 실험 등에 의해 미리 설정될 수 있다. 또한, 상기 고정 자석(92)의 제2자기력이 상기 제1자기력보다 작도록 자성이 낮은 자석을 사용할 수 있다.

상기 무바늘 주사기(500)는, 상기 솔레노이드 코일(530)에서 발생되는 열을 냉각 유체를 통해 냉각시키는 냉각 챔버(210)를 더 포함한다. 상기 냉각 챔버(210)는 상기 제3실시예와 유사하므로 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.

또한, 상기 무바늘 주사기(500)에는 상기 제4실시예에 기재된 피스톤 커버(810)를 더 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제5실시예에 따른 무바늘 주사기(500)의 작동을 설명하면, 다음과 같다.

도 13을 참조하면, 상기 피스톤(40)의 전진 이동시, 상기 솔레노이드 코일(530)에는 미리 설정된 제1방향과 제1크기의 전류가 인가된다. 여기서, 상기 제1방향은, 상기 솔레노이드 코일(530) 주변에 상기 운동 자성체(90)가 전진 하는 방향으로 자기력을 발생시키는 방향으로 설정된다. 또한, 상기 제1크기는, 상기 솔레노이드 코일(530) 주변에 발생된 제1자기력이 상기 고정 자석(92)이 가지는 제2자기력보다 크게 설정된다.

상기 고정 자석(92)의 제2자기력은 상기 고정 자석(92)이 상기 운동 자성체(90)를 잡아당기는 힘이다.

상기 솔레노이드 코일(530)에 의해 발생된 제1자기력이 상기 고정 자석(92)이 상기 운동 자성체(90)를 잡아당기는 힘보다 크기 때문에, 상기 운동 자성체(90)는 상기 고정 자석(92)으로부터 분리되어 전진 이동할 수 있다.

도 14를 참조하면, 상기 피스톤(40)의 후진 이동시, 상기 솔레노이드 코일(530)에는 전류 공급이 차단된다.

상기 솔레노이드 코일(530)에 전류 공급이 차단되면, 상기 솔레노이드 코일(530)과 상기 운동 자성체(90) 주변의 제1자기력은 사라지게 되고, 상기 고정 자석(92)의 제2자기력만이 남게 된다.

상기 고정 자석(92)의 제2자기력은 상기 운동 자성체(90)을 후진 이동하는 방향으로 끌어당기게 된다.

따라서, 상기 운동 자성체(90)는 상기 고정 자석(90)의 제2자기력에 의해 후진 이동할 수 있다.

한편, 도 15는 본 발명의 제5실시예에 따른 무바늘 주사기의 솔레노이드 코일에 가해지는 전류 공급 파형의 일 예를 나타낸 그래프이다.

도 15를 참조하면, 상기 전류 공급부(미도시)는, 상기 피스톤(40)의 전진 이동시 상기 솔레노이드 코일(530)에는 상기 제1설정시간(△t)동안 V1의 전압을 인가하고, 상기 피스톤(40)을 후진 이동시 상기 솔레노이드 코일(530)에는 전압을 차단한다.

상기 솔레노이드 코일(530)에 전압이 차단되는 시간은 상기 솔레노이드 코일(530)에 전압이 인가되는 시간과 동일하게 설정된 것으로 예를 들어 설명한다.

도 16은 본 발명의 제6실시예에 따른 무바늘 주사기의 솔레노이드 코일에 가해지는 전류 공급 파형의 다른 예를 나타낸 그래프이다.

도 16을 참조하면, 본 발명의 제6실시예에 따른 무바늘 주사기는, 전류 공급부가 상기 솔레노이드 코일(530)에 인가하는 전류의 방향을 미리 설정된 주기로 반복적으로 전환하여 상기 솔레노이드 코일(530)에 발생되는 자기력의 방향을 주기적으로 전환시키는 것이 상기 제5실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 상기 제5실시예와 유사하므로, 유사 구성에 대한 상세한 설명은 생략하고 상이한 점을 중심으로 설명한다.

상기 전류 공급부(미도시)는, 상기 운동 자성체(90)를 전진 이동시 상기 솔레노이드 코일(530)에 미리 설정된 제1방향의 전류를 공급하고 상기 고정 자석(92)의 제2자기력보다 큰 상기 제1자기력을 발생시킨다.

