WO2020060023A1 - 사용자 맞춤형 약물 주입 시스템 - Google Patents

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WO2020060023A1
WO2020060023A1 PCT/KR2019/009130 KR2019009130W WO2020060023A1 WO 2020060023 A1 WO2020060023 A1 WO 2020060023A1 KR 2019009130 W KR2019009130 W KR 2019009130W WO 2020060023 A1 WO2020060023 A1 WO 2020060023A1
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drug
user
infusion pump
channels
regulator
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PCT/KR2019/009130
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English (en)
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박융석
김종철
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사회복지법인 삼성생명공익재단
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Definitions

  • the present invention relates to a user-customized drug infusion system, and more specifically, it is possible to inject the required amount of the drug according to the user's condition using a regulator and an infusion pump that can be inserted into the human body. It relates to a system that can comprehensively manage the user's health through state analysis.
  • a regulator for adjusting the amount of drug injection is characterized by controlling the amount of drug injection through a mechanical method of physically controlling the diameter of the tube through which the drug moves.
  • This conventional method has a problem that it is difficult to accurately calculate and adjust the amount of drug injection, and there is a problem in that the volume of the regulator itself is increased because several components must be added to improve the accuracy by improving the problem.
  • the volume is increased as described above, the portability is reduced, and the use range of the regulator is inevitably limited.
  • infusion pumps that provide power to inject drugs into the body using physical pressure have been developed in the form of implantation into the body in accordance with the needs of patients who need to administer drugs for a long time.
  • most of the prior arts have a problem in that they are difficult to manage, such as controlling the amount of drug input suitable for the current state of the patient after being transplanted into the body.
  • the patient's body components are analyzed using a drug injection device that can be inserted into the body, and the patient's condition is grasped in real time through the analyzed results to determine whether the patient develops additional diseases, what drugs the patient currently needs, There is a growing need for a comprehensive management system that can analyze, for example, how much is the appropriate dose of drug required.
  • the present invention is to solve the problems as described above, by using a polymer material that reacts to the change in voltage to control the drug input through an electrical signal, and includes a regulator capable of minimizing the volume enough to be drawn into the body It is an object to provide a system.
  • an object of the present invention is to provide a system including an infusion pump capable of measuring internal components of the body while providing power and drugs for operation within the body of the regulator.
  • the user's condition is determined in real time and provided to the user through an external terminal to comprehensively manage the user's health status, such as the amount of drug input and the occurrence of additional diseases.
  • the aim is to provide a user-customizable system that enables the user to perform the operation.
  • the artificial muscle to provide power for the injection of the drug
  • an insulating film formed on the outside of the artificial muscle, a chamber formed by a plurality of septum spaced therein (chamber )
  • an infusion pump including a sensing unit for measuring the user's state information, a regulator including a plurality of channels for drug movement, and a user's state information measured through the sensing unit of the infusion pump. It includes a server for estimating the user's drug dosage based on the basis, and a user terminal capable of driving an application for drug injection, but the infusion pump and the regulator may be introduced into the user's body.
  • a passage for drug movement is formed between one end of each of the plurality of diaphragms and the inner wall of the chamber, and the adjacent passages are staggered in opposite directions based on the central axis of the chamber. Can be formed.
  • the sensing unit includes a probe for collecting blood or plasma from inside the user's body, and a sample storage unit containing a sample for analyzing the components of blood or plasma collected through the probe It can contain.
  • the infusion pump according to an embodiment of the present invention is connected to a drug replenishing unit and a chamber spaced apart at predetermined intervals in order to fill the drug with an infusion pump from outside the body, and the rate at which the drug is introduced into the body or the regulator. It may further include a drug injection unit for controlling.
  • the regulator according to an embodiment of the present invention may be used separately in vitro.
  • each of the plurality of channels according to an embodiment of the present invention, a polymer material in which the molecular arrangement changes according to a change in voltage is accommodated, and whether or not each of the plurality of channels is turned on or off according to the orientation of the accommodated polymer material. Can be determined.
  • each of the plurality of channels is formed of a polymer material whose molecular arrangement changes according to a change in voltage, and each of the plurality of channels according to a change in diameter due to contraction or expansion of the formed inner wall Whether it is on or off can be determined.
  • the present invention it may be possible to control whether the artificial muscle contracts and whether or not each of the plurality of channels is turned on or off through an external input applied from the user to the user terminal.
  • the accuracy of the drug input can be significantly improved compared to the prior art, and the volume is minimized. Since it is possible to enter the body, the convenience and convenience of carrying can be secured.
  • the user's condition is judged in real time and provided to the user through an external terminal, so that the user himself can comprehensively manage the amount of drug input and the occurrence of additional diseases. I can make it.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a user-specific drug injection system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 shows the arrangement of a plurality of diaphragms inside the chamber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 shows a shape in which a probe and a sample storage unit included in a sensing unit according to an embodiment of the present invention are disposed adjacent to blood vessels.
  • FIG. 4 shows a shape of a plurality of channels formed inside a regulator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a change in orientation of a polymer material accommodated in a plurality of channels according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a state in which the inner wall expands or contracts according to a change in orientation of a polymer material forming an inner wall of a plurality of channels according to an embodiment of the present invention.
  • the artificial muscle to provide power for the injection of the drug
  • an insulating film formed on the outside of the artificial muscle, a chamber formed by a plurality of septum spaced therein (chamber )
  • an infusion pump including a sensing unit for measuring the user's state information, a regulator including a plurality of channels for drug movement, and a user's state information measured through the sensing unit of the infusion pump. It includes a server for estimating the user's drug dosage based on the basis, and a user terminal capable of driving an application for drug injection, but the infusion pump and the regulator may be introduced into the user's body.
  • a passage for drug movement is formed between one end of each of the plurality of diaphragms and the inner wall of the chamber, and the adjacent passages are staggered in opposite directions based on the central axis of the chamber. Can be formed.
  • the sensing unit includes a probe for collecting blood or plasma from inside the user's body, and a sample storage unit containing a sample for analyzing the components for blood or plasma collected through the probe It can contain.
  • the infusion pump according to an embodiment of the present invention is connected to a drug replenishing unit and a chamber spaced apart at predetermined intervals in the skin tissue to fill the drug with an infusion pump from outside the body, and the rate at which the drug is introduced into the body or the regulator It may further include a drug injection unit for controlling.
  • the regulator according to an embodiment of the present invention may be used separately in vitro.
  • each of the plurality of channels according to an embodiment of the present invention, a polymer material in which the molecular arrangement changes according to a change in voltage is accommodated, and whether or not each of the plurality of channels is turned on or off according to the orientation of the accommodated polymer material. Can be determined.
  • each of the plurality of channels is formed of a polymer material whose molecular arrangement changes according to a change in voltage, and each of the plurality of channels according to a change in diameter due to contraction or expansion of the formed inner wall Whether it is on or off can be determined.
  • the present invention it may be possible to control whether the artificial muscle is contracted and whether or not each of the plurality of channels is turned on or off through an external input applied from the user to the user terminal.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a user-specific drug injection system according to an embodiment of the present invention.
  • the user-specific drug injection system according to an embodiment of the present invention, the artificial muscle unit 120 that provides power for the injection of the drug, the insulating film formed on the outside of the artificial muscle unit 120 ( 110), an infusion pump (100) including a chamber (130) in which a plurality of diaphragms (131) are spaced apart and a sensing unit (140) for measuring user state information , Regulator 200 including a plurality of channels for the movement of the drug (Regulator) 200, the user's drug input based on the user's state information measured through the sensing unit 140 of the infusion pump 100 It may include a server 300 for estimating, and a user terminal 400 capable of driving an application for drug injection.