상기 전류 공급부(미도시)는, 상기 운동 자성체(90)를 후진 이동시 상기 솔레노이드 코일(530)에 상기 제1방향과 반대방향의 전류를 공급하여 상기 운동 자성체(90)가 후진 이동하는 방향으로 자기력을 발생시킨다.

도 16을 참조하면, 상기 운동 자성체(90)를 전진 이동시 상기 제1설정시간(△t)동안 상기 솔레노이드 코일(530)에는 양의 값인 V1의 전압을 인가하고, 상기 운동 자성체(90)를 후진 이동시 상기 솔레노이드 코일(530)에는 상기 제1설정시간(△t)동안 음의 값인 V2의 전압을 인가하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 운동 자성체(90)를 전진 이동시 더 큰 자기력이 필요하므로 V1의 절대값이 V2의 절대값보다 크게 설정될 수 있다.

따라서, 상기 솔레노이드 코일(530)에 V1의 전압을 인가하면, 상기 운동 자성체(90)가 전진 이동하는 방향으로 자기력이 발생하여, 상기 운동 자성체(90)가 전진 이동할 수 있다.

또한, 상기 솔레노이드 코일(530)에 V2의 전압을 인가하면, 상기 운동 자성체(90)가 후진 이동하는 방향으로 자기력이 발생하여, 상기 운동 자성체(90)가 후진 이동이 보다 용이해질 수 있다.

또한, 이에 한정되지 않고, 상기 전류 공급부(미도시)는, 외부 전력 공급원으로부터 공급되는 전류를 저장하고, 상기 피스톤(40)의 전진 이동시 저장된 전류를 상기 솔레노이드 코일(530)에 공급하고, 상기 피스톤(40)의 후진 이동시 상기 솔레노이드 코일(530)에 전류 공급을 차단하는 축전기(미도시)와, 상기 피스톤(40)의 후진 이동시 상기 외부 전력 공급원으로부터 공급되는 전류를 상기 솔레노이드 코일(530)에 공급하는 DC 전원 공급부를 포함하는 것도 가능하다.

따라서, 상기 전류 공급부(미도시)는, 상기 솔레노이드 코일(530)에 인가되는 전류의 방향을 미리 설정된 주기로 반복적으로 전환하되, 상기 피스톤(40)의 전진 이동시에는 상기 축전기(미도시)에 저장된 전류를 공급하고, 상기 피스톤(40)의 후진 이동시에는 상기 DC 전원 공급부로부터 전류를 공급하여, 상기 피스톤(40)의 전진 이동시 이동 속도를 보다 크게 할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 바디 20: 실린더
21: 실린더 메인홀 22: 약물 수용부
23: 노즐부 30: 솔레노이드 코일
31: 제1코일 32: 제2코일
40: 피스톤 50: 노즐부 개폐밸브
70: 블로커 71: 고정 블로커
72: 길이 조절 블로커 80: 탄성부재
90,290: 운동 자성체 92: 고정 자석
210: 냉각 챔버 292: 고정 자성체