  • the infusion pump 100 may have a structure in which the artificial muscle unit 120 surrounds the outer surface of the chamber 130. Through this structure, power generated according to the contraction or relaxation of the artificial muscle part 120 may be transmitted to the chamber 130, and the drug may be transferred to the chamber 130 as the chamber 130 contracts or expands by the transmitted power. 130) may be moved from inside to the regulator 200.
  • an insulating film 110 is formed on the outside of the artificial muscle part 120.
  • the artificial muscle part 120 is connected to the surrounding tissue of the infusion pump 100. It is to cut off things. That is, since the infusion pump 100 may be drawn into the user's body, the artificial muscle unit 120 operates properly due to problems such as fibrosis and connection with surrounding tissues that occur as long as it is taken into the body.
  • the insulating film 110 may have a structure surrounding the outer side of the artificial muscle part 120 to prevent it from being prevented.
  • the sensing unit 140 measures the user's status information, and the status information relates to the body component information to be considered for the user to input the drug.
  • the status information may be blood information, bio-current information, and the like, and based on the status information, it is determined through the server 300 that the severity of the disease the user is currently suffering from, and the likelihood of developing additional diseases, etc., through the server 300 Can be estimated.
  • a blood sugar level of the user and a corresponding insulin input amount may be estimated based on the blood information through the server 300. That is, an appropriate amount of drug may be input for each user through the sensing unit 140 of the infusion pump 100 so that effective and accurate drug treatment can be performed.
  • the sensing unit 140 since the sensing unit 140 must be able to contact the tissue in the body for the measurement of state information, it may be formed on the outermost side of the infusion pump 100.
  • the sensing unit 140 may be formed to protrude outside the insulating layer 110 or may be formed outside the artificial muscle unit 120 together with the insulating layer 110.
  • the configuration and structure of the sensing unit 140 will be described later in more detail with reference to FIG. 3.
  • the infusion pump 100 is a drug supplement 150 is disposed spaced apart at predetermined intervals in the skin tissue to fill the drug from the body to the infusion pump 100 And connected to the chamber 130 may further include a drug injection unit 160 for controlling the rate at which the drug is injected into the body.
  • the drug supplement unit 150 is configured to allow the drug to be smoothly filled from outside the body when all the drugs stored in the infusion pump 100 used as being introduced into the body are injected into the body.
  • the drug supplement unit 150 may include a magnet or a signal generator to easily recognize the position in the body outside the body.
  • the drug supplement unit 150 includes a signal generator
  • the position signal generated by the signal generator is detected through the signal receiver outside the body, and the drug supplement unit 150 is based on the detected position signal. Positions placed in can be grasped. The user can easily fill the drug through a syringe or the like with the drug replenishment unit 150 identified as above.
  • the drug supplement 150 may be disposed spaced apart at predetermined intervals in the skin tissue, which is a magnetic or position signal generated to recognize the position in the drug supplement 150 including a magnet or a signal generator This is to enable smooth detection in vitro.
  • the drug replenishment unit 150 is disposed closer to the skin tissue, the magnitude of the signal or magnetism detected outside the body may be larger, but the risk of damage due to the shock applied to the injection pump itself is greater, so that the drug supplementation is performed stably.
  • the drug supplement 150 may be spaced apart from the skin tissue at predetermined intervals (ex. Placed under the interface between the dermal layer and the subcutaneous layer).
  • the drug injection unit 160 is a passage for allowing the drug accommodated inside the chamber 130 to be introduced to the outside (ie, the body) of the infusion pump 100 or delivered to the regulator 200.
  • the diameter of the drug injection unit 160 may vary according to the contractile force of the artificial muscle unit 120. For example, in an emergency situation (e.g. hypoglycemic shock, etc.) in which the drug is to be rapidly injected while maintaining a constant diameter at the time of drug injection, the diameter is narrowed to increase the pressure applied to the drug for drug injection or delivery. In this way, the drug can be rapidly injected into the body or delivered to the regulator 200 to cope with an emergency.
  • an emergency situation e.g. hypoglycemic shock, etc.
  • the above-described change in the diameter of the drug injection unit 160 may be performed by a control unit further included in the infusion pump 100.
  • the controller may control whether the sensing unit 140 is operated, whether the artificial muscle unit 120 is operated, as well as adjusting the diameter of the drug injection unit 160.
  • the infusion pump 100 may further include a communication unit for transmitting and receiving information to and from the server 300 and the user terminal 400.
  • the communication unit includes a short-range communication module Bluetooth (Bluetooth) communication module, BLE (Bluetooth low energy) communication module, Zigbee (Zigbee) communication module, Beacon (Beacon) communication module, Wi-Fi (Wifi) communication module, UWB (Ultra Wideband) ) May include a communication module, LoRaWAN communication module, etc., but is not limited to the above-described example.
  • FIG. 2 shows the arrangement of a plurality of diaphragms 131 inside the chamber 130 according to an embodiment of the present invention.
  • a passage for drug movement is formed between one end of each of the plurality of diaphragms 131 and the inner wall of the chamber 130, and the adjacent passages are Based on the central axis of 130) may be formed to be staggered in opposite directions to each other.
  • each of the plurality of diaphragms 131 is formed along the inner circumferential surface of the chamber 130, and each size may vary according to the internal structure of the chamber 130.
  • the chamber 130 is in the shape of a rugby ball as shown in (a) of FIG. 2, as the distance from the center of the chamber 130 increases, the size of the plurality of diaphragms 131 may decrease.
  • one end of each of the plurality of diaphragms 131 is not formed along the inner circumferential surface of the chamber 130 but forms an empty space, and the empty space may serve as a passage for the movement of the drug.
  • passages adjacent to each other in the interior of the chamber 130 may be formed to be staggered in opposite directions based on a central axis of the horizontal direction of the chamber 130. This is to prevent the drug from leaking through the drug injection path at the same time as always maintaining a constant dose of the drug moving inside the chamber 130.
  • a passage formed by a zigzag is opened and a plurality of diaphragms 131
  • the drug may be accommodated in the empty space inside the formed chamber 130, and it is possible to prevent the drug from leaking out of the chamber 130 due to the staggered passage.
  • the passage formed by the zigzag is blocked and the drug accommodated in the empty space of the passage can be moved in the direction of the drug input path. have.
  • the drug can no longer be moved to the empty space between the diaphragms 131, and when the chamber 130 is expanded again as shown in FIG. 2 (b), the drug includes a passage ( 130) It can be accommodated as an empty space inside.
  • the amount of drug input per contraction-relaxation cycle of the artificial muscle unit 120 is constant. It can be maintained and the drug is prevented from leaking from the chamber 130 to the regulator 200 or the body, so that the drug dosage can be effectively managed.
  • FIG 3 shows a shape in which the probe 141 and the sample storage unit 142 included in the sensing unit 140 according to an embodiment of the present invention are disposed adjacent to blood vessels.
  • the sensing unit 140 is collected through a probe 141 and a probe 141 for collecting blood or plasma from inside the user's body It may include a sample storage unit 142 for receiving a sample for analyzing the components for blood or plasma.
  • the sensing unit 140 including the probe 141 and the sample storage unit 142 may be formed to be as close as possible to the blood vessel along the outer periphery of the blood vessel (ex. Artery, vein, capillary, etc.).
  • the probe 141 may be formed in an area adjacent to the blood vessel to facilitate insertion into the blood vessel, and the sample storage unit 142 may probe the blood or plasma collected by the probe 141 to be moved. It can be connected to the ruler 141.