Claims

중공형상으로 형성된 바디와;
상기 바디의 외주면에 감긴 솔레노이드 코일과;
상기 바디의 개구된 전면에 연통되게 결합되고, 약물이 수용되는 약물 수용부와, 상기 약물 수용부에 수용된 약물을 전방으로 토출하는 노즐부가 형성된 실린더와;
상기 바디의 내부에 길이방향으로 길게 삽입되고, 상기 솔레노이드 코일에 전류 인가시 발생되는 자기력에 의해 전,후진 왕복운동하는 운동 자성체와;
상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 후방에 삽입되어 고정된 고정 자석과;
상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 전방에 삽입되고, 상기 운동 자성체의 전진 이동시 상기 운동 자성체가 가하는 충격력에 의해 전진 이동하여 상기 약물 수용부 내의 약물을 상기 노즐부로 가압하는 피스톤과;
상기 노즐부와 상기 약물 수용부 사이의 연통홀을 개폐하도록 구비되어, 상기 피스톤의 전진 이동시 상기 약물 수용부로부터 약물에 의해 가해지는 유압에 의해 밀려나서 상기 연통홀을 개방하고, 상기 유압의 해제시 탄성 복원되어 상기 연통홀을 차폐하는 노즐부 개폐밸브와;
상기 솔레노이드 코일에 미리 설정된 주기로 전류의 공급과 차단을 반복하여, 상기 피스톤의 전진 이동과 후진 이동을 반복시키는 전후진 구동수단을 포함하고,
상기 솔레노이드 코일은,
상기 바디의 외주면 전방에 감기고, 상기 피스톤의 전진 이동시 전류가 인가되어 상기 운동 자성체가 전진 이동하는 전진 방향으로 자기력을 발생시키는 제1코일과;
상기 바디의 외주면에서 상기 제1코일보다 후방에 감기고, 상기 피스톤의 전진 이동시 전류가 인가되어 상기 고정 자석의 자기장 방향과 반대방향으로 자기장을 발생시켜 상기 고정 자석의 자기장을 상쇄시키고, 상기 피스톤의 후진 이동시 전류가 차단되어 상기 고정 자석의 자기장을 회복시키는 제2코일을 포함하고,
상기 전후진 구동수단은,
상기 피스톤의 전진 이동시 상기 제1코일과 상기 제2코일에 각각 전류를 인가하여 상기 운동 자성체를 전진 이동시키고, 상기 피스톤의 후진 이동시 상기 제1코일과 상기 제2코일에 각각 전류를 차단하여 상기 운동 자성체를 상기 고정 자석의 자기장에 의해 후진 이동시키는 것을 반복하는 전류 공급부와;
상기 피스톤과 상기 실린더 사이에 설치되어, 상기 운동 자성체의 후진 이동시 상기 피스톤에 후진하는 방향으로 탄성력을 부여하는 탄성부재를 포함하는 무바늘 주사기.
청구항 1에 있어서,
상기 전류 공급부는, 상기 제1코일에 미리 설정된 제1설정시간동안 전류를 인가한 후 전류를 차단하고,
상기 운동 자성체의 질량은 100g 이하이고, 상기 제1설정시간은 180ms 이하로 설정된 무바늘 주사기.
청구항 1에 있어서,
상기 전류 공급부는,
상기 제2코일에 전류를 인가한 후 미리 설정된 제2설정시간이 경과하면 상기 제1코일에 전류를 인가하고,
상기 피스톤의 후진 이동시 상기 제1코일에 전류를 차단한 후 미리 설정된 제3설정시간이 경과하면 상기 제2코일에 전류를 차단하는 무바늘 주사기.
중공형상으로 형성된 바디와;
상기 바디의 외주면에 감긴 솔레노이드 코일과;
상기 바디의 개구된 전면에 연통되게 결합되고, 약물이 수용되는 약물 수용부와, 상기 약물 수용부에 수용된 약물을 전방으로 토출하는 노즐부가 형성된 실린더와;
상기 바디의 내부에 길이방향으로 길게 삽입되고, 상기 솔레노이드 코일에 전류 인가시 발생되는 자기력에 의해 전,후진 왕복운동하는 운동 자성체와;
상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 후방에 삽입되고, 상기 솔레노이드 코일에 전류 인가시 발생되는 자기력에 의해 자성을 띠는 고정된 고정 자성체와;
상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 전방에 삽입되고, 상기 운동 자성체의 전진 이동시 상기 운동 자성체가 가하는 충격력에 의해 전진 이동하여 상기 약물 수용부 내의 약물을 상기 노즐부로 가압하는 피스톤과;
상기 노즐부와 상기 약물 수용부 사이의 연통홀을 개폐하도록 구비되어, 상기 피스톤의 전진 이동시 상기 약물 수용부로부터 약물에 의해 가해지는 유압에 의해 밀려나서 상기 연통홀을 개방하고, 상기 유압의 해제시 탄성 복원되어 상기 연통홀을 차폐하는 노즐부 개폐밸브와;
상기 솔레노이드 코일에 미리 설정된 주기로 전류의 공급과 차단을 반복하여, 상기 피스톤의 전진 이동과 후진 이동을 반복시키는 전후진 구동수단을 포함하고,
상기 솔레노이드 코일은,
상기 바디의 외주면 전방에 감기고, 상기 피스톤의 전진 이동시 전류가 인가되어, 상기 운동 자성체가 전진 이동하는 방향으로 자기력을 발생시키는 제1코일과,
상기 바디의 외주면에서 상기 제1코일보다 후방에 감기고, 상기 피스톤의 후진 이동시 전류가 인가되어 자기력을 발생시켜 상기 고정 자성체를 자석화시키는 제2코일을 포함하고,
상기 전후진 구동수단은,
상기 피스톤의 전진 이동시 상기 제1코일에 전류를 공급하여 상기 운동 자성체를 전진 이동시키고 상기 제2코일에는 전류를 차단하고, 상기 피스톤의 후진 이동시 상기 제1코일에 전류를 차단하고 상기 제2코일에 전류를 공급하여 상기 운동 자성체를 상기 고정 자성체의 자기장에 의해 후진 이동시키는 것을 반복하는 전류 공급부와;
상기 피스톤과 상기 실린더 사이에 설치되어, 상기 운동 자성체의 후진 이동시 상기 피스톤에 후진하는 방향으로 탄성력을 부여하는 탄성부재를 포함하고,
상기 전류 공급부는, 상기 제1코일에 미리 설정된 제1설정시간동안 전류를 인가한 후 전류를 차단하고,
상기 운동 자성체의 질량은 100g 이하이고, 상기 제1설정시간은 80ms 이하로 설정된 무바늘 주사기.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 바디의 외측에서 상기 솔레노이드 코일의 외측을 둘러싸도록 구비되어, 상기 솔레노이드 코일에서 발생하는 열을 냉각 유체를 통해 흡수하여 냉각시키는 냉각 챔버를 더 포함하는 무바늘 주사기.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 피스톤의 외주면에서 반경방향으로 돌출 형성된 플랜지부와,
상기 피스톤과 상기 실린더 사이에 구비되어, 상기 피스톤의 전진 이동시 상기 플랜지부가 걸림되어 상기 피스톤의 전진 이동 거리를 제한하는 블로커를 더 포함하고,
상기 블로커는,
상기 실린더의 내주면에 고정 설치되고, 내주면에 암 나사산이 형성된 링 형상의 고정 블로커와,
상기 고정 블로커의 내주면에 나사 결합되고 상기 플랜지부가 걸림되게 형성되고, 상기 고정 블로커에 나사결합되는 결합 길이가 조절 가능한 길이 조절 블로커를 포함하는 무바늘 주사기.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 약물 수용부는, 전방으로 갈수록 단면적이 감소하는 축소부와, 상기 축소부에서 연장되어 단면적이 다시 증가하는 확대부를 포함하는 발산 노즐 형상으로 형성되고,
상기 축소부에는 상기 피스톤의 후진 이동시 발생하는 압력차에 의해 외부로부터 약물을 공급받는 약물 공급홀이 형성된 무바늘 주사기.
청구항 7에 있어서,
상기 노즐부 개폐밸브는, 상기 연통홀에 설치된 볼과, 상기 노즐부에 설치되어 상기 볼을 지지하는 탄성부재를 포함하는 무바늘 주사기.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 전류 공급부는,
상기 제1코일에 연결되어, 외부 전력 공급원으로부터 공급되는 전류를 저장하고, 상기 피스톤의 전진 이동시 저장된 전류를 상기 제1코일에 공급하고, 상기 피스톤의 후진 이동시 상기 제1코일에 전원 공급을 차단하는 축전기와,