  • the above-described probe 141 and the sample storage unit 142 are not limited to this type, and may be replaced by a blood detection sensor as one configuration.
  • the blood component analysis process by the sensing unit 140 including the probe 141 and the sample analysis unit is as follows. First. Blood or plasma can be collected by the probe 141 inserted into the blood vessel, and the blood or plasma collected through the probe 141 is directly moved to the sample storage unit 142 connected to the probe 141 Can be. Components of blood or plasma may be analyzed through the control unit based on the result of the chemical reaction of the moved blood or plasma and the sample. In addition, status information may be generated through the control unit based on the analyzed result, and the generated information may be transmitted to the server 300 through the communication unit. The server 300 may estimate the drug dosage suitable for the user based on the transmitted state information.
  • blood obtained through the probe 141 may be analyzed to have blood sugar of 300 mg / dl through reaction with a sample accommodated in the sample storage unit 142.
  • the information that the blood sugar is 300mg / dl can be transmitted to the server 300, and the insulin dose suitable for the blood sugar 300mg / dl can be estimated.
  • the number of contractions of the artificial muscle unit 120 and the number of on or off of the plurality of channels 210 of the regulator 200 may be determined through the server 300 based on the estimated information.
  • the regulator 200 may be used in combination with the infusion pump 100 in order to be used in the body. That is, in general, the regulator 200 is used to control the amount of drug that moves by gravity, so when the regulator 200 enters the body, there is power to move the drug (ex. Gravity, etc.) There is a problem that the drug cannot be injected. In order to solve this problem, the above-described infusion pump 100 may be combined to provide power for the movement of drugs.
  • the regulator 200 can be used not only by being introduced into the body, but also separately from the outside without being combined with other components of the system.
  • the regulator 200 may be applied to and used in a conventional drug injection method (eg, a method using gravity, etc.) without coupling of the infusion pump 100.
  • a conventional regulator using a mechanical control method for adjusting the diameter of the tube itself in the fluid control set may be used by being replaced with a regulator 200 according to an embodiment of the present invention using an electric control method. Through such use, control of the drug input in vitro can be performed more precisely and accurately.
  • the regulator 200 according to an embodiment of the present invention is combined with the infusion pump 100 to be used to control the drug dosage in the body or to control the drug dosage in vitro without the infusion pump 100 separately. It can be applied and used in drug injection devices.
  • FIG 4 shows a shape of a plurality of channels 210 formed inside the regulator 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the regulator 200 may include a plurality of channels 210 to control the dosage of the drug.
  • drugs delivered through the drug injection unit 160 of the infusion pump 100 may be moved to the regulator 200 and may be introduced into the plurality of channels 210 through the intake receiving unit.
  • Each of the plurality of channels 210 is turned on or off, or the plurality of channels 210 are turned on or off at one time, so that the drug dosage can be adjusted.
  • Drugs moved through the plurality of channels 210 may be injected into the body through the input receiving unit.
  • each of the intake receiving portion and the input receiving portion may have a symmetrical shape left and right based on a vertical central axis of the regulator 200.
  • the inlet receiving portion and the input receiving portion may have an isosceles triangle shape, but is not limited thereto.
  • the intake receiving portion and the input receiving portion may have inclined structures that are symmetrical to each other based on the center of the regulator 200.
  • the inclined surface may be formed in a direction in which the channel 210 farthest from the inlet or input passage is located. If the intake receiving portion and the input receiving portion has a slope structure as shown in Figure 4 (b), the flow rate of the drug can be controlled through the slope, through which the amount of drug flowing into each of the plurality of channels 210 It can be kept the same. Accordingly, drug control through the plurality of channels 210 may be more effectively performed through the intake receiving unit and the intake receiving unit having the inclined structure as shown in FIG. 4B.
  • FIG 5 shows a change in orientation of the polymer material 211 accommodated in the plurality of channels 210 according to an embodiment of the present invention.
  • a polymer material 211 in which a molecular arrangement changes according to a change in voltage is accommodated inside each of the plurality of channels 210 according to an embodiment of the present invention, and the accommodated polymer material 211 Whether or not each of the plurality of channels 210 is turned on or off may be determined according to the orientation of.
  • the on state means a state in which the drug can move through the plurality of channels 210
  • the off state means a state in which the drug cannot move through the plurality of channels 210.
  • a polymer material 211 such as liquid crystal
  • it is randomly arranged as shown in FIG. 5 (a) or flows through the plurality of channels 210. It may be arranged in the horizontal direction of the channel 210 by the voltage of.
  • the polymer material 211 may prevent the drug from moving along the plurality of channels 210.
  • the state in which the polymer material 211 is arranged as described above may be referred to as a state in which the channel 210 is turned off.
  • the arranged polymer material 211 Drugs can move through.
  • the state in which the polymer material 211 is arranged as described above may be referred to as a state in which the channel 210 is turned on.
  • the voltage for determining the arrangement of the polymer material 211 is different for each polymer material 211, it may be preset according to the characteristics of the polymer material 211, and may be adjusted through the user terminal 400.
  • FIG. 6 shows a state in which the inner wall expands or contracts according to a change in the orientation of the polymer material 211 forming the inner wall of the plurality of channels 210 according to an embodiment of the present invention.
  • the inner wall of each of the plurality of channels 210 is formed of a polymer material 211 whose molecular arrangement changes according to a change in voltage, and contraction or expansion of the formed inner wall Whether or not each of the plurality of channels 210 is turned on or off may be determined according to a change in diameter. That is, as shown in Figure 5, the polymer material 211 can be accommodated inside each of the plurality of channels 210, as well as the inner wall itself is formed of a polymer material 211 as shown in Figure 6 and the inner wall to adjust the diameter Both sides of the region may be formed in a protruding form.
  • a polymer material 211 such as a liquid crystal forming an inner wall is randomly arranged or a horizontal direction of the channel 210 by a predetermined voltage flowing through the plurality of channels 210.
  • a predetermined voltage flowing through the plurality of channels 210 it is possible to prevent the drugs from moving by contacting each other with the portions protruding from one region on both sides of the inner wall in an expanded state.
  • the state in which the diameter of the channel 210 becomes narrow may be referred to as a state in which the channel 210 is turned off.
  • the polymer material 211 such as liquid crystal
  • the projected contact in the expanded state The contracted portion may be contracted to increase the diameter of the channel 210.
  • the drug may move between the protruding parts.
  • the state in which the diameter of the channel 210 is increased may be referred to as the channel 210 being turned on.
  • the operation of each configuration of the infusion pump 100 and the regulator 200 described above may be controlled by the user terminal 400.
  • the user terminal 400 may be a terminal capable of wired / wireless network communication.
  • the user terminal 400 may be a smart phone, a portable multimedia player (PMP), personal digital assistants (PDA), a desktop PC, a laptop PC, or a tablet PC.
  • PMP portable multimedia player
  • PDA personal digital assistants
  • the user terminal 400 may drive an application, and contract artificial muscles through external inputs applied by the user for the application. Whether or not each of the plurality of channels 210 is turned on or off may be controlled. For example, the user may determine the number of contractions of the artificial muscle through input to the application, and control the artificial muscle to contract according to the determined number of contractions. In addition, the magnitude of the voltage flowing through each of the plurality of channels 210 may be adjusted, and the amount of drug input may be adjusted by determining whether each of the plurality of channels 210 is turned on or off by controlling the magnitude of the voltage. have.