상기 제2코일에 연결되어, 상기 피스톤의 전진 이동시 상기 외부 전력 공급원으로부터 공급되는 전류를 상기 제2코일에 공급하는 DC 전원 공급부를 포함하는 무바늘 주사기.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 실린더의 내부에 구비되어 상기 피스톤의 단부를 가리도록 형성되고, 상기 피스톤의 전,후진 이동시 신축가능하도록 신축 가능한 소재로 형성된 피스톤 커버를 더 포함하는 무바늘 주사기.
중공형상으로 형성된 바디와;
상기 바디의 외주면에 감긴 솔레노이드 코일과;
상기 바디의 개구된 전면에 연통되게 결합되고, 약물이 수용되는 약물 수용부와, 상기 약물 수용부에 수용된 약물을 전방으로 토출하는 노즐부가 형성된 실린더와;
상기 바디의 내부에 길이방향으로 길게 삽입되고, 상기 솔레노이드 코일에 전류 인가시 발생되는 자기력에 의해 전,후진 왕복운동하는 운동 자성체와;
상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 후방에 삽입되어 고정된 고정 자석과;
상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 전방에 삽입되고, 상기 운동 자성체의 전진 이동시 상기 운동 자성체가 가하는 충격력에 의해 전진 이동하여 상기 약물 수용부 내의 약물을 상기 노즐부로 가압하는 피스톤과;
상기 노즐부와 상기 약물 수용부 사이의 연통홀을 개폐하도록 구비되어, 상기 피스톤의 전진 이동시 상기 약물 수용부로부터 약물에 의해 가해지는 유압에 의해 밀려나서 상기 연통홀을 개방하고, 상기 유압의 해제시 탄성 복원되어 상기 연통홀을 차폐하는 노즐부 개폐밸브와;
상기 솔레노이드 코일에 미리 설정된 주기로 전류의 공급과 차단을 반복하여, 상기 피스톤의 전진 이동과 후진 이동을 반복시키는 전후진 구동수단을 포함하고,
상기 솔레노이드 코일은,
상기 바디의 외주면 전방에 감기고, 상기 피스톤의 전진 이동시 전류가 인가되어 상기 운동 자성체가 전진 이동하는 전진 방향으로 자기력을 발생시키는 제1코일과;
상기 바디의 외주면에서 상기 제1코일보다 후방에 감기고, 상기 피스톤의 전진 이동시 전류가 인가되어 상기 고정 자석의 자기장 방향과 반대방향으로 자기장을 발생시켜 상기 고정 자석의 자기장을 상쇄시키고, 상기 피스톤의 후진 이동시 전류가 차단되어 상기 고정 자석의 자기장을 회복시키는 제2코일을 포함하고,
상기 전후진 구동수단은,
상기 피스톤의 전진 이동시 상기 제1코일과 상기 제2코일에 각각 전류를 인가하여 상기 운동 자성체를 전진 이동시키고, 상기 피스톤의 후진 이동시 상기 제1코일과 상기 제2코일에 각각 전류를 차단하여 상기 운동 자성체를 상기 고정 자석의 자기장에 의해 후진 이동시키는 것을 반복하는 전류 공급부와;
상기 피스톤과 상기 실린더 사이에 설치되어, 상기 운동 자성체의 후진 이동시 상기 피스톤에 후진하는 방향으로 탄성력을 부여하는 탄성부재와;
상기 실린더의 내부에 구비되어 상기 피스톤의 단부를 가리도록 형성되고, 상기 피스톤의 전,후진 이동시 신축가능하도록 신축 가능한 소재로 형성된 피스톤 커버를 포함하고,
상기 전류 공급부는, 상기 제1코일에 미리 설정된 제1설정시간동안 전류를 인가한 후 전류를 차단하고,
상기 운동 자성체의 질량은 100g 이하이고, 상기 제1설정시간은 180ms 이하로 설정되고,
상기 전류 공급부는,
상기 제2코일에 전류를 인가한 후 미리 설정된 제2설정시간이 경과하면 상기 제1코일에 전류를 인가하고,
상기 피스톤의 후진 이동시 상기 제1코일에 전류를 차단한 후 미리 설정된 제3설정시간이 경과하면 상기 제2코일에 전류를 차단하는 무바늘 주사기.
중공형상으로 형성된 바디와;
상기 바디의 외주면에 감긴 솔레노이드 코일과;
상기 바디의 개구된 전면에 연통되게 결합되고, 약물이 수용되는 약물 수용부와, 상기 약물 수용부에 수용된 약물을 전방으로 토출하는 노즐부가 형성된 실린더와;
상기 바디의 내부에 길이방향으로 길게 삽입되고, 상기 솔레노이드 코일에 전류 인가시 발생되는 제1자기력에 의해 전진 이동하는 운동 자성체와;