  • the user terminal 400 may receive information about the user's health status (eg, current blood sugar level, annual blood sugar change, possibility of occurrence of additional diseases, etc.) from the server 300 and output it through the application. .
  • the user can check how much the current blood sugar level is, what is the annual trend of the blood sugar change, and whether there is a possibility of additional diseases. That is, through the user terminal 400 according to an embodiment of the present invention, the user can remotely control the infusion pump 100 and the regulator 200 so that the proper amount of drug is always injected into the body, as well as the user's Health status can be checked and managed in real time.
  • the server 300 not only estimates the drug dosage suitable for the user based on the state information delivered from the infusion pump 100, but also the user's health state (eg. Progress of the disease the user suffers from) It can generate information about the change trend, the possibility of the occurrence of additional diseases, etc.). That is, since the server 300 includes a database that can accumulate and store the state information transmitted from the infusion pump 100, it is possible to analyze a comprehensive change trend of the user's health state based on the information accumulated in the database. have.
  • the server 300 includes a database that can accumulate and store the state information transmitted from the infusion pump 100, it is possible to analyze a comprehensive change trend of the user's health state based on the information accumulated in the database. have.
  • the server 300 may analyze the possibility of additional disease by comparing the state information transmitted from the infusion pump 100 with standard health information.
  • the server 300 may provide the analysis result through the user terminal 400 so that the user can easily check and manage his or her health status.

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Abstract

본 발명은 사용자 맞춤형 약물 주입 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시스템은, 약물의 투입을 위한 동력을 제공하는 인공근육부, 인공근육부의 외측에 형성되는 절연막, 복수개의 격막들이 내부에 이격되어 형성되는 챔버(chamber) 및 사용자의 상태 정보를 측정하기 위한 감지부를 포함하는 주입 펌프(Infusion pump), 약물의 이동을 위한 복수개의 채널들을 포함하는 레귤레이터(Regulator), 주입 펌프의 감지부를 통해 측정된 사용자의 상태 정보에 기초하여 사용자의 약물 투입량을 추정하기 위한 서버, 및 약물 주입을 위한 어플리케이션의 구동이 가능한 사용자 단말을 포함하되, 주입 펌프 및 레귤레이터는 사용자의 신체에 인입될 수 있다.

Description

사용자 맞춤형 약물 주입 시스템
본 발명은 사용자 맞춤형 약물 주입 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인체에 삽입 가능한 레귤레이터(Regulator) 및 주입 펌프(Infusion pump)를 이용하여 사용자의 상태에 맞는 필요량의 약물을 주입할 수 있으며, 사용자의 상태 분석을 통해 사용자의 건강을 종합적으로 관리할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 약물 주입량을 조절하기 위한 레귤레이터는 약물이 이동하는 튜브의 직경을 물리적으로 조절하는 기계적인 방식을 통해 약물 주입량을 조절하는 것을 특징으로 한다. 이러한 종래의 방식은 약물 주입량을 정확하게 계산하여 조절하기 어렵다는 문제가 있고, 이러한 문제를 개선하여 정확도를 높이기 위해서는 여러 구성들이 추가되어야 하므로 레귤레이터 자체의 부피가 커지는 문제가 있다. 이와 같이 부피가 커지게 되면 휴대성이 감소하여 레귤레이터의 사용 범위가 제한될 수 밖에 없다.
한편, 물리적 압력을 이용하여 약물을 체내로 주입하는 동력을 제공하는 주입 펌프는 장시간 약물을 투여해야 하는 환자들의 요구에 맞추어 체내에 이식되는 형태로 기술 개발이 이루어져 오고 있다. 다만, 대부분의 종래 기술들은 체내에 이식된 이후에 환자의 현재 상태에 알맞은 약물 투입량을 조절하는 등의 관리가 어려운 문제가 있다.
전술한 문제들로 인해 레귤레이터와 주입 펌프를 결합하여 약물 투입량을 정확하게 조절할 수 있으면서 체내로 삽입 가능한 약물 주입 장치에 대한 필요성이 대두되고 있다.
또한, 체내로 삽입 가능한 약물 주입 장치을 이용하여 환자의 체내 성분을 분석하고, 분석된 결과를 통해 환자의 상태를 실시간으로 파악하여 환자의 추가 질환의 발병 여부, 환자에게 현재 필요한 약물이 무엇인지 여부, 필요한 약물의 적정 투입량은 얼마인지 여부 등을 분석할 수 있는 종합 관리 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전압의 변화에 반응하는 고분자 물질을 이용하여 전기적 신호를 통해 약물 투입량을 조절하고, 체내에 인입이 가능할 정도로 부피를 최소화할 수 있는 레귤레이터를 포함하는 시스템을 제공함에 목적이 있다.
또한, 레귤레이터의 신체 내부에서의 동작을 위한 동력 및 약물을 제공함과 동시에 신체 내부 성분을 측정할 수 있는 주입 펌프를 포함하는 시스템을 제공함에 목적이 있다.
더불어, 전술한 레귤레이터 및 주입 펌프를 이용한 사용자의 체내 성분 분석을 통해 사용자의 상태를 실시간으로 판단하고 외부 단말을 통해 사용자에게 제공함으로써 약물 투입량, 추가 질환 발병 여부 등 사용자의 건강 상태를 종합적으로 관리할 수 있도록 하는 사용자 맞춤형 시스템을 제공함에 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 약물 주입 시스템은, 약물의 투입을 위한 동력을 제공하는 인공근육부, 인공근육부의 외측에 형성되는 절연막, 복수개의 격막들이 내부에 이격되어 형성되는 챔버(chamber) 및 사용자의 상태 정보를 측정하기 위한 감지부를 포함하는 주입 펌프(Infusion pump), 약물의 이동을 위한 복수개의 채널들을 포함하는 레귤레이터(Regulator), 주입 펌프의 감지부를 통해 측정된 사용자의 상태 정보에 기초하여 사용자의 약물 투입량을 추정하기 위한 서버, 및 약물 주입을 위한 어플리케이션의 구동이 가능한 사용자 단말을 포함하되, 주입 펌프 및 레귤레이터는 사용자의 신체에 인입될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 복수개의 격막들 각각의 일측 단부와 챔버의 내벽의 사이에는 약물의 이동을 위한 통로가 형성되며, 상호 인접한 통로들은 챔버의 중심축을 기준으로 하여 서로 반대 방향으로 엇갈려 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 감지부는, 사용자의 신체 내부에서 혈액 또는 혈장을 수집하기 위한 탐침자(Probe) 및 탐침자를 통해 수집된 혈액 또는 혈장에 대한 성분을 분석하기 위한 시료가 수용된 시료저장부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 주입 펌프는, 약물을 체외로부터 주입 펌프로 충전하기 위해 피부조직에 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 약물보충부 및 챔버와 연결되어 약물이 체내 또는 레귤레이터에 투입되는 속도를 조절하는 약물투입부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레귤레이터는 체외에서 별도로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들 각각의 내부에는 전압의 변화에 따라 분자 배열이 변화하는 고분자 물질이 수용되며, 수용된 고분자 물질의 배향에 따라 복수개의 채널들 각각의 온 또는 오프 여부가 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들 각각의 내벽은 전압의 변화에 따라 분자 배열이 변화하는 고분자 물질로 형성되며, 형성된 내벽의 수축 또는 팽창에 의한 직경 변화에 따라 복수개의 채널들 각각의 온 또는 오프 여부가 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 사용자 단말에 대한 사용자로부터 인가된 외부 입력을 통해 인공근육의 수축 여부 및 복수개의 채널들 각각의 온 또는 오프 여부에 대한 제어가 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예로서 제공되는 시스템에 따르면, 전압의 변화에 반응하는 고분자 물질을 이용한 레귤레이터를 통해 전기적으로 약물 투입량을 조절함으로써 약물 투입량의 정확성을 종래 대비 대폭 향상시킬 수 있으며, 부피를 최소화하여 체내의 인입이 가능하므로 휴대의 편의성 및 편리성이 확보될 수 있다.
또한, 레귤레이터와 연결되어 함께 체내의 인입이 가능한 주입 펌프를 통해 레귤레이터의 신체 내부에서의 동작을 위한 동력 및 약물을 안정적으로 제공할 수 있으며, 체내 성분의 측정함으로써 사용자의 상태에 맞는 적정량의 약물이 투입될 수 있도록 할 수 있다.
더불어, 전술한 레귤레이터 및 주입 펌프를 이용한 사용자의 체내 성분 분석을 통해 사용자의 상태를 실시간으로 판단하고 외부 단말을 통해 사용자에게 제공함으로써 사용자 스스로가 약물 투입량, 추가 질환 발병 여부 등을 종합적으로 관리할 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 약물 주입 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 챔버 내부의 복수개의 격막들의 배치된 형태를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지부에 포함된 탐침자 및 시료저장부가 혈관에 인접하여 배치된 형태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레귤레이터 내부에 형성된 복수개의 채널들의 형태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들 내부에 수용된 고분자 물질의 배향이 변화하는 모습을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들의 내벽을 형성하는 고분자 물질의 배향 변화에 따라 내벽이 팽창 또는 수축하는 모습을 나타낸다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 약물 주입 시스템은, 약물의 투입을 위한 동력을 제공하는 인공근육부, 인공근육부의 외측에 형성되는 절연막, 복수개의 격막들이 내부에 이격되어 형성되는 챔버(chamber) 및 사용자의 상태 정보를 측정하기 위한 감지부를 포함하는 주입 펌프(Infusion pump), 약물의 이동을 위한 복수개의 채널들을 포함하는 레귤레이터(Regulator), 주입 펌프의 감지부를 통해 측정된 사용자의 상태 정보에 기초하여 사용자의 약물 투입량을 추정하기 위한 서버, 및 약물 주입을 위한 어플리케이션의 구동이 가능한 사용자 단말을 포함하되, 주입 펌프 및 레귤레이터는 사용자의 신체에 인입될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 복수개의 격막들 각각의 일측 단부와 챔버의 내벽의 사이에는 약물의 이동을 위한 통로가 형성되며, 상호 인접한 통로들은 챔버의 중심축을 기준으로 하여 서로 반대 방향으로 엇갈려 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 감지부는, 사용자의 신체 내부에서 혈액 또는 혈장을 수집하기 위한 탐침자(Probe) 및 탐침자를 통해 수집된 혈액 또는 혈장에 대한 성분을 분석하기 위한 시료가 수용된 시료저장부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 주입 펌프는, 약물을 체외로부터 주입 펌프로 충전하기 위해 피부조직에 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 약물보충부 및 챔버와 연결되어 약물이 체내 또는 레귤레이터에 투입되는 속도를 조절하는 약물투입부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레귤레이터는 체외에서 별도로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들 각각의 내부에는 전압의 변화에 따라 분자 배열이 변화하는 고분자 물질이 수용되며, 수용된 고분자 물질의 배향에 따라 복수개의 채널들 각각의 온 또는 오프 여부가 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들 각각의 내벽은 전압의 변화에 따라 분자 배열이 변화하는 고분자 물질로 형성되며, 형성된 내벽의 수축 또는 팽창에 의한 직경 변화에 따라 복수개의 채널들 각각의 온 또는 오프 여부가 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 사용자 단말에 대한 사용자로부터 인가된 외부 입력을 통해 인공근육의 수축 여부 및 복수개의 채널들 각각의 온 또는 오프 여부에 대한 제어가 가능할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 구성을 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 약물 주입 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 약물 주입 시스템은, 약물의 투입을 위한 동력을 제공하는 인공근육부(120), 인공근육부(120)의 외측에 형성되는 절연막(110), 복수개의 격막들(131)이 내부에 이격되어 형성되는 챔버(chamber)(130) 및 사용자의 상태 정보를 측정하기 위한 감지부(140)를 포함하는 주입 펌프(Infusion pump)(100), 약물의 이동을 위한 복수개의 채널들(210)을 포함하는 레귤레이터(Regulator)(200), 주입 펌프(100)의 감지부(140)를 통해 측정된 사용자의 상태 정보에 기초하여 사용자의 약물 투입량을 추정하기 위한 서버(300), 및 약물 주입을 위한 어플리케이션의 구동이 가능한 사용자 단말(400)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 주입 펌프(100)는 챔버(130)의 외면을 인공근육부(120)가 감싸는 구조를 가질 수 있다. 이와 같은 구조를 통해 인공근육부(120)의 수축 또는 이완에 따라 생성되는 동력이 챔버(130)에 전달될 수 있으며, 전달된 동력에 의해 챔버(130)가 수축 또는 팽창됨에 따라 약물이 챔버(130) 내부에서 이동하여 레귤레이터(200)로 전달될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 인공근육부(120)의 외측에는 절연막(110)이 형성되는데, 이러한 절연막(110)은 인공근육부(120)가 주입 펌프(100)의 주변 조직과 연계되는 것을 차단하기 위한 것이다. 즉, 주입 펌프(100)는 사용자의 신체에 인입될 수 있으므로, 체내에 인입되에 장시간이 소요됨에 따라 발생되는 섬유화, 주변 조직과의 연계 등의 문제로 인해 인공근육부(120)가 제대로 동작하지 않는 것을 방지하기 위해서 인공근육부(120)의 외측을 절연막(110)이 감싸는 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 감지부(140)는 사용자의 상태 정보를 측정하는데, 상태 정보란 사용자가 약물 투입을 위해 고려되어야 할 체내 성분 정보에 관한 것이다. 예를 들어, 상태 정보는 혈액 정보, 생체 전류 정보 등일 수 있으며, 이러한 상태 정보에 기초하여 사용자가 현재 앓고 있는 질환의 중증도, 추가 질환의 발병 가능성 등이 서버(300)를 통해 판단되고 약물 투입량이 추정될 수 있다. 예를 들어, 당뇨를 앓고 있는 사용자의 혈액 정보가 감지부(140)를 통해 측정되면, 서버(300)를 통해 혈액 정보에 기초하여 사용자의 혈당 수치 및 그에 따른 인슐린 투입량이 추정될 수 있다. 즉, 주입 펌프(100)의 감지부(140)를 통해 사용자별로 알맞은 양의 약물이 투입될 수 있도록 하여 효과적이고 정확한 약물 치료가 수행될 수 있도록 할 수 있다.