상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 후방에 삽입되어, 상기 솔레노이드 코일에 전류 차단시 상기 운동 자성체를 당겨 후진 이동시키도록 제2자기력을 갖는 고정 자석과;
상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 전방에 삽입되고, 상기 운동 자성체의 전진 이동시 상기 운동 자성체가 가하는 충격력에 의해 전진 이동하여 상기 약물 수용부 내의 약물을 상기 노즐부로 가압하는 피스톤과;
상기 노즐부와 상기 약물 수용부 사이의 연통홀을 개폐하도록 구비되어, 상기 피스톤의 전진 이동시 상기 약물 수용부로부터 약물에 의해 가해지는 유압에 의해 밀려나서 상기 연통홀을 개방하고, 상기 유압의 해제시 탄성 복원되어 상기 연통홀을 차폐하는 노즐부 개폐밸브와;
상기 솔레노이드 코일에 미리 설정된 주기로 전류의 공급과 차단을 반복하여, 상기 피스톤의 전진 이동과 후진 이동을 반복시키는 전후진 구동수단을 포함하고,
상기 전후진 구동수단은,
상기 피스톤의 전진 이동시 상기 솔레노이드 코일에 전류를 공급하여 상기 제2자기력보다 큰 상기 제1자기력을 발생시키고, 상기 피스톤의 후진 이동시 상기 솔레노이드 코일에 전류를 차단하는 것을 반복하는 전류 공급부와;
상기 피스톤과 상기 실린더 사이에 설치되어, 상기 운동 자성체의 후진 이동시 상기 피스톤에 후진하는 방향으로 탄성력을 부여하는 탄성부재를 포함하는 무바늘 주사기.
중공형상으로 형성된 바디와;
상기 바디의 외주면에 감긴 솔레노이드 코일과;
상기 바디의 개구된 전면에 연통되게 결합되고, 약물이 수용되는 약물 수용부와, 상기 약물 수용부에 수용된 약물을 전방으로 토출하는 노즐부가 형성된 실린더와;
상기 바디의 내부에 길이방향으로 길게 삽입되고, 상기 솔레노이드 코일에 미리 설정된 제1방향의 전류 인가시 발생되는 제1자기력에 의해 전진 이동하는 운동 자성체와;
상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 후방에 삽입되어, 상기 운동 자성체를 당겨 후진 이동시키도록 제2자기력을 갖는 고정 자석과;
상기 바디의 내부에서 상기 운동 자성체보다 전방에 삽입되고, 상기 운동 자성체의 전진 이동시 상기 운동 자성체가 가하는 충격력에 의해 전진 이동하여 상기 약물 수용부 내의 약물을 상기 노즐부로 가압하는 피스톤과;
상기 노즐부와 상기 약물 수용부 사이의 연통홀을 개폐하도록 구비되어, 상기 피스톤의 전진 이동시 상기 약물 수용부로부터 약물에 의해 가해지는 유압에 의해 밀려나서 상기 연통홀을 개방하고, 상기 유압의 해제시 탄성 복원되어 상기 연통홀을 차폐하는 노즐부 개폐밸브와;
상기 솔레노이드 코일에 미리 설정된 주기로 전류의 공급과 차단을 반복하여, 상기 피스톤의 전진 이동과 후진 이동을 반복시키는 전후진 구동수단을 포함하고,
상기 전후진 구동수단은,
상기 피스톤의 전진 이동시 상기 솔레노이드 코일에 상기 제1방향의 전류를 공급하여 상기 제2자기력보다 큰 상기 제1자기력을 발생시키고, 상기 피스톤의 후진 이동시 상기 솔레노이드 코일에 상기 제1방향과 반대방향의 제2방향의 전류를 공급하는 것을 반복하는 전류 공급부와;
상기 피스톤과 상기 실린더 사이에 설치되어, 상기 운동 자성체의 후진 이동시 상기 피스톤에 후진하는 방향으로 탄성력을 부여하는 탄성부재를 포함하는 무바늘 주사기.
청구항 12에 있어서,
상기 바디의 외측에서 상기 솔레노이드 코일의 외측을 둘러싸도록 구비되어, 상기 솔레노이드 코일에서 발생하는 열을 냉각 유체를 통해 흡수하여 냉각시키는 냉각 챔버를 더 포함하는 무바늘 주사기.
청구항 12에 있어서,
상기 실린더의 내부에 구비되어 상기 피스톤의 단부를 가리도록 형성되고, 상기 피스톤의 전,후진 이동시 신축가능하도록 신축 가능한 소재로 형성된 피스톤 커버를 더 포함하는 무바늘 주사기.