한편, 감지부(140)는 상태 정보의 측정을 위해 체내의 조직과 접촉될 수 있어야 하므로, 주입 펌프(100)의 최외측에 형성될 수 있다. 예를 들어, 감지부(140)는 절연막(110)의 외부로 돌출되는 형태로 형성되거나, 절연막(110)과 함께 인공근육부(120)의 외측에 형성될 수 있다. 감지부(140)의 구성 및 구조에 관해서는 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 후술하도록 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 주입 펌프(100)는 약물을 체외로부터 주입 펌프(100)로 충전하기 위해 피부조직에 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 약물보충부(150) 및 챔버(130)와 연결되어 약물이 체내에 투입되는 속도를 조절하는 약물투입부(160)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 약물보충부(150)는 신체로 인입되어 사용되는 주입 펌프(100) 내에 저장된 약물이 모두 체내로 투입된 경우 체외로부터 약물이 원활하게 충전될 수 있도록 하기 위한 구성이다. 이때, 약물보충부(150)는 체내에서의 위치를 체외서 손쉽게 인지할 수 있도록 자석 또는 신호발생기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 약물보충부(150)가 신호발생기를 포함하는 경우, 체외에서 신호수신기를 통해 신호발생기에서 생성하는 위치신호가 감지되고, 감지된 위치신호에 기초하여 약물보충부(150)가 체내에서 배치된 위치가 파악될 수 있다. 사용자는 이와 같이 위치가 파악된 약물보충부(150)로 주사기 등을 통해 약물을 손쉽게 충전시킬 수 있다.
한편, 약물보충부(150)는 피부조직에 소정의 간격으로 이격되어 배치될 수 있는데, 이는 자석 또는 신호발생기를 포함하는 약물보충부(150)에서 위치를 인지할 수 있도록 생성하는 자성 또는 위치신호가 원활히 체외에서 감지될 수 있도록 하기 위함이다. 약물보충부(150)가 피부조직과 가깝게 배치될수록 체외에서 감지되는 신호 또는 자성의 크기는 더 커질 수 있으나 주입펌프 자체에 가해지는 충격으로 인한 손상의 위험도는 더욱 커지므로, 안정적으로 약물 보충이 수행될 수 있도록 약물보충부(150)는 피부조직에 소정의 간격으로 이격되어 배치(ex. 진피층과 피하지방층의 경계면 아래 등에 배치)될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 약물투입부(160)는 챔버(130) 내부에 수용된 약물이 주입 펌프(100)의 외부(i.e. 체내)로 투입 또는 레귤레이터(200)로 전달되도록 하기 위한 통로로서, 약물이 투입 또는 전달되는 속도를 조절하기 위해서 인공근육부(120)의 수축력에 따라 약물투입부(160)의 직경은 변화할 수 있다. 예를 들어, 평상 시 약물 투입 시에는 항상 일정한 직경을 유지하다가 약물 투입이 빠르게 이루어져야 하는 비상 상황(ex. 저혈당쇼크 등)에는 직경이 좁아져서 약물의 투입 또는 전달을 위해 약물에 가해지는 압력을 높일 수 있으며, 이를 통해 빠르게 약물을 체내로 투입하거나 레귤레이터(200)로 전달시켜 비상 상황에 대처할 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 전술한 약물투입부(160) 직경 변화는 주입 펌프(100)에 더 포함된 제어부에 의해 수행될 수 있다. 제어부는 약물투입부(160)의 직경 조절뿐만 아니라 감지부(140)의 동작 여부, 인공근육부(120)의 동작 여부 등을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 주입 펌프(100)는 서버(300) 및 사용자 단말(400)과 정보를 송수신하기 위한 통신부를 더 포함할 수 있다. 이러한 통신부는 근거리 통신 모듈인 블루투스(Bluetooth) 통신 모듈, BLE(Bluetooth low energy) 통신 모듈, 지그비(Zigbee) 통신 모듈, 비콘(Beacon) 통신 모듈 등을 비롯하여 와이파이(Wifi) 통신 모듈, UWB(Ultra Wideband) 통신모듈, LoRaWAN 통신 모듈 등을 포함할 수 있으나, 전술한 예시에 국한되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 챔버(130) 내부의 복수개의 격막들(131)의 배치된 형태를 나타낸다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 2와 같이 복수개의 격막들(131) 각각의 일측 단부와 챔버(130)의 내벽의 사이에는 약물의 이동을 위한 통로가 형성되며, 상호 인접한 통로들은 챔버(130)의 중심축을 기준으로 하여 서로 반대 방향으로 엇갈려 형성될 수 있다.
도 2의 (a)를 참조하면, 복수개의 격막들(131) 각각은 챔버(130)의 내주면을 따라 형성되고, 각각의 크기는 챔버(130)의 내부 구조에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 2의 (a)와 같이 챔버(130)가 럭비공 형상인 경우, 챔버(130)의 중심에서 멀어질수록 복수개의 격막들(131)의 크기는 작아질 수 있다. 이때, 복수개의 격막들(131) 각각의 일측 단부는 챔버(130)의 내주면을 따라 형성되지 않고 빈 공간을 형성하며, 빈 공간은 약물의 이동을 위한 통로로서 역할을 수행할 수 있다.
한편, 도 2 의 (b)를 참조하면, 챔버(130)의 내부에서 상호 인접한 통로들은 챔버(130)의 수평 방향의 중심축을 기준으로 하여 서로 반대 방향으로 엇갈려 형성될 수 있다. 이는 챔버(130)의 내부를 이동하는 약물의 1회 투입량을 항상 일정하게 유지함과 동시에 약물이 약물투입로를 통해 새어나가는 것을 방지하기 위함이다. 예를 들어, 인공근육부(120)가 이완되어 챔버(130)가 팽창되거나 대기 상태(i.e. 수축 또는 팽창되지 않은 상태)가 되면, 지그재그로 형성된 통로가 개방되면서 복수개의 격막들(131)로 인해 형성된 챔버(130) 내부의 빈 공간으로 약물이 수용될 수 있으며, 엇갈려 있는 통로로 인해 약물이 챔버(130) 외부로 새어나가는 것을 최대한 방지할 수 있다.
도 2의 (c)를 참조하면, 인공근육부(120)가 수축되어 챔버(130)가 수축되면, 지그재그로 형성된 통로가 차단되면서 통로의 빈 공간에 수용된 약물이 약물 투입로 방향으로 이동될 수 있다. 챔버(130)가 수축된 상태에서는 더 이상 약물이 격막들(131) 사이 빈 공간으로 이동될 수 없으며, 다시 도 2의 (b)와 같이 챔버(130)가 팽창되면 약물이 통로를 포함한 챔버(130) 내부의 빈 공간으로 수용될 수 있다.
전술한 바와 같이 복수개의 격막들(131)이 챔버(130)의 내부에 형성되고 약물의 이동을 위한 통로가 형성되면, 인공근육부(120)의 수축-이완 사이클 1회 당 약물 투입량이 일정하게 유지될 수 있으며 약물이 챔버(130)로부터 레귤레이터(200) 또는 체내로 새어나가는 것이 차단되어 효과적으로 약물 투입량이 관리될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지부(140)에 포함된 탐침자(141) 및 시료저장부(142)가 혈관에 인접하여 배치된 형태를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지부(140)는, 사용자의 신체 내부에서 혈액 또는 혈장을 수집하기 위한 탐침자(Probe)(141) 및 탐침자(141)를 통해 수집된 혈액 또는 혈장에 대한 성분을 분석하기 위한 시료가 수용된 시료저장부(142)를 포함할 수 있다. 도 3과 같이 탐침자(141) 및 시료저장부(142)를 포함한 감지부(140)는 혈관(ex. 동맥, 정맥, 모세혈관 등)의 외주연을 따라 혈관에 최대한 밀착되도록 형성될 수 있다. 이때, 탐침자(141)는 혈관 내부로 삽입이 용이하도록 혈관에 인접한 영역에 형성될 수 있으며, 시료저장부(142)는 탐침자(141)에 의해 수집된 혈액 또는 혈장이 이동될 수 있도록 탐침자(141)와 연결될 수 있다. 다만, 전술한 탐침자(141) 및 시료저장부(142)는 이와 같은 형태에 한정되지 않으며, 하나의 구성으로서 혈액 감지 센서로 대체될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 탐침자(141)와 시료분석부를 포함하 감지부(140)에 의한 혈액 성분 분석 과정은 다음과 같다. 먼저. 혈관 내부로 삽입된 탐침자(141)에 의해 혈액 또는 혈장을 수집할 수 있으며, 탐침자(141)를 통해 수집된 혈액 또는 혈장은 곧바로 탐침자(141)와 연결된 시료저장부(142)로 이동될 수 있다. 이동된 혈액 또는 혈장과 시료의 화학 반응 결과에 기초하여 제어부를 통해 혈액 또는 혈장의 성분이 분석될 수 있다. 또한, 분석된 결과에 기초하여 제어부를 통해 상태 정보가 생성될 수 있으며, 생성된 정보는 통신부를 통해 서버(300)로 전달될 수 있다. 서버(300)에서는 전달된 상태 정보를 기초로 사용자에게 알맞은 약물 투입량이 추정될 수 있다.
예를 들어, 사용자가 당뇨 환자인 경우, 탐침자(141)를 통해 획득된 혈액이 시료저장부(142)에 수용된 시료와의 반응을 통해 혈당이 300mg/dl 인 것으로 분석될 수 있다. 혈당이 300mg/dl 이라는 정보는 서버(300)로 전달될 수 있으며, 혈당 300mg/dl에 알맞은 인슐린 투입량이 추정될 수 있다. 또한, 이와 같이 추정된 정보에 기초하여 인공근육부(120)의 수축 횟수, 레귤레이터(200)의 복수개의 채널들(210)의 온 또는 오프 개수 등이 서버(300)를 통해 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레귤레이터(200)는 신체에 인입되어 사용되기 위해서 주입 펌프(100)와 결합되어 사용될 수 있다. 즉, 일반적으로 레귤레이터(200)는 중력에 의해 이동하는 약물의 투입량을 조절하기 위해서 사용되므로, 레귤레이터(200)가 신체에 인입되는 경우에 약물을 이동시킬 수 있는 동력(ex. 중력 등)이 존재하지 않아 약물을 투입시킬 수 없는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전술한 주입 펌프(100)가 결합되어 약물의 이동을 위한 동력을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 레귤레이터(200)는 신체에 인입되어 사용될 수 있을 뿐만 아니라 본 시스템의 다른 구성과의 결합 없이 별도로 체외에서 사용될 수 있다. 체외에서 사용되는 경우, 레귤레이터(200)는 주입 펌프(100)의 결합이 없이 종래의 약물 투입 방식(ex. 중력을 이용한 방식 등)에 적용되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 수액 조절 세트에서 튜브 자체의 직경을 조절하는 기계적인 제어 방식을 이용하는 종래의 레귤레이터가 전기적인 제어 방식을 이용하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레귤레이터(200)로 대체되어 사용될 수 있다. 이러한 사용을 통해 체외에서의 약물 투입량의 조절이 보다 정밀하고 정확하게 수행될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레귤레이터(200)는 주입 펌프(100)와 결합되어 체내에서 약물 투입량을 조절하기 위해 사용되거나 주입 펌프(100) 없이 별도로 체외에서 약물 투입량을 조절하기 위해 기존의 약물 주입 장치에 적용되어 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레귤레이터(200) 내부에 형성된 복수개의 채널들(210)의 형태를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레귤레이터(200)는 약물의 투입량을 조절하기 위해 복수개의 채널들(210)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 주입 펌프(100)의 약물투입부(160)를 통해 전달된 약물들은 레귤레이터(200)로 이동되고, 인입수용부를 거쳐 복수개의 채널들(210)로 유입될 수 있다. 복수개의 채널들(210) 각각이 온 또는 오프되거나 복수개의 채널들(210)이 한번에 온 또는 오프됨으로써 약물 투입량이 조절될 수 있다. 복수개의 채널들(210)을 거쳐 이동된 약물들은 투입수용부를 거쳐 체내로 주입될 수 있다.
도 4의 (a)를 참조하면, 인입수용부 및 투입수용부 각각은 레귤레이터(200)의 수직방향 중심축을 기준으로 좌우 대칭인 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 인입수용부 및 투입수용부는 이등변 삼각형 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 4의 (b)를 참조하면, 인입수용부 및 투입수용부는 레귤레이터(200)의 중심을 기준으로 서로 대칭되는 경사구조를 가질 수 있다. 경사면은 인입 또는 투입되는 통로에서 가장 먼 채널(210)이 있는 방향으로 형성될 수 있다. 인입수용부 및 투입수용부가 도 4의 (b)와 같은 경사구조를 가지는 경우, 경사면을 통해 약물의 유속이 조절될 수 있으며, 이를 통해 복수개의 채널들(210) 각각으로 유입되는 약물의 양을 동일하게 유지할 수 있다. 따라서, 도 4의 (b)와 같은 경사구조를 가지는 인입수용부 및 투입수용부를 통해 복수개의 채널들(210)을 통한 약물 조절이 더욱 효과적으로 수행될 수 있다.
전술한 복수개의 채널들(210)의 약물 투입량 조절을 위한 구조 및 온오프 방식은 도 5를 참조하여 보다 자세히 살펴보도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들(210) 내부에 수용된 고분자 물질(211)의 배향이 변화하는 모습을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들(210) 각각의 내부에는 전압의 변화에 따라 분자 배열이 변화하는 고분자 물질(211)이 수용되며, 수용된 고분자 물질(211)의 배향에 따라 복수개의 채널들(210) 각각의 온 또는 오프 여부가 결정될 수 있다. 여기서 말하는 온 상태는 약물이 복수개의 채널들(210)을 통해 이동할 수 있는 상태를 의미하며, 오프 상태는 약물이 복수개의 채널들(210)을 통해 이동할 수 없는 상태를 의미한다.
예를 들어, 액정(Liquid Crystal)과 같은 고분자 물질(211)이 복수개의 채널들(210) 각각에 수용되면 도 5의 (a)와 같이 무작위로 배열되거나 복수개의 채널들(210)을 흐르는 소정의 전압에 의해 채널(210)의 수평 방향으로 배열될 수 있다. 이와 같이 고분자 물질(211)이 배열되는 경우, 고분자 물질(211)은 약물이 복수개의 채널들(210)을 따라 이동하는 것을 방해할 수 있다. 이와 같이 고분자 물질(211)이 배열된 상태가 채널(210)이 오프된 상태라고 할 수 있다.
도 5의 (b)와 같이 복수개의 채널들(210)을 흐르는 소정의 전압에 의해 액정과 같은 고분자 물질(211)이 채널(210)의 수직 방향으로 배열되면, 배열된 고분자 물질(211)의 사이로 약물이 이동할 수 있다. 이와 같이 고분자 물질(211)이 배열된 상태가 채널(210)이 온된 상태라고 할 수 있다. 이때, 고분자 물질(211)의 배열을 결정하는 전압은 고분자 물질(211)마다 다르므로, 고분자 물질(211)의 특징에 맞게 미리 설정될 수 있으며, 사용자 단말(400)을 통해 조절될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들(210)의 내벽을 형성하는 고분자 물질(211)의 배향 변화에 따라 내벽이 팽창 또는 수축하는 모습을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수개의 채널들(210) 각각의 내벽은 전압의 변화에 따라 분자 배열이 변화하는 고분자 물질(211)로 형성되며, 형성된 내벽의 수축 또는 팽창에 의한 직경 변화에 따라 복수개의 채널들(210) 각각의 온 또는 오프 여부가 결정될 수 있다. 즉, 도 5와 같이 고분자 물질(211)이 복수개의 채널들(210) 각각의 내부에 수용될 수 있을 뿐만 아니라 도 6과 같이 내벽 자체가 고분자 물질(211)로 형성되고 직경을 조절하기 위해 내벽의 양측 일 영역이 돌출된 형태로 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 6의 (a)와 같이 내벽을 형성하는 액정과 같은 고분자 물질(211)이 무작위로 배열되거나 복수개의 채널들(210)을 흐르는 소정의 전압에 의해 채널(210)의 수평 방향으로 배열되는 경우, 내벽의 양측 일 영역에 돌출된 부분이 팽창된 상태로 서로 맞닿아 약물이 이동하는 것을 막을 수 있다. 이와 같이 고분자 물질(211)이 배열되어 내벽이 팽창됨에 따라 채널(210) 내부의 직경이 좁아진 상태가 채널(210)이 오프된 상태라고 할 수 있다.
도 6의 (b)와 같이 복수개의 채널들(210)을 흐르는 소정의 전압에 의해 액정과 같은 고분자 물질(211)이 채널(210)의 수직 방향으로 배열되면, 팽창된 상태로 맞닿아 있던 돌출된 부분이 수축되어 채널(210) 내부의 직경이 넓어질 수 있다. 채널(210) 내부의 직경이 넓어짐에 따라 돌출된 부분의 사이로 약물이 이동할 수 있다. 이와 같이 고분자 물질(211)이 배열되어 내벽이 수축됨에 따라 채널(210) 내부의 직경이 넓어진 상태가 채널(210)이 온된 상태라고 할 수 있다.
한편, 전술한 주입 펌프(100) 및 레귤레이터(200)의 각 구성의 동작은 사용자 단말(400)에 의해 제어될 수 있다. 주입 펌프(100) 및 레귤레이터(200)의 각 구성의 동작을 제어하기 위해 사용자 단말(400)은 유무선 네트워크 통신이 가능한 단말일 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(400)은 스마트폰, PMP(Portable Multimedia Player), PDA(Personal Digital Assistants), 데스크탑(Desktop) PC, 랩탑(Laptop) PC, 태블릿(Tablet) PC 등일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 주입 펌프(100) 및 레귤레이터(200)의 제어를 위해 사용자 단말(400)에서는 어플리케이션의 구동이 가능하며, 어플리케이션에 대한 사용자로부터 인가된 외부 입력을 통해 인공근육의 수축 여부, 복수개의 채널들(210) 각각의 온 또는 오프 여부 등이 제어될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 어플리케이션에 대한 입력을 통해 인공근육의 수축 횟수를 결정할 수 있고, 결정된 수축 횟수에 따라 인공근육이 수축되도록 제어할 수 있다. 또한, 복수개의 채널들(210) 각각에 흐르는 전압의 크기를 조절할 수 있으며, 전압의 크기를 제어하여 복수개의 채널들(210) 각각의 온 또는 오프 여부를 결정함으로써 약물이 투입되는 양을 조절할 수 있다.
또한, 사용자 단말(400)은 서버(300)로부터 사용자의 건강 상태(ex. 현재 혈당 수치, 연 단위의 혈당 변화, 추가 질환의 발생 가능성 등)에 대한 정보를 수신하여 어플리케이션을 통해 출력할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(400)을 통해 어플리케이션이 구동되면, 사용자는 현재 혈당 수치는 얼마인지, 혈당 변화의 연간 추이는 어떠한지, 추가 질환이 발생할 가능성이 있는지 여부 등을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 단말(400)을 통해 사용자는 주입 펌프(100) 및 레귤레이터(200)를 원격으로 제어하여 체내에 항상 적정량의 약물이 투입되도록 조절할 수 있을 뿐만 아니라 본인의 건강 상태를 실시간으로 확인하고 관리할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 서버(300)는 주입 펌프(100)로부터 전달된 상태 정보에 기초하여 사용자에게 알맞은 약물 투입량을 추정할 뿐만 아니라 사용자의 건강 상태(ex. 사용자가 앓고 있는 질병의 진행 변화 추이, 추가 질환의 발생 가능성 등)에 대한 정보를 생성할 수 있다. 즉, 서버(300)는 주입 펌프(100)로부터 전달된 상태 정보를 누적하여 저장할 수 있는 데이터베이스를 포함하므로, 데이터베이스에 누적된 정보에 기초하여 사용자의 건강 상태에 대한 종합적인 변화 추이를 분석할 수 있다.
또한, 서버(300)는 주입 펌프(100)로부터 전달된 상태 정보와 표준 건강 정보를 비교하여 추가적인 질병 발생 가능성을 분석할 수 있다. 서버(300)는 이러한 분석 결과를 사용자 단말(400)을 통해 제공함으로써 사용자가 손쉽게 본인의 건강 상태를 체크하고 관리할 수 있도록 할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. 사용자 맞춤형 약물 주입 시스템에 있어서,
    약물의 투입을 위한 동력을 제공하는 인공근육부, 상기 인공근육부의 외측에 형성되는 절연막, 복수개의 격막들이 내부에 이격되어 형성되는 챔버(chamber) 및 상기 사용자의 상태 정보를 측정하기 위한 감지부를 포함하는 주입 펌프(Infusion pump);
    상기 약물의 이동을 위한 복수개의 채널들을 포함하는 레귤레이터(Regulator);
    상기 주입 펌프의 감지부를 통해 측정된 사용자의 상태 정보에 기초하여 상기 사용자의 약물 투입량을 추정하기 위한 서버; 및
    약물 주입을 위한 어플리케이션의 구동이 가능한 사용자 단말을 포함하되,
    상기 주입 펌프 및 레귤레이터는 상기 사용자의 신체에 인입 가능한 것을 특징으로 하는 약물 주입 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 격막들 각각의 일측 단부와 상기 챔버의 내벽의 사이에는 약물의 이동을 위한 통로가 형성되며,
    상호 인접한 통로들은 상기 챔버의 중심축을 기준으로 하여 서로 반대 방향으로 엇갈려 형성되는 것을 특징으로 하는 약물 주입 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 사용자의 신체 내부에서 혈액 또는 혈장을 수집하기 위한 탐침자(Probe); 및
    상기 탐침자를 통해 수집된 혈액 또는 혈장에 대한 성분을 분석하기 위한 시료가 수용된 시료저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 주입 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 주입 펌프는,
    상기 약물을 체외로부터 상기 주입 펌프로 충전하기 위해 피부조직에 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 약물보충부; 및
    상기 챔버와 연결되어 상기 약물이 체내 또는 상기 레귤레이터에 투입되는 속도를 조절하는 약물투입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약물 주입 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 레귤레이터는 체외에서 별도로 사용 가능한 것을 특징으로 하는 약물 주입 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 채널들 각각의 내부에는 전압의 변화에 따라 분자 배열이 변화하는 고분자 물질이 수용되며,
    상기 수용된 고분자 물질의 배향에 따라 상기 복수개의 채널들 각각의 온 또는 오프 여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 약물 주입 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 채널들 각각의 내벽은 전압의 변화에 따라 분자 배열이 변화하는 고분자 물질로 형성되며,
    상기 형성된 내벽의 수축 또는 팽창에 의한 직경 변화에 따라 상기 복수개의 채널들 각각의 온 또는 오프 여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 약물 주입 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 사용자 단말에 대한 상기 사용자로부터 인가된 외부 입력을 통해 상기 인공근육의 수축 여부 및 상기 복수개의 채널들 각각의 온 또는 오프 여부에 대한 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 약물 주입 시스템.
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